Факторы окружающей среды, влияющие на токсичность и канцерогенность элементов и соединений

Показателями негативного воздействия элементов и соединений на живые организмы являются токсичность и канцерогенность, приводящие к уменьшению продолжительности их жизни.

Количество, при котором химические ингредиенты становятся действительно опасными для окружающей среды, зависит не только от степени загрязнения ими гидросферы или атмосферы, но также от химических особенностей этих ингредиентов и от деталей их биохимического цикла. Для сравнения степени токсикологического воздействия химических ингредиентов на различные организмы пользуются понятием молярной токсичности, на которой основан ряд токсичности, отражающий увеличение молярного количества металла, необходимого для проявления эффекта токсичности при минимальной молярной величине, относящейся к металлу с наибольшей токсичностью (табл. 8.10).

Таблица 8.10

Молярная токсичность металлов

Организмы

Ряды токсичности

Водоросли

Hg > Си > Cd > Fe > Cr > Zn > Со > Mn

Грибы

Ag > Hg > Си > Cd > Сг > Ni > Pb > Со > Zn > Fe

Цветущие растения

Hg > Pb > Си > Cd > Cr > Ni > Zn

Кольчатые черви

Hg > Си > Zn > Pb > Cd

Рыбы

Ag>Hg>Cu>Pb>Cd>Al>Zn>Ni>Cr>Co> Mn » Sr

Млекопитающие

Ag, Hg, Cd > Си, Pb, Co, Sn, Be >> Mn, Zn, Ni, Fe, Cr »» Sr > Cs, Li, A1

Глобальный перенос токсикантов происходит через атмосферу и большие реки, несущие воды в океаны. Земля, ложа рек, океаны служат как бы резервуаром для скопления токсикантов. Тот или иной предел, до которого атмосфера привносит токсикант (Т) либо в землю, либо на поверхность океана сверх природного циклического уровня, может быть выражен с помощью фактора обогащения EFA

где JT средний поток (осадки) Ена землю или поверхность океана; J,T — средний поток (осадки) индексного Т (index toxicant IT) при условии его пренебрежимо малых антропогенных «отложений» в атмосфере. Обычно в качестве IT выбирают алюминий, кремний, титан и железо.

Антропогенный перенос токсикантов посредством рек может быть оценен по фактору обогащения EFW:

где TFW — средняя концентрация токсиканта в пресной воде; Ts — средняя концентрация токсиканта на поверхности почвы.

Факторами окружающей среды, влияющими на токсичность, являются температура, растворенный кислород, pH, жесткость и щелочность воды, присутствие хелатообразующих агентов и других загрязнителей в воде. Уменьшение парциального давления кислорода и увеличение pH и жесткости воды приводят к понижению токсикологического воздействия веществ-загрязнителей на окружающую среду и живые организмы, обитающие в ней.

Устойчивость живого организма по отношению к токсикантам может быть достигнута при: 1) уменьшении поступления токсиканта; 2) увеличении коэффициента вьделения токсиканта; 3) переводе токсиканта в неактивную форму в результате его изоляции или осаждения. Например, синтез металлотионеинов обусловливается несколькими металлами, включая ртуть, кадмий, цинк, медь, серебро. Поэтому наличие одного из этих металлов может вызвать устойчивость к другому металлу из-за неспецифичности лигандов.

Факторы, влияющие на доступность токсикантов, усвоение, их воздействие на организм, могут быть совершенно разной природы:

  • • химические (химические свойства, окислительно-восстановительные потенциалы, частота воздействия);
  • • физические (освещенность, температура, турбулентность в растворах);
  • • биологические (размеры, стадии развития, упитанность, состояние здоровья, акклиматизация).

Канцерогенез — это способность металла проникать в клетку и реагировать с молекулой ДНК, приводя к хромосомным нарушениям клетки. Канцерогенными веществами являются никель, кобальт, хром, мышьяк, бериллий, кадмий. Различие в канцерогенной активности определяется биодоступностью металлопроизводных: наиболее потенциально активные соединения содержат канцерогенные ионы металла, способные легко внедряться в клетки и реагировать с молекулой ДНК. Например, соли шестивалентного хрома потенциально более канцерогенны, чем соли трехвалентного хрома, поскольку первые легче проникают в клетки, а вторые — лишь ограниченно.

Канцерогенез зависит как от механизма поступления канцерогенных веществ в клетку, так и от их количества внутри клетки. Важным фактором в этом аспекте является общая цитотоксическая активность конкретного иона металла, а также pH среды, температура, наличие в клетке аминокислот. При более кислых значениях pH наблюдается наибольшая растворимость канцерогенов в клетке. Присутствие в клетке аминокислот, хорошо связывающих металлы (таких, как цистеин, гистидин), сильно понижает способность канцерогенов, например никеля, проникать в клетки. Температура среды является ярким индикатором канцерогенеза. Повышение ее приводит к ускорению процесса канцерогенеза.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >