Экологическая токсикология

1.3. Экотоксикокинетика

Судьбой биодоступных ксенобиотиков и других экотоксикантов, находящихся в окружающей среде в определенных количествах и составляющих ее ксенобиотический профиль занимается специальный раздел экологической токсикологии – экотоксикокинетика. К сфере интересов экотоксикокинетики относятся, во-первых, источники экотоксикантов, загрязняющих среду обитания, во-вторых, дальнейшая миграция загрязнителей в компонентах окружающей среды абиотической и биотической природы, в-третьих, их трансформации в различных объектах окружающей среды и, в-четвертых, удаление (элиминация) экополлютантов из окружающей среды, на достижение которой направлены многочисленные природные процессы. Основная задача экотоксикокинетики – изучение закономерностей миграции по трофическим цепям, всасывания, распределения, метаболизма и выведения токсинов из организмов.

Если экотоксикант, попавший в окружающую среду (почву, атмосферу, гидросферу, растения и др.), является нестойким и, соответственно, продолжительность реальной экспозиции мала, то вред, наносимый данным веществом экологической системе, будет незначительным. Высокую потенциальную опасность представляют собой резистентные (устойчивые) к процессам разрушения экотоксиканты, обладающие способностью к длительной персистентности (от лат. persistere – упорствовать) – сохранению биологической активности в компонентах окружающей среды. Стойкость ксенобиотика характеризуется периодом его полураспада Т₅₀– временем, за которое количество токсичного вещества в исследуемом объекте снизится на 50 % (к персистентным относят химические соединения с периодом полураспада более 50 дней). Так, например, период полураспада ДДТ и ТХДД в почве составляет соответственно 10 и 9 лет, атразина в воде при pH 7,0 – 138 дней.

Итогом перманентного поступления в окружающую среду экополлютанта с высокой степенью персистентности является его неизбежное накопление в количестве, обеспечивающем его превращение в экотоксикант для наименее резистентных (устойчивых) звеньев экологической системы. Даже после завершения выбросов подобного вещества в окружающую среду, оно сохраняется там длительное время (например, несмотря на прекращения использования пестицида «Мирекс» еще в 70-е г.г. XX в., он обнаруживался в воде озера Онтарио в высоких концентрациях даже в конце 90-х г.г.; высокие концентрации ДДТ отмечались в организмах коренных народов Арктики, питающихся морскими животными). Даже достаточно быстро разрушающиеся вещества могут наносить вред человеку при систематическом поступлении в организм (так, компонент ракетного топлива «гептил», накапливаясь в грибах, ягодах, организмах и распространяясь по трофическим цепям, достигает человека; далее он приводит к поражению иммунной, сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, желудочно-кишечного тракта, к нарушению репродуктивной деятельности – тяжелым врожденным уродствам, нарушениям внутриутробного развития и др.).

Наиболее выраженной способностью к персистированию в окружающей среде обладают, в частности, такие экополлютанты, как, во-первых, тяжелые металлы (в том числе ксенобиотики – кобальт, свинец, ртуть, мышьяк, а также хром, цинк, никель, кобальт, медь, сурьма и др.), во-вторых, полигалогенированные полициклические углеводороды, и, в-третьих, многие хлорорганические пестициды (гексахлоран, алдрин, ДДТ, линдан и др.).

Большинство химических веществ, попав в окружающую среду, изменяются под воздействием большого числа различных природных процессов. Качественные и скоростные параметры подобной трансформации характеризуют такое свойство экополлютантов, как стойкость.

1.3.1. Абиотическая трансформация. Одним из вариантов превращений экополлютантов в окружающей среде является абиотическая трансформация. К числу основных природных процессов, способных влиять на стойкость экополютанта, относятся фотолиз (распад молекул под воздействием поглощенного света, в первую очередь ультрафиолетового, скорость которого находится в зависимости от интенсивности светового потока и способности его поглощать веществом), гидролиз (взаимодействие с водой, химическая реакция с разложением экополлютанта и воды, скорость которой находится в зависимости от pH) и окисление.

Образующиеся в результате абиотической трансформации новые соединения могут обладать более высокой токсичностью, чем исходные экополлютанты. Например, ряд пестицидов (соли феноксиуксусной кислоты и др.) вступают в соединение с нитритами в почвах при pH менее 7,0 с образованием нитрозосоединений, обладающих канцерогенными свойствами.