Контрольная работа по "Экологии"

Содержание:

1. Понятие о ксенобиотиках  и пути их поступления в  организм.

Человеческий организм имеет сложные  системы обмена веществ и детоксикации опасных для него соединений. Эти системы прошли длительную эволюцию под воздействием природных токсических компонентов пищи, воды, воздуха и различных биологических ядов. В XX в. человеческий организм стал подвергаться воздействию разнообразных синтезированных, т.е. ранее не встречавшихся веществ. Поскольку эти вещества чужды организму, их стали называть «ксенобиотиками». Слово ксенобиотики происходит от греч. «xenos»– чужой, «bios»– жизнь, то есть это вещества, чуждые природной среде, окружающей живые организмы. Ксенобиотик - это чужеродное для организма или сообщества химическое соединение, которое может вызывать нарушение биохимических и физиологических процессов и структурных компонентов на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном уровнях. Воздействие ксенобиотиков может привести к снижению жизнеспособности, плодовитости и вызвать гибель живых организмов, популяций или сообществ.

Основные пути поступления ксенобиотиков в организм человека – с пищей и водой через рот, с вдыхаемым воздухом через легкие и через кожу. Действие вредных веществ на организм человека бывает комплексным и комбинированным. Комплексным принято называть такое воздействие, когда ксенобиотики поступают в организм одновременно, но разными путями. Комбинированным называют такое воздействие, когда ксенобиотики  одновременно или последовательно поступают в организм одним и тем же путем (Рис.1).

Рис. 1. Пути поступления загрязнителей в организм человека.

Сегодня, в наш индустриальный век, ксенобиотики находятся везде. Их выбрасывают промышленные предприятия в воздух и в воду, сегодня без бытовой химии многим не представляется жизнь, строительные материалы также содержат ксенобиотики и часто являются их источником, даже одежда является источником ксенобиотиков, так как делается из синтетических материалов или содержит синтетические красители, также к их числу относятся боевые отравляющие вещества, пестициды, нитриты, нитраты, алкоголи, дубильные вещества, многие лекарственные препараты (Рис.2).

Рис.2. Основные источники комплексного и комбинированного воздействия ксенобиотиков на организм человека.

Ксенобиотики подразделяются на три  группы:

1)химические (элементы, вещества и  соединения);

2)физические (шум, вибрация, радиация, излучение и т.п.);

3)биологические (бактерии, вирусы, гельминты, простейшие и т.п.).

Большинство химических элементов  в строго определённых количествах  являются необходимыми для нормального  функционирования организма человека, но избыточное их поступление вызывает отравление.

Согласно решению объединенной комиссии Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (далее ФАО) и  Всемирной организации здравоохранения (далее ВОЗ) по Пищевому кодексу, в  число компонентов, содержание которых  контролируется при международной  торговле продуктами питания, включено восемь химических элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, стронций. Список этих элементов в настоящее время дополняется. В России медико-биологическими требованиями определены критерии безопасности для следующих химических элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, олово.

Свинец. Один из самых распространенных и опасных токсикантов. Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная, пищеварительная системы и почки. Отмечено отрицательное влияние на половую функцию организма.

 В земной коре содержится  в незначительных количествах.  Вместе с тем только в атмосферу  поступает в переработанном и  мелкодисперсном состоянии 4,5·105 т свинца в год.

Среднее содержание свинца по отдельным  группам продуктов, мг/кг: фрукты – 0,1, овощи – 0, 19, крупы – 0,21, хлебобулочные  изделия – 0,16, мясо и рыба – 0,16, молоко – 0,027.

Предусматривается содержание свинца в водопроводной воде не выше 0,03 мг/кг. Следует отметить активное накопление свинца в растениях и мясе сельскохозяйственных животных вблизи промышленных центров, крупных автомагистралей. Взрослый человек получает ежедневно с  пищей 0,1-0,5 мг свинца, с водой –  около 0,02 мг. Общее его содержание в организме составляет 120 мг. Из крови свинец поступает в мягкие ткани и кости.90% поступившего свинца выводится из организма с фекалиями, остальное с мочой и другими  биологическими жидкостями. Биологический  период полувыведения свинца из мягких тканей и органов составляет около 20 дней, из костей – до 20 лет.

Мероприятия по профилактике загрязнения  свинцом пищевых продуктов должны включать государственный и ведомственный  контроль за промышленными выбросами свинца в атмосферу, водоемы, почву. Необходимо снизить или полностью исключить применение соединений свинца в бензине, стабилизаторах, изделиях из поливинилхлорида, красителях, упаковочных материалах. Немаловажное значение имеет гигиенический контроль за использованием луженой пищевой посуды, а также глазурованной керамической посуды, недоброкачественное изготовление которых ведет к загрязнению пищевых продуктов свинцом.

Кадмий. В природе в чистом виде не встречается. Земная кора содержит около 0,05 мг/кг кадмия, морская вода – 0,3 мкг/кг.

Кадмий широко применяется при  производстве пластмасс, полупроводников. В некоторых странах соли кадмия используются в ветеринарии. Фосфатные  удобрения и навоз также содержат кадмий. Все это определяет основные пути загрязнения окружающей среды, а, следовательно, продовольственного сырья и пищевых продуктов. Попадая  в организм в больших дозах, кадмий проявляет сильные токсические  свойства.

Главной мишенью биологического действия являются почки. Известна способность  кадмия в больших дозах нарушать обмен железа и кальция. Все это  приводит к возникновению широкого спектра заболеваний: гипертоническая  болезнь, анемия, снижение иммунитета и др. 

Важное значение в профилактике интоксикации кадмием имеет правильное питание: преобладание в рационе растительных белков, богатое содержание серосодержащих аминокислот, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, меди, селена, кальция. Необходимо профилактическое УФ-облучение. Целесообразно исключить из рациона продукты, богатые кадмием. Белки молока способствуют накоплению кадмия в организме и проявлению его токсических свойств.

Мышьяк. Содержится во всех объектах биосферы: морской воде – около 5 мкг/кг, земной коре – 2 мг/кг, рыбах и ракообразных – в наибольших количествах.

Мышьяк, в зависимости от дозы, может  вызывать острое и хроническое отравление. Хроническая интоксикация возникает  при длительном употреблении питьевой воды с 0,3-2,2 мг мышьяка на 1 л воды. Разовая доза мышьяка в 30 мг смертельна для человека. Специфическими симптомами интоксикации считают утолщение  рогового слоя кожи ладоней и подошв. Неорганические соединения мышьяка  более токсичны, чем органические. После ртути мышьяк является вторым по токсичности элементом, содержащимся в пищевых продуктах. В организме  он накапливается в волосах, ногтях, коже. Необходимость мышьяка для  жизнедеятельности организма человека не доказана, за исключением его  стимулирующего действия на процесс  кроветворения.

Загрязнение продуктов питания  мышьяком обусловлено его использованием в сельском хозяйстве. Мышьяк находит  применение в производстве полупроводников, стекла, красителей. Бесконтрольное использование  мышьяка и его соединений приводит к его накоплению в продовольственном  сырье и пищевых продуктах, что  обусловливает риск возможных интоксикаций и определяет пути профилактики.

Ртуть является одним из самых опасных и высокотоксичных элементов, обладающим способностью накапливаться в организме растений, животных и человека. Загрязнение пищевых продуктов ртутью может происходить в результате: естественного процесса испарения из земной коры в количестве 25-125 тыс. т ежегодно; использования ртути в народном хозяйстве - производство хлора и щелочей, зеркал, электротехническая промышленность, медицина и стоматология, сельское хозяйство и ветеринария; образование некоторыми группами микроорганизмов метилртути, диметилртути, других высокотоксичных соединений, поступающих в пищевые цепи. Защитным эффектом при воздействии ртути на организм человека обладают цинк и особенно селен. Токсичность неорганических соединений ртути снижают аскорбиновая кислота и медь при их повышенном поступлении в организм, органических – протеины, цистин, токоферолы.

Медь, в отличие от ртути и мышьяка, принимает активное участие в процессах жизнедеятельности, входя в состав ряда ферментных систем. Суточная потребность – 4-5 мг. Дефицит меди приводит к анемии, недостаточности роста, ряду других заболеваний, в отдельных случаях – к смертельному исходу. Однако при длительном воздействии высоких доз меди наступает "поломка" механизмов адаптации, переходящая в интоксикацию и специфическое заболевание. В этой связи является актуальной проблема охраны окружающей среды и пищевой продукции от загрязнения медью и ее соединениями. Основная опасность исходит от промышленных выбросов, передозировки инсектицидами, другими токсичными солями меди, потребления напитков, пищевых продуктов, соприкасающихся в процессе производства с медными деталями оборудования или медной тарой.

Цинк входит в состав около 80 ферментов, участвуя тем самым в многочисленных реакциях обмена веществ. Типичными симптомами недостаточности цинка являются замедление роста у детей, половой инфантилизм у подростков, нарушение вкуса и обоняния и др.

Суточная потребность в цинке  взрослого человека составляет 15 мг. Цинк, содержащийся в растительных продуктах, менее доступен для организма. Цинк из продуктов животного происхождения усваивается на 40%. Содержание цинка в пищевых продуктах составляет, мг/кг: мясо – 20-40, рыбопродукты – 15-30, устрицы – 60-1000, яйца – 15-20, фрукты и овощи – 5, картофель, морковь – около 10, орехи, зерновые – 25-30, мука высшего сорта – 5-8; молоко – 2-6 мг/л. В суточном рационе взрослого человека содержание цинка составляет 13-25 мг. Цинк и его соединения малотоксичны. Содержание цинка в воде в концентрации 40 мг/л безвредно для человека.

Вместе с тем возможны случаи интоксикации при нарушении использования  пестицидов, небрежного терапевтического применения препаратов цинка. Признаками интоксикации являются тошнота, рвота, боль в животе, диарея. Отмечено, что  цинк в присутствии сопутствующих  мышьяка, кадмия, марганца, свинца в  воздухе на цинковых предприятиях вызывает у рабочих "металлургическую" лихорадку.

Известны случаи отравления пищей  или напитками, хранившимися в железной оцинкованной посуде. В этой связи  приготовление и хранение пищевых  продуктов в оцинкованной посуде запрещено.

Необходимость олова для организма человека не доказана. Вместе с тем в организме  взрослого человека около 17 мг олова, что указывает на возможность  его участия в обменных процессах. Основным источником загрязнения пищевых продуктов оловом являются консервные банки, фляги, железные и медные кухонные котлы, другая тара и оборудование, которые изготавливаются с применением лужения и гальванизации. Опасность отравления оловом увеличивается при постоянном присутствии его спутника - свинца. Не исключено взаимодействие олова с отдельными веществами пищи и образование более токсичных органических соединений. Отравление оловом может вызвать признаки острого гастрита (тошнота, рвота и др.), отрицательно влияет на активность пищеварительных ферментов.

Влияние радионуклидов на живой организм. Большие дозы радиации убивают клетку, останавливают ее деление, угнетают ряд биохимических процессов, лежащих  в основе жизнедеятельности, повреждают структуру ДНК и тем самым  нарушают генетический код и лишают клетку информации, лежащей в основе ее жизнедеятельности. Радиоактивные  элементы, попадающие в организм, вызывают возникновение свободных радикалов - частиц, обладающих высоким повреждающим действием на живую клетку. При  больших дозах происходят серьезнейшие повреждения тканей, а малые могут  вызвать рак и индуцировать генетические дефекты, которые, возможно, проявятся  у детей и внуков человека, подвергшегося  облучению, или у его более  отдаленных потомков. Это проявляется  как при наружном, так и при  внутреннем облучении, когда в организм попадают радионуклиды: стронций-90, рубидий-87, цезий-137 и другие. 

Пестициды - химические соединения, применяемые  для защиты культурных растений от вредных организмов. Пестициды различаются по объектам применения. Например: гербициды используются для борьбы с сорными растениями, зооциды - для борьбы с грызунами, инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми. Больше всего пестицидов может содержаться в овощах, молочных продуктах, зерне и зернобобовых, меньше всего - в рыбе и растительных маслах. Острые отравления пестицидами встречаются довольно редко. Гораздо чаще наблюдаются хронические отравления пестицидами и их метаболитами. Пестициды обладают высокой токсичностью для  организма человека, опасны в связи  с возможностью мутагенного, тератогенного  и канцерогенного действия. Они могут  оказать токсическое действие на плод, не принося вреда организму  матери и, выделяясь с молоком, затем  отрицательно влиять на рост и развитие младенца.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) образуются в процессе горения органических веществ (бензина, др. видов топлива, табака), в т. ч., при копчении, подгорании продуктов питания. Они содержатся в воздухе (пыль, дым), проникают в почву, воду, а оттуда - в растения и животных. ПАУ являются устойчивыми соединениями, поэтому обладают способностью накапливаться. В организм человека ПАУ попадают через  дыхательную, пищеварительную систему, через кожу. большому риску попадания в организм ПАУ подвергаются курильщики и пассивные курильщики.

Механизмы защиты  организмов от  ксенобиотиков

Все чужеродные соединения, попадая в  организм человека или животных, распределяются в различных тканях, накапливаются, подвергаются метаболизму и выводятся (Рис. 3).