fremmedfjendske kemikalier

tilstedeværelsen af stoffer i jord, der ikke produceres naturligt af biologiske arter, er af stor offentlig bekymring. Mange af disse såkaldte fremmedhad (fra græsk fremmedhad, “fremmed” og bios, “liv”) kemikalier har vist sig at være kræftfremkaldende eller kan ophobes i miljøet med toksiske virkninger på økosystemer (se tabellen over større jordforurenende stoffer). Selvom menneskelig eksponering for disse stoffer primært er gennem indånding eller drikkevand, spiller jord en vigtig rolle, fordi de påvirker mobiliteten og den biologiske virkning af disse toksiner.

The abundance of xenobiotic compounds in soil has been increased dramatically by the accelerated rate of extraction of minerals and fossil fuels and by highly technological industrial processes. De fleste af metallerne blev typisk fundet ved meget lave samlede koncentrationer i uberørte farvande—af denne grund kaldes de ofte spormetaller. Hurtige stigninger i spormetalkoncentrationer i miljøet er ofte koblet til udviklingen af udnyttende teknologier. Denne form for pludselige ændringer udsætter biosfæren for en risiko for destabilisering, da organismer, der udviklede sig under betingelser med lave koncentrationer af et tilstedeværende metal, ikke har udviklet biokemiske veje, der er i stand til at afgifte det metal, når det er til stede i høje koncentrationer. Den samme ræsonnement gælder for de organiske toksiske forbindelser.

de mekanismer, der ligger til grund for toksiciteten af fremmedgjorte forbindelser, forstås ikke fuldstændigt, men der er enighed om betydningen af følgende processer for interaktioner mellem giftige metaller og biologiske molekyler: (1) forskydning af et giftigt metal af et næringsstofmineral (for eksempel calcium) bundet til et biomolekyle, (2) kompleksdannelse af et giftigt metal med et biomolekyle, der effektivt blokerer biomolekylet fra at deltage i biokemien i en organisme, og (3) Ændring af konformationen af et biomolekyle, der er kritisk for dets biokemiske funktion. Alle disse mekanismer er relateret til kompleks dannelse mellem et giftigt metal og et biomolekyle. De antyder, at stærke kompleksdannere er mere tilbøjelige til at inducere toksicitet ved at forstyrre den normale kemi af biomolekyler.

ikke alle jordforurenende stoffer er fremmedgjorte forbindelser. Afgrødeproduktionsproblemer i landbruget opstår, når overskydende saltholdighed (saltakkumulering) forekommer i jord i tørre klimaer, hvor fordampningshastigheden overstiger nedbørshastigheden. Når jorden tørrer, har ioner frigivet ved mineralforvitring eller introduceret af saltvand grundvand tendens til at ophobes i form af carbonat, sulfat, chlorid og lermineraler. Fordi alle Na+ (natrium) og K+ (kalium) og mange Ca2+ (calcium) og Mg2+ (magnesium) salte af chlorid, sulfid og carbonat er letopløselige, er det dette sæt metalioner, der bidrager mest til jordens saltholdighed. Ved tilstrækkeligt høje koncentrationer udgør saltene en toksicitetsrisiko fra Na+, HCO3− (bicarbonat) og Cl− (chlorid) og forstyrrer vandoptagelsen af planter fra jorden. Toksicitet fra B (bor) er også almindelig på grund af ophobning af borholdige mineraler i tørre jordmiljøer.

den vedvarende anvendelse af en vandressource til vanding af landbrugsjord i et tørt område kræver, at det påførte vand ikke beskadiger jordmiljøet. Vandingsvand er også saltopløsninger; afhængigt af deres særlige kilde og behandling efter tilbagetrækning er de særlige salte, der findes i vandingsvand, muligvis ikke kompatible med den række mineraler, der findes i jorden. Afgrødeudnyttelse af vand og gødning har den virkning at koncentrere salte i jorden; derfor kan vandede jord uden omhyggelig håndtering blive saltvand eller udvikle toksicitet. Et udbredt eksempel på vandingsinduceret toksicitetsfare er No3-(nitrat) ophobning i grundvand forårsaget af overskydende udvaskning af kvælstofgødning gennem landbrugsjord. Menneskelige spædbørn, der modtager grundvand med højt nitrat som drikkevand, kan indgå methemoglobinæmi (“blue baby syndrome”) på grund af omdannelsen af NO3− til giftig NO2− (nitrit) i fordøjelseskanalen. Kostbar grundvandsbehandling er i øjeblikket det eneste middel, der er muligt, når dette problem opstår.