La sfârşitul anilor 60, secolul XX începe conştientizarea asupra amplorii şi gravităţii poluării ecosferei.

O primă măsură este intensificarea cercetărilor consacrate problematici poluării mediilor naturale.

Consecutiv acestor evenimente are loc includerea în rândul ştiinţelor ecologice a acestei ştiinţe, ca o subdiviziune de suflet cu rang bine stabilit, sub denumirea de Ecotoxicologie sau Toxicologie a mediului (Ecotoxicology sau Toxicologie de l’environnement).

Termenul de ecotoxicologie a fost introdus de Trubaut în 1969 şi derivă din cuvintele ecologie şi toxicologie.

Introducerea acestui termen reflectă creşterea atenţiei față de efectele de mediu ale agenţilor chimici și asupra altor specii decât omul.

Ecotoxicologia îşi extinde în timp câmpul de studiu şi asupra poluanţilor ameninţători pentru sănătatea publică, prin prezenţa lor în mediu în vecinătatea omului, dar şi prin transformările lor în lanţurile trofice.

Obiectivul primordial al ecotoxicologiei este reprezentat de precizarea şi identificarea modalităţilor şi mecanismelor de contaminare a diverselor ecosisteme şi a biosferei de către principalele categorii de poluanţi toxici prin cunoaşterea a două aspecte de bază:

Circulaţia şi transformările biogeochimice ale poluanţilor în ecosisteme.

Efectele biocenotice şi perturbările induse în procesele ecotoxicologice fundamentale.

Specificitatea ecotoxicologiei constă în studierea efectelor directe şi indirecte ale poluanţilor toxici şi în diferenţierea acestora prin acţiunea pe care o exercită asupra indivizilor, populaţiilor şi biocenozelor, utilizând în acest sens metode integrative şi comparative.

Câmpul de acţiune şi modul de realizare a demersurilor ecotoxicologiei sunt reprezentate de două direcţii de acţiune:

Studiul poluanţilor direct şi indirect toxici, excluzând de aici categorii importante de poluanţi ale căror efecte ecologice nu rezultă din fenomene de toxicitate, aşa cum se întâmplă cu poluarea termică a apelor, sau poluarea continentală a apelor prin fosfaţi, sau efectul de seră.

Previziuni asupra impactului potenţial al poluării unui ecosistem sau al unui fragment din acel ecosistem, precum şi asupra individului sau populaţiei din ecosistem, printr-un produs chimic nou sau printr-un efluent complex de origine industrială.

 

ECOFIZIOLOGIE FIZIOLOGIE  

ECOLOGIE ECOLOGIE CHIMICĂ TOXICOLOGIE

GENETICĂ, CHIMIE ŞI BIOLOGIE MOLECULARĂ

ECOTOXICOLOGIE

↓ EVALUAREA RISCULUI ↓ GESTIUNEA MEDIULUI             

Priorități: caracterizarea toxicului, relaţiile dintre toxic şi organism şi relaţiile dintre toxic şi mediul înconjurător.

Caracterizarea toxicului cuprinde, din acest punct de vedere, datele analitice obţinute prin metodologia clasică şi actuală (cromatografie, spectrometrie etc.), datele biologice (localizarea, acumularea, metabolizarea şi eliminarea toxicului), datele experimentale şi datele cinetice.

Relaţiile dintre toxic şi organism răspunsul organismelor faţă de agenţii toxici și posibilitatea adaptării lor în vederea stabilirii unor limite admisibile pentru toxice.

Relaţiile dintre toxic şi mediul înconjurător epoca actuală industrializarea şi intensivizarea zootehniei surse de poluare în lanţul biotic astăzi principalul beneficiar al proceselor biochimice din circuitul atmosferă-sol-plantă-animal este omul.

Ecotoxicologul, pe lângă cunoaşterea perfectă a elementelor de toxicologie, trebuie, obligatoriu, să fie şi un bun biochimist, botanist, farmacolog,etc.

Toxic, otravă, intoxicaţie. Noţiunea de toxic include orice substanţă anorganică sau organică pătrunsă în organism pe diferite căi şi care determină alterări structurale şi funcţionale, exprimate clinic printr-o stare patologică. Din această categorie sunt excluse toxicele proteice produse de microorganisme (bacterii, miceţi) şi cele care iau naştere în organism prin perturbări metabolice. Aceste substanţe toxice fac obiectul şi altor specialităţi biologice, precum cele medicale.

Noţiunea de otravă, cu toate că este echivalentă cu cea de toxic, caută să se refere la substanţele nocive introduse în organism cu scop criminal. Cum aceste aspecte în ecotoxicologie sunt rare, se va utiliza numai noţiunea de toxic.

Noţiunea de toxic include orice substanţă anorganică sau organică pătrunsă în organism pe diferite căi şi care determină alterări structurale şi funcţionale, exprimate clinic printr-o stare patologică. Din această categorie sunt excluse toxicele proteice produse de microorganisme (bacterii, miceţi) şi cele care iau naştere în organism prin perturbări metabolice. Aceste substanţe toxice fac obiectul şi altor specialităţi biologice, precum cele medicale.

Noţiunea de otravă, cu toate că este echivalentă cu cea de toxic, caută să se refere la substanţele nocive introduse în organism cu scop criminal. Cum aceste aspecte în ecotoxicologie sunt rare, se va utiliza numai noţiunea de toxic.

Diferenţierea şi gruparea ST în funcţie de mai multe criterii (efectele produse în organism, natura, originea, provenienţa şi tipul de utilizare a toxicului)

Efectele produse în organism: a) Toxice care produc moartea prin anoxie, aceasta realizându-se pe

mai multe căi: toxice care determină anoxia prin combinarea cu hemoglobina sau prin

transformarea acesteia în compuşi incapabili de a transporta oxigenul (oxidul de carbon, nitriţii, cloraţii, anilina, nitrobenzenii, cianurile);

toxice care blochează enzimele respiratorii celulare (cianurile, fluorurile); toxice care distrug organele hematopoetice (radiaţiile gamma, benzenii). b) Toxice “corosive’’, cu acţiune asupra suprafeţelor de contact: gazele

iritante, alcalinele caustice, acizii corosivi şi anorganici, metalele grele. c) Toxice protoplasmatice şi parenchimatoase. Ele produc fenomene

degenerative în unele organe (fosforul, tetraclorura de carbon). d) Toxice cu acţiune selectivă asupra sistemului nervos

narcotice, hipnotice, anestezice, alcaloizi şi unii glicozizi.

Natura fizică sau chimică a toxicului. Din aceste puncte de vedere, toxicele pot fi:

toxine anorganice: metale, metaloizi, acizi minerali, alcali; toxine organice: hidrocarburile şi derivaţii lor, alcooli, fenoli,

acizi organici; alcaloizi. Originea substanţei toxice. După natura lor, toxicele pot fi:

minerale, vegetale, animale şi industriale.Provenienţa şi domeniul de utilizare al toxicului. Acestea

constituie criteriul de bază actual de clasificare. Din acest punct de vedere, sustanţele toxice se clasifică în: pesticide, îngrăşăminte chimice, poluanţi industriali, medicamente, plante toxice, micotoxine, toxine animale.

Definiție stare morbidă produsă sub acţiunea unei substanţe exogene sau endogene de natură organică sau anorganică, de provenienţă vegetală, animală sau minerală, caracterizată prin tulburări profunde metabolice, uneori cu sfârşit letal.

Tipuri intoxicaţii acute, subacute şi cronice Intoxicaţia acută. = totalitatea efectelor toxice produse de o singură doză,

putând provoca moartea la 50% din animalele din lot în interval de 24 - 48 ore (DL50). Uneori, acest interval se prelungeşte la 15 zile, deoarece nu toate animalele intoxicate cu aceeaşi doză mor în acelaşi timp (C o t r ă u, 1978).

Intoxicaţia subacută = totalitatea efectelor toxice produse prin administrarea repetată a unui toxic în aceeaşi doză, pe o perioadă corespunzătoare a 1/10 din durata de viaţă medie a speciei respective (de

exemplu, la şobolan, 90 de zile). Intoxicaţia cronică=totalitatea efectelor toxice produse prin

administrarea repetată a unui toxic, în aceeaşi doză, pe o perioadă corespunzând, de obicei, la cea mai mare parte din viaţa speciilor. Dacă se urmăresc efectele teratogene şi cancerigene, se prelungeşte administrarea toxicului pe durata chiar a mai multor generaţii (C o t r ă u, 1978).

Toxicitatea unei substanţe răspunsul dat de organismul în care aceasta a pătruns alterări metabolice şi morfopatologice corespunzătoare cu mecanismul de acţiune al toxicelor.Acţiunea toxică a unei substanţe variază în funcţie de factori dependenţi de substanţă şi factori dependenţi de organism

Factorii dependenţi de substanţă: originea toxicului, structura chimică, proprietăţile fizico-chimice, doza administrată, calea de pătrundere şi asociaţiile toxicelor

1. Originea toxicului- toxicele pot fi de origine vegetală, animală, minerală şi industrială.

2. Structura chimică- în funcţie de grupările chimice ale substanţelor şi activitatea ionică. Gruparea chimică are o deosebită importanţă, deoarece determină hidro-sau liposolubilitatea substanţei şi, astfel, tipul de acţiune.

3. Proprietăţile fizico-chimice. Influenţează toxicitatea prin: starea de agregare şi mărimea particulelor pe cale respiratorie,

substanţele în fază gazoasă au potenţial toxic mai mare; mărimea particulelor influenţează diferit acţiunea toxică (de exemplu, particulele mari ingerate prin hrană sau apă au efect toxic mai diminuat, în timp ce particulele mici, ajunse pe căile respiratorii la nivel alveolar, se absorb rapid în sânge şi acţionează prompt).

solubilitatea: hidro-sau liposolubilitatea (coeficientul de partaj) reprezintă o condiţie esenţială a toxicităţii, mai ales când substanţele trebuie să străbată membranele biologice fluorura de sodiu, care este puţin solubilă în apă (1/26), se foloseşte ca antihelmintic; pentru substanţele hidrosolubile, toxicitatea este direct proporţională cu gradul de solubilitate.

natura chimică: fosforul alb este toxic, cel roşu netoxic; arsenul trivalent este mai toxic decât derivaţii pentavalenţi;

ionizarea, pH-ul şi pk-ul: gradul de ionizare influenţează toxicitatea. Compuşii metalelor grele sunt cu atât mai toxici, cu cât capacitatea lor de a pune în libertate ioni metalici este mai mare. Mercurul metalic este lipsit de toxicitate, chiar injectat intravenos, iar ionii care se formează prin oxidarea biologică a mercurului metalic sunt excretaţi prin colon, rinichi şi glande salivare. Însă, biclorura de mercur şi compuşii metilaţi ai mercurului, chiar în cantităţi mici, pot produce intoxicaţii.

Doza administrată=cantitatea de substanţă care determină efecte toxice (doza toxică). Substanţa poate pătrunde în organism într-o doză unică sau fracţionat. Exprimarea dozei se poate face prin: doză/kg; doză/greutate (masă) globală; unităţi molare/greutate (masă).

Caracterizarea toxicologică determinarea dozei letale (DL) =cantitatea de substanţă ce produce moartea unui animal într-un anumit interval de timp.

Concentraţia letală a toxicului în atmosferă (CL), exprimată în mg/l sau ppm sau procente (%), caracterizează substanţele care pătrund în organism pe cale respiratorie. concentraţii maxime admise (CMA) pentru a evita apariţia

fenomenelor toxice.

Factori dependenţi de animal: specia, rasa, vârsta, masa corporală, sexul, regimul alimentar, starea de sănătate, predispoziţia şi sensibilitatea individuală

Specia. Toxicitatea unei substanţe variază cu specia, efectele ei diferind de la o specie la alta :Porcinele şi păsările sunt sensibile la clorura de sodium, iar rumegătoarele la cupru. La pisică, nu se poate conjuga fenolul cu acidul glucuronic. Câinele este sensibil faţă de atropină, mercur şi cantaridă.

Rasa. Considerentul că rasele primitive sunt mai rezistente nu se poate aplica în totalitate în toxicologie oile Merinos sunt mai rezistente la intoxicaţia cu cupru decât celelalte rase.

Vârsta. Nou-născuţii sunt mai sensibili la substanţele exogene decât adulţii, deoarece metabolizarea are loc mai lent, din cauza activităţii scăzute a unor sisteme enzimatice de detoxicare. doza letală de paration a fost de 1,5mg/kg la viţei, faţă de 60 mg/kg la adulţi

Sexul. Acţionează prin profilul metabolic şi implicit, prin diferenţe de metabolizare a toxicelor. Parationul are toxicitate crescută la şobolancă, dar nu se observă diferenţă de sex la şoarece, pisică şi câine. Warfarina este mai toxică la femela de şobolan.Castrarea duce la creşterea sensibilităţii masculilor la substanţele toxice, iar administrarea de testosteron la femele le creşte rezistenţa.

Regimul alimentar rol important în protejarea faţă de ST sau, din contră, în accentuarea toxicităţii. Aportul proteic, cantitativ şi calitativ, scade sau măreşte toxicitatea în funcţie de substanţa toxică. Toxicitatea creşte la regim hipoproteic, la organoclorurate, organofosforice, fungicide, prin scăderea enzimelor microzomale de detoxicare, prin aport scăzut de azot. Toxicitatea scade la regim hipoproteic la tetraclorura de carbon, prin împiedicarea metabolizării substanţei toxice. Aportul lipidic scăzut poate să mobilizeze unele pesticide organoclorurate din depozite, mărind concentraţia acestora în sânge.

Starea de întreţinere şi de sănătate Animalele tarate şi cele caşectice au o rezistenţă scăzută la toxice. Dacă pe acest fond se adaugă tulburări hepatice şi renale, acestea

diminuă şi mai mult. Sensibilitatea: a. Hipersensibilitatea, care se manifestă prin:1. idiosincrazie de natură congenitală după adm de iod.2. anafilaxia, sensibilitate câştigată prin apariţia de anticorpi specifici faţă de compuşii proteici,

sau în urma formării cu substanţele chimice a complecşilor proteici cu proprietăţi antigenice

(arsenobenzenii). b. Hiposensibilitatea rezistenţă naturală sau câştigată faţă de substanţele toxice.

Hiposensibilitatea câştigată se realizează în timpul vieţii şi se poate întâlni sub trei forme, şi anume:1. obişnuinţa, ce constă în capacitatea unui organism de a tolera un toxic administrat repetat,

fără a perturba starea de sănătate;2. filaxia, care presupune protecţia organismului faţă de toxic, realizată sub acţiunea altei

substanţe (sparteina este filactizantă faţă de veninul de viperă);

3. imunitatea, ce se poate instala faţă de toxice cu propietăţi antigenice (de exemplu: ricina,

veninurile de animale, substanţe antiureazice).4.