Способность ксенобиотиков к биодеградации

В зависимости от стабильности поллютантов в окружаю­щей среде их можно разделить на три группы:

1. Биодеградабельные токсиканты, относительно легко разрушающиеся в окружающей среде под влиянием как абио­тических, так и биотических факторов. К ним относятся веще­ства биологического происхождения и некоторые органические соединения небиологического генезиса (n-алканы нефти, спир­ты, альдегиды и т. д.) [3].

Экологическая опасность поллютантов данного типа опре­деляется скоростью их поступления в экосистемы, способно­стью накапливаться в компонентах биогеоценозов, а также хро­ническим действием сублетальных концентраций [3].

Экотоксикологическое значение многих ксенобиотиков оп­ределяется не только их токсичностью и способностью к биоде­градации, но также скоростью поступления этих поллютантов в экосистемы. Если скорость поступления разлагаемых поллю­тантов превышает скорость их естественной биодеградации, то это может вызвать нарушения в составе и структуре экосистем [4].

Большую опасность представляет собой биоаккумуляция загрязняющих веществ, например, липофильных соединений, в живых организмах. В результате может усиливаться их токси­ческое воздействие и ухудшаться качество кормовой базы для организмов вышестоящих трофических уровней. Многие поллютанты могут накапливаться в экосистеме, сорбируясь на час­тицах почвы и взаимодействуя с гумусом. Например, некоторые пестициды (тиофос), которые в водном растворе малоустойчи­вы, связываются с почвенными частицами и длительно сохра­няются в природной среде. Затем, по мере минерализации гу­муса, связанные с ним молекулы токсиканта освобождаются и могут оказывать повреждающее действие на организмы данной экосистемы [3].

Присутствие в экосистемах загрязняющих веществ в не­значительных (сублетальных) количествах также не свидетель­ствует об их безопасности:

■ хроническое отравление малыми дозами поллютантов может способствовать снижению репродуктивной способности популяции;

■ сублетальные концентрации токсикантов могут нарушать регуляцию эколого-биохимических взаимодействий, опосредо­ванных различными хеморегуляторами;

■ сублетальные концентрации могут оказывать неодинако­вое воздействие на конкурирующие виды, нарушая тем самым естественный баланс в экосистемах;

■ сублетальные дозы некоторых ксенобиотиков могут сти­мулировать воспроизводство популяции нежелательных видов, что также может способствовать нарушению видовой структуры агроценозов и естественных экосистем [3].

2. Персистентные ксенобиотики - очень устойчивые со­единения, разлагающиеся крайне медленно. Среди этой группы соединений наибольшую известность получили хлорорганические пестициды, в частности ДДТ (рис. 1).

Запрет на применение ДДТ обусловлен следующими причинами:

● высокая и неспецифическая токсичность;

●появление новых рас сельскохозяйственных вредителей, устойчивых к пестициду;

●способность вещества концентрироваться в трофических цепях до значений, превышающих санитарно-гигиенические нормативы;

●высокая устойчивость молекулы к внешним воздействи­ям различной природы - по некоторым оценкам период полу­разложения ДДТ в биосфере составляет порядка 100 лет [3].

Персистентность ксенобиотиков определяется, прежде все­го, особенностями их молекулярной структуры. Можно выде­лить несколько факторов, достоверно повышающих стабиль­ность молекулы токсиканта:

■ гидрофобность вещества, определяющая устойчивость молекулы к действию большинства ферментов;

■ содержание хлора (либо других галогенов) — с повыше­нием количества атомов хлора в молекуле поллютанта увеличи­вается химическая устойчивость данного соединения в биосфере;

■ наличие эпоксигрупп не только увеличивает биологиче­скую активность вещества, но и снижает скорость его распада;

■ конформация молекул - многие ксенобиотики, являю­щиеся по отношению друг к другу оптическими изомерами, мо­гут существенно отличаться по степени устойчивости.

3. Рекальцитранные ксенобиотики - соединения, кото­рые практически не разлагаются, либо вообще в принципе не могут разлагаться. К ним, в первую очередь, относятся тяжелые металлы и радионуклиды с большим периодом полураспада [3].

В естественных условиях металлы встречаются в форме руд и минералов. Выплавка металлов из руд и использование в самых разнообразных отраслях человеческой деятельности при­вели к существенному увеличению их содержания в окружаю­щей среде. Наибольшее токсикологическое значение имеют ртуть, кадмий, хром, мышьяк, свинец, бериллий, цинк, медь, таллий и др. Помимо промышленной деятельности происходит естественное поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие выветривания горных пород и выноса реками [3].

Интересное из раздела

Химические и электрохимические методы очистки сточных вод
Качество сточных вод, образующихся на промышленных предприятиях, и концентрация в них загрязняющих веществ (ЗВ) определяется технологией производства и видом используемого исходного сырья, ...

Экономическая роль государства
Проблема соотношения рыночных сил и государственного регулирования всегда была одним из принципиальных вопросов рыночной экономики, который неизменно на протяжении сотен лет вызывал споры среди по ...

Внутренние волны
Внутренние волны представляют собой колебательное волновое движение в толще воды океанов и морей на поверхности раздела ее слоев различной плотности. Обычно эти слои движутся с разной скоростью отн ...