A LEVEGŐSZENNYEZÉS ÉS A GLOBÁLIS
VÁLTOZÁSOK
Természetes levegőszennyezők: vulkánok, villámlás, erdőtüzek, mocsarak
Antropogén szennyeződések: az első ipari forradalom óta, 150 éve mérik
A légszennyeződések típusai: helyi, regionális, globális - gázok, aeroszolok
- vizes depozíció: vízben oldott anyagok (levélfelvétel), eső, köd - száraz depozíció: levél, talaj
Globális változások:
megnövekedett hőmérséklet (aeroszolok, üvegházhatást okozó gázok) 2.1 oC globális hőmérséklet növekedés
2050-re
megnövekedett CO2 koncentráció:
(280 µl /l 230 éve, 365 µl/l most) megnövekedő fotoszintézis, biomassza produkció
megnövekedett UV-B sugárzás (Ok: ózonlyuk a sztratoszférában) Növényi válaszreakciók: rezisztens növények
elterjedése, szelektálása
Üvegházhatást okozó gázok
A környezetszennyező gázok élettartama a
légkörben
A légszennyező gázok fitotoxikus hatásai
LÉGSZENNYEZŐDÉST OKOZÓ HALOGÉNEZETT SZÁRMAZÉKOK Legtöbbjük antropogén eredetű:
előfordulás: ppb koncentráció tartományban
nagy stabilitás (néhány hét – 10 000 év);
lipofil sajátság; inertek;
nem gyúlékonyak
Fő csoportjaik:
halogénezett alifás szénhidrogének:
klórozott szénhidrogének halonok (és egyéb CFC származékok)
klórozott dioxin és furán származékok
klórozott aromás származékok
Biofilterek
A levegőben és vízben lévő szennyeződések kivonása: porózus adszorbens, folyadékfilm
borítással, mikroorganizmusok (pl. diklórmetán)
1./ Rövid szénláncú, halogénezett alifás származékok (RHALF)
(széntetraklorid, diklór-metán, triklór-etilén, halon)
műanyaggyártás, vízhatlanító anyagok, oldószerek,
textiltisztítók, fémfeldolgozó ipar
teljesen halogénezett metánszármazékok: halonok (tűzoltás)
a./ Az egész légkörben eloszlanak, hosszú élettartam.
A termelés mértéke meghaladja a természetes degradáció mértékét.
A SZTRATOSZFÉRA ÓZONRÉTEGÉNEK CSÖKKENÉSÉT OKOZZÁK!
Kis reakcióképesség: ellenállnak a mineralizálódásnak
Aerob és anaerob mikroorganizmusok is degradálják.
A széntetraklorid és a tetraklóretilén reduktív deklorinációja.
b./ Toxicitás:
állati szervezetre: CCl
4, CHCl
3- májkárosodás
növényekre:adszorbeálódnak a kutikulában (fenyőtű)
Hosszútávú hatás, különösen más stresszorokkal kombinálódva:
napfény + RHALF - fotoaktiváció:
pigment degradáció
UV-B + RHALF - aktív RHALF
intermedierek: pigment és tilakoid membrán
degradáció
Oka: szabad gyökök képződése oxidatív stressz
enzimatikus folyamatok gátlása DNS és RNS molekulák sérülése
Növényi védekező mechanizmusok:
konjugátum képzés glutationnal glutation S-transzferáz aktivitás aktiválódik
c./ A természetes depozíció sebessége:
tetraklóretilénnél 0.1 0.052 mm s
-1, a fenyőtűben mért koncentrációk:
ng g
-1FW
2./ Klórozott dibenzodioxin, dibenzofurán és bifenil származékok
a./ hőcserélő, vákuumolaj komponens, kondenz folyadék, festékek, tinták, ragasztók
alapanyaga
hosszú élettartam, a talajban,
szedimentumban is feldúsulhatnak.
b./ Hatás a növényekre: gyökérfelvétel is lehet levélben akkumulálódhat,
speciális szervekben koncentrálódhat:
barka, fenyőtű
Növényekre nem jelentős mértékű a hatás:
felhalmozódhatnak azonban a táplálékláncban.
metabolizálódhatnak a növényekben konjugátumképzés
O-glukoziltranszferázok által
A halogénezett anyagok (dioxinok, halogénezett bifenilek) bioremediációs stratégiái:
1. tápanyagadagolás a mikróbáknak (N, P) és felületaktív anyagok használata
2. Levegőztetés (amennyiben vízből vonják ki)
3. A környezet beoltása jól degradáló baktériumokkal 4. Fitoremediáció: az algák és a
növények jól felveszik,
átalakítják és degradálják a szerves szennyezések egy részét.
A talajfelszíni vizek szennyeződése
A Föld vízkészleteinek 2%-a édesvíz.
Magyarország vízkészletének 5%-a ered az ország területéről.
Az édesvíz formái a szárazföldön: csapadékvíz felszín alatti vizek
felszíni vizek
A vízben található idegen anyagok:
oldott gázok
oldott sók és szerves anyagok lebegő szennyezések,
mikroszennyezők
Vízminőség:
Kémiai vízminősítés:
a vízek lágysága
Na+ , foszfát és nitrát tartalom
oldott oxigén (szennyezők oxidálódása) SZERVES ANYAGOK:
Mennyiségüket azzal az oxigénmennyiséggel jellemezzük, ami oxidálódásukra elfogy.
Biokémiai oxigénigény (BOI): a vízben levő szerves anyag earob eloxidálásához szükséges
oxigénmennyiség (mg/l-ben, átlag 5 nap időtartam alatt).
Kémiai oxigénigény (KOI): a vízminta kálium-
permanganáttal történő egyórás forralása során elhasználódott vegyszerrel egyenértékű
oxigénfogyás.
Mikroszennyezők:
Íz és szagkárosítók, egészségre ártalmasak.
szervetlenek: nehézfémek
kőolajszármazékok, fenantrén, fenol,
mosószerek, herbicidek, inszekticidek,
fungicidek,
klórozott szénhidrogének
Biológia vízminőség:
Négy tulajdonságcsoport:
halobitás - biológiailag fontos sók összessége
trofitás - az vízi ökoszisztéma elsődleges
szervesanyag termelése
szaprobitás - a holt szerves-
anyag lebontásának mértéke
élőlények táplálékául alkalmas
toxicitás - algatoxinok, bomlás- termékek, H2S, NH3 Eutrofizálódás: megoldás a szervetlen anyagok
Cylindrospermum raciborskii
Hepatotoxikus alkaloidot termel, cilindrospermopszin a neve.
A felszíni vizeket is meg lehet tisztítani szerves
szennyeződésektől növényekkel
A metolachlor és az atrazin herbicidek degradációjának hatékonysága a vízinövények, a
Ceratophyllum>Elodea>Lemna szöveteiben
Elodea canadensis Lemna minor
A DDT-t a „seaweed” kitűnően degradálja
A talaj szennyeződése
A talajszennyezések típusai:
radioaktív anyagok
fluor, ólom, berillium, arzén, réz, kén
növényvédőszerek:
2.4-D 2-4 hétig marad meg, Monuron20-200 hétig
higany, réz
policiklusos szénhidrogének
Rákkeltőek közülük: 3.4-benzpirén, 3.4-bezfluorantén,
1.2-benzatracén
Származnak: ipari üzemek, gázgyárak kőolajfinomítók, közlekedés szennyezéseként.
ásványiolaj származékok
SZERVES SZENNYEZŐDÉSEK FELVÉTELE ÉS TRANSZPORTJA A NÖVÉNYEKBEN
a./ Gyökéren keresztül történő felvétel: nincs kutikula diffúzió a PM-ig
a felvétel mechanizmusa a vízoldékonyságtól,
töltéstől függ pH viszonyok b./ Levélfelvételnél: a kutikula döntő
lipofil tulajdonság, szénatomszám
növényvédőszereket felületaktív
anyagokkal
Szisztemikusan transzlokálódó anyagok: végigfutnak a növényen
(fluometuron, gyapot) A kezelés helyén maradó vegyületek
(Cyperus esculentus,
chlorimuron, a gumóban marad) c./ Exkréció lehetősége:
levélen (Scirpus lacustris, gyökéren fenolt vesz fel, hajtásban kiválasztja)
volatilis halogénszármazékokat is (1,2-dibrómetán)
gyökéren: levélen alkalmazott 2,4-D-t, Dicamba-t, napraforgó, repce)
Szerves szennyeződések inaktiválódásának lehetőségei a növényekben
I. Konjugátum képzés
a./ Az alkoholos és fenolos -OH csoportok glükozilációja
pl. -D-glükozid; O-malonil--D-glükozid konjugálódik a pentaklórfenolhoz
b./ Karboxil csoport glükozilációja
pl. 2,4-D glükozilészterei, Triticum dicocconban egyéb cukrok: nikotinsav arabinózzal
c./ Aminocsoportok glükozilációja pl. 3,4-diklór-anilin glükózzal
d./ Karboxil csoport konjugációja aminosavakkal pl. Glycine-ben a szenzitív genotípus
aminosavakkal, a toleráns glükózzal konjugálta
e./ Konjugáció peptidekkel
GLUTATION (GSH) konjugátumok:
Fontos példa: atrazin, a kukorica gyomirtószere
- Rezisztens növények: GSH-val konjugálják
(Andropogon qerardii, Panicum virgatum)
- Szenzitív növények: N-deetilálták.
Homoglutation konjugátumok:
Gly helyett Ala
Alacsony mólsúlyú egyéb peptidek:
pl. fenollal kapcsolódnak
II. Oxidáció
a./ Hidroxiláció
N-alkil származékok:az alkil csoport hidroxilálódik
C1-C5 alkánok: CO2-ig oxidálódnak
aromás szénhidrogének oxidációjának első lépése (benzpirén, benzantracén)
benzoesav: o- és p-pozícióban b./ Hidrolitikus hasítás:
a xenobiotikumok észtercsoportja hasítódik c./ A gyűrű felhasadása
d./ központi szerep a herbicid metabolizmusban
A növényvédőszerek degradációja is hasonló
módon történik
III. A folyamatban szereplő enzimek
a./ Citokróm P450-dependens monooxigenázok Diverz géncsalád: 300 gén az Arabidopsisban Vannak konzervált funkciójú izoenzimek:
hormon, szterol és oxigenált zsírsavszintézis Biokémiai jellemzők:
- hem proteinek
- elektrontranszfer a NADPH-ról az O2-re
- monooxigenáz reakció, oxidált szubsztrát + víz R-H +O2 +NADPH +H+ R-OH + H2O + NADP+ - NADPH Cyt P450 reduktázok (FAD és
FMN koenzimmel) Cyt P450
- az ER citoplazmatikus felszínéhez kötődnek N- -terminusukkal
- CO gátolja, a CO-Cyt P450 komplex fénnyel felbontható
A cytP450 működése és a géncsaládok
közti kapcsolatok szorossága
Biokémiai jellemzők (P450):
inaktiválódhat: epoxid, aldehid, peroxid keletkezhet a reakcióban, az enzimfehérje degradálódik,
H2O2 keletkezik a reakció során, suicide inhibitor, eltűnik a szövetek öregedése folyamán
Gyors növényvédőszer metabolizmusra azok a fajok képesek:
hipermetabolizálók, mert a CYT P450 pontmutációt szenvedett,
új izoenzimek indukálódtak
P450 gént tartalmazó transzformáns növények:
baktérium vagy emlős gént vittek be először Streptomyces griseolus talajbaktérium génjét vitték be dohányba, tranzit peptid a plasztiszba, ferredoxin a redukáló erő
