Основные этапы становления ихтиотоксикологии

В. И. ЛУКЬЯНЕНКО

ОБЩАЯ ИХТИОТОКСИКОЛОГИЯ

 

ББК 47.2

Л 84

УДК 597:615.9

Лукьяненко В. И.

Общая ихтиотоксикология. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1983.— 320 с.

Рассматриваются основные проблемы современной ихтнотоксикологии, бурное развитие которой отмечено во многих странах в последние полтора десятилетия.                                            

Основное внимание сосредоточено па физиолого-биохимнческих аспектах ихтиотоксикологии, разработка которых диктуется острой необходимостью внедрения современных экспресс-методов оценки токсичности разнообразных веществ, попадающих во внутренние водоемы и Мировой океан, и научного обоснования предельно - допустимых концентраций этих веществ в воде.

Предназначена для научных работников: гидробиологов, ихтиологов, физиологов, токсикологов, санитарных врачей, рыбоводов.

Таблиц 23. Иллюстраций 34. Список литературы — 864 названия.

 

Рецензент ММ. ТЕЛИТЧЕНКО.

Владимир Иванович Лукьяненко ОБЩАЯ ихтиотоксикология

 

Редактор Е. П. Яковлева.

Художник А. Л. Мамаев.

Художественный редактор В. В. Зеркаленкова.

Технический редактор Н. В. Черепкова.

Корректоры Т. А. Лашкина и Е. Л. Постникова.

ЦБ №357

Сдано в набор 27.04.82. Подписано в печать 18.02.83. Т-03571. Формат 84x108. Бумага типографская № 2. Литературная гарнитура. Высока» печать. Объем 10 п. л. Усл. п. л. 16,80. Усл. л. кр.-отт. 16,80. Уч.-изд. л. 19.86. Тираж 2500 экз. Заказ 1530. Цена 3 р. 30 к.

Издательство «Легкая и пищевая промышленность», 1983 г.

ОТ АВТОРА

 

Настоящее, второе издание книги выходит под новым, я бы сказал, более точным названием. Напомню, что первая книга, вышедшая в издательстве «Пищевая промышленность» в 1967 г., называлась «Токсикология рыб».

В отечественной и зарубежной литературе было предложено несколько терминов, характеризующих предмет и задачи того направления исследований, которое рассматривает действие токсических веществ на рыб и других гидробионтов: «токсикология рыб» [792], «рыбохозяйственная токсикология» [38, 39], «токсикология водных животных» и «водная токсикология» [327, 328]. Последний термин, пожалуй, самый неудачный, поскольку юн дезориентирует читателя и вызывает ложное представление о том, что гидробиологи изучают токсичность воды, или водной среды для гидробионтов. Вода (или водная среда) сама по себе не может быть токсичной, яма становится токсичной после попадания в нее того или иного химического вещества, и, следовательно, нужно изучать токсичность конкретного вещества или группы веществ, а не водной среды. Здесь уместно напомнить, что токсикология (от греческого toxicon — яд и logos — учение) — это наука, изучающая взаимодействие организма и яда. Следовательно, ихтиотоксикология (токсикология рыб) — наука, изучающая взаимодействие рыб и токсических веществ или влияние токсических веществ на рыб.

Со времени выхода в свет первого издания настоящей книги прошло пятнадцать лет, явившихся важной вехой в истории развития отечественных исследований по ихтиотоксикологии. Получено, огромное количество новых данных, появились новые идеи в методы исследований, критический анализ, систематизация и обобщение которых — задачи первостепенной важности. Актуальность этих задач определяется еще и тем, что вопросами ихтиотоксикологии как у нас в стране, так и за рубежом занимается широкий круг специалистов, не имеющих профессиональной подготовки в этой области. В связи с этим в книге представлены основные понятия общей токсикологии, теоретические аспекты ихтиотоксикологии и методические подходы к решению разнообразных задач по предотвращению загрязнения рыбохозяйственных водоемов.

Нарастающие масштабы загрязнения внутренних водоемов и Мирового океана солями тяжелых металлов, пестицидами, поверхностно-активными веществами, а также нефтью и нефтепродуктами ставят исследователей перед необходимостью ускорить поиски научно обоснованных предельно допустимых концентраций этих веществ для разработки практических рекомендаций по устранению загрязнений. Острота проблемы загрязнения водоемов столь велика, что стала в центре внимания правительств многих индустриально развитых стран, привела к росту международного сотрудничества в этой области.

Вполне понятно, что основой консолидации усилий ученых разных стран и различных лабораторий внутри страны должны быть однозначное понимание критериев токсичности различных веществ для рыб и других гидобионтов, использование одинаковых методов определения токсичности, постановка опытов по единой стандартной схеме и многое другое. Этого можно достичь только учитывая общие закономерности и механизм действия различных групп токсических веществ на рыб, т. е. в рамках единой научной дисциплины — ихтиотоксикологии.

В связи с этим 15 лет назад была предпринята первая попытка разобраться в экспериментальных данных» накопленных отечественными и зарубежными исследователями за минувшее столетие, упорядочить их, критически оценить сделанное и определить основные направления дальнейшей разработки проблемы влияния ядов на рыб. Тогда мы еще не располагали достаточным количеством экспериментальных данных для демонстрации ведущего значения физиолого-биохимнческих принципов и методов в ихтиотоксикологии и были вынуждены уделить больше внимания основным закономерностям действия токсических веществ на рыб. Сегодня можно с глубоким удовлетворением отметить правильность и перспективность выбора основного направления поиска, свидетельством чему являются многочисленные экспериментальные данные, полученные в опытах на рыбах как в нашей стране, так и за рубежом.

Хочу выразить искреннюю благодарность В. М. Володину, П. П. Гераскину, А. Б. Захарову, А. А. Кокозе, Л. Ф. Львову, Л. -А. Петуховой, Л. Н. Серову, Ю. И. Сорокину, Б. Д. Флерову и другим коллегам и сотрудникам, принимавшим участие в экспериментальном решении ряда важных вопросов, рассматриваемых в книге.

Хочется верить, что выход в свет этой книги будет способствовать предотвращению дальнейшего загрязнения рыбохозяйственных водоемов.

ВВЕДЕНИЕ

 

Зарегулирование стоков крупнейших рек, строительство па них каскада водохранилищ, возрастание объемов безвозвратного потребления воды резко меняют условия существования рыб и их кормовых организмов, а загрязнение внутренних водоемов отходами промышленного производства, бытовой химии и пестицидами оказывает отрицательное воздействие на гидрохимический режим водной среды. Наконец, стремительный рост числа тепловых и атомных электростанций ведет к сбросу во внутренние водоемы огромного количества подогретых вод и увеличивает и» так называемое тепловое загрязнение. Все это значительно повышает амплитуду колебаний физико-химических параметров водной среды, вносит в нее новые компоненты, отражаясь на условиях существования водных животных.

В результате происходят величайшие потрясения в фауне и флоре рек, озер и водохранилищ, и трудно удержаться от мысли, что мы являемся свидетелями лишь самого начала процесса, который, если не будут приняты решительные меры, по силе своей станет подобен лавине. Яды промышленных и сельскохозяйственных стоков оказывают губительное действие на молодь и икру рыб, уничтожают нерестилища и нагульные угодья, ограничивают миграции, вызывают заболевания рыб и затрудняют обловы, уменьшают промысловые запасы и ухудшают качество рыбы. Гибель рыбы в загрязненной реке — грозный признак прогрессирующего отравления водоема, в котором нарушается биологическое равновесие, а вместе с ним и самоочищение, тесно связанное с жизнедеятельностью одноклеточных организмов — бактерий, водорослей и простейших. После этого река может превратиться в сточную канаву, вода которой непригодна не только для питья и орошения, но и для технических нужд.

Реки большинства стран мира потеряли свою первородную чистоту и несут мутные потоки сточных вод. Человечество повсеместно лишается чистой воды, и чем более экономически развита страна, тем в большей степени она «испытывает жажду».

Еще недавно среди специалистов бытовало мнение, что решение проблемы ликвидации загрязнения рыбохозяйственных водоемов предельно просто: нужно прекратить сброс сточных вод в естественные водоемы или производить полную очистку сточных вод таким образом, чтобы вода на «входе» и «выходе» из промышленного предприятия была одинакового качества. Практика всех индустриально развитых стран мира показала, что эти требования промышленность выполнить не в состоянии и по мере дальнейшего развития последней количество сточных вод, сбрасываемых в реки и моря, чрезвычайно быстро растет, а стало быть, увеличивается и уровень загрязнения водоемов.

Проблема предотвращения загрязнения внутренних водоемов еще более усложнилась в последние десятилетия в связи с широким применением в сельском хозяйстве химических средств защиты растений от вредителей и борьбы с сорняками.

Общее число используемых в сельском хозяйстве ядохимикатов достигает 1000, причем около 300 получило широкое распространение. Список применяемых пестицидов беспрестанно расширяется, а мировое производство их приближается к 4 млн. г в год. Значительная часть этого количества пестицидов в конечном счете смывается во внутренние водоемы и Мировой океан. Темпы поиска новых пестицидов столь велики, что каждый год патентуется несколько тысяч одних только гербицидов.

Поскольку полная очистка сточных вод от ядов практически невозможна, а в ряде случаев и неоправдана, в первую очередь необходимо решить, от каких веществ очищать сточные воды и до какой степени, чтобы не оказать губительного действия на ихтиофауну данного водоема, не подрывать запасы наиболее ценных в промысловом отношении рыб. Следовательно, основное условие решения проблемы ликвидации загрязнений рыбохозяйственных водоемов, а стало быть, центральная задача ихтиотоксикологии — выявление пороговых и безвредных концентраций, т. е. предельно допустимых для рыб и их кормовых организмов (если их устойчивость ниже устойчивости рыб) концентраций (ПДК) токсических веществ, содержащихся в сточных водах.

В противоположность этому основной путь предотвращения загрязнения водоемов пестицидами — предварительное определение степени токсичности для рыб каждого из перспективных пестицидов и исключение из списка тех из разрешенных к употреблению, которые характеризуются высокой токсичностью для рыб и их кормовых организмов.

Выявить токсичность того или иного вещества для рыб и водных беспозвоночных и ее степень можно только в экспериментальных условиях, поскольку даже самое Детальное и всеобъемлющее изучение водоема ие может дать ответа на эти вопросы. Точно так же, только в экспериментальных условиях, можно установить и безвредную концентрацию того или иного вещества для конкретного вида рыб. Отсюда становятся совершенно очевидными необходимость и актуальность развития исследований по ихтиотоксикологии.

Ихтнотоксикология как область исследований, направленных на всестороннее изучение пагубного влияния токсических веществ на рыб, возникла еще во второй половине XIX в., но долгое время не получала должного теоретического и. методического развития, вследствие чего не могла оформиться в самостоятельную научную дисциплину. И дело было не в недостатке экспериментальных данных, которых очень много, а прежде всего в отсутствии общепринятых принципов постановки ихтнотоксикологического эксперимента, разноречивости в понимании критериев токсичности, субъективной интерпретации результатов опытов, краткосрочности их проведения и др. Фактически разработка рыбохозяйственных нормативов поступающих в водоемы токсических веществ только начинается.

Между тем сама идея регламентации сбрасываемых в водоемы токсических веществ на основе ПДК была выдвинута в конце первой половины текущего столетия. Именно в это время была сформулирована генеральная концепция охраны водоемов от загрязнений, в соответствии с которой вводилось государственное регулирование спуска сточных вод и нормирование в них загрязнений путем научного обоснования ПДК вредных веществ.

Ведущая роль в решении проблемы охраны водоемов от загрязнений и установлении ПДК токсических веществ, поступающих в эти водоемы, принадлежит медикам, которые обосновали представления о гигиеническом критерии вредности сточных вод, усилили физколого-биохимическую направленность в исследованиях по гигиене воды и санитарной охране водоемов и к настоящему времени экспериментально обосновали ПДК сотен веществ, поступающих в водоемы.

К сожалению, в скором времени выяснилось, что ПДК многих веществ (соли тяжелых металлов, пестициды), вполне удовлетворяющие гигиенистов, не обеспечивают чистоту водоемов с рыбохозяйственных позиций.

Обнаруженные различия определяются тем, что теплокровные животные, на которых устанавливаются санитарно-гигиенические ПДК, имеют кратковременный контакт с загрязненной, водой, поступающей в их организм порционно, а для гидробионтов загрязненная вода — место постоянного обитания.

Это требует широкого развертывания работы по биологическому нормированию поступающих в рыбохозяйственные водоемы токсических веществ путем экспериментального определения их ПДК в опытах на рыбах и других гидробионтах.

Накопленные за минувшие 15 лет экспериментальные материалы, полученные как в нашей стране, так и за рубежом, полностью подтверждают высказанную точку зрения [163] о том, что решение центральной задачи ихтиотоксикологии немыслимо без обстоятельного изучения характера и путей влияния вредных веществ на жизнедеятельность различных по высоте организации гидробионтов и в первую очередь на рыб, учитывая их наиболее высокую чувствительность ко многим токсикантам органической и неорганической природы. Речь идет именно о чувствительности рыб к токсикантам, которую многие исследователи до сих пор путают с устойчивостью, т. с. с совершенно иным по своему физиологическому содержанию понятием.

Понимание механизмов действия токсикантов на рыб и других гидробионтов является необходимой предпосылкой для разработки научных основ и методов определения ПДК применительно к задачам рыбохозяйственной регламентации поступающих в водоемы химических веществ. Речь идет о развитии физиолого-биохимического подхода к решению основных проблем ихтиотоксикологии, физиолого-биохимической направленности в исследованиях по рыбохозяйственному нормированию ПДК вредных веществ в водоемах, имеющих рыбопромысловое значение. Все это и составляет новейший этап развития отечественной ихтиотоксикологии.

ГЛАВА I

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ ИХТИОТОКСИКОЛОГИИ