С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru




Скачать 187.92 Kb.
НазваниеС. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru
страница1/2
Дата публикации09.06.2013
Размер187.92 Kb.
ТипДокументы
vbibl.ru > Биология > Документы
  1   2

Проблемы биогеохимии и геохимической экологии, 2011, №1 (15)




УДК 550.4.574

С.А. Остроумов

Биологический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex.ru
ПРИНЦИПЫ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ОПАСНОСТИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ


В связи с выявлением давления широкого спектра антропогенных воздействий на биосферу и окружающую среду отмечалось: «несомненно, живая природа долго не сможет выносить такое давление, разнообразные разрушающие влияния без нарушения возможностей поддержания благоприятных для человека условий обитания» (Яблоков, Остроумов, 1985; с. 117).

Одной из задач экотоксикологии, имеющей прикладное значение, является объективная оценка и характеристика биологических эффектов, вызываемых химическими веществами, среди которых есть вещества с токсичным воздействием на биоту (организмы и их сообщества). Воздействия веществ, загрязняющих среду, на организмы и экосистемы весьма разнообразны (например, Флеров, 1989; Безель и др., 1994; Криволуцкий, 1994; Касумян, 1995; Брагинский, Сиренко 2003; Моисеенко 2009; Котелевцев, 2010; и др.), причем экологическая вредоносность этих воздействий не всегда очевидна. Возникает проблема правильного определения приоритетов в усилиях по предотвращению вредных последствий этих воздействий. Поэтому идет поиск критериев, на основе которых формулируется более взвешенное представление о степени опасности того или иного воздействия поллютантов на организмы и экосистемы (Строганов, 1976; Остроумов, 2003).

Негативное воздействие антропогенных факторов (например, Криволуцкий, 1994) и химических веществ в том числе, широко обсуждается в научной литературе (например, Моисеенко 2009; Котелевцев, 2010; Остроумов, 2003, 2005; Остроумов и др., 1997; Ostroumov 2002a,b,c,d; 2005; Ostroumov, Widdows, 2006). Вместе с тем окончательная формулировка и систематизация подобных показателей и критериев еще не закончена, недостаточно ясен вопрос о том, на основе каких принципов нужно взвешивать степень опасности этих воздействий на биосферу. Необходимы дальнейшие усилия в разработке научных основ оценки степени экологической опасности конкретных веществ и их воздействий на биосферу – особенно учитывая большое прикладное значение вопроса о правильной оценке опасности химических веществ для окружающей среды.

Цель данного сообщения – продолжить поиск подходов к разработке системы критериев экологической опасности, а также изложить (в качестве примера, на котором удобно проиллюстрировать применение системы критериев) некоторые новые экспериментальные данные о воздействиях на организмы ксенобиотиков из сравнительно недостаточно изученного класса поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Как результат поисков в этом направлении, в статье представлена новая уровне-блочная концепция системы принципов и критериев для выявления экологической опасности химических веществ, которая включает в себя четыре блока потенциально опасных типов воздействий. Эта система может более эффективно, чем практикуемые сейчас подходы, использоваться для анализа степени опасности химических веществ. Ее использование проиллюстрировано на примере успешного выявления сублетальных, но опасных воздействий синтетического ПАВ (представителя неионогенных ПАВ из класса оксиэтилированных алкилфенолов, Тритона Х100) на тест-организмы (мидии).

Статья использует предыдущие публикации автора, в том числе работы (Остроумов 2000а,б; 2003; 2005; Ostroumov 2003).

Основные положения статьи были апробированы в докладах, которые автор сделал в Институте пресноводной экологии (Берлин), лаборатории компании Проктер энд Гэмбл (Procter & Gamble) (Брюссель), на секции МОИП, на семинаре лаборатории аналитической экотоксикологии Института проблем экологии и эволюции (ИЭМЭЖ) РАН (Москва), а также на съезде Американского общества лимнологии и океанографии (American Society of Limnology and Oceanography, г.Санта-Фе, США).

^ 1. Существующие критерии, используемые сейчас на практике при оценке и классификации экологической опасности загрязняющих веществ

Проблема поиска критериев для определения экологической опасности веществ активно разрабатывалась в плоскости оценки токсического загрязнения экосистем Н.С.Строгановым (например, Строганов, 1976) и другими исследователями (Флеров, 1989; Безель и др., 1994; Моисеенко, 2009 и др.), однако вопрос пока еще далек от выработки общепринятых, всеохватывающих и эффективных критериев.

Для критического рассмотрения существующих подходов и критериев для классификации веществ по степени их опасности для окружающей среды можно взять следующую систему критериев, существующую в странах Европейского Сообщества (European Community). Эта четко сформулированная система оценки и классификации экологической опасности (environmental hazards) химических веществ базируется на сочетании следующих трех критериев (de Bruijn, Struijs, 1997).

Критерий 1. Острая токсичность. Критерий работает на основе определения ЛК50 для трех групп организмов - рыб, водорослей и дафний. Из полученных данных выбираются минимальные величины ЛК50, соответствующие максимальной токсичности. Возникает вопрос, достаточно ли учитывается опасность воздействий на другие группы водных организмов. Еще больший вопрос вызывает акцентировка именно летальных эффектов. Не происходит ли при этом недооценка сублетальных эффектов или сравнительно мягких воздействий на поведение организмов?

Критерий 2. Способность вещества к биоразрушению в водной среде. Определяется с помощью ряда лабораторных тестов в аэробных условиях при концентрациях тестируемых веществ от 2 до 100 мг в литре (в некоторых вариантах тестов при значительно меньших концентрациях 5 -50 микрограммов в литре). Разрушение веществ (их окисление) происходит под воздействием микроорганизмов, с поглощением О2 и выделением СО2. Считается, что вещество обладает высокой способностью к биоразрушению (readily biodegradable), если оно разрушается более чем на 80% за период не более 10 дней в тесте, который длится 28 дней (Painter, 1997).

Вещество считается обладающим экологической опасностью, если оно обладает достаточно высокой токсичностью (низкое значение ЛК50), но при этом не обладает высокой способностью к биоразрушению под действием микроорганизмов. В соответствии с этой системой критериев, если вещество быстро разрушается (окисляется) микроорганизмами, то оно не подлежит классификации как опасное для окружающей среды (за некоторыми исключениями). Так, исключением является случай, когда острая токсичность высока, ЛК50 менее 10 мг/л, и при этом имеется высокий потенциал для биоаккумуляции - см. следующий критерий).

Критерий 3. Способность вещества к биоаккумуляции.

На сайте Геологической службы США (U.S. Geological Survey ), в рамках программы «Токсичные вещества – гидрология» (Toxic Substances Hydrology Program) приведено следующее определение биоаккумуляции: «Bioaccumulation is a general term for the accumulation of substances, such as pesticides (DDT is an example), methylmercury, or other organic chemicals in an organism or part of an organism. The accumulation process involves the biological sequestering of substances that enter the organism through respiration, food intake, epidermal (skin) contact with the substance, and/or other means» (http://toxics.usgs.gov/definitions/bioaccumulation.html). Перевод этого определения, выполненный автором: «Биоаккумуляция – общий термин для накопления веществ, таких как пестициды (пример - ДДТ), метилртуть или других органических веществ в организме или в какой-либо части организма. Процесс накопления связан с биологическим секвестром веществ, которые попадают в организм через систему дыхания, вследствие приема пищи, эпидермального (кожного) контакта с веществом и /или другим путем». (Примечание автора: рассматриваемое вещество не обязательно должно быть органическим веществом; это понятие и определение приложимо также к неорганическим и металлоорганическим веществам).

При анализе веществ, загрязняющих воду, используется также понятие биоконцентрации. Определение биоконцентрации: «Bioconcentration is a process that results in an organism having a higher concentration of a substance than is in its surrounding environmental media, such as stream water. … For more information see the definition of the related term bioaccumulation. Bioconcentration differs from bioaccumulation because it refers to the uptake of substances into the organism from water alone. Bioaccumulation is the more general term because it includes all means of uptake into the organism» (Bioconcentration. http://toxics.usgs.gov/definitions/bioconcentration.html). Перевод этого определения, осуществленный автором: «Биоконцентрация – процесс, который приводит к тому, что в организме имеется более высокая концентрация вещества, чем в окружающей среде, например в речной воде… Для дополнительной информации см. определение родственного термина биоаккумуляция. Биоконцентрация отличается от биоаккумуляции, поскольку относится к поглощению веществ организмом только из воды. Биоаккумуляция – более общий термин, поскольку он включает в себя все пути поступления вещества в организм».

Считается, что эта способность к биоаккумуляции опасно высока, если фактор биоаккумуляции (bioaccumulation factor, BAF; используется также выражение bioconcentration factor, BCF) более 1000 или если логарифм коэффициента распределения вещества в системе октанол-вода более 3.

Методика определения величины BCF в организме рыб подробно изложена в соответствующем директивном документе (OECD Guideline No. 305. Bioconcentration: Flow-through Fish Test). Определение этой величины занимает 44-116 дней и стоит в Западной Европе, по некоторым оценкам, 50-100 тысяч евро (for a duration of 44-116 days and a cost for each experiment in the range of 50-100 k€) ( ссылка на сайт: Bioconcentration factor (BCF): the endpoint).

Вышеизложенная система критериев имеет свои преимущества и, казалось бы, продумана в концептуальном отношении. Однако, возникает немало вопросов и, как думается, при таком подходе некоторые неблагоприятные эффекты могут ускользать от внимания исследователя. По мнению автора, неполная адекватность именно такой системы критериев и конкретной схемы их использования (de Bruijn, Struijs, 1997) связана с недооценкой других аспектов экологической опасности веществ - например, опасности снижения концентрации кислорода в водной среде в результате его поглощения микроорганизмами, быстро окисляющими те ксенобиотики, которые легко подвержены биоразрушению (readily biodegradable) (табл. 1). Сверх того, по мнению автора, есть еще одна экологическая опасность - возможное изменение поведения организмов в результате воздействия загрязняющего вещества на рецепторы организма. Воздействие химических веществ на рецепторы не требует накопления ксенобиотика внутри организма и вполне может происходить без биоаккумуляции вещества, т.е. в условиях низких значений фактора биоаккумуляции (BCF < 100). В последнем случае, если пользоваться вышеуказанным критерием 3, такое вещество считается не опасным, что ошибочно. В самом деле, изменение поведения организмов может вызвать уход (эмиграцию) данного вида из экосистемы и снижение ее видового богатства, что с экологической точки зрения является явно негативным последствием. С точки зрения экосистемы, одинаково негативны оба явления – гибель организмов определенного вида или эмиграция организмов данного вида; оба явления означают потерю данного вида экосистемой и снижение ее функциональности.

Поэтому, признавая то ценное, что есть в существующих системах критериев оценки и классификации экологической опасности, необходимо вместе с тем совершенствовать принципы классификации веществ по их воздействию на организмы и экосистемы и продолжать поиск более полных и адекватных систем критериев.

^ 2. Концепция уровней организации живой материи (живых систем) как основа нового подхода к системе критериев экологической опасности антропогенных воздействий

Ранее были опубликованы работы, в которых классификация антропогенных воздействий на живую природу была проведена на основе концепции уровней организации живой материи (Яблоков, Остроумов, 1985; Yablokov, Ostroumov, 1991). Прошедшее со времени этих публикаций время подтвердило обоснованность этого подхода (Остроумов, 2000а,б). Многие последующие публикации других авторов дали новые примеры экологически неблагоприятных воздействий на живую природу, которые вписываются и хорошо классифицируются с помощью подхода по уровням организации живых систем (например, Безель и др., 1994; Криволуцкий, 1994; Касумян, 1995; Остроумов, 2003). Возможный вариант системы, которая упорядочивает и объединяет значительное разнообразие экологически значимых эффектов, связанных с антропогенным воздействием на организмы и экосистемы, приведен в таблице 2. Думается, что подобный подход мог бы быть полезным при разработке более полной системы критериев для оценки и классификации экологической опасности антропогенных воздействий, в том числе экологической опасности загрязняющих веществ.

Центральное место в данном варианте анализа экологической опасности занимают четыре группы потенциальных нарушений под воздействием антропогенных факторам, которые соответствуют следующим уровням:

1. Уровень индивидуальных и популяционных откликов организмов (например, классические проявления токсичности, увеличение смертности и др.).

2. Уровень агрегированных откликов, в которых участвует не один вид организмов, а группа видов с общими экологическими особенностями и общей экологической ролью в экосистеме (например, изменение первичной продуктивности экосистемы, изменение концентрации хлорофилла в воде и др.). В этих примерах первичная продуктивность и концентрация хлорофилла в воде зависит от группы фотосинтезирующих видов. Следовательно, изменение (отклик) этих параметров – результат агрегированного отклика группы фотосинтезирующих видов на данный антропогенный фактор.

3. Уровень устойчивости и целостности экосистемы (подробнее чуть ниже).

4. Уровень вклада экосистемы в биосферные процессы (например, изменение биогеохимическиx потоков химических элементов через экосистему).

В предложенном подходе к анализу экологической опасности, как отмечалось, должное место занимает опасность воздействия на устойчивость и целостность экосистемы, конкретным примером которой может служить опасность ослабления связи между планктоном и бентосом (plankton-benthos coupling), которую называют иногда пелагиально-бентальным сопряжением (Остроумов, 2002). Если антропогенное воздействие ослабляет именно эту связь в водной экосистеме, то последствия представляются весьма неблагоприятными (Остроумов и др., 1997). Детализация этого положения может быть сделана при анализе возможных последствий снижения скорости фильтрации воды и изъятия из воды взвеси (сестона) такими организмами - фильтраторами, как двустворчатые моллюски (Таблица 3), поскольку именно фильтрационная активность двустворчатых моллюсков является одним из важных примеров реализации и поддержания пелагиально-бентального сопряжения. Если загрязняющее вещество будет нарушать фильтрационную активность организмов, то это приведет к нарушению пелагиально-бентального сопряжения, важного вида связей внутри экосистемы и биосферы ( Остроумов, 2002). В этой связи целесообразно рассмотреть данные о том, насколько фильтрационная активность моллюсков подвержена воздействию различных ксенобиотиков, которые могут загрязнять водную среду.
  1   2

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru iconС. А. Остроумов Москва 119991, Московский государственный университет...
Опубликовано: Остроумов С. А. Синэкологические основы решения проблемы эвтрофирования // Доклады академии наук (дан). 2001. том 381....

С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru iconКультивируемые микроорганизмы из пищеварительного тракта дождевых червей
Факультет почвоведения, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, 119991, Москва, гсп-1, Ленинские горы, мгу...

С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru iconДата рождения: Квалификационная категория
Педагогический университет «Первое сентября» и Факультет педагогического образования мгу им. М. В. Ломоносова (дистанционное обучение),...

С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru iconЧернов Вадим Вадимович г. Москва, +79067312438, vadim V. chernov @ gmail com
Москва, в 1991 г поступил в мгу им. Ломоносова на Геологический факультет, в 1997г получил степень магистра геологических наук, в...

С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru iconРезюме ф. И. О
Мгу им. М. В. Ломоносова: филологический факультет, аспирантура по кафедре Общего и сравнительно-исторического языкознания, очное...

С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru iconКнига «Введение в биохимическую экологию» (Москва, Изд-во мгу, 1986,...

С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru icon29 января 2013 г. «Бухгалтерский учет и налогообложение внешнеэкономической...
Семинар ведет: Тарасова Наталья Александровна к э н., аудитор, преподаватель Центра переподготовки бухгалтеров и аудиторов мгу им....

С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru iconОстроумов С. А. Накопление элементов в организмах и их роль в биогеохимических...
Остроумов С. А. Накопление элементов в организмах и их роль в биогеохимических потоках элементов (препринт). Москва, 2010

С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru icon1. введение. История нлп
Образование: факультет психологии мгу, кандидат психологических наук (мгу), доцент, стаж работы – 34 года, тел: 8777 352 1987

С. А. Остроумов Биологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Ленгоры, 119991 ar55@yandex ru iconИсследование роли одно- и двухвалентных катионов и анионов среды...
Раденович, Ч. (1966): Исследование роли одно- и двухвалентных катионов и анионов среды в формировании биопотенциалов в клетках харовых...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница