substancje ksenobiotyczne

obecność w glebie substancji, które nie są naturalnie wytwarzane przez gatunki biologiczne, jest przedmiotem wielkiego zainteresowania opinii publicznej. Wiele z tych tak zwanych ksenobiotycznych (z greckiego xenos, „obcy” i bios, „życie”) chemikaliów zostało uznanych za rakotwórcze lub mogą gromadzić się w środowisku, wywierając toksyczny wpływ na ekosystemy (patrz tabela głównych zanieczyszczeń gleby). Chociaż narażenie człowieka na te substancje odbywa się głównie poprzez wdychanie lub wodę pitną, gleby odgrywają ważną rolę, ponieważ wpływają na mobilność i biologiczny wpływ tych toksyn.

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. Większość metali Zwykle znajdowano w bardzo niskich stężeniach całkowitych w dziewiczych wodach-z tego powodu często są one określane jako metale śladowe. Gwałtowny wzrost stężenia metali śladowych w środowisku jest często połączony z rozwojem technologii wykorzystujących. Ten rodzaj nagłej zmiany naraża biosferę na ryzyko destabilizacji, ponieważ organizmy, które rozwinęły się w warunkach o niskim stężeniu obecnego metalu, nie opracowały szlaków biochemicznych zdolnych do detoksykacji tego metalu, gdy jest obecny w wysokich stężeniach. Ten sam sposób rozumowania odnosi się do toksycznych związków organicznych.

mechanizmy leżące u podstaw toksyczności związków ksenobiotycznych nie są całkowicie poznane, ale istnieje konsensus co do znaczenia następujących procesów dla interakcji toksycznych metali z cząsteczkami biologicznymi: (1) przemieszczenie przez toksyczny metal minerału odżywczego (na przykład wapnia) związanego z biomolekułą, (2) kompleksowanie toksycznego metalu z biomolekułą, która skutecznie blokuje biomolekułę od udziału w biochemii organizmu, oraz (3) modyfikacja konformacji biomolekuły, która jest krytyczna dla jej funkcji biochemicznej. Wszystkie te mechanizmy są związane ze złożonym tworzeniem się toksycznego metalu i biomolekuły. Sugerują one, że silne formatory złożone są bardziej narażone na wywoływanie toksyczności poprzez zakłócanie normalnej chemii biomolekuł.

nie wszystkie zanieczyszczenia gleby są związkami ksenobiotycznymi. Problemy z produkcją roślinną w rolnictwie występują, gdy nadmierne zasolenie (nagromadzenie soli) występuje w glebach w suchym klimacie, gdzie szybkość parowania przekracza szybkość opadów. Gdy gleba wysycha, jony uwalniane przez wietrzenie mineralne lub wprowadzane przez zasolone wody gruntowe mają tendencję do gromadzenia się w postaci minerałów węglanowych, siarczanowych, chlorkowych i gliniastych. Ponieważ wszystkie Na+ (sód) i K+ (potas) oraz wiele soli chlorków, siarczków i węglanów Ca2+ (wapń) i Mg2 + (magnez) są łatwo rozpuszczalne, to właśnie ten zestaw jonów metali najbardziej przyczynia się do zasolenia gleby. W wystarczająco wysokich stężeniach sole stwarzają zagrożenie toksycznością dla Na+, HCO3 – (wodorowęglan) i CL− (chlorek) i zakłócają pobieranie wody przez rośliny z gleby. Toksyczność B (boru) jest również powszechna ze względu na akumulację minerałów zawierających BOR w suchych środowiskach glebowych.

trwałe wykorzystanie zasobów wodnych do nawadniania gruntów rolnych w suchym regionie wymaga, aby stosowana woda nie szkodziła środowisku glebowemu. Wody nawadniające są również roztworami soli; w zależności od ich konkretnego źródła i uzdatniania potraw, poszczególne sole obecne w wodzie nawadniającej mogą nie być kompatybilne z zestawem minerałów obecnych w glebach. Wykorzystanie wody i nawozów powoduje koncentrację soli w glebie; w związku z tym, bez starannego zarządzania nawadniane gleby mogą stać się zasolone lub rozwinąć toksyczność. Powszechnym przykładem zagrożenia toksycznego wywołanego nawadnianiem jest akumulacja No3 – (azotanów) w wodach gruntowych spowodowana nadmiernym wypłukiwaniem nawozu azotowego przez glebę rolniczą. Ludzkie niemowlęta otrzymujące wodę gruntową o wysokiej zawartości azotanów jako wodę pitną mogą powodować methemoglobinemię („syndrom blue baby”) z powodu przemiany NO3− w toksyczny NO2− (azotyn) w przewodzie pokarmowym. Kosztowne oczyszczanie wód gruntowych jest obecnie jedynym możliwym rozwiązaniem, gdy pojawia się ten problem.