Токсиканты и их биогеохимические особенности

Понятия “вредное вещество” и “токсикант” – ключевые в экотоксикологии. Вредное вещество –это инородный, нехарактерный для при­родных экосистем ингредиент, оказывающий отрицательное влияние на живые организмы, обитающие в этих экоси­стемах. Токсикант –вещество или соединение, вызывающее действие ядов на живые организмы. В зависимости от характера воздействия и степени проявления токсичности, они классифицируются на две большие груп­пы: токсичные и потенциально токсичные. По химической при­роде вредные вещества, или токсиканты, бывают неорганиче­ского (кадмий, ртуть, свинец, мышьяк, никель, бор, марганец, селен, хром, цинк и др.) и органического (фенолы, амины, нефтепродукты, пестициды, формальдегид, бенз(а)пирен и др.) происхождения. Существует классификация по опасности различных химиче­ских веществ, попадающих в окружающую среду. В зависимости от степени токсикологического воздействия химические вещест­ва подразделяют на три класса:

I – мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бенз(а)пирен;

II – бор, кобальт, молибден, медь, сурьма, хром;

III – барий, ванадий, марганец, стронций, ацетиофенон.

Наиболее приоритетными для химико-токсикологического анализа являются тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий, медь, никель, кобальт, цинк), обладающие высокой токсично­стью и миграционной способностью. Их поведение в различных природных средах обусловлено специфичностью присущих им основных биогеохимических свойств, определенная аналогия которых позволила сгруппировать эти элементы и выявить общие закономерности их токсикологического воздей­ствия на окружающую среду (см. табл. 2).

Таблица 2 Основные биогеохимические свойства тяжелых металлов

*В – высокая, У – умеренная, Н – низкая

Так, например, медь и цинк характеризуются наиболь­шей химической активностью и являются главными составляющими многих ферментов, участвующих в природной селекции аэробных клеток, в окисли­тельно-восстановительных процессах тканей, иммунной реак­ции, стабилизации рибосом и мембран клеток.

Никель и кобальт – биологически активные и канцероген­ные металлы. Сравнительно малая подвижность обуслов­ливает достаточно равномерное их распределение в природных средах.

Геохимические особенности свинца – малая подвижность и непродолжительное время жизни в атмосфере и природных водах. В поверхностных водах оно составляет несколь­ко лет, а в глубинных – до 100 лет.

Кадмий склонен к активному биоконцентрированию, чем объясняется его избыточное накопление за довольно короткое время. Поэтому кадмий по сравнению с другими тя­желыми металлами наиболее сильный токсикант (Сd > Ni > Сu > Zn).

Ртуть – самый токсичный элемент в природных экосисте­мах. По токсикологическим свойствам соединения ртути клас­сифицируются на следующие группы: элементная ртуть, неорга­нические алкилртутные (метил- и этил-) и другие ртутьорганические соединения, а также комплексные соединения ртути с гумусовыми кислотами. Ртутьорганические наиболее токсичны для человека и биоты. Их доля в речных водах составляет 46% от общего содержания, в донных отложениях – до 6%, в рыбах – до 80 – 95%. Как неорганические, так и орга­нические соединения ртути хорошо растворимы в воде.

Степень загрязнения окружающей среды токсикантами во многом определяется их способностью к миграции. Миграция элементов – это перенос и перераспределение хи­мических элементов в земной коре и на поверхности Земли. Сложность биогеохимических процессов, происходящих в атмосферном воздухе, осадках, природных водах, донных отложениях, почвах, не позволяет высказать однозначной точки зрения по поводу того, какие соединения тяжелых металлов определяют их подвижные формы и обусловливают преобладание в естественных и техногенных процессах. Например, в атмосферном воздухе и осадках тяжелые металлы находятся и мигрируют в газообразной и аэрозольной формах, в виде органических и неорганических ком­плексных соединений. В донных отложениях они находятся преимущественно во взве­шенных формах органического происхождения; в почвах – в водорастворимых ионообменных и непрочно адсорбированных формах.