Лекция № 1 Тема: Предмет и задачи экологической токсикологии, ее место в системе наук об окружающей среде

План лекции:

1. Актуальные причины изучения экологической токсикологии.

2. Место экологической токсикологии в системе научных дисциплин

3. Взаимоотношения различных разделов токсикологии.

4. Определение экологической токсикологии.

5. Задачи экотоксикологии.

6. Методы экотоксикологии.

7. Цели экотоксикологических исследований.

8. История развития экотоксикологии.

Среди проблем, стоящих перед человечеством, проблема сохранения пригодной для жизни среды обитания занимает одно из первых мест. Угроза глобального экологического кризиса свидетельствует об исчерпании возможностей саморегуляции биосферы в условиях возрастания масштабов и интенсивности человеческой деятельности в природе. Контроль за природной средой и управление ею являются объективной необходимостью.

Загрязнение химическими веществами окружающей среды, связанное с активной деятельностью человека, приобрело глобальный характер. Введение все большего количества элементов в окружающую среду и увеличение их концентрации нарушает геохимическую обстановку и приводит к ухудшению условий существования человека.

В нашем сознании все больше утверждается мысль о прямой зависимости нашего здоровья от изменяющихся условий существования. Изменение геохимической обстановки создает определенный фон, который нельзя не учитывать при проведении эпидемиологических исследований – по оценке заболеваемости населения, экологической обстановки.

Производственная деятельность человека ведет к увеличению числа ксенобиотиков-синтетических веществ, чуждых естественному окружению или метаболизму человека и животных. Количество новых синтетических веществ в окружающей среде, в промышленности, на производстве, в сельском хозяйстве, в домашнем обиходе возрастает лавинообразно. Их воздействие на организм превышает его адаптационные возможности, что приводит к разного рода заболеваниям.

Рост химизации национального хозяйства, укрупнение химических производств и предприятий создают потенциальную опасность одномоментных массовых выбросов вредных веществ в окружающую среду. Этот путь наиболее опасен как по своему непосредственному эффекту, так и по отдаленным последствиям. Последствия крупных аварий на производстве могут приобретать характер национального бедствия, а по отдаленным последствиям - выходить за национальные границы. Экологические катастрофы могут быть следствием химической войны.

Восстановление нарушенной экологической обстановки, возобновление нормальной жизни в регионах после обработки химическими веществами – процесс длящийся десятилетиями, если изменения экологической обстановки не приняли необратимый характер.

Отличительной особенностью современного этапа развития профилактической токсикологии следует считать возрастающее внимание к исследованиям с целью определения допустимых нагрузок не только на отдельную особь, но и на биоценоз, на биосферу в целом.

Тесная связь токсикологии с биологическими дисциплинами определяется теми общими проблемами, которые решаются комплексно, с участием различных специалистов. Выделение экологической токсикологии указывает на чрезвычайную актуальность и масштабность проблем, которые решает этот раздел естественной науки, образованный, в основном, на стыке экологии и токсикологии.

При определении места экологической токсикологии в системе научных дисциплин воспользуемся общей терминологией, которую предлагает Н.Ф. Реймерс и А.В. Яблоков. Авторы используют схему: наука, как область знания, распадается на основные формы науки, которые в свою очередь разделяются на научные дисциплины, отрасли и разделы.

Профилактическая, экологическая токсикология определяет потенциальную опасность контакта живых организмов с вредными химическими веществами,чужеродными для организма (ксенобиотиками), и разрабатывает способы (методы) предотвращения действия этих веществ на животных, растения и человека.

Хотя первоначально возникновение и становление токсикологии как науки связано с клинической медициной, ее бурное развитие в ХХ веке было обусловлено потребностями профилактической медицины, в первую очередь – необходимостью регламентации труда работающих в химической, металлургической, горнодобывающей промышленности, а затем, в последние годы, - в сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.

Экологическая токсикология выделяется из общего ряда научных разделов тем, что имеет определенные конкретные задачи, решение которых подчинено проблемам охраны окружающей среды, охраны природы, сохранения биосферы, оптимизации природопользования.

Определение: Экотоксикология – это такое направление профилактической токсикологии, которое занимается изучением приспособления (адаптации) живого к изменениям химического состава среды его обитания в условиях целостного ансамбля абиотических, биотических и социальных факторов (Г.А. Степанский).

Задачи:

-Основной задачей экологической токсикологии является обоснование мероприятий по профилактике вредных воздействий химических загрязнителей внешней среды, созданию благоприятных условий для жизни и деятельности человека, развития и функционирования организмов животного и растительного происхождения.

-На передний план задач экологической токсикологии выдвигается установление источников загрязнения, оценка размеров загрязнения и анализ путей распространения вредных веществ в окружающей среде.

Предмет исследований: Экологическая токсикология исследует токсические влияния химических веществ на живые организмы, на популяции и сообщества живых организмов в пределах определенной экологической системы. Экологическая токсикология включает также изучение переноса химических веществ в окружающей среде и их взаимодействие с окружающей средой. В последнее время объектом изучения экологической токсикологии становится биосфера в целом.

Методы: К методам экологической токсикологии относятся:

- биоиндикация, которая базируется на исследовании природных популяций. Биоиндикация предполагает анализ и оценку качества среды в условиях воздействия лимитирующих факторов загрязнения по изменению временной структурно-функциональной организации биоценоза;

- биотестирование, которое следует рассматривать как один из приемов исследования, который используется с целью определения степени и характера действия неблагоприятных факторов среды (в данном случае химического загрязнения), потенциальноопасных для живых организмов в контролируемых экспериментальных (лабораторных или полевых) условиях, путем систематической регистрации изменений биологически значимых показателей функции организма с последующей оценкой их состояния в соответствии с выработанными критериями токсичности;

- санитарно-гигиенические методы;

- эпидемиологические методы;

- метод комплексной оценки состояния объекта воздействия химического загрязнителя на организменном и популяционном уровне (метод популяционной экотоксикологии).

Таким образом, экологическая токсикология должна оценивать весь комплекс сложных воздействий в системе: токсический агент – окружающая среда – организм (сообщество организмов, экосистема).

На определенных этапах изучения токсических веществ экологическая токсикология ставит перед собой те же задачи, что и общая токсикология, особенно при прогнозировании токсичности и опасности новых химических веществ. Результаты исследований могут стать отправным пунктом для выяснения причины тех или иных изменений биоценоза, для изучения динамики поступления токсического вещества в абиотическую среду, роли этого процесса в наметившихся сдвигах в биосфере.

Специалисты, занятые проблемами экологической токсикологии работают в тесном взаимодействии с химиками и геохимиками. От химика, участвующего в исследованиях по экологической токсикологии требуются знания особенностей абиотической окружающей среды, знания процессов, происходящих в атмосфере, водоемах, почве под влиянием различного рода физических факторов, знание физико-химических и других процессов. Другими словами химик должен установить уровень загрязнения окружающей среды, а токсиколог – дать заключение об опасности такого уровня загрязнения. Токсиколог, занимающийся экологической токсикологией, должен обладать знаниями биологии жизненного цикла популяции, составляющей биоценоз, циклы и пищевые цепи, другие виды взаимодействия популяций и особенности взаимодействия биообъектов с абиотической окружающей средой.

Цели экотоксикологических исследований – установит как:

- как окружающая среда изменяет внесенное в нее токсическое вещество и в каком виде (измененном или неизмененном) это вещество доходит до биологического объекта – мишени;

- как окружающая среда влияет на реакцию организма при его встрече с токсическим веществом;

- как токсическое вещество изменяет среду, окружающую тот или иной организм;

- как изменяется биоценоз в целом.

Эти исследования позволяют:

- оценить опасность для здоровья человека отдельных химических загрязнителей, а также изменений в окружающей среде, вызванных этими загрязнителями;

- оценить опасность загрязнения для экосистемы в целом и для отдельных ее элементов;

- использовать полученные данные для планирования уменьшения неблагоприятного воздействия загрязнения, для разработки необходимых мероприятий, направленных на улучшение состояния биосферы и здоровья населения.

Таким образом, оценка состояния внешней среды и оценка состояния здоровья населения взаимно дополняют друг друга, позволяют дать научно-обоснованный прогноз последствий загрязнения химическими веществами окружающей среды, определить пути, ведущие к уменьшению или полному прекращению неблагоприятного влияния химического загрязнения на человека и экологическую систему.