Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологическая токсикология. Практикум
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Оренбургский государственный университет»
Т.А. Евстифеева, А.С. Романова
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ
Практикум
Рекомендовано к изданию ученым советом федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Оренбургский
государственный университет» для обучающихся по образовательным программам
высшего образования по направлениям подготовки 20.03.01 Техносферная
безопасность и 05.03.06 Экология и природопользование
Оренбург
2024
УДК
574:504.4/.6(076.5)
ББК
28.080.1я73
E 26
Рецензент – доцент, кандидат биологических наук М.Ю. Гарицкая
Е 26
ISBN 978-5-7410-3216-9
УДК
574:504.4/.6(076.5)
ББК
28.080.1я73
ISBN 978-5-7410-3216-9
© Евстифеева Т.А.,
Романова А.С., 2024
© ОГУ, 2024
Евстифеева, Т.А.
Экологическая токсикология [Электронный ресурс]: практикум / Т. А.
Евстифеева, А. С. Романова; Оренбургский гос. ун-т. – Электрон.
текстовые дан. (1 файл: 1,1 Мб). – Оренбург: ОГУ, 2024. – 1 электрон. опт.
диск (CD-R): зв., цв.; 12 см. – Системные требования: Intel Core или
аналогич.; Microsoft Windows 7, 8, 10; 512 Mб; монитор, поддерживающий
режим 1024х768; мышь или аналогич. устройство. – Загл. с этикетки диска
В практикуме «Экологическая токсикология» рассмотрены
теоретические основы общей и частной токсикологии, механизмы всасывания,
распределения, биотрансформации и выделения природных и антропогенных
токсикантов, приведены алгоритмы выполнения лабораторных работ.
Практикум предназначен для обучающихся по направлениям
бакалавриата 05.03.06 Экология и природопользование и 20.03.01
Техносферная безопасность.
Содержание
Введение ............................................................................................................................... 5
1 Теоретические основы общей токсикологии .......................................................... 6
1.1 Основные понятия .................................................................................................. 6
1.2 Направления токсикологии ................................................................................. 12
1.3 Классификация ядов и отравлений ..................................................................... 17
1.4 Всасывание, распределение, биотрансформация и выделение ядов .............. 24
1.5 Экотоксикология. Оценка и управление риском .............................................. 28
1.6 Биологические методы контроля действия экотоксикантов. Правила отбора
биоиндикаторов .......................................................................................................... 34
2 Частная токсикология .................................................................................................... 39
2. 1 Токсическое действие тяжелых металлов ........................................................ 39
2.2 Влияние тяжелых металлов на растения............................................................ 57
2.3 Особенности симптоматики отравления соединениями тяжёлых металлов у
человека ....................................................................................................................... 64
2.4 Токсическое действие газообразных веществ на человека .............................. 70
2.5 Токсическое действие хлорорганических экотоксикантов .............................. 77
3 Практические задания .................................................................................................... 79
3.1 Работа №1. Определение основных токсикологических параметров при
действии солей тяжелых металлов на прорастание семян ..................................... 79
3.2 Работа №2. Определение токсичности сернистого газа, почв, воды,
пестицидов методом высечек листьев (по разрушению хлорофилла) ................. 81
3.3 Работа №3. Влияние солей тяжелых металлов на коагуляцию растительных и
животных белков ........................................................................................................ 87
3.4 Работа №4. Влияние солей тяжелых металлов на активность микроорганизмов
почвы............................................................................................................................ 91
3.5 Работа №5. Влияние тяжелых металлов на активность водных ракообразных
...................................................................................................................................... 94
4
3.6 Работа №6. Влияние солей тяжелых металлов на гликолитическую активность
дрожжей ....................................................................................................................... 96
3.7 Работа №7. Определение устойчивости клеток различных растений к
обезвоживанию серной кислотой ............................................................................. 98
3.8 Работа № 8. Определение фитотоксичности нефтезагрязненных почв по
азотобактеру (метод Красильникова) ..................................................................... 102
3.9 Работа № 9. Определение нитратов и нитритов .............................................. 104
3.10 Работа №10. Качественные реакции на основные неорганические токсиканты
.................................................................................................................................... 106
3.11 Работа №11. Качественные реакции на основные органические токсиканты
.................................................................................................................................... 111
Список использованных источников ............................................................................ 115
5
Введение
Любая деятельность человека связана с влиянием на его организм различных
химических элементов и их соединений. Они могут влиять как прямо, через контакт
с кожей или внутренним воздействием на органы и ткани, так и опосредованно, через
пищу, воду и воздух. Воздействие может происходить при питании, дыхании,
контакте с окружающей средой и использовании различных продуктов и материалов.
Например, потребление пищи, содержащей нужные питательные элементы, такие как
углерод, водород, кислород, азот, фосфор и железо, необходимо для поддержания
нормальной жизнедеятельности и роста организма. Однако, некоторые вещества,
такие как свинец, ртуть, радионуклиды и пестициды, могут оказывать токсическое
воздействие на органы и вызывать различные заболевания при длительном
воздействии на организм. Химические элементы используются в медицинской
промышленности для изготовления лекарственных препаратов, косметики и других
продуктов, которые также влияют на организм человека. Использование различных
продуктов и материалов, таких как пластик, металлы, красители, химические
добавки, может также оказывать влияние на организм человека при контакте с ними
или при их проникновении в организм через дыхание или пищеварительную систему.
Таким образом, влияние химических элементов и соединений на организм человека
является широким и разнообразным, и может зависеть от их конкретных свойств и
концентрации, а также от способа воздействия на организм. Разработка эффективных
мер борьбы с негативным воздействием вредных химических веществ на организм
человека – одна из актуальных задач науки и практики [1].
6
1 Теоретические основы общей токсикологии
1.1 Основные понятия
Токсикология (от греч. toxicon - яд и logos - учение) - область медицины,
изучающая законы взаимодействия живого организма и яда. В роли последнего
может оказаться практически любое химическое соединение, попавшее в организм в
количестве, способном вызвать нарушения жизненно важных функций и создать
опасность для жизни.
История токсикологии теряется в глубине веков. Еще в каменном веке человек
столкнулся с ядовитым действием различных веществ растительного и животного
происхождения. Наиболее ранним документом, свидетельствующим о знаниях
древних о ядах, считают Эберский папирус, написанный примерно за 1500 лет до н.э.
Он содержит сведения о некоторых ядах, широко известных и в наше время
(например, мышьяк). Уже в древние времена было известно, что пары металлов
негативно влияют на развитие скелетных тканей. В греческой мифологии бог
кустарничества изображался в виде колченогого человека с искривленным
позвоночником [2].
Теоретически не существует веществ, лишенных токсичности. Еще
крупнейший врач Средневековья Парацельс (1493 - 1541) писал: «Что является и что
не является ядом? Все вещества являются ядами, и не бывает вещества без
ядовитости. Только доза определяет ядовитость»
Токсичность вещества тем больше, чем меньшее его количество (доза)
вызывает расстройства жизнедеятельности организма. Вещество, вызывающее
отравление или смерть при попадании в организм в малом количестве, называется
ядом.
Яд - чужеродное (экзогенное) химическое соединение, нарушающее
нормальное течение биохимических процессов в организме.
Токсичность - свойство вещества вызывать отравление.
7
Минимальная смертельная доза - доза яда, вызвавшая гибель хотя бы одного
человека.
Минимальная токсическая доза - наименьшее количество яда, способное
вызвать клиническую картину отравления без летального исхода.
Патологическое состояние, развивающееся вследствие взаимодействия яда с
организмом, называется интоксикацией, или отравлением. В соответствии с принятой
терминологией отравлением обычно называют только те интоксикации, которые
вызваны «экзогенными» ядами, поступившими в организм извне.
Отравление – патологическое состояние, обусловленное нарушением
физиологических биохимических процессов, протекающих в организме, в результате
воздействия яда, проявляющееся комплексом клинических синдромов,
физиологическими и морфологическими изменениями.
Летальный синтез – образование метаболитов ядовитого вещества,
обладающих большей токсичностью чем первичное вещество [3].
В основе общей токсикологии лежит учение о движении токсичных веществ в
организме: пути их поступления, распределения, метаболического превращения
(биотрансформация) и выведения. Первой задачей токсикологии являются
обнаружение и характеристика токсических свойств химических веществ, которые
способны вызвать в организме животных или человека патологические изменения, а
также изучение условий, при которых эти свойства возникают, наиболее ярко
проявляются и исчезают. Взаимодействие яда с организмом изучается в двух
аспектах: как влияет вещество на организм (токсикодинамика) и что происходит с
веществом в организме (токсикокинетика).
В разделе «Общая токсикология» изучаются закономерности движения
токсичных веществ в организме, начиная с рассмотрения путей их поступления с
дальнейшим распределением и трансформацией и заканчивая объёмами и
механизмами выведения. Изучением путей передвижения токсичных веществ в
организме, обнаружением и описанием их основных свойств, а также определением
зон распространения токсического действия и разработкой методов экстраполяции
8
занимается общая токсикология. Выделяют несколько основных задач этого
направления, представленных на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Основные задачи общей токсикологии
9
Второй задачей токсикологии является определение зоны токсического
действия изучаемого химического вещества (токсикометрия).
Основные параметры токсикометрии представлены на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 - Основные параметры токсикометрии
Токсический эффект может быть оценен при помощи определения
функциональных или структурных изменений органов и систем. Поэтому третьей
задачей общей токсикологии является изучение клинических и патоморфологических
признаков отравления при различных путях поступления яда в организм. В этом
отношении отравление можно рассматривать как своеобразную химическую травму
организма, и задача токсиколога — установить ее непосредственную локализацию и
общую реакцию организма. Большое теоретическое и практическое значение имеет
определение «избирательной токсичности» яда, т.е. его способности в большей
степени повреждать определенные клетки или ткани, не затрагивая при этом другие,
с которыми он находится в непосредственном контакте. Получение такой
информации необходимо для изыскания эффективных противоядий (антидотов) и
других средств лечения, а также способов предупреждения отравлений.
Следует подчеркнуть, что показатели токсичности зависят не только от свойств
яда, но и от видовой, половой, возрастной и индивидуальной чувствительности к нему
10
организма. Поэтому четвертой задачей токсикологии является разработка основ
экстраполяции на человека полученных в эксперименте данных.
В клинической токсикологии расчет, подобный экспериментальному расчету
(DL
50
), естественно, невозможен. Традиционно используется понятие условной
смертельной дозы, которое соответствует минимальной дозе, вызывающей смерть
человека при однократном воздействии данного вещества. Эта величина, как правило,
может быть определена приблизительно, так как регистрируется по анамнестическим
или другим, обычно косвенным, данным при случайных или преднамеренных острых
отравлениях. Более информативны объективные данные о токсической концентрации
химических соединений в крови больных (мкг/мл, или мэкв/л), полученные при
специальных исследованиях в химико-токсикологических лабораториях центров по
лечению отравлений. Основными параметрами клинической токсикометрии
являются пороговая концентрация ядов в крови, при которой обнаруживаются первые
симптомы отравления; критическая концентрация, соответствующая развернутой
клинической картине отравлений, и смертельная концентрация, при которой обычно
наблюдается смертельный исход [4].
Объективные данные о токсической и смертельной концентрации химических
соединений в крови больных (мг/л) (мэкв/л), получают путем специальных
исследований в химико-токсикологических лабораториях.
Токсический эффект оценивается при помощи изучения функциональных или
структурных изменений органов и систем, и тканей. Поэтому третья задача общей
токсикологии – изучение клинических и патоморфологических признаков отравления
при различных путях поступления яда в организм. С этой точки зрения отравление –
это своеобразная химическая травма организма, и задача токсиколога – установить ее
непосредственную локализацию и общую реакцию организма.
Большое теоретическое и практическое значение имеет определение
«избирательной токсичности» яда, т.е. его способности в большей степени
повреждать определенные клетки или ткани, не затрагивая при этом другие, с
которыми он находится в непосредственном контакте. Это необходимо для
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]