Неорганические ксенобиотики

ТЕМА: Экологические факторы. Неорганические и органические ксенобиотики. Механизм и способы воздействия на человека.

Составители: Л.Н. Самыкина

И.В. Федосейкина

Самара 2009

Методические разработки предназначены для самостоятельной внеаудиторной и аудиторной работы студентов 1-го курса лечебного, медико-профилактического педиатрического факультетов.

Указания составлены с учётом требований единой методической системы Университета и в соответствии с действующей программой по биологии.

Рецензенты:

Заведующий кафедры общей гигиены

СамГМУ, профессор, д.м.н. И.И. Березин

Заведующий кафедрой педагогики, психологии и

психолингвистики СамГМУ, доцент А.Н. Краснов

Актуальность темы

Одним из наиболее опасных и масштабных по характеру воздействия на окружающую среду является химическое загрязнение. Стремительно увеличивается число химических соединений потенциально опасных для здоровья человека. Чужеродные соединения-ксенобиотики, присутствуют в воздухе, воде, пищевых продуктов, моющих и косметических средствах.

Опасность химической агрессии заключается в том, что многие вещества достаточно устойчивы в окружающей среде и способны образовывать токсические соединения, которые могут включаться в пищевые цепи, аккумулироваться в продуктах растительного и животного происхождения, попадать в организм человека и оказывать токсическое действие.

Спектр действий ксенобиотиков очень широк -от канцерогенного, мембраноповреждающего, мутагенного, генотоксического, эмбриотоксического, до широкого модулирующего эффекта на ферментные системы, в том числе за счет взаимодействия с биомолекулами в организме.

(Борисенкова Р.В. 1996; Мустафина О.Е. 1996; Сетко Н.П. 1996; Артюкина Г.П. 1996; Бутинов М.Г. 1997; Токмубина Е.В. 1997)

Повреждающее действие ксенобиотиков может проявляться на молекулярном, клеточном, органном и организменном уровнях. Например, Pt вызывает повреждение ДНК, вызывая генные мутации; соединения Mn, Vn, Pb, Zn, оказывают мембраноповреждающий эффект, Pb и Mn могут вызывать пикноз ядер.

Ксенобиотики могут нарушать нормальный ход метаболических процессов, влиять на активность ферментов, участвующих в окислительном фосфорилировании и биосинтезе белка (Pt, Mn).

Многие ксенобиотики обладают канцерогенным эффектом. По данным на 1992 г. выделяют 744 канцерогена, и этот список непрерывно пополняется. В этом списке есть такие неорганические вещества как: никель, кадмий, мышьяк, хром.

На организменном уровне неблагоприятное действие ксенобиотиков проявляется в нарушении со стороны многих органов и систем, в росте числа заболеваний верхних дыхательных путей, изменении аллергического статуса, снижении иммунитета, увеличении наследственной патологии.

Описаны и выделены отдельные нозологические заболевания, в развитии которых ведущую роль играет один химический фактор. К таким заболеваниям относятся: стронциевый рахит, болезнь Минамата (нерво-психические расстройства, вызванные отравлением ртутью), итай-итай (поражение костной системы и почек, вызванное отравлением кадмием), флюороз (поражение костной системы и суставов, вызванные токсическим воздействием соединений фтора), силикоз (заболевание легких, вызванное вдыханием кварцевой пыли, содержащей свободную двуокись кремния) и многие другие.

Актуальным в связи с этим является изучение причинно- следственных отношений между состоянием здоровья населения и факторами техногенного загрязнения внешней среды.

Врачам лечебного профилактического звена нужно иметь определенную подготовку по медицинской экотоксикологии, знать основные неорганические и органические ксенобиотики, пути их проникновения в организм, механизмы токсического действия, для того чтобы правильно оценивать опасность воздействия на организм неорганических и органических ксенобиотиков и участвовать в разработке мероприятий по уменьшению неблагоприятных воздействий химических загрязнителей на здоровье человека и состояние биосферы в целом.

Цель занятия

Сформировать у студентов знания об основных неорганических и органических ксенобиотиках, распространенных в окружающей среде. Показать ведущую роль неорганических и органических ксенобиотиков в развитии патологических состояний у человека.

Студент должен знать:

-основные понятия экотоксикологии (ксенобиотики, экотоксиканты, суперэкотоксиканты), ее цели и задачи;

-классификацию ксенобиотиков;

-основные ксенобиотики, находящиеся в почве, воде, атмосфере, пути их проникновения в организм человека, механизм токсического действия, аккумуляцию в организме и пути обезвреживания.

-патологические состояния, обусловленные влиянием на организм неорганических и органических ксенобиотиков;

-механизмы защиты организма от ксенобиотиков.

Студент должен уметь:

-применять теоретические знания при решении ситуационных задач.

3.Место проведения занятия: кафедра медицинской биологии, генетики и экологии.

Время: 135 мин.

Оснащение: таблицы, слайды.

А) техногенное загрязнение и его распределение по районам г.Самара;

Б) основные предприятия и приоритетные ксенобиотики в Промышленном районе г. Самара;

В) основные предприятия и приоритетные ксенобиотики в Октябрьском район г. Самара;

Г) содержание в крови жителей Самары и Самарской области токсических металлов (Pb, Ni, Mn, Cr) и эссенциальных микроэлементов (Zn, Cu, Fe);

Д) основные приоритетные токсиканты атмосферного воздуха г.Самара;

Е) основные приоритетные ксенобиотики вода Саратовского водохранилища.

Блок информации.

Связь человека и природы исконна и нерасторжима: человечество остается неотделимой частью биосферы, включенной в общий экологический круговорот. Тотальное вмешательство в природу без учета всех существующих в ней закономерностей породило процессы, которые отрицательно влияют на биологию, психику и наследственность самого человека. Абиотические факторы рассматриваются во взаимодействии с живыми организмами. Под влиянием живых организмов происходит изменение климата, газового состояния атмосферы, рельефа, почв. Живое существо участвует в потоке энергии и круговороте веществ, концентрации химических элементов, минерализации органических веществ, переносе веществ и преобразовании физико-географической среды. Но, к сожалению, антропотехногенная деятельность привела к тому, что около 15% территории страны с населением свыше 60 млн. человек находится в неблагоприятной экологической ситуации. Обострение экологических ситуаций, а иногда возникновение кризисов имеет место в регионах с развитой промышленностью. Так, в Самаре и в Самарской области насчитывается 69 предприятий химической и нефтехимической промышленности, а именно:

- в городе Чапаевск ОАО «Промсинтез», ОАО «Полимер», ООО «Волгопромхим», ЗАО «Синтезхимикат», ЗАО «Химсинтез» и ООО «Прогресс»;

- в городе Самара ОАО «Бытовая химия» и ОАО Косметическая фирма «Весна»;

- в городе Новокуйбышевск ОАО «Новокуйбышевский завод масел и присадок», ЗАО «Нефтехимия», ЗАО «Новокуйбышевская нефтехимическая крмпания» и ООО «Самараоргсинтез»;

- в городе Тольятти ОАО «Тольяттикаучук», ОАО «Фосфор» и ОАО «Куйбышевазот» и др.

Темпы промышленного производства в нашем регионе таковы, что все более широкие масштабы приобретает рекреационное использование территорий, приводящее к деструктивным явлениям в природных системах (уплотнение почвы, уничтожение растительности нижних ярусов, беспокойство животных и др.).

Основными показателями состояния окружающей среды, влияющими на состояние здоровья, являются:

- Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Основными загрязняющими веществами от предприятий химической промышленности являются: окислы азота, аммиак, формальдегид, пары серной кислоты, хлор, хлористый водород, сернистый газ, сероводород, углеводороды, а также в атмосферный воздух выбрасываются пары бензола, толуола, ацетона, гексахлорэтана и другие. По данным лабораторных исследований удельный вес проб атмосферного воздуха с превышением ПДК по отдельным компонентам по области составил: по взвешенным веществам – 18,1%, хлористому водороду – 13,4%, оксиду азота – 8,8%, оксиду углерода – 2,6%, фенолу – 2,3%, формальдегиду – 2,2%, сероводороду – 1,8% и т.д.

- Сброс загрязненных сточных вод. Несмотря на то, что количество сбросов в открытые водоёмы за последние годы значительно уменьшилось, (по данным Приволжского территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды) общий объём сбросов сточных вод в Саратовское водохранилище составил 467 млн. 364 тыс. м³/год, что на 42 млн. 144 тыс. м³/год меньше по сравнению с 2001 годом. В 2002 году отмечается значительное снижение сбросов сточных вод и от предприятий химической промышленности. Например: ОАО «Фосфор» – объём сбросов в 2002 году составил 2 млн.927 тыс. м³ (в 2001 году – 3 млн.420 тыс.м³ ); ЗАО « Куйбышевазот» – объём сбросов в 2002 году составил 6 млн. 738 тыс.м³ (в 2001 году – 7 млн. 591 тыс.м³); ООО «Волгопромхим» – объём сбросов в 2002 году составил 16 млн. 183 тыс.м³ (в 2001 году – 17 млн.596 тыс.м³). Вместе с тем следует отметить. что уровень загрязнения воды бассейна реки Волги в целом, по сравнению с 2001 годом, не изменился. Основными загрязняющими веществами являются: фенол, нитриты и соединения меди.

- Загрязнение почв. В почвах Самарской области присутствуют хлорорганические пестициды, свинец, ртуть, мышьяк, нефтепродукты и др. Отмечается значительное накопление диоксинов в почве города Чапаевска. В настоящее время на шламонакопителях ООО «Волгопромхим» города Чапаевска находится до 100000 тонн хлорфенолов, 10000 тонн гексахлорана и хлорбензолов. Шламы содержат до 150 м³ диоксинов на тонну, что может стать причиной загрязнения грунтовых вод в случае разгерметизации шламонакопителя.

- Большая концентрация отходов, особенно опасных и токсичных. На территории России накоплено свыше 85 млрд. тонн только твердых отходов, в том числе 80 млрд. тонн горнопромышленных, количество которых ежегодно увеличивается почти на 2 млрд. тонн. Имеется 2,9 тыс. мест захоронения токсичных отходов общей площадью 29 тыс. га. Складирование промышленных отходов в неподготовленных местах представляет серьезную опасность для окружающей среды. Неудовлетворительно перерабатываются бытовые отходы. Накоплено свыше 2 млрд. тонн токсичных отходов. Суммарное количество радиоактивных отходов, находящихся на предприятиях ядерного комплекса на начало 2000 года составило 8,2*10 в 19-той степени Бк. Жидкие радиоактивные отходы составляют 85%, а твердые и остеклованные отходы – 15% общего объема радиоактивных веществ.

Эффективная организация обращения с отходами производства и потребления является одной из важнейших задач, решение которой необходимо для сокращения антропогенного воздействия на окружающую среду, повышение комфортности и уровня жизни населения. За последние годы в Самарской области наметились положительные тенденции решения проблемы с отходами. Построено двенадцать объектов по санитарному захоронению (переработке, сортировке, перегрузке) отходов, в стадии проектирования или строительства находятся ещё десять. В четырнадцати городах и районах области утверждены схемы санитарной очистки территорий. Ежегодный эколого-экономический ущерб от загрязнения почв только свалками твёрдых бытовых отходов составляет 1,5 миллиардов рублей в год (Ю.С. Астахов, 2006).

Живым организмам свойственны различные виды адаптации (морфологическая, анатомическая, биологическая). Среда, окружающая человека, все чаще приобретает характеристики, которые выходят за рамки его адаптивных возможностей. На современного человека обрушилась мощная лавина вредных и высокотоксичных факторов внешней среды, возникших в результате научно-технической революции. В настоящее время во внешней среде зарегистрировано около 4 млн. токсичных веществ, и ежегодно их количество возрастает на 6 тыс. Только за последние десятилетия в атмосферу было выброшено более 1 млн. тонн никеля и столько же кобальта, более 600 тыс. тонн цинка, 1,5 млн. тонн мышьяка и столько же кремния. Согласно имеющимся данным, из всего огромного множества чужеродных соединений во внутреннюю среду человека попадает около 100 тыс. ядовитых или балластных веществ с пищей, воздухом и водой. Загрязнению внутренней среды способствует широкое развитие бытовой химии, интенсивная химизация сельского хозяйства и, наконец, употребление лекарственных препаратов, число которых растет неудержимо.

Воздействие экологических факторов усиливается и наиболее отчетливо проявляется в росте общей заболеваемости населения. В России среди детей, проживающих в экологически неблагополучных районах, болезни крови и кроветворных органов встречаются в 3,5 раза чаще, чем в среднем по стране, мочевыделительной системы - в 2,8 раза, глаз – в 1,8 раза, кожи и подкожной клетчатки в – 1,3 раза, органов дыхания в 1,4-1,8 раза. Так, у детей рак раньше был почти неизвестен, а сейчас он встречается все чаще. Та же тенденция прослеживается и в отношении лейкемии; учащаются случаи наследственных заболеваний новорожденных. В городах Самары и Самарской области: Сызрани, Новокуйбышевске и Чапаевске выявлены высокие уровни заболеваемости болезнями крови, кроветворных органов, отдельные нарушения иммунной системы, болезни эндокринной и нервной систем. У детей, проживающих в этих городах, отмечались наиболее высокие уровни таких заболеваний, как аллергический ринит, бронхиальная астма, болезни периферической нервной системы, ожирение и др. Здесь же наблюдаются и максимально высокие уровни развития врожденных аномалий и хромосомных нарушений. Проведенный анализ заболеваемости населения города Чапаевска говорит о том, что действие экотоксикантов на население города продолжается и, за последние пять лет, возросло, в том числе по тем нозологическим формам, которые находятся в прямой зависимости от воздействия стойких органических загрязнителей (гексахлорциклогексан, диоксины и др.). Исследования, проведенные в Нижегородской, Волгоградской областях, а также Казани и Москве, показали, что в зонах химического загрязнения не только выше распространенность данных заболеваний, но и течение их более тяжелое и длительное. Острой проблемой остается рост социально значимых заболеваний (туберкулеза, заболеваний, передающихся половым путем, распространение ВИЧ-инфекции), связанных в первую очередь с наркоманией среди молодежи и алкоголизмом. В больших городах началось снижение средней продолжительности жизни. Продолжительность жизни снизилась в России за последние десять лет на 1,4 года у женщин и на 3,1 года у мужчин. Это жестокая плата за ошибочное и эгоистическое убеждение людей в возможности создания среды обитания, максимально независящей от «капризных» законов природы.

Неорганические ксенобиотики

Термин «ксенобиотики» можно дословно перевести как чуждые жизни. В настоящее время этот термин применяются для обозначения чужеродных веществ, которые поступают в организм высших растений и животных и не утилизируются как источник энергии или не используются как «пластический материал». Вся совокупность ксенобиотиков, находящихся в окружающей среде во вполне определенных количествах, называется ксенобиотическим профилем среды. Ксенобиотический профиль различных регионов Земли формировался постепенно в течении многих миллионов лет. К числу природных источников таких неорганических и органических ксенобиотиков, как, например, соли тяжелых металлов (Hg, Pb, Cd, Cr, As и т.д.) по данным ВОЗ (1992 г.) относятся: переносимые ветром частицы вулканической пыли, лесных пожаров, аэрозоли морской соли и т.д. Природные биоценозы в той или иной степени адаптированы к данным профилям и его даже можно назвать ксенобиотическим профилем данной среды. Устойчивость ксенобиотического профиля существенно нарушается благодаря хозяйственной деятельности человека. В среде накапливаются различные химические вещества, которые со временем превращаются в экотоксиканты. Сначала многие ксенобиотики, попав в почву, воздух или воду, не вызывают заметных изменений в экосистемах, поскольку время их воздействия ничтожно мало, но являясь резистентными к процессам утилизации они персистируют в окружающей среде, концентрация их возрастает настолько, что они становятся потенциально опасными экотоксикантами.

Процесс, посредством которого токсиканты, попадая в организм из воздуха, почвы и воды, накапливаются в нем, называется биоаккумуляция.

Наибольшей способностью к биоаккумуляции обладают жирорастворимые вещества. Жировая ткань – одно из основных мест длительного депонирования ксенобиотиков.

Экотоксичность– способность ксенобиотика вызывать неблагоприятные эффекты в соответствующем биоценозе. В зависимости от продолжительности воздействия на биоценоз выделяют острую экотоксичность и хроническую. Острое токсическое действие наблюдается вследствие аварий, катастроф, что, как правило, сопровождается выходом в окружающую среду большого количества нестойких токсикантов. В Индии в 1984г. в результате аварии на химическом предприятии в атмосферу попало большое количество матилизоционата, которое, действуя на легочную ткань, вызывает отек легких. В результате погибло 3 тыс. человек. В Иране вследствие употребления в пищу зерна, обработанного фунгицидом метилртутью, отравление получили 6,5 тыс. людей, из них – 500 погибли.

Величайшим экологическим бедствием является использование высокотоксичных химических веществ – биоцидов в военных целях. Биоцид – это химический препарат, способный уничтожить все живое на значительных территориях.

Последствия острого экотоксического действия не всегда связаны с немедленной гибелью или острым заболеванием людей, подвергшихся воздействию. Применение во время первой мировой войны сернистого иприта, который является канцерогеном, явилось причиной поздней гибели людей, от злокачественных новообразований.

С хронической токсичностью веществ, как правило, ассоциируются сублетальные эффекты, приводящие к нарушению репродуктивной функции, иммунные сдвиги, заболевания эндокринных органов, пороки развития, аллергизация и т.д

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: