ВСТУП

Важко сказати, коли саме людина познайомилася з отрутами або токсикантами (від грец. toxikon "отрута"). Літописи свідчать, що отруйні речовини були відомі ще в глибоку давнину. Вони невідривно пов'язані з історією цивілізації на Землі.

Дослідники давнини встановили, що вже в 5 тисячолітті до н. е. давні племена, які жили на території Індії й Єгипту, користувалися різноманітними лікарськими засобами, що містили отрути. їх застосовували в релігійних ритуалах (слуги отруювали себе під час поховання фараонів). Про властивості, наприклад, маку знали ще в епоху неоліту.

Батьківщиною науки про отрути можна вважати і Давню Грецію (згідно з міфами і легендами, давні греки добре зналися на отруйних рослинах і вміло їх використовували).

Існує безліч відомостей про застосування отрут з метою зміни політичних лідерів (від давніх народів до нашої історії), конкурентів, спадкоємців.

З часом з'ясувалося, що отрути в незначних дозах можуть бути використані з лікарською метою (приміром, цикута – сучасний "боліголов", хінін із соку хінного дерева, красавка та ін.). Усі вони містять у своєму складі азот і є лугоподібними, тому вони об'єднані загальною назвою алкалоїди.

Наука про отрути невідривно пов'язана з вченням про протиотрути. Проте якщо перша розвивалася стрімко, то пошук протиотрут (а для кожної отрути вона є своєю) ішов складним шляхом.

Грецький лікар і поет Нікандр (II ст. до н. е.), вивчивши багато отрут, дійшов висновку, що як протиотруту загальної дії можна застосовувати відвар мальви, настоянку лляного насіння, чисті теплу воду і молоко.

Римський лікар Клавдій Гален (І-ІІ ст. до н. е.) запропонував термін антидот, тобто "такий, що його дають всередину". Цей термін і зараз застосовуються для визначення деяких протиотрут.

Почнемо з більш відомих понять.

Отже, токсикологія (від грец. toxikon "отрута" і logos "наука") – це розділ медицини, який вивчає властивості і механізм дії отрут на організми і шукає заходи і засоби лікування, а також методи запобігання отруєнь.

Сьогодні це поняття – клас отрут – значно розширилося, так само, як і збільшилася кількість джерел отрут.

Так, значна частина людства тією чи іншою мірою зазнає впливу різноманітних хімікатів. Вони проникають до організму разом із вдихуваним повітрям, водою і продуктами харчування. Очевидним наслідком такого впливу стало збільшення рівня захворюваності, особливо пов'язаної з порушенням імунного статусу. Це зумовило необхідність уведення певних санітарно-гігієнічних нормативів, спрямованих на збереження здоров'я людини, і стимулювало розвиток тих розділів токсикології, які займаються виявленням механізму впливу хімікатів на організм людини при концентраціях нижче токсичного рівня.

Порівняно недавно увагу суспільства привернули до себе наслідки "хімізації" життя людини для навколишнього середовища. Сигналом для цього стало зменшення чисельності або навіть майже повне зникнення окремих видів тварин, які, як правило, перебувають на високих трофічних рівнях (хижі птахи, тюлені та ін.), тобто, став очевидним досить віддалений і глибокий вплив на природні екосистеми.

Усе це зумовило намагання краще зрозуміти зв'язки між властивостями хімікатів та їхнім впливом не тільки на людину, але й на природні біоценози і виникнення нової міждисциплінарної галузі науки про навколишнє середовище – хімічної екотоксикологїї – науки про поширення і вплив антропогенних хімікатів і продуктів їхньої трансформації на екосистеми.

Основні її завдання можна сформулювати так:

• • вивчення впливу хімікатів на природні екосистеми, які сприймаються як єдина цілісність;
• • розробка тестів для оцінки потенціалу небезпеки для екосистем, пов'язаної з виробництвом і застосуванням тих чи інших хімікатів;
• • створення концепцій для оцінки потенціалу небезпеки для екосистем, що виникає внаслідок проникнення до них хімікатів.

Зрозуміло, що вирішення цих завдань є неможливим без розуміння закономірностей поширення, розподілу і хімічних перетворень токсичних сполук у змінних умовах зовнішнього середовища, без встановлення зв'язку між хімічною будовою і токсичністю.

Тому екотоксикологія (інакше "токсикологія навколишнього середовища", "токсикологія довкілля") використовує все розмаїття хіміко-аналітичних методів для виявлення таких закономірностей, а також застосовує методи "традиційної" токсикології при вивченні трансформації хімікатів у тканинах і органах, дії хімікатів і продуктів їхніх перетворень на живі організми.

Самі по собі методи екоаналітики не можуть дати відповіді на питання про поточний стан екосистем й імовірні зміни у них під впливом тих чи інших хімікатів. Для цієї мети більш підходять методи біоіндикації. Як біоіндикатори використовують групу особин одного виду або якесь угруповання істот, за станом яких роблять висновок про природні або антропогенно зумовлені зміни у середовищі.

Раніше вважали, що природа має необмежену здатність компенсувати вплив людини, хоча вже століття відомі незворотні зміни навколишнього середовища, наприклад, вирубки лісів із подальшою ерозією ґрунту. Сьогодні не можна виключати непередбачені впливи на легко вразливі частини екосистеми внаслідок активної діяльності людини.

Дослідженням впливу антропогенних хімічних речовин на біологічні об'єкти навколишнього середовища саме й займається екотоксикологія. Завданням екотоксикології є вивчення впливу хімічних чинників на види, живі суспільства, абіотичні складові екосистем і на їхні функції. У принципі вона відрізняється від токсикології тим, що в ній не розглядаються питання отруєння конкретного організму. Вплив на людину відбувається опосередковано через погіршення життєвих умов, через шкідливий вплив на навколишнє середовище.

Токсикологічні та екотоксикологічні властивості речовин зумовлені їхнім хімічним складом і будовою. В ізольованому стані вони не мають жодного значення для людини і природи. Після тривалої експозиції, тобто тривалого впливу на людину чи інші істоти, ці властивості починають виявлятися.

Для об'єктивної оцінки впливу хімічних продуктів на навколишнє середовище було б бажано мати абсолютну шкалу вимірювання якості навколишнього середовища. Проте з огляду на те, що не всі чинники, які впливають на стан навколишнього середовища, можна виміряти кількісно, а також враховуючи, що невідомо оптимальний стан навколишнього середовища для людини, зараз проводяться оцінки тільки змін його стану відносно певної вихідної ситуації.

Аналітичні методи і прибори, які наявні зараз, дають змогу виявити локальні концентрації хімічних речовин, що потрапляють до навколишнього середовища, і вжити необхідні заходи для зниження їхнього вмісту, а в окремих випадках і для повного запобігання їхнього розповсюдження. Навпаки, у глобальному масштабі забруднення шкідливими речовинами, якщо і можуть бути знижені, то тільки із значними витратами і до певного порогу безпеки. Тому при впровадженні інтенсивної технології або технологічного процесу необхідно передбачати застосування таких хімічних матеріалів і продуктів, глобальне накопичення яких не може спричинити шкідливі наслідки для всієї екосистеми, частиною якої є і людина.

У всьому світі проводяться інтенсивні дослідження хімічних продуктів, що використовуються в сільському господарстві, у харчових добавках, лікарських препаратах, косметичних засобах. Ці речовини є лише частиною всіх хімічних продуктів, що виробляються. Вивчення впливу навіть цих інтенсивно досліджуваних речовин потребує значних зусиль. Легко собі уявити, яких колосальних зусиль потребує отримання вичерпних характеристик хімічних продуктів, вплив яких є невідомим. Таке завдання не можна розв'язати за короткий час тільки за допомогою наявних науково-дослідних колективів.

Тут саме й виявляється значення еколого-хімічних і екотоксикологічних даних для споріднених галузей дослідження.

Очевидно, що екотоксикологія тісно пов'язана з медико-фармакологічними дисциплінами. Екологічна хімія вивчає зміни хімічних речовин під впливом чинників навколишнього середовища, при цьому центральним завданням є вивчення поведінки антропогенних речовин, тобто їхнього вмісту (концентрації в навколишньому середовищі), процесів розкладу, перетворення і накопичення в організмах і в навколишньому середовищі.

Дослідженням впливу цих речовин на організм на різних рівнях (клітина, окремий орган і організм загалом, популяція й екосистема) займається екотоксикологія, оскільки при таких дослідженнях виявляються зміни стану і виникають припущення про можливість прямого чи опосередкованого шкідливого впливу. Екотоксикологія ґрунтується на досягненнях екологічної хімії. Для вирішення спільних проблем необхідною є інтенсивна і постійна спільна робота екотоксикологів із біологами, екологами, фахівцями-аграрниками, медиками і хіміками.

Медичними дисциплінами, що безпосередньо пов'язані з екологічною хімією, є фармакологія і токсикологія, а останнім часом усе в більшому обсязі залучається й епідеміологія. Сума результатів, отриманих на підставі еколого-хімічних і медичних досліджень, є основою для повноцінної характеристики шкідливих речовин, яка включає виміри, спричинені як перетвореннями цих речовин, так і їхнім впливом на організм.

В екотоксикології використовується низка специфічних для неї термінів, визначення яких треба чітко уявляти.

Так, екотоксикантом називають токсичну і стійку (персистентну) в умовах навколишнього середовища речовину, здатну накопичуватися в організмах до небезпечних рівнів концентрацій. Сторонні для організмів хімічні речовини, що не входять до природного біотичного кругообігу і, як правило, прямо чи опосередковано породжені людською діяльністю, називають ксенобіотиками. Потрапляючи до тієї чи іншої екосистеми, вони можуть спричинити загибель організмів, які її утворюють, алергійні реакції, зниження імунітету, зміну спадковості, порушення природного перебігу природних процесів.

Персистентною, тобто такою, що характеризується небажаною хімічною стійкістю, відповідно до визначення ШРАС (1971 р.), називають речовину, якщо вона продовжує існувати в навколишньому середовищі в змінених кількостях у який-небудь формі, що ідентифікується. Інакше кажучи, речовина вважається персистентною, навіть якщо вона швидко розкладається в природних умовах, але при цьому утворює більш стійкий продукт.

Оскільки не існує абсолютного критерію (тобто кількісної характеристики) персистентності, проте вона може бути оцінена відносно. Наприклад, ненасичені вуглеводні є менш стійкими по відношенню до хімічного і біохімічного впливу порівняно з алканами, які в свою чергу поступаються в стійкості ароматичним вуглеводням, особливо тим, що мають як замісники атоми галогенів.

Поведінка хімікату в живих організмах потребує особливого підходу і своїх термінів.

Біомагніфікацією називають накопичення хімікатів у тканинах організмів за рахунок процесів харчування, тоді як терміном біоконцентрація позначають накопичення хімікату із навколишнього середовища без врахування його потрапляння разом із їжею. Першою стадією біоконцентрації звичайно вважається проникнення хімікату крізь тканини покрову (цей шлях є особливо важливим для водних організмів), із видихуваним повітрям тощо.

Під біонакопиченням (або біоакумуляцією) розуміють сумарний ефект біоконцентрування і біомагніфікації, а терміном екологічна магніфікація (у вітчизняній літературі часто використовують термін біопримноження) позначають процес збільшення концентрації хімікату в організмах при переході від нижчих трофічних рівнів певної екосистеми до вищих.

Отже, підсумовуючи сказане, можна дати таке визначення екотоксикології: екотоксикологія (або токсикологія довкілля) – це міждисциплінарний науковий напрямок, пов'язаний з токсичним впливом хімічних речовин на живі організми і біоценози, що входять до складу екосистем.

Вона вивчає: 1) джерела потрапляння шкідливих речовин до навколишнього середовища; 2) їхнє поширення і перетворення в навколишньому середовищі; 3) вплив на живі організми.

Людина, безперечно, є найвищим ступенем у ряду біологічних організмів. Підкреслимо, що екотоксикологія займається не будь-якими "шкідливими речовинами", а тільки тими з них, які можуть бути зараховані до екотоксикантів.

Екотоксикант – це стійка (персистентна) в умовах навколишнього середовища токсична речовина, здатна накопичуватися в тканинах живих організмів (у вихідному або в зміненому внаслідок метаболізму вигляді) і передаватися від нижчих ланок харчового ланцюжка до вищих.

До типових екотоксикантів належать хлорорганічні пестициди, поліхлоровані біфеніли, дибензо-п-діоксини, диметилртуть, "відпрацьована" хімічна зброя, важкі метали та інші ксенобіотики, яким і буде присвячено пропоновану книгу.