8.3.2. Показатели накопления токсичных веществ

Поступление веществ из воды в организм может осуществляться разнообразными путями. Растворенные вещества – через поверхность клеток у одноклеточных и растительных организмов, через поверхность тела или жабры – у многоклеточных животных. Взвешенные вещества могут поступать преимущественно через органы питания, как у простейших, так и у многоклеточных представителей водной фауны.

Особенно высокой проникающей способностью обладают липофильные соединения или неэлектролиты. За счет липофильности и высокой гидрофобности молекулы таких веществ активно переходят из водной фазы окружающей среды и тканевых жидкостей в липопротеиновые структуры клеток, накапливаясь здесь до высоких уровней. Обратный переход без химического преобразования затруднен, в связи с чем, молекулы неэлектролитов концентрируются в тканях и долгое время могут здесь сохраняться, повышая угрозу накопления по пищевым цепям.

На активность накопления вещества гидробионтами влияют факторы окружающей среды и биологические характеристики организма.

Увеличение концентраций ионов кальция или других щелочноземельных катионов в среде понижает, а преобладание щелочных – увеличивает проницаемость мембран. Кальций ингибирует, например, накопление кадмия, и это служит причиной обратного соотношения их содержания в тканях гидробионтов. Кадмий снижает накопление цинка, ртути и других металлов.

Биодоступность вещества повышается с повышением липотропности вещества, со снижением величины заряда иона, со снижением жесткости воды и, в частности, со снижением концентрации в воде двухвалентных ионов, с повышением концентрации в воде комплексообразующих агентов, с повышением температуры до некоторого предела, с возрастанием активности процессов жизнедеятельности.

Очевидно, пищевой путь накопления веществ животными является основным для большинства веществ при их присутствии в малых концентрациях. При повышенных концентрациях пищевой путь остается основным для гидрофобных агентов, а водорастворимые вещества преимущественно поступают через жабры и поверхность тела.

Устанавливающийся с течением времени стационарный уровень содержания вещества в тканях объясняют как результат равновесного состояния между процессами включения и выведения вещества, происходящими в одно и то же время. Активность удаления вещества из тканей обычно оценивают по периоду “полувыведения”, т.е. по времени, за которое происходит снижение его содержание вдвое в организме или в отдельной ткани. Например, период полувыведения ртути из различных органов моллюсков составляет 15…60 суток.

Если скорость поступления вещества в клетку превосходит скорость его выхода из клетки, происходит накопление вещества в тканях. Активность накопления или распределения веществ в компонентах экосистем может быть выражена через соответствующие коэффициенты.

Коэффициент накопления, иликоэффициент концентрирования, представляет собой соотношение содержания токсичного вещества в тканях организма и в окружающей среде. Для некоторых веществ величина этого коэффициента может достигать больших величин. Так, в дафниях величина коэффициента накопления 3,4-бензпирена составляет 13000, фенантрена – 6000, метилртути – 4000, ДДТ – 23000. Ртуть концентрируется в водорослях в 550 раз, в организмах зоопланктона и бентоса – в 2240 раз, в рыбах – до 2700 раз.

Коэффициент накопления вещества является величиной изменчивой. Обычно его значения выше при низкой концентрации вещества в воде. Он существенно изменяется в зависимости от состояния организма и параметров окружающей среды.

Коэффициент накопления по пищевой цепи, иликоэффициент биомагнификации представляет собой отношения содержания вещества в пище и в тканях её потребителя (например, в тканях хищника и жертвы). Вещество считается способным к накоплению по пищевой цепи, если величина этого коэффициента превышает единицу. Накопление по пищевым цепям присуще соединениям липофильным или имеющим сродство к некоторым молекулам биосубстрата и в экологическом отношении оказывается явлением опасным. Известна способность к накоплению по пищевым цепям хлорорганических соединений, ртути, меди.

Зависимость активности процессов накопления и выведения от свойств вещества и окружающей среды, биологических свойств вида и состояния конкретной особи учитывается при создании общей картины токсикинетики вещества.