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 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

<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).

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

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!