Биодоступность в науках об окружающей среде и почве представляет собой количество элемента или соединения, которое доступно организму для поглощения или адсорбции через его клеточную мембрану . [1] [2] [3] В экологических и сельскохозяйственных приложениях биодоступность чаще всего относится к доступности загрязняющих веществ , таких как органические загрязнители или тяжелые металлы , в почвенных системах, а также часто используется при определении потенциального риска внесения в почву осадка сточных вод или других неорганических/органических отходов.
Почти исключительно корни растений и почвенные организмы поглощают загрязняющие вещества, которые растворены в воде. Поэтому биодоступную фракцию часто сравнивают с растворенной (водной) фракцией в этих системах. В зависимости от своих химических свойств загрязняющее вещество может быть обнаружено или не обнаружено в водной фазе . Органические загрязняющие вещества могут сорбироваться или изолироваться в органическом веществе посредством слабых взаимодействий Ван-дер-Ваальса или посредством водородных или ковалентных связей. [4] [5] Ионные соединения , такие как тяжелые металлы, могут осаждаться в твердой фазе. [6] Летучие соединения могут теряться в виде аэрозолей в почвенной атмосфере. В этих формах загрязняющие вещества относительно недоступны для микробного или растительного поглощения и должны диссоциировать и повторно растворяться в почвенном растворе, чтобы стать биологически доступными.
Факторы, влияющие на биодоступность почвы
Биодоступность зависит от свойств почвы, времени, условий окружающей среды, а также характеристик растений и микроорганизмов [7]
- Свойства почвы, такие как pH , ионообменная способность, содержание органических веществ в почве , текстура и пористость влияют на биодоступность. Поскольку почвы с более высоким ионообменом и содержанием органических веществ предлагают больше возможностей для адсорбции , они, как правило, демонстрируют более низкую биодоступность. [5]
- По мере увеличения времени контакта загрязняющего вещества с почвой наблюдается снижение биодоступности, называемое «старением», из-за процессов диффузии и сорбции с минеральными и органическими фракциями почвы. [5]
- Условия окружающей среды влияют на биодоступность. Засушливые условия приводят к снижению содержания воды в почве . Это может уменьшить доступ растений и организмов к растворенным загрязняющим веществам, но также может усилить осаждение солей из раствора.
Измерение биодоступности в почвенных экосистемах
Характеристики, специфичные для участка, оказывают большое влияние на биодоступность загрязняющих веществ, и стандартизированных тестов не разработано. [7] Однако существует ряд химических и биологических тестов, используемых для оценки биодоступности, включая прямое измерение биоаккумуляции загрязняющих веществ в дождевых червях ( Eisenia fetida ). [1] Оценки биодоступности также можно получить с помощью химических твердофазных извлечений из почвы . [7] Моделирование летучести биодоступности основано на растворимости и разделении соединений на водные и неводные фазы. [8] Эта модель описывает тенденцию загрязняющих веществ растворяться в почвенном растворе.
Ссылки
- ^ ab Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM). 1998. Стандартное руководство по проведению лабораторных испытаний на токсичность или биоаккумуляцию почв с использованием дождевого червя Eisenia foetida . E 1676-97. Филадельфия, Пенсильвания: ASTM.
- ^ Казаретт и Дулл. 2001. Токсикология. Фундаментальная наука о ядах , шестое издание. CD Клаассен (ред.)
- ^ Semple, KT, Doick, KJ, Jones, KC, Burauel, P., Craven, A., & Harms, H. 2004. Рецензировано: определение биодоступности и биодоступности загрязненной почвы и отложений является сложным. Environmental Science & Technology , 38(12), 228A-231A. Нью-Йорк: McGraw-Hill.
- ^ Национальный исследовательский совет (США). 2003. Комитет по биодоступности загрязняющих веществ в почвах и отложениях. Биодоступность загрязняющих веществ в почвах и отложениях: процессы, инструменты и приложения . Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press.
- ^ abc Semple, KT, Morris, AWJ, & Paton, GI 2003. Биодоступность гидрофобных органических загрязнителей в почвах: фундаментальные концепции и методы анализа. Европейский журнал почвоведения , 54(4), 809-818.
- ^ Traina, SJ, & Laperche, V. 1999. Биодоступность загрязняющих веществ в почвах, отложениях и водной среде. Труды Национальной академии наук 96 (7): 3365-3371.
- ^ abc Naidu, R. (ред.). 2011. Химическая биодоступность в наземных средах (т. 32). Elsevier.
- ^ Mackay, D. и Fraser, A., 2000. Биоаккумуляция стойких органических химикатов: механизмы и модели. Загрязнение окружающей среды , 110(3), стр.375-391.
