Понятие о ядах и отравлениях
ИХТИОТОКСИКОЛОГИЯ
В современной промышленности, сельском и лесном хозяйствах и различных их отраслях используется огромное количество различных веществ, многие из которых в конечном итоге попадают в водоемы.
Яды промышленных сточных вод, пестициды, минеральные удобрения, сельскохозяйственные стоки, попадая в водоемы, губительно действуют на молодь и икру рыб, уничтожают нерестилища и нагульные угодья, ограничивают миграции, снижают резистентность организма рыб, вызывают болезни, ухудшают качество рыбной продукции. Загрязненные сточные воды изменяют физические, физико-химические и химические свойства воды водоемов, изменяют количество и качество кормовых организмов, нарушают биологическое равновесие в водоеме и процессы самоочищения, тесно связанные с жизнедеятельностью одноклеточных организмов — бактерий, водорослей и простейших.
В различных отраслях промышленности с каждым днем растет число применяемых химикатов. Только в сельском хозяйстве нашей страны применяется свыше 200 ядохимикатов (пестицидов). Пестициды попадают в водоемы из почвы с талыми, дождевыми и грунтовыми водами и могут накапливаться в них в значительных количествах. Исключительная опасность пестицидов определяется тем, что они токсичны для гидробионтов даже в малых концентрациях, особенно при хронических воздействиях; склонны накапливаться в гидробионтах; передаются по трофическим цепям, особенно активно воздействуют на воспроизводительную систему водных животных; представляют потенциальную опасность для человека, употребляющего в пищу мясо гидробионтов из отравленных водоемов.
Ихтиотоксикология становится все более актуальной проблемой в народном хозяйстве как нашей, так и любой другой страны с развивающейся индустрией. Выяснение влияния химического загрязнения водоемов на рыбу и других гидробионтов имеет решающее значение как для экологии рыб, так и для решения рыбохозяйственных вопросов.
Лекция № 1 ИХТИОТОКСИКОЛОГИЯ КАК НАУКА И ЕЕ ЗАДАЧИ
Ихтиотоксикология — отрасль токсикологии, санитарной ихтиологии и гидробиологии, наука о токсических свойствах водной среды для гидробионтов, изучающая биоценотические взаимоотношения в условиях загрязненного водоема, влияние загрязнителей на процессы самоочищения водоемов, разрабатывающая предельно допустимые концентрации (ПДК) сброса токсических веществ в водоем, методы диагностики токсикозов и другие вопросы. Ее еще называют водной токсикологией. Термин «водная токсикология» предложил профессор МГУ Н. С. Строганов в 1959 г.
Объектом изучения ихтиотоксикологииявляются рыбы, а в настоящее время и другие гидробионты, такие как ракообразные и моллюски.
Предметом ее изучения являются различные вещества органического и неорганического происхождения, способные оказывать негативное воздействие на состояние здоровья гидробионтов, вызывая их отравления.
Одной из основных задач ихтиотоксикологии является определение тех границ, при которых внешние факторы среды обитания переходят физиологические пределы и становятся вредными для организма. Решение этой задачи подчас бывает очень трудным, так как нет четких критериев различия между нормой и патологией. Живой организм, находясь под влиянием многочисленных факторов внешней среды, выработал в процессе эволюции разнообразные механизмы приспособления, и очень нелегко бывает определить ту грань, за которой физиологические реакции приспособления переходят в патологические процессы.
Понятие о ядах и отравлениях
Яды — это чужеродные вещества (ксенобиотики), способные вступать во взаимодействие с различными структурами организма и вызывать нарушение его жизнедеятельности, переходящее при определенных условиях в болезненное состояние (отравление).
Токсичность — это способность химических веществ вызывать нарушение жизнедеятельности организма, то есть отравление. При установлении степени токсичности химических веществ для гидробионтов различают:
1) смертельные концентрации(дозы) — вызывают гибель всех (СК100) или половины (CK50) животных при остром или хроническом отравлении;
2) токсические— максимально переносимые концентрации (СКо), вызывающие клинические признаки отравления, не обусловливая гибели организма;
3) пороговые концентрации— минимальные концентрации, вызывающие
достоверно патологические изменения в организме, регистрируемые наиболее
чувствительными методами исследования;
4) предельно допустимые концентрации(ПДК) — допустимые концентрации вредных веществ в рыбохозяйственных водоемах, которые не оказывают
отрицательного влияния на режим водоемов, не нарушают нормальную жизнедеятельность рыб и других полезных гидробионтов, не создают опасности накопления токсических веществ в объектах водоема.
Характер отравления рыб зависит от сочетания следующих факторов:
а) вида источника загрязнения и токсических компонентов в сточных водах;
б) концентрации (дозы) и продолжительности воздействия ядовитых веществ;
в) вида, возраста и физиологического состояния рыб; г) состояния среды обитания, ее гидрологического, гидрохимического режима и других факторов.
Отравления рыб в естественных водоемах разделяет на три группы.
1. Природные токсикозы возникают в районах водораздела пресных и соленых водоемов, когда происходит засоление пресной воды при падении ее уровня и переливе морской воды.
2. Токсикозы рыб от сине-зеленых водорослей при обильном развитии выделяют токсины, а при массовом отмирании поглощают кислород и разлагаются с образованием ядовитых продуктов.
3. Токсикозы рыб от химических веществ антропогенного происхождения (наиболее массовые) проявляются в результате «залповых» сбросов сточных вод или систематического загрязнения водоемов небольшими количествами токсических веществ.
В современной ихтиотоксикологии определились несколько направлений в исследованиях как теоретического, так и практического характера.
1. Борьба с загрязнениями водоемов. Основной вопрос этой проблемы — установление предельно допустимых концентраций сброса сточных вод в водоемы, предотвращение пестицидного загрязнения водоемов, а также разработка научно обоснованных рекомендаций, определяющих, до каких пределов надо очищать стоки, прежде чем их спустить в открытый водоем.
Установление ПДК (предельно допустимых концентраций) токсических веществ является центральным пунктом биологической части этого вопроса.
2. Диагностика отравления рыб и распознавание токсичности водной среды. Центральным пунктом этого вопроса является разработка комплексных методов диагностики отравления рыб и других полезных гидробионтов. Это требует углубленной разработки унифицированных методик определения токсичности водной среды, в частности для малых концентраций токсикантов, и нахождения их химических форм в воде.
Для диагностики отравления рыб в настоящее время используются анамнестические сведения, клинические, патологоанатомические, гистологические, гематологические, физиологические, биохимические, биофизические методы исследования. В последние годы используется метод кислотных эритрограмм, а также метод условных рефлексов. Особенно важна в этом аспекте разработка экспресс-методов диагностики отравления рыб. Изучение и подбор индикаторных организмов на различные токсические вещества, использование органолептических исследований.
3. Выяснение механизма действия токсических веществ и метаболизм токсиканта в организме гид роб ион та. Это направление исследований, несмотря на кажущуюся теоретичность, имеет самое непосредственное значение для практической реализации исследований по двум предыдущим направлениям. В теоретической части этой проблемы стоят вопросы воздействия токсических веществ на гидробионтов на уровне молекул, организма и популяции (биоценоза) (Н. С. Строганов, 1967).
На уровне молекул следует вскрыть: а) связь структуры вещества с его токсичностью; б) места поражения или точки приложения токсиканта: субстраты в клетке, изменение биохимических процессов (например, синтез белка, окислительное фосфорилирование, фотосинтез); в) хемомутацию.
На уровне организма определяют: а) количественное и качественное изменение обмена веществ; б) узловые процессы, нарушающие регуляцию; в) связь нарушений обмена веществ с размножением, плодовитостью и качеством потомства; г) приспособление, привыкание организма к ядам и степень их накопления; д) метаболизм токсиканта в организме гидробионта; е) особенности действия на рыб сточных вод сложного состава (синергизм и антагонизм ядов); ж) влияние неспецифических факторов водной среды на устойчивость рыб к ядам промышленных сточных вод; з) хроническое действие малых концентраций вредных веществ и отдаленные последствия кратковременного контакта с высокотоксичными водами.
На уровне популяции (или биоценоза) изучают: а) поведение и изменения, претерпеваемые популяциями; б) изменение биоценотических взаимоотношений; в) изменение фауны и флоры водоема.
4.Борьба с ненужными (или вредными) гидробионтами. Одним из многих способов управления биологическими процессами является химическое воздействие на водную среду, под влиянием которого создаются условия, неблагоприятные для жизни вредных для человека гидробионтов, осуществляется борьба с цветением и зарастанием водоемов или обрастанием гидротехнических сооружений. С другой стороны, под влиянием химических веществ (например, удобрение водоемов минеральными и органическими веществами) создаются более благоприятные условия для полезных человеку гидробионтов.
5.