Войти
Стойкие, способные к биоаккумуляции и токсичные вещества (PBT ) представляют собой класс соединений которые обладают высокой устойчивостью к разложению под действием абиотических и биотических факторов, высокой мобильностью в окружающей среде и высокой токсичностью. Из-за этих факторов было обнаружено, что PBT имеют высокий порядок биоаккумуляции и биомагнификации, очень долгое время удерживания в различных средах и широкое распространение по всему миру. Большинство СБТ в окружающей среде либо производятся в промышленности, либо являются непреднамеренными побочными продуктами.
Стойкие органические загрязнители (СОЗ) были центральным элементом Стокгольмской конвенции 2001 года из-за их стойкости, способности к биомагнификации и угрозы, представляемой как для здоровья человека и окружающая среда. Целью Стокгольмской конвенции было определение классификации СОЗ, разработка мер по прекращению производства / использования СОЗ и налаживание надлежащей утилизации соединений экологически безопасным способом. В настоящее время большая часть мирового сообщества активно участвует в этой программе, но некоторые все еще сопротивляются, в первую очередь США.
Подобно классификации СОЗ, классификация химических веществ PBT была разработана в 1997 году в рамках Стратегии двусторонних токсичных веществ Великих озер. (GLBNS). Подписанный как США, так и Канадой, GLBNS классифицировал PBT по одной из двух категорий: уровень I и уровень II. СБТ уровня I являются наивысшим приоритетом, которые в настоящее время, по состоянию на 2005 год, содержат 12 соединений или классов соединений.
GLBNS находится в ведении Агентства по охране окружающей среды США (USEPA) и Министерства охраны окружающей среды Канады. Следуя GLBNS, Агентство по охране окружающей среды США разработало мультимедийную стратегию по приоритетным стойким, биоаккумулятивным и токсичным загрязнителям (Стратегия PBT). Стратегия PBT привела к внедрению критериев PBT в несколько нормативных документов. Стратегия PBT изменила две основные политики: Инвентаризация токсичных веществ (TRI), требующая более жесткой отчетности по химическим веществам, и Новая химическая программа (NCP) в соответствии с Законом о контроле за токсичными веществами (TSCA), которая требовала проверки на свойства PBT и PBT.
PBT - это уникальная классификация химических веществ, которые оказывают и будут оказывать влияние на здоровье человека и окружающую среду во всем мире. Каждый из трех основных атрибутов СБТ (стойкость, биоаккумулятивность и токсичность) играет огромную роль в риске, создаваемом этими соединениями.
СБТ могут иметь высокий уровень по сравнению с другими загрязнителями, в основном из-за их устойчивости к деградации (стойкости). Это позволяет PBT путешествовать далеко и широко как в атмосфере, так и в водной среде. Низкая скорость разложения СБТ позволяет этим химическим веществам подвергаться воздействию как биотических, так и абиотических факторов, сохраняя при этом относительно стабильную концентрацию. Еще одним фактором, делающим СБТ особенно опасными, являются продукты разложения, которые часто относительно столь же токсичны, как и исходное соединение. Эти факторы привели к глобальному загрязнению, наиболее заметному в отдаленных районах, таких как арктические и высокогорные районы, которые удалены от каких-либо источников СБТ.
Способность СБТ к биоаккумуляции определяется следующим образом костюм с признаком стойкости за счет высокой устойчивости к разложению под действием биотических факторов, особенно у организмов. Биоаккумуляция является результатом того, что токсичное вещество поглощается с большей скоростью, чем выводится из организма. Для PBT это вызвано, главным образом, устойчивостью к биотическому и абиотическому разложению. PBT обычно плохо растворяются в воде, что позволяет им быстрее проникать в организм через жиры и другие неполярные области организма. Биоаккумуляция токсичного вещества может привести к биомагнификации через трофическую сеть, что вызвало серьезную озабоченность в районах с особенно низким уровнем. Биомагнификация приводит к тому, что более высокие трофические организмы накапливают больше PBT, чем те, которые имеют более низкие трофические уровни, за счет потребления загрязненных PBT низших трофических организмов.
Токсичность этого класса соединений высокая при очень низкой концентрации PBT, необходимые для воздействия на организм по сравнению с большинством других загрязнителей. Эта высокая токсичность наряду с стойкостью позволяет PBT оказывать вредное воздействие в отдаленных районах по всему миру, где нет местного источника PBT. Биоаккумуляция и увеличение, наряду с высокой токсичностью и стойкостью, способны разрушить и / или непоправимо повредить трофические системы, особенно более высокие трофические уровни, во всем мире. Именно по этой причине ПБТ стали предметом внимания мировой политики.
Исторически ПХД широко использовались для в промышленных целях, таких как охлаждающие жидкости, изоляционные жидкости и в качестве пластификатора. Эти загрязнители попадают в окружающую среду как при использовании, так и при утилизации. В связи с серьезной обеспокоенностью общественности, юридических и научных кругов, указывающей на то, что ПХД являются вероятными канцерогенами и потенциально могут оказывать неблагоприятное воздействие на окружающую среду, эти соединения были запрещены в 1979 году в США. Запрет включал использование ПХД в открытых источниках, таких как клеи, антипирены для обработки тканей и пластификаторы в красках и цементах. Запрет не распространяется на полностью закрытые контейнеры, такие как трансформаторы и конденсаторы.
Включение ПХД в качестве ПБТ может быть связано с их низкой растворимостью в воде, высокой стабильностью и полулетучей, что облегчает их транспортировку на большие расстояния и накопление в организмах. Устойчивость этих соединений обусловлена высокой стойкостью к окислению, восстановлению, присоединению, отщеплению и электрофильному замещению. На токсикологические взаимодействия ПХБ влияет количество и положение атомов хлора, без ортозамещения они называются копланарными, а все остальные - некомпланарными. Некопланарные ПХБ могут вызывать нейротоксичность, мешая передаче внутриклеточного сигнала, зависящей от кальция. Орто-ПХБ могут изменять регуляцию гормонов за счет нарушения транспорта гормонов щитовидной железы путем связывания с транстиретином. Копланарные ПХБ похожи на диоксины и фураны, оба связываются с рецептором арилуглеводородов (AhR) в организмах и могут оказывать диоксиноподобные эффекты в дополнение к эффектам, присущим некопланарным ПХБ. AhR является фактором транскрипции, поэтому аномальная активация может нарушить клеточную функцию, изменяя транскрипцию генов.
Эффекты PBT могут включать увеличение заболеваемости, поражения в бентосных питателях, нерестовые потери, изменения в популяциях рыб с возрастной структурой и загрязнении тканей рыб и моллюсков. Люди и другие организмы, которые потребляют моллюсков и / или рыбу, загрязненную стойкими биоаккумулятивными загрязнителями, обладают потенциалом к биоаккумуляции этих химикатов. Это может подвергнуть эти организмы риску мутагенного, тератогенного и / или канцерогенного воздействия. Обнаружена корреляция между повышенным воздействием смесей ПХД и изменениями ферментов печени, гепатомегалией и дерматологическими эффектами, такими как сыпь.
Один из вызывающих озабоченность ПБТ включает ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), хлорорганическое соединение, широко использовавшееся в качестве инсектицида во время Второй мировой войны для защиты солдат от малярии, переносимой комарами. Из-за низкой стоимости и низкой токсичности для млекопитающих широкое использование ДДТ в сельскохозяйственных и коммерческих целях началось примерно в 1940 году. Однако чрезмерное использование ДДТ привело к устойчивости насекомых к этому химическому веществу. Также было обнаружено, что ДДТ обладает высокой токсичностью для рыб. ДДТ был запрещен в США в 1973 году из-за накопленных доказательств того, что стабильная структура ДДТ, высокая растворимость в жирах и низкая скорость метаболизма вызывают его биоаккумуляцию в организме животных. Хотя ДДТ запрещен в США, другие страны, такие как Китай и Турция, все еще производят и используют его довольно регулярно с помощью Дикофола, инсектицида, содержащего ДДТ в качестве примеси. Это продолжающееся использование в других частях мира по-прежнему является глобальной проблемой из-за мобильности и стойкости ДДТ.
Первоначальный контакт ДДТ происходит с растительностью и почвой. Отсюда ДДТ может перемещаться по многим маршрутам, например, когда растения и растительность подвергаются воздействию химического вещества для защиты от насекомых, растения могут его поглотить. Затем эти растения могут употребляться в пищу людьми или другими животными. Эти потребители проглатывают химическое вещество и начинают метаболизировать токсичное вещество, накапливая больше при приеме внутрь и создавая риск для здоровья организма, их потомства и любых хищников. С другой стороны, попадание в организм зараженного растения насекомыми может привести к его переносимости. Другой путь - это химическое вещество, которое проходит через почву и попадает в грунтовые воды и в воду для людей. Или в случае, если почва находится рядом с движущейся водной системой, химическое вещество может оказаться в крупных пресноводных системах или в океане, где рыба подвержена высокому риску токсикологического воздействия ДДТ. Наконец, наиболее распространенным путем переноса ДДТ является испарение ДДТ в атмосферу с последующей конденсацией и, в конечном итоге, выпадением осадков, в результате чего он попадает в окружающую среду в любой точке Земли. Из-за переноса ДДТ на большие расстояния присутствие этого вредного токсиканта будет продолжаться до тех пор, пока он все еще где-либо используется, и до тех пор, пока текущее загрязнение в конечном итоге не исчезнет. Даже после полного прекращения использования он будет оставаться в окружающей среде еще много лет из-за стойких свойств ДДТ.
Предыдущие исследования показали, что ДДТ и другие аналогичные химические вещества напрямую вызывают реакцию и действие возбудимых мембран.. ДДТ заставляет мембраны, такие как органы чувств и нервные окончания, многократно активироваться, замедляя способность натриевого канала закрываться и прекращая высвобождение ионов натрия. Ионы натрия - это то, что поляризует противоположный синапс после его деполяризации от срабатывания. Это ингибирование закрытия канала ионов натрия может привести к множеству проблем, включая дисфункциональную нервную систему, снижение двигательных способностей / функций / контроля, репродуктивную недостаточность (истончение яичной скорлупы у птиц) и нарушения развития. В настоящее время ДДТ был назван возможным канцерогеном для человека на основании исследований опухолей печени животных. Токсичность ДДТ для людей связана с головокружением, тремором, раздражительностью и судорогами. Хроническая токсичность привела к долгосрочным неврологическим и когнитивным проблемам.
Неорганическая ртуть (элементарная ртуть) менее биодоступна и менее токсична, чем органическая ртуть, но, тем не менее, токсична. Он выбрасывается в окружающую среду как из естественных источников, так и в результате деятельности человека, и он способен перемещаться на большие расстояния через атмосферу. Примерно от 2700 до 6000 тонн элементарной ртути выбрасывается в результате естественной деятельности, такой как вулканы и эрозия. Еще 2 000 - 3 000 тонн выбрасываются в результате промышленной деятельности человека, такой как сжигание угля, выплавка металлов и производство цемента. Из-за своей высокой летучести и времени пребывания в атмосфере около 1 года, ртуть может перемещаться по континентам перед осаждением. Неорганическая ртуть обладает широким спектром токсикологических эффектов, включая повреждение дыхательной, нервной, иммунной и выделительной систем человека. Неорганическая ртуть также обладает способностью к биоаккумуляции индивидуумов и биоусилению через трофические системы.
Органическая ртуть значительно более вредна для окружающей среды, чем ее неорганическая форма из-за ее широкого распространения, а также ее более высокой мобильности, общей токсичности и темпы биоаккумуляции выше, чем у неорганической формы. Органическая ртуть в окружающей среде в основном образуется в результате преобразования элементарной (неорганической) ртути через анаэробные бактерии в метилированную ртуть (органическую). Глобальное распространение органической ртути является результатом общей мобильности соединения, активации через бактерии и переноса в результате потребления животными. Органическая ртуть обладает многими теми же эффектами, что и неорганическая форма, но имеет более высокую токсичность из-за более высокой подвижности в организме, особенно ее способности легко преодолевать гематоэнцефалический барьер.
Высокая токсичность обеих форм ртути (особенно органической ртути) представляет угрозу почти для всех организмов, вступающих с ней в контакт. Это одна из причин того, что ртути в окружающей среде уделяется такое пристальное внимание, но даже больше, чем ее токсичность, - это ее стойкость и время удерживания в атмосфере. Способность ртути легко улетучиваться позволяет ей проникать в атмосферу и путешествовать по всему миру. В отличие от большинства других СБТ с периодом полураспада в атмосфере от 30 минут до 7 дней, ртуть имеет время пребывания в атмосфере не менее 1 года. Это время удерживания в атмосфере вместе с устойчивостью ртути к факторам разложения, таким как электромагнитное излучение и окисление, которые являются двумя основными факторами, ведущими к разложению многих СБТ в атмосфере, позволяет ртути из любого источника широко переноситься. Эта характеристика транспортировки ртути во всем мире, наряду с ее высокой токсичностью, является причиной ее включения в список PBTs BNS.
Реализация О неблагоприятных последствиях загрязнения окружающей среды стало известно в результате нескольких стихийных бедствий, произошедших во всем мире. В 1965 году было признано, что обширное загрязнение ртутью химическим заводом Chisso в Минамате, Япония, из-за неправильного обращения с промышленными отходами, привело к значительным последствиям для людей и организмов. Ртуть выбрасывалась в окружающую среду в виде метилртути (биодоступное состояние) в промышленные сточные воды, а затем накапливалась моллюсками и рыбой в заливе Минамата и море Сирануи. Когда зараженные морепродукты употреблялись в пищу местным населением, это вызывало неврологический синдром, названный болезнью Минамата. Симптомы включают общую мышечную слабость, нарушение слуха, снижение поля зрения и атаксию. Катастрофа в Минамате способствовала глобальному осознанию потенциальных опасностей, связанных с загрязнением окружающей среды, и характеристике СБТ.
Несмотря на запрет ДДТ 30 лет назад и годы различных усилий по очистке Пьюджет-Саунд от ДДТ и ПХД, все еще существует значительное присутствие оба соединения, которые представляют постоянную угрозу для здоровья человека и окружающей среды. Морские тюлени (Phoca vitulina), распространенный морской вид в районе Пьюджет-Саунд, были в центре внимания нескольких исследований по мониторингу и изучению последствий накопления и увеличения ДДТ в водных организмах. В одном исследовании детенышей тюленя метили и повторно проверяли каждые 4–5 лет для проверки на концентрацию ДДТ. Тенденции показали, что детеныши сильно загрязнены; это означает, что их жертва также сильно загрязнена. Благодаря высокой растворимости в липидах ДДТ также может накапливаться среди местного населения, потребляющего морепродукты из этого района. Это также относится к беременным или кормящим женщинам, поскольку ДДТ будет передаваться от матери к ребенку. Риск ДДТ для здоровья как животных, так и человека по-прежнему будет оставаться проблемой в Пьюджет-Саунде, особенно из-за культурного значения рыбы в этом регионе.
