Биодоступность (почва)
Биодоступность в науках об окружающей среде и почве представляет собой количество элемента или соединения, которое доступно организму для поглощения или адсорбции через его клеточную мембрану . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] В экологических и сельскохозяйственных применениях биодоступность чаще всего относится к наличию загрязняющих веществ , таких как органические загрязнители или тяжелые металлы , в почвенных системах, а также часто используется при определении потенциального риска внесения в почву осадка сточных вод или других неорганических/органических отходов.
Почти исключительно корни растений и почвенные организмы поглощают загрязняющие вещества, растворенные в воде. Поэтому биодоступную фракцию в этих системах часто сравнивают с растворенной (водной) фракцией. В зависимости от химических свойств загрязняющее вещество может находиться или не находиться в водной фазе . Органические загрязнители могут сорбироваться или изолироваться в органических веществах за счет слабых взаимодействий Ван-дер-Ваальса , водородных или ковалентных связей. [ 4 ] [ 5 ] Ионные соединения , такие как тяжелые металлы, могут осаждаться в твердую фазу. [ 6 ] Летучие соединения могут попадать в виде аэрозолей в почвенную атмосферу . В этих формах загрязняющие вещества относительно недоступны для поглощения микробами или растениями и должны диссоциировать и повторно растворяться в почвенном растворе, чтобы стать биологически доступными.
Факторы, влияющие на биодоступность почвы
[ редактировать ]Биодоступность является функцией свойств почвы, времени, условий окружающей среды, а также характеристик растений и микробов. [ 7 ]
- Свойства почвы, такие как pH , ионообменная способность, органических веществ в почве содержание , текстура и пористость, влияют на биодоступность. Поскольку почвы с более высоким ионным обменом и содержанием органических веществ предлагают больше возможностей для адсорбции , обычно они демонстрируют более низкую биодоступность. [ 5 ]
- По мере увеличения времени контакта загрязнителя с почвой наблюдается снижение биодоступности, называемое «старением», за счет процессов диффузии и сорбции с минеральными и органическими фракциями почвы. [ 5 ]
- Условия окружающей среды влияют на биодоступность. Условия засухи приводят к снижению содержания влаги в почве . Это может уменьшить доступ растений и организмов к растворенным загрязнителям, но также может усилить осаждение солей из раствора.
Измерение биодоступности в почвенных экосистемах
[ редактировать ]Характеристики конкретного места оказывают большое влияние на биодоступность загрязняющих веществ, и стандартизированных тестов не разработано. [ 7 ] Тем не менее, существует ряд химических и биологических тестов, используемых для оценки биодоступности, включая прямое измерение биоаккумуляции загрязнителей в дождевых червях ( Eisenia fetida ). [ 1 ] Оценки биодоступности также можно получить с помощью химической твердофазной экстракции почвы . [ 7 ] Моделирование фугитивности биодоступности основано на растворимости и распределении соединений на водную и неводную фазы. [ 8 ] Эта модель описывает тенденцию растворения загрязняющих веществ в почвенном растворе.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Американское общество испытаний и материалов (ASTM). 1998. Стандартное руководство по проведению лабораторных испытаний на почвенную токсичность или биоаккумуляцию с люмбрицидным дождевым червем Eisenia foetida . Е 1676-97. Филадельфия, Пенсильвания: ASTM.
- ^ Казаретт и Дулл. 2001. Токсикология. Фундаментальная наука о ядах , шестое издание. CD Клаассен (ред.)
- ^ Семпл, К.Т., Дойк, К.Дж., Джонс, К.К., Бурауэль, П., Крэйвен, А., и Хармс, Х. 2004. Рецензируемая экспертная группа: определение биодоступности и биодоступности загрязненной почвы и отложений затруднено. Экологические науки и технологии , 38(12), 228A-231A. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл.
- ^ Национальный исследовательский совет (США). 2003. Комитет по биодоступности загрязнителей в почвах и отложениях. Биодоступность загрязняющих веществ в почвах и отложениях: процессы, инструменты и приложения . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий.
- ^ Перейти обратно: а б с Семпл, К.Т., Моррис, А.В.Дж. и Патон, Г.И. 2003. Биодоступность гидрофобных органических загрязнителей в почвах: фундаментальные концепции и методы анализа. Европейский журнал почвоведения , 54(4), 809-818.
- ^ Трейна, С. Дж., и Лаперш, В. 1999. Биодоступность загрязняющих веществ в почвах, отложениях и водной среде. Труды Национальной академии наук 96 (7): 3365-3371.
- ^ Перейти обратно: а б с Найду, Р. (ред.). 2011. Химическая биодоступность в земной среде (Том 32). Эльзевир.
- ^ Маккей Д. и Фрейзер А., 2000. Биоаккумуляция стойких органических химикатов: механизмы и модели. Загрязнение окружающей среды , 110(3), стр.375-391.