Экотоксикология - это исследование воздействия токсичных химических веществ на биологические организмы, особенно на уровнях населения, сообщества, экосистемы и биосферы. Экотоксикология - это междисциплинарная область, которая объединяет токсикологию и экологию.
. Конечная цель экотоксикологии - выявить и предсказать последствия загрязнения в контексте всех других факторов окружающей среды. На основе этих знаний можно определить наиболее действенные и действенные меры по предотвращению или устранению любого вредного воздействия. В тех экосистемах, которые уже затронуты загрязнением, экотоксикологические исследования могут помочь в выборе действий для эффективного и действенного восстановления экосистемных услуг, структур и функций.
Экотоксикология отличается от экологической токсикологии тем, что она объединяет эффекты стрессоров на всех уровнях биологической организации от молекулярного до целых сообществ и экосистем, тогда как экологическая токсикология включает токсичность для человека и часто фокусируется на эффекты на уровне организма и ниже.
Содержание
- 1 История
- 2 Общие токсические вещества окружающей среды
- 3 Воздействие токсичных химических веществ
- 4 Воздействие на отдельных людей и население в целом
- 5 Влияние экотоксичности на сообщество
- 6 Общие эффекты
- 7 Способы предотвращения
- 8 Тестирование на экотоксичность
- 9 Классификация экотоксичности
- 10 См. также
- 11 Ссылки
- 11.1 Примечания
- 11.2 Библиография
- 12 Дополнительная литература
- 13 Внешние ссылки
История
Публикация в 1962 году основополагающего тома Рэйчел Карсон, Silent Spring послужила катализатором отделения экологической токсикологии - и, впоследствии, экотоксикологии - от классической токсикологии. Революционным элементом в работе Карсон была ее экстраполяция от эффектов отдельного организма к воздействиям на всю экосистему и «природный баланс»
Термин «экотоксикология» был придуман Рене Труо в 1969, который определил его как «раздел токсикологии, связанный с изучением токсических эффектов, вызываемых естественными или синтетическими загрязнителями, на составляющие экосистем, животных (включая человека), растений и микробов, в совокупности контекст »
Хотя изначально этот термин был сосредоточен на изучении синтетических химикатов, таких как полихлорированные бифенилы (ПХБ) и природных химикатов, которые обычно выделяются в результате деятельности человека (хлор, аммиак, медь и т. д.), сейчас этот термин используется для описания исследований экологического воздействия различных абиотических и биотических агентов. Примером текущей экотоксикологической проблемы является закисление океана в результате повышенного растворения двуокиси углерода в поверхностных водах океаны и интерфейсы с ионной регуляцией у морских организмов. Было высказано предположение, что такое расширение внимания с чисто токсикологических эффектов до рассмотрения более общих стрессоров выходит за рамки определения «экотоксикологии». Ван Страален (2003), в частности, утверждал, что эта область была диверсифицирована и превратилась в «Экологию стресса». Однако этот термин не получил широкого распространения.
Обычные токсичные вещества для окружающей среды
- ПХД (полихлорированные дифенилы ) - содержатся в охлаждающих и изоляционных жидкостях, пестицидных наполнителях, клеях и гидравлических жидкостях.
- Пестициды - широко используются для предотвращения, уничтожения или отпугивания любых организмов, которые могут считаться вредными. Обычно содержится в выращиваемых в коммерческих целях фруктах, овощах и мясе. Метилпаратион - широко используемый пестицид в сельскохозяйственных целях. Метилпаратион вызывает образование токсичных сред для человека, почвы и воды, пресноводных рыб и других гидрофильных организмов в экосистеме. Метилпаратион предлагает множество факторов риска для здоровья, которые опасны для жизни.
- Плесень и другие микотоксины.
- Фталаты содержатся в пластиковой обертке, пластиковых бутылках и пластике. контейнеры для хранения пищевых продуктов, которые составляют значительную часть бытовых пластиковых отходов.
- летучих органических соединений (летучих органических соединений ), таких как формальдегид ; можно найти в питьевой воде и канализации.
- Диоксины - это класс химических соединений, которые образуются в результате процессов сжигания, таких как сжигание отходов, и при сжигании топлива, такого как древесина, уголь и нефть.
- Асбест содержится в изоляции водотоков, потолков, водопроводных труб и каналов отопления.
- Тяжелые металлы включают мышьяк, ртуть, свинец, алюминий и кадмий, которые содержатся в рыбе, и пестициды..
- Хлороформ используется для производства других химикатов.
- Хлор обычно содержится в бытовых чистящих средствах.
Воздействие токсичных химикатов
- Химические вещества создают риск смерти другого животного снабжение пищей, изменяющее общую популяцию добычи
- Животные могут оказаться на грани исчезновения из-за пищевой цепочки, которая существует в различных сообществах. Например, белоголовые орланы, скопы и сапсаны находились на грани исчезновения, потому что их источники пищи (рыба и другие птицы) были загрязнены токсинами.
- Мы все связаны между собой сообществами живых существ. Растения могут поглощать токсины через корни и листья. Животные и люди всегда подвергаются воздействию химических веществ через воздух, которым мы дышим, вещи, которых мы касаемся, и то, что мы кладем в рот.
- Животные и люди также могут есть других животных или растений, которые уже отравлены, и это будет продолжаться распространение химических веществ, которое называется вторичным отравлением
Воздействие на отдельных лиц и население в целом
- Прямое воздействие - прямое употребление токсина или чего-то, что было загрязнено токсином при дыхании, еде или питье.
- Проблемы развития и репродуктивной функции
- Косвенные воздействия - организмы, непосредственно затронутые потерей пищи, которая сократилась из-за токсинов.
- Сублетальные эффекты - токсины или соединения, которые не вызывают значительная смертность, но вызывает заболевание организма или заставляет его изменить свое поведение
- Повышенная чувствительность к токсичным веществам при наличии дополнительных факторов окружающей среды
- При постоянном использовании пестицидов возникает риск возникновения хромосомных аномалий структура я n людей, а также влияет на репродуктивную, нервную и сердечно-сосудистую системы любых животных, подвергшихся воздействию.
- Воздействие токсичных веществ может повлиять на генетику, в ДНК могут произойти прямые изменения, и, если их не исправить, эти изменения могут приводят к появлению мутаций
- Загрязняющие вещества могут изменять распределение особей в популяции, эффективный размер популяции, частоту мутаций и скорость миграции
Влияние экотоксичности на сообщество
- Отношения хищник-жертва - либо на хищника действует токсин, что приводит к сокращению популяции хищников и, таким образом, к увеличению популяции жертв; или популяция жертвы подвергается воздействию токсина, что приводит к сокращению популяции жертвы, что, по сути, вызовет сокращение популяции хищников из-за нехватки пищевых ресурсов
- Экотоксикология сообщества изучает влияние всех загрязняющих веществ о моделях и видовом изобилии, разнообразии, составе сообществ и взаимодействиях видов. Сообществам, которые в значительной степени полагаются на конкуренцию и хищничество, будет трудно реагировать на беспорядки, вызванные загрязнителями, и процветать. Сообщество, богатое видами, будет иметь больше шансов на восстановление после нарушения экзотоксинами, чем сообщество, не богатое видами. Вид может быть легко уничтожен за счет загрязнения посторонними химическими веществами. Защита отдельных уровней сообществ, таких как богатство и разнообразие видов, имеет важное значение для поддержания здоровой, хорошо сбалансированной экосистемы
Общие эффекты
Показано, что химические вещества препятствуют росту прорастания семян ряда различных видов растений. Растения составляют наиболее важный трофический уровень пирамид биомассы, известный как первичные продуценты. Поскольку они находятся в нижней части пирамиды, для выживания любой другой организм в экосистеме полагается на здоровье и изобилие основных продуцентов. Если растения борются с болезнями, связанными с воздействием химикатов, другие организмы либо умрут из-за голода, либо заразятся, поедая уже зараженные растения или животных. Таким образом, экотоксикология - это непрекращающаяся битва, которая проистекает из многих источников и может повлиять на все и каждого в экосистеме
Способы предотвращения
Регламент:
- В США Экологический Агентство по защите (EPA) проверяет все пестициды перед регистрацией продуктов для продажи, чтобы гарантировать, что польза от них перевешивает риски.
- Закон о защите качества пищевых продуктов и Закон о безопасной питьевой воде были приняты в 1996 году, которые требовали от Агентства по охране окружающей среды проверять химические пестициды на предмет их потенциального вредного воздействия.
- Внимательно следите за маркировкой при использовании удобрений или пестицидов. Постарайтесь найти продукты, которые будут иметь меньшее воздействие на окружающую среду.
- Существует множество федеральных законов и законов штата, защищающих птиц, животных и редкие растения. Но первый порядок защиты исходит от того, что мы предпринимаем шаги, чтобы избежать вреда, поскольку мы являемся основным источником всех токсинов.
- Правильная утилизация отходов
Тестирование на экотоксичность
- Тесты на острую и хроническую токсичность проводятся для наземные организмы, включая птиц, млекопитающих, нецелевых членистоногих и дождевых червей.
- Руководство по проведению испытаний Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) разработало специальные тесты для определения уровня токсичности в организмах. Экотоксикологические исследования обычно проводятся в соответствии с международными руководящими принципами, включая EPA, OECD, EPPO, OPPTTS, SETAC, IOBC и JMAFF.
- LC50 - тест на острую токсичность, который проверяет концентрат ткани, в которой он является летальным, до 50% в течение указанного в тесте времени. Тест может начинаться с яиц, эмбрионов или молоди и длиться от 7 до 200 дней.
- EC50 - это концентрация, которая вызывает неблагоприятные эффекты у 50% тестируемых организмов (для бинарного эффекта «да / нет», например смертность или указанный сублетальный эффект) или вызывает снижение на 50% (обычно) небинарного параметра, такого как рост.
- Программа скрининга эндокринных нарушителей (EDSP)
- Батарея скрининга уровня 1
- Вымирающие виды оценки.
- Оценка стойкости, биоаккумуляции и токсичности по своей природе (PBiT) с использованием количественных соотношений структура-активность (QSAR) для классификации регулируемых веществ.
- Биоаккумуляция в рыбе с использованием методов фактора биоконцентрации (BCF).
Классификация экотоксичности
Общая величина острой токсичности напрямую связана с классификацией токсичности.
< 1 part per million → Class I
1–10 частей на миллион → Класс II
10–100 частей на миллион → Класс III
См. Также
- Экологический портал
- Биологический портал
- Экологический портал
Ссылки
Примечания
Библиография
- Альтенбургер, Рольф (2011). «Глава 1. Понимание комбинированных эффектов совместного воздействия металлов в экотоксикологии». Ионы металлов в токсикологии: эффекты, взаимодействия, взаимозависимости. Ионы металлов в науках о жизни. С. 1–26. DOI : 10.1039 / 9781849732116-00001. ISBN 978-1-84973-091-4.
- Агентство по охране окружающей среды США. «Управление химической безопасности и предотвращения загрязнения». 5 октября 2011 г. Агентство по охране окружающей среды США. 9 декабря 2011.
- Ань, Цзин; Чжоу, Цисин; Сунь, Юэбин; Сюй, Чжицян (сентябрь 2009 г.). «Экотоксикологические эффекты типичных средств личной гигиены на прорастание семян и развитие проростков пшеницы (Triticum aestivum L.)». Chemosphere. 76 (10): 1428–1434. Bibcode : 2009Chmsp..76.1428A. doi : 10.1016 / j.chemosphere.2009.06.004. PMID 19631961.
- Базерман, Чарльз и Рене Агустин Де лос Сантос. «Измерение несоизмеримости: токсикология и экотоксикология слепы к тому, что видят другие?» 9 января 2006 г.
- Чепмен П. М. (2002). «Интеграция токсикологии и экологии: вклад« эко »в экотоксикологию». Бюллетень загрязнения морской среды. 44 (1): 7–15. doi : 10.1016 / s0025-326x (01) 00253-3. PMID 11883685.
- Клементс, Уильям и Джейсон Рор. (2009) «Реакция сообщества на загрязняющие вещества: использование основных экологических принципов для прогнозирования экотоксикологических явлений». Экологическая токсикология и химия 28: p1789-1800.
- Fritsch C, Cœurdassier M, Giraudoux P, Raoul F, Douay F, Rieffel D, de Vaufleury A, Scheifler R (2011). «Пространственно-подробный анализ переноса металлов в биоту: влияние загрязнения почвы и ландшафта». PLOS ONE. 6 (5): e20682. Bibcode : 2011PLoSO... 620682F. doi : 10.1371 / journal.pone.0020682. PMC 3105103. PMID 21655187.
- Harley, Christopher D.G.; Randall Hughes, A.; Халтгрен, Кристин М.; Шахтер, Бенджамин Дж.; Sorte, Cascade J. B.; Торнбер, Кэрол С.; Родригес, Лаура Ф.; Томанек, Ларс; Уильямс, Сьюзан Л. (февраль 2006 г.). «Воздействие изменения климата на прибрежные морские системы». Письма об экологии. 9 (2): 228–241. DOI : 10.1111 / j.1461-0248.2005.00871.x. PMID 16958887.
- Лисс, Матиас; Фойт, Каарина; Книллманн, Саския; Schäfer, Ralf B.; Лисс, Ханс-Дитер (9 сентября 2016 г.). «Прогнозирование синергизма множественных стрессовых эффектов». Научные отчеты. 6 (1): 32965. Bibcode : 2016NatSR... 632965L. doi : 10.1038 / srep32965. PMC 5017025. PMID 27609131.
- Общество защиты животных Соединенных Штатов. (2011). Экотоксичность. Получено 12 декабря 2011 г. с веб-сайта Procter Gamble: http://alttox.org/ttrc/toxicity-tests/ecotoxicity/
- Maltby, L.; Нейлор, К. (1990). «Предварительные наблюдения за экологической значимостью анализа гаммаруса для роста: влияние цинка на воспроизводство». Функциональная экология. 4 (3): 393–397. doi : 10.2307 / 2389601. JSTOR 2389601.
- Ньюман, М. К., Клементс, У. Х. (2008). Экотоксикология: комплексное лечение. Получено с сайта https://books.google.com/books?id= y11sdkzQLKkC pg = PA355 lpg = PA355 dq = ecotoxicology +ffecting + Population source = bl ots = WADQOnWEKb sig = wkhTGGggdYOL8 sig = wkhTGGgdYOL8 amp; result resnum = 1 ved = 0CCIQ6AEwAA # v = onepage q = ecotoxicology% 20affecting% 20population f = false19.2.5
- Newman, MC, Jagoe, CH (1996). Экотоксикология: иерархический подход. Получено с сайта https://books.google.com/books?hl=enlr=id=I1i9SvR4wcMCoi=fndpg=PA197dq=ecotoxicology+affecting+populationots=H6rxvWZ9BIsig=hNFKJSZ9BIsig=hNFKJSZ9BIsig=hNFJszO7sig=hNJsz05. (2011, март). Информационный бюллетень по теме экотоксикологии. Получено 6 декабря 2011 г. с веб-сайта Национального информационного центра по пестицидам: http://npic.orst.edu/factsheets/ecotox.pdf
- Релиа, Рик; Ховерман, Джейсон (октябрь 2006 г.). «Оценка экологии в экотоксикологии: обзор и синтез в пресноводных системах». Письма об экологии. 9 (10): 1157–1171. DOI : 10.1111 / j.1461-0248.2006.00966.x. PMID 16972879.
- Труо, Рене (сентябрь 1977 г.). «Экотоксикология: цели, принципы и перспективы». Экотоксикология и экологическая безопасность. 1 (2): 151–173. DOI : 10.1016 / 0147-6513 (77) 90033-1. PMID 617089.
- Страален, Нико М. Ван (сентябрь 2003 г.). «Экспертная оценка: экотоксикология становится экологией стресса». Наука об окружающей среде и технологии. 37 (17): 324A – 330A. Bibcode : 2003EnST... 37..324S. doi : 10.1021 / es0325720. PMID 12967088.
Дополнительная литература
- Connell, Des; и другие. (1999). Введение в экотоксикологию. Blackwell Science. ISBN 978-0-632-03852-7.
- Кэтрин А. Харрис, Александр П. Скотт, Эндрю К. Джонсон, Грейс Х. Пантер, Дэйв Шихан, Майк Робертс, Джон П. Самптер (2014): Принципы рациональной экотоксикологии. Environ. Sci. Technol., Article ASAP, doi : 10.1021 / es4047507
Внешние ссылки
- Европейский центр экотоксикологии и токсикологии химических веществ
- ecotoxmodels веб-сайт по экотоксикологии и моделям
- Онлайн-биомониторинг качества воды с помощью круглосуточной записи поведения и физиологии различных двустворчатых моллюсков во всем мире (биологические ритмы, скорость роста, нерест, суточное поведение): проект MolluSCAN eye
- SPEAR Система индикаторов информирует о загрязнении пестицидами в потоках.