- •Цель и задачи экологической токсикологии.
- •Понятие нормы и патологии.
- •Источники загрязнения окружающей среды вредными веществами.
- •Основные физико-химические свойства тяжелых металлов, формы их миграции и условия среды.
- •Особенности распределения тяжелых металлов в окружающей среде.
- •Зависимость уровня накопления тяжелых металлов от их физико-химических свойств.
- •Биологическая роль металлов в организме.
- •Токсическое действие тяжелых металлов.
- •Детоксикация. Металлотионеины.
- •Подвижная форма тяжелых металлов в почвенном покрове.
- •Токсическое действие металлов на растения.
- •Нормирование тяжелых металлов в окружающей среде и продуктах питания.
- •Ряды токсичности тяжелых металлов. Проблема алюминия.
- •Связь между накоплением и токсичностью микроэлементов.
- •Антропогенная эвтрофикация водоема.
- •Органическое вещество в Мировом океане.
- •Состав и строение диоксинов.
- •Источники загрязнения окружающей среды диоксинами.
- •Диоксины в питьевой воде.
- •Токсическое действие диоксинов.
- •Нитраты в растительных организмах.
- •Действие нитратов на организм человека.
- •Метгемоглобиния.
- •Адаптация организма к ядам. Кумулятивный эффект.
- •Комбинированное действие ядов. Синергизм и антагонизм.
- •Симптомы отравления и обратимость интоксикации.
- •Значение времени действия яда в развитии токсического эффекта.
- •Механизмы действия токсических веществ на организм.
- •Механизмы самозащиты организма от токсинов.
- •Степени защиты от внешних токсинов.
- •Яды животных. Активно и пассивно ядовитые организмы.
- •Яды растений.
- •Микотоксины.
- •Токсины сине-зеленых водорослей.
- •Фитотоксины.
- •Эндо- и экзотоксины.
- •Вторичные токсины.
- •Действие на человека патогенных бактерий.
- •Влияние на человека фитотоксинов.
- •Действие на человека ядов рыб, медуз и моллюсков.
- •Биологическая активность токсина.
- •Показатель зоны острого токсического действия.
- •Свободнорадикальное окисление липидов (сро).
- •Перекисное окисление липидов (пол).
- •Механизм токсического действия неэлектролитов.
- •Гомеостатические реакции организма.
- •Классификация токсических веществ по механизму действия.
- •Классификация токсических веществ по принципу действия.
- •Антропогенные загрязняющие вещества.
- •Первичное и вторичное загрязнение среды.
- •66. Абиотические самоочищения среды от загрязняющих веществ.
- •67. Биотические факторы самоочищения среды от токсических веществ.
- •68. Роль микроорганизмов в очищении среды от токсических веществ.
- •69. Роль растений в очищении природной среды от загрязняющих веществ.
- •70. Нормирование токсических веществ в окружающей среде. (12 то же самое)
- •71. Биотестирование.
- •72. Биоиндикация.
- •73. Основы мониторинга.
- •78. Методы определения приоритетных загрязняющих веществ.
-
Связь между накоплением и токсичностью микроэлементов.
Химические элементы, в том числе и металлы, характеризуются разной токсичностью. Вместе с тем металлы характеризуются чрезвычайно неравномерным накоплением в живом организме. Одни из них находятся в высоких концентрациях (Na, Ca, K), концентрация других ниже (Fe, Sr), содержание третьих исключительно низкое (Hg, Co ).
Организм активно регулирует свой химический состав, концентрируя одни металлы и избегая другие. Можно предположить, что организм накапливает биометаллы а избегает токсичные.
-
Антропогенная эвтрофикация водоема.
Под загрязнением водоемов понимается ухудшение их экономического значения и биосферных функций в результате антропогенного поступления в них вредных веществ. Экологическое действие загрязняющих веществ проявляется на организменном, популяционном, биоценотнческом и экоснстемном уровнях.
Из загрязняющих веществ наибольшее значение для водных экосистем имеют нефть и продукты ее переработки, пестициды, соединения тяжелых металлов, детергенты, антисептики. Чрезвычайно опасным стало загрязнение водоемов различными продуктами радиоактивного распада — радионуклидами, или радиоизотопами.
Важное последствие бытового загрязнения вытекает из того, что коммунальные сточные воды, кроме большого количества органических веществ, несут и много биогенных элементов. Результатом этого становится антропогенная эвтрофикация водоемов и водотоков, под которой подразумевают связанное с деятельностью человека повышение уровня трофии водоемов, возникающее в результате избыточного поступления в них биогенов (азота, фосфора) и сопровождающееся характерным комплексом изменения экосистем.
-
Органическое вещество в Мировом океане.
Среди гидробионтов следует выделять 3 осн. группы:
-
Продуценты (синтезируют органич. в-во из неорганич., автотрофы)
-
Консументы (гетеротрофы, потребляют готовые органич. в-ва)
-
Редуценты (разрушают отмершие остатки, бактерии, простейшие, грибы)
По мере увеличения органич. в-ва в воде одновременно увеличивается число организмов, кот его минерализуют, но всегда этот процесс идет с запозданием.
Если обозначить первичное продуцирование ч/з П, консументы ч/з К, редуцентов ч/з Р, то в идеальном случае д.б. П=К+Р.
Однако Р не успевают полностью минерализовать все растворенное органич в-во и часть его переходит в донные осадки, а часть остается в растворенном состоянии.
Следовательно, было предложено другое соотношение: П+А=К+Р+О, где А – аллохтонное в-во, О – донные осадки.
Или П+А=К+Р+В+О, где В – вылов рыбы.
В настоящее время положение усложняется тем, что слагаемое А является не только органич в-вом, но и в него входят многие органич в-ва бытовых, хозяйственных, паводковых вод, промышленных стоков. А если водоем используется для промышленных целей, то часть органич в-ва изымается из водоема в виде промышленных объектов.
Сброс сточных вод в водоем означает внесение доп кол-ва мертвого органич в-ва и возникает вопрос: сможет ли природа справиться с доп нагрузкой?
В случае истощения запасов О2 в воде дельнейшее разложение органич в-ва будет происходить в анаэробных условиях. Анаэробные бактерии работают медленнее и в результате создают дурно пахнущие органич соединения.
В морской среде разложение органич в-ва начинается позже, чем в пресноводной. Но нет оснований считать что морские бактерии разлагают органич в-во хуже пресноводных.
-
Физико-химические свойства ХОС.
В обобщенном виде физико-химические свойства ХОП и ПХБ можно условно разбить на 2 категории:
К первой категории относятся свойства, которые определяют пути миграции как в однородной среде, так и через границы раздела воздух – вода – почва - биота, растворимость в воде и органических веществах, равновесная упругость паров, характеристики адсорбции, массопереноса, испарение, проникновение через биологические мембраны.
Вторая группа свойств связана с химическим и биологическим превращениями в естественных условиях. Здесь важно иметь представление о скорости процессов превращения хлорорганических соединений, т.к. в случае их медленного протекания происходит нежелательное накопление хлорорганических соединений в объектах окружающей среды и усиление токсического воздействия.
Химические превращения включают в себя фотохимические, окислительно-восстановительные реакции, реакции гидролиза, дегидрохлорирования. Биологические процессы разложения устойчивых хлорорганических соединений обусловлены метаболическими превращениями за счет жизнедеятельности живых организмов, главным образом, микроорганизмов.
-
Химический состав и строение ХОП и ПХБ.
Хлорорганические пестициды (ХОП) – твердые кристаллические вещества, которые обладают высокой термостабильностью, низким давлением насыщенного пара (10-4-10-7 мм рт. ст.), плохой растворимостью в воде, но хорошей растворимостью в органических веществах, в том числе жирах и липидах.
Аналогичные свойства имеют различные фракции полихлорированных бифенилов (ПХБ), которые, как правило, представляют собой вязкие жидкости с высокими диэлектрическими характеристиками, что делает их практически незаменимыми в электротехнической, лакокрасочной и других отраслях промышленности. В настоящее время синтезировано около 200 соединений ПХБ, из них почти половина найдена в окружающей среде.
Отличительной особенностью ХОП и ПХБ является присутствие в их молекулах бензольных колец, которые придают этим веществам высокую стабильность, причем ПХБ по своей структуре более устойчивы, чем ДДТ и его метаболиты и эта устойчивость повышается по мере увеличения числа атомов хлора в бензольной группировке.
Несмотря на то, что группа ХОС имеет низкое давление насыщенных паров, они обладают способностью переходить в газовую фракцию, т.е. испаряться. Оценить объем поверхностного испарения ХОС в реальных условиях сложно, так как эта величина не является постоянной и зависит от многих факторов: концентрации в поверхностном слое, сорбционной способности, температуры, влажности, физического состояния приповерхностного слоя воздуха и т.д. Скорость испарения может быть рассчитана теоретически и очень часто расчетная скорость испарения совпадает с экспериментальной.
-
Персистентность ХОС.
Характерная особенность ХОС — высокая персистентность, т. е. устойчивость к воздействию факторов внешней среды. ХОС сохраняются в почве до 1 года, а в животноводческих помещениях—несколько месяцев. Вместе с тем в практике часто регистрируют отравления животных, что обусловлено наличием у них тенденций к кумуляции. В связи с тем что ХОС — липотропные вещества, они накапливаются в первую очередь в органах и тканях, богатых липидами, хорошо преодолевают плацентарный и гематоэнцефалический барьеры. При алиментарном поступлении ХОС хорошо всасываются слизистыми оболочками пищеварительного тракта с последующим образованием в организме животных метаболитов, токсичность которых неравнозначна. У лактирующих животных ХОС выделяются с молоком.
-
Зависимость токсического эффекта от состава ПХБ.
Аналогичные свойства имеют различные фракции полихлорированных бифенилов (ПХБ), которые, как правило, представляют собой вязкие жидкости с высокими диэлектрическими характеристиками, что делает их практически незаменимыми в электротехнической, лакокрасочной и других отраслях промышленности. При исследовании состава ПХБ в организме животных разложение трофических уровней было обнаружено преобладание высокохлорированных ПХБ в организмах высших трофических уровней. По мере продвижения по пищевой цепи доля высокохлорированного ПХБ увеличилась, а низкохлорированных уменьшилась. Рыбы, получающие ПХБ с кормом и водой, накапливают больше хлорированных бифенилов с 5 и 6 атомами хлора. При хроническом действии ПХБ наблюдается нарушение эмбрионального развития и замедление роста гидробионтов. Токсичность ПХБ для гидробионтов зависит от содержания хлора – чем больше хлора, тем токсичнее соединение. Поскольку ПХБ устойчив в водной среде, он оказывает токсичное действие на все циклы рыб. В эксперименте показано, что выживаемость личинок рыб снижается на 50% уже при концентрации ПХБ, равной 1 мкг/л, а при концентрации 10 мкг/л происходит их полная гибель.
-
Метаболизм ДДТ в окружающей среде.
Метаболи́зм или обмен веществ — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни.
Около 43 тонн ДДТ ежегодно используется в области здравоохранения, в основном для борьбы с малярией. ДДТ обладает свойством эффективного уничтожения насекомых, при этом не учитывались 2 его свойства, которые обернулись бедой: во-первых, ДДТ опасный для животных ксенобиотик, он крайне медленно разлагается под действием физических, химических и микробиологических факторов окружающей среды; во-вторых, он передается по пищевой цепи и в опасных количествах накапливается в ее конечных звеньях. На рубеже 60-70 гг. в большинстве развитых странах применение ДДТ было запрещено, однако в некоторых развивающихся странах его применяют до сих пор. Лабораторные исследования показали, что после облучения ультрафиолетом в течение 48 часов 80% ДДТ разлагается Метаболизм ХОС микроорганизмами практически всегда: катализируются биологическими ферментами. В результате химических реакций образуются различные метаболиты, которые могут оказаться либо безвредными веществами, либо более опасными для живых организмов, чем их предшественники. В рыбах разложение ДДТ происходит в результате деятельности кишечной микрофлоры с образованием разлагаемых продуктов. Так, в радужной форели ДДТ метаболизируется до ДДЭ, в карпе - до ДДЭ и ДДД. В серебряном карасе метаболизм, выражен более слабо - до 40% ДДТ остается в неметаболизируемой форме. В среднем период полураспада ДДТ в организме рыб составляет около 30 суток. Скорости выведения ПХБ и ДДЭ, рассчитанные для антарктических пингвинов составили 0,26 и 0,12% в день соответственно. ДДТ запрещен в Соединенных Штатах с 1972 года, когда было доказано, что его использование представляет опасность для природы и здоровья человека. Многие страны, однако, по-прежнему используют его для борьбы с комарами. На протяжении многих лет ученые провели многочисленные исследования, которые в основном сосредоточены на
Лабораторные исследования показали, что после облучения ультрафиолетом в течение 48 часов 80% ДДТ разлагается, а среди продуктов найдены ДДЭ (основное вещество), ДДД и кетоны (уравнение 1).
Наиболее разнообразные и активные процессы разложения органических загрязняющих веществ происходят в почве, в воде и биоте.
В морских экосистемах коэффициенты бионакопления достигают максимального значения и составляют: ГХЦГ- 104; ПХБ- 106; ДДТ- 107.
В пресноводных водоемах ДДТ и ГХЦГ хорошо накапливаются в сине-зеленых водорослях, ряске в корневой системе тростника, но самые высокие содержания определяются в жировых тканях рыб, причем концентрация ДДЭ и ДДД значительно выше, чем ДДТ.
-
Трансформация ХОС в организме.
Соотношение процессов поглощение и выведение в живом организме определяет степень накопление токсиканта. Проникая в живой организм, химические соединения, претерпевшие изменения, идущие в основном по двум направлениям: 1) окисление, восстановление и гидролиза; 2) конъюгации, т.е. образование комплексов с некоторыми биохимическими компонентами организма. Реакция каждой фазы метаболизма контролируется энзимами, которые содержатся главным образом в печени, почках, кишечнике, железах.
Активность энзимов у животных разных классов существенно различается. Например, активность оксидаз выше у млекопитающих и птиц, чем у рыб и амфибий. Способность метаболизма чужеродные соединения у животных зависит от типа питания. Полагают, что по сравнению с хищниками растительноядные животные более действенную систему энзимов, поскольку в их пищу входят растения множества видов. Однако наиболее эффективной системой энзимов обладают всеядные животные. В ходе метаболизма в живом организме ксенобиотики обычно превращаются в полярные сравнительно водорастворимые метаболиты, которые выводятся с мочой, желчью и фекалиями.
У рыб отсутствуют энзимы, метаболизирующие ксенобиотики. У них не развита система образования водорастворимых метаболитов и коньюгатов, которые могли бы быть выделены с мочой и желчью. В связи с этим рыбы выделяют в окружающую среду липофильные соединения благодаря пассивной диффузии. Однако, этот путь выделения химических соединений не защищает рыб от высокого уровня загрязнения такими соединениями, как ДДТ, дильдрин, которые накапливаются в большом количестве из воды.
-
Выведение ХОС из организма.
-
ФОП и их опасность.
К настоящему времени мировой ассортимент ФОП составляет более 150 соединений.
Пестициды попадают в водоёмы в результате сброса отходов промышленных предприятий, со стоками водосборных территорий, при авиаобработке полей, с водами дренажных систем.
ФОП хорошо растворимы в воде, поэтому осадки способствуют их выносу сельскохозяйственных полей в водоёмы, в которых содержание ФОП может превышать ПДК до 10 раз. Разложение ФОП по сравнению с ХОП протекает в воде довольно быстро. Интенсивность и продолжительность загрязнения водоёмов во многом определяется длительностью сохраненных пестицидов в почве водосборных территорий. В зависимости от типа почвы, ее влажности, температуры, pH пестициды сохраняют продолжительное время и с водами поверхностного стока вымывается в водоём.
ФОП в концентрациях, наиболее часто обнаруживающих водоёмах, высоко токсичны для гидробионтов, в первую очередь для планктонных беспозвоночных и водяных насекомых. Наиболее чувствительным показателем действия ФОП является прирост численных и биомассы гидробионтов.
Опасность ФОП усугубляет тем, что у гидробионтов плохо осуществляется реакция избегания. Некоторые водные беспозвоночные вовсе не избегают хлорофос. Так, у гуппи реакции избегания на хлорофос проявляются при концентрации, равной 48-часовой LC100. Креветки не избегают малатон, а гамбузии избегают его лишь в острых концентрациях. Токсичность ФОП вызывается их способностью необратимо ингибировать холинэстеразу и зависит от особенностей фермента животного. Так, у двух видов брюхоногих моллюсков, отличающихся по устойчивости к хлорофосу в 100 раз, содержатся ферменты типа ацетилхолинэстеразы, гидролизующие одни и те же субстраты, но различающиеся в количественном отношении, электрофоретическрой подвижностью и чувствительностью к токсиканту. При остром отравлении окуня хлорофосом (LC100 при 24-час 5 мг/л) у только, что погибших рыб активность ацетилхолинэстеразы мозга частично сохраняется (до 25 %), а у оставшихся после наступления смерти ещё несколько часов в токсичной среде фермент был ингибирован сильнее.
Опыты также показали, что ФОП при длительном или при периодически повторяющемся воздействии не менее опасны, чем при острой интоксикации.
-
Экологические последствия применения пестицидов.
При замене ХОП на ФОП предполагалось, что ФОП из-за довольно низкой персистентности в водной среде будут мало опасны для гидробионтов. Однако оказалось, что ФОП высоко токсичны для большинства видов водных беспозвоночных. В водоемах обнаруживаются такие концентрации, которые для чувствительных видов намного превышают летальные.
В результате интенсивного применения ФОП в сельском хозяйстве и проведению многократных обработок одних и тех же полей происходит периодическое попадание ФОП в водоемы. В природных условиях создаются уровни загрязнения, оказывающие хроническое отрицательное влияние на водных животных. Это особенно опасно, поскольку ФОП обладают суммирующим эффектом действия и почти не избегаются водными животными.
Показателем неблагоприятного воздействия ФОП является угнетение холинэстеразы, которое наблюдается при остром и хроническом отравлении.
-
Состав и основные свойства нефти и ее компонентов.
С химической точки зрения нефть представляет собой сложную смесь нескольких тысяч углеводородов с примесью их производных содержащих соединения серы, азота и кислорода. Сырая нефть содержит до 10% воды, растворимых углеводородных газов до 4%, минеральных солей, главным образом хлоридов до 4 г/л и многие микроэлементы, соотношение которых может служить дополнительной характеристикой происхождения и свойств нефти.
Выделяются 4 основные группы соединений:
алкены - ненасыщенные углеводороды, соединения этого ряда не входят в состав сырой нефти, но являются основным продуктом ее крекинга;
- алканы - парафиновые насыщенные углеводороды, составляющие 40-50% по объему;
- нафтены – циклопарафины - 25-75%;
- арены – ароматические ненасыщенные, циклические соединения от 10-20%.
Важнейшие характеристики нефти – температура кипения, удельный вес (плотность) и вязкость – определяются соотношением входящих в нее компонентов. Температура кипения нефти возрастает с увеличением молекулярного веса, плотность зависит в основном от молекулярного веса, вязкость – от обоих факторов. Эти факторы влияют на поведение и дальнейшее изменение разлитых в море нефти и нефтепродуктов.
Нефть и нефтепродукты, попавшие в воду, очень быстро перестают существовать как исходные субстраты. Почти все компоненты природной нефти и ее фракций имеют плотность менее 1 г/см3 и большинство из них в той или иной мере переходят в растворимое состояние. Одновременно происходит процесс испарения легколетучих фракций. В среднем 1-3%, иногда выше, сырой нефти растворяется в воде, тогда как испаряется от 10-40% от ее исходного количества. В водной среде нефть может существовать в виде нескольких агрегатных состояний:
1. Поверхностная пленка
2. Растворимая форма
3. Эмульсии
4. Взвешенные формы
5. Осаждение на дне твердых и вязких компонентов
6. Соединения, аккумулированные в водных организмах.
В условиях хронического загрязнения моря нефтепродуктами – ее доминантной формой часто является эмульгированная нефть, что обусловлено как длительным действием гидродинамических факторов (волнение, течение) так и поступлением нефти в морскую среду в виде эмульсий и присутствием в составе нефтяных загрязнений высокомолекулярных соединений способствующих самоэмульгированию. В глобальном масштабе главным антропогенном потоком нефтепродуктов в морскую среду являются береговые источники (стоки) и транспортная деятельность. Для полициклических ароматических углеводородов и особенно для бензапирена важную роль играют процессы атмосферного переноса. Глобальная ситуация может трансформироваться на региональном уровне. Это хорошо видно на примере Северного моря, где морской нефтяной промысел составляет около 28% от общего притока углеводородов и устойчивое нефтяное загрязнение наблюдается в акваториях, прилегающих к районам добычи нефти. Уровень загрязнений нефтепродуктами морской среды зависит от численности населения, от степени урбанизации, развития промышленности, судоходства и других видов деятельности.
-
Источники поступления нефтепродуктов в Мировой океан.
Потенциально канцерогенные углеводороды встречаются в морях повсеместно. Большинство из них – полициклические ароматические соединения (ПАС), среди которых наиболее известен и распространен бенз(а)пирен (3,4-бензопирен).
В морскую среду некоторое количество ПАС может попадать при разливах нефти и при движении судов. Основным источником канцерогенной активности в сырой нефти являются фракции, кипящие в интервале 300-4000. Известно, что содержание многих ПАС в сырой нефти может достигать значительных количеств. В настоящее время высокие уровни загрязнения вод ПАС отмечены в бассейнах Северного, Каспийского (морские нефтепромыслы), Средиземного и Балтийского морей.
Следует отметить, что помимо нефти другими источниками попадания в морские воды высоких концентраций ПАС, в том числе и бенз(а)пирена, являются поверхностный сток и атмосфера. Основной источник бенз(а)пирена – пиролиз органических материалов, который протекает либо при сжигании бытовых отходов, твердого топлива и нефти, либо при лесных пожарах и т.д. К примеру, при сжигании 4,5 л бензина в двигателе внутреннего сгорания, содержащего 2,8 г углеводородов, из которых 1,85 мг составляют полициклические ароматические углеводороды, в том числе 0,09 мг бенз(а)пирена. Это количество примерно в два раза превышает содержание ПАС в воде при сильном загрязнении ее нефтью. Наличие мощных потоков загрязнений, содержащих ПАС, существенно влияет на их накопление не только в водных массах, но и в донных отложениях. Поступление в морскую среду ПАС в количестве, превышающем возможности их растворения в воде при обычных условиях, влечет за собой сорбцию этих соединений взвесью, что приводит к накоплению значительной части канцерогенных углеводородов в морских донных отложениях. Следует отметить, что содержание бенз(а)пирена в донных отложениях побережья Черного моря достаточно низкое – 2-23 мкг/кг с.в. Для сравнения: концентрация этого соединения в донных отложениях французского побережья Средиземного моря составила 2000-5000 мкг/кг с.в., Большого Барьерного рифа – 0,01 мкг/кг с.в. Необходимо отметить, что поражение морских организмов в результате накопления ароматических углеводородов в их тканях может происходить даже при очень низких концентрациях нефтепродуктов, если они сравнительно долго пребывают в загрязненной среде. Присутствие полициклических ароматических углеводородов не только ухудшает вкус промысловых гидробионтов, но и опасно, так как эти вещества являются канцерогенными. Так, у балтийских угрей обнаружены папилломатозные опухоли, образование которых связывают с отложениями, содержащими мазут.
-
Биогеохимическое поведение нефти и ее продуктов в воде.
В присутствии нефтепродуктов вода приобретает специфический вкус и запах, изменяется ее цвет, рН среды, ухудшается газообмен с атмосферой, что нередко становится причиной гибели многих гидробионтов и приводит к снижению стабильности экосистемы.
При исследовании действия нефтепродуктов возникают трудности, связанные с тем, что при смешивании нефти с водой образуется подвижная система углеводородов присутствующих в виде взвесей коллоидов и растворов. Различные компоненты нефти, обладают различной летучестью, поэтому, при исследовании влияния свежеприготовленной смеси «вода-нефть», можно получить результаты, отличающихся от тех, что получены при использовании старой смеси, из которой могли испариться некоторые элементы. Наиболее токсичными являются компоненты с небольшим числом атомов углерода, но они летучи и быстро исчезают из системы, особой токсичностью отличаются нафталины, метил нафталин, фенантрен, 3-метилбензол. Значительные количества нафталина попадают в воду в составе дизельного топлива. Точно установлено, что чувствительные организмы могут пострадать при содержании нефти 1мг/л или растворенных компонентов 1 мкг/л. При этих концентрациях могут появляться нежизнеспособные личинки рыб. При концентрации 1-0 мкг/л наблюдается снижение выживаемости, нарушение ферментативных систем. В промысловых видах рыб при концентрации 1-100 мкг/л появляются нефтяные запахи и привкусы.
-
Метаболизм нефтепродуктов.
Нефть и нефтепродукты, попавшие в воду, очень быстро перестают существовать как исходные субстраты. Почти все компоненты природной нефти и ее фракций имеют плотность менее 1 г/см3 и большинство из них в той или иной мере переходят в растворимое состояние. Одновременно происходит процесс испарения легколетучих фракций. В среднем 1-3%, иногда выше, сырой нефти растворяется в воде, тогда как испаряется от 10-40% от ее исходного количества. В водной среде нефть может существовать в виде нескольких агрегатных состояний:
1. Поверхностная пленка
2. Растворимая форма
3. Эмульсии
4. Взвешенные формы
5. Осаждение на дне твердых и вязких компонентов
6. Соединения, аккумулированные в водных организмах.
В условиях хронического загрязнения моря нефтепродуктами – ее доминантной формой часто является эмульгированная нефть, что обусловлено как длительным действием гидродинамических факторов (волнение, течение) так и поступлением нефти в морскую среду в виде эмульсий и присутствием в составе нефтяных загрязнений высокомолекулярных соединений способствующих самоэмульгированию.
-
Особенности токсического действия нефтепродуктов на гидробионтов.
Необходимо отметить, что поражение морских организмов в результате накопления ароматических углеводородов в их тканях может происходить даже при очень низких концентрациях нефтепродуктов, если они сравнительно долго пребывают в загрязненной среде. Присутствие полициклических ароматических углеводородов не только ухудшает вкус промысловых гидробионтов, но и опасно, так как эти вещества являются канцерогенными. Так, у балтийских угрей обнаружены папилломатозные опухоли, образование которых связывают с тложениями, содержащими мазут.
Точно установлено, что чувствительные организмы могут пострадать при содержании нефти 1мг/л или растворенных компонентов 1 мкг/л. При этих концентрациях могут появляться нежизнеспособные личинки рыб. При концентрации 1-10 мкг/л наблюдается снижение выживаемости, нарушение ферментативных систем. В промысловых видах рыб при концентрации 1-100 мкг/л появляются нефтяные запахи и привкусы.
-
Токсическое действие бытовых сточных вод. Детергенты.
Под детергентами или СПАВ подразумевается активные моющие вещества, снижающие поверхностное натяжение воды. Внешне их присутствие в воде обнаруживается по образованию пены при движении воды или при ее взбалтывании. СПАВ находят широкое применение в текстильной, металлургической, лакокрасочной, бумажной, пищевой, нефтяной промышленности, они используются при производстве полимеров, строительных материалов, в качестве чистящих и моющих средств. Во всем мире производится миллионы тонн СПАВ, которые в составе сточных вод выбрасываются в моря и реки. Во Франции, Англии, Бельгии, США и других странах многие реки, отравленные промышленными и бытовыми стоками, потеряли свое рыбохозяйственное значение.
По химической структуре СПАВ являются комбинацией водоотталкивающих (гидрофобных), но растворяющих жиры остатков углеводородов и растворимых в воде (гидрофильных) атомных групп. Существуют 3 типа СПАВ – анионные, катионные и неионогенные. В практическом отношении важнейшими из них являются вещества, входящие в состав хозяйственных порошков. Все они относятся к анионоактивной группе.
СПАВ сохраняются в воде долгое время, т.к. медленно подвергаются бактериальному разложению. Попадая в водоем, детергенты изменяют физические и химические свойства воды, нарушают биологическое равновесие. СПАВ в сточных и поверхностных водах оказывают разнообразное вредное воздействие, однако, их токсические свойства изучены недостаточно. Образуемая СПАВ пена, накапливаясь на поверхности, препятствует обмену веществ в водоеме, оказывает токсическое действие на живые организмы. Присутствие детергентов в природных водах ухудшает кислородный режим водоема, его органолептические свойства.
Установлено, что при концентрации 20-40 мг/л нарушается процесс биологической очистки. Кроме того, СМПАПВ являются источником загрязнения воды фосфором, который входит в состав СМС в качестве наполнителя – триполифосфата натрия.
Все токсичные концентрации в большей или меньшей степени снижают суммарный прирост веса рыбы. Для рыбы наиболее токсичны аниноактивные СПАВ, в молекулу которых входи бензольное кольцо. Действие СПАВ усиливается с повышением температуры и понижением содержания кислорода, оно существенно возрастает в более жесткой воде, а также в присутствии других токсических веществ (пестицидов, нефти).
