Ecotoxicologia metalelor grele in lunca Dunarii - CESEC

Ecotoxicologia metalelor grele in lunca Dunarii - CESEC Ecotoxicologia metalelor grele in lunca Dunarii - CESEC

20.01.2015 Views

Ecotoxicologia metalelor în lunca Dunării 33 În afara modelului REMM, nici un alt model nu se referă la procesele de denitrificare şi producere de N 2 O din zonele umede. De precizat însă că nici modelul REMM nu poate fi luat în calcul din punctul de vedere al emisiilor de N 2 O, deoarece în acest model nu se face diferenţa între emisiile de N 2 O şi N 2 din procesul de denitrificare. Lipseşte din literatură o evaluare, şi cu atât mai puţin o modelare a efectului metalelor grele asupra raportului N 2 O/N 2 . O discuţie a influenţei compuşilor cu potenţial de toxicitate asupra ratei de denitrificare va fi inclusă în următorul capitolul, referitor la efectele ecotoxicologice ale metalelor. Tabelul 3 Modele ale procesului de denitrificare (adaptat după Li şi colab., 1992). Referinţe bibliografice Scurtă descriere a modelului Facht (1974) Dinamica denititrificării este independentă de concentraţia NO - 3 ; este funcţie liniară de pH şi O 2 şi funcţie exponenţială de temperatură. Rapoprtul N 2 O/N 2 depinde doar de aeraţie şi pH. Mehran şi Tanji (1974) Toate transformările azotului (nitrificarea, denitrificarea, imobilizarea, îndepărtarea azotului prin recoltarea plantelor şi schimburile NH + 4 ) au fost calculate în comun. Nu tratează descompunerea şi carbonul din substrat. Van Veen şi Frissel Microorganismele sunt cele mai importante pentru dinamica azotului; carbonul şi azotul (1979) au cicluri care sunt interdependente. Molina şi colab. (1983) Clay şi colab. (1985) Mc Conaughy şi Bouldin (1985) Mosier şi Parton (1988) Parton şi colab. (1988) Leffelaar şi Wessel (1988) Grant (1991) Johnsson şi colab. (1991) Li şi colab. (1992) Altier şi colab. (1996) Modelul calculează denitrificarea totală, nu separă producerea de N 2 O de cea de N 2 . Modelul dinamicii pe termen scurt a denitrificării. Disponibilitatea azotului, în limitele ratei de descompunere, este rezultanta procesului de descompunere, minaralizare, imobilizare, nitrificare, denitrificare. Denitrificarea totală este funcţie constantă de descompunere. Modelul lui Clay cuplează stratificarea solului, temperatura solului, scurgerea apei, creşterea plantelor şi lucrările agricole pentru simularea în teren. Modelul solului saturat. Acesta consideră că reducerea secvenţială (NO - 3 -NO - 2 -N 2 O-N 2 ) şi difuzia tranzitorie ca NO - 3 , NO - 2 , N 2 O, N 2 , permite saturarea solului, iar reducerea diferitelor forme de azot se face doar în regiunule anaerobe. Nu tratează carbonul ca factor limitant. Modelul nitrificării şi denitrificării solurilor tratate cu uree şi a solurilor de preerie. Producerea N2O este controlată de temperatură, umiditate, nivelul NH 4 + şi nitratilor. Respiraţia microbiană şi denitrificarea sunt descrise pentru straturi omogene de sol în care nu au loc procese de transport. - Procesele majore sunt creşterea şi întreţinerea biomasei denitrificatorilor şi reducerea NO 3 la N 2 (sau NO -, 2 sau N 2 O). Modelul denitrificării totale (N 2 O+N 2 ) pentru agroecosisteme. Denitrificarea este controlată de temperatură şi concentraţia O 2 . Modelul la scară de studiu de teren al denitrificării totale (N 2 O+N 2 ) este funcţie de rata potenţială, temperatura solului, O 2 din sol şi disponibilitatea nitraţilor. Rata potenţială este funcţie de tipul de sol şi sistemul de recoltare. Dinamica temperaturii solului şi umiditatea determină tipul de sol şi suprafaţa asestuia. Carbonul disponibil nu este luat în calcul. Modelul la nivel de studiu de teren al descompunerii şi denitrificării prin prisma microclimatului din sol. Practicile agricole, proprietăţile solului şi climatul sunt incluse în acest model. Model la nivelul zonelor ripariene pentru estimarea modificărilor fluxului de azot la trecerea dinspre ecositemele agricole către ecosistemele acvatice. Are componente pentru circuitul carbonului şi azotului, inclusiv pentru denitrificare

34 Analiza critică a cunoaşterii 1.2 Efecte ecotoxicologice 1.2.1. Efecte la nivel individual Este axiomatic că pentru a exercita un efect toxic asupra unui organism, o substanţă trebuie să fie legată la suprafaţa celulei sau preluată intracelular şi să interacţioneze cu componete esenţiale ale celulei. Toxicitatea rezultă din saturarea liganzilor protectori şi accederea la siturile sensibile. În cazul animalelor efectul este mai complex, putând include într-o a doua fază şi aspecte comportamentale (Steele şi colab., 1992). Studiile asupra efectelor au fost făcute în general în laborator, fără legătură directă cu situaţia din teren. Intensitatea şi scara efectelor ecotoxicologice va depinde de timpul de acţiune al metalului. Spre exemplu, rata de filtrare a Dreissena polimorpha a fost redusă de Zn şi Pb direct proporţional cu timpul de expunere (Kraak şi colab., 1994). Oricare ar fi timpul de acţiune însă, afectarea începe cu indivizii populaţiilor cele mai sensibile. Metalele pot afecta metabolismul organismului la cele mai diferite niveluri. Cele mai grave efecte apar atunci când sunt afectate sistemele de reglaj ale organismelor (sistemul nervos şi reglajul prin hormoni), efectul fiziologic apărând la concentraţii foarte mici datorită amplificării. Spre exemplu, toxicitatea mare a Hg la păsări şi mamifere survine din efecte neurotoxice (Iordache, 1993). Numeroşi autori evidenţiază impactul la nivel molecular. Activitatea superoxid dismutazei din Lemna minor scade la expunerea la concentraţii ridicate de Cu (Buckeley, 1994). Expunerea la Zn a două specii de moluşte le-a redus activitatea endo- şi exo-celulazică (Farris şi colab., 1994). Cu a afectat compoziţia şi cantitatea de aminoacizi liberi la o specie de bivalve (Hummel şi colab., 1994). Diferite metale, dar îndeosebi Cu, induc procese de peroxidare a lipidelor membranare, asociată cu apariţia de radicali liberi, hidroperoxizi şi amestecuri (eng. „mixtures”) complexe de compuşi carbonilici (Regoli, 1992, Viarengo şi colab., 1990, Slater, 1984, citaţi de Regoli şi Principato, 1995). Alcalin fosfataza este de asemenea sensibilă la metale, iar la o specie de moluşte Cu a determinat o reducere a nivelului de glutation (redus şi oxidat) şi o creştere a activităţii glioxilazei I (EC4.4.1.5) şi II (EC3.1.2.6) (cu rol în detoxifierea α-cetoaldehidelor formate în procesele oxidative celulare) (Regoli şi Principato, 1995). Cd afectează câteva sisteme enzimatice la peşti, inclsiv cele implicate în neurotransmitere, transport epitelial, metabolismul intermediar şi activitatea antioxidazică (Wright şi Welbourn, 1994). Totuşi astfel de efecte nu sunt în directă proporţionalitate cu concentraţia de metale decât pe domenii restrânse şi sunt în general metal-specifice, ceea ce le limitează utilizarea ca indicatori de poluare. Alterările observate pot fi doar prima etapă a unui răspuns biologic, posibil urmată de mecanisme compensatorii de adaptare la expunerea pe termen mai lung. Majoritatea modificărilor de activităţi enzimatice raportate au implicat expuneri in vitro pe termen scurt. Alt tip de impact molecular este la nivelul ADN, metalele grele putându-se lega la restul fosfat, deoxiribozic sau heterociclic. Interacţiile pot induce alterearea structurii DNA rezultând mutaţii. Cele mai sensibile la astfel de impact sunt microorganismele (Codina şi colab., 1995) Multe specii cu fecundaţie externă (inclusiv peşti) pot fi inhibate la acest nivel la concentraţii infraletale. Cromul, mercurul şi cuprul sunt toxice pentru gameţii peştilor şi diminuează fertilitatea ouălelor. De exemplu, poluarea cu Cu a unui râu canadian a împiedicat accesul somonului canadian la partea superioară a bazinului (Ramade, 1992).

<strong>Ecotoxicologia</strong> <strong>metalelor</strong> în <strong>lunca</strong> Dunării 33<br />

În afara modelului REMM, nici un alt model nu se referă la procesele de denitrificare şi<br />

producere de N 2 O d<strong>in</strong> zonele umede. De precizat însă că nici modelul REMM nu poate fi luat în<br />

calcul d<strong>in</strong> punctul de vedere al emisiilor de N 2 O, deoarece în acest model nu se face diferenţa<br />

între emisiile de N 2 O şi N 2 d<strong>in</strong> procesul de denitrificare. Lipseşte d<strong>in</strong> literatură o evaluare, şi cu<br />

atât mai puţ<strong>in</strong> o modelare a efectului <strong>metalelor</strong> <strong>grele</strong> asupra raportului N 2 O/N 2 . O discuţie a<br />

<strong>in</strong>fluenţei compuşilor cu potenţial de toxicitate asupra ratei de denitrificare va fi <strong>in</strong>clusă în<br />

următorul capitolul, referitor la efectele ecotoxicologice ale <strong>metalelor</strong>.<br />

Tabelul 3 Modele ale procesului de denitrificare (adaptat după Li şi colab., 1992).<br />

Refer<strong>in</strong>ţe bibliografice<br />

Scurtă descriere a modelului<br />

Facht (1974)<br />

D<strong>in</strong>amica denititrificării este <strong>in</strong>dependentă de concentraţia NO - 3 ; este funcţie l<strong>in</strong>iară de pH<br />

şi O 2 şi funcţie exponenţială de temperatură.<br />

Rapoprtul N 2 O/N 2 dep<strong>in</strong>de doar de aeraţie şi pH.<br />

Mehran şi Tanji (1974) Toate transformările azotului (nitrificarea, denitrificarea, imobilizarea, îndepărtarea<br />

azotului pr<strong>in</strong> recoltarea plantelor şi schimburile NH + 4 ) au fost calculate în comun.<br />

Nu tratează descompunerea şi carbonul d<strong>in</strong> substrat.<br />

Van Veen şi Frissel Microorganismele sunt cele mai importante pentru d<strong>in</strong>amica azotului; carbonul şi azotul<br />

(1979)<br />

au cicluri care sunt <strong>in</strong>terdependente.<br />

Mol<strong>in</strong>a şi colab.<br />

(1983)<br />

Clay şi colab. (1985)<br />

Mc Conaughy şi<br />

Bould<strong>in</strong> (1985)<br />

Mosier şi Parton<br />

(1988)<br />

Parton şi colab. (1988)<br />

Leffelaar şi Wessel<br />

(1988)<br />

Grant (1991)<br />

Johnsson şi colab.<br />

(1991)<br />

Li şi colab. (1992)<br />

Altier şi colab. (1996)<br />

Modelul calculează denitrificarea totală, nu separă producerea de N 2 O de cea de N 2 .<br />

Modelul d<strong>in</strong>amicii pe termen scurt a denitrificării.<br />

Disponibilitatea azotului, în limitele ratei de descompunere, este rezultanta procesului de<br />

descompunere, m<strong>in</strong>aralizare, imobilizare, nitrificare, denitrificare.<br />

Denitrificarea totală este funcţie constantă de descompunere.<br />

Modelul lui Clay cuplează stratificarea solului, temperatura solului, scurgerea apei,<br />

creşterea plantelor şi lucrările agricole pentru simularea în teren.<br />

Modelul solului saturat.<br />

Acesta consideră că reducerea secvenţială (NO - 3 -NO - 2 -N 2 O-N 2 ) şi difuzia tranzitorie ca<br />

NO - 3 , NO - 2 , N 2 O, N 2 , permite saturarea solului, iar reducerea diferitelor forme de azot se<br />

face doar în regiunule anaerobe.<br />

Nu tratează carbonul ca factor limitant.<br />

Modelul nitrificării şi denitrificării solurilor tratate cu uree şi a solurilor de preerie.<br />

Producerea N2O este controlată de temperatură, umiditate, nivelul NH 4 + şi nitratilor.<br />

Respiraţia microbiană şi denitrificarea sunt descrise pentru straturi omogene de sol în care<br />

nu au loc procese de transport.<br />

-<br />

Procesele majore sunt creşterea şi întreţ<strong>in</strong>erea biomasei denitrificatorilor şi reducerea NO 3<br />

la N 2 (sau NO -, 2 sau N 2 O).<br />

Modelul denitrificării totale (N 2 O+N 2 ) pentru agroecosisteme.<br />

Denitrificarea este controlată de temperatură şi concentraţia O 2 .<br />

Modelul la scară de studiu de teren al denitrificării totale (N 2 O+N 2 ) este funcţie de rata<br />

potenţială, temperatura solului, O 2 d<strong>in</strong> sol şi disponibilitatea nitraţilor. Rata potenţială este<br />

funcţie de tipul de sol şi sistemul de recoltare. D<strong>in</strong>amica temperaturii solului şi umiditatea<br />

determ<strong>in</strong>ă tipul de sol şi suprafaţa asestuia.<br />

Carbonul disponibil nu este luat în calcul.<br />

Modelul la nivel de studiu de teren al descompunerii şi denitrificării pr<strong>in</strong> prisma<br />

microclimatului d<strong>in</strong> sol.<br />

Practicile agricole, proprietăţile solului şi climatul sunt <strong>in</strong>cluse în acest model.<br />

Model la nivelul zonelor ripariene pentru estimarea modificărilor fluxului de azot la<br />

trecerea d<strong>in</strong>spre ecositemele agricole către ecosistemele acvatice. Are componente pentru<br />

circuitul carbonului şi azotului, <strong>in</strong>clusiv pentru denitrificare

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!