МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Н.Н. Лысенко, М.А. Догадина
ОСНОВЫ
ЭКОТОКСИКОЛОГИИ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
«Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской
Федерации по агрономическому образованию в качестве учебного
пособия для подготовки бакалавров по направлению
35.03.03. «Агрохимия и агропочвоведение»
Орѐл - 2015
Стр.1
УДК 632.95.024.4 [075.8]
ББК 44.9я73
Рецензенты:
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель
науки, профессор кафедры экологии, садоводства и защиты растений
ФГБОУ ВПО «Курская государственная сельскохозяйственная академия
им. проф. И.И. Иванова» А.И. Стифеев;
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий кафедрой
агрохимии, почвоведения и экологии ФГБОУ ВО «Брянский
государственный аграрный университет» А.Л. Силаев.
Основы экотоксикологии: учебное пособие / Н.Н. Лысенко,
М.А. Догадина. – Орѐл: Изд-во Орѐл ГАУ, 2015. – 460 с. – ISBN 9785-93382-257-8.
Авторы:
Н.Н.
Лысенко – д.с.-х.н., профессор;
М.А. Догадина – к.с.-х.н., доцент.
В учебном пособии рассмотрены основные понятия экотоксикологии,
представлены параметры токсикометрии и токсикокинетики,
описаны основные закономерности процессов и явлений, связанных
с источниками поступления токсикантов в окружающую среду.
Значительное внимание уделено закономерностям миграции токсикантов
в агроэкосистемах, особенностям поведения и значения для
природных сред и живых организмов токсикантов химической, физической
и биологической природы.
Предназначено для специалистов по охране окружающей
среды, студентов вузов и колледжей экологического и сельскохозяйственного
направлений.
УДК 632.95.024.4 [075.8]
ББК 44.9я73
© ФГБОУ ВПО Орѐл ГАУ, 2015
ISBN 978-5-93382-257-8
©Оформление «Изд-во Орѐл ГАУ», 2015
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.
I. ВВЕДЕНИЕ В ЭКОТОКСИКОЛОГИЮ.
ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ
1.1
Цель и задачи курса.
1.2 Предмет и структура.
1.3 Возникновение токсикологии.
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ
2.1
Понятия: «вредные вещества» (яд), «токсическое
воздействие».
2.2 Основные типы классификации вредных веществ и
отравлений.
2.3 Факторы, влияющие на чувствительность биологических
объектов к воздействию вредных веществ.
2.4 Специфическое и неспецифическое действие вредных
веществ. Избирательная токсичность.
2.5 Понятие о рецепторе.
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ
ТОКСИКАНТОВ И ИХ ПОВЕДЕНИЕ В ОКРУЖАЮЩЕЙ
СРЕДЕ
3.1 Источники загрязнения окружающей природной
среды токсикантами.
3.2 Глобальное, региональное, локальное распространение
токсикантов в окружающей среде
3.3 Поведение токсикантов в природных сферах и живых
организмах.
3
8
13
13
13
18
23
23
26
73
81
85
88
88
108
111
Стр.3
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
II. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ТОКСИКАНТОВ
НА ЭКОСИСТЕМЫ
ГЛАВА 4. ПАРАМЕТРЫ ТОКСИКОМЕТРИИ. ОСНОВНЫЕ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ.
ТОКСИКОКИНЕТИКА
4.1 Уровни биологического воздействия.
4.2 Система токсикологических характеристик
4.3 Параметры токсикометрии.
4.4 Токсикокинетика.
4.5 Стадии взаимодействия вредного вещества с биологическим
объектом.
ГЛАВА 5. ВОЗДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
НА ПОПУЛЯЦИИ И ЭКОСИСТЕМЫ
5.1 Формы воздействия токсических веществ в системе.
5.2
Воздействие химических веществ на популяции и
экосистемы.
5.3 Специфика метаболизма химических веществ в экосистемах,
транспорт, биодеградация и биоконцентрирование.
5.4
Механизм действия токсикантов.
5.5 Механизм противодействия окружающей среды
токсикантам.
5.6 Сопротивляемость растений действию токсикантов.
5.7
Уровни загрязнения токсикантами.
5.8 Влияние токсикантов на растения.
5.9 Воздействие токсикантов на почвенное бионаселение.
5.10
Воздействие на экспериментальных животных и
4
128
130
130
133
140
142
149
151
151
162
173
175
189
190
195
198
205
Стр.4
тест-систем in-vitro.
5.11 Типы воздействия токсикантов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
III. ОСНОВНЫЕ ТОКСИКАНТЫ В ПРИРОДНЫХ
СФЕРАХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ
ПРОДУКЦИИ
ГЛАВА 6. ТОКСИКАНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ. 216
6.1 Экотоксикология тяжелых металлов.
6.2 Нитраты в окружающей среде.
6.3 Пестициды как загрязнители агроэкосистем.
6.4 Полиароматические углеводороды. Бенз(а)пирены.
Диоксины.
6.5 Нефть и нефтепродукты
216
252
276
298
312
ГЛАВА 7. ТОКСИКАНТЫ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ 316
7.1 Виды физического загрязнения окружающей среды.
7.2 Понятие радиоактивности.
316
317
7.3 Миграция радионуклидов в почве и их поступление в
растения.
7.4 Влияние радионуклидов на растения.
7.5 Биологическое действие ионизирующих излучений.
7.6 Токсикология радиоактивных веществ.
ГЛАВА 8. ТОКСИКАНТЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ
8.1
Микотоксины
8.2 Фитотоксины
8.3 Зоотоксины
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
5
321
327
328
333
340
340
342
344
346
207
209
214
Стр.5
IV. РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ
ТОКСИКАНТОВ
ГЛАВА 9. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ЗА СОДЕРЖАНИЕМ
ТОКСИКАНТОВ В ПРИРОДНЫХ СФЕРАХ И
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ
9.1 Методы контроля за содержанием токсикантов в
природных сферах и сельскохозяйственной продукции
9.2 Основные принципы мониторинга экотоксикантов
9.3 Основные методы прогноза состояния природной
среды
9.4 Создание системы сбора, передачи и использования
информации о распространении токсикантов
ГЛАВА 10. РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ
ТОКСИКАНТОВ
10.1 Разработка сертификата качества сельскохозяйственной
продукции
10.2 Правовые нормы, направленные на производство
экологически безопасных продуктов питания
10.3. Гигиенические требования безопасности и пищевой
ценности пищевых продуктов
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
V. ЦЕЛЕСООБРАЗНЫЕ ПУТИ И МЕРЫ СНИЖЕНИЯ
ВРЕДНОГО ВЛИЯНИЯ ТОКСИКАНТОВ
ГЛАВА 11. МЕРОПРИЯТИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА
СНИЖЕНИЕ ВРЕДНОГО ВЛИЯНИЯ ТОКСИКАНТОВ. 390
11.1 Мероприятия по снижению загрязнения продукции
токсикантами.
11.2 Рекультивация территории.
11.3 Снижение вредного влияния токсикантов на человека.
6
390
404
405
347
347
351
367
370
372
372
378
380
388
Стр.6
ГЛАВА 12. СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ТОКСИЧЕСКОГО
ЭФФЕКТА ТОКСИКАНТОВ.
12.1 Использование регуляторов роста растений.
12.2 Вермикультивирование – основа экологизации сельскохозяйственного
производства.
12.3 Биологический метод – основа безопасной защиты
сельскохозяйственных культур.
12.4 Трансгенные растения – как элемент экологизации
сельскохозяйственного производства.
12.5 Внедрение нетрадиционных экологически безопасных
органоминеральных удобрений.
Контрольные вопросы
Рекомендуемая литература
Используемая литература
Тестовые задания
Эталоны ответов к тестовым заданиям
Краткий словарь терминов и их определений
408
408
416
418
425
427
432
434
436
443
454
456
7
Стр.7
ПРЕДИСЛОВИЕ
Сложившаяся экологическая ситуация, как в глобальном, так
и в региональном аспектах, вызывает у общественности тревогу.
Особую значимость и актуальность приобретают токсикологические
агенты, влияющие на окружающую среду и живые организмы.
Загрязнение окружающей среды обусловлено встраиванием в
природную экосистему токсикантов химического, биологического и
физического происхождения, увеличением масштабов и уровней загрязнения,
появлением новых, ранее не существовавших в природе
соединений.
Тревожная экологическая ситуация складывается в сельском
хозяйстве. Современная интенсивная технология возделывания сельскохозяйственных
культур достигла предела в экологическом, энергетическом
и продукционном аспектах. Необходимость сохранения
естественных экосистем, поддержание агробиоценозов, прекращение
загрязнения жизненной среды ксенобиотиками становится все более
значимой.
Деградация агрофитоценозов, экосистем различного уровня
обусловлена нерациональным применением удобрений, мелиорантов,
средств защиты растений, биологически активных продуктов, разрушением
почв под влиянием механических обработок, распашкой территории
выше допустимых пределов, неграмотным осушением и
орошением, поступлением в почву отходов сельскохозяйственного
производства и сельских поселений, нефтепродуктов и отходов переработки
сельскохозяйственной продукции. При ведении сельскохозяйственного
производства отмечаются нарушения эксплуатации
почв, вод, приземного слоя воздуха, растительного покрова, биоты,
ландшафта. Отмечена тенденция к накоплению в экосистемах различного
уровня таких опасных загрязнителей, как: тяжелые металлы
(свинец, кадмий, никель, мышьяк, медь, цинк), радионуклиды (цезий137,
стронций-90), микотоксины, фитотоксины, пестициды и их метаболиты
и т.д. Происходит изменение свойств, процессов и режимов,
трофических цепей, саморазвития и саморегулирования систем и
подсистем, связанных с изменением аккумуляции, трансформации и
миграции вещества, энергии и информации.
Цель дисциплины – формирование знаний в области экологии
токсичных веществ, направленное на снижение и предотвращение
загрязнения экосистем токсикантами и получение экологически
безопасной сельскохозяйственной продукции.
8
Стр.8