Поллютанты. Воздействие поллютантов на дыхательную систему
Задания Всероссийской олимпиады профессионального мастерства по специальности по «ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ» Принцип эмерджентности
Структурные уровни материи
| В неживой природе | В живой природе | В обществе |
| · Субатомный (элементарные частицы; поля); · Атомный; · Молекулярный; · Макротел; · Планетарный (геологические системы); · Солнечной системы (звезды;) · Галактики; · Метагалактики (системы галактик) | · Субклеточный (органоидный); · Клеточный; · Тканевый; · Органный; · Организменный (многоклеточный); · Популяционно-видовой; · Биоценотический; · Биосферы в целом (ноосферы по Вернадскому). | · Человек; · Семья; · Производственный коллектив: · Социальная группа: · Классы; · Нации; · Государство; · Система государств: · Общество в целом. |
Рассматривая основные уровни организации материи, пользуются иерархическим подходом, который дает удобную основу для подразделения и изучения сложных ситуаций или широких градиентов. Каждый уровень иерархии взаимосвязан с другими, и нельзя найти резких границ или разрывов в функциональном смысле при переходе с одного уровня на другой. Например, особь, изолированная от популяции не в состоянии долго жить, как и изолированный орган не может сохраняться в качестве самоподдерживающейся единицы без своего организма. Биоценоз не может существовать, если в нем не происходит круговорот веществ и в него не поступает энергия. Важное следствие иерархической организации состоит в том, что по мере объединения компонентов, или подмножеств, в более крупные функциональные единицы, у этих новых единиц возникают новые свойства, отсутствующие на предыдущем уровне. Такие качественно новые, или эмерджентные свойства нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов, составляющих этот уровень или единицу. Другими словами принцип эмерджентности – целое невозможно свести к свойствам его частей.
|
|
|
Принцип эмерджентности:биологические системы обладают свойствами, которые нельзя свести к сумме свойств составляющих их подсистем
Например, водород и кислород, соединяясь в определенном соотношении образуют воду, жидкость совершенно непохожую на исходные газы. Определенные водоросли и кишечнополостные животные, эволюционируя совместно, образуют систему коралловых рифов, которая имеет свой эффективный механизм круговорота элементов питания, позволяющий поддерживать высокую продуктивность в водах с очень малым содержанием питательных элементов. Таким образом, фантастическая продуктивность и разнообразие коралловых рифов – эмерджентные свойства, характерные только для уровня рифового сообщества.
|
|
|
Считается, что при каждом объединении подмножеств в новое множество, возникает как минимум одно новое свойство. В новом множестве различают совокупность свойств, представляющих сумму свойств компонентов и эмерджентные свойства, т.е. новые, не характерные частям. Эмерждентные свойства возникают в результате взаимодействия компонентов, а не в результате изменения их природы. Части не «сплавляются», а интегрируются, обуславливая появление новых, уникальных свойств. Интегрированные иерархические системы более пластичны в отношении нарушений.
Токсиканты и их специфические биогеохимические особенности
Понятия «вредное вещество» и «токсикант» – ключевые в экотоксикологии.
Вредное вещество – это инородный нехарактерный для природных экосистем ингредиент, оказывающий отрицательное влияние на них и живые организмы, обитающие в этих экосистемах.
Токсиканты – это вещества, распространяющиеся в окружающей нас среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения, оказывающие скрытое вредное воздействие на живой организм.
В зависимости от характера воздействия и степени проявления токсичности, т. е. способности этих веществ оказывать вредное воздействие на живые организмы, они классифицируются на две большие группы: токсичные и потенциально токсичные. По химической природе вредные вещества, или токсиканты, бывают неорганического происхождения (кадмий, ртуть, свинец, мышьяк, никель, бор, марганец, селен, хром, цинк и др.) и органического (нитразосоединения, фенолы, амины, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, пестициды, формальдегид, бенз(а)пирен и др.). Существует классификация опасности различных химических веществ, попадающих в окружающую среду. В зависимости от степени токсикологического воздействия химические вещества подразделяют на три класса (табл. 3.5).
|
|
|
Наиболее приоритетными для химико-токсикологического анализа являются тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий, медь, никель, кобальт, цинк), обладающие высокой токсичностью и миграционной способностью.
Поведение этих токсикантов в различных природных средах обусловлено специфичностью их основных биогеохимических свойств: комплексообразующей способностью, подвижностью, биохимической активностью, минеральной и органической формами распространения, склонностью к гидролизу, растворимостью, эффективностью накопления [33]. По характеру взаимодействия с различными лигандами тяжелые металлы считаются промежуточными акцепторами между жесткими и мягкими кислотами [23]. В первом случае для них характерны низкие поляризуемость и электроотрицательность, высокая степень окисления и образование ионных связей, во втором – образование преимущественно ковалентных связей.
|
|
|
Определенная аналогия биогеохимических свойств некоторых тяжелых металлов позволила сгруппировать эти элементы и выявить общие закономерности их токсикологического воздействия на окружающую среду (табл. 3.6).
Примечания: В– высокая, У – умеренная, Н – низкая.
Так, например, медь и цинк характеризуются как наибольшей химической активностью, позволяющей считать их хорошими индикаторами терригенного стока, седиментации, так и высокой эффективностью накопления в водорослях и планктоне, что определяет их особую значимость для биоты [38]. Они являются главными составляющими многих металлоферментов, участвующих в природной селекции аэробных клеток, в окислительно-восстановительных процессах тканей, иммунной реакции, стабилизации рибосом и мембран клеток [43].
Никель и кобальт – биологически активные и канцерогенные. Сравнительно малая подвижность этих элементов обусловливает их достаточно равномерное распределение в природных средах.
Геохимические особенности свинца – малая подвижность и непродолжительное время жизни в атмосфере и фазе раствора природных вод. В поверхностных водах оно составляет несколько лет, а в глубинных – до 100 лет [7].
По химическим свойствам и специфике поведения в различных природных средах кадмий имеет определенную аналогию с цинком. Высокая токсичность и растворимость этого элемента обусловлены большим сродством к SH-группам [4]. В отличие от ртути сродство кадмия к кислороду выражено менее ярко, что объясняет образование его достаточно неустойчивых металлорганических соединений и определенную инертность в окислительно-восстановительных реакциях. Кадмий склонен к активному биоконцентрированию, что приводит в довольно короткое время к его накоплению в избыточных биодоступных концентрациях. Поэтому кадмий по сравнению с другими тяжелыми металлами является наиболее сильным токсикантом почв (Cd > Ni > Си > Zn) [24].
Ртуть – самый токсичный элемент в природных экосистемах. По токсикологическим свойствам соединения ртути классифицируются на следующие группы: элементная ртуть, неорганические соединения, алкилртутные (метил- и этил-) соединения с короткой цепью и другие ртутьорганические соединения, а также комплексные соединения ртути с гумусовыми кислотами [5]. Из этих соединений ртути наиболее токсичны для человека и биоты ртутьорганические соединения. Их доля в речных водах составляет 46% от общего содержания, в донных отложениях -до 6%, в рыбах – до 80–95%. Как неорганические, так и органические соединения ртути высокорастворимы.
Степень загрязнения окружающей среды токсикантами во многом определяется их химически активными миграционными формами и механизмом миграции.
Миграция элементов – это перенос и перераспределение химических элементов в земной коре и на поверхности Земли.
Сложность биогеохимических процессов, происходящих в атмосферном воздухе, атмосферных осадках, природных водах, донных отложениях, почвах, не позволяет высказать достаточно однозначной точки зрения на соединения тяжелых металлов, определяющих их подвижные формы, и преобладание одной из них в естественных и техногенных процессах. Тем не менее анализ фундаментальных работ позволил сделать следующее заключение: в атмосферном воздухе и атмосферных осадках тяжелые металлы находятся и мигрируют в газообразной и аэрозольной формах, а также в форме органических и неорганических комплексных соединений; в природных водах – в форме свободных ионов, моноядерных гидроксокомплексов, неорганических (сульфатные, хлоридные, карбонатные) и органических (фульватные, гуматные) соединений, взвешенных и коллоидных формах; в донных отложениях – преимущественно во взвешенных формах органического происхождения; в почвах – в водорастворимых ионообменных и непрочно адсорбированных формах.
Поллютанты. Воздействие поллютантов на дыхательную систему.
Поллютанты - это различные химические вещества, которые при накоплении в атмосфере в высоких концентрациях могут вызывать ухудшение здоровья человека и животных.
Различают 2 основных вида загрязнений окружающей среды: промышленный и фотохимический смог. Первый доминирует в крупных индустриальных районах и является результатом неполного сгорания жидкого и твердого топлива. Второй возникает в местах скопления автотранспорта при действии солнечного света, активирующего фотохимические реакции в выхлопных газах. Как правило, эти два вида загрязнений одновременно присутствуют в крупных городах и индустриальных центрах.
Химическими ингредиентами смога являются двуокись серы, диоксид азота, окись углерода, озон, кислоты, твердые частицы. Источниками поллютантов в жилищах человека служат нагревательные приборы, кухонные печи, камины, синтетические и прессованные покрытия, клеи, лаки, краски. Помимо окислов азота, окиси углерода и двуокиси серы, они выделяют формальдегид и изоцианаты. Эти вещества имеют наибольшее патогенное значение для детей, инвалидов и пожилых людей, проводящих в квартирах большую часть времени.
К числу важнейших поллютантов относится табачный дым, содержащий более 4,5 тыс различных соединений (углеводороды, окись углерода, диоксид азота, никотин и др.). Активное и пассивное курение рассматривается в качестве основного фактора риска развития хронического бронхита и эмфиземы легких. Установлено, что количество выкуриваемых сигарет и возраст начала курения прямо пропорциональны частоте возникновения симптомов поражения дыхательной системы и выраженности бронхиальной обструкции. У курильщиков отмечается наиболее высокий темп снижения OФВ в течение года и частота смерти от хронической обструктивной болезни легких. Установлено, что поллютанты вызывают развитие различных заболеваний легких. В эксперименте установлено, что высокие концентрации озона и двуокиси азота вызывают развитие нейтрофильно-макрофагального воспаления дыхательных путей.
Экотоксиканты
Химическое загрязнение – один из старейших видов загрязнения окружающей среды.
По продолжительности и силе воздействия химические загрязнения можно разделить на разовые (одномоментное событие или природный катаклизм, например, выброс Исландского вулкана), постоянные или хронические и нарастающие или катастрофические загрязнения.
В экологическом аспекте любые химические загрязнители являются чужеродным комплексом в экосистеме, и их принято подразделять на четыре класса опасности: I - чрезвычайно опасные (суперэкотоксканты), II – высоко опасные (экотоксиканты), III - умеренно опасные (экотоксиканты) и IV – малоопасные (ксенобиотики).
Химические загрязнители подразделяют на разрушаемые (вещества, которые подвергаются естественной трансформации, разрушению и утилизации или переходят в нетоксичные соединения) и стойкие (искусственные классы синтезируемых химических соединений для которых отсутствуют естественные пути утилизации).
Экотоксиканты – это экологически опасные факторы химической природы, которые способны долгое время сохраняться, мигрировать и накапливаться в ее биотических и абиотических компонентах. В концентрациях, превышающих естественный природный уровень, экотоксиканты оказывают токсическое воздействие, как на окружающую среду, так и на здоровье человека.
Сегодня при изучении экотоксикантов большое внимание уделяется особенностям их кинетики, метаболизма, биотрансформации, кумуляции и концентрации; движению по пищевым цепочкам; переносу и переходам из одной среды в другую; возможностям превращений во вторичные загрязнители; их влиянию на различные организмы, входящие в экосистемы.
К экотоксикантам, имеющим приоритетное значение по степени опасности для окружающей среды и здоровья человека, из неорганических относятся тяжелые металлы, а из органических – нефть и нефтепродукты, полихлорированные и полициклические ароматические углеводороды. Особую опасность для человека представляют собой стойкие экотоксиканты диоксины, которые приводят к развитию диоксиновой патологии.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1424; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!