Реферати українською » Экология » Загальна характеристика антропогенних джерел токсикантів


Реферат Загальна характеристика антропогенних джерел токсикантів

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Запровадження

Розвиток промисловості нерозривно пов'язане з розширенням кола використовуваних хімічних речовин. Збільшення обсягів застосовуваних пестицидів, добрив та інших хімікатів - характерна риса сучасного сільського господарства і лісівництва. У цьому вся об'єктивна причина неухильного посилення хімічної небезпеку довкілля, яка зачаїлася у самій природі людської діяльності.

Ще кілька років тому хімічні відходи виробництва просто скидали в довкілля, а пестициди та добрива практично безконтрольно, з утилітарних міркувань, розпорошували над величезними територіями. У цьому, вважали, що газоподібні речовини повинні швидко розсіюватися у атмосфері, рідини частково розчинятися у воді й нестися з місць викиду. І хоча тверді продукти значною мірою накопичувалися у регіонах, потенційна небезпека промислових викидів розглядали як низька. А використання пестицидів і добрив давало економічний ефект, в багато разів переважаючий збитки, заподіювана токсикантами природі.

Проте вже 1962 року з'являється книга Рашель Карсон Молчаливая весна, у якій автор описує випадки масової загибелі птиці і риб від безконтрольного використання пестицидів. Карсон дійшла висновку, що выявляемые ефекти поллютантов на дику природу пророкують наступну біду й у людини. Ця книга привернула загальну увагу. З'явилися товариства захисту довкілля, урядові законодавчі акти, які регламентують викиди ксенобіотиків. З цього книжки з суті, почалося розвиток нової галузі науки - зкотоксикологии.

У самостійну науку экотоксикологию (ecotoxicology) виділив Рене Траут, що, в 1969 року, пов'язав воєдино двоє геть різних предмета: екологію (по Кребсу - науку про взаємини, які визначають поширення та обитание живих істот) і токсикологію. Насправді, ця галузь знань включає у собі, крім зазначених, елементи й інших природних наук, як-от хімія, біохімія, фізіологія, популяционная генетика та інших.

Сформувалася тенденція вжити термін экотоксикологиятолько для позначення суми знань, що стосуються ефектів хімікатів на екосистеми, виключаючи людини. Так, по Уолкеру та інших. (1996) экотоксикология - вчення про шкідливих ефекти хімікатів на екосистеми. Устраняя з цього кола аналізованих экотоксикологией об'єктів людини, визначення детермінує різницю між экотоксикологией і токсикологией довкілля, визначає предмет вивчення останньої. Термін токсикологія довкілля пропонується використовувати лише досліджень прямої дії забруднювачів довкілля на людини.

У процесі вивчення ефектів хімічних речовин, присутніх у навколишньому середовищі, на чоловіки й людські співтовариства, токсикологія довкілля оперує вже усталеними категоріями, і поняттями класичної токсикології і застосовує, зазвичай, її традиційну експериментальну, клінічну, епідеміологічну методологію. Об'єктом досліджень у своїй є механізми, динаміка розвитку, прояви несприятливих ефектів дії токсикантів і продуктів їх перетворення на навколишньому середовищі на людини.

Поділяючи загалом такий, і позитивно оцінюючи його практично багато важать, слід проте помітити, що методологічні різницю між экотоксикологией і токсикологией довкілля повністю стираються, коли перед дослідником ставляться завдання оцінити опосередковане дії забруднювачів на людські популяції (наприклад, обумовлене токсичного модифікацією біоти), чи, навпаки, з'ясувати механізми дії хімікатів, що у середовищі, на представників тієї чи іншої окремого виду живих істот.

Ксенобиотический профіль середовища

З позицій токсиколога абіотичні і біотичні елементи те, що ми називаємо довкіллям - усе це складні, часом певним чином організовані агломерати, суміші незліченної кількості молекул.

Для экотоксикологии цікаві лише молекули, які мають биодоступностью, тобто. здатні взаємодіяти немеханическим шляхом з живими організмами. Зазвичай, це сполуки, перебувають у газоподібному чи рідкому стані, у вигляді водних розчинів, адсорбированные на частинках грунтів та різних поверхнях, тверді речовини, але у вигляді дрібно дисперсною пилу (розмір частинок менш 50 мкм), нарешті речовини, які у організм за їжею.

Частина биодоступных сполук утилізується організмами, беручи участь у процесах їх пластичного й енергетичного обміну з довкіллям, тобто. виступають ресурсів довкілля. Інші, вступаючи у організм тварин і звинувачують рослин, не використовують як джерела чи пластичний матеріал, але, діючи в достатніх дозах і концентраціях, здатні істотно модифікувати протягом нормальних фізіологічних процесів. Такі сполуки називаються чужорідними чи ксенобіотиками (чужі життя).

Сукупність чужорідних речовин, які у навколишньому середовищі (воді, грунті, повітрі й садити живих організмах) у вигляді (агрегатному стані), що дозволяє їм розпочинати хімічні і фізико-хімічні взаємодії з біологічними об'єктами екосистеми становлять ксенобиотический профіль біогеоценозу. Ксенобиотический профіль слід розглядати, як одне з найважливіших чинників довкілля (поруч із температурою, освітленістю, вологістю, трофічними умовами тощо.), що може бути описаний якісними і кількісними характеристиками.

Важливим елементом ксенобиотического профілю є чужорідні речовини, які у органах і тканинах живих істот, бо ті рано чи пізно споживаються іншими організмами (тобто. мають биодоступностью). Навпаки, хімічні речовини, фіксовані твердих, не диспергируемых повітря і нерозчинних у питній воді об'єктах (скельні породи, тверді промислові вироби, скло, пластмаса та інших.), що немає биодоступностью. Їх можна як джерела формування ксенобиотического профілю.

Ксенобиотические профілі середовища, сформовані під час еволюційних процесів, мільйони протекавших планети, може бути природними ксенобиотическими профілями. Вони різні у регіонах Землі. Биоценозы, що у цих регіонах (биотопах), у тому чи іншою мірою адаптовані до відповідним природним ксенобиотическим профілів.

Різні природні колізії, а останні роки і господарську діяльність людини, часом істотно змінюють природний ксенобиотический профіль багатьох регіонів (особливо урбанізованих). Хімічні речовини, накапливающиеся серед в невластивих їй кількостях і що спричиняють зміни природного ксенобиотического профілю, виступають экополлютантов (забруднювачів). Зміна ксенобиотического профілю в змозі з'явитися наслідком надлишкового накопичення серед однієї чи багатьох экополлютантов (таблиця 1).

Таблиця 1. Перелік основних экополлютантов

Загрязнители повітря

Загрязнители води і грунту

Гази:
Оксиди сірки
Оксиди азоту
Оксиди вуглецю
Озон
Хлор
Углеводороды
Фреоны

Пылевые частки:
Асбест
Вугільний пил
Кремній
Метали

Метали (свинець, миш'як, кадмій, ртуть)
Пестициди хлоорганические (ДДТ, алдрин, диэлдрин, хлордан)
Нитраты
Фосфати
Нафта і нафтопродукти
Органічні розчинники (толуолу, бензол, тетрахлорэтилен)
Низкомолекулярные галогенированные вуглеводні (хлороформ, бромдихлорметан, бромоформ, тетрахлорметан, дихлоретан)
Полициклические ароматні вуглеводні (ПАУ)
Полихлорированные біфеніли
Діоксини
Дибензофураны
Кислоты

Не все призводить до пагубним наслідків для живої природи й населення. Лише экополлютант, що накопичився серед у кількості, достатньому для ініціації токсичного процесу у біоценозі (будь-якому рівні організації живої матерії), то, можливо означене як экотоксикант.

Один із найскладніших практичних завдань экотоксикологии - визначення кількісних параметрів, у яких экополлютант трансформується на экотоксикант. При її рішенні необхідно враховувати, що у реальних умов на біоценоз діє весь ксенобиотический профіль середовища, модифікуючи у своїй біологічну активність окремого поллютанта. Тож у різних регіонах (різні ксенобиотические профілі, різні біоценози) кількісні параметри трансформації поллютанта в экотоксикант слід сказати різні.

Экотоксикокинетика - розділ экотоксикологии, який би розглядав долю ксенобіотиків (экополлютантов) у навколишньому середовищі: джерела появи; розподіл в абіотичних і біотичних елементах довкілля; перетворення ксенобиотика серед проживання; елімінацію із довкілля.

Джерела надходження токсикантів у середу

До природних джерел биодоступных ксенобіотиків, за даними ВООЗ (1992), ставляться: стерпні вітром частки пилу, аерозоль морської солі, вулканічна діяльність, лісові пожежі, біогенні частки, біогенні леткі речовини. Іншим джерелом ксенобіотиків серед, значення неухильно зростає, є діяльність людини

Найважливішим елементом экотоксикологической характеристики поллютантов є ідентифікація їх джерел. Розв'язати цю завдання непросто, т.к. часом речовина вступає у середу незначних кількостях, іноді у вигляді домішок до цілком безневинним субстанциям. Нарешті можливо освіту экополлютанта у навколишньому середовищі внаслідок абіотичних чи біотичних трансформацій інших речовин.

Численні абіотичні (що відбуваються й без участі живих організмів) і біотичні (які з участю живих організмів) процеси у навколишньому середовищі, спрямовані на елімінацію (видалення) экополлютантов.

Викиди

Багато ксенобіотики, потрапивши у повітря, грунт, воду приносять мінімальний шкода екосистемам, оскільки час їхнього впливу мізерно мало. Речовини, що виявляються резистентними до процесів руйнації, і, як наслідок, довго персистирующие у навколишньому середовищі, зазвичай, є потенційно небезпечними екотоксикантами (таблиця 2).

Таблиця 2. Період полуразрушения деяких ксенобіотиків у навколишньому середовищі

Поллютант

Період полуразрушения

Середовище

ДДТ

ТХДД

Атразин

Бензоперилен

Фенантрен

Карбофуран

Фосфорилтиохолины

Иприт

Зарин

10 років

9 років

25 місяців

14 місяців

138 днів

45 днів

21 день

7 днів

4 години

грунт

грунт

вода (рН 7,0)

грунт

грунт

вода (рН 7,0)

грунт (t +15про)

грунт (t +15про)

грунт (t +15про)

Постійний викид в довкілля персистирующих поллютантов призводить до їхнього нагромадженню, перетворення на экотоксиканты для найбільш уразливого (чутливого) ланки біосистеми. Після припинення викиду персистирующего токсиканту і ще тривалий час зберігається у середовищі. Там озера Онтаріо 90-х років визначали високі концентрації пестициду мирекс, використання якого треба було припинено ще наприкінці 1970-х років. У водоймах випробувального полігону ВПС США свого віку, де у 1962 - 1964 роках його з дослідницькою метою розпилено Помаранчевий Агент, через десять років мул містив 10 - 35 нг/кг ТХДД (за норми, за стандартами США - 0,1 пкг/кг, Росії - 10 пкг/кг).

До речовин, довго персистирующих у довкіллі, ставляться важкі метали (свинець, мідь, цинк, нікель, кадмій, кобальт, сурма, ртуть, миш'як, хром), поліциклічні полигалогенированные вуглеводні (поліхлоровані дибензодиоксины і дибензофураны, поліхлоровані біфеніли тощо.), деякі хлорорганічні пестициди (ДДТ, гексахлоран, алдрин, линдан тощо.) і ще речовини.

Абиотическая трансформація

Переважна більшість речовин піддаються у навколишньому середовищі різним перетворенням. Характер і швидкість цих перетворень визначають їх стійкість.

На стійкість речовини у довкіллі впливає дуже багато процесів. Основними є фотоліз (руйнація під впливом світла), гідроліз, окислювання.

Світло, особливо ультрафіолетові промені, здатний руйнувати хімічні зв'язку й, цим, викликати деградацію хімічних речовин. Вода, більше при нагріванні, швидко руйнує багато речовини. Через війну перетворення хімічних речовин, у навколишньому середовищі утворюються нові речовини. У цьому їх токсичність іноді може бути вищим, ніж в вихідного агента. Так було в результаті фотоокисления паратиона серед може утворюватися параоксон. Токсичність останнього для ссавців кілька десятків разів більше, ніж в вихідного речовини.

Фотохімічні перетворення на навколишньому середовищі 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоти, відомого гербіциду, може призводити до утворення небезпечного экополлютанта 2,3,7,8-тетрахлодибензо-р-диоксина

Ще одна добре відомий приклад: освіту нитрозосоединений. Так, за даними вчених США, у грунті, у кислому середовищі, легко входять у з'єднання з нітритами низку пестицидів. У тому числі диалкилтиокарбаматы, тиокарбамоилдисульфиды, солі феноксиуксусной кислоти та інших. Образующиеся нитрозосоединения, розглядаються нині, як можливі канцерогени.

Біотична трансформація

Абиотическое руйнація хімічних речовин зазвичай відбувається з малої швидкістю. Значно швидше деградують ксенобіотики з участю біоти, особливо мікроорганізмів (переважно бактерій і грибів), що використовують їх як живильні речовини. Процес біотичного руйнації йде з участю ензимів. У основі биопревращений речовин лежать процеси окислення, гідролізу, дегалогенирования, розщеплення циклічних структур молекули, відщеплення алкильных радикалів (деалкилирование) тощо. Деградація сполуки може завершуватися його повною руйнацією, тобто. мінералізацією (освіту води, двоокису вуглецю, інших простих сполук). Проте можливо освіту проміжних продуктів биотрансформации речовин, які мають часом вищої токсичністю, ніж вихідний агент. Так, перетворення неорганічних сполук ртуті фітопланктоном може призводити до утворення більш токсичних ртутьорганічних сполук, зокрема, метилртути. Таке явище відбувалося у Японії на берегах бухти Минамато в 50 - 60х роках. Поступавшая в воду затоки ртуть зі стоками фабрики із виробництва азотних сполук, трансформувалася биотой в метил-ртуть. Остання концентрувалася в тканинах морських організмів й, служили їжею місцевого населення. У результаті в людей, що споживали рибу, розвивалося захворювання, характеризовавшееся складним неврологічним симптомокомплексом, у новонароджених дітей відзначалися пороки розвитку. Усього дітей було зареєстровано 292 випадку хвороби Минамато, 62 їх закінчилися загибеллю людей.

Процеси елімінації, які пов'язані з руйнацією

Деякі процеси, які у навколишньому середовищі, сприяють елімінації ксенобіотиків з Каспійського регіону, змінюючи їх розподіл в компонентах середовища. Загрязнитель з великим значенням тиску пара може легко випаровуватися із води й ґрунтів, та був переміщатися до інших регіонів із течією повітря. Це є основою бути широко розповсюдженим щодо летючих хлорорганічних інсектицидів, як-от линдан і гексахлорбензол.

Переміщення вітром і атмосферними течіями частинок токсикантів чи грунту, у яких адсорбированы речовини, також важливий шлях перерозподілу поллютантов у навколишньому середовищі. У цьому плані характерний приклад полициклических ароматичних вуглеводнів (бензпирены, дибензпирены, бензантрацены, дибензантрацены та інших.). Бензпирен та дві родинні йому сполуки як природного (переважно вулканічного), і антропогенного походження (викид металургійного, нафтопереробного виробництв, підприємств теплоенергетики тощо.) активно входять у біосферний круговорот речовин, переходячи з однієї середовища до іншої. У цьому, зазвичай, вони пов'язані з твердими частинками атмосферної пилу. Мелкодисперсная пил (1-10 мкм) довго зберігається у повітрі, більші пилові частки досить швидко выседают на грунт, і в води місці утворення. При виверженні вулканів попіл містить дуже багато таких речовин. У цьому, що стоїть викид, тим за більший відстань розсіюються поллютанты.

Сорбция речовин на зважених частинках у питній воді, з наступним осадженням призводить до їхнього елімінації з товщі води, але нагромадженню в донних відкладеннях. Осаждение різко знижує біодоступність забруднювача.

Перераспределению водо-растворимых речовин сприяють дощі і рух грунтових вод. Наприклад, гербіцид атразин, використовуваний за захистом широколистяних рослин, у сільському і парковому господарстві США, повсюдно присутній там в поверхневих водах. За деякими даними до 92% досліджених водойм США містять цей пестицид. Оскільки речовина досить стійке і легко розчинно у питній воді воно мігрує й у грунтових вод де він накопичується.

Биоаккумуляция

Якщо забруднювач довкілля неспроможна потрапити всередину організму, він, зазвичай, технічно нескладне йому істотною

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація