substanțe chimice xenobiotice

prezența substanțelor în sol care nu sunt produse în mod natural de specii biologice este de mare interes public. Multe dintre aceste așa-numite substanțe chimice xenobiotice (din xenos grecesc, „străin” și bios, „viață”) s-au dovedit a fi cancerigene sau se pot acumula în mediu cu efecte toxice asupra ecosistemelor (vezi tabelul poluanților majori ai solului). Deși expunerea umană la aceste substanțe este în primul rând prin inhalare sau apă potabilă, solurile joacă un rol important, deoarece afectează mobilitatea și impactul biologic al acestor toxine.

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. Majoritatea metalelor au fost de obicei găsite la concentrații totale foarte scăzute în apele curate—din acest motiv sunt adesea denumite urme de metale. Creșterile rapide ale concentrațiilor de urme de metale în mediu sunt în mod obișnuit cuplate la dezvoltarea tehnologiilor de exploatare. Acest tip de schimbare bruscă expune biosfera la un risc de destabilizare, deoarece organismele care s-au dezvoltat în condiții cu concentrații scăzute ale unui metal prezent nu au dezvoltat căi biochimice capabile să detoxifice acel metal atunci când este prezent la concentrații mari. Aceeași linie de raționament se aplică compușilor organici toxici.

mecanismele care stau la baza toxicității compușilor xenobiotici nu sunt înțelese complet, dar există un consens cu privire la importanța următoarelor procese pentru interacțiunile metalelor toxice cu moleculele biologice: (1) deplasarea de către un metal toxic a unui mineral nutritiv (de exemplu, calciu) legat de o biomoleculă, (2) complexarea unui metal toxic cu o biomoleculă care blochează efectiv biomolecula să participe la biochimia unui organism și (3) modificarea conformației unei biomolecule care este esențială pentru funcția sa biochimică. Toate aceste mecanisme sunt legate de formarea complexă între un metal toxic și o biomoleculă. Ei sugerează că formatorii complexi puternici sunt mai predispuși să inducă toxicitate prin interferența cu chimia normală a biomoleculelor.

nu toți poluanții solului sunt compuși xenobiotici. Problemele de producție a culturilor în agricultură se întâlnesc atunci când excesul de salinitate (acumularea de sare) apare în solurile din climatele aride, unde rata de evaporare depășește rata precipitațiilor. Pe măsură ce solul se usucă, ionii eliberați de intemperii minerale sau introduși de apele subterane saline tind să se acumuleze sub formă de carbonat, sulfat, clorură și minerale argiloase. Deoarece toate na+ (sodiu) și K+ (potasiu) și multe Ca2+ (calciu) și Mg2 + (magneziu) săruri de clorură, sulfură și carbonat sunt ușor solubile, acest set de ioni metalici contribuie cel mai mult la salinitatea solului. La concentrații suficient de mari, sărurile prezintă un pericol de toxicitate din Na+, HCO3− (bicarbonat) și Cl− (clorură) și interferează cu absorbția apei de către plante din sol. Toxicitatea din B (bor) este, de asemenea, frecventă din cauza acumulării de minerale care conțin bor în medii aride ale solului.

utilizarea susținută a unei resurse de apă pentru irigarea terenurilor agricole într-o regiune aridă necesită ca apa aplicată să nu dăuneze mediului solului. Apele de irigare sunt, de asemenea, soluții de sare; în funcție de sursa lor particulară și de tratamentul postwithdrawal, sărurile particulare prezente în apa de irigare pot să nu fie compatibile cu suita de minerale prezente în soluri. Utilizarea culturilor de apă și îngrășăminte are ca efect concentrarea sărurilor în sol; în consecință, fără o gestionare atentă solurile irigate pot deveni saline sau pot dezvolta toxicitate. Un exemplu larg de pericol de toxicitate indus de irigații este acumularea de NO3-(nitrați) în apele subterane cauzată de excesul de levigare a îngrășămintelor azotate prin solul agricol. Sugarii umani care primesc ape subterane cu conținut ridicat de nitrați ca apă potabilă pot contracta methemoglobinemia („sindromul copilului albastru”) din cauza transformării NO3− în No2 toxic− (nitrit) în tractul digestiv. Tratamentul costisitor al apelor subterane este în prezent singurul remediu posibil atunci când apare această problemă.