ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
веществ по стабильности
Группа | Стабильность | Время детоксикации в 20 раз (сутки) при температуре (ºС)* | |||
0,1/15,0 | 1,0/20,0 | 4,0/25 | 10/30 | ||
1 | Малая | До 150 до 10 | До 50 до 5 | До 33 до 3 | До 20 до 2 |
2 | Умеренная | 180-300 11-20 | 60-100 6-10 | 40-70 4-6 | 20-30 2-3 |
3 | Средняя | 300-1800 20-110 | 100-580 10-60 | 70-400 6-35 | 30-190 3-20 |
4 | Высокая | 1800-5400 110-340 | 580-1700 60-180 | 400-1200 30-100 | 190-560 20-60 |
5 | Очень высокая | 5400-10800 340-690 | 1700-3500 180-365 | 1200-2400 100-200 | 560-1100 60-120 |
6 | Сверхвысокая | Более 10800 Более 690 | Более 3500 Более 365 | Более 2400 Более 200 | Более 1100 Более 120 |
* В каждой графе приведено время для двух значений температуры.
В зависимости от степени токсичности, кумулятивных свойств и стабильности проводится разделение веществ по классам опасности.
Класс опасности приводится в списке рыбохозяйственных ПДК наряду с ЛПВ и используется для регламентации водопользования.
В рыбохозяйственном водопользовании выделено 4 класса опасности загрязняющих воду веществ:
первый – чрезвычайно опасные (ПДК <0,00001 мг/л);
второй – высоко опасные (ПДК 0,0001…0,00001 мг/л);
третьей – опасные (ПДК 0,01…0,001 мг/л)
четвертый – умеренно опасные (ПДК >0,01 мг/л).
К первому классу опасности отнесены вещества, лимитируемые по токсикологическому и рыбохозяйственному ЛПВ (накопление в рыбе и промысловых гидробионтах, опасное для человека и домашних животных). Этот класс представлен исключительно ксенобиотиками с ПДК ниже 0,00001 мг/л и высокой или сверхвысокой материальной кумуляцией. Стабильность веществ и вредных продуктов их распада более 180 суток при 20
0С. Отнесение к классу опасности проводится по любому из указанных признаков, одному или нескольким.
Ко второму классу опасности отнесены вещества со свойствами, указанными для 1-го класса, класс также представлен исключительно ксенобиотиками. ПДК от 0,0001 до 0,00001 мг/л. Сюда относятся вещества с умеренной кумуляцией. Стабильность веществ и метаболитов – 60…180 суток при 200С.
К третьему классу опасности отнесены вещества с ПДК 0,01…0,0001 мг/л. Могут быть как ксенобиотиками, так и веществами природного происхождения (например, сероводород, сульфиды). Сюда же относятся вещества со слабой материальной кумуляцией. Стабильность менее 60 суток при 200С.
К четвертому классу опасности относятся загрязняющие вещества, ПДК которых выше 0,01 мг/л, не обладающие кумулятивными свойствами, лимитируемые по любому ЛПВ. Они представлены частично ксенобиотиками (обычно биологически относительно инертными), в значительной степени веществами природного происхождения. Стабильность менее 10 суток при 200С.
Отнесение к классам опасности проводится с учетом типа рыбохозяйственного водного объекта.
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, или коэффициент 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, или коэффициент 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.
8.3.3. Методы оценки токсичности водных систем
Усиление антропогенного воздействия на реки, озера и водохранилища, в которые поступает большое количество различных химических соединений, изменяет среду обитания водных организмов, ухудшает качество воды, приводит к снижению продуктивности промысловых объектов. Сточные воды, сбрасываемые в водоёмы, даже после очистных сооружений, содержат токсичные химические вещества, которые могут нанести значительный ущерб водной экосистеме, и, в конечном итоге, здоровью населения.
Токсичность воды может быть обнаружена с помощью химических и биологических методов.
Биологические методы можно условно разделить на методы биоиндикации и биотестирования. В таблице 8.7 представлены основные характеристики этих методов, позволяющие сравнить их между собой. Каждая группа методов имеет свои достоинства и недостатки.
Таблица 8.7–Основные характеристики методов оценки токсичности вод
Признак | Химические методы | Биологические методы | |
Тип индикации | Индикация воздействия | Индикация отклика | Индикация воздействия |
Объект | Вода | Водные сообщества | Вода |
Цель анализа | Измерение концентраций химических веществ | Оценка состояния природных сообщества | Интегральная оценка токсичности на тест организмах* |
Показатели токсичности | Превышение установленных регламентов | Негативные изменения в сообществах | Развитие патологических (вплоть до гибели изменений у тест организмов |
Регламенты | Предельно допустимые концентрации | Не установлены | Отсутствие острого и хронического токсического действия |
Метрологические | Погрешность, сходимость, воспроизводим ость и др. | Не установлены | Сходимость, воспроизводимость |
*)Тест организмы чаще всего культивируют в лаборатории.
Химические методы измерения концентрации загрязняющих веществ в воде позволяют проверить соответствие их установленным нормативам качества воды для конкретных видов водопользования
(рыбохозяйственного, рекреационного, питьевого и т.д.).
Химические методы дают информацию об интенсивности воздействия на водную экосистему. Их недостатком является невозможность оценки реальных биологических эффектов как отдельных загрязняющих веществ, так и их комплексов, а также продуктов их трансформации и метаболизма. Кроме того, число химических соединений, загрязняющих водную среду, так велико, что трудно
поддается контролю, и перспектива в этом отношении весьма пессимистична.
В настоящее время, по оценкам некоторых специалистов, контролируется не более 0,5% поступающих в окружающую среду химических веществ.
Методы биоиндикации которые представляют собой традиционные гидробиологические способы, позволяют получить данные, характеризующие отклик водных биоценозов на антропогенное воздействие.
Этот метод широко применяется в геохимии, гидробиологии, почвоведение, ботанике, медицине и других областях и является основой мониторинга состояния окружающей среды.
Различают несколько направлений биоиндикации:
-аккумулирующая – основана на накопительных свойствах отдельных организмов и органов;
-чувствительная – основана на пороге чувствительности организмов к тем или иным токсинам, в том числе и на изменении их поведенческих реакций;
-прямая – основана на ответных реакциях организмов на прямое действие стрессов;
непрямая – основана на ответных реакциях организмов на косвенное воздействие вредных факторов;
В зависимости от постановленных целей и задач биоиндикация проводится на молекулярном, клеточном, организменном, популяционном, биоценотическом либо экосистемном уровне.
Биоиндикация имеет определение преимущества перед физико-химическими методами исследований, поскольку позволяет в ряде случаев фиксировать те отклонения качества среды, которые не регистрируются даже самыми современными приборами.
В исследованиях и разработках високочувствительной измерительной техники для экологии, медицины, биотехнологий значительное место занимают биосенсоры – уникальные устройства, включающие биологические компоненты, в том числе и живые организмы. Биосенсоры имеют два главных элемента: биологический, который «распознает» анализируемое вещество, и инструментальный, который обеспечивает передачу сигнала.