Множество природных соединений осуществляют в экосистемах важные функции. В то же время многие организмы вырабатывают токсичные вещества, которые, впрочем, также являются определенными хемомедиаторами, и их обращение в экосистемах находится под контролем природы и не приводит к каким-либо серьезным негативным последствиям.

Сейчас уже синтезировано и выделено из природных источников свыше 6 млн. химических веществ. Эта цифра ежегодно возрастает на 5 %. Причем здесь не учтены полимерные и олигомерные соединения, а также композиции и смеси. В США регистрируется около 120 тыс. в год только новых синтетических соединений. Все это говорит о том, что деятельность человека активно увеличивает потенциал хемосферы.

Среди таких веществ антропогенного ( от греч антропос - человек и греч. генезис - происхождение) характера есть мутагенные (порождающие мутации), канцерогенные, тератогенные (вызывающие уродства, от греч тератос - чудовище) и т.д. Так, потенциальными канцерогенами признано сейчас около 25000 соединений!

Один из важнейших вопросов химической экологии - изучение тех превращений, которые претерпевают антропогенные вещества в экосистемах и механизмов их вредного воздействия на организмы, экосистемы и биосферу в целом. В связи с этим вопросом в экологической литературе встречаются следующие термины.

Ксенобиотики (от греч. ксенос - чужой и греч. биос - жизнь) -химические вещества, чужеродные по отношению к живым организмам и не входящие в естественные биогеохимические циклы. Их появление в биосфере прямо или косвенно связано с хозяйственной деятельностью человека.

Поллютанты (от лат. поллюцио - марание) - химические вещества, загрязняющие среду обитания. Синоним - загрязнители.

Можно предположить, что загрязнителем всегда является лишь то вещество, которого в природе, в экосистемах очень мало. Однако это не всегда так! Все зависит от степени концентрации того или иного вещества в биосфере или в какой-либо ее части, а также от способности собственных "сил природы" справиться с этим загрязнителем, утилизировать его. Так, например, компонент древесины лигнин образуется в громадных количествах как отход целлюлозно-бумажной промышленности и потому он - серьезный поллютант.

По пространственному распределению (размеру территорий) загрязнители подразделяются на:

глобальные (фоново-биосферные, как, например, в случае с парниковыми газами - СО2, СН2, хлорфторуглеродами и пр.);

региональные;

локальные;

точечные.

По силе и характеру воздействия на окружающую среду загрязнения бывают:

фоновые;

импактные (от англ, импэкт - удар, толчок; синоним - залповое);

постоянные (перманентные);

постепенно нарастающие и катастрофические (аварийные, например выброс нефти при аварии танкера в море).

По источникам возникновения загрязнители разделяются на:

промышленные (например S02);

транспортные (например, альдегиды выхлопов автомобилей);

сельскохозяйственные (например, пестициды);

коммунально-бытовые (например, детергенты синтетических моющих средств).

Одна из проблем, связанных с появлением в экосистемах веществ антропогенного происхождения, - нарушение поллютантами химической коммуникации между организмами. Так, появление в водной среде фенола с концентрацией 5 мг/л искажает реакцию карповых рыб (например, горчака) на собственный феромон тревоги. При концентрации фенола 20 - 30 мг/л наступает полная потеря чувствительности к феромону. Таким образом, загрязнители способны нарушать экологическое равновесие в экосистемах, разрывая "химические контакты" между организмами.

Экзогенные вещества (от греч. экзо - снаружи и греч. генезис -происхождение) - вещества, появление которых связано с деятельностью человека (термин подчеркивает неприродное происхождение соединения).

Экотоксиканты (от греч. ойкос - дом и греч.токсикон - яд) -.ядовитые химические вещества антропогенного происхождения, вызывающие серьезные нарушения в структурах экосистем.

Суперэкотоксиканты (от греч. супер - сверху, над) - вещества, обладающие в малых дозах мощным токсичным действием полуфункционального характера. Для суперэкотоксикантов (СЭТ) фактически теряет смысл понятие предельно допустимой концентрации (ПДК). Кроме того, они резко повышают чувствительность живых организмов к другим, менее сильным (менее токсичным) ксенобиотикам. К суперэкотоксикантам относятся диоксины, дибензофураны, бензантрацены, микотоксины, нитрозамины, нафтиламины.

Все химические вещества, составляющие хемосферу, можно условно разделить на четыре группы:

1. Безвредные для человека.

2. Действуют на человека опосредованно, делая менее благоприятной среду его обитания,

3. Могут прямо действовать на человека как на живой объект, отравляя его (токсиканты) или поражая каким-либо другим способом (например, радиоактивные вещества - излучением).

4. Вещества неопределенного характера действия. О многих из них нет достаточно полных сведений (токсичность, поведение в биосфере).

Токсичность - свойство химических веществ, способность вызывать отравление (интоксикацию) организма. Она характеризуется дозой вещества, вызывающей определенную степень отравления.

При ингаляционных отравлениях доза равна произведению с t, где с - концентрация паров или аэрозоля (мг/м3); t - время вдыхания (мин).

При поражении другими путями (внутривенно, внутримышечно, через желудочно-кишечный тракт, кожу и пр.) доза оценивается количеством вещества в мг на 1 кг живой массы.

Различают:

Среднесмертельные (летальные) дозы:

a) Lctso - при ингаляционном отравлении;

b) LD50 (ЛД50) - при других видах воздействия. Пороговые дозы:

a) PctjQ - при ингаляционном отравлении;

b) РВ10(ПД10)-при других видах воздействия.

Цифра в индексе показывает вероятность (в%) гибели организмов для смертельных доз или появление признаков отравления для пороговых. Токсичность определяют, проводя опыты на животных с применением статистических методов.

Качество окружающей среды, его соответствие требованиям нормальной жизнедеятельности человека характеризуется экологическими стандартами. Точнее, стандарты подразделяют на собственно экологические и производственно хозяйственные.

К стандартам первого типа относятся предельно допустимые нормы антропогенного воздействия на окружающую среду, превышение которых ведет к угрозе здоровью человека, отрицательно влияет на растения и животных. Среди таких характеристик часто используют:

ПДК - предельно допустимую концентрацию загрязняющих веществ, т.е. максимальное количество поллютанта в единице объема воздуха или воды, которое при ежедневном воздействии на организм человека, в течение длительного времени не вызывает патологических (от греч. патос - страдание, болезнь) изменений или заболеваний, а также не нарушает нормальной жизнедеятельности;

ПДУ - предельно допустимый уровень вредного физического воздействия (шум, электромагнитные излучения и пр.).