Лекции по "Екологічна токсикорогія"

     1.   МЕТОДИ ОЧИЩЕННЯ ВОДОЙМИЩ.

     З появою великої кількості органічних речовин, яких досі не існувало в природі -ксеяобіотиків, поля зрошення і біологічні ставки стали неспроможні їх знешкодити. Український біолог Н. Путиліна запропонувала  для, кожного виду забруднення добирати мікроорганізм-деструкТор. Відтоді виявлено організми, що розкладають нафтопродукти і нафту, поліетилен, окремі пестициди, діоксини.

     Рослини також є активними учасниками очищення вод - вони знешкоджують органічні  речовини, поглинають важкі метали, використовують нітрати і фосфати для збільшення біомаси.

     Поглинання  і накопичення біогенних хімічних елементів залежить, від їх концентрації, стадії вегетації (максимальне весною і наприкінці літа), виду та біомаси  вищих водяних рослин.

     Рослинні очисні механізми здатні затримувати важкі метали, видаляти хвороботворні організми та через поєднання аеробних та анаеробних процесів розкладання зменшує частку вуглеводнів, що розкладаються повільно.

     Тому  вищі водяні рослини можна застосовувати  у водоохоронних зонах, на біологічних плато, в плаваючих біофільтрах, при очищенні забрудненого поверхневого стоку з полів, стічних вод тваринницьких комплексів, шахтних вод від біофільних елементів.

     Отже, природа шукає і знаходить  способи руйнування ксенобіотиків, створених розумом і руками людини.

     Існує велика кількість способів очищення стічних вод і різні види їх класифікації. Серед способів очищення найпоширеніші механічний, фізико-хімічний і біологічний. Кожен із них передбачає цілий ряд методів. Застосування того чи іншого способу чи методу очищення вод визначається залежно від агрегатного стану, складу і концентрації забруднюючих речовин.

     При заборі води для господарсько-побутових  потреб, очищення здійснюють на водоочисних  станціях. Вибір способів і методів очищення залежить від якості води та її призначення. Перед подачею води у водогін її прояснюють, тобто вилучають із неї завислі колоїдні частинки, знезаражують і знебарвлюють, а при потребі – пом’якшують, дегазують, дезодорують і дезактивують.

     Прояснення води здійснюється внаслідок відстоювання, фільтрування та коагуляції. Знезараження води відбувається за допомогою дії рідкого хлору, хлорного вапна або озону. Поряд із знезараженням при дії даних сполук відбувається знебарвлення води. Пом’якшення води відбувається внаслідок дії вапна на надлишок солей кальцію і магнію. Такий метод має назву реагентного (пропускання води через іонітні фільтри катіонітовим методом пом’якшення води).

     Зменшення вмісту заліза у воді досягається  аерацією – збагаченням води повітрям, внаслідок чого кисень повітря окислює розчинені у воді солі двовалентного заліза (Fe2+) до тривалентного (Fe3+).

     Дегазація відбувається за допомогою аерації  та фільтрування води через шар активного  оксиду амонію. Таким методом виділяють  з води сірководень метан, надлишок фтору, вуглекислого та інших газів.

     Виділення з води речовин, що надають їй певного  смаку і запаху (дегазація), здійснюють за допомогою активованого вугілля, озону, діоксиду хлору або перманганату калію.

     Очищення  стічних вод потребує спеціальних очисних споруд і агрегатів, за допомогою яких виділяють, знезаражують або знешкоджують забруднюючі домішки.

     Фізико–хімічні  та біологічні методи очищення вод  поділяються на дві групи: регенеративні  та деструктивні. Перші дають змогу  вилучати й утилізувати зі стічних вод цінні елементи та речовини. Деструктивні методи передбачають руйнацію забруднюючих речовин або їх знешкодження.

     До  регенеративних методів очищення належать: сорбція, екстракція, евапорація, флотація, іонний обмін, електроліз, кристалізація, випаровування тощо.

     Сорбція — процес, внаслідок якого відбувається поглинання певною речовиною (тілом) зі стічних вод газів, пари і розчинних  речовин.

     Екстракція  — це процес переведення речовин  із водної фази в органічну.

     Евапорація  — процес випаровування летких забруднюючих речовин внаслідок пропускання пари через нагріті до 100°С стічні води.

     Флотація  — процес вилучення зі стічних  вод забруднюючих речовин разом  із бульбашками повітря, що піднімаються на поверхню.

     Іонний  обмін. Цей метод широко застосовують для технологічного й аналітичного розділення сумішей неорганічних іонів.

     Електроліз  полягає в тому, що пропускають  струм через занурені у воді електроди, підсилюють розчинення матеріалу електродів і утворення згустків коагулята, що сприяє осаду забруднень.

     Кристалізація ґрунтується на утворенні кристалів  забруднюючих речовин внаслідок  природного або штучного прискореного випаровування рідини.

     Випаровування застосовується при очищенні радіоактивно забруднених вод, що переважно є  стоками атомних електростанцій.

     Деструктивна  очистка стічних вод полягає  в окисленні органічних речовин, що містяться у стічних водах. Окислення й мінералізація органічних забруднюючих речовин внаслідок  аеробних біохімічних процесів становлять суть біохімічного способу очищення стічних вод.

     Біологічне  очищення відбувається в природних  умовах: на полях зрошення, полях  фільтрації, біологічних ставках  або в штучних умовах — біологічних  фільтрах.  
 

     2.   ПАРАМЕТРИ ШКІДЛИВОГО ВПЛИВУ ПОТЕНЦІЙНОГО ТОКСИКАНТА

     При проведенні екотоксикологічних досліджень, незалежно від обсягу запланованої роботи, слід визначити основні параметри можливого шкідливого впливу потенційного токсиканта. до яких належить:

      1. Смертельна доза позначається символом ЛД та свідчить про загибель тварин (рослин, гідробіонтів) при певній аплікації БАР. Застосовують її для позначення впливу. Виражають через мг на кг маси тіла (мг/кг). а нри нанесенні на шкіру - через мг на площу впливу (мг/см²)

      -  Абсолютно смертельна доза (ЛД₁₀₀) не має статистичного виразу і практично не існує. Останні роки здебільшого вживають значення ЛД₉₉

      -  Середньолетальна доза (ЛД₅₀) викликає загибель 50% тварин (рослин, гідробіонтів) у стандартному досліді при певному терміні спостереження.

      -   Мінімальна смертельна доза (ЛД_min) - найменша кількість токсиканту. шо викликає загибель окремих піддослідних осіб.

      -  Максимально переносна доза (ЛД₀) - найбільша кількість токсиканту. що не викликає загибелі.

      -  Середньоефективна доза (ЕД₅₀) - кількість токсиканту чи БАР, що викликає ефект у 50% випадків при дії певного терміну спостереження.

      -  Смертельна концентрація позначається символом ЛК чи СL та свідчить про загибель тварин (рослин) при аерогенному введенні токсиканту.

      -  LCt₅₀^h24(72 336)- середньолетальна дія динамічної концентраті аерозолю у повітрі. що викликає загибель 50% особин протягом 24 (72. 336) годин з моменту інгаляції і виражається значенням у мг л/хв.

      -   ПК_одор - порогова концентрація (одоторотична) токсиканта, яка визначається відчуттям запаху.

      -  ПК_зал - порогова концентрація залишкової дії токсиканту. що визначається на тваринах (рослинах) після одноразової інгаляції.

      -   ПК_хр - порогова концентрація хронічної дії токсиканту, яка визначається в експерименті на тваринах (рослинах) при інгаляційній по 4 години 5 разів на тиждень протягом 4 місяців.

      - КВІУ - коефіцієнт вірогідного інгаляційного ураження - відношення максимально допустимої концентрації токсиканту у повітрі при 20 °С до ЛК_ко

      2.   Коефіцієнт кумуляції (К_к) - відношення сумарної дози, що викликає ефект (смертельний) у 50% дослідних особин при багаторазовому дробному введенні, до величини дози, яка викликає той же ефект при одноразовій дії.

      Кумуляції матеріальної - збільшення кількості речовини в організмі при повторній аплікації, коли введення чинника перевищує виведення.

      -   Кумуляція функціональна - прогресуюче накопичення змін при повторному впливі.

      -  Кумулятивна середньолетальна доза - при багаторазовому введенні частки якої (наприклад, 0,1; 0,2) від середньолетальної дози (концентрації) протягом 2-х тижнів загинула половина тварин (рослин, гідробіонтів) та може бути отримана експериментальним і розрахунковим методом.

      -  Поріг однократної гострої дії (Lim_ac) - мінімальна кількість токсиканту чи БАР. що викликає зміни на рівні фізіологічно-пристосувальних реакцій.

      -  Зона біологічної дії (З_бд) чи зона гострої токсичної Дії (3_гос) - відношення середньолетальної концентрації (дози) до порогової Limac у хронічному експерименті.

      -  Зона хронічної дії (З_хр) - відношення пологової концентрації (дози) при одноразовому впливі до пологової концентрації (дози) при хронічному впливі токсиканту.

      3.  Гранично допустима концентрація (ГДК) - норматив, що регламентує безпечне для людини забруднення довкілля (в тому числі і радіоактивними) токсикантами. ГДК є критерієм оцінки стану повітря робочої зони, атмосфери населеного місця, води, грунту та продуктів харчування.

      ГДВ (гранично допустимі викиди) - це максимально допустима для викиду в атмосферне повітря кількість речовини даним джерелом забруднення за одиницю часу.

      ГДК шкідливих речовин  у повітрі визначається у мг/м³, у воді - мг/л. в грунті та продуктах харчування - мг/кг.

      Шкірно-оральний коефіцієнт - відношення ЛД₅₀ при нанесенні на шкіру і при введенні у шлунок, що характеризує небезпеку проникнення БАР через шкіру.

      -  ГДК_рз - дозволена концентрація токсиканта. яка при щоденній (крім вихідних днів) праці на протязі 8 годин, але не більше 42 години на тиждень, протягом всього робочого стажу не повинна викликати захворювання чи відхилення у стані здоров'я, яке визначається сучасними методами як в період роботи, так і у віддалені терміни цього чи наступних поколінь.

      -  Робоча зона - простір висотою до 2 м над рівнем підлоги, на якому знаходиться постійне чи тимчасове місце перебування працівника.

      -  ГДК_мр - ГДК максимальної разової концентрації токсиканту в повітрі населеного місця, що при вдиханні на протязі ЗО хвилин не повинна викликати рефлекторної чи субсенсорної реакції.

      -  ГДК_аз - ГДК атмосферного забруднення - максимальна концентрація токсиканта. що визначається на певний термін (24 години, 1 місяць. 1 рік), яка при регламентуванні вірогідності прояву не має прямого і опосередкованого шкідливого впливу на людину та її нащадків.

      - ГДК_сд - ГДК середньодобова кількість токсиканту в повітрі населеною місця, шо не повинна діяти на людину прямо чи опосередковано при невизначено тривалому вдиханні.

      -   ОБРВ - орієнтовно безпечний рівень впливу (інколи позначається як ГДК -тимчасоводопустима концентрація) токсиканту у повітрі (робочої зони чи атмосферному повітрі) і воді, що визначається розрахунковим методом на 2-3 роки.

      -  ГДК_В - ГДК води водойм, що є максимальною концентрацією токсиканту, який при впливі на організм людини на протязі житгя не має прямого чи опосередкованого шкідливого впливу на стан його здоров'я та нащадків.

      -    ГДК_г - ГДК грунту визначають для попередження небезпечного впливу токсиканту на здоров'я людей, які контактують з грунтом, з ґрунтовими водами. повітрям і рослинами.

      -  ГДК_ор.г - ГДК токсиканту у орному шарі грунту - концентрація, що не повинна викликати прямого чи опосередкованого негативного впливу на здоров'я людей селян та процеси самоочищення ґрунту.