Использования природных ресурсов

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Кубанский государственный технологический университет

Новороссийский политехнический институт

Кафедра Охраны окружающей среды и рационального

Использования природных ресурсов

 

 

Методические указания к практическим работам

  для специальности280201(320700) «Охрана окружающей среды и рациональное… и специальности 280202 (330200) «Инженерная защита окружающей среды»

Содержание

 

	Стр.
Введение …………………………………………………………………….
Практическая работа № 1 «Стандарты качества окружающей среды. Экологические нормативы загрязнений. Меры токсичности веществ»……………………………………………………………………..
Нормирование качества окружающей природной среды [2] ……………
Токсичность [1]……………………………………………………………..
Формы проявления токсического процесса на разных уровнях организации жизни [1] ……………………………………………………..
Основные характеристики токсического процесса, выявляемого на уровне целостного организма [1] ………………………………………….
Интоксикация (отравление) [1] …………………………………………….
Экологическая ситуация и здоровье населения [3] …...
Состояние среды и уровень заболеваемости [3] ………………………….
Вещества и факторы, вызывающие различные группы заболеваний [3] .
Опасные для здоровья органические вещества [3] ……………………….
Опасные для здоровья неорганические вещества [3] …………………….
Болезни, вызываемые нитратами и пищевыми добавками [3] …………..
Краткий конспект ……………………………………………………
Список литературы ………………………………………………………...
Вопросы и задания ………………………………………………………….
Практическая работа № 2 «расчетные методы определения токсикологических характеристик веществ»……………………………..
2.1 Меры токсичности веществ …………………………………………
Список литературы ………………………………………………………...
Вопросы и задания ………………………………………………………….
2.2 Вынос нитратов ……………………………………………………….
Нитриты, нитраты и нитрозосоединения [1] ……………………………...
Методика выполнения практической работы……………………………..
Список литературы ………………………………………………………...
2.3 вынос консервантов с территории лесопильного завода ……….
Исходные данные для выполнения практической работы ………………
Методика выполнения практической работы……………………………..
Список литературы ………………………………………………………...
Практическая работа № 3 «Воздействие токсичных веществ на отдельные особи и популяции»……………………………………………
Молекулярно-биологические воздействия ………………………………..
Нарушение обмена веществ в клетке под действием токсикантов ……..
Мутагенность и канцерогенность ………………………………………….
Основные критерии возникновения мутогенеза или канцерогенеза ……
Модели, оценки токсического воздействия ………………………………
Вопросы и задания ………………………………………………………….
Список литературы ………………………………………………………...

Введение

В ХХ веке, в связи с бурным развитием промышленности и внедрением бесчисленного количества химических веществ, практически во все сферы человеческой деятельности, возникла острая необходимость защиты человека от химической опасности. Это явилось объективной причиной появления в России и за рубежом больших коллективов специалистов, плодотворно работавших и работающих в настоящее время в трех направлениях практической токсикологии: экспериментальном, профилактическом, клиническом. Масштабы, сложность и значимость решаемых задач привлекли к проблемам ученых, ставших гордостью отечественной науки: Н. С. Правдина, Н. В. Лазарева, Н. Н., Савицкого, С. В. Аничкова, С. Н. Голикова, Л. А. Тиунова, оставивших после себя большие школы исследователей и многочисленные глубокие научные труды.

«Основы токсикологии» сформировались в результате примерно двадцати лет преподавания курса в стенах Военно-медицинской академии врачам различных специальностей, включая специалистов в области токсикологии.

Общепринятого определения токсикологии в настоящее время не существует. Самым простым является, непосредственно вытекающее из названия науки: toxicon – яд, logos – наука. Токсикология – наука о ядах. Многие авторы, по сути, повторяют именно это определение, уточняя и оттеняя важные, как им кажется, характеристики предмета. К числу таковых, несомненно, относятся реакции биологических объектов (организма) на действие химического вещества, механизмы их развития и т. д.

Еще в начале XIX века основоположник научной токсикологии Матео Жозе Бонавентура Орфила (1814) писал: «Яд – вещество, которое в малом количестве, будучи приведенным в соприкосновение с живым организмом, разрушает здоровье или уничтожает жизнь». Также определял «яд», спустя практически сто лет, и один из пионеров отечественной токсикологии профессор Российской военно-медицинской академии Косоротов Д.П. (1907): «Ядами называются вещества, которые, будучи введены в организм в малых количествах, в силу своих химических свойств, могут причинить расстройство здоровья или самую смерть».

В этих определениях подчеркивается одна важная, по мнению авторов, характеристика ядов: малое количество, необходимое для провокации отравления. Однако, что считать малым количеством? Ответ на этот вопрос носит весьма субъективный характер. В настоящее время науке известны вещества, вызывающие смерть экспериментального животного, при введении в дозах равных нескольким нанограммам (ботулотоксин). Вместе с тем самым распространенным «ядом» современностиявляется спирт и его суррогаты, вызывающие отравление при поступлении в организм в количестве десятков и сотен грамм.

Вот почему существуют определения, в которых «малое количество», как свойство «ядов», упускают вовсе:

«Ядом называется всякое химическое вещество, способное причинить смерть или серьезный вред здоровью своим действием на ткани или соки тела» (Пеликан Е.,1878).

«Можно определитьядкак меру (единство количества и качества) действия химического вещества, в результате которого при определенных условиях возникает отравление» (Саватеев Н.В., 1978).

Из этих определений вытекает, что при тех или иных условиях любое вещество может стать ядом. Один из основоположников отечественной промышленной токсикологии, выдающийся ученый и педагог Н.В. Лазарев пишет (1936): «Яды – суть вещества, вызывающие повреждение организма немеханическим путем».

В настоящее время человечеству известно около 10 миллионов химических соединений. Из них более 60 тысяч широко используются в быту, медицине, на производстве и в сельском хозяйстве. Это количество веществ продолжает из года в год увеличиваться (по некоторым данным примерно на 1000 наименований ежегодно). И большая их часть при определенных обстоятельствах может причинить «серьезный вред здоровью».

Подобное обстоятельство ставит под сомнение саму возможность выделить из всей совокупности химических веществ окружающего мира, естественных и синтезированных человеком, некую группу, обозначаемую как «яд». В наиболее категоричной форме эта мысль выражена еще в ХIХ веке известным французским судебным медикомТардье: «Ядов в научном смысле слова нет».

Накопленные человечеством знания давно привели к осознанию того факта, что практически любое химическое вещество, в зависимости от действующего количества, может быть безразличным, полезным, вредным для организма (т.е. выступать в качестве яда).

Впервые на это указал еще в ХV веке выдающийся врач, химик, основоположник ятрохимии Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (Парацельс). В своей оправдательной речи, сказанной им по поводу обвинения в отравлении больных ядами (солями металлов, которые он применял в качестве лекарств), Парацельс произнес: «Все есть яд. Ничто не лишено ядовитости. И только доза отличает яд от лекарства».

Таким образом, понятие о яде никак не может быть положено в основу определения токсикологии. Не удивительно, что ученые пытаются исключить этот термин из своих определений. Так, Олдридж (1980) пишет: «Токсикология – наука о веществах, дезорганизующих биологические системы». Но мы уже знаем, что дезорганизовать биосистемы могут практически любые вещества, действуя в достаточном количестве, и в таком случае токсикология – это наука практически обо всех веществах окружающего мира.

Не смотря на общую критику, приведенных выше определений, следует признать, что все они содержат несомненно правильные элементы. Так, токсикология действительно изучает механизмы вредного действия веществ на организм человека и животных, закономерности развивающихся при этом патологических процессов, разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики отравлений и т. д.

Однако все сказанное выше призвано подчеркнуть важнейшее обстоятельство – химические вещества, обладают неким свойством, в силу которого их контакт с биологическими системами может иметь пагубные последствия для последних. Это свойство – токсичность [1].

 

Практическая работа № 1

  Нормирование качества окружающей природной среды [2] Под качеством окружающей природной среды понимают степень соответствия ее характеристик потребностям людей и…

Вещества и факторы, вызывающие различные группы заболеваний

Вещества, отрицательно действующие на организмы и ведущие к заболеваниям, обычно объединяют в несколько групп. Важней­шие из них: а) канцерогены– (лат. канцер – рак, генезис – происхождение) вызывают… б) мутагены – (лат. мутацио – изменение, перемена) вызывают изменения числа и структуры хромосом. К ним относятся:…

Болезни, вызываемые нитратами и пищевыми добавками

Нитраты.Основной источник нитратов – минеральные удобре­ния, содержащие ион NO3. Накопление нитратов в некоторых куль­турах (корнеплоды, пищевые… Имеются и другие пути поступления нитратов в организм чело­века. Значительное… Для уменьшения содержания нитратов в растительных продук­тах целесообразно не вносить удобрения перед снятием урожая,…

Краткий конспект

Рисунок 1 – Стандарты качества окружающей среды  

Для атмосферного воздуха населенных мест

ПДКр.з. – ПДК поллютанта в воздухе рабочей зоны (в мг/м3 ) (рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем площадки, на которой… ПДКс.-с. – ПДК поллютанта среднесуточная в воздухе населенных мест (в мг/м3)… ПДКм. р. – ПДК поллютанта максимальная разовая в воздухе населенных мест (в мг/м3) (для 20 – 30-минутного интервала…

Список литературы

 

1. С. А. Куценко Основы токсикологии – Санкт-Петербург, 2002 – Интернет – Медлайн. Ру – Российский Биомедицинский журнал.

2. Коробкин В. И., Предельский Л. В. экология: Учебник для студентов высших учебных заведений – Ростов н/Д: Феникс, 2001. – 576 с. – ISBN 5-222-01018-3.

3. Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная: Учебник для студентов выс­ших учебных заведений. Пособие для учителей. – М.: Агар, 1999. – 424 с. ISBN5-89218-096-4.

Вопросы и задания

 

1. Как сказывается состояние среды на здоровье населения? Ка­кие неизвестные ранее болезни появились в результате действия техногенных факторов?

2. Какие вещества относятся к канцерогенам, мутагенам, тератогенам и какие болезни они вызывают?

3. Назовите основные опасные для здоровья вещества органи­ческой природы и механизмы их действия на организмы.

4. Назовите основные опасные для здоровья вещества неорга­нической природы и механизмы их действия.

5. Какие изменения в организме человека происходят под влия­нием нитратного (нитритного) отравления? Назовите основные ис­точники и причины накопления нитратов в продуктах питания и вод­ных системах.

6. Какие добавки вводятся в пищевой рацион животных? Их по­следствия для здоровья людей.

7. предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК).

8. временно допустимые концентрации вредных веществ

9. предельно допустимый уровень воздействий (ПДУ).

10. Предельно допустимый выброс вредных веществ (ПДВ).

11. Предельно допустимый сброс вредных веществ (ПДС).

12. Предельно допустимая нагрузка на окружающую природ­ную среду (ПДН).

 

Практическая работа № 2

Расчетные методы определения токсикологических

характеристик веществ»

Меры токсичности веществ

Количественная характеристика токсичности веществ весьма сложна. Судить о ней приходится по результатам воздействия вещества на живой организм, для…   Современный словарь иностранных слов: /Изд-во «Рус. яз.» – М.: Рус. яз., 1993. – 740 с.

Список литературы

 

4. С. А. Куценко Основы токсикологии – Санкт-Петербург, 2002 – Интернет – Медлайн. Ру – Российский Биомедицинский журнал.

5. Коробкин В. И., Предельский Л. В. экология: Учебник для студентов высших учебных заведений – Ростов н/Д: Феникс, 2001. – 576 с. – ISBN 5-222-01018-3.

6. Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная: Учебник для студентов выс­ших учебных заведений. Пособие для учителей. – М.: Агар, 1999. – 424 с. ISBN5-89218-096-4.

Вопросы и задания

 

1. Почему количественная характеристика токсичности веществ весьма сложна?

2. как расшифровываются характеристики токсичности ЛД₅₀ и ЛД₁₀₀?

3. Как в организме проходят химические превращения токсинов?

4. как расшифровывается характеристика токсичности ДСД?

5. Какие вещества считаются токсичными?

6. что может стать количественной характеристикой токсичности веществ?

7. Токсический эффект от воздействия двух полудоз.

8. Как оценивается доза вещества при отравлениях?

9. Напишите реферат (5 – 10 листов) о каком-либо токсичном веществе.

 

Вынос нитратов

В природных условиях, когда земля покрыта растительностью, и на постоянно эксплуатируемых пастбищах вынос нитратов не составляет проблемы, поскольку…   Нитриты, нитраты и нитрозосоединения [1]

Методика выполнения практической работы

Травы, высеваемые на лугопастбищных угодьях, используемых для выпаса сельскохозяйственных животных или заготовки силоса, растут медленнее зерновых.…   Перепишите в тетрадь данные, представленные в таблице 2.4 которые, отражают зависимость между количеством азота,…

Список литературы

 

1. В. В. Худолей, И. В. Мизгирев Экологически опасные факторы – Санкт-Петербург: PUBLISHING HOUSE, 1996 – Интернет –Центр независимой экологической экспертизы.

2. С. А. Куценко Основы токсикологии – Санкт-Петербург, 2002 – Интернет – Медлайн.Ру – Российский Биомедицинский журнал.

3. Коробкин В. И., Предельский Л. В. экология: Учебник для студентов высших учебных заведений – Ростов н/Д: Феникс, 2001. – 576 с. – ISBN 5-222-01018-3.

4. Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная: Учебник для студентов выс­ших учебных заведений. Пособие для учителей. – М.:Агар, 1999. – 424 с. ISBN5-89218-096-4

 

Вынос консервантов с территории лесопильного завода

Одной из главных причин, определяющих загрязнение окружающей среды органическими соединениями, является их высокая подвижность. Во многих случаях… Инженер-эколог должен уметь разрабатывать способы наглядного представления…

Исходные данные для выполнения практической работы

1) хлорфенолы (ХФ); 2) полихлорфеноксифенолы (ПХФФ); 3) полихлорбензофураны (ПХДФ).

Методика выполнения практической работы

Перепишите в тетрадь исходные данные для выполнения практической работы. Приведите краткие характеристики (с точки зрения экологии и токсикологии)… 1) хлорфенолы (ХФ); 2) полихлорфеноксифенолы (ПХФФ);

Список литературы

 

1. С. А. Куценко Основы токсикологии – Санкт-Петербург, 2002 – Интернет – Медлайн.Ру – Российский Биомедицинский журнал.

2. Коробкин В. И., Предельский Л. В. экология: Учебник для студентов высших учебных заведений – Ростов н/Д: Феникс, 2001. – 576 с. – ISBN 5-222-01018-3.

3. Шустов С.Б., Шустова Л.В. Химические основы экологии. – М.: Просвещение, 1995

4. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. – Л.: Химия, 1985

5. Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию. – СПб.: Химиздат, 1999

6. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. – М.: Мир, 1997

7. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды. – М.: ВЛАДОС, 2001

 

Практическая работа № 3

Воздействие токсичных веществ на отдельные особи и популяции

Способность (или ее отсутствие) организмов выводить поступившие в него посторонние вещества и восстанавливать нарушенное физиологическое равновесие…  

Молекулярно-биологические воздействия

Объем биоаккумуляции вредного вещества зависит от его свойств, условий ОС, экзогенных факторов и эндогенных факторов самого организма. Вредные вещества могут поступать из воды и воздуха (прямое поступление) или по… Например, рыбы и ракообразные перерабатывают ароматические углеводороды легче, чем большинство моллюсков. Кроме того,…

Нарушение обмена веществ в клетке под действием токсикантов

Реакции обмена веществ в клетке, регулируемые ферментами (метаболизм клеток), могут быть нарушены под действием различных веществ. Химические…  

Мутагенность и канцерогенность

Опасное действие таких веществ как ДДТ, ПАУ и других хлорорганических соединений, обладающих мутагенным и канцерогенным воздействием на человека,… Ø генотоксической инициации; Ø генетическое промотирование.

Основные критерии возникновения мутогенеза или канцерогенеза

Под действием химических веществ: 1) клетки лишь ограниченно способны удалять химически модифицированные участки… 2) способность химических веществ активировать ферменты, в значительной степени зависит в значительной степени от вида…

Модели, оценки токсического воздействия

Оценку риска на уровне вида производят на основе количественного описания метаболических процессов в отдельной особи. Для этого разработаны модели… С кинетической точки зрения, поток постороннего вещества от его поступления до… 1) поступление вещества либо прямо из ОС, либо из одного компартмента в другой;

Вопросы и задания

 

1. Опишите биологическую роль и токсикологическое значение элементов:

Li, Na, K, Ca, Mg, Ca, Cr, Mo, V, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Hg, Cd, B, Al, P, As, N, F, Cl (конкретное задание получите у преподавателя).

2. в соответствии с названием раздела «специфика и механизм токсического действия вредных веществ. воздействие химических веществ на популяции и экосистемы» опишите свойства вещества (конкретное задание получите у преподавателя):

а) аммиак;

б) диоксины;

в) пестициды;

г) полиароматические углеводороды;

д) фосфорорганические соединения;

е) хлорорганические соединения;

ж) диоксид серы;

з) диоксид азота;

и) диоксид углерода;

к) тяжелые металлы.

3. Приведите краткую характеристику отдельных групп токсикантов (конкретное задание получите у преподавателя):

а) бактериальные токсины;

б) микотоксины;

в) токсины высших растений;

г) токсины животных (зоотоксины);

д) неорганические соединения естественного происхождения;

е) органические соединения естественного происхождения;

ж) синтетические токсиканты;

з) пестициды;

и) боевые отравляющие вещества.

 

Список литературы

 

1. В. В. Худолей, И. В. Мизгирев Экологически опасные факторы – Санкт-Петербург: PUBLISHING HOUSE, 1996 – Интернет –Центр независимой экологической экспертизы.

2. С. А. Куценко Основы токсикологии – Санкт-Петербург, 2002 – Интернет – Медлайн.Ру – Российский Биомедицинский журнал.

3. Коробкин В. И., Предельский Л. В. экология: Учебник для студентов высших учебных заведений – Ростов н/Д: Феникс, 2001. – 576 с. – ISBN 5-222-01018-3.

4. Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная: Учебник для студентов выс­ших учебных заведений. Пособие для учителей. – М.:Агар, 1999. – 424 с. ISBN5-89218-096-4

5. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учеб. для вузов/Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др.; Под ред. Ю.А. Ершова. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2000 – 560 с.: ил. ISBN 5-06-003626-Х