A LEVEGŐSZENNYEZÉS ÉS A GLOBÁLIS VÁLTOZÁSOK

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: CCl4, CHCl3 - 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 képződéseoxidatív stresszenzimatikus folyamatok gátlásaDNS és RNS molekulák sérülése

Növényi védekező mechanizmusok:konjugátum képzés glutationnal glutation S-transzferáz aktivitás

aktiválódikc./ A természetes depozíció sebessége:

tetraklóretilénnél 0.1 0.052 mm s-1 , a fenyőtűben mért koncentrációk: ng g-1 FW

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, fenyőtűNövényekre nem jelentős mértékű a hatás:

felhalmozódhatnak azonban a táplálékláncban.

metabolizálódhatnak a növényekbenkonjugátumképzés 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.

Levegőztető rendszer

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 vizekfelszíni vizek

A vízben található idegen anyagok: oldott gázokoldott sók és szerves anyagoklebegő szennyezések, mikroszennyezők

Vízminőség: Kémiai vízminősítés:

a vízek lágyságaNa+ , foszfát és nitrát tartalomoldott oxigén (szennyezők oxidálódása)SZERVES ANYAGOK:

Mennyiségüket azzal az oxigénmennyiséggeljellemezzük, 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: nehézfémekkőolajszármazékok,

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 mértékeélőlények táplálékául alkalmas

toxicitás - algatoxinok, bomlás-

termékek, H2S, NH3 Eutrofizálódás: megoldás a szervetlen anyagok eltávolítása.

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 anyagokfluor, ólom, berillium, arzén, réz, kénnövényvédőszerek:

2.4-D 2-4 hétig marad meg,Monuron20-200 hétig

higany, rézpoliciklusos 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-iga felvétel mechanizmusa a vízoldékonyságtól, töltéstől függpH viszonyok

b./ Levélfelvételnél: a kutikula döntőlipofil tulajdonság, szénatomszámnövényvédőszereket 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 glükozilációjapl. -D-glükozid; O-malonil--D-glükozid konjugálódik a pentaklórfenolhoz

b./ Karboxil csoport glükozilációjapl. 2,4-D glükozilészterei, Triticum dicocconban egyéb cukrok: nikotinsav arabinózzal

c./ Aminocsoportok glükozilációjapl. 3,4-diklór-anilin glükózzal

d./ Karboxil csoport konjugációja aminosavakkalpl. Glycine-ben a szenzitív genotípus aminosavakkal, a toleráns glükózzal konjugálta a 2,4-D-t.

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 AlaAlacsony mólsúlyú egyéb peptidek:

pl. fenollal kapcsolódnak

II. Oxidációa./ Hidroxiláció

N-alkil származékok:az alkil csoport hidroxilálódik

C1-C5 alkánok: CO2-ig oxidálódnakaromás szénhidrogének oxidációjának első

lépése (benzpirén, benzantracén)benzoesav: o- és p-pozícióban

b./ Hidrolitikus hasítás: a xenobiotikumok észtercsoportja hasítódik

c./ A gyűrű felhasadásad./ központi szerep a herbicid metabolizmusban

A növényvédőszerek degradációja is hasonló módon történik

III. A folyamatban szereplő enzimeka./ Citokróm P450-dependens monooxigenázok

Diverz géncsalád: 300 gén az ArabidopsisbanVannak 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 indukálódtakP450 gént tartalmazó transzformáns növények:

baktérium vagy emlős gént vittek be előszörStreptomyces griseolus talajbaktérium génjétvitték be dohányba, tranzit peptid a plasztiszba,

ferredoxin a redukáló erő ez egyidejűleg aktiválhat is proherbicideket

Bioremediáció céljából: A Rhodococcus baktérium képes tiokarbamát

herbiciden, mint N és S forráson élni, P450 génjét bevitték a kukorica rhizoszférában lakó baktériumokba, amelyek eltávolították az EPTC (tiokarbamát) herbicidet.b./ Polifenoloxidáz rendszer a plasztiszban

o-difenol oxidázp-difenoloxidázmonofenol monooxigenáza plasztisz a fenolok, alkánok és arének oxidálásában fontosak

c./ peroxidáz, kataláz