Ecotoxicologia metalelor grele in lunca Dunarii - CESEC
Ecotoxicologia metalelor grele in lunca Dunarii - CESEC Ecotoxicologia metalelor grele in lunca Dunarii - CESEC
Ecotoxicologia metalelor în lunca Dunării 53 echilibrele de repartiţie între compartimentele biotice şi abiotice ale ecosistemului depind de biodisponibilitatea şi capacitatea de acumulare şi amplificare a substanţelor respective. S-a optat pentru acest mod de prezentare din nevoia de a ordona informaţia nesistematică avută la dispoziţie şi cu scopul de a putea trage concluzii clare cu privire la lacunele existente în baza de cunoştinţe. Un set de articole primit de la Centrul pentru Plante Acvatice al Universităţii din Florida permite şi o altă manieră de abordare: urmărirea distribuţiei şi efectelor asupra unui singur compartiment biologic, de la nivel individual până la nivel ecosistemic, cu evidenţierea utilităţii acestui compartiment în monitorizare şi modelarea ecotoxicologică. Au fost alese plantele acvatice datorită rolului lor foarte important în cicuitele biogeochimice ale ale zonelor umede şi datorită existenţei unui centru de informare cu privire la ele. Dintre populaţiile ecosistemelor de zonă umedă, cele mai frecvent investigate sunt macrofitele (ex. Bubicz şi colab., 1982, Mortimer, 1985, Albers şi Camardese, 1993). Disponibilitate metalelor grele pentru plantele acvatice depinde de următorii factori (Guilizzoni, 1990, Wenzel şi colab., 1991): • pH. Majoritate metalelor în urme sunt mai disponibil la pH coborât, sub 5 • Concentraţia de nutrienţi. Condiţiile reducătoare locale asociate eutrofizării disponibilizează metalelor din sedimente/soluri inundate. • DOM. Concentraţii mari de DOM favorizează trecerea metalelor în masa apei, transfer controlat şi de calitatea DOM • Potenţialul redox. Interfaţă sediment/apă anoxică determină eliberarea de metale (Cu, Zn, Cd) • Compoziţia sedimentului. Prezenţa Fe, Mn şi agenţilor organici complexanţi pot diminua biodisponibilitatea metalelor • Salinitatea. Importantă pentru zonele umede adiacente mării, corelată invers cu biodisponibilitatea metalelor toxice. • Lumina. Măreşte toxicitatea la alge, ipotetic şi la polante. Nu e clar dacă este vorba de o creştere a biodisponibilităţii metalului sau o creştere a vulnerabilităţii organismului. • Activitatea microbiană. În general creşte eliberarea de metale şi e responsabilă de procesele de metilare. • Resuspendarea. Orice factor fizic sau biologic, natural sau artificial, care determină resuspendarea sedimentelor poate mobiliza metalele. • Poluanţi organici. Erbicidele organice şi detergenţii măresc solubilitate metalelor. Metalele disponibile vor putea fi preluate de plante. Mecanismul de preluare depinde de forma chimică, de caracterul esenţial sau nu al metalului, de tipul de plantă, inclusiv forma în care se găseşte planta la momentul preluării (emersă, plutitoare cu rădăcină sau fără, submersă cu rădăcină sau fără). Lemna, Eichornia, Pistia (plutitoare libere) preiau metalele prin frunze şi rădăcini, Ceratophyllum (liber submers) preia prin frunze, Myriophyllum, Potamogeton, Valisneria (submerse cu rădăcină bine dezvoltată) preia în special prin rădăcină, dar la concentraţii mari în apă şi prin frunze. Metalele esenţial pot fi preluate preferenţial de către rădăcină. Formele hidrofobe (metilate) ale metalelor vor preluate mai uşor de speciile cu un conţinut lipidic mai ridicat (Nymphaea alba, la nivelul stemului şi rădăcinii) Caracteristicile anatomice şi morfologice (ex., raportul suprafaţă/volum grosimea cuticulei) şi caracteristicile fiziologice (rată de creştere) influenţează preluarea de metale. În ţesuturile senescente creşte suprafaţa expusă şi numărul de situri de legare pentru Pb şi Cu (Guilizzoni, 1990).
54 Analiza critică a cunoaşterii Mecanismele de preluare au fost studiate experimental. Dovezi indirecte vin din corelaţiile pozitive sau negative găsite între concentraţiile din plante şi cele de biotop. Absenţa unor asfel de corelaţii unor concentraţii prea reduse de metale (deci erori mari de determinare). Viteza de preluare depinde de metal, concentraţia şi speciaţia lui, stabilitatea complecşilor ligand-metal, tipul de plantă, grosimea cuticulei, mecanismul de absorbţie. La Phragmites australis Cu, Pb şi Cd se acumulează mai ales în rădăcini, în timp ce Zn şi în rădăcini şi în stem. La expuneri mari are loc un transfer către stem şi rizom pentru toate cele patru metale (Schierup şi Larsen, 1981). Expunerea Ceratophyllum demersum la concentraţii mici de Cd poate determina o acumulare, în timp ce expunerea la concentraţii mai mari pot determina o stopare a acumulării după scurt timp de la începerea expunerii (Ornes şi Sajwan, 1993). Zn ionic a fost preluat mai eficient de Typha latifolia decât Zn complexat cu EDTA, dar acesta a fost transferat mai eficient către frunze (Blake şi colab., 1987). Ratele de preluare pentru plante submerse şi plutitoare par a fi în general destul de lente(sub 1 μg/gww/zi), cel puţin pentru Cu, Ni, Pb, Zn şi Cr preluate de Potamogeton, Poligonum, Nymphoides şi Trapa (Gommes şi Muntau, 1981b, citaţi de Guilizzoni, 1990). La începutul perioadei de creştere plantele preiau mai rapid metalele, cu excepţia Cr. Odată elementul preluat el va fi translocat şi acumulat în diferite părţi ale plantei. La plantele emerse sau plutitoare cu rădăcină va exista un transport al metalelor de la rădăcină. Transportul invers e de asemenea posibil, pentru speciile care absorb intens din masa apei (submerse cu rădăcini). Zona de stocare pare a fi cea radiculară pentru planta matura sau senescentă şi cea apicală pentru planta tânără. Din studiile publicate nu reiese o corelaţie clară între dinamica metalelor în apă sau sediment şi în plante, posibil datorită programului de prelevare neadecvat. La modul ideal, acesta ar trebui să includă sedimentul (apă interstiţială şi fracţii de extracţie), apa (fracţii de materii particulate, coloidale şi dizolvate) şi plante (pe ţesuturi unde e cazul), cu o frecvenţă de prelevare adecvată dinamicii parametrilor de control al biodisponibilităţii şi adecvată ciclului de viaţă al plantei. Normalizarea concentraţiei de Cu din apa interstiţială în raport cu cea de Fe a îmbunătăţit indicele de corelaţie al acesteia cu concentraţia de Cu din rizomul de Nuphar variegatum (Campbell şi colab., 1985). Pe scurt, prezenţa metalelor în plantele acvatice e determinată de: • biodisponibilitatea metalelor • particularităţile structurale şi fiziologice fenotipice ale plantei • ciclul de viaţă al speciei respective. La nivel ecosistemic plantele acvatice pot constitui rezervoare temporare de metale. Ceratophyllum demersum, Myriophyllum spicatum, Miryophyllum verticilatum, Elodea Canadensis şi Litorella uniflora au fost raprtate ca acumulatori de metale grele. Trapa natans este un acumulator de Mn şi Fe (până la 1g/dw). Stocarea în plantele multianuale e mai mare în sezonul rece, scăzând rapid în sezonul de creştere. Stocarea metalelor cu masă atomică mare (Hg, Pb) pare a fi mai eficientă ca cea a metalelor cu masă atomică mai mică (Cd, Ni). Acele specii care acumulează metale reprezintă importante verigi în transferul lor de-a lungul lanţului trofic şi studii cu privire la utilizarea lor de către animalele acvatice ar trebui făcute (Ornes şi Sajwan, 1993). Macrofitele submerse s-au găsit printre cele mai active compartimente din unele lacuri al Deltei Dunării în preluarea metalelor grele din masa apei (Vădineanu, 1990). Puţine date există cu privire la conţinutul de metale din plantele acvatice ale ecosistemelor luncii
- Page 4 and 5: VIRGIL IORDACHE ECOTOXICOLOGIA META
- Page 6 and 7: CUPRINS Prefaţă ........ 13 Cuvâ
- Page 8 and 9: Lista tabelelor Tabelul 1 Mecanisme
- Page 10 and 11: Lista figurilor Figura 1 Schema de
- Page 12: Profesorului Angheluţă Vădineanu
- Page 15 and 16: 14 eforturile autorului au fost bin
- Page 17 and 18: 16 Fapt este că până la finele p
- Page 19 and 20: 18 Introducere hidrogeomorfologice
- Page 21 and 22: 20 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 23 and 24: 22 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 25 and 26: 24 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 27 and 28: 26 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 29 and 30: 28 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 31 and 32: 30 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 33 and 34: 32 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 35 and 36: 34 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 37 and 38: 36 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 39 and 40: 38 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 41 and 42: 40 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 43 and 44: 42 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 45 and 46: 44 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 47 and 48: 46 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 49 and 50: 48 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 51 and 52: 50 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 53: 52 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 57 and 58: 56 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 59 and 60: 58 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 61 and 62: 60 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 63 and 64: 62 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 65 and 66: 64 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 67 and 68: 66 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 69 and 70: 68 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 71 and 72: 70 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 73 and 74: 72 Analiza critică a cunoaşterii
- Page 75 and 76: 74 Descrierea programului de cercet
- Page 77 and 78: 76 Descrierea programului de cercet
- Page 79 and 80: 78 Descrierea programului de cercet
- Page 81 and 82: 80 Descrierea programului de cercet
- Page 83 and 84: 82 Descrierea programului de cercet
- Page 85 and 86: 84 Descrierea programului de cercet
- Page 87 and 88: 86 Descrierea programului de cercet
- Page 89 and 90: 88 Descrierea programului de cercet
- Page 91 and 92: 90 Descrierea programului de cercet
- Page 93 and 94: 92 Descrierea programului de cercet
- Page 95 and 96: 94 Descrierea programului de cercet
- Page 97 and 98: 96 Rezultate şi discuţii 3 Rezult
- Page 99 and 100: 98 Rezultate şi discuţii
- Page 101 and 102: 100 Rezultate şi discuţii
- Page 103 and 104: 102 Rezultate şi discuţii O dată
<strong>Ecotoxicologia</strong> <strong>metalelor</strong> în <strong>lunca</strong> Dunării 53<br />
echilibrele de repartiţie între compartimentele biotice şi abiotice ale ecosistemului dep<strong>in</strong>d de<br />
biodisponibilitatea şi capacitatea de acumulare şi amplificare a substanţelor respective. S-a optat<br />
pentru acest mod de prezentare d<strong>in</strong> nevoia de a ordona <strong>in</strong>formaţia nesistematică avută la<br />
dispoziţie şi cu scopul de a putea trage concluzii clare cu privire la lacunele existente în baza de<br />
cunoşt<strong>in</strong>ţe.<br />
Un set de articole primit de la Centrul pentru Plante Acvatice al Universităţii d<strong>in</strong> Florida<br />
permite şi o altă manieră de abordare: urmărirea distribuţiei şi efectelor asupra unui s<strong>in</strong>gur<br />
compartiment biologic, de la nivel <strong>in</strong>dividual până la nivel ecosistemic, cu evidenţierea utilităţii<br />
acestui compartiment în monitorizare şi modelarea ecotoxicologică.<br />
Au fost alese plantele acvatice datorită rolului lor foarte important în cicuitele biogeochimice ale<br />
ale zonelor umede şi datorită existenţei unui centru de <strong>in</strong>formare cu privire la ele. D<strong>in</strong>tre<br />
populaţiile ecosistemelor de zonă umedă, cele mai frecvent <strong>in</strong>vestigate sunt macrofitele (ex.<br />
Bubicz şi colab., 1982, Mortimer, 1985, Albers şi Camardese, 1993).<br />
Disponibilitate <strong>metalelor</strong> <strong>grele</strong> pentru plantele acvatice dep<strong>in</strong>de de următorii factori (Guilizzoni,<br />
1990, Wenzel şi colab., 1991):<br />
• pH. Majoritate <strong>metalelor</strong> în urme sunt mai disponibil la pH coborât, sub 5<br />
• Concentraţia de nutrienţi. Condiţiile reducătoare locale asociate eutrofizării disponibilizează<br />
<strong>metalelor</strong> d<strong>in</strong> sedimente/soluri <strong>in</strong>undate.<br />
• DOM. Concentraţii mari de DOM favorizează trecerea <strong>metalelor</strong> în masa apei, transfer<br />
controlat şi de calitatea DOM<br />
• Potenţialul redox. Interfaţă sediment/apă anoxică determ<strong>in</strong>ă eliberarea de metale (Cu, Zn,<br />
Cd)<br />
• Compoziţia sedimentului. Prezenţa Fe, Mn şi agenţilor organici complexanţi pot dim<strong>in</strong>ua<br />
biodisponibilitatea <strong>metalelor</strong><br />
• Sal<strong>in</strong>itatea. Importantă pentru zonele umede adiacente mării, corelată <strong>in</strong>vers cu<br />
biodisponibilitatea <strong>metalelor</strong> toxice.<br />
• Lum<strong>in</strong>a. Măreşte toxicitatea la alge, ipotetic şi la polante. Nu e clar dacă este vorba de o<br />
creştere a biodisponibilităţii metalului sau o creştere a vulnerabilităţii organismului.<br />
• Activitatea microbiană. În general creşte eliberarea de metale şi e responsabilă de procesele<br />
de metilare.<br />
• Resuspendarea. Orice factor fizic sau biologic, natural sau artificial, care determ<strong>in</strong>ă<br />
resuspendarea sedimentelor poate mobiliza metalele.<br />
• Poluanţi organici. Erbicidele organice şi detergenţii măresc solubilitate <strong>metalelor</strong>.<br />
Metalele disponibile vor putea fi preluate de plante. Mecanismul de preluare dep<strong>in</strong>de de forma<br />
chimică, de caracterul esenţial sau nu al metalului, de tipul de plantă, <strong>in</strong>clusiv forma în care se<br />
găseşte planta la momentul preluării (emersă, plutitoare cu rădăc<strong>in</strong>ă sau fără, submersă cu<br />
rădăc<strong>in</strong>ă sau fără). Lemna, Eichornia, Pistia (plutitoare libere) preiau metalele pr<strong>in</strong> frunze şi<br />
rădăc<strong>in</strong>i, Ceratophyllum (liber submers) preia pr<strong>in</strong> frunze, Myriophyllum, Potamogeton,<br />
Valisneria (submerse cu rădăc<strong>in</strong>ă b<strong>in</strong>e dezvoltată) preia în special pr<strong>in</strong> rădăc<strong>in</strong>ă, dar la<br />
concentraţii mari în apă şi pr<strong>in</strong> frunze. Metalele esenţial pot fi preluate preferenţial de către<br />
rădăc<strong>in</strong>ă.<br />
Formele hidrofobe (metilate) ale <strong>metalelor</strong> vor preluate mai uşor de speciile cu un conţ<strong>in</strong>ut<br />
lipidic mai ridicat (Nymphaea alba, la nivelul stemului şi rădăc<strong>in</strong>ii)<br />
Caracteristicile anatomice şi morfologice (ex., raportul suprafaţă/volum grosimea cuticulei) şi<br />
caracteristicile fiziologice (rată de creştere) <strong>in</strong>fluenţează preluarea de metale. În ţesuturile<br />
senescente creşte suprafaţa expusă şi numărul de situri de legare pentru Pb şi Cu (Guilizzoni,<br />
1990).