Экотоксикокинетика

     Қазақстан  Республикасының ғылым және білім  министрлігі

          Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия  ұлттық университеті

Қоршаған ортаны қорғауды басқару және халықаралық инжиниринг кафедрасы

 

 

 

    РЕФЕРАТ

Тақырыбы: Экотоксикокинетика

 

                                                                 

                          Орындаған: Толыбаева Дариға және Амангалиева Айдана

                                                                                    Тобы: Эг-31

                  Қабылдаған: Нұрғалиева З.Ж

 

 

 

 

 

 

 

 

Астана 2014

Экотоксикокинетика – қоршаған ортадағы ксенобиотиктердің (экополлютанттардың) пайда болу көздерін; олардың қоршаған ортаның абиотикалық және биотикалық элементтерінде бөлінуін; ксенобиотиктердің жалпы ортада түзілуін; қоршаған ортадан оларды элиминациялауды ( жоюды ) қарастыратын экотоксикологияның бір бөлімі.

2.1. Ксенобиотиктердің қалыптасуы. Қоршаған ортаға поллютанттардың түсу көздері.

Бүкіл дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының ВОЗ (1992) мәліметтері бойынша, ксенобиотиктердің табиғи көздеріне: желмен түсетін шаңдардың бөлігі, теңіз тұзының аэрозольі, вулкан атқылауы, орман өрттері, биогенді бөлшектер, биогенді ұшқыш заттар жатады. Қоршаған ортада ксенобиотиктердің басқа да пайда болатын көздеріне қазіргі таңда ұлғайып бара жатқан адамның шаруашылық іс-әрекеті жатады.

Поллютантарды белгілеу, таңбалау экотоксикологиялық  маңызды элемент болып табылады. Бұл мәселені шешу оңай емес, өйткені кей кезде поллютанттар ортаға шамалы ғана мөлшерде түседі, кейде араласқан қоспалар түрінде түседі. Қоршаған ортада экополлютанттардың түзілуі абиотикалық немесе биотикалық заттардың айналымына байланысты болуы мүмкін.

2.2. Тұрақтылығы.   

Қоршаған ортадағы көптеген абиотикалық (тірі ағзалардың қатысуынсыз) және биотикалық (тірі ағзалардың қатысуымен) процестер экополлютанттарды элиминациялауға ( жою) бағытталған. Көптеген ксенобиотиктердің әсер ету ықпалы, уақыты төмен болғандықтан, атмосфералық ауаға, топыраққа, су құрамына түскенде экожүйелерге мардымсыз зиянын тигізеді. Потенциалды қауіпті  экотоксиканттар жойылу, бүліну процестеріне тұрақты, берік болады, соның салдарынан олардың қоршаған ортада тұрақтылығы ұзақ болады. (2-кесте). 

2. Кесте. Қоршаған ортада кейбір ксенобиотиктердің жартылай ыдырау периоды.

Поллютанттар		Жартылай ыдырау периоды	Орта түрі
ДДТ             ТХДД             Атразин            Бензоперилен             Фенантрен             Карбофуран           Фосфорилтиохолин            Иприт               Зарин		10 жыл           9 жыл          25 ай           14 ай        138 күн        45 күн        21 күн         7 күн        4 сағат	Топырақ           Топырақ           Су (рН 7,0)              Топырақ          Топырақ            Су (рН 7,0)           Топырақ (t +15о)           Топырақ (t +15о)           Топырақ (t +15о)

Қорщаған ортаға тұрақты поллютанттарды үнемі шығару  олардың жинақталып,  биологиялық жүйелерге өте сезімтал болатын экотоксиканттарға айналуына алып келеді.

Қоршаған ортаға тұрақты токсиканттарды шығаруды тоқтатқан соң, олар кейін де ортада ұзақ уақыт бойы сақталады.

Су құрамын зерттеуде, 90-жылдары Онтарио көлінде мирекс пестицидінің жоғары концентрациясы болғанын анықталған, алайда  мирекс пестицидін қолдану 70-жылдардың соңында тоқтатылған болатын. Флоридадағы ВВС АҚШ су қоймаларындағы сынақ жүргізу полигонында 1962 – 1964 жылдары зерттеу мақсатында Қызғылт сары Агент түзілген, балшық 10 жыл өткен соң 10 - 35 нг/кг  ТХД (нормаға сай, АҚШ стандарты бойынша - 0,1 пкг/кг, Ресейде - 10 пкг/кг ) құраған.

Қоршаған ортадағы ұзағынан тұрақты болатын заттектерге: ауыр металдар (қорғасын, мыс, мырыш, никель, кадмий, кобальт, сурьма, ртуть, мышьяк, хром), полициклді полигалогенді көмірсутектер (полихлорлы дибензодиоксиндер және дибензофурандар, полихлорлы  бифенилдер т.б.),  кейбір хлорорганикалық  пестицидтер (ДДТ, гексахлоран, алдрин, линдан ) тағы басқа да көптеген заттектер жатады.

2.3. Трансформация (ауысу).

Көптеген заттектер қоршаған ортада әртүрлі өзгерістерге ұшырайды. Бұл өзгерске ұшыраудың негізі мен жылдамдығы олардың тұрақтылығын анықтайды.

2.3.1. Абиотикалық трансформация (ауысу).

Қоршаған ортада заттектердің тұрақтылығына көптеген процестер әсер етеді. Олардың ең негізгілері: фотолиз (жарықтың әсерінен ыдырау), гидролиз және қышқылдану.

Фотолиз. Химиялық заттардың деградациясына алып келетін, химиялық байланыстарды бұзуға қабілетті ультракүлгін сәулелер, жарықтар болып табылады.

Фотолиз негізгі қалыпта атмосферада және топырақ пен судың үстіңгі бөлігінде өтеді. Фотолиздің жылдамдығы жарықтың қарқындылығына және заттектердің оны сіңіріп алу қабілетіне байланысты болады.

  Қанықпаған ароматты қосылыстар соның ішінде полициклды ароматты көмірсутектер (ПАК) фотолизге өте сезімтал болады, өйткені олар жарық энергиясын жақсы сіңіреді. Жарық гидролиз және қышқылдану сияқты басқа да заттектердің деградациялану процесін жылдамдатады.

Өз кезегінде қоршаған ортада озон, азот қышқылы, формальдегид, акролеин, органикалық тотықтар сияқты фотооксиданттардың болуы шын мәнінде басқа поллютанттардың фотолиз процесін тездетеді.

Гидролиз. Қыздырған кезде көптеген заттектерді тез ыдырататын, жоятын су болып табылады.

Фосфорорганикалық қосылыстар  молекуласында  эфирлі байланыстар  қоршаған ортадағы олардың қосылыстарының  тұрақтылығын анықтауға қарағанда, олардың судың әсеріне сезімталдылығы өте жоғары болады.  Гидролиздің жылдамдығы рН-қа байланысты болады .

 

1-Суретте  паратион инсектицидінің деградациясы көрсетілген.

 

1-Сурет. Қоршаған ортада паратионның абиотикалық өзгеруі.

Химиялық заттектердің өзгеруі нәтижесінде қоршаған ортада жаңа заттектер пайда болады. Сонымен қатар, бастапқы агентке қарағанда, кейде олардың токсинділігі жоғары болып келеді. 1-Суретте паратионның фотоқышқылдануы нәтижесінде ортада параоксон түзілу мүмкіндігі болатыны  көрсетілген. Бастапқы заттектерге қарағанда,  соңғы сүтқоректілерде  токсинділік бірнеше ондаған есе жоғары болады.

Қоршаған ортада 2,4,5-трихлорфенокси уксусты қышқылының, гербицидттердің  фотохимиялық өзгеруі қауіпті 2,3,7,8-тетрахлодибензо-р-диоксин экополлютантының түзілуіне алып келеді. (2-сурет).

                        

 

2-Сурет.  Қоршаған ортада  феноксиуксусты қышқылының фотолитикалық  өзгеру схемасы.(По Akermark B., 1978).

Тағы да бір мысал: нитрозды қосылыстардың түзілуі. АҚШ ғалымдарының мәліметтері бойынша, қышқылды ортада пестицидтердің барлық бөлігі нитриттармен тез қосылуға қабілетті болады. Олардың ішінде: диалкилтиокарбаматы, тиокарбамоилдисульфиды,  феноксиуксус қышқылының тұздары және т.б. Қазіргі таңда түзілетін нитрозды қосылыстар канцерогенді заттар ретінде қарастырылады.

2.3.2. Биотикалық трансформация.

Химиялық заттектердің абиотикалық ыдырауы негізінен баяу жылдамдықпен өтеді.

Биотаның қатысуымен ксенобиотиктер көбінесе микроорганизмдерді (бактериялар мен саңырауқұлақтарды) анағұрлым тез деградацияға ұшыратады, сонымен қатар ксенобиотиктер оларды нәрлі азықтық заттар ретінде қолданады.

Биотикалық ыдырау процесі энзимдердің, ферменттердің қатысуымен жүреді.

Заттектердің биологиялық ыдырау процесінің негізіне: қышқылдану, гидролиз, дегалогендендіру, молекуланың циклдық құрылымының жарылуы, алкилді радикалдардың ұсақ бөлшектерге бөліну т.б процестер жатады.

Қосылыстардың деградациясы толығымен минералдануы (судың түзілуі, көміртегінің қос тотығы, басқа да жай қосылыстар), ыдырауы мүмкін. Дегенмен, токсинділігі өте жоғары болатын заттектердің биотрасформациясы аралық азықтардың түзілуіне алып келеді.

Сонымен қатар, сынаптың бейорганикалық қосылыстарының фитопланктонға айналуы өте токсинді, улылығы жоғары метилсынаптың түзілуіне алып келеді. Мұндай жағдай 50 – 60-жылдары Жапониядағы Миномато теңізінде орын алған. Азотты қосылыстарды өндіретін зауыттардың ақаба сулары арқылы теңіз суына түскен сынап метилсынапқа айналып отырған. Сол жердің халқының негізгі азығы болып отырған теңіз организмдері мен балықтардың денесінде метилсынап концентрациясы жинақталған.

Нәтижесінде, балықтарды тұтынатын адамдар күрделі неврологиялық ауруларға ұшыраған, жаңадан дүниеге келген балалардың ақыл-есі дамуы нашарлаған. Миномато ауруымен ауырып тіркелген адамдар саны 292 болған, олардың ішінде 62 адам көз жұмған.