Проблема антропогенного загрязнения окружающей среды химическими веществами

Страница 3

Под вредным воздействием, наносимым соответствующей системе, в экотоксикологии понимают:

· явственные изменения обычных колебаний численности популяции;

· долгосрочные или необратимые изменения состояния экосистемы.

Воздействия на отдельные особи и популяции

Любое воздействие начинается с токсического порога, ниже которого не обнаруживается влияние вещества (NOEC - концентрация, ниже, которой не наблюдается воздействие). Ему отвечает понятие экспериментально определяемого порога концентрации (LOEC - минимальная концентрация, при которой наблюдается влияние вещества). Применяется также третий параметр: MATC - максимально допустимая концентрация вредного вещества (в России принят термин ПДК - “предельно допустимая концентрация”). ПДК находят расчетом, и ее значение должно находиться между NOEC и LOEC. Определение этой величины облегчает оценку риска воздействия соответствующих веществ на чувствительные к ним организмы ([1] стр. 188).

Химические вещества в зависимости от свойств и строения воздействуют на организмы по разному.

1.Молекулярно-биологические воздействия.

Многие химические вещества взаимодействуют с ферментами организма, изменяя их структуру. Так как ферменты катализируют тысячи химических реакций, становится понятным, почему любое изменение их структуры глубоко влияет на их специфичность и регуляторные свойства.

Пример: цианиды блокируют фермент дыхания - цитохром-с-оксидазу; катионы Са2+ тормозят активность рибофлавинкитазы, которая является переносчиком фосфата на рибофлавин в клетках животных.

2.Нарушения обмена веществ и регуляторных процессов в клетке.

Метаболизм клеток может быть нарушен под действием химических веществ. Реагируя с гормонами и другими регуляторными системами, химические вещества вызывают неконтролируемые превращения, изменяют генетический код.

Пример: нарушение реакций окислительного расщепления углеводов, вызываемое токсичными металлами, особенно соединениями меди и мышьяка; пентахлорфенол (ПХФ), триэтилсвинец, триэтилцинк и 2,4-динитрофенол разрывают цепь химических процессов дыхания на стадии реакции окислительного фосфорилирования; лидан, соединения кобальта и селена нарушают процесс расщепления жирных кислот; Хлорорганические пестициды и полихлорированные бифенилы (ПХБФ) вызывают нарушения работы щитовидной железы.

Мутагенное и канцерогенное воздействие.

Такие вещества как ДДТ, ПХБФ и полиароматические углеводороды (ПАУ) потенциально обладают мутагенным и канцерогенным воздействием. Их опасное воздействие на человека и животных проявляется в результате длительного контакта с этими веществами, содержащимися в воздухе и пищевых продуктах. По данным, полученным на основе экспериментов с животными, канцерогенное действие осуществляется в результате двухступенчатого механизма:

4.Воздействие на поведение организмов.

Таблица 5. Примеры инициаторов и промоторов канцерогенеза ([1] стр. 194).

Инициаторы	Промоторы
Химические соединения	Биологические свойства	Химические соединения	Биологические свойства
ПАУ (поликонденсированные ароматические углеводороды), нитрозоамины	Канцерогенный	Кротоновое масло	Сам по себе не канцерогенный
N-нитрозо-N-нитро-N-метилгуанидин	Эксопозиция перед воздействием промотора	Фенобарбитал	Действие проявляется после появления инициатора
Диметилнитрозамин Диэтилнитрозамин	Достаточно однократного введения	ДДТ, ПХБФ ТХДД (тетрахлордибензодиоксин)	Необходимо длительное воздействие
N-нитрозо-N-метилмочевина	Влияние необратимо и аддитивно	Хлороформ	Вначале действие обратимо и не аддитивно
Уретан	Не существует пороговой концентрации	Сахарин (под вопросом)	Пороговая концентрация, вероятно зависит от времени воздействия дозы
1,2-Диметилгидразин	Мутагенное действие	Цикламат	Мутагенное действие отсутствует

Время

Введение вещества

Порог воздействия

немедленно - несколько суток

Нарушения поведения

(неврологические и эндокринные, химотаксис, фотогеотаксис, равновесие / ориентировка, бегство, мотивация / способность к обучению)

Биохимические реакции

(ферментная и метаболическая активность, синтез аминокислот и стероидных гормонов, мембранные изменения, мутации ДНК)

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

½ ½

Физиологические

(потребление кислорода, осмотическая и ионная регуляция, переваривание и экскреция пищи, фотосинтез, фиксация азота)

Морфологические изменения

(изменения клеток и тканей, образование опухолей, анатомические изменения)

часы - недели

¯ ¯ ¯

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

сутки - месяцы

Изменение индивидуального жизненного цикла

(эмбриональное развитие, скорость роста, репродукция, способность к регенерации)

месяцы - годы

Популяционные изменения

(снижение числа особей, изменения возрастной структуры, изменение генетического материала)

месяцы - десятилетия

Экологические последствия

(динамические изменения биоценозов / экосистем, их структуры и функции)

Рис. 1. Воздействия на биологические системы по мере их усложнения ([1] стр. 201).

· “генотоксической инициации”,

· “эпигенетического промотирования”.

Инициаторы в процессе взаимодействия с ДНК вызывают необратимые соматические мутации, причем достаточно очень малой дозы инициатора, предполагают, что для этого воздействия не существует пороговых значений концентрации, ниже которых оно не проявляется.