24. Превращения химических загрязнителей в окружающей среде. Синергизм.

Важным аспектом безопасности продуктов является способность вещества изменяться под воздействием различных факторов после попадания его в природную среду. Значительная часть химических веществ в ходе таких превращений трансформируется в более опасные производные. Образование их можно рассматривать как процесс интоксикации в противоположность процессу детоксикации, т.е. полного разложения органического вещества до углекислого газа и

воды. Примером процесса токсикации является образование фотохимического смога. Для определения ущерба, наносимого окружающей среде в результате появления в ней различных веществ, необходимо знать пути их распространения, производимый ими токсикологический эффект. Для такой оценки нужно знание тех процессов превращений веществ, которые могут происходить в окружающей среде. Механизм, по которому вещество распространяется в окружающей среде, определяется его физико-химическими свойствами (сорбцией, летучестью и т.д.) (Сорбция-поглощение твёрдым телом либо жидкостью различных веществ из окружающей среды; Летучесть- свойство жидких и твёрдых веществ переходить в газообразное состояние.)

Биотрансформация токсикантов.

Биотрансформация – это процесс превращения вещества в форму, удобную для выведения из организма. Биотрансформация токсикантов – сложный многоплановый процесс, в который вовлечено большое количество веществ, находящихся во взаимодействии друг с другом.

Биотрансформация, как правило, приводит к снижению активности токсикантов – дезактивации (детоксикации). Однако в некоторых случаях метаболиты ксенобиотиков становятся более токсичными соединениями (процесс токсикации). Биотрансформация токсикантов состоит из двух фаз, каждая из которых выполняет в водорастворимую форму, выводимую из организма.

Биотрансформация токсикантов состоит из двух фаз, каждая из которых выполняет свои функции: В первой фазе происходит модификация молекулы токсиканта, создающая или освобождающая функциональные группы (например, - ОН, - NH2, - SH и др.) и осуществляемая различными ферментными системами, локализованными в большей степени в клетках печени.

Вторая фаза представляет собой конъюгацию (синтетические реакции токсикантов или их метаболитов с эндогенными веществами).

Процессы трансформации химических веществ в окружающей среде.

Основными природными процессами превращения (трансформации) веществ являются:

1. Фотохимические реакции, Солнечная радиация представляет собой источник энергии, который может вызвать различные химические превращения веществ.

2. Окислительно-восстановительные реакции. Они вызваны взаимодействием кислорода (распространенного и активного компонента природной среды) с различными веществами.

3. Гидролитические процессы связаны с взаимодействием с водой, присутствующей в тропосфере.

4. Биохимические процессы.

Метаболизм и трансформация экотоксикантов в гидросфере

Гидросфера является составной частью биосферы. В узком смысле гидросфера представляет собой прерывистую оболочку из соленой, пресной, а также твердой воды. В широком смысле

гидросфера – это непрерывная оболочка системы вода – пар (пронизанная парами воды литосфера). Тяжелые металлы и другие ксенобиотики поступают в водную среду из естественных и антропогенных источников. Антропогенное загрязнение может быть первичным и вторичным. Первичное загрязнение обусловлено ухудшением качества водной среды за счет непосредственных

поступлений токсикантов. Вторичное загрязнение вызывается появлением избыточных количеств продуктов жизнедеятельности и остатков гидробионтов, обусловленных нарушением экологических равновесий, вследствие первичного загрязнения.

Метаболизм органических экотоксикантов. Химические реакции с участием энзимов (ферментов) протекают с небольшими затратами энергии. В одних случаях они приводят к детоксикации

ксенобиотиков, в других – к образованию метаболитов с более высокой токсичностью (летальный синтез). Возможны три типа превращений органических ксенобиотиков с участием энзимов:

1. Полная минерализация вещества до СО2 и Н2О без образования промежуточных персистентных и биологически активных соединений.

2. Разрушение ксенобиотиков до низкомолекулярных соединений, которые затем выделяются в окружающую среду и включаются в круговорот веществ.

3. Химическая трансформация вещества с накоплением метаболитов в клетках организма.

Совместное воздействие экотоксикантов.

При совместном воздействии экотоксиканты взаимно влияют на эффекты друг друга. Взаимовлияние может выражаться в различных формах, терминологически известных как антагонизм (эффект суммы меньше отдельных эффектов), синергизм (эффект суммы воздействий

больше отдельных эффектов токсикантов, но меньше суммы их эффектов), сенсибилизация (эффект суммы воздействий больше суммы эффектов индивидуальных токсикантов). Известны случаи аддитивного воздействия (эффект суммы воздействий веществ равен сумме их эффектов).

Загрязнитель-любой природный или антропогенный агент, попадающий в ОС или возникающий в ней в количествах, выходящих за рамки естественного фона. Загрязнителем называется объект, служащий источником загрязнения среды.

Одним из важнейших объектов окружающей среды является атмосферный воздух. Устойчивость биосферы зависит от его чистоты. Загрязнение воздуха отрицательно влияет на растения, животных, людей, строения, оборудование и различные материалы. Под загрязнением атмосферы понимается изменение ее состава при поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения. Вещества-загрязнители поступают в атмосферу в виде газов, пыли и аэрозолей. Загрязняющие вещества, поступающие в атмосферу непосредственно из источников, рассматриваются как первичные загрязнители, а продукты их химических превращений в атмосфере – как вторичные загрязнители.

К приоритетным загрязнителям атмосферного воздуха можно отнести:

- азотсодержащие соединения – оксиды азота (NxOy) и аммиак. При взаимодействии оксида азота (IV) с атмосферной влагой и кислородом образуются кислоты (кислотные дожди);

- оксиды серы, в основном диоксид серы (SO2);

- свинец и другие тяжелые металлы;

- озон и другие фотохимические окислители;

- кислоты, в основном серная и азотная.

- взвешенные вещества, которые могут переносить другие загрязнители, растворенные в них или адсорбированные на поверхности частиц;

- углеводороды и другие летучие органические соединениям (основным источником являются углеводороды нефти);

- угарный газ (СО), искусственными источниками которого является горение бензина, угля, отходов, лесные пожары.

Загрязнения почвы.

Основные приоритетные показатели – это ртуть, свинец, кадмий, цинк, мышьяк;

Дополнительные (для территорий с развитой промышленностью, для проведения комплексной гигиенической оценки на определенных территориях) – это никель, медь, хром, марганец, кобальт; ванадий, бенз(а)пирен, фтор.

А также почва загрязнена: 1) Мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту группу входят различные по характеру загрязнения смешанного характера, включающие как твёрдые, так и жидкие вещества, не слишком вредные для организма человека, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой тер-ии.

2) Тяжёлыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Из тяжёлых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Cd (кадмий), Cu (медь), Cr (хром), Ni (никель), Co (кобальт), Hg (ртуть), As (мышьяк), Mn (марганец).

3) Пестицидами. Эти химические вещества в настоящее время широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах. Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли.

4) Микотоксинами. Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы.

5) Радиоактивными веществами. Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки.