Effects of lead on the environment

by Deni Greene

Ez a cikk az RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology) tanácsadó csoportjának, amelynek Deni Greene a vezető kutatója, az NHMRC számára készített időközi jelentéséből (“Revising Australian Guidelines for Lead”, 1993. július) származik. A végleges jelentés ’93 július végén jelenik meg.

Az ólom az ökoszisztémákba és azokon keresztül mozog. A légköri ólom lerakódik a növényzetben, a talajban és a vízfelületeken. Az ólom kémiai és fizikai tulajdonságai és az ökoszisztémákon belüli biogeokémiai folyamatok befolyásolják az ólom mozgását az ökoszisztémákon keresztül. A fém a környezet minden összetevőjére hatással lehet, és addig mozoghat az ökoszisztémán keresztül, amíg el nem éri az egyensúlyi állapotot. Az ólom felhalmozódik a környezetben, de bizonyos kémiai környezetekben úgy alakul át, hogy növeli oldhatóságát (pl. az ólomszulfát képződése a talajban), biológiai hozzáférhetőségét vagy toxicitását. Az ólom ökoszisztéma-szintű hatásait általában a stressz egy formájának tekintik (US EPA 1986).

Általánosságban három ismert módja van annak, hogy az ólom hátrányosan befolyásolja az ökoszisztémákat. A mikroorganizmusok populációi 1000 ppm (parts per million) vagy annál magasabb talaj ólomkoncentráció esetén kiirtódhatnak, lelassítva az anyag lebomlásának ütemét. A növények, mikroorganizmusok és gerinctelenek populációit 500-1000 ppm ólomkoncentráció befolyásolhatja, lehetővé téve, hogy ugyanazon vagy más fajok ólmot jobban tűrő populációi átvegyék a helyüket. Ez megváltoztatja a jelenlévő ökoszisztéma típusát. Az ólom minden környezeti légköri koncentrációja esetén a növényzet és az állati felületek ólomtartalma megakadályozhatja azt a normális biokémiai folyamatot, amely a legelő állatok és a bomló szervezetek kalciumkészletét tisztítja és újratermeli (UNEP 1991).

Az ólom környezeti expozíciós útvonalai

Az ökoszisztémába kerülő ólom fő forrásai a légköri ólom (elsősorban a gépjárművek kibocsátásaiból), festékdarabok, használt lőszerek, műtrágyák és növényvédő szerek, valamint ólomakkumulátorok vagy más ipari termékek. Az ólom szállítása és eloszlása a főbb kibocsátási forrásokból, mind a helyhez kötött, mind a mozgó forrásokból, főként a levegőn keresztül történik (UNEP 1991). Míg a levegőbe kerülő ólom nagy része a forrás közelében esik ki, körülbelül 20 százaléka széles körben szétszóródik. Tanulmányok kimutatták, hogy a grönlandi ólom mérései az elmúlt évszázadban az Egyesült Államokban Eurázsiában és Kanadában az alkil-ólmozott benzin használatának növekedésével és csökkenésével együtt emelkedtek és csökkentek (Isotopic evidence for the source of lead in Greenland snows since the late 1960s; K. J. R. Rosman, W. Chisholm, C. F. Boutron, J. P. Candelone & U. Görlach; Nature 362, 333 – 335; 1993. március 25.). Az ólomrészecskék mérete határozza meg, hogy milyen messzire mozognak a forrástól.

Az ólom hatása a talajra

Ismert, hogy az ólom felhalmozódik a talajban, különösen a magas szervesanyag-tartalmú talajban (US EPA 1986). A talajon lerakódott ólom a talaj felszínének felső rétegeibe kerül, ahol hosszú évekig (akár 2000 évig) megmaradhat. Zavartalan ökoszisztémákban a talajfelszín felső rétegében lévő szerves anyag visszatartja a légköri ólmot. A művelt talajokban ez az ólom 25C1ll mélységig (azaz a gyökérzónán belül) keveredik a talajjal. A talajban lévő légköri ólom tovább mozog a mikroorganizmusok és a legelő táplálékláncába, amíg el nem éri az egyensúlyt.

A talajban lévő ólom kémiája alapján az US EPA (1986) szerint az ólom egyenetlen eloszlása az ökoszisztémákban kiszoríthatja a többi fémet a szerves anyag kötőhelyeiről. Ez akadályozhatja a szervetlen talajdarabok kémiai lebomlását, és a talajban lévő ólom oldhatóbbá válhat, így könnyebben felvehető a növények számára.

Az ólom hatása a növényekre

A szárazföldi növények hajlamosak a talajból ólmot felvenni, és ennek nagy részét a gyökereikben tartják meg. Van némi bizonyíték arra, hogy a növények lombja is felveheti az ólmot (és lehetséges, hogy ez az ólom a növény más részeibe is átkerül). A növény gyökerei által történő ólomfelvétel csökkenthető a talajba juttatott kalciummal és foszforral. Egyes növényfajok képesek nagy ólomkoncentrációk felhalmozására (UNEP, WHO és ILO 1991).

A növényi levelek pórusai a fotoszintézishez szükséges szén-dioxidot beengedik és oxigént bocsátanak ki. Az ólomszennyezés bevonja a levél felületét, és csökkenti az oda jutó fény mennyiségét. Ez a növények növekedésének visszamaradását vagy pusztulását eredményezi azáltal, hogy csökkenti a fotoszintézis sebességét, gátolja a légzést, ösztönzi a növényi sejtek megnyúlását, ami befolyásolja a gyökérfejlődést 0; azáltal, hogy idő előtti öregedést okoz. Bizonyos bizonyítékok arra utalnak, hogy az ólom hatással lehet a populációgenetikára. Mindezeket a hatásokat izolált sejtekben vagy hidroponikusan termesztett növényekben 1-2 ppm körüli ólomtartalmú talajnedvességű oldatokban figyelték meg, pl. a kohók vagy út menti ökoszisztémák által tapasztalt ólomszintek).

A levegőben lévő ólom közvetlenül a lehulló csapadékon keresztül vagy közvetve a talajból való felvétel révén kerülhet a növényekbe. Az ólom felhalmozódásának mintázatát és mértékét nagymértékben befolyásolja a növényzet növekedési állapota, azaz a tavaszi aktív növekedési időszakok az őszi és téli gyenge növekedési időszakokkal szemben.

Az ólom hatása a mikroorganizmusokra

Bizonyítékok vannak arra, hogy az ólom az út menti területeken időnként előforduló koncentrációkban (azaz 10 000 – 40 000 ppm száraz tömeg) képes kiirtani a baktériumok és gombák populációit a levelek felületén és a talajban. Ez jelentős hatással lehet, mivel e mikroorganizmusok közül sokan a lebomló tápláléklánc lényeges részét képezik. Az érintett mikroorganizmus-populációkat valószínűleg ugyanolyan vagy más fajúak váltják fel, bár ezek kevésbé hatékonyan bontják a szerves anyagokat. Bizonyítékok arra is utalnak, hogy a mikroorganizmusok az ólmot oldhatóbbá és ezáltal a növények által könnyebben felszívódóvá tehetik. Vagyis a baktériumok olyan szerves savakat választanak ki, amelyek csökkentik a pH-t a növényi gyökér közvetlen közelében.

Az ólom hatása az állatokra

Az ólom hatással van az állatok központi idegrendszerére és gátolja a vörösvértestek szintézisének képességét. A 40 µg/dl feletti ólomkoncentráció a vérben megfigyelhető klinikai tüneteket okozhat a háziállatoknál. A kalcium és a foszfor csökkentheti az ólom bélrendszeri felszívódását (US EPA 1986). Az US EPA jelentése általánosítja, hogy a testsúlykilogrammonként napi 2-8 mg ólmot tartalmazó rendszeres táplálék hosszabb időn keresztül a legtöbb állatnál halált okoz. A legelő állatokat közvetlenül érinti a levegőben szálló ólommal szennyezett takarmány és takarmány fogyasztása, valamint közvetve a növényi gyökereken keresztül történő ólomfelvétel. A gerinctelen állatok is felhalmozhatják az ólmot a ragadozóik számára mérgező szinten.

Az ólomlövedék és az ólomsúly súlya súlyosan érintheti az egyes szervezeteket és veszélyeztetheti az ökoszisztémákat (WHO 1989). Három-tíz nappal azután, hogy a vízimadarak ólomsörétet fogyasztottak, a méreg eléri a véráramot, és eljut a főbb szervekbe, például a szívbe, a májba és a vesékbe. A 17-21. napra a madár kómába esik és elpusztul. Az ólomlövedék lenyelését követően ólomtoxikózist figyeltek meg szarka ludaknál, fekete hattyúknál, számos kacsafajnál (beleértve a fekete récét és a pézsmakacsát) és a keményfejű fajoknál (OECD 1993).A szerves ólmot a madarak és a halak sokkal könnyebben veszik fel (WHO 1989). A vízi szervezetek a szervetlen ólmot a vízből és az üledékekből történő ólomátvitel útján veszik fel; ez egy viszonylag lassú folyamat. A szerves ólmot a vízi szervezetek gyorsan felveszik a vízből és az üledékből. A vízi állatokra az ólom a korábban a vadon élő állatok számára biztonságosnak tartottnál alacsonyabb vízkoncentrációban hat. Ezek a koncentrációk gyakran előfordulnak, de a légköri ólom hatása a magas vízi ólomszintű konkrét helyekre nem egyértelmű (US EPA 1986).