ПОСТУПЛЕНИЕ И НАКОПЛЕНИЕ В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ
При обсуждении процессов усвоения и накопления химических веществ в водных организмах используются следующие понятия.
БИОКОНЦЕНТРИРОВАНИЕ – обогащение химическим соединением организма в результате прямого восприятия из окружающей среды, без учета загрязнения питания.
БИОУМНОЖЕНИЕ – обогащение организма химическим соединением непосредственно в результате питания. В природной водной среде этот процесс идет одновременно с биоконцентрированием.
БИОАККУМУЛЯЦИЯ – обогащение организма химическим веществом путем его потребления из окружающей среды и питания.
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ– прирост концентрации какого-либо вещества в экосистеме или цепи питания при переходе от низкого к более высокому трофическому уровню.
Кинетика биоконцентрирования химических веществ из водной среды живым организмом описывается уравнением:
,
где Сорг – концентрация вещества в организме;
Св – концентрация вещества воде;
k1 – константа скорости потребления (размерность «время-1»);
k2 – константа скорости выделения (размерность та же).
При установившемся (стационарном) режиме
Тогда
,
где КБК – коэффициент биоконцентрирования;
Сорг* – стационарная концентрация вещества в организме 
(концентрация насыщения).
Водные организмы. Коэффициенты биоконцентрирования различных химических соединений в водных организмах различаются, по крайней мере, на 5 порядков, т.е. в 100 000 раз, в зависимости от свойств соответствующего соединения.
Коэффициент биоконцентрирования коррелирует с коэффициентом распределения в смеси н-октанол/вода.
Важным свойством живого организма, связанным с биоконцентрированием, является содержание в нем липидов. Липидами называют компоненты смеси органических веществ, экстрагируемых из животных или растительных тканей неполярными растворителями (эфир, хлороформ, бензол, алканы). Строение не является классификационным признаком. К липидам относятся: 1) карбоновые кислоты; 2) триглицериды (жиры); 3) фосфолипиды и гликолипиды; 4) воска; 5) терпены; 6) стероиды.
На рис. 5 показан пример корреляции коэффициента биоконцентрирования 1,2,4-трихлорбензола и содержания липидов у различных видов рыб.
Эта прямая зависимость указывает на то, что коэффициент биоконцентрирования у всех видов рыб примерно одинаков, если отнести его не к общей массе, а к содержанию в ней липидов.
Рис. 5 – Корреляционная зависимость КБК от содержания липидов, ω%
для трихлорбензола по результатам исследования 8 видов рыб
Эта прямая зависимость указывает на то, что коэффициент биоконцентрирования у всех видов рыб примерно одинаков, если отнести его не к общей массе, а к содержанию в ней липидов.
Установлено, что
Хотя биоконцентрированиеопределяется и другими факторами, такими как специфические биохимические реакции, селективная проницаемость мембран, представленные примеры указывают на то, чтопроцессы накопления липофильных химикатов из воды в основном представляют собой процесс распределения между воднойфазой и липидной фракцией организмов
Биоумножение в водных средах играет подчиненную роль по сравнению с биоконцентрированием. Вследствие этого в водных средах не было выявлено экологического обогащения.
Наземные организмы. В отличие от водных организмов у наземных животных биоаккумуляция происходит, в основном, за счет питания.
У наземных высших животных и человека коэффициент накопления постороннего вещества в организме в целом и отдельно в жировых тканях коррелирует с коэффициентом распределения этого вещества в смеси н-октанол/вода.
У наземных высших растений установлено обогащение за счет химических веществ, содержащихся в почве. Однако, это верно только для некоторых химических соединений и видов растений. В отличие от обогащения водных организмов здесь коэффициент аккумуляции варьирует не более чем на порядок. Путей усвоения химических веществ растениями из почвы несколько:
– усвоение корневой системой и перенос в наземную часть сокодвижением;
– усвоение листьями летучих химических веществ, выделившихся из почвы;
– усвоение листьями химических веществ из частиц почвы и пыли.
Усвоение корнями отрицательно коррелирует с коэффициентом распределения н-октанол/вода и константой адсорбционного равновесия на границе раздела почвенный раствор–частица почвы. Иными словами, полярные вещества лучше усваиваются корнями из почвенного раствора. Кроме того, тип почвы влияет на характер усвоения. Перенос усвоенных корневой системой веществ в наземную часть растения происходит легче всего для химических веществ средней полярности. Усвоение листьями из воздуха веществ, выделившихся из почвы, определяется липофильными свойствами тканей, что опять-таки положительно коррелирует с коэффициентом распределения в смеси н-октанол/вода.