Молярна токсичність металів

Глобальний перенос токсикантів відбувається через атмосферу і великі ріки, що несуть води в океани. Земля, ложа рік, океани служать як би резервуаром для скупчення токсикантів. Та чи інша межа, до якого атмосфера привносить

1) створення сучасної методології зкотоксикологічних досліджень, що дозволяє проводити достовірну оцінку якості навколишнього середовища в умовах природокористування і комплексного впливу основних її екологічних складових на живі організми;

2) здійснення ранньої діагностики змін в організмі, що виявляються до настання морфологічних, генетичних, популяційних і інших змін;

3) розробка прикладних основ хіміко-токсикологічного аналізу пріоритетних забруднювачів, що включає різноманітні способи їхнього виявлення, ізолювання і кількісного визначення в об'єктах навколишнього середовища;

4) створення цілеспрямованого моніторингу токсикантів, що викликають ті чи інші відхилення в живих організмах, що дозволить по-новому підійти до ідентифікації найбільше активно діючого фактора, тому що специфічність біохімічної відповіді організму дасть можливість простежити шлях від наслідку до причини, тобто вийти на відповідного токсичного чи агента на вузьку групу агентів, виділяв їх із загального масиву речовин-забруднювачів.

Основна задача хіміко-токсикологічного аналізу — установлення характеру об'єкта, його консистенції і морфологічного складу. Надзвичайно велика розмаїтість об'єктів хіміко-токсикологічного аналізу обумовлює специфічні його особливості, що полягають в ізолюванні (чи витягу з досить великої кількості досліджуваного зразка мізерно малих кількостей токсиканта) і необхідності аналізу в більшості випадків не індивідуальних речовин, а багатокомпонентних сумішей, у яких кожен обумовлений компонент може впливати на наступний. Стандартна схема виконання хіміко-токсикологічного аналізу включає методи виділення (чи ізолювання) і очищення токсикантів, а також методи їхнього якісного виявлення і кількісного визначення. Серед цих методів особлива увага, як правило, приділяється методам виділення й очищення, оскільки аналізовані системи являють собою досить складні суміші, аналіз яких сполучений із поруч труднощів, обумовлених селективністью визначення, вірогідністю і відтворюваністю одержуваних аналітичних даних.

У залежності від властивостей і природи токсикантів для виділення речовин органічного походження застосовують різні способи ізолювання: дистиляцією з водяною парою;

Подкисленньїм 96°- чи 70°-ним етиловим спиртом (алкалоїди, ряд синтетичних речовин, глікозиди); підкисленою водою (алкалоїди, синтетичні лікарські препарати й ін.);

Підлуженою водою (деякі органічні кислоти, фенол і його похідні); різними органічними розчинниками (залишкові кількості пестицидів і ін.).

Для ізолювання речовин неорганічної природи використовуються мінералізація (з'єднання металів і миш'яку), діаліз (кислоти, лугу, солі деяких отрутних кислот) Основними методами, застосовуваними для очищення виділених токсикантів, є сублімація і перекристалізація; екстракція і резкстракція; різні види хроматографії (газорідинна, хроматографія в тонкому шарі сорбенту). Найбільше широко застосовуються останні з описаних унаслідок дуалізму характерних для них аналітичних можливостей. Так, вони дозволяють не тільки визначити і відокремити досліджувані з'єднання від супутніх компонентів, але і якісно визначити їхні структури і кількісний зміст. Наприклад, газорідинна хроматографія широко

 Фізичні (освітленість, температура, турбулентність у розчинах);

 Біологічні (розміри, стадії розвитку, угодованість, стан здоров'я, акліматизація).

 Канцерогенез - це здатність металу проникати в клітку і реагувати з молекулою ДНК, приводячи до хромосомних порушень клітки. Канцерогенними речовинами є нікель, кобальт, хром, миш'як, бериллій, кадмій. Розходження в канцерогенній активності визначається біодоступністью металлоутворюючі найбільш потенційно активні з'єднання містять канцерогенні іони металу, здатні легко впроваджуватися в клітки і реагувати з молекулою ДНК. Наприклад, солі шестивалентного хрому потенційно більш канцерогенні, чим солі тривалентного хрому, оскільки перші легше проникають у клітини, а другі — лише обмежено.

Канцерогенез залежить як від механізму надходження канцерогенних речовин у клітку, так і від їхньої кількості усередині клітки. Важливим фактором у цьому аспекті є загальна цитоток-сична активність конкретного іону металу. Канцерогенні речовини можуть бути розділені на три категорії: 1) металовмісткі частки; 2) водорозчинні з'єднання металів; 3) жироросчинні з'єднання. Найбільшою проникаючою здатністю в клітку володіють водорозчинні з'єднання. А нікель в іонній формі не впроваджується в клітини з легкістю і тому багато водорозчинних солей нікелю не розглядаються як потенційно канцерогенно небезпечні. Жироросчинні з'єднання металів, такі, наприклад, як карбоніл нікелю, легко входять у клітину і тому дуже токсичні.

На механізм канцерогенезу сильно впливає рн середовища, температура, наявність у клітці амінокислот. При більш кислих значеннях рн спостерігається найбільша розчинність канцерогенів у клітках. Присутність у клітці амінокислот, добре єднальні метали (таких, як цистеин, гистидин), сильно знижує здатність канцерогенів, наприклад, нікелю, проникати в клітки. Температура середовища є яскравим індикатором канцерогенезу. Підвищення її приводить до прискорення процесу канцерогенезу.

Локалізація канцерогенних іонів металів у клітках приводить до хромосомних порушень, що є результатом зшивання молекул ДНК із білком і трансформації клітки. Такі канцерогенні метали, як нікель і хром, утворять дуже стабільні потрійні комплекси, що складаються з ДНК, металу і білка. Утворивши, ці комплекси надзвичайно стійкі, вони втягують у канцерогенез нікель і хром, і перерозподіл іонів металів у міру утворення стик комплексів стає менш ймовірним.

Об'єкти зкотоксикологічних досліджень надзвичайно різноманітні. Це води, ґрунти, фармацевтичні препарати, біологічні об'єкти тваринного походження, харчові продукти і напої, пестициди, засоби побутової хімії, рослинність, відходи і т.д. Тому комплекс прикладних задач,

Розв'язуваних зкотоксикологіею, далеко не простий і дуже специфічний. Найбільш пріоритетні з них:застосовується для аналізу спиртів (етилового, метилового й ін.), ацетальдегіду, деяких галогенопохідних, а хроматографія в тонкому шарі сорбенту — для аналізу барбитуратів, алкалоїдів, різних лікарських речовин, гликозидів, злементо-органічних з'єднань.

Основні вимоги до методів якісного виявлення — досить висока чутливість, характеризується низькою межею виявлення, і специфічність. У ряді випадків на практиці застосовують дуже традиційні аналітичні методи (гравіметричні і титриметричні), однак вони не поширені широко через недостатню чутливість (діапазон обумовлених змістів токсикантів 0,1—1 г) при необхідності роботи з досить великими обсягами розчинів (до 100 мол). Більш чуттєвими і зкс-прессними є мікрохімічні методи, наприклад, краплинний аналіз і микрокристаллоскопічний аналіз з елементами кристаллооптики, що широко застосовуються для аналізу як органічних, так і неорганічних з'єднань, що дозволяють визначати токсиканти в діапазоні концентрацій 0,001—0,01 при аналізі дуже малих обсягів аналізованих систем (від 0,01 до 0,1).

Для виявлення окремих токсичних з'єднань (хініну, стрихніну, никоглина, атропіну й ін.) Застосовуються хроматографічні, полярографічні, люмінесцентні і біологічні методи.

Методи кількісного визначення токсикантів представлені арсеналом різних фізичних (нейтроноактиваційних, спектрометричних ) і фізико-хімічних методів (атомно-адсорбційний аналіз, атомно-емісійний метод з індуктивно зв'язаною плазмою, хроматографічні, електрохімічні і спектрофотометричні методи з використанням органічних реагентів різних класів). Останнім часом активно застосовуються тест-методи на основі класичних кольорових реакцій, що дозволяють визначати токсиканти на рівні експрес-аналізу з досить високою точністю і селективністью. Перспективні в єкотоксикології комбіновані аналітичні методи, що сполучать ефективні прийоми концентрування з різноманітними методами детектирування і хімічними сенсорами.

Контрольні питання

1. Що таке зкотоксикологія?

2. Які задачі зкотоксикології?

3. Як визначається граничний ефект токсикологічного впливу в системах «токсикант— навколишнє середовище» і «токсикант-живий організм»?

4. Що показує індекс забруднення? "

5. Що таке ПДК?

6. Що таке фонова концентрація і токсична концентрація?

7. Дайте визначення канцерогенезу.