Первая часть статьи профессора Валерия Петросяна (статья разделена на части условно).

Экотоксикология – часть современного естествознания, в рамках которой исследователи (химики, биологи и медики) исследуют поведение токсичных веществ в окружающей среде и их влияние на биоту, включая человека. Эти антропогенные химические воздействия с каждым годом, к сожалению, становятся всё более и более интенсивными, что обусловлено, прежде всего, увеличением объёмов уже известных химических препаратов, используемых в промышленности, сельском хозяйстве, энергетике, на транспорте, в коммунальном сервисе и домашнем хозяйстве, а также появлением новых химических веществ, оказывающих негативное воздействие на качество окружающей среды, биоразнообразие и здоровье человека.

Новые результаты об экотоксикологических эффектах различных химических соединений появляются в мировой научной литературе с такой скоростью, что даже профессионалам, работающим в данной области исследований, трудно отслеживать эти результаты. Ежегодно проводится две конференции по химии и токсикологии окружающей среды (одна - в Европе и одна - на североамериканском континенте), в каждой из которых участвует более тысячи специалистов. Если посмотреть на программу Третьего всемирного конгресса (в рамках которого с 21 по 25 мая 2000 года в Великобритании прошла 10-ая Европейская конференция), то можно увидеть, что в каждом из семи больших разделов этой программы (химия окружающей среды, токсикология окружающей среды, взаимосвязь между качеством экосистем и здоровьем населения и т.д.) рассматривается группа специфических проблем (анализ экотоксикантов, превращения и перенос устойчивых органических загрязняющих веществ, определение форм и биодоступности следовых элементов, разложение пестицидов в почвах и подземных водах, демографическая экотоксикология, токсичность седиментов, оценка качества почв, токсичность стоков, обработка сточных вод, превращения и эффекты фармацевтических препаратов, эндокринные разрушители, биоаккумуляция и перенос по трофическим цепям и т.д. и т.п.).

Каждой из этих проблем посвящена отдельная сессия, в рамках которой были представлены устные и стендовые доклады специалистов из разных стран. Мой опыт участия в таких конференциях показывает, что с них уезжаешь обогащённым новыми данными и идеями, что, безусловно, помогает как в исследовательской, так и в профессорской деятельности. К сожалению, участников из России в этих конференциях всегда можно пересчитать “по пальцам” и в том числе и поэтому уровень экологического образования и экологической культуры населения России сегодня находится на очень низком уровне.

Большая часть населения, в том числе молодёжи, практически ничего не знает о химическом загрязнении окружающей среды и о негативных эффектах на окружающую среду и здоровье населения различных экотоксикантов. Особый интерес с этой точки зрения вызывают [1] приоритетные органические (Табл. 1), неорганические (Табл. 2) и металлоорганические (Табл. 3) суперэкотоксиканты.

Таблица 1. Основные типы органических экотоксикантов, их источники и обусловленные ими стрессы

Таблица 2. Основные типы неорганических экотоксикантов, их источники и обусловленные ими стрессы

Таблица 3. Основные типы металлоорганических экотоксикантов, их источники и обусловленные ими стрессы

При рассмотрении основных типов органических, неорганических и металлоорганических экотоксикантов в Таблицах 1-3 необходимо иметь ввиду, что негативные эффекты этих токсичных веществ определяются в значительной мере их химической природой (электронное и пространственное строение молекул, наличие в них металлов, связанных с органическими и неорганическими лигандами, количество атомов хлора в различных органических токсикантах и другие свойства). Однако, основным фактором, обуславливающим проявление токсического воздействия, является концентрация экотоксиканта в живом организме (растении, животном, человеке). Чрезвычайно важно иметь ввиду, что из всей последовательности процессов (поглощение, биотрансформация, детоксикация, выведение и аккумуляция) ключевую роль играет последний, определяющий накопление экотоксиканта в организме. При этом необходимо сознавать, что биоаккумуляция представляет собой накопление токсиканта в организме из всех источников (вода, воздух, пища) и отличается от биоконцентрирования, которое представляет собой только накопление токсиканта из воды.

Проанализируем в этой связи некоторые данные, полученные в самое последнее время в России и за рубежом, показывающие, что химическое загрязнение экосистем вообще, и водных экосистем, в частности, может играть важную роль в глобальной проблеме биоразнообразия.

Прежде всего, рассмотрим полученные нами результаты исследования биоаккумуляции различных типов органических экотоксикантов (полиядерные ароматические углеводороды, фенолы, хлорорганические и некоторые другие соединения) в трофических цепях озера Байкал. В Табл. 4 приведены суммарные данные [2] по биоаккумуляции различных органических экотоксикантов в яйцах 16 видов птиц Байкальского региона, что позволяет сделать выводы о степени накопления этих токсикантов в трофической цепи: вода-фитопланктон-зоопланктон-рыбы-птицы.

Таблица 4. Органические экотоксиканты в яйцах птиц Байкальского региона ( мкг/кг )

Анализ этих данных показывает, что уровень биоаккумуляции ПАУ существенно более высок для таких птиц как Anas platyrhynchos, Podiceps auritus и Tringa stagnatilis. В то же время, максимальные уровни биоаккумуляции фенолов набдюдаются для таких видов как Podiceps auritus и Anas clypeata. В случае хлорорганических соединений уровень биоаккумуляции максимален для Anas clypeata, Tringa stagnatilis и Aythia fuligula. Максимальные суммы нитробензолов обнаружены в Aythia fuligula, Tringa stagnatilis, Anser anser и Anas platyrhynchos. И, наконец, дибензофуран более всего биоаккумулировался в Aythia fuligula и Gallus gallus.

В итоге этого анализа очевидно, что, по крайней мере, пять видов птиц (Anas platyrhynchos - кряква, Podiceps auritus – красношейная поганка, Tringa stagnatilis - порученик, Anas clypeata - широконоска и Aythia fuligula –хохлатая чернеть) биоаккумулируют больше всего найденных органических экотоксикантов, что позволяет предположить, что именно эти виды испытывают наиболее сильное экотоксикологическое воздействие.

Рассмотрим теперь другой набор полученных нами [3] данных (Табл. 5), характеризующих биоаккумуляцию некоторых приоритетных органических экотоксикантов в трофической цепи фитопланктон-зоопланктон-рыба-нерпа (байкальский тюлень).

Таблица 5. Содержание органических экотоксикантов в трофической цепи озера Байкал (ng/g)

Из приведённых в Табл. 5 данных очевидный интерес представляет, прежде всего, значительный уровень биоаккумуляции ПАУ в водных растениях, фитопланктоне и зоопланктоне, что, по-видимомму, объясняется малыми скоростями метаболизма. В то же время, в большинстве байкальских рыб (кроме голомянки) уровни биоаккумуляции ПАУ, а также ДДТ (с метаболитами) и ПХБ весьма малы, что указывает на существенно более высокие скорости метаболизма. Высокие уровни биоаккумуляции найденных экотоксикантов в голомянке, которая более чем наполовину состоит из жира, а также байкальской нерпы (молодых и взрослых особей), по-видимому, ещё раз указывают на то, что органические экотоксиканты имеют тенденцию преимущественно биоаккумулироваться в жировых тканях организмов.

Полученные нами данные представляется интересным сравнить с недавно опубликованными американскими и канадскими специалистами [ 4 ] результатами исследования содержания аналогичных и некоторых других хлорорганических токсикантов в печени выдр (Табл. 6).

Таблица 6. Содержание хлорорганических экотоксикантов в печени североамериканской выдры

Сравнение данных Табл. 5 и 6 показывает, что содержание ДДТ и ПХБ в жировых тканях взрослых самцов байкальской нерпы в 300-400 раз выше, чем в печени североамериканской выдры.

Таким образом, даже если в природной воде содержание приоритетных органических экотоксикантов находится на уровне, соответствующем ПДК, это ещё не является гарантией того, что биоте в данной водной экосистеме не угрожает серьёзная опасность. Следовательно, для сохранения биоразнообразия необходимо добиваться такой ситуации, чтобы высокотоксичные ксенобиотики вообще не поступали в окружающую среду в сколько-нибудь заметных концентрациях.

Рассмотрим теперь некоторые проблемы со здоровьем человека, обусловленные поступлением в окружающую среду таких суперэкотоксикантов как диоксины [5].

Диоксины - краткое название большой группы высокотоксичных экотоксикантов - полихлорированных дибензодиоксинов (ПХДД, I) и дибензофуранов (ПХДФ, II)

Для обозначения положения атомов хлора в бензольных кольцах диоксинов и фуранов используют цифры в соответствии с правилами «Женевской номенклатуры органических соединений» и ниже приведены некоторые изомеры тетра-(III), пента-(IY), гекса-(Y), гепта(YI)- и окта-(YII)-хлорзамещённых соединений (такие изомеры называют также конгенерами):