Xenobiotikus vegyi anyagok

olyan anyagok jelenléte a talajban, amelyeket a biológiai fajok természetesen nem termelnek, nagy nyilvános aggodalomra ad okot. Sok ilyen úgynevezett xenobiotikus (görög xenos, “stranger” és bios, “life”) vegyi anyagról megállapították, hogy rákkeltő, vagy felhalmozódhat a környezetben, mérgező hatással az ökoszisztémákra (lásd a fő talajszennyező anyagok táblázatát). Bár ezeknek az anyagoknak az emberi expozíciója elsősorban belélegzéssel vagy ivóvízzel történik, a talajok fontos szerepet játszanak, mivel befolyásolják e toxinok mobilitását és biológiai hatását.

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. A fémek nagy részét általában nagyon alacsony teljes koncentrációban találták az érintetlen vizekben—ezért gyakran nyomfémeknek nevezik őket. A nyomokban lévő fémkoncentrációk gyors növekedése a környezetben általában a kizsákmányoló technológiák fejlesztéséhez kapcsolódik. Ez a fajta hirtelen változás a bioszférát destabilizáció veszélyének teszi ki, mivel az olyan organizmusok, amelyek alacsony koncentrációjú fém jelenlétében alakultak ki, nem fejlesztettek ki olyan biokémiai útvonalakat, amelyek képesek méregteleníteni a fémet, amikor nagy koncentrációban van jelen. Ugyanez az érvelés vonatkozik a szerves toxikus vegyületekre is.

a xenobiotikus vegyületek toxicitását megalapozó mechanizmusokat nem értjük teljesen, de konszenzus van a következő folyamatok fontosságáról a mérgező fémek biológiai molekulákkal való kölcsönhatása szempontjából: (1) egy tápanyag-ásványi anyag (például kalcium) mérgező fém általi elmozdulása egy biomolekulához kötve, (2) egy mérgező fém komplexációja egy biomolekulával, amely hatékonyan megakadályozza a biomolekulát abban, hogy részt vegyen egy szervezet biokémiájában, és (3) a biokémiai funkciójához kritikus biomolekulák konformációjának módosítása. Mindezek a mechanizmusok a mérgező fém és a biomolekulák közötti komplex képződéshez kapcsolódnak. Azt sugallják, hogy az erős komplex Formázók nagyobb valószínűséggel indukálják a toxicitást a biomolekulák normális kémiájával.

nem minden talajszennyező anyag xenobiotikus vegyület. A mezőgazdaság növénytermesztési problémái akkor merülnek fel, amikor a száraz éghajlatú talajokban felesleges sótartalom (sófelhalmozódás) fordul elő, ahol a párolgás sebessége meghaladja a csapadékmennyiséget. Ahogy a talaj kiszárad, az ásványi időjárással felszabaduló vagy sós talajvíz által bevezetett ionok általában karbonát, szulfát, klorid és agyag ásványi anyagok formájában halmozódnak fel. Mivel minden na+ (nátrium) és K+ (kálium), valamint sok Ca2+ (kalcium) és Mg2+ (magnézium) klorid, szulfid és karbonát sója könnyen oldódik, ez a fémionok halmaza járul hozzá leginkább a talaj sótartalmához. Kellően magas koncentrációban a sók toxicitási veszélyt jelentenek a Na+, a HCO3− (bikarbonát) és a CL− (klorid) által, és zavarják a növények talajból történő vízfelvételét. A B (bór) toxicitása szintén gyakori, mivel a bórtartalmú ásványi anyagok száraz talajkörnyezetben felhalmozódnak.

a száraz területen a mezőgazdasági területek öntözésére szolgáló vízforrás tartós használata megköveteli, hogy az alkalmazott víz ne károsítsa a talajkörnyezetet. Az öntözővizek szintén sóoldatok; forrásuktól és utókezelésüktől függően előfordulhat, hogy az öntözővízben jelen lévő különleges sók nem kompatibilisek a talajban található ásványi anyagokkal. A víz és a műtrágyák terméskihasználtsága a talajban lévő sók koncentrációját eredményezi, ezért gondos gazdálkodás nélkül az öntözött talajok sóoldatokká válhatnak, vagy toxicitást okozhatnak. Az öntözés által kiváltott toxicitás veszélyének széles körben elterjedt példája a no3− (nitrát) felhalmozódása a talajvízben, amelyet a nitrogén műtrágya mezőgazdasági talajon történő túlzott kimosódása okoz. A magas nitráttartalmú talajvizet ivóvízként kapó emberi csecsemők methemoglobinémiát (“kék baba szindróma”) köthetnek az no3− toxikus NO2− (nitrit) átalakulása miatt az emésztőrendszerben. A költséges talajvízkezelés jelenleg az egyetlen lehetséges megoldás, ha ez a probléma felmerül.