ekotoksykologia wykład.pdf

(1212 KB) Pobierz

Microsoft PowerPoint - Ekotok_pelny_druk.ppt

EKOTOKSYKOLOGIA

i

MONITOROWANIE ZANIECZYSZCZEŃ

EKOTOKSYKOLOGIA

i

MONITOROWANIE ZANIECZYSZCZEŃ

Prof. dr hab. Zbigniew Brzózka

Katedra Chemii Analitycznej, pokój 15

brzozka@ch.pw.edu.pl http://www.ch.pw.edu.pl/~brzozka

Wprowadzenie

Podstawy toksyczności i kancerogenezy

Zanieczyszczenie atmosfery

Skażenie wody i gleby

Skażenia radioaktywne

Kontrola i monitorowanie zanieczyszczeń

LITERATURA:

1. S.F. Zakrzewski „Podstawy toksykologii środowiska”,

PWN W-wa 1997

2. J. Namieśnik „Zarys ekotoksykologii”, praca zbiorowa,

Gdańsk 1995.

Katedra Chemii Analitycznej PW

1

Katedra Chemii Analitycznej PW

2

Przyczyny zatruć u człowieka

Współczesna toksykologia

leki

narkom ani a

lekomani a

dopi ng

zatrucia zawodowe

produkcja przemysłowa

magazynowanie

obrót handlowy

zat r uci a ro zmyślne

samobójcze

mordercze

żywność

obce substancje chemiczne

naturalne toksyny

drobnoustroj e

Toksykologia - nauka o szkodliwym

wpływie leków, związków chemicznych i ich

mieszanin na żywe organizmy

pestycydy

w ochroni e roślin

w higi enie ludzi i zwierząt

pozostałość w żywności

• kliniczna (wpływ trucizn i leków na organizmy żywe)

zatrucie w gospod. domowym

chemikalia

tworzywa sztuczne

kosmetyki

•sądowa (wykrywanie trucizn użytych w celach przestępczych)

skażenie biosfery

powi etrze

gleba

wod a

• środowiska naturalnego

Katedra Chemii Analitycznej PW

3

Katedra Chemii Analitycznej PW

4

Toksykologia środowiska

Zanieczyszczenia środowiska -

najważniejsze katastrofy

Nauka multidyscyplinarna:

• chemia (charakterystyka trucizn)

• farmakologia (sposób wprowadzania i dystrybucji trucizn)

• biochemia (przemiany metaboliczne i oddziaływanie trucizn na komórki)

• fizjologia (wpływ trucizn na narządy organizmu)

• biologia (wpływ trucizn na środowisko naturalne)

• genetyka (wpływ trucizn na systemy rozrodcze i kod genetyczny)

• epidemiologia (wpływ na populację ludzką przy chronicznej ekspozycji)

• prawo (regulacje prawne - użycie lub emisja do środowiska trucizn)

• ekonomia (ocena relacji kosztów środowiska i zysków rozwoju)

1976 - Soveso (Włochy) - emisja chmury dioksyn

1977 - Wieża wiertnicza „Ekofisk” na Morzu Norweskim - 12 tys. ton ropy

1978 - Tankowiec „Amoco Cadiz” u wybrzeży Francji - 220 tys. ton ropy

1979 - Reaktor atomowy Three Miles Island (USA)

1979 - Wieża wiertnicza „Ixotoc” w Zat. Meksykańskiej - 1 mln ton ropy

1984 - Fabryka pestycydów w Bhopal (Indie) - wyciek gazów

1986 - Reaktor atomowy w Czarnobylu (ZSRR)

1986 - Magazyn pestycydów „Sandoz” w Bazylei - pożar 1250 ton pestyc.

1988 - Tankowiec „Exxon-Valdez” w pobliżu Alaski - wyciek ropy

1991 - Szyby naftowe w Kuwejcie - 732 szybów wysadzono

Katedra Chemii Analitycznej PW

5

Katedra Chemii Analitycznej PW

6

60832933.169.png

60832933.180.png

60832933.191.png

60832933.202.png

60832933.001.png

60832933.012.png

60832933.023.png

60832933.034.png

60832933.045.png

60832933.056.png

60832933.067.png

60832933.078.png

60832933.089.png

60832933.100.png

60832933.111.png

60832933.122.png

60832933.131.png

60832933.132.png

60832933.133.png

60832933.134.png

60832933.135.png

60832933.136.png

60832933.137.png

60832933.138.png

60832933.139.png

60832933.140.png

60832933.141.png

60832933.142.png

60832933.143.png

60832933.144.png

60832933.145.png

60832933.146.png

60832933.147.png

60832933.148.png

60832933.149.png

60832933.150.png

60832933.151.png

60832933.152.png

60832933.153.png

60832933.154.png

60832933.155.png

Globalne problemy środowiska

Teoria zmian demograficznych

• Sygnały ostrzegawcze

• Dziura ozonowa

• Efekt cieplarniany

• Wzrost populacji

• Wycinanie lasów

• Zużywanie zasobów naturalnych

• Źródła energii

Trzy etapy rozwoju społeczeństw:

•etap 1 ⇒

mały przyrost populacji

•etap 2 ⇒ szybki przyrost populacji

•etap 3 ⇒ niewielki przyrost populacji

Katedra Chemii Analitycznej PW

7

Katedra Chemii Analitycznej PW

8

Rezerwy źródeł energii

„Dobre życie dzięki chemii”

Zakładając tempo produkcji z 1986 roku:

Rok Produkcja zbóż Wkład energii Ilość zboża

(w milionach ton) (w mld litrów ropy) (kg zboża/litr ropy)

• ropa naftowa

32.5 roku

1950

624

43.9

14.2

1960

842

86.7

9.7

• gaz naturalny

•węgiel

58.7 roku

226 lat

1970

1093

154.2

7.1

1980

1423

255.8

5.6

1985

1667

302.6

5.5

Całkowity wzrost 2.67 razy

6.89 razy

- 2.59 razy

Katedra Chemii Analitycznej PW

9

Katedra Chemii Analitycznej PW

10

Wyzwania dla społeczeństwa

Co jest trucizną ?

• Efekt cieplarniany

• Skażenie oceanu

„Wszystko jest trucizną i nic nie jest trucizną,

tylko dawka decyduje, że jakaś substancja

nie jest trucizną”

• Ochrona naturalnego życia przyrody

• Recykling (wtórne wykorzystanie)

• Ochrona lasów tropikalnych

• Kwaśny deszcz

Paracelsus, 1525 rok

• Antarktyda

• Toksyny

Katedra Chemii Analitycznej PW

11

Katedra Chemii Analitycznej PW

12

60832933.156.png

60832933.157.png

60832933.158.png

60832933.159.png

60832933.160.png

60832933.161.png

60832933.162.png

60832933.163.png

60832933.164.png

60832933.165.png

60832933.166.png

60832933.167.png

60832933.168.png

60832933.170.png

60832933.171.png

60832933.172.png

60832933.173.png

60832933.174.png

60832933.175.png

60832933.176.png

60832933.177.png

60832933.178.png

60832933.179.png

60832933.181.png

60832933.182.png

60832933.183.png

60832933.184.png

60832933.185.png

60832933.186.png

60832933.187.png

60832933.188.png

60832933.189.png

60832933.190.png

60832933.192.png

60832933.193.png

60832933.194.png

60832933.195.png

60832933.196.png

60832933.197.png

60832933.198.png

60832933.199.png

60832933.200.png

Pojęcia dawki

Oddziaływania trucizny na organizm

• Dawka progowa

( poniżej której nie ma reakcji na podaną toksynę)

•LD 50

(powodująca śmierć 50% populacji zwierząt doświadczalnych)

• Toksyczność związku chemicznego

(LD 50 , tylko dla porównań)

•ED 50

(dawka efektywna, lecznicza)

• Margines bezpieczeństwa

(różnica między LD 50 a EC 50 )

Trzy mechanizmy:

• Usunięcie przez układ wydalania lub zdeaktywowanie

przez metabolizm

• Toksyna nieodwracalnie zdeaktywowała enzymy

odzyskanie zdrowia poprzez syntezę zniszczonego enzymu

• Dwufazowa zależność dawka-reakcja,

np. witamina A, selen, miedź

Katedra Chemii Analitycznej PW

13

Katedra Chemii Analitycznej PW

14

Substancje i czynniki wywołujące

odległe skutki biologiczne

Sposoby wchłaniania trucizn

• Kancerogenne (Rakotwórcze)

Trucizna = Toksyna = Ksenobiotyk

Powstawanie nowotworów złośliwych

• Mutagenne

• Przenikanie przez skórę

Z miany materiału genetycznego organizmu,

przekazywane następnym pokoleniom

• Drogami układu oddechowego

• Teratogenne i embriotoksyczne

• Wnikanie przez układ pokarmowy

Szkodliwe na płód (1-3 miesiąc ciąży !)

Katedra Chemii Analitycznej PW

15

Katedra Chemii Analitycznej PW

16

Przenikanie przez skórę

Przenikanie przez skórę

Skóra składa się z trzech warstw:

Trzy sposoby przenikania przez skórę:

Naskórek - najbardziej zewnętrzna, ochronna

• Dyfuzja przez naskórek do skóry właściwej

Skóra właściwa - środkowa, unaczyniona

• Wnikanie przez kanaliki potowe

Warstwa podskórna - tkanka tłuszczowa

•Wzdłuż torebek włosowych

Katedra Chemii Analitycznej PW

17

Katedra Chemii Analitycznej PW

18

60832933.201.png

60832933.203.png

60832933.204.png

60832933.205.png

60832933.206.png

60832933.207.png

60832933.208.png

60832933.209.png

60832933.210.png

60832933.211.png

60832933.212.png

60832933.002.png

60832933.003.png

60832933.004.png

60832933.005.png

60832933.006.png

60832933.007.png

60832933.008.png

60832933.009.png

60832933.010.png

60832933.011.png

60832933.013.png

60832933.014.png

60832933.015.png

60832933.016.png

60832933.017.png

60832933.018.png

60832933.019.png

60832933.020.png

60832933.021.png

60832933.022.png

60832933.024.png

60832933.025.png

60832933.026.png

60832933.027.png

60832933.028.png

60832933.029.png

60832933.030.png

60832933.031.png

60832933.032.png

60832933.033.png

60832933.035.png

Przenikanie przez skórę

Przenikanie przez skórę

Substancja

toksyczna

Substancje:

• polarne - przez włókna białkowe

• niepolarne - przez obszary lipidowe

• lipofilowe łatwo przenikają przez skórę

Warstwa zrogowaciała

Naskórek

Skóra

Skóra właściwa

Naczynia włosowate

i limfatyczne

Proces zależny od czasu kontaktu !!!

Katedra Chemii Analitycznej PW

19

Katedra Chemii Analitycznej PW

20

Wnikanie przez układ oddechowy

Wnikanie przez układ oddechowy

Schemat drogi ksenobiotyku w układzie oddechowym:

Układ oddechowy :

Wdychane powietrze

Jama nosowo-gardłowa

nabłonek rzęskowy + liczne gruczoły śluzowe

Nos, gardło

Układ

pokarmowy

Tchawica i oskrzela

nabłonek rzęskowy + kielichowate gruczoły śluzowe

Tchawica, oskrzela

krew

Płuca

oskrzeliki oddechowe -> przewody pęcherzykowate + pęcherzyki płucne

Pęcherzyki płucne

Katedra Chemii Analitycznej PW

21

Katedra Chemii Analitycznej PW

22

Wnikanie przez układ oddechowy

Wnikanie przez układ oddechowy

Pęcherzyk płucny - banieczka ok. 150-350 µ m średnicy

Całkowita powierzchnia pęcherzyków:

przy wydechu

Szybkość dyfuzji D (Prawo Ficka):

35 m 2

D

=

C

S

A

(P

−

P

)

przy głębokim wdechu

100 m 2

d

a

b

d

MW

Minutowa objętość oddychania =

objętość wdechu (ok. 0.5 l) x liczba oddechów na minutę (ok.15)

Ilość toksyny od jej stężenia w powietrzu

i od minutowej objętości oddychania !!!

Gdy P a > P b

D > 0 wnikanie gazu do krwi

Katedra Chemii Analitycznej PW

23

Katedra Chemii Analitycznej PW

24

60832933.036.png

60832933.037.png

60832933.038.png

60832933.039.png

60832933.040.png

60832933.041.png

60832933.042.png

60832933.043.png

60832933.044.png

60832933.046.png

60832933.047.png

60832933.048.png

60832933.049.png

60832933.050.png

60832933.051.png

60832933.052.png

60832933.053.png

60832933.054.png

60832933.055.png

60832933.057.png

60832933.058.png

60832933.059.png

60832933.060.png

60832933.061.png

60832933.062.png

60832933.063.png

60832933.064.png

60832933.065.png

60832933.066.png

60832933.068.png

60832933.069.png

60832933.070.png

60832933.071.png

60832933.072.png

60832933.073.png

60832933.074.png

60832933.075.png

60832933.076.png

60832933.077.png

60832933.079.png

60832933.080.png

60832933.081.png

60832933.082.png

60832933.083.png

Wnikanie przez układ oddechowy

Wnikanie przez układ oddechowy

Szybkość zatrucia organizmu :

Toksyczność pyłów zależy od rozmiarów cząstek:

Gdy S jest duże

D jest duże to limituje

> 10 µ m

2 ÷ 5 µ m 1 µ m >

szybkość oddychania

Nos, gardło

Jama ustna

Gdy S jest małe

D jest małe to limituje

Tchawica, oskrzela

Wydalanie

szybkość przepływu krwi ( wydolność serca)

X Osadzanie !!

Pęcherzyki płucne

Katedra Chemii Analitycznej PW

25

Katedra Chemii Analitycznej PW

26

Wnikanie przez układ pokarmowy

Wnikanie przez układ pokarmowy

Schemat drogi ksenobiotyku w układzie pokarmowym:

Kwasy i zasady organiczne są absorbowane jedynie

w formie niezdysocjowanej na drodze dyfuzji pasywnej

Jama ustna

Żółć

pH płynów ustrojowych:

Przełyk

Wątroba

• soki trawienne (żołądek)

1

Żołądek

w ydalanie

•zawartość jelita cienkiego

6.5

Jelita

Naczynia

krwionośne

i limfatyczne

Nerki

•płyny międzykomórkowe

7.4

Żyła

zwrotna

• mocz

6.8 - 7.8

wydalanie

Katedra Chemii Analitycznej PW

27

Katedra Chemii Analitycznej PW

28

Magazynowanie związków chemicznych

w organizmie

Metabolizm ksenobiotyków

Magazynowanie gdy szybkość podawania większa

od szybkości procesów eliminacji lub biotransformacji

• rozpuszczalne w wodzie ( hydrofilowe )

są wydalane w pierwotnej postaci (bez metabolizmu)

Organizm ludzki metabolizuje 7 - 8 g C 2 H 5 OH /h

co odpowiada

• 300 ml piwa

• 125 ml wina

• 25 ml wódki

• lipofilowe są usuwane pod wpływem soków trawiennych

lub mogą ulec metabolizmowi (wg schematu )

Wzrost

polarności

Wzrost

jonizacji

Wzrost

rozpuszczalności

Ułatwienie

wydalania

Obniżona

toksyczność

Wg polskiej normy 0.10-0.15 ‰/h; stan nietrzeźwości 0.5‰

Katedra Chemii Analitycznej PW

29

Katedra Chemii Analitycznej PW

30

60832933.084.png

60832933.085.png

60832933.086.png

60832933.087.png

60832933.088.png

60832933.090.png

60832933.091.png

60832933.092.png

60832933.093.png

60832933.094.png

60832933.095.png

60832933.096.png

60832933.097.png

60832933.098.png

60832933.099.png

60832933.101.png

60832933.102.png

60832933.103.png

60832933.104.png

60832933.105.png

60832933.106.png

60832933.107.png

60832933.108.png

60832933.109.png

60832933.110.png

60832933.112.png

60832933.113.png

60832933.114.png

60832933.115.png

60832933.116.png

60832933.117.png

60832933.118.png

60832933.119.png

60832933.120.png

60832933.121.png

60832933.123.png

60832933.124.png

60832933.125.png

60832933.126.png

60832933.127.png

60832933.128.png

60832933.129.png

60832933.130.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

wiad_2005_01.pdf (3806 KB)
Toksykologia skrypt.pdf (319 KB)
Toksykologia.pdf (568 KB)
ocena_ryzyka_zwiazkow_chemicznych.ppt (1836 KB)
Informacje_o_dioksynach.pdf (963 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin