Суперэкотоксиканты и их поведение в природе

03.12.2002

Суперэкотоксиканты+ и их поведение в природе

Это вещества, которые при попадании в среду переходят в биологические объекты, активно включаются в биохимические циклы, метобилизирутся (изменяются в живой системе, становятся участниками обмена веществ, нарушая его), накапливаются в живой массе и изменяют биотическую и абиотические составляющие окружающей среды.

Суперэкотоксиканты

 

                        Органические                       Неорганические

Неорганические суперэкотоксиканты

Be, Al, Cr, As, Cd, Sn, Sb, Hg, K, Pb.

Cd, Hg, Pb – «мрачная тройка», наиболее опасны.

Pb – наиболее вредный из всех суперэкотоксикантов; мировое производство: 2,5 млн т/год, из них около 500 тыс тонн, попадают в водные объекты. Распространение в среде неравномерно. Значительное количество загрязнителя содержится в воздухе городов - ≈ 2 мкг/м³, прирост загрязнения достигает 1 мк г / м³ год в городе и 0,5 мк г / м³ год в сельской местности. Каждые 13 лет происходит удвоение его содержания. Вдоль крупных городов загрязнение земли составляет 40 мг / м².

Данные лабораторных опытов: мыши дышали воздухом, содержащим аэрозоль свинца с концентрацией 10 мкг /м³ в течение двух недель по шесть часов в день. В результате на 67% снизилась живучесть потомства, в 10 раз возросло содержание свинца в костях, были зарегистрированы и другие изменения.

У людей, проживающих на загрязнённых территориях: ухудшается память, обучаемость,  появляется головная боль, повышается утомляемость, резко возрастает агрессивность, т.е. свинец также оказывает и нейродегеративное действие. До 90% свинца, содержащегося в организме, находится в костях, т.е. он нарушает обмен Ca и P, повышается содержание свинца в крови и нарушается деятельность кроветворных органов (вторичная анемия – нарушение продукции красных кровяных телец – эритроцитов).  

Свинец активно утилизируется из почвы и воды растениями. Среднее содержание в зелёной массе – 3 мг / кг зелёной массы (меньше всего свинца содержится в бобовых, больше всего – в тыквенных). ПДК_{в почве} – 20 мг / кг по транслокационному показателю (способности переходить из почвы в растения); ПДК_{в воде} = 0,03 мг / л. Загрязнённая свинцом вода гораздо опаснее загрязнённых растений, т.к. в зелёной массе он находится в связанном состоянии и плохо усваивается организмом.

Среднее содержание в организме взрослого человека – 7 ÷ 15 мг, в организме городских жителей содержание свинца в три раза выше, чем у сельских жителей.

Cd – активно накапливается зелёными растениями (особенно табаком). При попадании с дымом в лёгкие усваивается на 90%, с водой или пищей – только на 5%. Содержание Cd в организме городских жителей во много раз превышает содержание у сельских жителей. Вызывает ишемическую болезнь сердца, накапливаясь в почках нарушает ионно-электролитный обмен, что ведёт к злокачественной гипертонии, воздействует на кору надпочечников, следовательно, нарушается выработка гормонов (кортикостероидов => может приводить к полной или частичной импотенции).

Допустимая суточная доза – 30 мкг. Уровень загрязнения окружающей среды за последние 50 лет резко возрос (80% загрязнения появилось за период 1982 – 2002).

Hg – использовалась человеческой цивилизацией с древнейших времён, что и приводит к более сильному загрязнению среды по сравнению с веществами, которые начали использоваться недавно. Основная опасность вызвана особенностями её агрегатного состояния (жидкость) и высокой плотностью паров – 10 мг / м³, т.е. открыто хранимая ртуть способна загрязнять большие площади помещений.

Хроническое отравление (воздействие относительно малых концентраций продолжительное время – 4 месяца) наступает при концентрации 0,01 мг / м³. У людей, работающих со ртутью отравление достигается за 8 лет при концентрации > 10^-2 мг / м³ (ПДК_{рабочей зоны}).

Активно трансформируется биотой (биотрансформация): переводится в моно и диалкил производные, наиболее активно процесс идёт в водных системах в первую очередь, за счёт деятельности микроорганизмов, т.о., большая часть ртути попадает в человека с рыбой (особенно много ртути содержится в чешуе).

Содержание: в мясе рыбы 0,5 мг/кг; в молоке 0,05 мг / кг.

Ртуть имеет очень низкие ПДК: ПДК_{в воде}= 0,0005 мг / м³

                                                       ПДК_{в воздухе}= 0,0003 мг / м³.

Органы накопления: печень, почки.

Действие: повышенная возбудимость, раздражительность, ухудшение памяти, неуверенность, дрожание конечностей. Действие ртути может быть долгое время незаметной, но при достижении определённого предела, человек может очень быстро одряхлеть, его поведение может стать поведению очень пожилого человека.

Одна из причин пагубного влияния тяжёлых металлов на организм связана с их химическим взаимодействием с белками организма (т.к. это сложные вещества, содержащие большое количество реакционноспособных функциональных групп). Особенно такому влиянию подвержены белки, содержащие сульфидные группы:

 

Любой белок, подвергшийся такому воздействию, уже не может выполнять своих функций в организме, что и приводит к нарушению его деятельности.

Для предотвращения отравления тяжёлыми металлами, возможно применение средств, которые связывали бы их ещё до взаимодействия с белком, или вводить лекарства, которые сильнее белков взаимодействуют с металлом, а, следовательно, способны перетянуть его на себя.

Al – его действие как суперэкотоксиканта было обнаружено лишь 15 лет назад.

Способен откладываться в нервной ткани людей и животных, т.е., он, изменяя проводимость нервных импульсов, нарушает деятельность Центральной Нервной Системы.

Не является быстродействующим ядом, формально его LD₅₀= 370 мг / кг (доза солей алюминия, от которой умирает половина испытуемых), но он даёт отсроченный эффект – хронические отравления маскируются под симптомами болезни Альцгеймера (старческое слабоумие, потеря памяти, как правило, проявляется после 60-ти лет).

Наиболее опасным источником может являться водопроводная вода, т.к. на очистных станциях применяются сульфаты Al и Fe для очистки воды.

Кислотные дожди сильно увеличивают передвижение алюминия из литосферы, особенно в водную среду.

Органические суперэкотоксиканты

Очень разнообразны

Наиболее опасными являются хлор, фосфор, серосодержащие соединения, т.к. они разрабатывались человеком целенаправленно для использования в сельском хозяйстве. Самыми долгоживущими являются хлорсодержащие соединения, из них наиболее опасны циклические, особенно, содержащие в своём составе несколько бензольных ядер.

Диоксины:

 

в некоторые положениях водород замещён на атомы хлора

Такие вещества вызывают нарушения у потомства – уродства и физические отклонения, некоторые способны поражать иммунную систему человека (химический СПИД); приводят к потере способности к длительным умственным и физическим нагрузкам, приводят к бесплодию мужчин и женщин (у 20% людей, страдающих бесплодием, обнаружено повышенное содержание диоксинов в крови).

Хлорорганика очень хорошо абсорбируется в липидной фазе (мозг), следовательно, они нарушают работу мозга, коры надпочечников и др.

Выводятся из организма очень плохо, следовательно, накапливаются в организме в течение всей жизни.

Из фосфорорганических соединений наиболее опасны соединения, содержащие P⁺³ – ядохимикаты, однако, их период трансформации в среде очень мал, т.е., они довольно быстро снижают свои разрушающие свойства (первый этап снижения их токсичности – перевод P⁺³ в P⁺⁵).