A  környezetben a nehézfémek természetes folyamatok, – például a vulkanikus aktivitás, földkéreg mozgások – miatt vannak jelen, de az emberi tevékenységek következtében a mennyiségük növekszik.

Az ipari tevékenységek, a bányászat, a mezőgazdaság és az urbanizáció során felszabaduló nehézfémek, – az ólom (Pb), a kadmium (Cd), a higany (Hg), a cink (Zn), a réz (Cu), a nikkel (Ni) és a króm (Cr) – bekerülnek a talajba, vízbe és légkörbe, amely hosszú távú szennyezést eredményez. Bár egyes nehézfémek kis mennyiségben a növények számára szükségesek lehetnek (pl. a cink és a réz mint mikroelemek), nagyobb koncentrációban azonban toxikusak, ezzel veszélyeztetve a növények növekedését és fejlődését –  írja a Növényvédőszer.hu két szerzője Horotán Katalin (Eszterházy Károly Katolikus Egyetem) és Kisvarga Szilvia (MATE)

Nehézfémek forrásai a talajban és környezetben

Mint írják, a nehézfémek a földkéregben természetesen is előfordulnak, de az emberi tevékenységek következtében az utóbbi időszakban jelentősen megemelkedett a környezetben való jelenlétük. Az ipari szennyezőanyagok kibocsátása – a kohászat és vegyipar, – valamint a járművek kipufogógázai is nagy mennyiségben juttatnak ólmot, cinket és más nehézfémeket a levegőbe. A csapadékkal ezek a fémek a talajba és vízbe kerülnek, ahonnan a növények könnyen fel tudják venni őket.

Szintén növelik a talaj nehézfémtartalmát az intenzív mezőgazdasági tevékenységek során használt műtrágyák és növényvédő szerek. Jó példák erre a foszfátműtrágyák, amelyek gyakran tartalmaznak kadmiumot, ami, ha felhalmozódik a talajban toxikus hatást fejthet ki a növényekre.

növény

A mikroelemekre a növényeknek csak nagyon kis mennyiségben van szükségük – fotó: pixabay.com

A nehézfémeknek jótékony szerepe is van a növényekben

Annak ellenére, hogy a nehézfémek többsége toxikus a növények számára, néhányuk olyan létfontosságú mikroelemnek számít, amely kulcsfontosságú szerepet játszik a növények metabolizmusában.

Számos enzim működéséhez szükséges a cink (Zn), támogatja a fehérjeszintézist és a hormonális szabályozást. Szintén alapvető fontosságú mikroelem a réz (Cu), amely részt vesz az elektrontranszportlánc megfelelő működésében és a fotoszintézisben.

Ezen mikroelemek hiánya súlyos élettani problémákhoz, növekedési rendellenességekhez, termékenységi zavarokhoz vezethet.

A mikroelemekre a növényeknek csak nagyon kis mennyiségben van szükségük, ugyanis, ha ezek a nehézfémek meghaladják az optimális koncentrációt, toxikusak lehetnek.

A növények rendkívül érzékenyek a talajban felhalmozódó nehézfémekre, aminek eredményeként változatos reakciókat mutatnak. Ilyen a növekedés visszamaradása, a klorózis, a fotoszintetikus aktivitás csökkenése, valamint a víz- és tápanyagfelvétel zavarai.

A nehézfémek felhalmozódása hatással van az ökoszisztémákra is

Mivel a nehézfémek nem bomlanak le a környezetben, így felhalmozódnak a talajban, ami jelentős veszélyt jelent a növényekre és az egész ökoszisztémára nézve is.

A talajban nemcsak a növények növekedését, terméshozamát csökkentik, hanem veszélyeztetik a talaj mikrobiológiai egyensúlyát is. A talaj mikroorganizmusai nagy szerepet játszanak a szerves anyagok lebontásában és a tápanyagok újrahasznosításában, de a nehézfémek jelenlétében ezek az élőlények elpusztulhatnak vagy az aktivitásuk jelentősen lecsökkenhet.

Jelentős problémákat okozhat a felhalmozódásuk a táplálékhálózatokban, mert a növények által felvett és felhalmozott nehézfémek bekerülhetnek a növényevő állatok szervezetébe, majd tovább jutnak a ragadozó állatokhoz és végső soron az emberi táplálkozási láncba is – hívják fel a figyelmet a szerzők.

Ez nagyon veszélyes, hiszen az olyan nehézfémek, mint a kadmium, az ólom vagy a higany, az emberi szervezetben is felhalmozódnak, és súlyos egészségügyi problémákhoz, – vesekárosodáshoz, idegrendszeri problémákhoz és daganatos megbetegedésekhez vezethetnek.

A növények védekező mechanizmusokkal rendelkeznek a nehézfémek ellen

A nehézfémek toxikus hatásainak elkerülésére vagy mérséklésére a növények sokféle stratégiát fejlesztettek ki. Ilyen mechanizmus a fémkelátképzők termelése, amelyek megkötik a fémionokat, így csökkentve azok toxikus hatásait. Például a fitokelatinok és a metallotioneinek képesek arra, hogy megkössék a nehézfémeket, így azok kevésbé károsítják majd a sejtek működését. Emellett a növények különböző antioxidánsokat  (glutationt, aszkorbinsavat) termelnek, ezek semlegesíteni tudják a nehézfémek által kiváltott oxidatív stresszt.

A növények nehézfémek elleni védekezésének másik hatékony lehetősége azok hiperakkumulációs képessége, amely bizonyos fajokban kifejezetten fejletten működik. Az ilyen növények képesek nagy mennyiségű nehézfémet felhalmozni szöveteikben anélkül, hogy súlyosan károsodnának.

Ezek a növények kifejezetten érdekesek a fitoremediáció (növények általi talajtisztítás) szempontjából, hiszen jól alkalmazhatók a szennyezett talajok nehézfémektől való megtisztítására.

A növények a hiperakkumuláció során a nehézfémeket koncentrálják a sejtjeikben, elsősorban a gyökerekben és a levelekben, ahol kevésbé okoznak károsodást – olvasható a cikkben.

A nehézfém-szennyezés kezelési lehetőségei

Sürgető feladattá nőtte ki magát a nehézfémek által szennyezett talajok és víztestek kezelése, mivel ezek hosszabb távon káros hatással vannak mind az ökoszisztémákra, mind az emberi egészségre.

Az egyik leghatékonyabb megoldást a fitoremediáció jelentené, ahol olyan növényeket ültetnek a szennyezett területekre, amelyek képesek a nehézfémek felvételére és tárolására, csökkentve a talaj nehézfémtartalmát.

A fitoremediáció mellett természetesen lényeges a szabályozás és a megelőzés is: a szennyező ipari tevékenységek szabályozása, valamint a szennyezés forrásainak csökkentése. Szintén hozzájárulhatnak a nehézfém-szennyezés mérsékléséhez a zöld technológiák, a hulladékkezelési rendszerek fejlesztése, valamint a fenntartható mezőgazdasági gyakorlatok – írja a novenyvedoszer.hu.

Indexkép: pixabay.com