Экологическая токсикология

Б. И. Марченко

В учебном пособии рассматриваются основные понятия, исторические аспекты становления и развития, цели и задачи современной экологической токсикологии, механизмы и особенности токсических эффектов химических загрязнителей на популяции организмов и биоценозы, входящие в состав экологических систем. Представлены данные об источниках и поведении ксенобиотиков и других экополлютантов в окружающей среде, их дрейфе, аккумуляции, биоконцентрировании, трансформации, детоксикации и экскреции в различных биологических системах; о реакциях на воздействие приоритетных экотоксикантов на популяционном уровне. Изложены подходы к оценке токсичности экополлютантов, рассматриваются принципы экотоксикологического нормирования. Для студентов специальности 20.03.01 «Техносферная безопасность».

Введение

Экологическая токсикология как междисциплинарное направление появилось во второй половине XX в. на стыке ряда научных дисциплин — токсикологии, гигиены (коммунальной, труда, детей и подростков, общей, социальной и др.), экологии, радиобиологии, экологической генетики, метеорологии, популяционной экологии, токсикологической химии, экологического мониторинга, геохимии и др.

Первые токсикологические знания относятся еще к каменному веку, когда человек столкнулся с ядовитыми веществами животного и растительного происхождения. Развитие химии и применение химических технологий в промышленности и сельском хозяйстве обусловили возникновение промышленной и сельскохозяйственной токсикологии. Одновременно с развитием общей токсикологии, предмет которой составляют общие закономерности взаимодействия живых систем и ядовитых веществ, происходила ее дифференцировка на многочисленные направления токсикологии — клиническую, коммунальную, военную, пестицидов, тяжелых металлов и другие. В нашей стране становление токсикологии, методологии гигиенического регламентирования качества и безопасности компонентов окружающей среды, математического прогнозирования и количественного выражения биологических эффектов химических веществ связано с именами физиолога Цитовича И.С., Правдина Н.С., Лазарева Н.В. и Саноцкого И.В. (промышленная токсикология); Рязанова В.А. и Черкинского С.Н. (коммунальная токсикология).

Токсикология тесно связана с гигиеной — отраслью медицины, изучающей влияние условий жизни на здоровье населения, разрабатывающая мероприятия, направленные на предупреждение болезней и создание условий, обеспечивающих сохранение здоровья.

Экологическая токсикология своим возникновением во многом обязана знаменитой книге «Молчаливая весна», увидевшей свет в 1962 г. Ее автор Рашель Карсон впервые описала факты массовой гибели пернатых и ихтиофауны из-за бесконтрольного использования пестицидов. Именно тогда возникли первые общества защиты окружающей среды и появилась законодательная регламентация выбросов ксенобиотиков. Как оказалось, стойкие органические загрязнители (СОЗ) — вещества, период полураспада которых в различных объектах окружающей среды превышает 50 суток, представляют опасность для людей, что послужило основанием для разработки многочисленных законодательных и нормативных актов, ограничивающих выбросы экотоксикантов. Первые отечественные гигиенические нормативы на СОЗ появились в 60-е г.г. XX в., были разработаны предельно допустимые концентрации (ПДК) гексахлорбутадиена и полихлорбутанов в воде водоемов, методические основы гигиенического контроля хлорорганических соединений и гигиенические нормативы четырёх хлорпроизводных уксусной кислоты в воздухе рабочей зоны. В 70-е г.г. появились результаты отечественных исследований влияния хлорпроизводных феноксикислот, в частности 2,4-Д, на организм женщин. Позднее Т. Колборн с соавторами в книге «Наше украденное будущее» показали, что синтезированные человеком хлорорганические соединения (ХОС) способны нарушать формирование, функционирование и воспроизводство организмов, в том числе и людей. В последующем советскими учеными были изучены особенности миграции хлорорганических пестицидов по пищевым цепям, доказана зависимость токсических свойств ксенобиотиков от их липофильности. В 80-х г.г. XX в. Рэмом Петровым для обозначения научного направления по изучению нарушений иммунной системы при воздействии ксенобиотиков было введено понятие «экологическая иммунология».

Превращение экотоксикологии (ecotoxicology) в самостоятельную науку связано с именем Рене Траута, объединившего две научные дисциплины, — экологию и токсикологию. Сам термин «экотоксикология» («экологическая токсикология») появился в 1969 г., когда была создана рабочая комиссия по проблемам экологической токсикологии при SCOPE (Международный научный комитет по проблемам окружающей среды), и получил широкое распространение с 1973 г., когда им стали обозначать направление профилактической токсикологии, которое изучает механизмы адаптации (приспособления) живых организмов к модификации химического состава окружающей среды при воздействии комплекса факторов абиотического, биотического и социального происхождения.

В настоящее время известно более восемнадцати миллионов синтезированных химических веществ, из числа которых около ста тысяч используются в промышленных целях, частично попадают в окружающую среду в виде отходов и включаются в трофические цепи. В результате в организм любого человека могут попадать и накапливаться десятки и сотни токсичных химических веществ антропогенного происхождения ранее не известных. Формирование «техногеннозависимых трофических цепей» с участием таких экотоксикантов как СОЗ и тяжелые металлы приводит к «эффекту бумеранга» и одним из последствий химического загрязнения окружающей среды является появление экологически обусловленных заболеваний (например, болезни Минамата, Итай-Итай и Ю-Шо из-за интоксикации метилированной ртутью, соединениями кадмия и полихлорированными бифенилами соответственно). Человечество столкнулось с тем, что загрязнение отходами производства окружающей среды в одном регионе обуславливает отсроченные токсические эффекты у представителей биоты, обитающих за тысячи километров от источника выбросов (например, ДДТ был обнаружен в жировых тканях пингвинов в Антарктиде, а метилированная ртуть — в морских рыбах и млекопитающих Арктики).