Нормирование и снижение загрязнений окружающей среды (экотоксикология).

Батян и др. – учебник.

Экологический мониторинг – многотомный.

Экзамен: 1) теоретический вопрос 2) задача 3) реферат

На биофак идут люди с аналоговым мышлением.

Реферат – вы выбираете себе тему, и пишете реферат на эту тему. Перед экзаменом сдаете – на экзамене обсуждается.

«Вредные химические вещества» - книга. Темы реферата: в книгах у Давида Бежановича.

На экзамене можно пользоваться любой справочной литературой.

1. Не ставить двойки;

2. Экзамен – последняя попытка чему-нибудь научить студента.

Начиная с завтрашнего дня, вы будете готовиться к этому экзамену по серьезному.

Добыть себе со 2 по 6 тома экологического мониторинга.

Термин «экотоксикология» появился в 1972 году. К этому времени в мире стало накапливаться все больше и больше факторов сведений о поражении лесных экосистем выбросами предприятий, о поражениях человека. К этому времени захлебнулась «зеленая революция», а использование пестицидов опять же бумерангом ударила по людям.

Требование к разработчикам пестицидов – безопасность для человека. Крайне трудное дело, чтобы «вещество» действовало только на одно существо.

Главная задача любого ученого – систематизация данных. Рене Траут в 1969 году сделал попытку связать 2 разных предмета исследования: экология и токсикологию (экологическая токсикология).

В 1976 году при международном научном комитете по проблемам окружающей среды была организована специальная рабочая комиссия по экотоксикологии. Она и предложила определение:

Экотоксикология – это междисциплинарное научное направление, связанное с изучением токсических эффектов действия химических веществ на живые организмы, преимущественно на популяции организмов и биоценозы, входящие в состав экосистем. Она изучает (предмет): источники поступления вредных веществ в ОС, их распространение в ОС, действие на живые организмы.

Промышленная токсикология - раздел токсикологии, изучающий действие на организм вредных химических веществ с целью создания безвредных и безопасных условий труда на производстве. Один из основных биологических объектов изучения экотоксикологии — человек. С этой точки зрения, экотоксикология призвана решать одну из важных проблем экологии человека — защиту здоровья людей от поражения находящимися в окружающей среде вредными веществами.

Роль токсикологии в решение проблемы нормирования антропогенной нагрузки на окружающую среду

Любые подходы к экологическому нормированию исходят из понятия допустимой антропогенной нагрузки. Согласно Ю.А. Израэль, в широком смысле под допустимым антропогенным воздействием на окружающую природную среду следует понимать воздействие, складывающееся из отдельных однородных и разнородных воздействий, которые не влияют на качество природной среды или изменяют ее в допустимых пределах, т.е. не разрушают существующие экосистемы и не вызывают неблагоприятных последствий у важнейших популяций, и, конечно, в первую очередь у человека.

Д.А. Криволуцким с соавторами (По: В.С. Безель, 1994) предложены три возможных подхода к экологическому нормированию:

• Требование сохранности устойчивости экосистемы в целом, рассматривая ее как систему взаимосвязанных подсистем. Свойства биоценозов таковы, что при токсических воздействиях, наносящих поражение отдельным звеньям системы, возникает компенсация за счет других элементов, и ценоз продолжает функционировать.

• Требование сохранности каждой популяции. При этом имеется в виду прямое токсическое действие на организмы, составляющие популяцию, и их потомство, а также косвенное воздействие, опосредованное через систему трофических связей. Например, воздействие на консументы низших порядков может привести к недостаточности кормовой базы для консументов более высокого порядка.

• Необходимость учета диапазона естественных колебаний основных экологических параметров, определяемых по многолетним наблюдениям за функционированием отдельных звеньев или биоценоза в целом.

«Где самое чистое место на предприятии – под трубой» (анекдот)

«Бессмысленно охранять отдельные виды – нужно охранять среду обитания, где живет этот вид».

Никуда не деться от изучения влияния на отдельный организм.

Карсон «Безмолвная весна» - гибель птиц в результате применения пестицидов. 1960-е годы.

«Политика – искусство объяснить избирателю, почему не получилось выполнить предвыборное обещание» (Черчилль).

Воздух в этой комнате – воздух рабочей зоны (офис, кабинет в больнице); атмосферный воздух населенных мест (одинаково бесплатно доступен любой категории населения). Атмосферный воздух должен быть чище.

Вещество выражают в единицах массы вещества на единицу массы организма – доза. Мг/кг – доза.

Мг\мл, мг\л, мг\м³ – концентрация. В окружающей среде. Иногда PPM (part pro million - часть на миллион).

Есть вещество Х. Появился сигнал в виде запаха (HS), может быть без запаха (это хуже). Реакция живых организмов на живое вещество будет зависеть от дозы.

Способы введения вещества в организм. Например, дыхание – ингаляционный способ (через дыхание), через рот (пероральный), через кожу (перкутальный).

Стабилизация условий: возраст, пол, способ введения вещества, время.

Задача: определить безвредную, безопасную дозу концентрации.

1. Установить среднюю смертельную дозу (ОЧЕНЬ ВАЖНО!);

2. Найти такую дозу, которая не убивает, но вызывает болезнь. Надо договорить о том, сколько раз на организм действует вещество;

3. Найти дозы, которые влияют на разные функции организма (запах, вкус);

4. Найти дозу, при которой вещество перестает действовать.

Токсикометрия (измерение токсичности) – экспериментальный раздел токсикологии.

Поэтому для получения количественных оценок действия ксенобиотиков необходима реализация трех исследовательских этапов: планирование эксперимента, проведение эксперимента и получение количественных оценок, интерпретация результатов.

Первый вопрос, который встает перед токсикологом – какими показателями измерять токсичность вещества (какие концентрации яда в окружающей среде или дозы, при попадании вещества в организм могут вызвать отравление).

Как реагирует организм на данный яд в зависимости от его дозы (S образная кривая).

«Будем будить мысль. Которая дремлет. Я имею в виду, что она есть, но она дремлет».

Организм обладает конечной ответной реакцией. Нижнюю точку можно было бы назвать минимально недействующей дозой, а верхнюю – максимально действенной. Но так нельзя.

«Всю вашу жизнь вы должны будете доказывать, что полученный вами результат не является случайным». Статистика – оружие экономных людей. И не глупых.

И min и max не являются корректными, т.к. при изменении выборки эти цифры могут меняться. Больше устраивает 50% гибель животных. «Среднесмертельная доза – DL₅₀ (Dosis letalis).

Методика – конкретно как нужно делать. Методология – синоним «теории».

	Концентрации, мг\мл
Доза	Контроль	1	2	3	4
Абсолютн.	0/10	1/10	3/10	6/10	9/10
Смертность, %	0	10	30	60	90

Числитель – количество животных, у которых данная доза вызвала эффект. Знаменатель – общее количество животных.

Время, через которое учитывается эффект – тоже фиксируется.

ED_{50 ­}– среднесуточная эффективная доза.

ED₅₀±σ_ED50

Нормальное распределение (график). В полосу ED₅₀±σ_ED50 попадает 68%.

ED₁₆=ED₅₀-1σ

ED₈₄=ED₅₀+1σ

ED₈₄-ED₁₆₌ ED₅₀+1σ - ED₅₀+1σ=2σ

У вещества А и В токсичность разная. Но одинаков механизм действия, но разная активность.

У вещества С токсичность ниже.

Если откладывать логарифмы доз – очень просто становится.

Разброс оценок в эксперименте зависит от 2 факторов: индивидуальности и количества животных. M=σ/корень из n/ Чем больше животных, тем ошибка приближается к корню из n.

В качестве погрешности – среднеквадратичное отклонение (сигму).

Метод Беренса (417стр), Кербер (420стр), пробит.анализ (422стр), Милера и Тейнтер (423 стр), метод Штабского (432).

22.09.14.

Когда мы говорим о токсичности соединений, мы подразумеваем острую (вредное вещество действует однократно) и хроническую (действует многократно, с какой-то периодичностью).

Реакция может быть сразу или через какой-то период.

Отдаленные последствия или эффекты.

Отдаленный эффект - развитие патологического состояния у индивидуумов которые имели контакт с загрязненной окружающей средой, но эффект наступил в отдаленные сроки их жизни, а также в течение жизни их потомства.

4 групп:

1. Гонадотропные. Воздействие на половые железы ведет к бесплодию. Хорошо известно, что бесплодие вызывают соединения бензола, хлорорганических соединенй, капролактама, фенола, свинца и т.д.

Как организовать эксперимент?

Выбрать пол животного. Предположим, мы хотим изучить влияние вещества на мужскую особь. Закупаем мышей, привозим в лабораторию. Стабилизируем возраст. Самки и самцы изолированы друг от друга. Изучаем действие вещества на самцов. Подсаживаем самцов к самкам, исследуем на самках сколько потомства они принесли. Нужно делать несколько групп с различным количеством яда. Экстраполяция на людей.

2. Эмбриотропные. Может проявиться если организм беременной самки контактирует с вредным веществом.

• Тератогенные (развитие уродств у плода): известный пример, препарат талидомит для беременных женщин как успокаивающее, около 3000 случаев уродств.

• Эмбриотоксические (снижение размеров, массы, гибель)

Вещество должно быть безвредным и специфичным. Безвредность устанавливают на здоровых людях.

3. Канцерогенные. Международное агентство по изучению рака классифицировало

• Вещества с доказанной канцерогенностью для человека. Невозможность воспроизвести опухоли человека на животных не дает возможности изучать действие веществ на животных. Вещества: мышьяк и его соединения, асбест (хорошо заклеивает окна, но вреден), бензол, соединения хрома, сажи (раньше у трубочистов вызывал рак кожи), винилхлорид.

• Вещества с вероятной канцерогенностью для человека

2А: высокая вероятность. Бензоперен, берилий и его соединения, диметилсульфат.

4. Мутагенные. Нарушение наследственных свойств организма, которое проявится у его потомков.

• Мутагенез в зародышевых клетках

• В соматических клетках .Мутагены: Хлоропрен, винилхлорид (-мономер, поливинилхлорид – как полимерный материал подвержен деструкции, то есть распадается на мономеры, которые выходят в ОС), окись этилена. Супермутагены: нитрозопроизводные мочевины.

Индексация.

Международная классификация. Е – индексы пищевых добавок.

Е100-Е182 – красители

Е200-Е300 – консерванты

Е300…- антиоксиданты

Е400-… – стабилизаторы и загустители

Е500-… – эмульгаторы

Е600-… – усилители вкуса и аромата

Запрещенные: Е 121, 123 (аморант), 240 (формальдегид).

Хроническое действие имитирует реальную ситуацию, в который мы находимся.