Экотоксиканты окружающей среды. Роль экотоксиканта никеля в экологии сегодня и его эволюционное влияние в далеком прошлом

              МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И  НАУКИ  РФ

                         ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

                                         ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

 

 

 

 

Экотоксиканты окружающей среды. Роль экотоксиканта никеля в экологии сегодня и его эволюционное влияние в далеком прошлом

 

                              

                            Курсовая работа

                                

                                                    

                                                                 

                                                                           Выполнил:

 

                                                                                     Грабкова  Елена студентка

                                                                                     2 курса

                                                                                     1 группы

 

                                                                           Руководитель: 
                                                                               

                                                                                                  доц. Аскалепова О.И.

 

 

 

 

 

 

                                            Ростов-на-Дону

                                                       2012

Содержание

1.Введение. 3стр

2.Объекты и методы исследования. 6стр

3.Результаты исследований  и их обсуждение. 7стр

4.Заключение. 15стр

5.Литература. 16стр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Экотоксиканты  – это экологически опасные факторы химической природы, которые способны долгое время сохраняться, мигрировать и накапливаться в ее биотических и абиотических компонентах. В концентрациях, превышающих естественный природный уровень, экотоксиканты оказывают токсическое воздействие, как на окружающую среду, так и на здоровье человека.  
Сегодня при изучении экотоксикантов большое внимание уделяется особенностям их кинетики, метаболизма, биотрансформации, кумуляции и концентрации; движению по пищевым цепочкам; переносу и переходам из одной среды в другую; возможностям превращений во вторичные загрязнители; их влиянию на различные организмы, входящие в экосистемы.

К экотоксикантам, имеющим приоритетное значение по степени опасности для окружающей среды и здоровья человека, из неорганических относятся тяжелые металлы, а из органических  – нефть и нефтепродукты, полихлорированные и полициклические ароматические углеводороды. Особую опасность для человека представляют собой стойкие экотоксиканты диоксины, которые приводят к развитиюдиоксиновой патологии.

Наиболее значимые источники экотоксикантов

1. воздействие ракетно-космической техники (в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей скапливается большое количество токсичного гептила, который загрязняет почву, поверхностные и грунтовые воды);
2. воздействие воздушных судов гражданской авиации (негативные эффекты на уровне озонового слоя, загрязнение атмосферы веществами, образующимися в процессе сгорания топлива);
3. воздействие транспорта (загрязнение токсичными веществами отработавших газов транспортных двигателей, выбросы в атмосферу "нетрадиционных" веществ: канцерогенных (бензол, формальдегид, бензапирен, ацетальдегид и др.) и вызывающих различные заболевания (толуол, ксилолы, 1,3-бутадиен, тяжелые металлы и др.), слив сточных вод от стационарных источников, образование твердых отходов);
4. десятки миллиардов тонн твердых отходов производства и потребления, среди которых определенную долю составляют экологически опасные токсичные промышленные отходы разных классов опасности: 

• I класс – отходы гальванических производств, ртуть, хлорорганика, хром шестивалентный и др.

 II класс – кубовые  остатки, нефтепродукты, мышьяк, серная кислота и др. 

• III класс – нефтешламы, медь, свинец, цинк и др.

5. объекты сельскохозяйственного производства (базы средств химизации, взлетно-посадочные полосы, склады минеральных удобрений, навозохранилища, животноводческие комплексы и т. д., где наблюдается повышенное содержание нитратов и других экотоксикантов, в том числе запрещенные и пришедшие в негодность пестициды);

6. горная, угледобывающая и лесоперерабатывающая промышленность (твердые отходы, рудные терриконы, химические средства обработки древесины);
7. нефтедобывающая промышленность (нефтешламы);
8. захламление территорий в окрестностях городов и населенных пунктов, придорожных участков, стоянок автотранспорта производственными отходами, строительным и бытовым мусором;
9. тепловые электростанции, работающие на твердом топливе (токсичные золошлаки);
10. городские свалки, полигоны для твердых бытовых отходов (экотоксиканты, образующиеся гниения и сжигания);
11. накопление отходов производства и потребления от предприятий железнодорожного транспорта;
12. осадки от водопроводных и канализационных станций очистки вод.

Влияние хозяйственной деятельности на окружающую среду характеризуется производством  большого количества загрязняющих веществ, отходов и другими факторами, которые приводят к изменению  естественных ландшафтов, загрязнению  атмосферы и природных водных объектов. Непрерывное увеличение промышленного  производства химических веществ и  расширение их ассортимента, неизбежно  влекут за собой усиление вызываемой ими экологической нагрузки. Превышение порогов надежности экологических  систем под действием экстремальных  факторов антропогенного происхождения  может являться причиной существенных изменений условий существования  и функционирования биогеоценозов.  
Сегодня, когда скорость увеличения вредного воздействия средовых факторов и интенсивность их влияния уже выходит за пределы биологической приспособляемости экосистем к изменениям среды обитания и создает прямую угрозу жизни и здоровью населения, всестороннее изучение экотоксикантов и разработка мер борьбы с их распространением и повреждающим действием являются актуальной проблемой всемирного значения.

 

Тяжелые металлы – основные неорганические экотоксиканты

К группе тяжелых металлов относят, за исключением благородных и  редких, те из металлов, которые имеют  плотность более 8 тыс.кг/м3. (ртуть, свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьму, висмут, олово, ванадий, полуметалл мышьяк и др.). Многие из них широко распространены в окружающей среде и способны вызывать заболевания у людей.

Основной поставщик тяжелых  металлов – предприятия цветной  металлургии. Сильное загрязнение  свинцом и другими тяжелыми металлами  наблюдается вокруг автострад. Часть  техногенных выбросов тяжелых металлов поступает в атмосферу в виде тонких аэрозолей и переносится  на значительные расстояния, приводя  к глобальному загрязнению. 
Механизмы токсического действия тяжелых металлов различны. Многие металлы при определенных концентрациях ингибируют действие ферментов (медь, ртуть). Некоторые металлы образуют хелатоподобные комплексы с обычными метаболитами, нарушая обмен веществ (железо). Другие металлы повреждают клеточные мембраны, изменяя их проницаемость и другие свойства. Некоторые металлы конкурируют с необходимыми организму элементами (Стронций-90 может замещать в организме Ca, Цезий-137 – калий, кадмий может замещать цинк ).  

 

Многие ученые (профессор-окулист  З.Ф. Веселовская, иммунологи и др.) связывают  тенденции роста частоты случаев некоторых неинфекционных заболеваний человека с глобальным ухудшением экологии [1]. Ситуация парадоксальна и противоречит успехам медицинской науки и прогрессу цивилизации. Детальное объяснение ситуации, зафиксированной в последней четверти прошлого века, до сих пор не находит должного объяснения, хотя количество публикаций в научных изданиях о прогрессирующих заболеваниях велико, что характерно и для статей настоящего журнала за последние годы.

Наиболее часто ученые говорят  о пагубности загрязнения окружающей среды, но меры не принимаются, так как  не обнаруживается конкретная этиологическая связь.

Поэтому, целью данной работы является выявление одного из основных загрязнителей  окружающей среды, выявление его  особенностей эволюционного влияния  с обоснованием новой концепции  и с детализацией обстоятельств, пагубно влияющих на здоровье людей.  

 

Объекты и методы исследования

Для вскрытия истоков загрязнения  окружающей среды необходимо изучение характеристик основных экотоксикантов. Во многих уже проведенных исследованиях основное внимание сосредоточено на таких токсических веществах, как свинец, ртуть, кадмий, алюминий, диоксины, бензапирен и др. О загрязнении этими веществами всех регионов России обстоятельно рассказывается в книге А.В. Яблокова [2]. Но одной только публикации многочисленных фактов превышения ПДК ядов недостаточно: необходимо проследить основные связи и закономерности проблемы.

Для этого потребовался новый метод  исследования, который базируется на современных научных данных, статистике и исторических параллелях. Такой  подход позволил из всех экотоксикантов выделить один микроэлемент, обладающий таким комплексом воздействия на организм, какого не проявляет ни один из уже названных химических элементов и органических соединений. Это оказалось возможным при изучении и сопоставлении всех научных данных об исследуемом токсиканте. При этом была выявлена крайне низкая осведомленность о 28-м химическом элементе и даже противоречивые и ложные взгляды у высоко титулованных специалистов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты исследований и их обсуждение

До того, как приступить к анализу  экологической ситуации в мире, автору этих строк понадобилось ознакомиться с мнением и выводами ученых. Одним  из первых в их ряду оказался доктор химических наук, профессор Н.А. Улахович, опубликовавший в разделе «Биология» научного «Соровского образовательного журнала» №8 за 1997 год статью «Комплексы металлов в живых организмах», где утверждалось, что «никель стабилизирует РНК, ДНК и структуру рибосом» [3, стр. 28].

Так, токсическому металлу неоправданно присвоены какие-то охранные качества, но на самом деле известно, что никель – мутаген. Это подтверждено многочисленными  исследованиями и палеонтологическими  данными. Последнее впервые выявлено автором этих строк. Приведем детали расследования.

Существует несколько теорий-гипотез  о вымирании в палеоцене динозавров - травоядных и хищных пресмыкающихся, поражающих нас разнообразием своих  форм: четвероногие и двуногие, трехпалые  и пятипалые, бегающие, летающие и  плавающие, с рогами, гребнями, крыльями…  Диплодок, например, имел длину тела 25 м при высоте около 5 метров. Это  самое большое животное из когда-либо обитавших на суше. Но ни одна из теорий не объясняет причин разнообразия и монстрозности вымерших чудовищ. А ведь разнообразие должно было способствовать выживанию группы! Из-за высокой концентрации двуокиси углерода в древней атмосфере на Земле произрастала бурная растительность, поэтому травоядные динозавры не страдали от недостатка пищи. Но само по себе обилие пищи не могло приводить к гигантизму и полиморфности, что возможно только при наличии мутагенных факторов. Вот тут мы и найдем решение проблемы!

Мутагенность и канцерогенность. В мезозойскую эру и последующие эпохи из-за бурной вулканической и тектонической деятельности были благоприятные условия для быстро роста флоры, но одновременно происходило обогащение поверхности Земли тяжелыми металлами, включая железо и никель, которые выбрасывались вулканами из недр Земли. Из воздуха и почвы эти элементы попадали в растения, накапливаясь в них. Об этом свидетельствует высокое содержание тяжелых металлов в добываемом органическом топливе. Так, в одной тонне золы углей Южного Уэльса (Англия) обнаруживают до 78 кг никеля – количество, достаточное для промышленной добычи его из твердого топлива. Но никель из угля не добывается, а выбрасывается с дымом на наши головы.

И.Д. Гадаснина и Н.Д. Толоконцев в своей книге [4] пишут, что при ежегодном сжигании 3,5 млрд тонн угля и торфа в атмосферу выбрасывается тяжелых металлов больше, чем добывается. Зола нефти содержит много ванадия, ртути, молибдена и никеля. В золе торфа содержится уран, кобальт, медь, никель, цинк, свинец. Основным загрязнителем Земли считается никель, выходящий из труб обогатительных фабрик цветной металлургии, труб котельных, ТЭЦ, паровозов и коксовых батарей при сжигании каменного угля, содержащего "дьявольскую медь". Поэтому концентрация никеля в почвах повсеместно будет и далее обогащаться. В самом начале упомянутой выше книги об этом говорится так: «Расчеты, проведенные И.Н. Елисеевым (1975), показали, что в настоящее время в результате сжигания топлива в атмосферу ежегодно поступает около 154000 тонн никеля, т.е. значительно больше, чем с выбросами предприятий никелевой промышленности». Таким образом, палеоцен на нашу землю возвращается.

В палеоцене и более древние  времена из-за бурной вулканической  деятельности концентрация никеля в  коре Земли была столь велика, что от этого возникали монстрозные животные (динозавры и др.), которые по этой же причине впоследствии и вымерли.

До сих пор никем  фундаментально не объяснялось различие вьюрков на вулканических Палапагосах. После Дарвинских вьюрков рассмотрим современный ареал распространения некоторых реликтовых животных монстрозного характера. В возникновении их, как и разнообразию вьюрков, автор этих строк отводит особую роль никелю. Появившаяся в Неогене выхухоль на Юге Урала сохранилась, возможно, вследствие миграции её в бассейн Волги, где она благополучно существует и ныне. Таким же образом произошли и сохранились уникальные яйцекладущие млекопитающие утконос и ехидна с Мезозойской эры, а также сумчатые, пигвины, гигантские черепахи и некоторые другие эндемичные животные, адаптировавшись к местным условиям существования.

Недавно исследованиями останков древних пресмыкающихся в музеях США установлено, что почти все  динозавры-утконосы были поражены раком. Объяснение такой особенности впервые  автор этих строк связывает с  пищей утконосов, которая добывалась из осадочного ила – самой загрязненной среды обитания.