Průmyslová ekologie a toxikologie: Definice a základní pojmy

Ekotoxikologie je interdisciplinární vědní obor, který kombinuje poznatky vědy studující ekosystémy (ekologie) a vědy studující interakce chemických látek s živými organismy (toxikologie).

Definice ekotoxikologie

První definice ekotoxikologie (1969) od Reného Truhauta zněla: studium nepříznivých účinků chemikálií s cílem chránit přírodní druhy a společenstva.

Historický kontext

Rachel Carson ve své monografii The Silent Spring (1962) poukázala na používání pesticidů, především DDT a dalších agrochemikálií. Kniha vedla v USA k založení Úřadu pro ochranu životního prostředí (US Enviromental Protection Agency EPA).

Vývoj metod v ekotoxikologii

Zavádění metod popisujících toxické účinky lidmi produkovaných látek na životní prostředí a v něm obsažené organismy, a systematické zavádění metod testování toxicity na rybách, znamenalo významný posun v ochraně životního prostředí.

Legislativní rámce

V roce 2006 bylo vydáno nařízení Evropského parlamentu a Rady ES č. 166/2006, kterým se zřizuje Evropský registr úniků a přenosů znečišťujících látek.

Čtěte také: Hnojiva a kompost: Srovnání

V roce 2003 byl Evropskou komisí přijat a Evropským parlamentem schválen návrh na nový rámec pro legislativu pokrývající bezpečnost chemikálií REACH (Registration, Evaluation and Authorization of Chemicals). Podniky a firmy, které importují více než 1 tunu chemické sloučeniny ročně, budou nuceny tuto chemikálii registrovat v centrální datové bance. Cílem je zlepšit ochranu zdraví přírody, včetně lidí, zvýšit inovační kapacity a schopnost konkurence chemického průmyslu v Evropské unii. Nová opatření se týkají nejen nových chemických látek uváděných na trh, ale i látek, které se již delší dobu používají.

Ekotoxikologické testy

Ekotoxikologické testy sledují reakce, kdy je určený, často jednoduchý organismus, dobře známými životními projevy, stavbou těla a fyziologií v uměle připraveném prostředí vystaven známé koncentraci známé látky nebo je daný organismus vystaven působení neznámého prostředí (např. dafnie ve vodě o různých koncentracích solí těžkých kovů). Z reakce organismu se usuzuje na rizika plynoucí z expozice sledované známé nebo neznámé noxy pro volně žijící populace téhož či jiného organismu, který se např. testovaným exponovaným organismem živí nebo je mu způsobem života (či metabolismem) příbuzný. Člověk je dobře charakterizován, menší chyby při extrapolacích testů. Zúžený zájem - organismy vs. prostředí.

Základy toxikologie

Toxicita chemických látek je podmíněna řadou faktorů. Jsou to zejména chemické vlastnosti látek, které vyjadřují jejich reaktivitu, tj. schopnost vstupovat do reakcí s jinými látkami, fyzikální vlastnosti, jako je skupenství látky, její struktura, body varu a tání, rozdělovací koeficienty, chování v elektrickém či magnetickém poli, rozpustnost apod. a biologické vlastnosti, vycházející z chemických vlastností látek, tj. jejich schopnosti vstupovat do reakcí s jinými molekulami látek, které jsou součástí živých organismů.

Soubor chemických, fyzikálních a biologických vlastností látek determinuje nebezpečnost chemické látky, tj. její schopnost mít nepříznivý (toxický) účinek na živé organismy. Nebezpečnost je neoddělitelně spojena s existencí chemické látky. Je latentní vlastností každé chemické substance či jejich směsí, ale projevit se může pouze tehdy, jestliže je jejímu působení vystaven živý organismus, tedy dojde-li k expozici organismu chemickou látkou. Pojem nebezpečnost je ovšem širší než pojem toxicita. Chemické látky mohou být nebezpečné i jiným způsobem než tím, že jsou toxické. Nebezpečné mohou být hořlaviny výbušniny, žíraviny apod.

Expozice je chápána jako kontakt chemické látky s vnějšími hranicemi živého organismu, při níž dojde k průniku chemické látky do vnitřních částí organismu. K tomuto průniku může dojít na různých místech, kterým říkáme brána vstupu. Brána vstupu je tedy způsob kontaktu organismu s chemickou látkou, charakterizovaný místem, kudy chemická látka proniká do organismu. Může to být např. gastrointestinální trakt, plíce, oční sliznice, kůže, injekční podání, apod.

Čtěte také: Minimalizace dopadů průmyslu

Nebezpečnost chemické látky a expozice živého organismu touto látkou pak určuje tzv. riziko chemické látky. Pokud je předmětem působení chemické látky člověk, hovoříme o zdravotním riziku. Riziko vyjadřuje pravděpodobnost s jakou se při definované expozici organismu chemickou látkou projeví její nebezpečnost (toxicita). Velikost rizika nabývá hodnot od 0 do 1, respektive od 0 do 100, použijeme-li procentuálního vyjádření. Nulové riziko znamená, že vůbec nedojde k poškození organismu, naopak riziko vyjádřené hodnotou 1 vypovídá, že k poškození organismu dojde ve všech případech. Při práci s jakoukoliv chemickou látkou je důležité znát její zdravotní riziko, protože jen tak můžeme riziko minimalizovat. Riziko lze totiž nejen hodnotit, ale také řídit.

Hodnocení zdravotního rizika

Hodnocení zdravotního rizika je postup zahrnující:

• vyhodnocení nebezpečnosti chemické látky
• vyhodnocení vztahu mezi dávkou chemické látky a biologickou odpovědí
• vyhodnocení expozice
• charakterizaci rizika

Vyhodnocení nebezpečnosti

Vyhodnocení nebezpečnosti chemické látky spočívá ve sběru a vyhodnocování dat o jejím nepříznivém (toxickém) účinku na zdraví člověka a sledování podmínek, za jakých se tyto nepříznivé účinky mohou projevit. Tyto informace jsou pro posuzování zdravotních rizik každé chemické látky velmi důležité. Tyto informace jsou získávány z modelových experimentů na laboratorních zvířatech a nahodilých případů chtěného (suicidia) i nechtěného (chemické havárie, nehody) kontaktu chemických látek s lidským organismem. Informace tohoto druhu je možno získat studiem literatury nebo hledáním ve specializovaných toxikologických databázích.

Vztah mezi dávkou a odpovědí

Vyhodnocení vztahu mezi dávkou chemické látky a biologickou odpovědí vychází ze skutečnosti, že nepříznivé (toxické) účinky chemických látek na živý organismus, tzv. biologická odpověď, jsou závislé na množství chemické látky, které pronikne do organismu. Toto množství je závislé na především na fyzikálních a chemických vlastnostech látky, na způsobu kontaktu chemické látky s organismem, tedy na bráně vstupu, a na časové délce tohoto kontaktu, čili době expozice. Obecně platí mezi množstvím chemické látky v organismu a biologickou odpovědí vztah přímé úměry, tzn. Čím více látky do organismu pronikne, tím je biologická odpověď a sní spojené nepříznivé účinky na organismus větší.

Vyhodnocení expozice

Vyhodnocení expozice zahrnuje vedle již zmíněné doby trvání expozice také stupeň zasažení organismu, jestliže se do kontaktu s chemickou látkou dostane jen jeho část, a četnost expozice, pokud organismus přichází do kontaktu s chemickou látkou opakovaně.

Čtěte také: Průmyslová revoluce a ovzduší

Charakterizace rizika

Charakterizace rizika sumarizuje předchozí kroky hodnocení zdravotního rizika a na jejich základě kvantifikuje rizika konkrétních případů, přičemž se snaží hodnotit resp. kvantifikovat i nepřesnosti a nejistoty plynoucí z faktů, že jednotlivé parametry, na jejichž základě velikost rizik určujeme, nemůžeme ve většině případů změřit, ale jen odhadnout. Přesný výpočet rizika je možný jen za zcela přesně definovaných podmínek a přesné znalosti a konstantnosti všech parametrů, čehož lze dosáhnout jen při laboratorním experimentu, nikoliv však v reálných podmínkách.

Je však obtížné hodnotit zdravotní rizika v podmínkách průmyslových a chemických havárií, požárů, teroristických útoků apod., tedy všude tam, kde náhle a nečekaně dochází k ohrožení zdraví a života často i mnoha lidí a kde rozhodujícím faktorem pro jejich záchranu a minimalizaci zdravotního poškození je faktor času. Za těchto podmínek je možno rizika ohrožení chemickými látkami, o jejichž identitě často vůbec nic nevíme, odhadovat jen velmi nepřesně. Tak je tomu např. při požárech, kdy množství a složení chemických látek ve spalinách je závislé nejen na tom jaký objekt hoří a z jakých komponent se skládá, ale také na teplotě hoření, způsobu hašení a na celé řadě dalších, jen obtížně odhadnutelných parametrů.

Odhad zdravotního rizika bude tím přesnější, čím přesnější bude odhad parametrů, z nichž toto riziko odhadujeme. Znalost toxikologických vlastností jednotlivých chemických látek je proto velmi důležitá pro minimalizaci jejich zdravotních rizik.

Řízení rizika

Rizika můžeme nejen odhadovat, ale také řídit a tak omezovat jejich dopad na zdraví člověka. Každé snížení rizika může být pro omezení nepříznivých (toxických) vlivů na zdraví a život člověka velmi významné, proto je povinností všech lidí, kteří s chemickými látkami pracují nebo se nečekaně dostanou do situace kdy hrozí nebezpečí kontaktu s chemickými látkami, postupovat tak, aby zdravotní rizika byla nulová nebo alespoň co nejnižší. I u látek s vysokou nebezpečností lze dosáhnout nulového rizika, zabráníme-li expozici, nebo riziko alespoň snížíme, omezíme-li kontakt s chemickou látkou na nezbytnou míru.

Řízením rizik poškození zdraví účinkem chemických látek rozumíme jejich minimalizaci, která může mít několik podob. Může to být např. zabránění kontaktu organismu s chemickou látkou (dodržování správných zásad práce s chemikáliemi, používání předepsaných ochranných pomůcek, co nejrychlejší opuštění ohroženého prostoru při chemických haváriích apod.), omezení délky expozice (např. časté střídání záchranných čet při likvidaci havárií při nichž hrozí nebezpečí expozice chemickými látkami), přerušení kontaktu chemické látky s organismem (dekontaminace) či likvidace chemické látky její přeměnou na látku s menší nebezpečností (odmořování).

Nezbytnou součástí řízení rizik je i dobrá znalost o nebezpečnosti (toxikologických vlastnostech) jednotlivých chemických látek a v případě nečekaných událostí (havárie, požáry, teroristické útoky) i rychlé šíření jasných a nezkreslených informací o riziku, které může nejen rozptýlit obavy veřejnosti, ale i zabránit poškození zdraví dalších osob.

Rozdělení a toxikologická klasifikace chemických látek

Toxické látky lze dělit podle několika kriterií. Pokud je kriteriem původ látky, lze dělit jedy na syntetické a přirozené a přirozené pak dále podle zdroje na rostlinné, živočišné, bakteriální apod. Dělení může být ještě podrobnější. Živočišné jedy je možno dělit např. na hadí, hmyzí, na jedy štírů, pavouků, mořských sasanek apod.

Jako kriteria pro dělení je často využito také cílového orgánu na který jed převážně působí. Pak mluvíme o např. o neurotoxinech, hepatotoxinech, haemotoxinech, myotoxinech apod. Existují i další kriteria, např. podle chemické struktury či mechanismu toxického účinku, ale každé dělení je umělé a je vedeno přirozenou lidskou snahou zavést určitý sytém třídění všude tam, kde je to jen trochu možné. Je proto přirozené, že řadu toxických látek nelze jednoznačně vůbec zařadit.

Často je klasifikace toxických látek prováděna na základě jejich rozdílné toxicity, vyjádřené velikostí tzv. střední smrtné dávky LD50.

Rozpětí velikostí středních smrtných dávek pro chemické látky je obrovské a pohybuje se od hodnot desítek gramů/kg u prakticky netoxických látek až po mikrogramy/kg u těch nejtoxičtějších.

Pro všechny chemické látky a chemické přípravky jsou zákonem určeny způsoby jak s nimi zacházet, jak je vyrábět, vydávat, prodávat, distribuovat, evidovat, přepravovat, skladovat atd. V ČR je toto upraveno zákonem č. 352/1999 Sb., o chemických látkách a chemických přípravcích, kterým se mění dřívější zákon č. 157/1998 Sb.

Specializované oblasti toxikologie

Toxikologie se postupně rozdělila do několika specializovaných oblastí, z nichž některé jsou pěstovány jako samostatné vědní disciplíny a lidé kteří se jim věnují se často sdružují do různých profesních organizací. V současné době lze za takové specializované oblasti toxikologie považovat tyto vědní disciplíny:

• Obecná toxikologie
• Klinická toxikologie
• Experimentální toxikologie

Obecná toxikologie

Pojednává o obecných vztazích mezi chemickou látkou a jejím toxickým účinkem na živý organismus. V této souvislosti studuje faktory, které ovlivňují toxický účinek látky. Je to zejména dávka toxické látky, matematické vztahy mezi dávkou a toxickou odpovědí, toxicitní parametry akutní toxicity jako je např. střední smrtná dávka (LD50) či střední doba úhynu zvířat (LT50), bezpečnost chemické látky, expozice a místa vstupu toxické látky do organismu, subakutní a chronické expozice. Studuje také selektivní účinek látek na orgánové a druhové úrovni a mechanismy toxického účinku, které mohou být buď specifické či nespecifické, selektivní nebo multisystémové.

Součástí obecné toxikologie je také toxikokinetika, která se zabývá osudem látky v organismu a studuje rychlost průniku látky při různých branách vstupu v závislosti na podané formě, distribuci látky v organismu, časový průběh koncentrace toxické látky v krvi a orgánech, její biotransformaci a s tím spojenou přeměnu na netoxické produkty (detoxikace) či naopak přeměnu na látku toxičtější (letální syntéza) a exkreci. Obecnou toxikologii a toxikokinetiku můžeme považovat za součást experimentální toxikologie, která studuje účinek chemických látek na modelových systémech, jako jsou např. buněčné kultury, isolované orgány, jednotlivé druhy rostlin a živočichů, laboratorní zvířata apod. Obecná toxikologie také hledá vztahy mezi chemickou strukturou látek a jejich toxickým účinkem a snaží se o jejich zevšeobecnění tak, aby na toxicitu látky bylo možno usuzovat (predikce) již z její chemické struktury.

Klinická toxikologie

Se zabývá diagnostikou otrav, studiem klinických projevů a terapií onemocnění, které bylo vyvoláno účinkem toxických látek. Velmi často jsou těmito toxickými látkami léky, které jsou buď z neznalosti (většinou u dětí) nebo ze sebevražedných důvodů, použity ve větších než terapeutických dávkách. Klinická toxikologie se opírá o znalosti mechanismu toxického účinku látek na živý organismus a využívá k tomu znalostí fyziologie, farmakologie, biochemie a buněčné biologie. Hledá specifická antidota pro určité typy otravných látek a vyvíjí metody vhodné pro jejich detoxikaci a metody pro arteficiální, urychlenou exkreci (např. hemodialýza či hemoperfuze). Monitoruje hladiny toxických látek v tělních tekutinách a klinický stav organismu po akutních i chronických intoxikacích. Je oblastí toxikologie, která je nejvíce spjata s medicínou. Se stále se zvyšujícím počtem nových léčiv a jejich dostupností na trhu, rozšiřuje se spektrum intoxikací a narůstá potřeba vývoje metod pro rychlé a spolehlivé určení struktury toxické noxy a vývoj nových.

tags: #průmyslová #ekologie #a #toxikologie #definice

Oblíbené příspěvky:

• Likvidace nebezpečného odpadu v Benešově
• Ekologické problémy Česka
• Nakládání s Odpadem v ČR: Kompletní Informace
• Definice ohroženého prostoru
• Krása přírody na vašich stěnách