Что такое биоконцентрация?
Биоконцентрация - это термин, используемый в водной токсикологии, и относится к накоплению химического вещества, когда вода является единственным источником химического вещества в организме или на нем. Коэффициент биоконцентрации (BCF) описывает уровень химического обмена между окружающей средой и организмом. BCF обычно выражается в единицах литров на килограмм, и это мера от миллиграммов химических веществ на килограмм организма до миллиграммов химических веществ на литр воды. Этот фактор представляет собой отношение концентрации химических веществ в организме к концентрации воды. Существуют различные способы измерения и оценки биоконцентрации и биоаккумуляции. Некоторые из используемых методов включают коэффициент разделения октанола и воды, коэффициент биоконцентрации (BCF), коэффициент накопления отложений биоты (BSAF), коэффициент биоаккумуляции (BAF) и BCF на основе летучести.
Применение биоконцентрации
Коэффициент биоконцентрации (BCF), превышающий единицу, является признаком присутствия липофильных или гидрофобных химических веществ. Это показатель вероятности биоаккумуляции вещества. Эти липофильные вещества обладают высоким сродством к липидам, что позволяет им накапливаться в тканях с высоким содержанием жиров, в отличие от водной среды, такой как цитозоль. При прогнозировании химического распределения в окружающей среде используются научные модели, которые, в свою очередь, позволяют прогнозировать биологическую судьбу липофильных химических веществ. Одной из таких моделей является модель равновесного разделения, которая предполагает сценарий устойчивого состояния, и судьба вещества в системе будет смоделирована с предсказанием концентраций и фаз конечных точек. Другими научными моделями являются, в частности, модели летучести и модели пищевой сети.
Биоконцентрация: применение в токсикологии
Факторы биоконцентрации позволяют прогнозировать уровни загрязнения организмов в зависимости от химической концентрации окружающей воды. Факторы биоконцентрации явно не учитывают метаболизм, и поэтому их необходимо учитывать в моделях на других этапах посредством уравнений элиминации, поглощения или деградации для рассматриваемых организмов. Помимо прогнозирования, другое применение факторов биоцентрации включает нагрузку на организм, которая описывает общее количество химического вещества в организме.
Биологические факторы
Биологические факторы имеют решающее значение при определении возникновения биоконцентрации, и существует конкуренция между скоростью воздействия на организм через дыхательные пути и скоростью выведения, что является химической потерей. Отношение поверхности организма к объему может определять скорость поглощения веществ из окружающей воды. Основным фактором, влияющим на значения коэффициентов биоконцентрации, является вид, вызывающий озабоченность, поскольку он устанавливает биологические факторы, которые изменяют биоконцентрацию.
Параметры окружающей среды
Некоторые факторы окружающей среды влияют на биоконцентрацию. Качество воды может повлиять на биодоступность. Загрязняющие вещества и природные частицы могут связываться с частицами, содержащимися в воде, препятствуя поглощению и проглатыванию загрязненных частиц организмом. Изменения температуры также влияют на биоэнергетику и метаболические преобразования. Изменение рН, на которое влияет изменение температуры, влияет на биодоступность ионных загрязняющих веществ.
Влияние биоконцентрации и биоаккумуляции на водную экосистему
Долгосрочные последствия биоаккумуляции и биоконцентрации заключаются в сокращении популяции диких животных и нанесении ущерба организмам. Когда тяжелые металлы, такие как ртуть, кадмий и свинец, связываются с клеточными стенками, существует риск разрушения клеточных поверхностей, что влияет на обмен веществ, приводя в некоторых случаях к смерти. Согласно исследованию 2001 года, посвященному воздействию серебра на зоопланктон, токсичность металла приводит к проблемам в репродуктивной системе. Исследование показало, что произошло уменьшение количества яйцеклеток, а также нарушение развития яичников. Исследование биодоступности и токсичности металлов в пресноводных водоемах, проведенное в 2015 году, показало, что у рыб, подвергшихся воздействию кадмия, в цитоплазме имеются крупные гранулы. Другим наблюдением было расширение кровеносных сосудов в большинстве кишечников рыбы.
