Важное значение имеют скорости превращений ксенобиотиков в экосистеме. Высокая скорость превращения обычно приводит к исчезновению вещества и, следовательно, к исчезновению проблемы, связанной с загрязнением окружающей среды; при медленном разрушении вещество сохраняется длительное время, что может приводить к его концентрированию.
Ксенобиотики, попадающие в экосистемы, могут претерпевать следующие основные этапы дальнейшей трансформации:
1,реакции превращения: распад ксенобиотиков, окислительно-восстановительные и гидролитические реакции, реакции конъюгации;
2,адсорбция на частицах биологического и абиотического происхождения;
3,переход из одной среды в другую.
Судьба ксенобиотика в экосистеме зависит от целого ряда факторов и их взаимодействия. Например, распад (деградация) ксенобиотиков может осуществляться под действием ферментов, а также чисто физико-химическим путем - вследствие фотолиза (действия света) или гидролиза (взаимодействия с водой).
Фотохимические превращения. Солнечная радиация хорошо поглощается некоторыми молекулами и во многих случаях способна индуцировать изменения в молекуле. Ионизирующее излучение, также присутствующее в окружающей среде, но оно менее концентририванное и не может вызвать заметный эффект. Энергия инфракрасного излучения достаточна лишь для продуцирования минимальных молекулярных изменений, но не для полного превращения молекул. Ультрафиолетовое излучение также поглощается молекулами некоторых ксенобиотиков. Фотохимические превращения проходят в три стадии:
1поглощение излучения определенной длины волны и переход молекулы ксенобиотика в возбужденное состояние;
2преобразование электронно-возбужденного состояния и переход молекулы в невозбужденное состояние (первичный фотохимический процесс)',
3образования различных веществ в результате первичного фотохимического процесса (вторичные, или «темновые»реакции).
Степень деструкции ксенобиотика в фотохимических процессах зависит от:
его способности перемещаться в атмосфере или оставаться на поверхности. Ксенобиотики, легко проникающие в глубь почвы, не доступны для фотохимического разрушения;
от свойств самого ксенобиотика. Вещество должно поглощать электромагнитное излучение в доступном интервале длин волн и, кроме того, обладать потенциальной способностью к химическому изменению, т. е. иметь связи, реагирующие на воздействие излучения, которые при соответствующих уровнях энергии могут перестраиваться или разрываться.
Окислительно-восстановительные превращения. Окислительно-восстановительные процессы имеют важное значение, так как:
-окисленные и восстановленные формы данного ксенобиотика могут существенно различаться по биологическими экологическим свойствам;
-значительная вариация окислительных или восстановительных условий в окружающей среде влияет на трансформацию ксенобиотиков.
Гидролиз. Реакции гидролиза обусловлены способностью вещества вступать в реакции с водой. Гидролиз зависит от распределения зарядов в веществе и от pH среды.
Водородные ионы и другие группы с дефицитом электронов называются электрофильными. Электрофильные группы особенно сильно притягиваются к атому с небольшим отрицательным зарядом, к неподеленной электронной паре или электронам двойной связи. Вещества с избытком несвязывающихся электронов являются нуклеофилами. Например, эфиры могут гидролизоваться путем катализа кислотой или основанием либо в результате непосредственного взаимодействия молекулы воды с эфиром в нейтральной среде.
Адсорбция ксенобиотиков на частицах. Доступность ксенобиотика для ферментов и, следовательно, возможность его деградации снижаются в результате сорбции его молекул на частицах биологического или абиотического происхождения.
Конъюгация. Ксенобиотик в форме конъюгата, образовавшегося внутри живого организма, попадает в почву или в воду и продолжает циркулировать в биогеоценозе. Продукты конденсации некоторых пестицидов с веществами растений разлагаются медленнее, чем исходные вещества.
Переходы веществ из одной среды в другую. Таковы переходы ксенобиотиков из воды в воздух и обратно, из организмов в воду и обратно, из почвы в воду и т. д. Например, летучесть ряда пестицидов - переход в результате испарения из почвы или воды в воздух - обусловливает их дальнейший перенос на большие расстояния.
Ксенобиотики переносятся воздушными массами и в значительных количествах выпадают в виде пыли и с атмосферными осадками. Так, ксенобиотик может переноситься из южного полушария в северное и загрязнять среду даже в тех регионах, где его применение полностью запрещено.
