Ekotoksykologia wg. Wojciech Dmuchowski e-mail: dmuchowski@ob.neostrada.pl Podstawy ekotoksykologii C.H. Walker, S.P. Hopkin R.M. Sibly, B. Peakall Wydawnictwo Naukowe PWN
Ekotoksykologia od komórki do ekosystemu R. Laskowski, P. Migula PWRiL Chemia środowiska G.W. vanloon, S.J. Duffy Wydawnictwo Naukowe PWN
Chemia środowiska Peter O'Neill Wydawnictwo Naukowe PWN Wstęp Plan wykładu Zanieczyszczenia środowiska Ekotoksykologia na poziomie molekularnym i komórkowym Ekotoksykologia osobnicza Ekotoksykologia populacyjna Ekotoksykologia ekosystemowa Ekotoksykologia stosowana
Ekotoksykologia - definicje Termin ekotoksykologia złożenie słów ekologia i toksykologia (Truhaut 1969) E. zajmuje się ochroną systemów ekologicznych przed szkodliwym działaniem syntetycznych substancji chemicznych (Calow 1993) Nauka integrująca ekologiczne i toksykologiczne efekty chemicznych zanieczyszczeń z losami tych zanieczyszczeń w środowisku (przemieszczanie się, przemiany, rozkład) (Forbes i Forbes 1994) E. zajmuje się badaniem szkodliwego działania substancji chemicznych na ekosystemy, co pozwala objąć zmiany w organizmach z konsekwencjami na poziomie populacji i wyższym (Walker i in. 1996) Ekotoksykologia definicje cd. E. jest nauką o oddziaływaniu substancji toksycznych na organizmy żywe i konsekwencjach tych oddziaływań na poziomie organizacji wyższych niż pojedynczy organizm (Laskowski i Migula) E. jest dziedziną wiedzy badającą występujące w środowisku substancje chemiczne w aspekcie ich oddziaływania na organizmy żywe w sposób długotrwały systematyczny oraz w niskich w dawkach (Rejmer 1997)
Główne grupy substancji toksycznych pierwiastki chemiczne - główne metale śladowe (np. Zn, Cu, Pb, Cd, Hg) nieorganiczne związki chemiczne - azotany (NO 3- ) i azotany (NO 2- ); - gazy (SO 2, NO x, O 3, HF); - detergenty (zeolity, poliwęglany, nadborany) Organiczne związki chemiczne - pestycydy (fungicydy, herbicydy, insektycydy) - pilichlorowane bifenyle (PCB) itp. - wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) - dioksyny i furany Toksyczność jonów metali na przykładzie Cd interakcja z receptorami sygnałowymi; interakcje i zmiany białek kanałowych; interakcje z kinazami i fosfotazami; wpływ na ekspresję genów; zaburzenia chromosomowe; uszkodzenia DNA; zaburzenia mitochondriów uszkodzenia błon komórkowych; stres oksydacyjny; zaburzenia metabolizmu glutationu.
Toksyczność związków nieorganicznych Azotany i azotyny - utlenianie hemoglobiny do methemoglobiny - prekursory mutagennych i kancerogennych nitrozwiązków SO 2, NO x, O 3 - uszkodzenia komórek epidermy - upośledzenie fotosyntezy, transpiracji, respiracji - zaburzenia funkcji oddechowych - leukocytoza, uszkodzenia erytrocytów - hamowanie aktywności wolnych rodników
cd. detergenty - rozpuszczanie warstwy lipidowej błon komórkowych Związki metaloorganiczne czteroetylek ołowiu - metabolizowany w wątrobie do trietylku ołowiu dysfunkcje neurologiczne metylortęć - powstaje w wyniku metylacji rtęci metalicznej przez bakterie (biometylacja) uszkodzenia systemu nerwowego organiczne związki cyny - trimetylocyna (TMT) neurotoksyny - tributylocyna (TBT) silnie toksyczny dla - bezkręgowców (ng/l), umiarkowanie dla kręgowców
Emisja NOx w latach 1995-2010
Katastrofie ekologicznej sprzyjają globalne zagrożenia ekologiczne: globalne zmiany klimatyczne - NIE niszczenie warstwy ozonowej zakwaszenie atmosfery i wód deforestacja powierzchni Ziemi stepowienie i pustynnienie powierzchni Ziemi zanieczyszczenie mórz i oceanów degradacja zasobów wody pitnej ograniczenie bioróżnorodności i ekologicznych użytków pozaekonomicznych zanieczyszczenie okołoziemskiej przestrzeni kosmicznej degradacja jezior np. Jezioro Aralskie
Choroba itai-itai jap. イタイイタイ病 itai-itai byō, zwana też chorobą ouch-ouch Nazwa pochodzi od japońskiego słowa określającego silny ból ( 痛い itai) W prowincji Toyama uprawiano ryż na polach nawożonych ściekami o dużej zawartości kadmu, pochodzącymi z zakładów przemysłowych (wody kopalniane). Lata 1940-1960
typowe objawy to: ubytek niezbędnych związków mineralnych z kości i ich zniekształcenie nadmierna łamliwość kości charakterystyczny kaczy chód silne bóle w lędźwiach i mięśniach ciężkie uszkodzenia nerek Katastrofa Minamata Choroba z Minamaty - zespół objawów chorobowych spowodowany uszkodzeniem układu nerwowego w wyniku zatrucia metylortęcią Do roku 2001 oficjalnie rozpoznano 2 265 przypadków (z czego 1784 osób zmarło). W 1965 roku w Japonii ujawniono drugi przypadek zatruć metylortęcią, który miał miejsce w prefekturze Niigata i który nazwano chorobą Niigata Minamata.
Ofiara katastrofy w Minamata
Seveso to miejscowość i gmina we Włoszech miejsce katastrofy przemysłowej 10 lipca 1976 r. doszło tam do wybuchu reaktora w zakładach ICMESA produkujących herbicyd: kwas 2,4,5- trichlorofenylooctowy (2,4,5-T). W wyniku wybuchu do atmosfery wydostało się ok. 1 kg 2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioksyny TCDD (dioksyna). 37 tysięcy osób uległo silnemu zatruciu. Obecnie w Seveso tylko 35% spośród nowonarodzonych dzieci stanowią chłopcy. Efekt endokrynnego działania dioksyn.
Jednostki stosowane w ekotoksykologii często używane: bardziej poprawnie oznacza: ppm (części na milion) ppb (części na miliard) ppt (części na bilion) µmol / mol = 10-6 (micromol / mol) nmol / mol = 10-9 (nanomol / mol) pmol / mol = 10-12 (pikomol / mol) 1 na 1 000 000 1 na 1 000 000 000 1 na 1 000 000 000 000 Czy możesz wyobrazić sobie jeden ppb? ppb = części na miliard 1 Hindus na całe Indie, 1 cent na 10 mln euro, 1 sekunda na 32 lata A jeden ppt? ppt = części na bilion 1 znaczek pocztowy na obszar wielkości Paryża