Bài giảng Những vấn đề cơ bản về độc học môi trường

chất nào không nhất thiết phải sử dụng trong công nghiệp và nông nghiệp, về các tính chất độc và hậu quả của việc thải chất độc vào môi trường.Độc chất học môi trường được xác định như là môn học nghiên cứu về số phận và ảnh hưởng của các hóa chất trong môi trường. Mặc dù định nghĩa này bao gồm các hóa chất độc tự nhiên tìm thấy trong môi trường (nọc độc động vật, độc chất vi sinh vật và thực vật), độc chất học môi trường còn kết hợp với việc nghiên cứu các hóa chất môi trường có nguồn gốc do con người tạo ra. Độc chất học môi trường có thể chia thành hai nhóm phụ: độc chất học sức khỏe môi trường và độc học sinh thái. Độc chất học sức khỏe môi trường nghiên cứu về những ảnh hưởng tác hại của hóa chất môi trường lên sức khỏe con người, trong khi độc học sinh thái tập trung vào ảnh hưởng của các chất xâm nhiễm môi trường lên hệ sinh thái và những thành tố của nó (cá, động vật hoang dã). Sự đánh giá những ảnh hưởng độc của hóa chất lên con người liên quan đến việc sử dụng những mô hình động vật chuẩn (chuột, thỏ) cũng như đánh giá dịch tễ học trong cộng đồng người tiếp xúc (nông trang viên hay công nhân nhà máy). Trái lại, độc học sinh thái liên quan đến việc nghiên cứu ảnh hưởng tác hại của chất độc lên vô số sinh vật thuộc hệ sinh thái từ vi sinh vật cho đến những động vật ăn thịt. Hơn nữa, nhìn toàn diện ảnh hưởng của hóa chất lên môi trường đòi hỏi những đánh giá liên quan đến độc chất học chẳng hạn như số phận của hóa chất trong môi trường, và sự tương tác chất độc với các thành phần vô sinh (abiotic) của hệ sinh thái.Những hóa chất gây ra nguy hiểm chính cho môi trường có xu hướng chia ra 3 đặc trưng: tồn tại bền bỉ trong môi trường, xu hướng tích lũy trong vật sống, và độc tính cao.2. SỰ TỒN TẠI BỀN BỈ TRONG MÔI TRƯỜNGNhiều quá trình vô sinh và hữu sinh hiện hữu trong tự nhiên mà chức năng liên quan đến việc loại trừ (phân hủy) các hóa chất độc. Có nhiều hóa chất giải phóng vào môi trường chỉ gây nguy hiểm nhỏ, đơn giản là vì chúng có chu kỳ đời sống ngắn trong môi trường. Nhưng có những hóa chất rất nguy hiểm cho môi trường (DDT, PCBs, TCDD), kháng lại quá trình phân hủy và tồn tại trong môi trường trong thời gian rất dài. Sự liên tục đưa vào môi trường các hóa chất bền bỉ này có thể dẫn đến sự tích lũy chúng trong môi trường đến mức độ đủ biểu hiện tính độc. Những hóa chất như thế có thể tiếp tục gây nguy hiểm một thời gian dài sau khi việc thải vào môi trường đã dừng. Chu kỳ bán hủy trong môi trường của một số hóa chất xâm nhiễm2.1. Sự phân hủy vô cơNhiều quá trình phân hủy vô sinh quan trọng xảy ra nhờ ảnh hưởng của ánh sáng (quang phân) và nước (thủy phân). - Sự quang phânÁnh sáng, chủ yếu là tia UV, có tiềm năng phân cắt các liên kết hoá học và do đó đóng góp có ý nghĩa vào sự phân hủy một số hoá chất. Sự quang phân hầu như thực hiện trong khí quyển hoặc nước bề mặt nơi mà cường độ ánh sáng lớn nhất. Sự quang phân phụ thuộc vào cả cường độ ánh sáng và công suất của các phân tử chất ô nhiễm hấp thu ánh sáng. Các hợp chất vòng chưa bảo hoà chẳng hạn như các polycyclic aromatic hydrocarbon có khuynh hướng nhạy cảm cao đối với sự quang phân bởi vì công suất hấp thu năng lượng ánh sáng của chúng cao. Năng lượng nhẹ cũng làm thuận lợi cho sự oxy hoá các chất xâm nhiễm môi trường nhờ các quá trình thủy phân hay oxy hoá. - Sự thủy phânNước, thường kết hợp với năng lượng nhẹ hoặc nhiệt, có thể bẻ gãy các liên kết hoá học. Các phản ứng thủy phân thường dẫn đến sự chèn vào một nguyên tử oxy với sự mất cùng diện tích một thành phần nào đó của phân tử. Liên kết ester , chẳng hạn như trong thuốc trừ sâu phosphat vô cơ thì rất nhạy cảm với sự thủy phân, làm giảm đáng kể chu kỳ bán hủy của các hoá chất này trong môi trường. Tốc độ thủy phân các hoá chất bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và pH của môi trường lỏng. Tốc độ thủy phân tăng cùng với sự tăng nhiệt độ và các cực của pH.Ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời (quang oxy hóa) và mưa (thủy phân) lên sự phân hủy parathion2.2. Sự phân hủy hữu cơNhiều chất xâm nhiễm môi trường nhạy cảm với các quá trình phân hủy vô cơ, những quá trình này thường xảy ra ở tốc độ cực kỳ chậm. Sự phân hủy môi trường đối với các chất xâm nhiễm hoá học có thể xảy ra ở tốc độ cực nhanh với tác động của vi sinh vật. Vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn và nấm) phân hủy các hóa chất nhằm để thu năng lượng từ những nguồn cơ chất này. Các quá trình phân hủy sinh học này được gián tiếp nhờ enzyme và thực hiện tiêu biểu ở tốc độ vượt xa phân hủy vô cơ. Các quá trình phân hủy hữu cơ có thể dẫn đến sự khóang hóa hoàn toàn các hóa chất thành nước, dioxide carbon và các thành phần vô cơ căn bản. Sự phân hủy hữu cơ bao gồm các quá trình trên kết hợp với phân hủy vô cơ (sự thủy phân, sự oxy hóa) và các quá trình chẳng hạn như sự chuyển các nguyên tử chlorine (sự khử halogen hóa), sự cắt các cấu trúc vòng và sự chuyển các chuỗi carbon (khử alkyl hóa). Quá trình mà vi sinh vật được dùng như một phương tiện để loại các chất xâm nhiễm môi trường được gọi là sự phân hủy sinh học.2.3. Các quá trình loại bỏ không phân hủy Nhiều quá trình vận hành trong môi trường đã đóng góp vào sự loại bỏ một chất xâm nhiễm bằng cách thay đổi sự phân bố của nó. Các chất xâm nhiễm với áp suất bốc hơi đủ cao có thể bốc hơi từ vùng đất hoặc nước bị nhiễm và được chuyển thông qua khí quyển đến nơi mới. Những quá trình qua loãng toàn cầu như thế được xem là có vai trò lớn đối với sự phân bố phạm vi rộng đối với các loại thuốc trừ sâu chlorine hữu cơ tương đối dễ bay hơi chẳng hạn như lidane và hexachlorobenzene. Sự phân tán nhờ gió và dòng khí quyển của các tiểu phần chất nhiễm hay bụi mà trên đó các chất nhiễm thấm vào cũng góp phần vào sự tái phân bố chất nhiễm. Sự hút thấm của chất nhiễm vào chất rắn trong môi trường nước với sự lắng trầm tích cùng diện tích cũng dẫn đến sự loại chất nhiễm ra khỏi cột nước và tái phân bố nó vào lớp trầm tích dưới đáy. Sự hút bám vào lớp trầm tích của các chất nhiễm làm giảm đáng kể hoạt tính sinh học, bởi vì xu hướng của một hóa chất ưa dầu sẽ chia cắt lớp trầm tích với vi sinh vật ít hơn đáng kể xu hướng của nó chia cắt nước với vi sinh vật. Chất nhiễm có khả năng hòa tan trong nước cao hơn có thể được loại và tái phân bố thông qua dòng chảy và thông qua sự lọc đất. 3. SỰ TÍCH LŨY SINH HỌCKhi đề cập sự tồn tại đơn độc dai dẳng trong môi trường, các nhà độc chất học không phải nhằm nói đến vấn đề khó giải quyết về mặt hóa học trong môi trường. Nếu một hóa chất không thể đi vào cơ thể sinh vật, sau đó nó sẽ không thể hiện độc tính. Sau khi được hấp thu, hóa chất phải tích lũy trong cơ thể đến mức độ đủ thì mới bộc lộ độc tính. Sự tích lũy sinh học được định nghĩa là quá trình mà sinh vật tích lũy hóa chất cả trực tiếp từ môi trường vô cơ (nước, không khí, đất) và từ nguồn thức ăn (chuyển dinh dưỡng). Các hóa chất từ môi trường đa số được sinh vật hấp thu bằng sự khuếch tán thụ động. Các vị trí chủ yếu hấp thu bao gồm các màng của phổi, mang và ống tiêu hóa. Trong khi hệ da và các cấu trúc kết hợp (vẩy, lông) cung cấp một rào chắn bảo vệ chống lại sự xâm nhập vào từ môi trường thì sự hấp thu qua da thì khá đáng kể đối với một số hóa chất. Bởi vì các hóa chất phải đi qua màng đôi lipid để vào cơ thể, sự tích lũy sinh học các hóa chất tương quan thuận với khả năng hòa tan trong lipid. Môi trường nước là vị trí chủ yếu mà ở đó các hóa chất ưa lipid di chuyển qua rào cản giữa môi trường vô cơ và hữu cơ. Điều này là vì hồ, sông và biển là những nơi lắng các hóa chất này và sinh vật biển cho qua các màng hô hấp của chúng (ví dụ: mang) một lượng nước vô cùng lớn, cho phép chiết xuất một cách hiệu quả các hóa chất từ nước. Các sinh vật sống trong nước có thể tích lũy sinh học các hóa chất ưa lipid và đạt đến nồng độ lớn hơn rất nhiều so với nồng độ của hóa chất đó tìm thấy trong môi trường. Mức độ mà các sinh vật sống trong nước tích lũy các xenobiotic từ môi trường lớn tùy thuộc vào hàm lượng lipid của sinh vật, bởi vì các lipid cơ thể được xem như là vị trí chủ yếu giữ lại các hóa chất.Sự tích lũy sinh học một số chất xâm nhiễm môi trường vào cá Mối quan hệ giữa hàm lượng lipid của các sinh vật khác nhau (lấy mẫu từ hồ Ontario) với hàm lượng PCB trong toàn cơ thể Các hóa chất có thể được chuyển theo chuỗi thực phẩm từ sinh vật mồi tới động vật ăn thịt. Đối với các hóa chất ưa lipid cao, sự vận chuyển này có thể làm tăng nồng độ hóa chất trong mỗi tiến trình liên kết chuỗi thực phẩm (khuếch đại sinh học).Chuỗi thực phẩm vận chuyển DDT có trách nhiệm trong việc làm giảm nhiều quần thể chim ăn thịt, dẫn đến quyết định cấm dùng loại thuốc này ở Hoa Kỳ.Sự tích lũy sinh học của một hóa chất theo chuỗi thực phẩm Những yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy sinh họcXu hướng của một chất nhiễm vào môi trường để tích lũy sinh học bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Điều quan tâm đầu tiên là sự tồn tại bền bỉ trong môi trường.Mức độ một hóa chất tích lũy được ghi nhận bằng nồng độ hiện diện trong môi trường. Các chất nhiễm được loại trừ dễ dàng ra khỏi môi trường thì không có giá trị trong tích lũy sinh học. Tính ưa lipid là một yếu tố quyết định tiềm năng tích lũy sinh học của một hóa chất. Tuy nhiên, một số hóa chất ưa lipid cũng có xu hướng hút bám để lắng cặn, do đó ít sẵn sàng để tích lũy sinh học. Ví dụ, sự hút bám benzo[a]pyrene vào acid humic làm giảm tiềm năng tích lũy sinh học của chúng trong cá thái dương. Cá từ các hồ thiếu dinh dưỡng, có mức độ các chất rắn lơ lững thấp, được thấy là tích lũy DDT nhiều hơn cá từ những hồ phú dưỡng có hàm lượng chất rắn lơ lững cao.Khi đã được hấp thu bởi sinh vật, số phận của chất nhiễm sẽ ảnh hưởng đến sự tích lũy sinh học của nó. Các hóa chất biến đổi sinh học nhanh là những chất hòa tan nhiều trong nước và ít hòa tan trong lipid. Hóa chất được biến đổi sinh học do đó ít ẩn nấp trong những thành phần lipid và sẽ dễ bị loại trừ ra khỏi cơ thể. 4. TÍNH ĐỘC4.1. Độc tính cấp tínhĐộc tính cấp tính được định nghĩa là độc tính thể hiện ra khi tiếp xúc với chất độc trong thời gian ngắn. Sự tác động của độc tính cấp tính trong môi trường thường kết hợp với sự cố (ví dụ sự trật bánh xe lửa dẫn đến thoát một hóa chất ra sông...) hay sự sử dụng khinh suất một hóa chất (sự lôi cuốn vào không khí một loại thuốc trừ sâu đến một nơi không chủ định). Sự thải các chất thải công nghiệp và chất thải đô thị đúng giới hạn những nơi quy định nếu được tôn trọng triệt để sẽ góp phần thành công trong việc bảo vệ để chống lại độc tính nhanh xâm nhập vào sinh vật ở những vùng nhận chất thải. Độc tính nhanh của một hóa chất thường được đo bằng LC50 (nồng độ - concentration- chất gây chết 50% sinh vật tiếp xúc) hay LD50 (liều lượng - dose- chất gây chết 50% quần thể được xử lý)‎. Cách đo đạc này không cung cấp sự hiểu biết sâu sắc lắm về mức độ có thể chấp nhận của môi trường đối với chất xâm nhiễm (nồng độ giết 50% sinh vật tiếp xúc thì khó có thể chấp nhận được). Tuy nhiên, giá trị LC50 và LD50 cung cấp mang tính thống kê khả năng có thể sinh sản được của một hóa chất có độc tính cấp tính tương đối. Đánh giá độc tính cấp tính của hóa chất đối với cá và động vật hoang dãĐộc tính cấp tính của hóa chất môi trường được xác định bằng thực nghiệm với việc chọn các lòai như đại diện của các mức độ dinh dưỡng riêng trong hệ sinh thái (hữu nhũ, chim, cá, lòai không xương sống, thực vật bó mạch, tảo). Thí dụ, cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ yêu cầu xét nghiệm độc tính cấp tính đối với đại diện của tối thiểu 8 loài khác nhau trong vùng nước ngọt và vùng nước mặn (tất cả là 16 lòai) bao gồm cá, động vật không xương sống, thực vật, khi xây dựng bộ tiêu chuẩn chất lượng nước cho một hóa chất. Người ta cố gắng xếp loại các sinh vật theo sự nhạy cảm với chất độc. Tuy nhiên, không có sinh vật phù hợp với việc nhạy cảm nhiều hay ít với nhiều loại hóa chất. Người ta còn sử dụng các loài tiêu chuẩn trong đánh giá độc tính vì các lòai này được cho là đại diện cho tính nhạy cảm của các thành viên khác trong mức độ của tổ chức sinh thái. Những giả dụ như thế thường không chính xác.4.2. Cơ chế của độc tính cấp tínhNhững hóa chất môi trường có thể thể hiện độc tính cấp tính bằng nhiều cơ chế. Sau đây là những cơ chế ví dụ có liên quan đến các loại hóa chất có trách nhiệm trong việc thể hiện độc tính cấp tính.- Sự ức chế cholinesterase Sự ức chế hoạt động của cholinesterase thì đặc trưng cho độc tính cấp tính kết hợp với các thuốc trừ sâu carbamate và phosphate hữu cơ. 40-80% sự ức chế hoạt động cholinesterase được báo cáo trên cá nhiễm độc và chết. Độc tính cấp tính từ sự ức chế cholinesterase thường liên quan đến các sự cố về chất độc cấp tính của cá và chim do việc dùng với thể tích lớn các phosphate hữu cơ và carbamate để chăm sóc cỏ, dùng trong nông nghiệp, bảo trì sân golf. Sự ức chế cholinesterase ở cá có thể xảy ra sau những cơn mưa lớn ở những vùng nước mà chúng sinh sống gần kề với các khu vực được xử l‎ý các loại thuốc trừ sâu, các chất này sẽ theo dòng chảy của nước mưa để đi vào vùng nước có cá sinh sống cạnh bên. Độc tính cấp tính ở chim thường xảy ra đối với quần thể chim sinh sống ở những vùng có sử dụng thuốc trừ sâu.*Sự thủy phân acetylcholine bởi enzyme acetylcholinesterase và sự ức chế của nó bởi các chất độc như organophosphorus và thuốc diệt côn trùng carbamate.- Sự gây mê manCách thông thường để các hóa chất công nghiệp thể hiện độc tính cấp tính, đặc biệt đối với sinh vật sống trong nước là thông qua sự gây mê man. Sự mê man xảy ra khi một hóa chất tích lũy trong màng tế bào làm rối loạn chức năng bình thường của màng. Phản ứng tiêu biểu của tác động mê man này là hoạt động bị giảm, giảm phản ứng với các kích thích từ bên ngoài, và tăng việc tạo sắc tố (đối với cá). Ảnh hưởng có thể thuận nghịch và không gây chết sinh vật, có thể phục hồi lại hoạt động bình thường sau khi hóa chất được loại khỏi môi trường. Sự mê man kéo dài có thể dẫn đến cái chết. Ước tính khỏang 60% hóa chất công nghiệp đi vào môi trường nước thể hiện độc tính cấp tính thông qua sự gây mê. Các hóa chất thể hiện độc tính thông qua sự gây mê tiêu biểu không phô bày độc tính tại các vị trí mục tiêu chuyên biệt và có tính ưa lipid đủ để tích lũy trong pha lipid của mặt phân giới lipid – nước của màng đến mức độ đủ phá hủy chức năng của màng. Các hóa chất cảm ứng gây mê gồm alcohol, ketone, benzene, ether, aldehyde.- Các ảnh hưởng l‎ý họcHầu như đa số những sự cố gần đây gây ra độc tính cấp tính môi trường là những ảnh hưởng lý ‎ học của dầu sau khi tràn dầu. Lớp trơn bóng của dầu trên bề mặt của nước bị nhiễm gây ra lớp áo chòang cho các động vật như chim và các động vật hữu nhũ sống trong biển, tạo ra mặt phân cắt nước và không khí. Sự giảm nhiệt được xem như nguyên nhân chủ yếu gây ra cái chết của các lòai chim biển và động vật biển. Những sinh vật này tự bảo vệ mình đối với dòng nước lạnh lẽo bằng cách duy trì một lớp không khí trong khỏang không gian trong lớp áo lông vũ hoặc lông mao. Dầu thâm nhập vào lông loại đi lớp khí bảo vệ làm cho các động vật này nhanh chóng bị giảm nhiệt. Cùng với sự giảm nhiệt, các động vật này còn bị ảnh hưởng bởi độc chất của dầu. Việc hít thở dầu, nuốt dầu thông qua việc ăn uống và rỉa lông dẫn đến tích lũy hydrocarbon đến mức độ độc. Độc tính đối với rái cá ở biển cũng tương quan với độ dầu và đặc trưng bởi bệnh khí thủng (bong bóng khí trong các mô liên kết của phổi), xuất huyết dạ dày và tổn thương gan.4.3. Độc tính mãn tínhĐộc tính mãn tính được định nghĩa là độc tính thể hiện sau khi tiếp xúc với chất độc một thời gian dài. Nói chung, những điểm gần gây chết liên quan đến độc tính mãn tính. Những điểm này bao gồm hoạt động khác thường của sự sinh sản, miễn dịch, nội tiết và sự phát triển. Tuy nhiên, sự tiếp xúc dai dẳng cũng dẫn đến gây chết trực tiếp không thấy được ở độc tính cấp tính. Ví dụ, sự tiếp xúc dai dẳng các hóa chất ưa lipid cao có thể dẫn đến tích lũy sinh học đến nồng độ gây chết, hoặc sự huy động các chất độc ưa lipid từ những nơi chứa lipid trong quá trình sinh sản cũng dẫn đến cái chết. Điều quan trọng để nhận ra là, về lý ‎ thuyết, tất cả hóa chất thể hiện độc tính cấp tính ở liều cao thì không phải là hóa chất gây độc mãn tính. Độc tính mãn tính được đo bằng điểm cuối chẳng hạn như mức độ cao nhất mà hóa chất chưa thể hiện độc tính qua thời gian tiếp xúc liên tục kéo dài, (no observed effect level, NOEL), hay mức độ thấp nhất mà hóa chất thể hiện độc tính qua thời gian tiếp xúc liên tục kéo dài (lowest observed effect level, LOEL), hay giá trị mãn tính (chronic value, CV). Độc tính mãn tính của một hóa chất thường được đánh giá bằng tỷ lệ nhanh: mãn tính (acute: chronic ratio, ACR), được tính tóan bằng cách chia giá trị acute LC50 với CV. Các hóa chất có ACR nhỏ hơn 10 thì không có độc tính dai dẳng hoặc độc tính dai dẳng thấp. Độc tính cấp tính và mãn tính của thuốc trừ sâu do tiếp xúc với các lòai cá đo từ phòng thí nghiệm Những điều sau đây cần phải luôn luôn được xem xét khi đánh giá độc tính mãn tính của một hóa chất:(a) Giải thích bằng số liệu đơn giản về độc tính mãn tính dựa vào các giá trị ACR như là chỉ số thô về độc tính mãn tính tiềm năng của một hóa chất. Tại phòng thí nghiệm thực hiện tiếp xúc hóa chất để thiết kế xây dựng các giá trị mãn tính (CV) thường tập trung vào một số điểm cuối như năng suất sinh sản, phát triển, sống sót. Xem xét tinh tế hơn những điểm cuối của độc chất mãn tính có thể tìm ra được những giá trị mãn tính khác nhau có ‎ nghĩa.(b) Sự tiếp xúc tại phòng thí nghiệm được thực hiện với một ít lòai thử nghiệm tùy theo quy mô phòng thí nghiệm. Việc xây dựng các giá trị CV và ACR với các lòai này không nên được xem là tuyệt đối. Các chất độc có thể thể hiện độc tính mãn tính với một số lòai này nhưng lại không thể hiện với một số lòai khác.(c) Sự tương tác giữa các thành phần vô cơ và hữu cơ trong môi trường có thể góp phần vào độc tính mãn tính của các hóa chất. Những tương tác như thế có thể không xảy ra trong đánh giá ở phòng thí nghiệm về độc tính của hóa chất trực tiếp. 4.4. Độc tính mãn tính chuyên biệt loài- Áp đặt giới tính do cảm ứng tributyltin ở lòai chân bụngCác nhà khoa học lưu ý rằng vào những năm đầu 1970, loài ốc chó sống ở bờ biển nước Anh có biểu hiện giống lưỡng tính, con cái có thêm dương vật ngòai bộ phận sinh dục bình thường. Trong khi tính chất lưỡng tính là một kiểu sinh sản được sử dụng bởi một số loài thân mềm thì ốc chó lại là loài khác. Kiểu giả lưỡng tính này gọi là áp đặt giới tính (imposex), đã được ghi nhận tòan cầu trên 140 loài chân bụng. Imposex liên quan đến giảm khả năng sinh sản của số quần thể chân bụng, thóai hóa quần thể và tuyệt chủng cục bộ đối với những quần thể bị ảnh hưởng.Người ta quan sát thấy áp đặt giới tính xảy ra chủ yếu ở các bến du thuyền, cho thấy mối quan hệ nhân quả với nguồn gốc nhiễm từ những phương tiện này. Thí nghiệm minh họa cho thấy lòai chân bụng di chuyển từ vị trí ban đầu tới các bến du thuyền hay phát triển hiện tượng imposex. Những nghiên cứu ở phòng thí nghiệm cho thấy tributyltin, một biocide dùng trong sơn du thuyền là nguyên nhân của imposex. Tributyltin độc với đa số các lòai sống ở biển với nồng độ thấp khoảng vài phần tỉ (billion) theo đánh giá trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên việc tiếp xúc của các lòai chân bụng ở nồng độ vài phần tỉ tỉ (trillion) có thể gây ra imposex. Những lòai chân bụng như thế nhạy cảm khác thường với tính độc của tributyltin với ảnh hưởng tạo ra không tương ứng với đặc trưng hóa về độc tính trong phòng thí nghiệm chuẩn. Độc tính của tributyltin lên các sinh vật biển - Sự lưỡng tính của ếch do cảm ứng atrazineChất atrazine diệt cỏ từ xưa vẫn được xem là an toàn cho môi trường khi sử dụng bởi vì chất này đã được chứng minh là chỉ hơi độc ở mức vừa phải theo sự đánh giá tiêu chuẩn về độc tính đối với cá và động vật hoang dã. Đo đạc mức độ atrazine ở nước mặt hiếm khi vượt 0,04mg/L. Độc tính cấp tính và mãn tính của atrazine với sinh vật biển thường ở mức vượt 1mg/L. Những nghiên cứu gần đây đối với ếch cho thấy rằng khi tiếp xúc với atrazine với nồng độ 0,0001mg/L ở giai đoạn phát triển ấu trùng sẽ gây cho ếch hình thành cả tinh hoàn và buồng trứng. Ý nghĩa độc học của hiện tượng lưỡng tính do cảm ứng hóa chất này đến nay chưa được biết. Tuy nhiên, mức độ thích đáng với môi trường cho việc diệt cỏ lại làm xuất hiện tiềm năng tác hại mạnh đến sự sinh sản của các sinh vật này. Atrazine4.5. Sự tương tác vô cơ và hữu cơ- Tương tác giữa Chlorofluorocarbons–Ozone–tia phóng xạ UV-B–Loài lưỡng cưSự phóng thích chlorofluorocarbon của khí quyển được chỉ ra trong sự thóai hóa lớp ozon tầng bình lưu của trái đất, đó là lớp được xem như bộ lọc chống lại tia UV nguy hiểm. Sự gia tăng tạm thời tia UV-B đã được ghi nhận và đưa ra sự gia tăng rủi ro do nhiều lọai bệnh tật cho cả thực vật và động vật. Tương ứng với việc gia tăng mức độ tia phóng xạ UV-B tại bề mặt trái đất là sự giảm nhiều quần thể lưỡng cư. Nhiều nguyên nhân liên quan đến việc thoái hóa loài này như mất nơi sống, ô nhiễm, tăng sự cố do bệnh tật; tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây cho thấy sự tăng tia xạ UV-B có thể là yếu tố đóng góp chính vào sự giảm một số quần thể. Thăm dò ở vùng Cascade Mountains, Oregon, cho thấy một sự cố gây chết cao đối với phôi của loài ếch Cascade và cóc ở phía Tây. Người ta đem trứng thu nhận từ môi trường về ủ trong phòng thí nghiệm với điều kiện nước ao nơi trứng được thu nhận thì thấy mức độ chết thấp, cho thấy các chất nhiễm trong nước trực tiếp chịu trách nhiệm về mức chết.Hơn thế nữa, người ta sắp xếp các lọc UV-B bao quanh phôi, ủ trong điều kiện môi trường thì thấy tăng đáng kể khả năng sống của phôi.Một số lòai lưỡng cư được xem xét về hoạt tính của photolyase. Enzyme này có trách nhiệm trong việc sửa sai những tổn hại DNA gây ra bởi tia UV-B. Một sự khác biệt đến 80 lần về hoạt tính photolyase giữa các loài được xem xét. Hoạt tính photolyase thấp hơn đáng kể trong những lòai có sự sụt giảm quần thể so với các lòai có mức độ quần thể ổn định trong môi trường. Những nghiên cứu gần đây cũng cho thấy rằng mức độ tia UV-B bao quanh có thể làm tăng tính nhạy cảm của phôi loài lưỡng cư với nguồn gốc gây chết từ sự nhiễm nấm.Những quan sát này cho thấy rằng chlorofluorocarbon có thể đóng góp vào việc giảm quần thể lưỡng cư. Tuy nhiên, ảnh hưởng độc chất học này là kết quả của sự tương tác vô cơ (chlorofluorocarbon làm suy yếu mức độ ozon khí quyển, làm tăng sự thâm nhập của tia xạ UV-B dẫn đến gây chết phôi). Ngoài ra, tương tác vô cơ (UV-B) và hữu cơ (nấm) cũng có thể góp phần vào tính độc. Những ảnh hưởng như thế sẽ không được dự đóan từ những đánh giá trực tiếp từ phòng thí nghiệm về độc tính của chlorofluorocarbon đối với loài lưỡng cư và làm nổi bật sự cần thiết phải xem xét khả năng độc tính kết hợp gián tiếp với các chất xâm nhiễm vào môi trường.Tương tác vô cơ – hữu cơ dẫn đến độc tính gián tiếp của chlorofluorocarbons đối với lòai lưỡng cư - Sự hóa đực của cá do tương tác giữa vi khuẩn với các nhà máy bột giấyNhững thăm dò ở các quần thể cá muỗi ở bang Florida tiết lộ rằng quần thể có những con cái thể hiện tính trạng đực chẳng hạn như hành vi giao phối và có thêm vây hậu môn tương tự như vây giao cấu truyền tinh trùng ở con đực. Những con cái hóa đực được tìm thấy trong các dòng nước thải từ nhà máy bột giấy đã gợi lên rằng các thành phần của dòng nước có liên quan đến việc hóa đực. Xét nghiệm độc tính được thực hiện trực tiếp với dòng nước thì thấy không tạo ra ảnh hưởng như thế. Tuy nhiên, sự xét nghiệm bao gồm cả vi sinh vật trong dòng nước thì cho thấy dẫn đến hiện tượng hóa đực. Những nghiên cứu hơn nữa cho thấy chất phytosterol hiện diện trong nước từ nhà máy bột giấy có thể chuyển thành androgenic C19 steroid nhờ vi sinh vật và các steroid này có khả năng làm cá cái hóa đực. Những tương tác vô cơ (phytosterol): hữu cơ (vi sinh vật) như thế trong môi trường phải xảy ra trước khi độc tính bị che khuất này kết hợp với dòng nước từ nhà máy bột giấy được lộ ra.Ảnh hưởng gián tiếp của nước từ nhà máy bột giấy lên cá muỗi - Các chất xâm nhiễm môi trường và bệnh tật ở các động vật hữu nhũ ở biểnSự chết hàng loạt xảy ra cách đây hơn 20 năm đối với các quần thể hải cẩu ở cảng, cá heo mũi chai, và các lòai hữu nhũ ở biển khác. Trong nhiều trường hợp, sự chết này là do bệnh tật. Ví dụ, gần 18.000 con hải cẩu cảng chết ở biển Bắc, biển Ai-len, biển Baltic vào cuối những năm 2008 là do virus gây tình trạng rối trí phocine. Những sự cố bệnh tật bùng phát cao nhất ở những vùng có mức độ chất ô nhiễm cao, và ở hải cẩu không chống chịu được bệnh người ta tìm thấy trong mô tích tụ mức độ cao chất polychlorinated biphenyl (PCBs). PCBs và các hóa chất chlorine hữu cơ khác chẳng hạn như DDT, hexachlorobenzene, và dieldrin gây biểu hiện khử miễn dịch trên những động vật thí nghiệm, và sự tích lũy các hóa chất này bởi hải cẩu có thể làm tăng tính nhạy cảm của chúng với virus. Giả thuyết này được kiểm tra bằng việc dùng những con cá đánh bắt từ những vùng tương đối sạch và những con cá bắt từ vùng bờ biển bị ô nhiễm, nuôi hải cẩu trong 93 tuần, sau đó đánh giá tính tòan vẹn của hệ miễn dịch của hải cẩu. Quả thực là hải cẩu được nuôi bằng những con cá bị nhiễm thì bị tổn thương đáp ứng miễn dịch, do vậy khẳng định sự tin tưởng vào giả thuyết chất xâm nhiễm chlorine hữu cơ ở môi trường biển gây cho một