Skażenie czy zanieczyszczenie środowiska?

Z ochroną środowiska związane są procesy (metody) eliminacji jego zanieczysz-czeń. Termin „zanieczyszczenie” często odnoszony jest do „skażenia” – i odwrotnie.

Najczęściej stosowana definicja skażenia brzmi (Holdgate, 1979):Skażeniem na-zywamy wprowadzanie do środowiska przez człowieka substancji lub energii będą-cych źródłem zagrożenia dla zdrowia ludzkiego, szkodliwych dla gatunków żywych i systemów ekologicznych, niszczących struktury nieożywione lub piękno przyrody oraz utrudniających uzasadnione wykorzystanie środowiska. Substancja skażająca może odpowiadać kryterium definicji substancji skażającej w przypadku jednego organizmu, ale nie musi w przypadku innego. Uproszczony model skażenia środo-wiska ilustruje Schemat 4.

Zanieczyszczenie najczęściej definiuje się jako: sytuację, w której substancja (składnik obcy dla środowiska) jest obecna w środowisku lub w jego elemencie, zniekształca jego cechy i właściwości, ale nie powoduje żadnych widocznych szkód, jednak jest dla niego uciążliwa (np. z uwagi na estetykę krajobrazu, odory itp.).

Wiele opracowań naukowych zaleca, aby termin substancja „skażająca” czy „za-nieczyszczająca” stosować zamiennie, ponieważ rzadko kiedy można twierdzić, że określone „zanieczyszczenie” w żadnym przypadku nie może spowodować szkody w środowisku. Takie postrzeganie znaczenia terminów „skażenie” i

„zanieczyszcze-

Schemat 4. Uproszczony model skażenia środowiska według Holdgate (1979) (Alloway, Ayres, 1999)

119 Interakcja środowiska geologicznego na czynnik degradacji

nie”, wynika z aktualnego rozwoju metod badawczych, których ostateczny wynik może głosić, że substancje traktowane pierwotnie jako zanieczyszczenia w rzeczy-wistości mogą mieć charakter skażenia.

Terminy „skażenie” i „zanieczyszczenie” powinny być traktowane naprzemien-nie z uwagi na znaczne podobieństwa, a tym samym trudności w środowiskowym ich zdefiniowaniu pod kątem szkodliwości. Wynika to z faktu, że często zauważa się przypadki, w których określona substancja chemiczna uważana za nieszkodli-wą w pewnych warunkach środowiska geologicznego powoduje jego skażenie, jeśli znajduje się w nadmiernej ilości lub w niewłaściwym miejscu i czasie.

Ponieważ nie ma powszechnie przyjętego rozróżnienia pomiędzy tymi określe-niami, można przyjąć za istotną inną definicję skażenia i zanieczyszczenia (Walker i inni, 2002), bardzo ogólną, która mówi, że: skażenie (zanieczyszczenie) odnosi się do tych związków chemicznych, których obecność przekracza poziom uznawany za normalny dla dowolnego składnika ekosystemu. Pewną trudność może sprawić wyjaśnienie: „jaki poziom uważany jest za »normalny«?”. W przypadku pierwiast-ków i ich związpierwiast-ków, występujących w przyrodzie w sposób naturalny i obecnych w środowisku na długo przed pojawieniem się człowieka, trudno jest ustalić nor-malne (naturalne) zakresy ich występowania – z uwagi na czasowe i przestrzenne zróżnicowanie stężenia tła tych związków.

Aby zminimalizować rozbieżności w interpretacji słów skażenie – zanieczysz-czenie, inne spotykane w literaturze określenie podaje, że: substancją skażającą jest substancja chemiczna obecna w środowisku w ilościach przekraczających normalny (naturalny) poziom tła pierwiastków wchodzących w jej skład i zdolnych wywołać uszkodzenia. Skażenia mogą uszkadzać organizmy zarówno ze skutkami letalnymi, jak i ze szkodą dla tempa produkcji. To, czy substancja zanieczyszczająca jest równo-cześnie skażająca, zależy więc od jej stężenia w środowisku oraz od tego, czy określo-ny organizm jest, czy też nie jest uszkodzookreślo-ny (Walker i inni, 2002). Przez uszkodzenie rozumie się zazwyczaj takie zmiany biochemiczne lub fizjologiczne organizmu, które niekorzystnie wpływają na jego rozwój: narodziny, wzrost, dojrzewanie, długość życia czy funkcjonowanie poszczególnych elementów składowych organizmu.

W literaturze spotyka się także określenie: środowiskowy czynnik chemiczny.

Określenie to stosowane jest bardzo często do opisu dowolnego związku chemicz-nego występującego w środowisku, bez rozstrzygania czy powinien on być uważany za substancję skażającą czy za zanieczyszczająca.

Na podstawie wymienionych objaśnień, znaczenia pojęć „skażenie – zanie-czyszczenie”, definicja Holdgate (1979) wydaje się być w pełni uzasadniona i naj-bardziej stosowna.

Za wywołanie skutków skażenia środowiska uważa się zazwyczaj substancje silnie toksyczne – obecne w środowisku w ilości przekraczającej poziom tła i zdol-ne wywołać skutki szkodliwe w strukturach biologicznych (żywych organizmach).

Substancja zanieczyszczająca jest toksyczna, gdy jej stężenie przekracza wartość progową w danym przedziale środowiskowym (np. cała Ziemia lub poszczególne ekosystemy, organizmy, pojedyncze komórki).

120 Ewa Jadwiga Lipińska

Dla ochrony środowiska istotne znaczenie może mieć obecność mieszanin za-nieczyszczeń, których działanie często jest niedoceniane. Wpływ mieszaniny związ-ków chemicznych na środowisko określa się zazwyczaj jako działanie addytywne, jeśli nie ma dowodów, że działanie jest inne. Oznacza to, że oddziaływanie na środo-wisko (toksyczność) mieszaniny związków powinna być zbliżona do sumy toksycz-ności jej pojedynczych składników. Jednakże występują przypadki, gdy toksyczność ta jest znacznie większa niż addytywna – następuje „potencjacja toksyczności”.

Potencjacja toksyczności jest to sytuacja, w której toksyczność mieszaniny związków jest większa niż sumaryczna toksyczność poszczególnych jej składników.

Podobne znaczenie ma termin synergizm – jest to zjawisko zwiększonej toksyczno-ści mieszaniny związków, większej niż sumaryczna toksyczność jej poszczególnych składników, ale pod warunkiem, że jednostkowe składniki mieszaniny podane od-dzielnie, w ustalonej dawce, nie wywołują skutków toksycznych.

Transport do organizmu substancji szkodliwej

Skażenia lub zanieczyszczenia mogą występować we wszystkich trzech stanach skupienia, a ich źródłem jest każdy przejaw ludzkiej działalności. Do organizmu żywego mogą wnikać przez skórę, drogami układu oddechowego i doustnie.

Czynnik chemiczny może dostać się do organizmu ze środowiska jedną lub kilkoma drogami. To, czy dominować będzie jedna z dróg, czy też więcej, będzie zależało od samej substancji chemicznej, gatunku i warunków środowiskowych.

Wydajność pobierania, jak i stopień toksyczności substancji szkodliwej różnią się, zależnie od dróg wnikania i samego organizmu.

Środowiskowy czynnik chemiczny wchłonięty przez określony organizm żywy, ale równocześnie obcy dla niego określany jest nazwą „ksenobiotyk”.

Ksenobiotyk jest to substancja chemiczna, która nie jest elementem prawi-dłowej biochemii danego organizmu. Oznacza to, że ksenobiotyk nie odgrywa żadnej lub właściwej roli w prawidłowych przemianach biochemicznych – jest to związek obcy dla metabolizmu żywych organizmów. Jednakże związek obcy dla jednego gatunku może być normalnym składnikiem endogennym dla innego gatunku.

Ksenobiotyki mogą być pochodzenia zarówno naturalnego, jak i antropogenicz-nego. Istniały one od początku ewolucji Ziemi, a ochrona organizmów przed ich nie-korzystnym wpływem polegała na uruchamianiu mechanizmów detoksykacyjnych.

Dlatego w organizmie żywym ksenobiotyki nie muszą wywoływać od razu objawów zatruć czy chorobowych. Mogą być one magazynowane przez organizm w swojej postaci naturalnej lub jako metabolity. Ogólnie stwierdza się, że sukcesywnie poda-wany związek chemiczny będzie magazynopoda-wany w organizmie, jeśli procesy jego eliminacji lub biotransformacji będą wolniejsze niż szybkość podawania. Niektóre związki chemiczne są magazynowane w specyficznych tkankach organizmu. Takie magazynowanie efektywnie usuwa trucizny z układu krążenia i w ten sposób formal-nie zmformal-niejsza ich toksyczne działaformal-nie.

Wielokrotne dawki toksyny wprowadzane do organizmu mogą się systematycz-nie odkładać w tkance bez widocznych objawów zatrucia. Odkładasystematycz-nie następuje do

121 Interakcja środowiska geologicznego na czynnik degradacji

momentu wysycenia receptorów tkankowych, wówczas po podaniu następnej, nie-wielkiej dawki pojawiają się gwałtowne objawy zatrucia. W niektórych przypadkach zmagazynowane już związki chemiczne mogą zostać wyparte przez inne związki – wykazujące większe powinowactwo do tych samych receptorów. Za szczególnie niebezpieczne uznaje się sytuacje, w których zmagazynowany w organizmie zwią-zek uniknął przemian metabolicznych zmniejszających jego toksyczność, bowiem po uwolnieniu może spowodować ostre i długotrwałe zatrucie, a nawet śmierć. Inne niebezpieczeństwo pojawia się w czasie długiego okresu głodu, gdy zużywane są zapasy zmagazynowane w tkankach tłuszczowych. Zlokalizowane w nich truci-zny zostają uwolnione i również powodują zatrucie, chorobę lub śmierć organizmu (Zakrzewski, 2002).

Związki, które wywołują zmiany rakowe w organizmie określane są nazwą

„kancerogeny”. Kancerogeny dzieli się na dwie kategorie:

• kancerogeny genetyczne: mające możliwość zmieniania kodu genetycznego – w większości są mutagenami;

• kancerogeny epigenetyczne: obejmują wszystkie kancerogeny, które nie zostały sklasyfikowane jako genetyczne i można się spodziewać różnych mechanizmów ich działania. Obejmują one jony metali (Ni, Be, Cr, Pb, Co, Mg, Ti), kancerogeny w postaci ciała stałego (azbest i SiO₂), immupresory (azopuryna i 6-merkaptopuryna) oraz promotory (TPA, PCB, TCDD, DDT, aldrin, chlorowane pestycydy i wiele innych).

Odpowiedź biologiczną (każdą) na zanieczyszczenia środowiskowe, na pozio-mie osobnika lub niższym, wykazującą odchylenie od stanu normalnego definiu-je się jako biomarker. Przyjmudefiniu-je się, że biomarkerami są pomiary biochemiczne (indukcja monooksygenaz), fizjologiczne (zmniejszenie grubości skorupy jaja), hi-stologiczne (wiązanie TCDD z receptorem), morfologiczne i behawioralne (zmiany zachowania). Odpowiedzi biologiczne na wyższych poziomach organizacji – popu-lacji, zespołu i ekosystemu – uznawane są jako biowskaźniki (bioindykatory).