Оценка опасности химических веществ в рыбохозяйственных водоёмах

Данные о классах опасности химических веществ приводятся в списке рыбохозяйственных ПДК наряду с ЛПВ и используются для регламентации водопользования.

Оценка опасности химических соединений проводится на основе анализа и учёта токсикологических параметров (параметров токсичности), величин ПДК, способности к материальной кумуляции и характеристик поведения вещества в водоеме (стабильности самого вещества и его биологически активных метаболитов).

Классификация веществ по токсикологическим параметрам проведена в табл. 8.4., по способности к материальной кумуляции – в табл. 8.5.

Таблица 8.4 – Классификация загрязняющих воду химических веществ по

токсикологическим параметрам

Таблица 8.5 – Классификация загрязняющих воду химических веществ по их способности к материальной кумуляции

По поведению в водоемах вещества могут быть подразделены:

– на практически не трансформируемые в водоемах (например, хлористый натрий);

– вещества, метаболиты которых, вступая в сложные соединения с природными компонентами, в основном органическими, меняют характер и интенсивность воздействия на биоту; токсичность при этом может возрастать;

– подвергающиеся деградации в природных водах до простых соединений. Их метаболиты могут быть более токсичны, чем исходные вещества, а конечные продукты распада могут выходить из круговорота вещества или включаться в него.

Поведение вещества в водоеме характеризуется также сроками его разрушения, т.е. стабильностью (табл. 8.6).

Таблица 8.6–Классификация загрязняющих воду химических

веществ по стабильности

^* В каждой графе приведено время для двух значений температуры.

В зависимости от степени токсичности, кумулятивных свойств и стабильности проводится разделение веществ по классам опасности.

Класс опасности приводится в списке рыбохозяйственных ПДК наряду с ЛПВ и используется для регламентации водопользования.

В рыбохозяйственном водопользовании выделено 4 класса опасности загрязняющих воду веществ:

первый – чрезвычайно опасные (ПДК <0,00001 мг/л);

второй – высоко опасные (ПДК 0,0001…0,00001 мг/л);

третьей – опасные (ПДК 0,01…0,001 мг/л)

четвертый – умеренно опасные (ПДК >0,01 мг/л).

К первому классу опасности отнесены вещества, лимитируемые по токсикологическому и рыбохозяйственному ЛПВ (накопление в рыбе и промысловых гидробионтах, опасное для человека и домашних животных). Этот класс представлен исключительно ксенобиотиками с ПДК ниже 0,00001 мг/л и высокой или сверхвысокой материальной кумуляцией. Стабильность веществ и вредных продуктов их распада более 180 суток при 20⁰С. Отнесение к классу опасности проводится по любому из указанных признаков, одному или нескольким.

Ко второму классу опасности отнесены вещества со свойствами, указанными для 1-го класса, класс также представлен исключительно ксенобиотиками. ПДК от 0,0001 до 0,00001 мг/л. Сюда относятся вещества с умеренной кумуляцией. Стабильность веществ и метаболитов – 60…180 суток при 20⁰С.

К третьему классу опасности отнесены вещества с ПДК 0,01…0,0001 мг/л. Могут быть как ксенобиотиками, так и веществами природного происхождения (например, сероводород, сульфиды). Сюда же относятся вещества со слабой материальной кумуляцией. Стабильность менее 60 суток при 20⁰С.

К четвертому классу опасности относятся загрязняющие вещества, ПДК которых выше 0,01 мг/л, не обладающие кумулятивными свойствами, лимитируемые по любому ЛПВ. Они представлены частично ксенобиотиками (обычно биологически относительно инертными), в значительной степени веществами природного происхождения. Стабильность менее 10 суток при 20⁰С.

Отнесение к классам опасности проводится с учетом типа рыбохозяйственного водного объекта.

8.3.2. Показатели накопления токсичных веществ

Поступление веществ из воды в организм может осуществляться разнообразными путями. Растворенные вещества – через поверхность клеток у одноклеточных и растительных организмов, через поверхность тела или жабры – у многоклеточных животных. Взвешенные вещества могут поступать преимущественно через органы питания, как у простейших, так и у многоклеточных представителей водной фауны.

Особенно высокой проникающей способностью обладают липофильные соединения или неэлектролиты. За счет липофильности и высокой гидрофобности молекулы таких веществ активно переходят из водной фазы окружающей среды и тканевых жидкостей в липопротеиновые структуры клеток, накапливаясь здесь до высоких уровней. Обратный переход без химического преобразования затруднен, в связи с чем, молекулы неэлектролитов концентрируются в тканях и долгое время могут здесь сохраняться, повышая угрозу накопления по пищевым цепям.

На активность накопления вещества гидробионтами влияют факторы окружающей среды и биологические характеристики организма.

Увеличение концентраций ионов кальция или других щелочноземельных катионов в среде понижает, а преобладание щелочных – увеличивает проницаемость мембран. Кальций ингибирует, например, накопление кадмия, и это служит причиной обратного соотношения их содержания в тканях гидробионтов. Кадмий снижает накопление цинка, ртути и других металлов.

Биодоступность вещества повышается с повышением липотропности вещества, со снижением величины заряда иона, со снижением жесткости воды и, в частности, со снижением концентрации в воде двухвалентных ионов, с повышением концентрации в воде комплексообразующих агентов, с повышением температуры до некоторого предела, с возрастанием активности процессов жизнедеятельности.

Очевидно, пищевой путь накопления веществ животными является основным для большинства веществ при их присутствии в малых концентрациях. При повышенных концентрациях пищевой путь остается основным для гидрофобных агентов, а водорастворимые вещества преимущественно поступают через жабры и поверхность тела.

Устанавливающийся с течением времени стационарный уровень содержания вещества в тканях объясняют как результат равновесного состояния между процессами включения и выведения вещества, происходящими в одно и то же время. Активность удаления вещества из тканей обычно оценивают по периоду “полувыведения”, т.е. по времени, за которое происходит снижение его содержание вдвое в организме или в отдельной ткани. Например, период полувыведения ртути из различных органов моллюсков составляет 15…60 суток.

Если скорость поступления вещества в клетку превосходит скорость его выхода из клетки, происходит накопление вещества в тканях. Активность накопления или распределения веществ в компонентах экосистем может быть выражена через соответствующие коэффициенты.

Коэффициент накопления, или коэффициент концентрирования, представляет собой соотношение содержания токсичного вещества в тканях организма и в окружающей среде. Для некоторых веществ величина этого коэффициента может достигать больших величин. Так, в дафниях величина коэффициента накопления 3,4-бензпирена составляет 13000, фенантрена – 6000, метилртути – 4000, ДДТ – 23000. Ртуть концентрируется в водорослях в 550 раз, в организмах зоопланктона и бентоса – в 2240 раз, в рыбах – до 2700 раз.

Коэффициент накопления вещества является величиной изменчивой. Обычно его значения выше при низкой концентрации вещества в воде. Он существенно изменяется в зависимости от состояния организма и параметров окружающей среды.

Коэффициент накопления по пищевой цепи, или коэффициент биомагнификации представляет собой отношения содержания вещества в пище и в тканях её потребителя (например, в тканях хищника и жертвы). Вещество считается способным к накоплению по пищевой цепи, если величина этого коэффициента превышает единицу. Накопление по пищевым цепям присуще соединениям липофильным или имеющим сродство к некоторым молекулам биосубстрата и в экологическом отношении оказывается явлением опасным. Известна способность к накоплению по пищевым цепям хлорорганических соединений, ртути, меди.

Зависимость активности процессов накопления и выведения от свойств вещества и окружающей среды, биологических свойств вида и состояния конкретной особи учитывается при создании общей картины токсикинетики вещества.