Bioacumularea si bioconcentrararea metalelor grele de catre organismele vii

BIOACUMULAREA SI BIOCONCENTRARAREA  METALELOR GRELE DE CATRE ORGANISMELE VII

1 Generalitati

Exista specii capabile sa acumuleze in organismul lor anumite substante in concentratii de zeci de mii de ori mai mari decat concentratia lor in mediul inconjurator. Metalele grele actioneaza in general asupra organismelor vii provocand numeroase dereglari fiziologice.

Pentru a desemna acest process se utilizeaza 2 notiuni:

-bioacumularea

-bioconcentrarea

Bioacumularea este specifica pentru organismele animale si include absortia directa a poluantului(a compusului xenobiotic din mediul extern)plus acumularea prin transfer pe cale alimenatara.

Ca masura a acestor procese se utilizeaza factorul de concentrare care este raportul dintre concentratia poluantului intr-un organism si concentratia poluantului intr-un organism si concentratia sa in biotop.

Fe = [Me]organism/[Me]biotope

In cazul unei retele trofice in interiorul unei biocenoze,acest fenomen,de bioacumulare se poate repeta de mai multe ori,la fiecare trecere de la un nivel la altul.In aceste cazuri avem de a face cu un process care este denumit bioamplificare sau biomagnificare.

Bioconcentrarea. Exista specii de plante sau animale care pot concentra in organismul lor unele substante naturale din mediu fie din apa,aer sau sol,uneori pana la concentratii de zeci de mii se ori mai mult decat concentratia din mediu.

Acest proces de concentrare a unor substante din mediu in organism il numim bioconcentrare, aceasta capacitate de concentrare biologica se poate observa si pentru unele substante minerale sau organice introduce de om in mediul inconjurator si pentru poluanti.

Bioconcentrarea semnifica cresterea directa a concentratiei unui poluant in timp ce el trece din apa intr-un organism acvatic, dar si la organismele terestre, bioconcentrarea poate semnifica concentratia unei substante la trecerea lui din aer sau din sol in organismul plantelor prin absortie transfoliara sau transradiculara sau poate semnifica concentratia compusului la trecerea din aer intr-un organism animal prin inhalarea aerului poluant.

2 Consecintele poluarii asupra organismelor vii

1 Efectele poluarii cu metalele grele asupra plantelor

In cadrul biosferei, organismele vegetale eprezinta o pondere mai mare fata de animale.Arborii ocupa primul loc intre vegetale, dupa care urmeaza plantele ierboase si apoi microorganismele vegetale.

Vegetatia reprezinta un filtru natural, aerul pe care il polueaza omul, ea avand un rol capital in cadrul ecosistemelor terestre, la acest nivel realizandu-se cele mai intense si mai complexe schimburi de materie si energie. Aici se desfasoara procesele de sinteza si de descompunere a materiei organice pe baza energiei solare captata de planta. Prin fotosinteza se asigura substante organice precum si oxigenul necesar omului si animalelor.

Activitatea antropica a determinat in timp modificari ale covorului vegetal.Suprafata padurilor s-a redus mereu castigand teren alte activitati economice.

Prezenta poluantilor in atmosfera reduce insolatia, se depun pe organele aeriene, blocand stomatele, in acest mod diminueaza sau impiedica procesele fiziologice cum sunt fotosinteza si respiratia. Expunerea prelungita la poluare a plantelor determina uscarea si caderea frunzelor, avand urmari negative

Efectele poluarii sunt evidente resimtite si de patura ierbacee spontana,influentata ce se manifesta prin reducerea numarului de specii si printr-o densitate mai mica a speciilor ramase, dar au fost depistate si suprafete in care se observa fenomenul opus (cel de dezvoltare).

CUPRUL(Cu). Cuprul in plante in cantitati mici este un element esential,in plante este important pentru producerea semintelor, rezistenta la boli si regularizarea apei. Pe langa continutul lor natural de Cu, plantele concentreaza Cu din sol daca acesta la randul sau contine cantitati bogate de Cu.Utilizarea fertilizatorilorduce la acidifierea solurilor, ceea ce conduce la concentrarea Cu in corpul plantelor.Cu este toxic pentru ciuperci si alge, motiv pentru care compusii pe baza de Cu sunt utilizati la conservarea lemnului, a pielii si la fungicide.La fitoplancton ,in urma testelor efectuate pe specia Asterionela japonica s-au determinat pragul de toxicitate de 10micromoli Cu/l.Testele au aratat ca la aceasta concentratie, cresterea inceteaza.

ZINCUL(Zn). Plantele concentreaza Zn daca el apare in soluri bogate in Zn, prezent in cantitate mai mare de 0.0003%,devine toxic pentru plante.

Pragul de toxicitate stbilit de specia Asterionela japonica pentru fitoplancton este de 20 micromoli/l.

FIERUL(Fe).Din punct de vedere al nutritiei plantelor, Fe este clasificat ca un micronutrient sau un element minor deoarece este necesar in cantitati mici. El este preluat de radacina si este un element essential pentru formarea clorofilei, pigmentul verde ce da culoare frunzelor. Nu este prea mobil in plante si nu trece usor din tesuturile vechi in cele noi. Factorul care afecteaza disponibilitatea Fe sub forma de Fe bivalent(Fe2+)forma captata de radacinile plantelor este pH-ul alaturi de Cu, Mn, Zn, Fe este mai putin disponibil in solurile alcaline, in care Fe in forma ionica trece in forma mai putin solubila sau formeaza  hidroxizi insolubili sau trece in forma mai putin solubila sau formeaza hidroxizi insolubili sau oxizi.Deficienta in Fe a plantelor este atribuita efectului bicarbonatului,care apare in concentratii mari in soluri calcaroase.Acestea imobilizeaza Fe in plante si previne trensferul lui in frunzele tinere.

Ferobacteriile se dezvolta la intuneric si in apa cu Fe dizolvat in prezenta CO  Anumite specii oxideaza Fe si il utilizeaza ca sursa de energie,in timp ce altele il retin in celule.Se formeaza astfel precipitate de Fe oxidat si de mase gelatinoase de ferobacterii care infunda conductele.Ferobacteriile dau o culoare brunie, un gust dezagreabil si un miros neplacut al apei.

2 Efectele poluarii cu metale grele asupra animalelor

Animalele reprezinta una din bogatiile importante ale planetei noastre.Datorita interventiei directe sau indirecte a omului in natura sau produs inseminate dereglari,afectand intreaga biodiversitate si implicit animalele.

O data ajunsi in corpul animalelor, poluantii produc o serie de modificari morfologice, histologice, fiziologice, biochimice caracteristice.

Animalele salbatice reactioneaza in 2 moduri diferite fata de agentii poluanti: o categorie se indeparteaza de sursa de poluare, cea de-a 2-a accepta aceasta noua situatie incercand sa se adapteze.

Metalele grele au efecte toxice asupra organismelor acvatice dar in acelasi timp pot inhila si procesele autoepurare a apei.

Cuprul apare la animale si este un element esential pentru toate organismele vii. La zooplancton, testele efectuate pe larve de Artemia salina au determinat pragul de toxicitate la 120 micromoli Cu/l. Efectul fiind incetarea cresterii.

Prin concentrarea Zn in soluri in zonele agricole, el este ingerat de animale provocandu-le tulburari de sanatate.Concentratiile mari de Zn din soluri influenteaza negative activitatea microorganismelor si a viermilor incetinand astfel serios descompunerea materiei organice.Pentru microorganisme, Zn este relativ mai putin toxic decat Cu. Pentru zooplancton,stabilitatea pe larve de Artemia salina este de 40micromoli Zn/l.

3 Efectele poluarii cu metale grele asupra sanatatii omului

Omul impreuna cu celelalte componente ale biosferei formeaza un tot unitary,fiind legat in primul rand de lumea vegetala, dar si de cea animala. Civilizatia moderna a destramat treptat aceasta relatie intrinseca OM-NATURA, cautand sa substituie mediul natural cu unul artificial.

Mediul inconjurator este unul din factorii determinenti ai starii de sanatate. Patologia umana a poluarii imbraca forme de mare varietate si diversitate, fiind in functie de o serie de caracteristici individuale printre care sensibilitatea, starea fiziologica si varsta.

Poluantii din aer sau apa ajung in final in sol, iar circuitul continua cu vegetatia, animalele si apoi omul, care reprezinta veriga terminala, unde se concentreaza substantele toxice cu efectele mai putin cunoscute.

Poluarea este incriminate in aparitia sau favorizarea bolilor acute ale bolilor acute ale cailor respiratorii, hipertensiune, anemii, contribuind in acelasi timp si la reducerea longevitatii. Poluarea afecteaza imunitatea, deci capacitatea de rezistenta a organismului, determinand o sensibilitate mai mare si creand in acest fel un mediu favorabil pentru dezvoltarea agentilor patogeni. Imbolnavirile care apar in urma poluarii chimice a apei sunt doar accidentale, deoarece apa de baut este purificata si controlata prin analize inainte de a fii data spre consum. Aceste imbolnaviri accidentale constau in intoxicatii cu Zn, Cu, Pb, Hg, As, etc.

Zn este un element essential pentru om, pentru cresterea si dezvoltarea oaselor, metabolism, insanatosirea dupa boli. Prea putin Zn in dieta poate cauza efecte adverse asupra sanatatii, cum ar fii: pierderea apetitului, scaderea simturilor gustului si mirosului, scaderea capacitatii organismului de a lupta impotriva infectiilor, incetinirea cresterii si incetinirea insanatosirii.

Actiunea toxica acuta a Zn se manifesta prin: iritatii la nivel pulmonar, a tubului digestiv, fiind incriminat in producerea anemiilor. In cazul in care Zn intalneste As sau alte noxe actioneaza combinat, efectele biologice complicandu-se.

O boala pe termen scurt denumita ”febra fumului de metal” rezulta din inhalarea prafului s aerului cu concentratii mari de Zn.Apare o febra si o stare de slabiciune, efectele pe termen lung nefiind insa cunoscute. Ingerarea de Zn in perioade foarte scurte de timp conduce la crampe stomacale ,lesin, voma. Pe termen lung produce anemia, tulburari ale sistemului nervos, tulburari ale pancreasului si scaderea colesterolului ”bun”. Nu se cunoaste insa un efecte cancerigen.

Ingerat in cantitati mari, fierul, este toxic mai ales pentru copii. La niveluri toxice produce distrugerea vaselor de sange, afecteaza ficatul si rinichii si poate cauza chiar moartea.