A LEVEGOSZENNYEZ

1
A LEVEGOSZENNYEZÉS ÉS A GLOBÁLIS VÁLTOZÁSOK
2

• Természetes levegoszennyezok vulkánok,
  villámlás, erdotüzek, mocsarak
• Antropogén szennyezodések az elso ipari
  forradalom óta, 150 éve mérik
• A légszennyezodések típusai helyi, regionális,
  globális
• - gázok, aeroszolok
• - vizes depozíció vízben oldott
• anyagok (levélfelvétel), eso, köd
• - száraz depozíció levél, talaj

3

• Globális változások
• ? megnövekedett homérséklet (aeroszolok,
  üvegházhatást okozó gázok)
• 2.1 oC globális homérséklet növekedés
  2050-re
• ? megnövekedett CO2 koncentráció
• (280 µl /l 230 éve, 365 µl/l most)
• megnövekedo fotoszintézis,
• biomassza produkció
• ? megnövekedett UV-B sugárzás
• (Ok ózonlyuk a sztratoszférában)
• Növényi válaszreakciók rezisztens növények
  elterjedése, szelektálása

4
Üvegházhatást okozó gázok
5
A környezetszennyezo gázok élettartama a légkörben
6
A légszennyezo gázok fitotoxikus hatásai
7
LÉGSZENNYEZODÉST OKOZÓ HALOGÉNEZETT SZÁRMAZÉKOK

• Legtöbbjük antropogén eredetu
• ? elofordulás ppb koncentráció tartományban
• ? nagy stabilitás (néhány hét
• 10 000 év)
• lipofil sajátság inertek
• nem gyúlékonyak

8

• Fo csoportjaik
• ? halogénezett alifás szénhidrogének
• klórozott szénhidrogének
• halonok (és egyéb CFC származékok)
• ? klórozott dioxin és furán származékok
• ? klórozott aromás származékok

9
Biofilterek
A levegoben és vízben lévo szennyezodések
kivonása porózus adszorbens, folyadékfilm
borítással, mikroorganizmusok (pl. diklórmetán)
10

• 1./ Rövid szénláncú, halogénezett alifás
  származékok (RHALF)
• (széntetraklorid, diklór-metán, triklór-etilén,
  halon)
• ? muanyaggyártás, vízhatlanító anyagok,
  oldószerek,
• textiltisztítók, fémfeldolgozó ipar
• ? teljesen halogénezett metánszármazékok
  halonok (tuzoltás)
• a./ Az egész légkörben eloszlanak, hosszú
  élettartam.
• A termelés mértéke meghaladja a természetes
  degradáció mértékét.
• A SZTRATOSZFÉRA ÓZONRÉTEGÉNEK
• CSÖKKENÉSÉT OKOZZÁK!

11
Kis reakcióképesség ellenállnak a
mineralizálódásnak
A széntetraklorid és a tetraklóretilén reduktív
deklorinációja.
Aerob és anaerob mikroorganizmusok is degradálják.
12

• b./ Toxicitás
• ? állati szervezetre CCl4, CHCl3 -
  májkárosodás
• ? növényekreadszorbeálódnak a kutikulában
  (fenyotu)
• Hosszútávú hatás, különösen más stresszorokkal
  kombinálódva
• ? napfény RHALF - fotoaktiváció
• pigment degradáció
• ? UV-B RHALF - aktív RHALF intermedierek
  pigment és tilakoid membrán degradáció

13

• Oka szabad gyökök képzodése
• oxidatív stressz
• enzimatikus folyamatok gátlása
• DNS és RNS molekulák sérülése
• ? Növényi védekezo mechanizmusok
• konjugátum képzés glutationnal
• glutation S-transzferáz aktivitás aktiválódik
• c./ A természetes depozíció sebessége
• tetraklóretilénnél 0.1 ? 0.052 mm s-1 ,
• a fenyotuben mért koncentrációk
• ng g-1 FW

14

• 2./ Klórozott dibenzodioxin, dibenzofurán és
  bifenil származékok
• a./? hocserélo, vákuumolaj komponens, kondenz
  folyadék, festékek, tinták, ragasztók
  alapanyaga
• ? hosszú élettartam, a talajban,
• szedimentumban is feldúsulhatnak.
• b./ Hatás a növényekre gyökérfelvétel is lehet
• levélben akkumulálódhat,
• speciális szervekben koncentrálódhat
  barka, fenyotu
• ?Növényekre nem jelentos mértéku a hatás
  felhalmozódhatnak azonban a
  táplálékláncban.
• ? metabolizálódhatnak a növényekben
• konjugátumképzés
• O-glukoziltranszferázok által

15
(No Transcript)
16
(No Transcript)
17

• A halogénezett anyagok (dioxinok, halogénezett
  bifenilek) bioremediációs stratégiái
• tápanyagadagolás a mikróbáknak (N, P) és
  felületaktív anyagok használata
• Levegoztetés (amennyiben vízbol vonják ki)
• A környezet beoltása jól degradáló baktériumokkal
• Fitoremediáció az algák és a növények jól
  felveszik, átalakítják és degradálják a szerves
  szennyezések egy részét.

Levegozteto rendszer
18
A talajfelszíni vizek szennyezodése

• A Föld vízkészleteinek 2-a édesvíz.
• Magyarország vízkészletének 5-a ered az ország
  területérol.
• Az édesvíz formái a szárazföldön csapadékvíz
• felszín alatti vizek
• felszíni vizek
• A vízben található idegen anyagok
• oldott gázok
• oldott sók és szerves anyagok
• lebego szennyezések, mikroszennyezok

19

• Vízminoség
• Kémiai vízminosítés
• a vízek lágysága
• Na , foszfát és nitrát tartalom
• oldott oxigén (szennyezok oxidálódása)
• SZERVES ANYAGOK
• Mennyiségüket azzal az oxigénmennyiséggel
• jellemezzük, ami oxidálódásukra elfogy.
• Biokémiai oxigénigény (BOI) a vízben levo
  szerves anyag earob eloxidálásához szükséges
  oxigénmennyiség (mg/l-ben, átlag 5 nap idotartam
  alatt).
• Kémiai oxigénigény (KOI) a vízminta
  kálium-permanganáttal történo egyórás forralása
  során elhasználódott vegyszerrel egyenértéku
  oxigénfogyás.

20

• Mikroszennyezok
• Íz és szagkárosítók, egészségre ártalmasak.
• ? szervetlenek nehézfémek
• ?koolajszármazékok, fenantrén, fenol,
• mosószerek, herbicidek, inszekticidek,
  fungicidek,
• klórozott szénhidrogének

21

• Biológia vízminoség
• Négy tulajdonságcsoport
• halobitás - biológiailag fontos sók
  összessége
• trofitás - az vízi ökoszisztéma
• elsodleges szervesanyag
  termelése
• szaprobitás - a holt szerves-
• anyag lebontásának mértéke
• élolények táplálékául
• alkalmas
• toxicitás - algatoxinok, bomlás-
• termékek, H2S, NH3
• Eutrofizálódás megoldás a szervetlen anyagok
  eltávolítása.

22
(No Transcript)
23
(No Transcript)
24
Cylindrospermum raciborskii
Hepatotoxikus alkaloidot termel,
cilindrospermopszin a neve.
25
A felszíni vizeket is meg lehet tisztítani
szerves szennyezodésektol növényekkel
26
A metolachlor és az atrazin herbicidek
degradációjának hatékonysága a vízinövények, a
CeratophyllumgtElodeagtLemna szöveteiben
Elodea canadensis Lemna minor
27
A DDT-t a seaweed kitunoen degradálja
28
A talaj szennyezodése

• A talajszennyezések típusai
• radioaktív anyagok
• fluor, ólom, berillium, arzén, réz,
• kén
• növényvédoszerek
• 2.4-D? 2-4 hétig marad meg,
• Monuron?20-200 hétig
• higany, réz
• policiklusos szénhidrogének
• Rákkeltoek közülük 3.4-benzpirén,
• 3.4-bezfluorantén,
• 1.2-benzatracén
• Származnak ipari üzemek, gázgyárak
  koolajfinomítók, közlekedés szennyezéseként.
• ásványiolaj származékok

29
SZERVES SZENNYEZODÉSEK FELVÉTELE ÉS TRANSZPORTJA
A NÖVÉNYEKBEN

• a./ Gyökéren keresztül történo felvétel nincs
  kutikula
• diffúzió a PM-ig
• a felvétel mechanizmusa a
• vízoldékonyságtól,
• töltéstol függ
• pH viszonyok
• b./ Levélfelvételnél a kutikula dönto
• lipofil tulajdonság,
• szénatomszám
• növényvédoszereket felületaktív
• anyagokkal

30

• Szisztemikusan transzlokálódó anyagok
  végigfutnak a növényen (fluometuron,
  gyapot)
• A kezelés helyén maradó vegyületek
• (Cyperus esculentus,
• chlorimuron, a gumóban marad)
• c./ Exkréció lehetosége
• ?levélen (Scirpus lacustris,
• gyökéren fenolt vesz fel, hajtásban
  kiválasztja)
• volatilis halogénszármazékokat is
• (1,2-dibrómetán)
• ?gyökéren levélen alkalmazott 2,4-D-t,
• Dicamba-t, napraforgó, repce)

31
Szerves szennyezodések inaktiválódásának
lehetoségei a növényekben

• I. Konjugátum képzés
• a./ Az alkoholos és fenolos -OH csoportok
• glükozilációja
• pl. ?-D-glükozid O-malonil-?-D-glükozid
• konjugálódik a pentaklórfenolhoz
• b./ Karboxil csoport glükozilációja
• pl. 2,4-D glükozilészterei, Triticum
  dicocconban
• egyéb cukrok nikotinsav arabinózzal
• c./ Aminocsoportok glükozilációja
• pl. 3,4-diklór-anilin glükózzal
• d./ Karboxil csoport konjugációja aminosavakkal
• pl. Glycine-ben a szenzitív genotípus
• aminosavakkal, a toleráns glükózzal konjugálta
• a 2,4-D-t.

32
(No Transcript)
33

• e./ Konjugáció peptidekkel
• ?GLUTATION (GSH) konjugátumok
• Fontos példa atrazin, a kukorica
  gyomirtószere
• - Rezisztens növények GSH-val konjugálják
• (Andropogon qerardii,
• Panicum virgatum)
• - Szenzitív növények N-deetilálták.
• ? Homoglutation konjugátumok
• Gly helyett Ala
• ?Alacsony mólsúlyú egyéb peptidek
• pl. fenollal kapcsolódnak

34

• II. Oxidáció
• a./ Hidroxiláció
• ? N-alkil származékokaz alkil csoport
• hidroxilálódik
• ?C1-C5 alkánok CO2-ig oxidálódnak
• ?aromás szénhidrogének oxidációjának elso
• lépése (benzpirén, benzantracén)
• benzoesav o- és p-pozícióban
• b./ Hidrolitikus hasítás
• ?a xenobiotikumok észtercsoportja hasítódik
• c./ A gyuru felhasadása
• d./ központi szerep a herbicid metabolizmusban

35
(No Transcript)
36
A növényvédoszerek degradációja is hasonló módon
történik
37
(No Transcript)
38
(No Transcript)
39
(No Transcript)
40
(No Transcript)
41

• III. A folyamatban szereplo enzimek
• a./ Citokróm P450-dependens monooxigenázok
• Diverz géncsalád 300 gén az Arabidopsisban
• Vannak konzervált funkciójú izoenzimek
• hormon, szterol és oxigenált zsírsavszintézis
• Biokémiai jellemzok
• - hem proteinek
• - elektrontranszfer a NADPH-ról az O2-re
• - monooxigenáz reakció, oxidált szubsztrát
  víz
• R-H O2 NADPH H ? R-OH H2O NADP
• - NADPH ? Cyt P450 reduktázok (FAD és
• FMN koenzimmel) ?Cyt P450
• - az ER citoplazmatikus felszínéhez kötodnek N-
• -terminusukkal
• - CO gátolja, a CO-Cyt P450 komplex fénnyel
  felbontható

42
A cytP450 muködése és a géncsaládok közti
kapcsolatok szorossága
43

• Biokémiai jellemzok (P450)
• inaktiválódhat epoxid, aldehid, peroxid
  keletkezhet a
• reakcióban, az enzimfehérje degradálódik,
• H2O2 keletkezik a reakció során, suicide
  inhibitor,
• eltunik a szövetek öregedése folyamán
• Gyors növényvédoszer metabolizmusra azok a fajok
  képesek
• hipermetabolizálók, mert a CYT P450
  pontmutációt szenvedett,
• új izoenzimek indukálódtak
• P450 gént tartalmazó transzformáns növények
• baktérium vagy emlos gént vittek be eloször
• Streptomyces griseolus talajbaktérium génjét
• vitték be dohányba, tranzit peptid a
  plasztiszba,
• ferredoxin a redukáló ero?
• ez egyidejuleg aktiválhat is proherbicideket

44
(No Transcript)
45
(No Transcript)
46

• Bioremediáció céljából
• A Rhodococcus baktérium képes tiokarbamát
  herbiciden, mint N és S forráson élni, P450
  génjét bevitték a kukorica rhizoszférában lakó
  baktériumokba, amelyek eltávolították az EPTC
  (tiokarbamát) herbicidet.
• b./ Polifenoloxidáz rendszer a plasztiszban
• o-difenol oxidáz
• p-difenoloxidáz
• monofenol monooxigenáz
• a plasztisz a fenolok, alkánok és arének
  oxidálásában fontosak
• c./ peroxidáz, kataláz