Полихлорбифенилы и их производные как ксенобиотики

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Стремительные темпы развития промышленного производства, химизация народного хозяйства ведут к появлению во внешней среде большого количества разнообразных химических соединений, постоянно загрязняющих биосферу и пагубно влияющих на живую природу.

В силу различных причин многие химические вещества, поступающие в организм и ранее не встречающиеся в нем, получили название чужеродных, или ксенобиотиков (от греческих слов xenos – чужой, biotos – жизнь). К таким веществам относятся синтетические и природные лекарственные препараты, пестициды, промышленные яды, отходы производств, пищевые добавки, косметические средства и радионуклиды.

Чужеродные соединения включают как органические, так и неорганические вещества. В тканях обычно присутствуют в следовых количествах многие неорганические вещества, биологическая функция которых неизвестна. Поэтому в последние годы появилось мнение, что неорганические вещества можно относить к ксенобиотикам только в том случае, если они не являются необходимыми для метаболических процессов, обеспечивающих жизнедеятельность клетки, ткани, органа и организма в целом (например, кадмий, редкоземельные металлы и т. д.).

Однако и сам термин ксенобиотик довольно условный, поскольку для одних организмов то или иное вещество может быть естественным (алкалоиды для растений), а для других – чужеродным (те же алкалоиды для животных). Кроме того, некоторые соединения, например этиловый спирт, могут быть одновременно чужеродными и природными для одного и того же организма.

Живой организм – открытая для окружающей среды система. Через него в любое время, на любой стадии онтогенетического и филогенетического развития проходят химические вещества. В целом вещества образуют как бы два потока, которые, поступая в организм, меняют тем самым его гомеостаз. Один из них – естественный для живых организмов, другой – нет. К первому относятся питательные вещества (белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соли и др.), к другому – разнообразные химические вещества природного и синтетического происхождения, которые не входят в состав данного организма.

Оба потока смешиваются в живых организмах и взаимодействуют на всех уровнях (молекулярном, клеточном, органном). В результате этого происходят метаболические превращения, приводящие к таким необходимым биологическим процессам, как рост, развитие, размножение. Избыток токсических чужеродных соединений (ксенобиотиков) вызывает замедление, а в ряде случаев и остановку указанных процессов. Поэтому для поддержания организмом внутреннего гомеостаза необходимы соответствующие регуляторные механизмы.

Химическое строение и биологическое действие ксенобиотиков разнообразны. Практически все ксенобиотики в организме животных, растений и человека претерпевают превращения, происходящие или спонтанно, или катализируемые ферментами. Ферменты, осуществляющие химическое изменение молекулы ксенобиотика, обнаружены во многих органах и тканях.

Вышесказанное обуславливает актуальность выбранной темы дипломной работы.

Цель дипломной работы – охарактеризовать экологические аспекты родентицидов как ксенобиотиков.

Цель работы достигается через ряд решаемых задач:

• рассмотреть сущность ксенобиотиков, основные представления о биологической активности ксенобиотиков и оказание  токсического действия на окружающую среду; рассмотреть родентициды как широко применяемые ксенобиотики
• выявить сущность дератизации, рассмотреть способы дератизации; изучить приманки  с родентицидами разрешенные для применения в Республике  Беларусь за последнее десятилетие
• ;
• ;
• изучить локализацию и  дать общую характеристику объектам применения родентицидов; на территории г. Гродно рассмотреть приманки с родентицидами применяемые на исследованной территории дать оценку родентицидов
• ;
• .

Объект дипломной работы — ксенобиотики родентицидного типа.

Предмет дипломной работы — экологические аспекты родентицидов как ксенобиотиков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.1 Понятие ксенобиотиков и их классификация. Классификация токсического действия ксенобиотиков на окружающую среду

 

Ксенобиотики — это вещества, чуждые природе, составу и обмену веществ живых организмов [37].

Как правило, повышение концентрации ксенобиотиков в окружающей среде прямо или косвенно связано с хозяйственной деятельностью человека. К ним в ряде случаев относят: пестициды, некоторые моющие средства (детергенты), радионуклиды, синтетические красители, полиароматические углеводороды и др. Попадая в окружающую природную среду, они могут вызвать повышение частоты аллергических реакций, гибель организмов, изменить наследственные признаки, снизить иммунитет, нарушить обмен веществ, нарушить ход процессов в естественных экосистемах вплоть до уровня биосферы в целом.

В большинстве случаев ксенобиотики, попадая в живые организмы, могут вызывать различные прямые нежелательные эффекты, либо вследствие биотрансформации образовывать токсичные метаболиты:

- токсические или аллергические  реакции;

- изменения наследственности;

- снижение иммунитета;

- специфические заболевания (болезнь  минамата, болезнь итай-итай, рак)

- искажение обмена веществ, нарушение  естественного хода природных  процессов в экосистемах, вплоть  до уровня биосферы в целом [42].

В качестве примеров ксенобиотиков могут выступать:

- тяжёлые металлы: кадмий(Cd),свинец (Pb), ртуть (Hg) ,алюминий(Al), хром (Gr), cелен (Se), серебро (Ag), олово (Sn), сурьма (Sb), барий (Ba), таллий (Te), -токсичны во всех своих соединениях;

- нефтепродукты;

- пластмассы, особенно это относится к пластиковой упаковке (полиэтиленовые пакеты, пластиковые ПЭТФ-бутылки и т.д.);

- полициклические и галогенированные  ароматические углеводороды;

- пестициды;

- синтетические поверхностно-активные  вещества [38].

Главные загрязнители биосферы: [37]

• СО2;
• СО;
• NOх (N2O,NO,N2O3,NO2,N2O5);
• SO2;
• фосфаты;
• радионуклиды.

Также следует отметить, что некоторые вещества, относимые к ксенобиотикам, могут быть найдены в природе, но в чрезвычайно низких концентрациях. Так, например, диоксины могут синтезироваться при лесных пожарах.

Свойство живых систем быть реакционно-способным по отношению к любому ксенобиотику приводит к тому, что все химические соединения обладают биологической активностью. Организм в свою очередь не остается безучастным к появлению чужеродного химического соединения, которое независимо от его биологической активности либо используется для своих нужд, либо выводится из него, либо остается в организме чужеродным, что в последнем случае вызывает более глубокую физиологическую реакцию.

Принцип реакции живой материи на ксенобиотик состоит в том, что попадание в организм даже одной молекулы вызывает его ответную реакцию; тип и величина реакции определяются свойствами ксенобиотика, его концентрацией и биологической мишенью.

Данный принцип, который кратко может быть охарактеризован как попадание — реакция, означает, что любое проявление биологической активности ксенобиотика связано с его способностью пройти путь от внешней среды до мишени, связаться с ней и вызвать ее реакцию.

Начало этого пути — первый контакт химического соединения с биологическим объектом может быть случайным (например, через загрязнение среды) или принудительным (например, введение лекарств), после чего чужеродное соединение и биологический объект взаимодействуют по соответствующим закономерностям.

Таким образом, биологической активностью ксенобиотика называют его способность изменять функциональные возможности либо компонентов организма, либо живого организма в целом, либо сообщества организмов.

Негативное действие ксенобиотика на организм человека, животного или растения может осуществляться не только путем непосредственного влияния, но и в результате поступления его по пищевым цепям вследствие биоконцентрации. Многие из ксенобиотиков являются сильнодействующими ядовитыми веществами.

Несмотря на многовековую историю общей и клинической токсикологии, до настоящего времени отсутствует единое, общепринятое определение понятия яда, но, обобщив существующие, можно сказать, что яды — это химические вещества экзогенного происхождения (синтетические и природные), которые после проникновения в организм вызывают структурные и функциональные изменения, сопровождающиеся развитием характерных патологических состояний.

Яды и токсины — это, как правило, вещества высочайшей биологической активности и исключительной селективности, вызывающие отравления, поэтому тест на токсичность является обязательным для пищевых продуктов, кормов, всех лекарственных препаратов, косметических и парфюмерных средств, пестицидов. Еще Парацельс на рубеже XV—XVI вв. подчеркивал: «Все есть яд, ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным» [42].

Многие яды в минимальных дозах широко применяются в медицине. Наиболее известным примером являются алкалоиды (стрихнин, тубокурарин, морфин и др.), антибиотики, стероидные глюкозиды, змеиный, пчелиный яды и т.п. Летальные дозы некоторых токсинов и ядов для мышей приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 — Активность некоторых токсинов

Токсин	Источник	Летальная доза, мкг/кг
Ботулинический, тип В (белок)	Микроорганизм	1-5
Дифтерийный (белок)	—	0,3
Тайпоксин (белок)	Змея	2
Абрин (гликопротеин)	Растение	20
Рицин (белок)	—	10
Майтотоксин (строение неизвестно)	Микроводоросль	0,2
Палитоксин	Мягкий коралл	0,45
Батрахотоксин	Лягушка	2
Сакситоксин	Микроводоросль	8
Тубокурарин (алкалоид)	Растение	200
Диизопропилфторфосфат	Синтетическое вещество	33
Цианид натрия	—	104

Примечание — собственная разработка на основе источника [42]

Наиболее токсичным веществом является ботулинический токсин — белок из Clostridium botulinum; среди небелковых наиболее активны майтотоксин и палитоксин, а известный яд цианид натрия слабее этих токсинов в 105—109 раз [42].

Рассмотрим деление токсических веществ по группам:

І. В зависимости от их источника происхождения и практического применения:

1. Промышленные яды:

- органические растворители (дихлорэтан, тетрахлорметан, ацетон и др.);

- вещества, применяемые в качестве топлива (метан, пропан, бутан);

- красители (анилин и его производные; фреоны);

- химические реагенты, полупродукты органического синтеза и др.

2. Химические удобрения и средства защиты растений, в том числе пестициды, направленные на уничтожение вредных насекомых, сорных растений, грибов.
3. Лекарственные средства и полупродукты фармацевтической промышленности.
4. Бытовые химикаты, используемые в качестве инсектицидов, красителей, лаков, парфюмерно-косметических средств, пищевых добавок, антиоксидантов.
5. Боевые отравляющие вещества.

ІІ. В зависимости от преимущественного поражения соответствующих органов и тканей человека:

1. Сердечные яды, характеризующиеся кардиотоксическим действием и вызывающие нарушение ритма и проводимости миокарда (сердечные глюкозиды, трициклические антидепрессанты, растительные и животные яды и пр.).
2. Нервные яды, которые обладают нейротоксическим действием, проявляющимся в нарушении психической активности с переходом в токсическую кому, в наступлении параличей и др. (фосфорорганические соединения, угарный газ, алкоголь, сероуглерод, некоторые лекарственные препараты).
3. Печеночные яды – соединения, приводящие к токсической гепатопатии (хлорированные углеводороды, спирты, фенолы, тяжелые металлы, грибные токсины).
4. Почечные яды, действие которых вызывает нефропатологические проявления (соединения тяжелых металлов, этиленгликоль, щавелевая кислота).
5. Кровяные (гемические) яды – вещества, обладающие гематоксическим воздействием и вызывающие метгемоглобинемию, гемолиз, анемию (бензол, анилин и его производные, нитриты, мышьяковистый водород).
6. Желудочно-кишечные яды, приводящие к развитию токсического гастроэнтерита (концентрированные кислоты и щелочи, соединения мышьяка и тяжелых металлов).
7. Легочные яды, интоксикация которыми приводит к пульманотоксическим эффектам в виде отека и (или) последующего фиброза легких (паракват, оксиды азота, фосген и др.).