Экотоксикология

Для научного журнала см. Ecotoxicology (журнал) .

Анализ экотоксичности для микропластиков в Daphnia Magna

Экотоксикология - это изучение влияния токсичных химических веществ на биологические организмы , особенно на уровне населения , сообщества , экосистемы и биосферы . Экотоксикология - это междисциплинарная область , которая интегрирует токсикологию и экологию .

Конечная цель экотоксикологии состоит в том, чтобы выявить и предсказать влияние загрязнения в контексте всех других факторов окружающей среды. Основываясь на этих знаниях, можно определить наиболее эффективное и эффективное действие по предотвращению или устранению любого вредного эффекта. В тех экосистемах, которые уже влияют загрязнение , экотоксикологические исследования могут проинформировать о выборе действий по восстановлению экосистемных услуг , структур и функций эффективно и эффективно.

Экотоксикология отличается от токсикологии окружающей среды тем, что она интегрирует влияние стрессоров на всех уровнях биологической организации от молекулярных до целых сообществ и экосистем, тогда как токсикология окружающей среды включает токсичность для людей и часто фокусируется на воздействии на уровне организма и ниже.

История

Экотоксикология - это относительно молодая дисциплина, которая дебютировала в 1970 -х годах В сфере экологических наук. Его методологические аспекты, полученные в результате токсикологии, расширяются, чтобы охватить поля окружающей среды человека и биосферу в целом. В то время как традиционная токсикология ограничивает свои исследования клеточными, молекулярными и организмом, экотоксикология стремится оценить влияние химических, физико -химических и биологических стрессоров на популяции и сообщества, демонстрирующие влияние на целые экосистемы. В этом отношении экотоксикология снова принимает во внимание динамический баланс под напряжением.

Экотоксикология появилась после того, как события загрязнения произошли после того, как Вторая мировая война повысила осведомленность о воздействии токсичных химических и сбросов сточных вод на человечество и окружающую среду. Термин «экотоксикология» был впервые произнесен в 1969 году, токсикологом Рене Трухаут во время экологической конференции в Стокгольме. В результате он был де -факто признан создателем этой дисциплины. Фактически, новаторская роль Жан-Мишеля Йуани, помощника Трухаута, в концептуализации дисциплины и в определении его целей, теперь полностью признан. При мышлении Йоани экотоксикология в первую очередь связана с экологией, поскольку ее цель стремится ограничить влияние, которое факторы стресса могут оказать на отношения, существующие между организмами и их средой обитания. Жан-Мишель Жуани действительно был молодым и блестящим наставником Рене Трухаут, который в то время был уполномочен распространять новую дисциплину, предложенную его молодым помощником на международном уровне. Жан-Мишель Джоани был повышен до звания полного профессора в Университете Нэнси в 1969 году. Затем он изложил принципы преподавания и исследований для экотоксикологии в Мец Университета Мец со своим коллегой, Жан-Мари Пелтом, уже в 1971 году.

Во Франции два университета (Мец и Париж-Суд) заметно способствовали расширению этой растущей дисциплины в 1980-х и 1990-х годах. Несколько институтов последовали их примеру в этом отношении. Действительно, Cemagref (ныне Irstea), Ineris, Ifremer и CNRs создали исследовательские подразделения в экотоксикологии, как и другие французские университеты (в Руан, Бордо, Ле Хавре, Лион, Лилле, Каен ...). В течение 1990 -х годов новая ответвления экотоксикологии случайно кажется известным как ландшафтная экотоксикология, цель которой стремится учитывать взаимодействие между ландшафтными экологическими процессами и токсичными веществами окружающей среды, в частности для видов, подвергающихся препятствиям, связанным с миграционными пропучками* (например, лососевые).

Общие экологические токсиканты

• ПХД ( полихлорированные бифенилы ) - обнаружены в охлаждающей жидкости и изоляционных жидкостях, удлинителе пестицидов, клея и гидравлических жидкостях .
• Пестициды - используются широко для предотвращения, уничтожения или отталкивания любого организма, который может считаться вредным. Обычно встречается в коммерчески выращенных фруктах, овощах и мясе. Метил -паратион является обычно используемым пестицидом, используемым по сельскохозяйственным причинам. Метил -паратион вызывает образование токсичных средств для людей, почвы и воды, пресной воды и других гидрофильных организмов в экосистеме. Метил-паратион предлагает многочисленные факторы риска для здоровья, которые опасны для жизни.
• Плесень и другие микотоксины .
• Фталаты находятся в полиэтиленовой пленке, пластиковых бутылках и пластиковых контейнерах для хранения продуктов, которые составляют значительную часть бытовых пластиковых отходов .
• ЛОС ( летучие органические соединения ), такие как формальдегид ; можно найти в питьевой воде и канализационных системах.
• Диоксины представляют собой класс химических соединений, которые образуются в результате процессов сжигания, таких как сжигание отходов и из -за горящего топлива, таких как древесина, уголь и нефть.
• Асбест встречается в изоляции потоков, потолков, водопроводных труб и нагревательных каналов.
• Тяжелые металлы включают мышьяк, ртуть, свинец, алюминий и кадмий, которые находятся в рыбе, и пестициды.
• Хлороформ используется для изготовления других химических веществ.
• Хлор обычно встречается в домашних чистях .

Воздействие токсичных химикатов

• Химические вещества предлагают риск убийства продовольственных запасов другого животного, который меняет общую популяцию добычи
• Животные могут пойти на границу исчезновения из -за пищевой цепи, которая существует через различные сообщества. Например, белоголовые орланы, скопы и перогриновые соколы сталкивались с вымиранием, потому что их источники пищи (рыба и другие птицы) были загрязнены токсинами.
• Мы все связаны между сообществами живых существ. Растения могут поглощать токсины через свои корни и листья. Животные и люди всегда подвергаются воздействию химических веществ на воздухе, который мы дышим, вещи, которые мы прикасаемся, и то, что мы ставим во рту.
• Животные и люди также могут есть других животных или растений, которые уже отравлены, что продолжит распространение химических веществ, которое называется вторичным отравлением

Влияние на отдельных лиц и всего населения

• Прямые эффекты - прямое потребление токсина или что -то, что было загрязнено токсином путем дыхания, еды или питья.
• Проблемы развития и репродукции
• Косвенные эффекты - организмы, непосредственно затронутые потерей пищи, которая снизилась из -за токсинов.
• Сублетальные эффекты - токсины или соединения, которые не вызывают значительной смертности, но делают организм больным или заставляют его изменить свое поведение
• Повышенная чувствительность к токсикантам, когда присутствуют дополнительные стрессоры окружающей среды
• При хроническом использовании пестицидов это рискует вызывать аномалии в структуре хромосомы у людей, а также влияет на воспроизводство, нервную и сердечно -сосудистую систему любых подверженных воздействию животных.
• На генетику может повлиять токсикантное воздействие, прямые изменения могут происходить в ДНК, и, если не восстановлено, изменения могут привести к появлению мутаций
• Загрязнители могут изменить распределение людей в популяции, эффективном численности населения, уровне мутаций и скорости миграции

Влияние экотоксичности на сообщество

• Отношения хищников-и-плей-либо хищник влияет на токсин, что приводит к снижению популяции хищников и, таким образом, увеличивает популяцию добычи; или на население добычи влияет токсин, приводящий к снижению численности добычи, что, по сути, вызовет снижение численности хищников из -за отсутствия пищевых ресурсов
• Экотоксикология сообщества изучает влияние всех загрязняющих веществ на модели и численность видов , разнообразие, состав сообщества и взаимодействия видов. Сообществам, которые в значительной степени полагаются на конкуренцию и хищничество, будет трудно отвечать и процветать в нарушениях загрязняющих веществ. Сообщество, богатое видами, будет иметь больше шансов выздоравливать от нарушения экзотоксина, а не сообщества, которое не богато видами. Вид может быть легко уничтожен за счет загрязнения от иностранных химических веществ. Защита различных уровней сообщества, таких как видовое богатство и разнообразие, необходима для поддержания здоровой, сбалансированной экосистемы

Общие эффекты

Показано, что химические вещества запрещают рост прорастания семян расположения различных видов растений. Растения - это то, что составляет самый важный трофический уровень пирамид биомассы, известный как первичные производители. Поскольку они находятся на дне пирамиды, любой другой организм в экосистеме опирается на здоровье и изобилие основных производителей, чтобы выжить. Если растения борются с проблемами с заболеваниями, связанными с воздействием химических веществ, другие организмы либо умирают из -за голода, либо получат заболевание, употребляя растения или животные, уже инфицированные. Таким образом, экотоксикология - это продолжающаяся битва, которая проистекает из многих источников и может повлиять на все и всех в экосистеме.

Способы профилактики

Регламент:

• В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды (EPA) рассматривает все пестициды до того, как продукты будут зарегистрированы для продажи, чтобы гарантировать, что преимущества перевешивают риски.
• Закон о защите качества пищевого качества и Закон о безопасной питьевой воде были приняты в 1996 году, который требовал от EPA для скрининга химического вещества для пестицидов для потенциала для обеспечения вредного воздействия.
• Принимайте в внимании маркировку при использовании удобрений или пестицидов. Попробуйте искать продукты, которые окажут меньше влияния на окружающую среду
• Есть много федеральных и штатных законов, защищающих птиц, животных и редких растений. Но первый порядок защиты исходит от того, что мы предпринимаем шаги, чтобы избежать вреда, так как мы являемся основным источником всех токсинов.
• Правильное утилизация отходов

Экотоксичность тестирование

• Острые и хронические тесты на токсичность выполняются на наземных и водных организмах, включая рыбу, беспозвоночные, птицы, млекопитающие, нецелевые членистоногих, дождевые черви и грызуны.
• Руководство по тестированию организации по экономическому сотрудничеству и развитию (ОЭСР) разработало конкретные тесты для проверки уровня токсичности у организмов. Экотоксикологические исследования, как правило, выполняются в соответствии с международными руководящими принципами, включая EPA, OECD, EPPO, PPPTTS, SETAC , IOBC и JMAFF.
• LC50 -это острая токсичность, смертельная концентрация, при которой 50% испытательного организма умирает в определенное испытательное время. Тест может начинаться с яиц, эмбрионов или несовершеннолетних и длиться от 24 часов до 96 часов .
• EC50 -это концентрация, которая вызывает неблагоприятные эффекты у 50% испытательных организмов (для бинарного эффекта «да/нет», такого как смертность или указанный сублетальный эффект) или вызывает 50% (обычно) снижение невоичного параметра, такого как рост Полем
• Никакая наблюдаемая концентрация эффекта (NOEC) не является самой высокой дозой стрессора, при которой не существует статистически значимого различия эффекта (P <0,05), наблюдаемой в испытательном организме.
• Программа скрининга эндокринных разрушителей (EDSP)
• Аккумуляторная батарея уровня 1
• видов находятся под угрозой исчезновения . Оценки
• Постоянные, биоаккумулятивные и по своей природе токсичные (PBIT) оценки с использованием количественных отношений структур-активности (QSAR) для классификации регулируемых веществ.
• Биоаккумуляция в рыбе с использованием методов биоконцентрации (BCF).

Классификация экотоксичности

Общее количество острой токсичности напрямую связано с классификацией токсичности.

<1 часть на миллион → класс I

1–10 частей на миллион → класс II

10–100 частей на миллион → класс III

Смотрите также

• Водная токсикология

Библиография

• Altenburger, Rolf (2011). «Глава 1. Понимание комбинированных эффектов для ко-экспозиции металла при экотоксикологии». Ионы металлов в токсикологии: эффекты, взаимодействия, взаимозависимости . Металлические ионы в науках о жизни. С. 1–26. doi : 10.1039/9781849732116-00001 . ISBN  978-1-84973-091-4 .
• Агентство, защита окружающей среды США. «Управление химической безопасности и предотвращения загрязнения». 5 октября 2011 г. Агентство по охране окружающей среды США. 9 декабря 2011 года.
• An, jing; Чжоу, QIXING; Солнце, Юэбинг; Сюй, Чжицан (сентябрь 2009 г.). «Экотоксикологическое влияние типичных продуктов личной гигиены на прорастание семян и развитие проростков пшеницы (Triticum aestivum L.)». Хемосфера . 76 (10): 1428–1434. Bibcode : 2009Chmsp..76.1428a . doi : 10.1016/j.chemosphere.2009.06.004 . PMID   19631961 .
• Базерман, Чарльз и Рене Агустин де Лос Сантос. «Измерение несоизмеримости: токсикология и экотоксикология слепыми к тому, что видит другой?» 9 января 2006 г.
• Чепмен PM (2002). «Интеграция токсикологии и экологии: введение« эко »в экотоксикологию». Бюллетень загрязнения морской пехоты . 44 (1): 7–15. Bibcode : 2002marpb..44 .... 7c . doi : 10.1016/s0025-326x (01) 00253-3 . PMID   11883685 .
• Клементс, Уильям и Джейсон Рор. (2009) «Ответы сообщества на загрязняющие вещества: использование основных экологических принципов для прогнозирования экотоксикологических событий». Экологическая токсикология и химия 28: P1789-1800.
• Fritsch C, Cœurdassier M, Giraudoux P, Raoul F, Douay F, Rieffel D, De Vaufleury A, Scheifler R (2011). «Пространственный явный анализ переноса металлов в биоту: влияние загрязнения почвы и ландшафта»; Полем Plos один . 6 (5): E20682. Bibcode : 2011ploso ... 620682f . doi : 10.1371/journal.pone.0020682 . PMC   3105103 . PMID   21655187 .
• Харли, Кристофер Д.Г.; Рэндалл Хьюз, а.; Hultgren, Kristin M.; Шахтер, Бенджамин Г.; Сорт, каскад JB; Торнбер, Кэрол С.; Родригес, Лора Ф.; Томанек, Ларс; Уильямс, Сьюзен Л. (февраль 2006 г.). «Воздействие изменения климата в прибрежных морских системах» . Экологические письма . 9 (2): 228–241. Bibcode : 2006ecoll ... 9..228h . doi : 10.1111/j.1461-0248.2005.00871.x . PMID   16958887 .
• Liess, Матиас; Foit, Карина; Книллманн, Саския; Schäfer, Ralf B.; Liess, Hans-Dieter (9 сентября 2016 года). «Прогнозирование синергии множественных стрессовых эффектов» . Научные отчеты . 6 (1): 32965. BIBCODE : 2016 NATSR ... 632965L . Doi : 10.1038/srep32965 . PMC   5017025 . PMID   27609131 .
• Гуманное общество Соединенных Штатов. (2011). Экотоксичность. Получено 12 декабря 2011 г. с веб-сайта Procter & Gamble: http://alttox.org/ttrc/toxicity-tests/ecotoxicity/
• Малтби Л .; Нейлор, С. (1990). «Предварительные наблюдения об экологической значимости анализа« Гаммарус »для роста»: Влияние цинка на воспроизводство ». Функциональная экология . 4 (3): 393–397. Bibcode : 1990fueco ... 4..393m . doi : 10.2307/2389601 . JSTOR   2389601 .
• Ньюман, Майкл С.; Клементс, Уильям Х. (13 декабря 2007 г.). Экотоксикология: всестороннее лечение . CRC Press. ISBN  9781420005011 .
• Ньюман, Майкл С.; Jagoe, Charles H. (12 января 1996 г.). Экотоксикология: иерархическое лечение . CRC Press. ISBN  9781566701273 .
• Орегонский государственный университет. (2011, март). Экотоксикология тема фактического бюллетеня. Получено 6 декабря 2011 г. с веб -сайта Национального информационного центра пестицидов: http://npic.orst.edu/factsheets/ecotox.pdf
• Relyea, Рик; Ховерман, Джейсон (октябрь 2006 г.). «Оценка экологии в экотоксикологии: обзор и синтез в пресноводных системах» . Экологические письма . 9 (10): 1157–1171. Bibcode : 2006ecoll ... 9.1157r . doi : 10.1111/j.1461-0248.2006.00966.x . PMID   16972879 .
• Трухаут, Рене (сентябрь 1977 г.). «Экотоксикология: цели, принципы и перспективы». Экотоксикология и безопасность окружающей среды . 1 (2): 151–173. Bibcode : 1977ecoes ... 1..151t . doi : 10.1016/0147-6513 (77) 90033-1 . PMID   617089 .
• Страален, Нико М. Ван (сентябрь 2003 г.). «Рассматривается: экотоксикология становится экологией стресса» . Экологическая наука и технология . 37 (17): 324a - 330a. Bibcode : 2003enst ... 37..324S . doi : 10.1021/es0325720 . PMID   12967088 .

Дальнейшее чтение

• Коннелл, Дес; и др. (1999). Введение в экотоксикологию . Blackwell Science. ISBN  978-0-632-03852-7 .
• Кэтрин А. Харрис, Александр П. Скотт, Эндрю С. Джонсон, Грейс Х. Пантер, Дейв Шихан, Майк Робертс, Джон П. Самптер (2014): Принципы звуковой экотоксикологии. Среда Наука Technol., Статья как можно скорее, два : 10.1021/es4047507

Внешние ссылки

• Европейский центр экотоксикологии и токсикологии химических веществ
• Веб -сайт EcotoxModels по экотоксикологии и моделям
• Онлайн биомониторинг качества воды с помощью 24/7 записей различных двустворчатых поведения и физиологии моллюсков по всему миру (биологические ритмы, темпы роста, нерест, ежедневное поведение): Molluscan Eye проект
• Индикатория копья информирует о загрязнении пестицидов в потоках.