Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
При использовании биотестов необходимо иметь в виду, что разные виды проявляют разную чувствительность к токсикантам. Зачастую между видами, подвергающимися воздействию одного и того же токсиканта, наблюдается значительная разница по величине эффекта. Диапазон различий сильно зависит от природы токсиканта. Поэтому, учитывая ограниченный набор тест-организмов, необходимо использовать правило: если в отношении какого-либо тест-организма анализируемая проба (или вещество) токсична, то проба определенно токсичная, если же токсичность не обнаружена, то она потенциально может оказаться токсичной.
При изучении токсичности какого-либо вещества в лабораторных условиях необходимо соблюдать осторожность при применении результатов к природным объектам. Особенно это касается ионов тяжелых металлов. Все ионы металлов могут быть условно поделены на две
группы: участвующие (Си, Zn, Со, Мп, ?е и др.) и не участвующие (Н^, Бп, РЬ, N1, А1, Сс1, Бг и др.) в клеточном метаболизме. Принципиальное различие между этими металлами заключается в том, что микроэлементы типа Си необходимы для процессов жизнедеятельности, тогда как другие являются токсикантами (рис. 47).
Микроэлементы могут быть токсичными при высоких концентрациях. Но среда может быть токсичной и в случае дефицита данного микроэлемента. Например, в случае дефицита меди в почвенной экосистеме у растений синтезируются апофермен-ты, не содержащие медь в активном центре. Если после этого добавить медь в систему, то войти в апофермент она уже не может, т.е. растение развивается с внутренним дефектом, который проявляется на поздних стадиях его развития.
Существенно, что биологически доступна и необходима для процессов жизнедеятельности растений и водных организмов главным образом акваформа металла. В силу этого обстоятельства в зависимости от 310
Рис. 47. действия
Схема токсического ионов
металлов: микроэлемента (Си ) и токсиканта (Со* +). (Биологическое действие может быть либо положительным, либо отрицательным.)
редокс-состояния среды и присутствия в воде лигандов действующая концентрация микроэлемента может быть низка даже при большом валовом его содержании в среде.
Немаловажное значение для токсикологической оценки загрязняющих веществ имеет их трансформация в природной среде. Трансформация токсических веществ может приводить к менее токсичным веществам. В этом случае лабораторная оценка токсичности исходного вещества при длительности эксперимента большей, чем время жизни токсиканта в окружающей среде, даст завышенное значение.
Возможна и обратная ситуация, когда в результате трансформации малотоксичное соединение становится более токсичным. Типичный пример —• метафос, широко используемый в сельском хозяйстве как инсектицид. Метафос сравнительно быстро разрушается в окружающей среде, однако продукт его разложения, устойчивый в окружающей среде, — тиофенол — проявляет гораздо большую токсичность уже не в отношении насекомых, а личинок рыб. Соответственно, поступая с полей в водоем в виде продуктов трансформации, метафос подрывает воспроизводство рыбных ресурсов.
Другой аспект вторичных эффектов токсичности водной среды связан с последствиями эвтрофирования водоема при загрязнении его биогенными веществами. В результате вторичного биологического загрязнения водоема появляются не известные, ранее факторы токсичности, о которых упоминалось в гл. 6. Речь идет о возникновении дефицита по кислороду и о токсинах сине-зеленых водорослей.
Межвидовая борьба в растительном мире основана на выделении во внешнюю среду биологически активных веществ. Растительные токсины бывают нескольких видов.
1) Азотсодержащие, как правило, небелковые аминокислоты, являясь антиметаболитами, "обманывают" потребителя, что приводит к нарушению функции белка: растение или животное погибает. Известно 300 таких кислот у растений.
К этой же группе токсинов относятся глюкозиды нитросоединений, которые распадаются в среде в результате гидролиза на конечные продукты:
Глюкоза-0-(СНз)2Ш2-> НО(СН3)2Ш2-> ТОг
В этом случае токсичен метаболический токсин N02. Особенно распространена токсикация нитрит-ионом природной водной среды там, где почва загрязнена азотсодержащими удобрениями.
Известны цианогенные глюкозиды, которые при гидролизе распадаются с образованием ЖЖ Высокой токсичностью обладают также глюкозиды горчичного масла (глюкозинолаты).
311
Наиболее известный класс азотсодержащих природных токсинов — алкалоиды. Так, философа Сократа греки отравили экстрактом из листьев болиголова. Сейчас расшифрована структура 5500 алкалоидов. Они встречаются у 20% семейств высших растений и среди альготок-синов. Структура их очень различна. Простейший — кониин (из листьев болиголова), представляющий собой моноциклический пиперидин:
СН2
/ \
СН 2 СНз
2) Безазотистые токсины — стероидные соединения, терпены. Например, СНгГСОгН (монофторуксусная кислота) внедряется в цикл Кребса (см. рис. 46) вместо ацетата и метаболизируется до фторлимон-ной кислоты — на этом дыхательный процесс прекращается, наступает смерть от удушья.
