Контрольная работа по "Экологии"

Рис. 3. Превращения ксенобиотиков в организме человека (а) и пути их выведения (б).

Лекарства и токсичные соединения по-разному  распределяются среди этих составляющих. Одни остаются в крови, другие поступают  в межклетники или вовнутрь клеток. Следует учесть, что многие лекарства  и токсичные соединения являются слабыми кислотами или основаниями, что может сильно влиять на их распределение  среди клеточных мембран, они  не будут проникать сквозь мембраны.

Некоторые ксенобиотики в крови могут изолироваться  путем связывания с белками. Изоляция этих соединений при помощи белков крови может ограничить их действие на клетки.

Превращения ксенобиотиков в организме человека представляют собой механизм поддержания постоянства состава внутренней среды организма во время воздействия на него чужеродных соединений. Принято выделять две фазы метаболизма.

К первой фазе относятся реакции гидролиза, восстановления и окисления субстрата. Обычно они приводят к внедрению  или образованию функциональной группы типа - OH, -NH2, - SH, - COOH, что несколько  увеличивает гидрофильность исходного  соединения.

Эти реакции  происходят при активном участии  ферментов системы цитохрома, осуществляющих окислительный, восстановительный метаболизм стероидов, жирных кислот, ретиноидов, желчных кислот, биогенных аминов, лейкотриенов, а также экзогенных соединений, в том числе лекарств, загрязняющих агентов из окружающей среды, химических канцерогенов. Причём поступление чужеродного вещества в организм усиливает выделение им необходимых для метаболизма ферментов.

Ко второй фазе метаболизма ксенобиотиков относятся реакции глюкуронидации, сульфатирования, ацетилирования, метилирования, конъюгации с глютатионом, аминокислотами, такими как глицин, таурин, глутаминовая кислота. В основном реакции второй фазы приводят к значительному увеличению гидрофильности ксенобиотика, что способствует их выведению из организма. Реакции второй фазы обычно протекают намного быстрее, чем реакции первой фазы, поэтому скорость метаболизма ксенобиотика в большой степени зависит от скорости, с которой протекает реакция первой фазы.

Различные биохимические реакции метаболизма  ксенобиотиков осуществляются в печени, почках, лёгких, кишечнике, мочевом пузыре, др. органах, что зачастую приводит к заболеваниям этих органов: циррозу и раку печени, раку мочевого пузыря, проч. Для примера: в печени происходят многие ферментативные процессы расщепления ксенобиотиков, в почках – выведение низкомолекулярных продуктов метаболизма. Метаболизм этилового спирта вызывает цирроз печени, а ртуть, свинец, цинк, кадмий вызывают некроз почек.

Итак, из всего вышесказанного можно  сделать вывод о том, что изучение превращений ксенобиотиков путём детоксикации и деградации в живых организмах и во внешней среде важно для организации санитарно-гигиенических мероприятий по охране природы. Изучение влияния ксенобиотиков на иммунную систему дает возможность предупредить вредноносное действие этих веществ на организм или ликвидировать его последствия, вернув иммунитет человека в норму. Специальные исследования показали, что причиной уменьшения численности диких животных и рыб стало длительное воздействие загрязнителей, вызывающее репродуктивные эффекты, проявляющиеся снижением или прекращением воспроизводства. Наши пищевые цепи непосредственно связаны с животными и растениями, поэтому решение данной проблемы имеет огромное практическое значение.

2. Загрязнение воды при  использовании в промышленности  и сельском хозяйстве. 

Загрязнение поверхностных вод  началось в центральной России еще  в XVI в., когда начали удобрять поля навозом. С тех пор в центральных  районах страны основным загрязнителем  вод было сельское хозяйство. В северных районах большую роль играл сплав  леса, особенно молевой, при котором  бревна тонули и гнили в воде. С развитием промышленности и  ростом городов стала расти роль коммунальных и промышленных загрязнений.

Резкое  усиление загрязнений произошло  в ХХ веке. Особая опасность связана с совпадением периода роста сбросов загрязненных сточных вод и многовековой тенденции нарастания сухости климата, снижения водности водоемов. В этих условиях растут концентрации поллютантов в растворах и, следовательно, степень их вредного воздействия на природные системы и здоровье человека.

К началу 90-х гг. в России создалась довольно сложная ситуация. Качество вод большинства  поверхностных водоемов страны не отвечало установленным нормативам. Главными загрязняющими поверхностные воды веществами являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка, аммонийный и нитратный азот.

Различают природное и антропогенное загрязнения. Природное (естественное) загрязнение - загрязнение среды, источником которого являются природные процессы и явления, напрямую не обусловленные деятельностью человека: извержения вулканов, пыльные бури, наводнения, стихийные пожары и т.п.

Антропогенное (искусственное) загрязнение - результат деятельности человека. В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных.

Загрязнение воды - изменения химического и физического состояния или биологических характеристик воды, ограничивающие дальнейшее ее употребление.

При всех типах водопользования меняются либо физическое состояние (например, при нагревании), либо химический состав воды - при поступлении загрязняющих веществ, которые делятся на две  основные группы: со временем изменяющиеся в водной среде и остающиеся в  ней неизменными.

К первой группе относятся органические компоненты бытовых стоков и большая часть  промышленных, например отходы целлюлозно-бумажных предприятий. Вторую группу составляют многие неорганические соли, например сульфат натрия, который используется как краситель в текстильной  промышленности, и неактивные органические вещества типа пестицидов.

Загрязнение природных вод – это снижение их биосферных функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение водоемов происходит как естественным, так и искусственным путем. Загрязнения  поступают с дождевыми водами, смываются с берегов, а также  образуются в процессе развития и  отмирания животных и растительных организмов, находящихся в водоеме.

Естественное загрязнение природных вод возникает в результате природных процессов, без какого либо участия или влияния человека.

Однако  гораздо больший урон гидросфере наносит антропогенное загрязнение  природных вод.

Искусственное (антропогенное) загрязнение  водоемов является, главным образом, результатом спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. Поступающие в водоем загрязнения в зависимости от их объема и состава могут оказывать на него различное влияние:

1) изменяются  физические свойства воды (изменяется  прозрачность и окраска, появляются  запахи и привкусы);

2) появляются  плавающие вещества на поверхности  водоема и образуются отложения  (осадок на дне);

3) изменяется  химический состав воды (изменяется  реакция, содержание органических  и неорганических веществ, появляются  вредные вещества и т. п.);

4) уменьшается  в воде содержание растворенного  кислорода вследствие его потребления на окисление поступивших органических веществ;

5) изменяются  число и виды бактерий (появляются  болезнетворные), вносимых в водоем  вместе со сточными водами. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а иногда и для технического водоснабжения; в них погибает рыба.

В первом десятилетии XXI века антропогенное  загрязнение природных вод стало  носить глобальный характер и существенно  сократило доступные эксплуатационные ресурсы пресной воды на Земле.

Человечество  потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными  ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие  отрасли промышленности — горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них  уходит до 70 % всей воды, затрачиваемой  в промышленности.

Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть  может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах  залегания. Но основные источники загрязнения  связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов  промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию  на водную среду и живые организмы  занимают токсичные синтетические  вещества. Они находят все более  широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом  хозяйстве. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Из других загрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения. Так, в таблице 1, приведены основные загрязнители водных экосистем в различных отраслях промышленности.

Табл. 1. Основные загрязнители водных экосистем в различных отраслях промышленности.

Значительное  количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий  и др., смывается с сельскохозяйственных территорий. В основном они попадают в водоемы и водостоки без  какой-либо очистки, а поэтому содержат высокую концентрацию органических веществ, биогенных элементов и  других загрязнителей.

Главный же потребитель пресной воды —  сельское хозяйство: на его нужды  уходит 60-80 % всей пресной воды. Причём велик ее безвозвратный расход (особенно на орошение).

Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях  приводят к сильному загрязнению  водоемов вредными соединениями. Загрязнение  водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при  обработке водоемов для борьбы с  вредителями, поступления в водоемы  воды, стекающей с поверхности  обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов  предприятий — производителей, а  также в результате потерь при  транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду  с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие  количества органических соединений азота  и фосфора попадают со стоками  от животноводческих ферм, а также  с канализационными стоками. Повышение  концентрации питательных веществ  в почве приводит к нарушению  биологического равновесия в водоеме.

Вначале в таком водоеме резко увеличивается  количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося  в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для  существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».

Загрязняющие  вещества могут проникать и в  подземные воды: при просачивании промышленных и сельскохозяйственных стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др. Загрязнения  подземных вод не ограничиваются территориями промышленных предприятий, хранилищ отходов и пр., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20 - 30 км и более от источника  загрязнения. Всё это создает  реальную угрозу для питьевого водоснабжения  в этих районах.