Основы экологической токсикологии
РАЗДЕЛ 1 ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ТОКСИКОЛОГИИ Активная жизнедеятельность человеческого общества вызывает многосторонние изменения в окружающей среде. До развития промышленной цивилизации, до начала XIX века, загрязнения были сильно ограничены по природе, количеству и распространению. Сейчас к старым проблемам добавились новые – химические неприродные соединения, к которым биологические системы адаптироваться не могут. За последние годы (20–30 лет) синтезировано более 4 млн новых химических соединений. Ежегодно производится около 30 тыс. видов новых химических соединений – ксенобиотиков. Возникла необходимость их оценки с точки зрения опасности для живых организмов, популяций организмов и биоценозов. Экологическая токсикология – новая область науки об окружающей среде – возникла на этапе осознания человеком необходимости формирования знаний о колебаниях и изменениях состояния среды его обитания под воздействием огромного числа чуждых природе веществ. При оценке экологических рисков будущий специалист должен свободно разбираться в вопросах оценки и всестороннего анализа воздействий на объекты окружающей среды и реакциях отдельных природных сред на эти воздействия. Эти вопросы детально прорабатываются и изучаются в одном из направлений токсикологии, а именно экологической токсикологии. Ниже рассмотрим теоретические аспекты экологической токсикологии, которые необходимо знать, чтобы рассчитывать экологические риски. Действие веществ, приводящее к нарушению функций биологических систем, называется токсическим действием. В основе токсического действия лежит взаимодействие вещества с биологическим объектом на молекулярном уровне. Химизм взаимодействия токсиканта и биологического объекта на молекулярном уровне называется механизмом токсического действия.
Следствием токсического действия веществ на биологические системы является развитие токсического процесса (формирование и развитие реакций биосистемы на действие токсиканта, приводящих к её повреждению, т. е. нарушению её функций, жизнеспособности или гибели). Становление токсикологии в нашей стране связано с работами физиолога Ивана Сергеевича Цитовича. Признанные лидеры промышленной токсикологии – Николай Сергеевич Правдин и Николай Васильевич Лазарев. Начало развития новой ветви науки – экотоксикологии, положила книга Рашель Карсон «Молчаливая весна», вышедшая в 1962 году, в которой автор описывает случаи массовой гибели птиц и рыб от бесконтрольного использования пестицидов. Карсон сделала вывод, что выявляемые эффекты поллютантов на дикую природу предвещают надвигающуюся беду и для человека. Эта книга привлекла всеобщее внимание. Появились общества защиты окружающей среды, правительственные законодательные акты, регламентирующие выбросы ксенобиотиков. В самостоятельную науку экотоксикологию (ecotoxicology) выделил Рене Траут, который впервые, в 1969 году, связал воедино два совершенно разных предмета: экологию и токсикологию. На самом деле эта область знаний включает в себя, помимо указанных, элементы и других естественных наук, таких как химия, биохимия, физиология, популяционная генетика и др. Термин «экологическая токсикология» (экотоксикология) появился в отечественной и зарубежной литературе в 1973 году как направление профилактической токсикологии, которое занимается изучением приспособления (адаптации) живого к изменениям химического состава среды его обитания в условиях целостного ансамбля абиотических, биотических и социальных факторов.
Позднее это определение было уточнено на конференции СКОПЕ (Международный научный комитет по проблемам окружающей среды) в 1978 г. По мере развития само понятие «экотоксикология» претерпело определенную эволюцию. В 1978 году Батлер (По: С. А. Куценко, 2002) рассматривал экотоксикологию как науку, изучающую токсические эффекты химических агентов на живые организмы, особенно на уровне популяций и сообществ, в пределах определенных экосистем. Левин и др. в 1989 г. определили ее как науку, прогнозирующую влияние химических веществ на экосистемы. В 1994 году В. и Т. Форбсы дали следующее определение экотоксикологии: «Область знаний, которая суммирует экологические и токсикологические эффекты химических поллютантов на популяции, сообщества и экосистемы, прослеживая судьбу (транспорт, трансформацию и удаление) таких поллютантов в окружающей среде» (По: С. А. Куценко, 2002). В настоящее время под экологической токсикологией понимается междисциплинарное научное направление, связанное с токсическим воздействием на живые организмы, преимущественно на популяции организмов, и биоценозы, входящие в состав экосистем. Она изучает источники поступления вредных веществ в окружающую среду, их распространение в окружающей среде, действие на живые организмы. Человек, несомненно, является наивысшей ступенью в ряду биологических мишеней. Позже в рамках экотоксикологии стали выделять в качестве самостоятельного направления один из её разделов, получивший название «токсикология окружающей среды» (environmental toxicology). Сформировалась тенденция использовать термин «экотоксикология» только для обозначения суммы знаний, касающихся эффектов химикатов на экосистемы, исключая человека. Так, по Уолкеру и др. (1996) экотоксикология – учение о вредных эффектах химикатов на экосистемы (По: С. А. Куценко, 2002). Устраняя из круга рассматриваемых экотоксикологией объектов человека, это определение детерминирует различие между экотоксикологией и токсикологией окружающей среды, определяет предмет изучения последней. Термин «токсикология окружающей среды» предлагается использовать только для исследований прямого действия «загрязнителей» окружающей среды на человека.
В процессе изучения эффектов химических веществ, присутствующих в окружающей среде, на человека и человеческие сообщества, токсикология окружающей среды оперирует уже устоявшимися категориями и понятиями классической токсикологии и применяет, как правило, ее традиционную экспериментальную, клиническую, эпидемиологическую методологию. Объектом исследований при этом являются механизмы, динамика развития, проявления неблагоприятных эффектов действия токсикантов и продуктов их превращения в окружающей среде на человека. Методологические различия между экотоксикологией и токсикологией окружающей среды полностью стираются, когда перед исследователем ставятся задачи оценить опосредованное действие загрязнителей на человеческие популяции (например обусловленное токсической модификацией биоты), или, напротив, выяснить механизмы действия химикатов, находящихся в среде, на представителей того или иного отдельного вида живых существ. В этой связи, с теоретических позиций, «токсикология окружающей среды» как наука является лишь частной проблемой «экотоксикологии», при этом методология, понятийный аппарат и структура наук – едины. По С. А. Куценко (2002), «Экотоксикология» представляет собой учение об экотоксичности, а основными рассматриваемыми вопросами: характеристика ксенобиотического профиля среды обитания, проблемы экотоксикокинетики, экотоксикодинамики, экотоксикометрии. В. С. Безель с соавторами (1994) отмечает, что экотоксикологические исследования направлены на изучение биологических систем надорганизменного уровня, подверженных техногенному загрязнению. Тогда естественно, что теоретической основой экотоксикологии служат фундаментальные закономерности функционирования и структуры природных систем популяционного и биоценотического ранга, активно разрабатываемые современной теоретической экологией. Важнейшее значение имеет общая концепция устойчивости и стабильности экологических систем. Как отмечают Ф. Корте и др. (1997), к важнейшим задачам экотоксикологии относятся:
1) выявление степени вредного воздействия (в качественном и количественном отношении) и разработка «лечебных мероприятий»; 2) выявление изменений видового состава и функций экосистемы. В первом случае последствия могут проявляться как в количественном, так и в качественном отношении. Исследования колебаний видового состава, а также взаимосвязей видов на одном трофическом уровне имеют преимущественно качественный характер. Для экотоксикологии особенно важен фактор снижения разнообразия видов (диверсификация), так как уменьшение числа видов может повлечь за собой исчезновение существовавших ранее организмов-индикаторов. Если проводятся эпидемиологические исследования, то выпадение или снижение численности ведущих видов организмов требует проведения анализа тенденций развития биологических сообществ. Такие исследования являются еще одной задачей экотоксикологии, они могут способствовать выявлению степени риска и предотвращению опасных явлений. Такое же важное значение, как и структурно-видовые изменения, имеют функциональные нарушения в экосистеме. Здесь речь идет о контрольных количественных параметрах роста организмов и обмена веществ.
Экологические риски связывают с возможностью нанесения экологического вреда. Возможность обусловлена вероятностным характером наступления вреда. Во-первых, загрязнение окружающей природной среды (загрязнение подземных вод, загрязнение земель, сверхнормативные выбросы и утечки вредных веществ на экологически опасных объектах, воздействие которых затрагивает окружающую территорию) может происходить в форме случайным образом распределенных по времени и в пространстве экологически опасных ситуаций (аварий). Последствия аварий подразделяют на ближайшие (непосредственный ущерб в виде разрушения зданий, оборудования, загрязнения территории, травм и гибели людей и т. д. ) и отдаленные (долговременное загрязнение почвы, водных и других природных ресурсов и дальнейшее воздействие такого загрязнения на здоровье людей, проявляющееся в виде различных заболеваний, повышения уровня смертности и т. д. ). Во-вторых, при детерминированном (регулярные выбросы вредных веществ в пределах установленных норм) загрязнении наступление вреда в результате этого имеет вероятностный характер. Экологический вред, так же, как и материальный, имеет социальную основу возникновения, т. е. его оценку делают в конечном итоге именно с точки зрения вреда для человека. Вся природная среда на Земле в настоящее время рассматривается в основном как ресурс, как среда обитания – более или менее благоприятная – только для одного живого объекта – человека. Именно человек в процессе хозяйственной деятельности определяет, какие экосистемы и на какой территории он должен сохранить как для себя, так и для потомков. Общество определяет природоохранную политику исходя из общественной значимости территорий и акваторий при подчиненном значении степени их нарушенности (загрязненности). Поэтому субъектами права согласно Гражданскому кодексу Российской Федерации могут быть только граждане и юридические лица. Антропогенная деятельность, различные происшествия (ЧС, постоянные выбросы и сбросы химических веществ) приводят к изменению (ухудшению) состояния окружающей среды в результате ее загрязнения и деградации. Это имеет значение: для человека, так как здоровая окружающая среда является условиями его существования; человечества, представляя собой условия его устойчивого развития. По объектам различают следующие виды экологического вреда: – вред для здоровья человека, проявляющийся в заболеваниях людей или повышенном риске заболевания в будущем. Причиной экологического вреда для человека служит экологически вредное воздействие при несоответствии внешних факторов стандартам экологического качества. Поэтому экологический вред здоровью человека, как и любому живому объекту, определяется по ухудшению параметров, характеризующих его жизнедеятельность, в связи с экологически вредным воздействием; – имущественный вред, причиненный юридическим и физическим лицам; – макроэкономический ущерб для социально – экономической системы страны, обусловленный фактическими и возможными убытками народного хозяйства, связанными с загрязнением окружающей среды (включая прямые и косвенные воздействия, а также дополнительные затраты на ликвидацию негативных последствий загрязнения). По долговременности действия экологический вред подразделяют: – на прямой, обусловленный негативным воздействием на почву, растительный и животный мир, водоемы, атмосферу, экономические оценки которого связаны с оценкой ущерба для нынешнего поколения людей; – косвенный отдаленный, связанный с глобальными изменениями окружающей среды (например, нарушение климатического баланса, ухудшение качества природных ресурсов). Он следует из негативного влияния на жизнедеятельность будущих поколений людей и его экономическая оценка не может быть дана с позиций нынешнего поколения. Однако без его учета цена, например, продления жизни или спасенной жизни оказывается по затратам на природоохранные мероприятия запредельно высокой и делает экономически необоснованным их применение. Неблагоприятное состояние окружающей среды (т. е. опасность) создает угрозы для здоровья человека, а негативная динамика его ухудшения – для устойчивого развития человечества в целом. Наличие опасностей и угроз приводит к риску. В зависимости от рассматриваемого источника и объекта воздействия существуют различные определения экологического риска: – применительно к человечеству – это степень возможности нарушения устойчивости окружающей среды при любых как преднамеренных, так и непреднамеренных воздействиях на нее антропогенной деятельности, т. е. степень превышения эколого-экономического потенциала в результате хозяйственной деятельности. По мнению экспертов Агентства по защите окружающей среды США, самыми серьезными экологическими угрозами для человечества в начале 90– х гг. XX в. (в дальнейшем происходила переоценка) являлись: – глобальное изменение климата; обеднение озонового слоя в стратосфере; – изменение компонентов среды обитания; гибель популяций и потери в биологическом разнообразии; – применительно к группам населения – это вероятные последствия для них вследствие негативного антропогенного воздействия на природную среду, загрязнения природной среды от рассматриваемого источника. Наиболее серьезными угрозами здоровью людей в начале 90-х гг. XX в. считали загрязнение атмосферного воздуха; накопление радона в помещениях; загрязнение воздуха в помещениях; загрязнение питьевой воды; присутствие химических загрязнителей (токсикантов) на рабочих местах; загрязнение почв и водных ресурсов пестицидами; – применительно к человеку – это возможный ущерб здоровью человека, наступающий в результате ухудшения качества окружающей среды. Экологические риски при эксплуатации экологически опасных объектов определяют как возможность нанесения ущерба окружающей среде (в виде загрязнения или уничтожения лесных, водных, воздушных и земельных ресурсов, нанесения вреда биосфере и сельскохозяйственным угодьям), а также жизни и здоровью третьих лиц (результат воздействия вредных производственных объектов на население прилегающих территорий, выражающийся в виде увеличения заболеваемости и смертности), их имуществу. Оценка экологического риска является основой для управления им и на макроуровне ее проводят обычно в следующих целях: – поддержки принятия решений по экологической безопасности определенных предприятий и промышленных комплексов; – поддержки принятия решений по выбору направлений экономического развития на основе сравнения воздействия альтернативных технологий на здоровье населения и окружающую среду; коммуникации риска. Информационной основой для оценки экологических рисков являются: информация о различных процессах и явлениях; результаты мониторинга складывающейся в тех или иных регионах экологической обстановки; данные оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС), экологической экспертизы и аудита, экологической и санитарно-гигиенической паспортизации, государственного учета и регистрации. Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) – комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов, осуществляемая органами государственной власти РФ и субъектов РФ. Пространственно-временное распределение антропогенных изменений удобно отображать с использованием ГИС-технологий. Учитывая, что интегральным показателем качества окружающей среды является здоровье населения, при оценке риска для здоровья населения из-за ухудшения состояния окружающей среды используют также данные социально-гигиенического мониторинга. Социально-гигиенический мониторинг – это государственная система наблюдения, анализа, оценки и прогноза состояния здоровья населения и среды обитания человека, а также определения причинно-следственных связей между состоянием здоровья населения и воздействием на него факторов среды в целях принятия мер по устранению их вредного воздействия. Исследования подтверждают, что риск возникновения заболеваний на загрязненных территориях выше, чем на «чистых». К болезням, вызываемым загрязнением среды обитания, относятся злокачественные новообразования, заболевания нервной системы, верхних дыхательных путей, органов пищеварения и др. Большая доля заболеваний органов дыхания в структуре заболеваемости населения в большинстве субъектов РФ свидетельствует о загрязнении атмосферного воздуха. Воздействию загрязняющих атмосферный воздух веществ подвергаются до 30 млн чел. Наиболее многочисленная группа населения в 15 млн чел. подвергается воздействию повышенных концентраций взвешенных в атмосфере веществ; второе место по масштабу популяционного воздействия занимает бенз(а)пирен – 14 млн чел,; третье место в списке загрязнителей занимает фенол – 10, 4 млн чел.; четвертое – диоксиды азота (5, 6 млн чел. ). Оценка воздействия на окружающую среду. Она представляет собой вид деятельности по выявлению, анализу и учету прямых, косвенных и иных последствий воздействия на окружающую среду планируемой хозяйственной и иной деятельности в целях принятия решения о возможности или невозможности ее осуществления. Экологическую экспертизу планируемой деятельности проводят в целях предупреждения или минимизации ее негативного воздействия на природную среду и контроля за соблюдением природоохранного законодательства. Экологический аудит – экологическая ревизия (проверка) проектов или компаний; оценка воздействия на окружающую природную среду действующих объектов, независимая оценка текущего состояния выполнения (соблюдения) субъектом хозяйственной и иной деятельности природоохранных законодательных и нормативных требований в области охраны окружающей среды, требований международных стандартов и подготовка рекомендаций по улучшению такой деятельности. Экологическая паспортизация предполагает разработку экологического паспорта промышленного предприятия, в котором приведен комплекс данных (показателей) об уровне использования предприятием природных ресурсов и степени его воздействия на окружающую среду. Радиационно-гигиеническая паспортизация организаций и территорий является формой государственной оценки негативного влияния основных источников ионизирующего излучения (техногенных и естественных) и направлена на обеспечение радиационной безопасности населения. Государственному статистическому учету подлежат объекты, Государственному статистическому учету подлежат объекты, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду. Государственную регистрацию вредных (загрязняющих) веществ и потенциально опасных веществ, которые оказывают или могут оказывать вредное воздействие на человека и окружающую природную среду, осуществляет специально уполномоченный федеральный орган исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха. Он же организует регистрационные испытания таких веществ. Экологический риск связан с экологическим ущербом, под которым понимают оцененный экологический вред. Экономические оценки экологического вреда предполагают некую проекцию действительного экологического ущерба на хозяйственные и социальные условия и отношения. Для его оценки используют укрупненные оценки результатов воздействия различных загрязняющих веществ (с учетом их свойств) на окружающую среду. Полный (прямой и косвенный) экологический ущерб определяется изменением всей совокупности элементов природы в результате техногенных воздействий как в процессе этого воздействия, так и с учетом долговременных, отдаленных последствий. Изменение траектории развития экосистемы обычно не рассматривают. Количественные оценки экологических рисков для здоровья человека необходимы для ранжирования проблем, связанных с состоянием среды обитания. Такое ранжирование способствует выделению приоритетов при распределении средств, предназначенных на экологические мероприятия. Для этого вначале определяют основной показатель индивидуального риска Л – индивидуальную вероятность преждевременной смерти человека по экологическим причинам в расчете на год (или жизнь), а затем – ССОПП. В научной литературе приведены данные по ССОППЖ по различным экологическим причинам в США: радон в помещениях – 35 дней, работа с химикатами – 30, постоянная работа с техногенными источниками излучения – 25, обеднение озонового слоя – 22, пестициды в пищевых продуктах – 12, загрязнение атмосферного воздуха – 10. загрязнение питьевой воды – 1, 3, проживание вблизи АЭС – 0, 4. Индивидуальную вероятность (риск) преждевременной смерти по экологическим причинам определяют по формуле: R= Q где Q – вероятность негативного воздействия (для детерминированного воздействия равна 1); < 7 – ущерб для здоровья человека (условная вероятность смерти в случае воздействия на человека данного загрязнения, определяемая по зависимости «доза-эффект»). Общий (суммарный) риск для здоровья человека, контактирующего с загрязненной окружающей средой (атмосферой, почвой, водой, рабочим местом и т. п. ), можно представить суммой рисков отдельных составляющих. Расчеты обычно проводят для групп населения, подвергающихся воздействию рассматриваемых загрязнителей, результатом которых является ожидаемое число смертей. Разделив ожидаемое число смертей на численность совокупности людей, подвергающихся данному риску, получают оценку индивидуального риска. Если ущербы оценивают в стоимостной форме, то говорят об эколого-экономическом риске. Эколого-экономический риск при эксплуатации экологически опасных объектов определяется средним ущербом в расчете на некоторый интервал времени R = Q Y где Q – вероятность неблагоприятного (для окружающей среды) события (например, аварии) за рассматриваемый интервал времени; Y – стоимостная оценка его последствий (ущерба). Эколого-экономические риски можно рассматривать с точки зрения вреда интересам различных субъектов: физических и юридических лиц, юридических лиц – владельцев экологичес
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|