Az ipari tevékenység, bányászat, mezőgazdaság és az urbanizáció során felszabaduló nehézfémek, mint az ólom (Pb), kadmium (Cd), higany (Hg), cink (Zn), réz (Cu), nikkel (Ni) és króm (Cr), bekerülnek a talajba, vízbe és légkörbe, amely hosszú távú szennyezést eredményez. Bár egyes nehézfémek kis mennyiségben szükségesek a növények számára (pl. cink és réz mint mikroelemek), nagyobb koncentrációban toxikusak , ezzel veszélyeztetve a növények növekedését és fejlődését.

 

Nehézfémek forrásai a talajban és környezetben

A nehézfémek természetesen is előfordulnak a földkéregben, de az emberi tevékenységek miatt jelentősen megnövekedett a környezetben való jelenlétük az utóbbi időszakban. Az ipariszennyezőanyag-kibocsátás, például a kohászat és vegyipar, valamint a járművek kipufogógázai is nagy mennyiségű ólmot, cinket és más nehézfémeket juttatnak a levegőbe. Ezek a fémek a csapadékkal a talajba és vízbe kerülnek, ahonnan a növények könnyen fel tudják venni őket.

 

Az intenzív mezőgazdasági tevékenységek során használt műtrágyák és növényvédő szerek szintén növelik a talaj nehézfémtartalmát. Például a foszfátműtrágyák gyakran tartalmaznak kadmiumot, amely felhalmozódik a talajban és toxikus hatást fejt ki a növényekre.

 

Nehézfémek jótékony szerepe a növényekben 

Bár a nehézfémek többsége toxikus a növények számára, néhányuk létfontosságú mikroelem, amely nélkülözhetetlen szerepet játszik a növények metabolizmusában. A cink (Zn) például számos enzim működéséhez szükséges, elősegíti a fehérjeszintézist és a hormonális szabályozást. A réz (Cu) szintén alapvető fontosságú mikroelem, amely részt vesz az elektrontranszportlánc megfelelő működésében és a fotoszintézisben.

 

A fent felsorolt mikroelemek hiánya súlyos élettani problémákhoz, például növekedési rendellenességekhez, termékenységi zavarokhoz vezethet.

 

Azonban a mikroelemekre csak nagyon kis mennyiségben van szükségük a növényeknek. Ha ezek a nehézfémek meghaladják az optimális koncentrációt, toxikusak lehetnek. A növények érzékenyek a talajban felhalmozódó nehézfémekre, és ennek eredményeként változatos reakciókat mutatnak, például a növekedés visszamaradása, klorózis, a fotoszintetikus aktivitás csökkenése, valamint a víz- és tápanyagfelvétel zavarai.

 

Nehézfémek felhalmozódása és hatása az ökoszisztémákra

A nehézfémek nem bomlanak le a környezetben, így hosszú távon felhalmozódnak a talajban, ami komoly veszélyt jelent a növényekre és az egész ökoszisztémára nézve is A nehézfémek felhalmozódása a talajban nemcsak a növények növekedését, terméshozamát csökkenti, hanem veszélyezteti a talaj mikrobiológiai egyensúlyát is. A talaj mikroorganizmusai kulcsszerepet játszanak a szerves anyagok lebontásában és a tápanyagok újrahasznosításában, de a nehézfémek jelenlétében ezek az élőlények elpusztulhatnak, vagy aktivitásuk jelentősen csökkenhet.

 

A felhalmozódásuk a táplálékhálózatokban is jelentős problémákat okozhat, mivel 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.

 

Ez különösen veszélyes, mivel a nehézfémek, mint a kadmium, az ólom vagy a higany, az emberi szervezetben is felhalmozódnak, és súlyos egészségügyi problémákhoz, például vesekárosodáshoz, idegrendszeri problémákhoz és daganatos megbetegedésekhez vezethetnek.

 

A növények védekező mechanizmusai a nehézfémek ellen

A növények számos stratégiát fejlesztettek ki a nehézfémek toxikus hatásainak elkerülésére, vagy mérséklésére. Az egyik ilyen mechanizmus a fémkelátképzők termelése, amelyek megkötik a fémionokat, így csökkentve azok toxikus hatásait. Például a fitokelatinok és metallotioneinek képesek megkötni a nehézfémeket, így azok kevésbé károsítják a sejtek működését. Emellett a növények különféle antioxidánsokat (például glutationt, aszkorbinsavat) termelnek, amelyek semlegesítik a nehézfémek által kiváltott oxidatív stresszt.

 

A nehézfémek elleni védekezés másik módja a növények hiperakkumulációs képessége, amely bizonyos fajokban kifejezetten fejlett. Az ilyen növények, mint például a fémakkumulátor növények, képesek nagy mennyiségű nehézfémet felhalmozni szöveteikben anélkül, hogy súlyosan károsodnának.

 

Ezek a növények különösen érdekesek a fitoremediáció(növények általi talajtisztítás) szempontjából, hiszen felhasználhatók a szennyezett talajok nehézfémtől való megtisztítására. A hiperakkumuláció során a növények a nehézfémeket koncentrálják a sejtjeikben, elsősorban a gyökerekben és a levelekben, ahol kevésbé okoznak károsodást.

 

A nehézfém-szennyezés kezelési lehetőségei

A nehézfémek által szennyezett talajok és víztestek kezelése sürgető feladat, mivel ezek hosszú távú káros hatással vannak mind az ökoszisztémákra, mind az emberi egészségre.

 

Az egyik leghatékonyabb megoldás a fitoremediáció lehet, ahol olyan növényeket ültetnek a szennyezett területekre, amelyek képesek a nehézfémek felvételére és tárolására. Ezek a növények hosszú távon képesek csökkenteni a talaj nehézfémtartalmát.

 

A fitoremediáció mellett fontos a szabályozás és a megelőzés is, például a szennyező ipari tevékenységek szabályozása és a szennyezés forrásainak csökkentése révén. A zöld technológiák, a hulladékkezelési rendszerek fejlesztése, valamint a fenntartható mezőgazdasági gyakorlatok szintén hozzájárulhatnak a nehézfém-szennyezés mérsékléséhez.

 

A kutatás a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal „A körforgásos gazdaság megvalósíthatósága a honvédelmi tevékenységek során” című, TKP2021-NVA-22 azonosítószámú Tématerületi Kiválósági Program támogatásával valósult meg, a Körforgásos Gazdaság Elemző Központ (KGEK) vezetésével.

 

forrás: agrotrend.hu / Növényvédőszer