Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого» Институт сельского хозяйства и природных ресурсов Кафедра химии и экологии УТВЕРЖДАЮ Декан факультета естественных наук и природных ресурсов ______________В.М.Кондратьева « »_______________ 2006 г. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ Дисциплина для специальности 013100 (020801.65) – Экология Рабочая программа СОГЛАСОВАНО: Начальник УМУ ___________Е.И.Грошев “____”__________2006г. РАЗРАБОТАЛА: Доцент кафедры химии и экологии ________И.В. Летенкова “___”___________2006г. Ассистент кафедры химии и экологии _________А.Н. Трушкина “___”___________2006г. Принята на заседании кафедры химии и экологии Заведующий кафедрой ХЭ __________В.Ф.Литвинов “___”___________2006г. 2 ВВЕДЕНИЕ Цели и задачи преподавания дисциплины Дисциплина «Экологическая токсикология» входит в блок ОПДФ дисциплин. Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов представлений о накоплении различных экотоксикантов в экологических системах, о воздействии токсических веществ на организмы, об экотоксикологическом мониторинге. Содержание курса нацелено на выполнение основных требований государственного образовательного стандарта по специальности 013100 (020801.65) – Экология. Рабочая программа составлена в соответствии с типовыми программами. Требования к уровню освоения дисциплины В результате изучения курса студент должен: 1. Иметь представление об источниках появления потенциально токсичных веществ в окружающей среде; путях поступления токсичных веществ в организмы; 2. Знать: Понятия: ксенобиотик, дозы; концентрации; времени действия; токсического эффекта, предельно допустимой концентрации, LD50. основные группы загрязнителей, пути их миграции, трансформации и накопления в экосистемах; механизмы воздействия факторов среды на организм и пределы его устойчивости, пути адаптации к стрессорным воздействиям среды; особенности влияния загрязнений различной природы на отдельные организмы и биоценозы, на организм человека; 3. Уметь: использовать основы токсикологического нормирования; Взаимосвязь с другими дисциплинами ООП Для изучения экотоксикологии необходимы знания основ общей экологии, учения о биосфере, биологии, химии, физики. 3 1 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ В (ЧАСАХ) И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ Вид занятий 1. Лекции 2. Практическая работа 3.Самостоятельная работа Всего: Форма контроля Число часов 9 семестр 24 12 64 100 зачет 2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1 ТЕМЫ И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ 2.1.1 Введение Биосфера: принципы организации, пространственная и временная структуры. Глобальные экологические проблемы как результат нарушения сложившейся организованности биосферы. Экологическая токсикология. Предмет и объекты. Связь экологической токсикологии с другими науками: токсикологией, популяционной экологией, экологической химией, мониторингом окружающей среды, экологической экспертизой, охраной окружающей среды. Основные понятия экологической токсикологии: «загрязнение окружающей среды», поллютант, ксенобиотик. Ксенобиотический профиль среды. 2.1.2 Основные понятия экологической токсикологии. Экотоксикокинетика. Формирование ксенобиотического профиля. Источники поступления поллютантов в среду. Персистирование. Трансформация. Процессы элиминации, не связанные с разрушением. Токсические факторы. Классификация токсических факторов. Экотоксикодинамика. Общие понятия. Токсический эффект. Первичный и вторичный токсический эффект. Типы токсического воздействия загрязняющих веществ на живой организм. Острая и хроническая экотоксичность. 2.1.3 Токсическое действие загрязняющих веществ на организм. Воздействие токсических веществ на организм. Пути поступления токсикантов в организм. Биоконцентрирование, биоаккумуляция, биомагнификация. Закономерности накопления токсических веществ в организме растений, животных и человека. Воздействие токсикантов на рост, половое созревание, иммунный статус организма и другие системы организма. 2.1.4 Характеристика некоторых экотоксикантов. Состояние с загрязнением токсикантами окружающей среды в России. Характерные различия. Загрязнения воздуха, воды, почв. Стойкие органические загрязнения. Свойства и характеристики стойких органических соединений: ДДТ, Диэлдрин, Алдрин, Гептахлор, Мирекс, Токсафен, Эндрин, Хлордан, Гексахлорбензол, Полихлорбифенилы. Токсичные металлы. Характеристика токсичных металлов: Свинец, Ртуть, Кадмий, Никель, Хром, Медь, Сурьма, Мышьяк, Цинк. 4 Диоксины. Основные понятия и проблемы. Опасность диоксинов и оценка риска. Факторы токсичности. Допустимая суточная доза. Источники выбросов диоксинов. Проблема диоксинов в России. ПВХ. Жизненный путь. Социальные аспекты проблемы ПВХ. Альтернативные замены для ПВХ. Стойкие органические загрязнители: понятие. Конвенции о СОЗ. Стойкие органические загрязнители в Европе. Глобальный перенос. Радиация и радиоактивное загрязнение 2.1.5 Популяционная экотоксикология. Воздействие токсикантов на популяционную структуру, динамику популяций растений и животных. Влияние химических загрязнителей на индивидуумы и популяции. Воздействие токсикантов на растения. Влияние химических загрязнителей на индивидуумы и популяции. Воздействие токсикантов на животных. Мышечная и нервная функции, иммунная система и формирование органов, физиология воспроизводства. Показатели оценки популяционного стресса: морфологическая внутрипопуляционная изменчивость, цитогенетические изменения, физиологические и биологические маркеры, темпы роста, частота аномалий развития и поведения. Возможности адаптации популяций к техногенному загрязнению. 2.1.6 Экотоксикология сообществ. Воздействие на экосистемы. Цепь изменений, вызванных в экосистемах токсикантами. Колебания численности видов, входящих в экосистему. Динамика сообществ в условиях химического и радиоактивного загрязнения. 2.1.7 Экологическое нормирование в экотоксикологии. Основные понятия, определения и структура системы нормирования. Нормирование качества воздуха. Нормирование качества воды. Нормирование качеств почв. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в продуктах питания. Нормирование источников воздействия. Нормирование в области радиационной безопасности. 2.1.8 Экотоксикометрия. Экотоксикологический мониторинг. Задачи экотоксикологического мониторинга. Санитарно-токсикологический, экологический и биосферный мониторинг. Биоиндикация. Биотестирование. Экотоксикометрия. Токсичность и способы ее оценки. Оценка токсичного эффекта. Зависимость «доза - эффект». Расчет предельных нагрузок. Моделирование токсического эффекта воздействия на популяцию и сообщество. Токсические вещества и международное законодательство. Основные конвенции, связанные с токсичными веществами. 2.2 ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ 2.2.1 Введение Миграция химических элементов в геосферах. Закономерности миграции, геохимические потоки и барьеры, их типы. Влияние физических и химических факторов на миграционные процессы. 5 2.2.2 Основные понятия экологической токсикологии. Цикл загрязнения. Перенос ветром. Перенос водой. Из окружающей среды в живые организмы. Экотоксикология Балтийского региона. Химические загрязнения Балтийского моря. 2.2.3 Характеристика некоторых экотоксикантов. Токсикология металлов. Токсикология раздражающих газов. Токсикология органических растворителей. Токсикология амидо- и нитросоединений. Пестициды и биопрепараты: классификация, токсичность. Токсикология диоксинов. Воздействие на организмы малых доз радиации Профессиональные зооантропонозы. 2.2.4 Популяционная экотоксикология. Генетика популяций. Понятие мутагенности. Закономерности изменения генофонда популяций. Воздействие токсикантов на живые организмы и их популяции. Примеры Популяция тюленей в Балтике. Воздействие на популяции птиц. Рыбы в озерах, загрязненных тяжелыми металлами. 2.2.5 Экотоксикология сообществ. Экотоксикология Балтийского региона. Пример экосистемы в зоне закисления. Эффекты в окрестностях металлургических заводов. Пути и методы решения проблем, связанных с загрязнением окружающей среды токсическими веществами, в регионе Балтийского моря. Запрещение использования ртути и ДДТ. Проблема ПХБ. Свинец: причины и последствия загрязнения. Циклическая модель. Угроза загрязнения для человека 2.2.6 Экотоксикометрия. Токсические вещества и российское законодательство. Здоровье среды: практика оценки. Методология оценки. Оценка здоровья среды в районе химического предприятия. Оценка здоровья среды в регионе при комплексном антропогенном воздействии. Оценка здоровья среды при химическом загрязнении в результате железнодорожной аварии. Оценка здоровья среды в регионе при радиационном загрязнении. Оценка здоровья среды при воздействии неионизирующей радиации. 2.2 СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Самостоятельная работа студентов включает выполнение текущих контрольных заданий по темам теоретического курса и практических занятий, подготовка к семинарским занятиям, а также самостоятельное изучение следующих вопросов: - физико-химические методы анализа токсикантов в окружающей среде; - общие закономерности миграции радионуклидов в экосистемах. 3 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 3.1 Список рекомендуемой литературы 3.1.1 Основная литература 1. Безель В.С., Бельшаков В.Н., Воробейчик Е.Н. Популяционная экотоксикология. – М.: Наука, 1994 – 80с. 2. Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию. – СПб.: Химиздат, 1999 – 144с. 3. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Экологоаналитический мониторинг супертоксикантов. – М.: Химия, 1996. – 319с. 4. Основы общей промышленной токсикологии/ Под ред. Толоконцева Н.А., Фролова В.А. – Л.: Химия, 1996 – 350с. 5. Проблемы загрязнения окружающей среды и токсикологии/ Под. ред. Дж.Уэра. – М.: Мир, 1993. – 395с. 6. Юрин В.М. Основы ксенобиологии. – Мн.: Новое издание, 2002. – 272с. 7. Юфир С.С. Яды вокруг нас. – М.: Джеймс, 2001. – 400 с. 8. Куценко С.А. основы токсикологии. – СПб, 2002 3.1.2 Дополнительная литература 9. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. – М.: Финансы и статистика, 1995. – 528с. 10. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию. – М.: Высш.шк., 1994. – 400с. 11. Эйхлер В. Яды в нашей пище. – М.: Мир, 1993. – 258с. 12. Здоровье среды: методика оценки. Захаров В.М. и др. – М.: Центр экологической политики России, 2000 – 68 с. 13. Здоровье среды: практика оценки. Захаров В.М. и др. – М.: Центр экологической политики России, 2000 – 320 с. 14. Я.Э.Кильстрём. Токсикология – экологическое воздействие загрязняющих веществ на жизнь. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1997 – 30 с. 15. П.Бэклунд, Б.Холмбом, Э.Леппякоски. Промышленные загрязнители и токсиканты. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1996 – 36 с. 7 ПРИЛОЖЕНИЕ А КАРТА УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ Дисциплина – экологическая токсикология Для направлений и специальности 013100 (020801.65) – Экология. Форма обучения – очная Всего часов– 100. Из них на дневном отд.: лекций – 24, практических занятий -12, СРС – 64, семестр – 9; Обеспечивающая кафедра – Химии и экологии. Факультет естественных наук и природных ресурсов. Таблица 1 - Обеспечение дисциплины учебными изданиями Библиографическое описание Вид Число Количество (автор, наименование, место занятий, в часов экземпляров в издания) котором библиотеке используется 1. Яблоков А.В. Ядовитая Лекции, 4 2 приправа – м.: Мысль, 1990. – практи4 124с. ческие занятия, СРС 10 2. Исидоров В.А. Введение в Лекции, 24 1 химическую экотоксикологию. – практи10 Спб.: Химиздат, 1999 – 144с. ческие занятия, СРС 52 3. Майстренко В.Н., Хамитов Лекции, 12 2 Р.З., Бузников Г.К. Эколого- практи8 аналитический мониторинг ческие супертоксикантов. – М.: Химия, занятия, 1996. – 319с. СРС 16 4 Эйхлер В. Яды в нашей пище. Лекции, 16 2 – М.: Мир, 1993 – 258 с. практи8 ческие занятия, СРС 16 5. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Лекции, 22 5 Экология, здоровье и практи10 природопользование в России. – ческие М.: Высшая школа, 1994. – 400с. занятия, СРС 20 6. Куценко С.А. основы Лекции, 13 1 токсикологии. – СПб, 2002 практи6 ческие занятия, СРС 34 Примечание Электронная версия 8 Таблица 2 - Обеспечение дисциплины учебно - методическими изданиями Библиографическое описание Вид Число Количество Примеча-ние (автор, наименование, место занятий, в часов экземпляров в издания) котором библиотеке используется 1. Васильева Г.В. практи8 30 Классификация пестицидов – ческие НовГУ, 1999 – 20с. занятия СРС 20 2. Рабочая программа по Лекция, 24 1 Эл. версия дисциплине / Авт.-составитель практи12 Летенкова И.В., Трушкина А.Н. ческие занятия, СРС 64 Действительно для учебного года____ Зав.кафедрой ХЭ_______________ В.Ф. Литвинов Действительно для учебного года____ Зав.кафедрой ХЭ_______________ В.Ф. Литвинов Действительно для учебного года____ Зав.кафедрой ХЭ_______________ В.Ф. Литвинов Действительно для учебного года____ Зав.кафедрой ХЭ_______________ В.Ф. Литвинов Действительно для учебного года____ Зав.кафедрой ХЭ_______________ В.Ф. Литвинов 9 ПРИЛОЖЕНИЕ Б РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНЫХ ЧАСОВ ПО РАЗДЕЛАМ И ТЕМАМ ДИСЦИПЛИНЫ «ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ» для специальности 013100 (020801.65) – Экология. Номер, N Всег Из них Рекомендуема Наименование Се о я литература Аудиторных разделов, тем ме часо Всего Лекц. Прак СРС ст в . ра 2.1.1 Введение 9 9 3 2 1 6 2, 4, 8 2.1.2 Основные 1, 2, понятия экологической 9 11 3 2 1 8 6, 8 токсикологии. 2.1.3 Токсическое действие 2,3,5, 8,10, 9 10 4 4 6 загрязняющих веществ 6,8 11,13 на организм. 2.1.4 Характеристика 2,3,4,5 10,11, некоторых 9 16 6 4 2 10 ,6,7,8 13, 14 экотоксикантов. 2.1. 2.1.5 Популяционная 9 17 7 4 3 10 1,2,5,6 11,13 экотоксикология. 2.1.6 Экотоксикология 9 16 6 3 3 10 1,2,5,6 11,13 сообществ. 2.1.7 Экологическое нормирование в 9 8 2 2 6 2,4 11 экотоксикологии. 2.1.8 9 13 5 3 2 8 2,4,6,8 11,12 Экотоксикометрия. Всего 100 36 24 12 64 Приложение В Перечень вопросов к зачету по дисциплине «Экологическая токсикология» для специальности 013100 (020801.65) – Экология 1. Экологическая токсикология. Предмет. Основные понятия: «загрязнение окружающей среды», поллютант, ксенобиотик. Ксенобиотический профиль среды. 2. Формирование ксенобиотического профиля. Источники поступления поллютантов в среду. Персистирование. Трансформация. Процессы элиминации, не связанные с разрушением. 3. Цикл загрязнения. Перенос ветром. Перенос водой. Из окружающей среды в живые организмы. 4. Токсические факторы. Классификация токсических факторов. 5. Экотоксикодинамика. Общие понятия. Токсический эффект. Первичный и вторичный токсический эффект. Типы токсического воздействия загрязняющих веществ на живой организм. Острая и хроническая экотоксичность. 6. Экологическое нормирование в экотоксикологии. Основные понятия, определения и структура системы нормирования. 7. Нормирование качества воздуха. Нормирование качества воды. Нормирование качеств почв. 8. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в продуктах питания. 9. Нормирование источников воздействия. Нормирование в области радиационной безопасности. 10. Токсическое действие загрязняющих веществ. Воздействие токсических веществ на организм. Пути поступления токсикантов в организм. Биоконцентрирование, биоаккумуляция, биомагнификация. Закономерности накопления токсических веществ в организме растений, животных и человека. 11. Состояние с загрязнением токсикантами окружающей среды в России. Характерные различия. Загрязнения воздуха, воды, почв. 12. Стойкие органические загрязнения: свойства и характеристики. 13. Характеристика токсичных металлов. 14. Диоксины. Основные понятия и проблемы. 15. ПВХ. Жизненный путь. Альтернативные замены для ПВХ. 16. Воздействие на организмы малых доз радиации. 17. Стойкие органические загрязнители: понятие. Конвенции о СОЗ. Глобальный перенос. 18. Генетика популяций. Понятие мутагенности. Закономерности изменения генофонда популяций. 19. Воздействие токсикантов на популяционную структуру, динамику популяций растений и животных. 20. Влияние химических загрязнителей на индивидуумы и популяции. Воздействие токсикантов на растения. 21. Влияние химических загрязнителей на индивидуумы и популяции. Воздействие токсикантов на животных. 22. Экотоксикология Балтийского региона. Химические загрязнения Балтийского моря. Популяция тюленей в Балтике. Воздействие на популяции птиц. Рыбы в озерах, загрязненных тяжелыми металлами. 23. Воздействие на экосистемы. Цепь изменений, вызванных в экосистемах токсикантами. Колебания численности видов, входящих в экосистему. 24. Экотоксикология сообществ. Динамика сообществ в условиях химического и радиоактивного загрязнения. 25. Экотоксикология Балтийского региона. Пример экосистемы в зоне закисления. Эффекты в окрестностях металлургических заводов. 11 26. Пути и методы решения проблем, связанных с загрязнением окружающей среды токсическими веществами, в регионе Балтийского моря. Запрещение использования ртути и ДДТ. Проблема ПХБ. Свинец: причины и последствия загрязнения. 27. Циклическая модель. Угроза загрязнения для человека. 28. Экотоксикологический мониторинг. Задачи экотоксикологического мониторинга. Санитарно-токсикологический, экологический и биосферный мониторинг. Биоиндикация. Биотестирование. 29. Экотоксикометрия. Токсичность и способы ее оценки. Оценка токсичного эффекта. Зависимость «доза - эффект». Расчет предельных нагрузок. Моделирование токсического эффекта воздействия на популяцию и сообщество. 30. Токсические вещества и международное законодательство. Основные конвенции, связанные с токсичными веществами. 12 Приложение Г Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации УТВЕРЖДАЮ: Заместитель Министра образования Российской Федерации _____________________Л.С.Гребнев 2003г. Номер государственной регистрации 99 ЕН /СП/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ (уточнения, одобрены Федеральным советом по разработке государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования, протокол от 18.06.03) по специальности 013100 – Экология Квалификация Эколог ТРЕБОВАНИЯ К ОБЯЗАТЕЛЬНОМУ МИНИМУМУ СОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ПОДГОТОВКИ ЭКОЛОГА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 013100 – ЭКОЛОГИЯ Индекс ОПД.Ф.12 Наименование дисциплин и их основные разделы Экологическая токсикология Источники появления потенциально токсичных веществ в окружающей среде. Основные классы токсичных веществ. Ксенобиотики. Превращения токсичных веществ в окружающей среде. Поступления токсичных веществ в организмы. Влияние факторов среды и свойств организма на степень токсического эффекта. Понятия: дозы; концентрации; времени действия; токсического эффекта. Адаптация к воздействию. Токсикологическое нормирование. Понятия: предельно допустимой концентрации, LD50. Процедура нормирования в разных странах. Всего часов 100