Экотоксикология

В частности, содержание свинца, кадмия в организмах мелких млекопитающих прямо пропорционально его уровню в растительности. Однако уровень цинка, меди в организмах животных остается практически неизменным при концентрировании в растительности до 200 мкг/г. Коэффициент их накопления снижается. Медь и цинк — физиологически необходимые элементы, входящие в состав ферментов. Барьерную функцию для них выполняет желудочно-кишечный тракт. Свинец, кадмий беспрепятственно проходят через стенку желудочно-кишечного тракта. Зерна злаков менее загрязнены, чем другие части растений. В связи с этим уровни загрязнения зерноядных видов животных меньше, чем зеленоядных. Высокие уровни загрязнений наблюдаются у потребителей мхов и лишайников. Наличие мхов и лишайников в рационе животных обусловливает резкое повышение поступления в организм большинства токсических элементов. Особенно это проявляется в зимний период, когда доля этих растений в рационе многих животных значительно возрастает (у леммингов — до 70— 80 %). По сравнению с другими растениями уровни загрязнителей в мхах и лишайниках выше в десять раз и более. Осенью алюминия и ртути в листьях растений в 2—3 раза больше, чем весной. У цинка зависимость обратная.
В период утробного развития уровни загрязнителей в тканях плода значительно ниже их уровней в материнском организме благодаря плацентарному барьеру. С возрастом концентрации элементов, как правило, увеличиваются. У грызунов уровни загрязнений у самцов чаще выше, чем у самок.
Важнейший фактор — пространственная неоднородность территории, обусловленная неравномерностью воздушных потоков, особенностями рельефа местности и т. д. Пространственную неоднородность техногенной нагрузки на природные экосистемы можно оценить по загрязнению снежного покрова.
Распределение поллютантов в почве носит более сложный характер. Уровень вариабельности концентраций металлов в почве в целом выше, чем в снеге. Еще сильнее возрастает неоднородность токсической нагрузки для почвенной и надземной биоты. Пространственная неоднородность распределения тяжелых металлов увеличивается в ряду снег — почва — растительность. Гетерогенность загрязнения особей растений и особенно животных увеличивается за счет их миграций с более чистых или незагрязненных участков.

Медь (Си) — один из первых металлов, которые человечество начало использовать в чистом виде. Это объясняется не только простотой ее извлечения из руд, но и тем, что медь находится в природе в чистом виде. С открытием бронзы — сплава меди с оловом — начался бронзовый век. В настоящее время изделия из сплава цинка с медью и оловом (латунь) широко используют в быту миллионы людей в Китае и Индии.
Производство меди в мире достигает 6 млн т. В настоящее время мировое потребление меди снизилось вследствие замены меди алюминием в электротехнической промышленности.
Около половины меди используется в электротехнической и теплотехнической промышленности, для изготовления водопроводных и отопительных систем, сварочного оборудования, в сельском хозяйстве и фармакологии.
Медь присутствует почти во всех пищевых продуктах. Суточная потребность взрослого человека в меди — 2—2,5мг, т. е. 35— 40 мкг/кг массы тела, детей — 80 мкг/кг. Однако при нормальном содержании в пище молибдена и цинка — физиологических антагонистов меди, по оценке экспертов ФАО, суточное потребление меди может составлять не более 0,5 мг/кг массы тела (до 30 мг в рационе).
Потребление в пищу большого количества солей меди вызывает токсические эффекты у людей и животных. Они, как правило, обратимы. При случайном попадании больших количеств меди в организм людей, опрыскивающих виноградники бордоской смесью, проявляются симптомы поражения легких, которые гистологически напоминают силикоз. Обычно силикоз развивается при длительном вдыхании пыли, содержащей диоксид кремния. При этом происходит постепенная атрофия эпителия дыхательных путей. В некоторых случаях отмечена взаимосвязь между развитием рака легких и накоплением меди. Летальной для человека является концентрация меди 0,175—0,250 г/сут.
Гигиеническими требованиями к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов предусматривается обязательный контроль за содержанием меди в пищевых продуктах. ПДК меди в основных пищевых продуктах в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078—01 составляет для шоколада, моллюсков, ракообразных, зародышей пшеницы 20—50 мг/кг; сыров, рыбы, круп — 10—15; хлеба, мяса, творога, овощей — 5—7; сахара, яиц, поваренной соли —2—3; молока— 1,0; растительного масла — 0,5 мг/кг.

К жизненно важным для растений микроэлементам относятся В, Со, Си, Fe, Mn, Mo, Si, Zn; к металлам, необходимым в питании животных и человека, — Со, Си, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Si, V, Zn. Микроэлементы участвуют в таких важнейших биохимических процессах, как дыхание (Fe, Си, Zn, Mn, Co), фотосинтез (Мз, Си), синтез белков (Мз, Со, Си, Ni, Cr), кроветворение (Fe, Co, Си, Mn, Ni, Zn), белковый, углеводный и жировой обмен веществ (Мо, V, Со, Mn, Zn, W), синтез гумуса (Си), фиксация и ассимиляция некоторых важных питательных веществ (например, азота, серы). Си, Fe, Mn, Zn активируют ферменты или входят в состав коферментов, участвующих в переносе электронов. Си, Со, Fe, Мо катализируют изменения валентности в веществах субстрата. В допустимых концентрациях микроэлементы выполняют многие жизненно важные функции в клетках живых организмов. Кобальт принимает участие в симбиотической фиксации азота, стимулировании окислительно-восстановительных реакций при синтезе хлорофилла. Медь участвует в процессах окисления, фотосинтеза, метаболизма протеинов и углеводов. Железо играет важную роль в процессах фотосинтеза, фиксации азота, окислительно-восстановительных реакциях. С участием марганца осуществляется фотопродукция кислорода в хлоропластах. Цинк — важный компонент метаболизма углеводов и белков в клетке.
С недостатком меди связаны суховершинность плодовых деревьев, нарушение координации движений у овец и крупного рогатого скота; избыток меди и цинка приводит к малокровию у животных. При недостатке цинка развиваются розеточная болезнь плодовых деревьев, пятнистость листьев у цитрусовых, побеление верхушки у кукурузы, прекращение роста, утолщение кожи у животных. Избыточное содержание стронция в почвах приводит к образованию у растений уродливых форм. При молибденовой недостаточности установлено появление пятнистости и свертывания листьев у томата. Недостаток марганца приводит к заболеванию хлорозом бобовых, овса, сахарной свеклы. Азотфиксацию у бобовых стимулируют молибден, кобальт и ванадий.
Предельные фитотоксичные для растений концентрации микроэлементов в поверхностном слое почвы по разным литературным источникам составляют для Т1 — 1, Ag — 2, Hg — 0,3—5, Cd — 3-8, Mo-4-10, Se-5-10, Be-10, As-15-50, Co-25-50, Sb, Sn-50, V-50-100, Cr-75-100, Ni-100, Cu- 60-125, Zn - 70-400, Pb - 100-400, F - 200-1000, Mn - 1500-3000 мг/кг сухой массы. У сельскохозяйственных растений As в избыточном количестве вызывает появление красно-бурых некротических точек на старых листьях, пожелтение или покоричневение корней, В — хлороз краев и концов листьев, Со — межжилковый хлороз молодых листьев, побеление краев и кончиков листьев, Сг — хлороз молодых листьев, Си — темно-зеленую окраску листьев, появление толстых, похожих на колючую проволоку корней, Fe — темно-зеленую окраску листьев, Zn — хлороз и некроз концов листьев, межжилковый некроз молодых листьев, повреждение корней, похожих на колючую проволоку. Наиболее чувствительны к Мо, Ni, Zn злаки, Fe — рис, табак, Си — злаки и бобовые. В условиях лесостепного и степного Поволжья Fe, Mn, Rb, Sr, Ti, As, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Hg могут накапливаться в растениях в количествах, превышающих ПДК для растительных кормов и продуктов питания для человека, а также в фитотоксичных концентрациях (Матвеев, Павловский, Прохорова, 1997).