Ötrofikasyon (su patlaması) sorunu yaygın ve ciddidir, çünkü UNEP’e (Birleşmiş Milletler Çevre Programı) göre dünyadaki göllerin ve rezervuarların yaklaşık %30-40’ı bu fenomenden zarar görmüştür. Ayrıca ötrofikasyon hem tatlı suda hem de deniz suyunda meydana gelebilir.
“Ötrofikasyonun nesi bu kadar kötü?” – sen sor. Ne yazık ki, bu tür rezervuarları kaplayan yosun tabakası, gerçek bir zehirli kazanı gizleyen buzdağının sadece görünen kısmıdır.
Bunun için kimin suçlanacağını sormanıza bile gerek yok, çünkü cevap çok açık – ekonomik faaliyet. Kirlilik kaynakları arasında yüksek fosfor içeriğine sahip belediye atık suları (hala fosfat kullanan deterjan üreticilerine merhaba) ve tarımsal atıklar: fosfat ve azotlu gübre yıkamaları, silaj yer alır.
Ötrofikasyon sorunu nasıl çözülür?
Ve öyle görünüyor ki, sorun kolayca çözülür – fosfat içeren deterjanları yasaklayabilir ve azot ve fosfatlı gübrelerin kullanımını sınırlayabilirsiniz. Ama önce, şartlı bir rezervuara büyük miktarda fosfor ve nitrojen döküldükten sonra ne olduğunu anlayalım.
Eylem 1 – Meslek
Her şey fosfor (P), nitrojen (N) ve silikon (Si) gibi elementler arasındaki dengesizlikle başlar. Ancak N/Si ve P/Si oranındaki keskin artış (fosfordaki artış özellikle ateşe yakıt ekler), fitoplanktonun aktif üremesini tetikleyen tek bileşen değildir. Bu aynı zamanda 23-28C’lik bir optimum sıcaklık gerektirir. Alglerin maksimum büyüme hızı için tüm koşulları yaratan bu öldürücü kombinasyondur.
Çok aktif olarak çoğalan mikroskobik organizmalar ne yapar? Su yüzeyinde hemen oldukça yoğun bir tabaka oluştururlar ve yavaş yavaş tüm olası alanı kaplarlar.
İşgalin ilk kurbanları, güneş ışığının hayati önem taşıdığı yeşil alglerdir. Ölü bitkiler oksijen tüketen bakteriler tarafından ayrıştırılır. Bu nedenle, bir süre sonra, rezervuarda ultra düşük konsantrasyonda çözünmüş oksijen içeren “ölü bölgeler” oluşmaya başladığında, sonuçlar balık ve diğer aerobik organizmaları yakalar. Ayrıca alglerin kendilerinin giden biyokütlesini de ekleyin ve sonuç olarak, rezervuarımız yavaş ve emin bir şekilde “tıkanmış bir mezarlık alanına” dönüşüyor.
2. Eylem – Baş aşağı
Bu nedenle, bir ekosistemde, birincil üretkenlikte (mikroalgler tarafından oluşturulan biyokütle) haksız bir artışa ek olarak, türlerin nispi bolluğu, taksonomik kompozisyon ve birincil üreticilerin su ekosistemindeki mekansal dağılımı değişir.
Kaynakların bileşimindeki ve konumundaki değişiklikler, besin ağındaki enerjinin dağılımını ve akışını değiştirir. Tam olarak nasıl? Normal bir su ekosisteminde, fitoplankton (mikroskobik algler ve diğer fotosentetik organizmalar) zooplankton (balık larvaları, su piresi, yumuşakçalar) tarafından kullanılır. Zooplankton, daha büyük yırtıcılar (örneğin balıklar) için besindir ve tüm organizmaların atık ürünleri ayrıştırıcılar (bakteriler) tarafından kullanılır. Ötrifikasyon sisteminde ana tüketiciler, ölü bitkileri, alglerin ve balıkların bir kısmını ayrıştıran bakterilerdir. Sonuç olarak, organizmalar ekolojik uzmanlaşmalarını kaybederler.
Ama bizi daha çok ilgilendiren şey ötrofikasyonun insan sağlığı üzerindeki etkisi, o yüzden devam edelim.
Eylem 3 – Zehirli Ortam
Aslında, rezervuarda sadece fitoplankton ve anaerobik mikroorganizmalar hayatta kalır. Fitoplanktonun tipik temsilcileri, mavi-yeşil algler ve başkalarına zarar vermeyen diğer taksonomik grupların temsilcileridir. Ancak böyle bir ortamda, bir kişiyle temas ettiğinde zarar verebilecek toksin üreten organizmalar için de bir yer vardır. Bu arada, “temas” kelimesi sadece bu tür suda banyo yapmayı değil, aynı zamanda kullanımını da ifade eder.
Ötrofik rezervuarların açık alanlarında bulunabilen toksinler birkaç gruba ayrılır:
- Hepatotoksinler veya siklik peptitler (mikrosistinler ve nodülarinler);
- Alkaloidler (silindrospermopsin, toksoid-a ve toksoid-a(lar), saksitoksin);
- Poliketidler (aplisiatoksinler);
- Amino asitler (-metilamino-L-alanin veya VMAA).
Azaspirasit, brevetoksin, siguatoksin, domoik asit, dinofizistoksin, hemolitik toksin, homoanatoksin, kalotoksin, lingbiatoksin, maitotoksin, pektenotoksin, primnesin ve benzerleri gibi yosun toksinleri genellikle bu sınıflandırmaya dahil edilmez.
Şimdi ötrofik su kütlelerinin bir kişiye nasıl zarar verebileceğini ve hatta öldürebileceğini tam olarak öğrenmenin zamanı geldi.
Ötrofikasyonun zararı
Mikrosistinler ve nodülarinler
Mikrosistin sentezi Anabaena cinsinin bazı türlerinde (A. circinalis, A. flosa-quae, A. lemmermannii, A. millerii), Arthrospira (A. fusiformis), Microcystis (M. aeruginosa, M. botrys, M. ichthyoblabe, M. viridis, M. wesenbergii), Nostoc (N. inckia, N. rivulare, N. zetterstedtii), Oscillatoria, Planktothrix ve bazı türlerde (Spirulina subsalsa, Synechococcus bigranulatus). Nodularinler, deniz suyunda yaygın olarak bulunan Nodularia spumigena tarafından sentezlenir.
Mikrosistinler ve nodülarinlere bazen hepatotoksinler denir, çünkü karaciğer bu bileşik grubu için ana hedeftir. Ancak, hücreleri organik anyon taşıyıcı OATP’ye (Organik Anyon Taşıyıcı) sahip olan böbreklerde, kalın bağırsakta, beyinde ve diğer organlarda mikrosistin birikimi vakaları vardır.
Neden midede veya karaciğerde nötralize edilmezler? Gerçek şu ki, bu protein bileşikleri amino asitlerin D-formlarından (ve amino asitlerin L-formları enzimler için ligand görevi görür) oluşur, bu nedenle sindirime karşı dirençlidirler.
Mikrosistinler, protein fosfatazı inhibe eder, bunun sonucunda hücre proteinleri fosforile olur – bu, tümör oluşumu için koşullar yaratır. Durum, toksinin proto-onkogenlerin (cfos, c-jun, c-mys, p53) ifadesini arttırması gerçeğiyle daha da kötüleşir.
Ek olarak, mikrosistinler ve nodülarinler, c-Jun N-terminal kinazı ve hücrenin oksidatif stresinde yer alan diğer enzimleri aktive eder. Bu, iç kanamanın ortaya çıkması ve akut zehirlenme durumunda, bu arka plana karşı hemorajik şok oluşumu ile doludur.
Mikrosistinler kan-beyin bariyerini geçtiğinden, patolojiler listesine sinir sistemi ile ilişkili bir dizi hastalık eklenir. Bunlar, sinir dokusunun iltihaplanmasının yanı sıra bir dizi nörodejeneratif hastalığı içerir.
Farklı mikrosistinler farklı lipofilite ve polarite değerlerine sahip olduğundan, insanlar için öldürücü dozun önemi henüz belirlenmemiştir. Ancak ortalama doz 5-10 mcg/kg vücut ağırlığı olarak kabul edilir.
Ancak neyse ki mikrosistinler ve nodülarinler nötralize edilebilir. Birincisi, bu bileşikler hücre içidir ve çevreye yalnızca hücre hasar gördüğünde girerler. Hücre dışı ortamda oldukça kararlı olmalarına ve 20 hafta sonra tamamen yok olmalarına rağmen, bu süreç yüksek sıcaklık (40C) ve kritik pH değerleri ile hızlandırılabilir. Bu nedenle, mikrosistinler ve nodülarinlerle olası zehirlenme yolları, termal olarak arıtılmamış su ve ürünlerin kullanılmasıdır.
Anatoksinler
Tatlı suda alglerin ürettiği en yaygın ve aynı zamanda tehlikeli toksin anatoksin-a’dır. Anabaena (A. flosa-quae, Anabaena lemmermannii), Aphanizomenon, Phormidium (G. willei, G. terebriforme), Planktothrix cinsinin temsilcileri ve bazı bireysel türler (Arthrospira fusiformis, Spirulina subsalsa, Synechococcus bigranatus) tarafından sentezlenir. ).
Anatoksin, periferik ve merkezi asetilkolin reseptörlerinin bir agonistidir. Reseptörlere pre/postsinaptik bağlandığında sodyum/potasyum kanallarını açarak depolarizasyon blokajına neden olur. Böylece toksin kan dolaşımına girdikten sonra kas koordinasyonunun kaybolmasına, titreme ve kasılmalara neden olur ve periferik solunum felci sonrası ölüm meydana gelir (nefes almada görevli kaslar çalışmayı durdurur).
Banyo yaparken, kontamine su ve gıda katkı maddeleri içerken toksoidden zehirlenebilirsiniz. Ölümcül doz, alınması 1-2 dakika içinde solunum felci nedeniyle ölüme neden olan 20 mcg / g’dir. Bu nedenle toksoid, genellikle Çok Hızlı Ölüm Faktörü (VFDF) olarak adlandırılır.
Peki ya toksoid-a(lar)? Gerçek şu ki, bu bileşik, toksoid-a’nın aksine, çevrede kararsızdır, bu nedenle, kural olarak, insanlar için bir tehdit oluşturmaz.
Saksitoksinler
Saksitoksinler, Anabaena (A. circinalis), Aphanizomenon (A. flos-aquae), Cylindrospermopsis (C. philippinensis, C. raciborskii), Oscillatoria ve Plectonema wollei türünden bazı türleri oluşturur. Saksitoksinler ayrıca dinoflagellatlar (Alexandrium, Gymnodinium, Pyrodinium cinsi) tarafından sentezlenir ve denizde ve tatlı suda yaşayan yumuşakçalarda birikir.
Saksitoksinler, mikrosistinler ve nodülarinlerden farklı olarak, termostabildir, ancak aktif karbon üzerinde sorpsiyon veya suyun ozonlanması yoluyla sudan ayrılabilirler.
Bu alkaloid, sodyum kanallarının gözeneklerine bağlanarak aksonlardaki sodyum iletimini bloke eder ve sinir uyarılarının iletimini engeller. Başka bir deyişle felce neden olur. Bu nedenle saksitoksin zehirlenmesine “paralitik kabuklu deniz ürünleri zehirlenmesi” denir.
Bir kişi kolayca yaklaşık 100 mikrogram saksitoksin tüketebilir (bu, 2 litrelik bir hacimde günlük su alımı ile yaklaşık 50 mikrogram / l’dir). Vücutta birikme eğilimi göstermez.
Silindrospermopsin
Cylindrospermopsin, Cylindrospermopsis raciborskii, Aphanizomenon ovalisporum ve Umezakia natans gibi türler tarafından sentezlenir. Listelenen organizmalar tatlı su rezervuarlarının karakteristiği olduğundan, toksinin yerini tahmin etmek zor olmayacaktır.
Mikrosistinlere ve nodülarinlere benzer bu toksin, vücut üzerinde geniş bir etki spektrumuna sahiptir. Cylindrospermopsinin ana hedefi karaciğerdir, ancak gözleri, dalağı, akciğerleri, timusu, kalbi, böbrekleri ve benzerlerini de olumsuz etkiler. Ek olarak, cylindrospermopsin hücrelerde protein sentezini inhibe eder, in vitro DNA parçalanmasına ve glutatyon sentezinin (güçlü bir endojen antioksidan) inhibisyonunun arka planına karşı hücrelerde oksidatif stres oluşumuna neden olur.
Silindrospermopsinin öldürücü dozu 6 mg/kg’dır. Suda çözünür ve düşük pH seviyelerinde stabildir. Su 100°C’ye ısıtıldığında 15 dakika boyunca aktif kalır, bu nedenle bu toksini nötralize etmenin ana yöntemi, suyun ve potansiyel olarak cylindrospermopsin ile enfekte olabilen ürünlerin uzun süreli termal tedavisidir.
Aplisiatoksinler
Bu, protein olmayan yapıda bir toksindir ve deniz sularının karakteristik sakinleri olan Lyngbya, Schizothrix (S. calcicola), Oscillatoria, Phormidium nigro-viride türlerinin bazı alg türleri tarafından üretilir.
Aplisiatoksin, artan protein fosforilasyonuna katkıda bulunan protein kinaz C’yi aktive edebilir. Bu da, tümörlerin daha da ortaya çıkmasına katkıda bulunur. Ek olarak, cilt ile teması halinde, toksin yiyecekle veya soluma yoluyla yutulursa, akut dermatit görünümünün yanı sıra mukoza zarının iltihaplanmasına neden olabilir.
Aplisiatoksinin öldürücü dozu 0.3 mg/kg’dır. Kaynatıldığında kararsızdır ve çöker. Ancak aplysiatoksin’den suda kurtulmak en iyi seçenek değildir, çünkü bu şekilde brom dumanları ile zehirlenme riskini alırsınız.
VMAA-metilamino-L-alanin, denizde veya tatlı suda yaşayan Nostoc, Synechococcus ve Synechocystis cinslerinin yanı sıra bazı bireysel türler (Planktothrix aghardii, Anabaena variabilis, Cylindrospermopsis raciborskii) tarafından sentezlenen protein olmayan bir amino asittir. Bu amino asit, kabuklu deniz hayvanlarında, bazı balık türlerinde ve suyun kendisinde birikir.
VMAA, amyotrofik lateral skleroz (Lou Gehrig hastalığı), Parkinson ve Alzheimer ve diğer nörodejeneratif bozuklukların gelişimini tetikleyebilir. Ayrıca amino asidin protein yıkımında önemli bir süreç olan protein ubiquitination’ı arttırdığı varsayılmaktadır.
Nörotoksik etkiler, bir kişi yaklaşık 4000 mg/kg vücut ağırlığı miktarında VMAA tükettiğinde kendini gösterir. Ancak bu toksin söz konusu olduğunda, büyük bir tehlike oluşturan kronik zehirlenmedir.
Su veya gıdanın ısıl işlemi ne yazık ki a-metilamino-L-alanin’in nötralizasyonunu garanti etmez, çünkü bu bileşik yüksek sıcaklıklarda ve düşük pH değerlerinde oldukça kararlıdır.
Vahşi doğada hayatta kalın
Ötrofik su kütlelerinde oluşabilen çeşitli toksinlerin etki mekanizmalarını sonsuz bir şekilde tanımlayabiliriz. Ama burada en önemli şey nedir? İhmal edilen ötrofikasyonun üzücü ve bazen trajik sonuçlara yol açabileceği gerçeğini kabul edin. Bu nedenle, sağlığı ve yaşamı korumak için bu çevre sorununun olumsuz etkilerini en aza indirmek için her şeyi yapmak bizim çıkarımızadır.
Kendinizi ve sevdiklerinizi korumak için basit ama çok önemli üç kurala uymalısınız.
- Öncelikle kalacak yer seçerken dikkatli olun. Ötrofik sularda yüzmek gerekli değildir – toksini aerosol şeklinde soluyarak bile zehirlenebilirsiniz.
- İkinci olarak, deniz ürünleri seçerken dikkatli olun (özellikle kabuklu deniz ürünleri hayranıysanız) – çoğu zaman kendi içlerinde toksin biriktiren ve bazen evde kurtulmak imkansız olan bu organizmalar.
- Üçüncü olarak, nehirlerden, göllerden, göletlerden ve diğer su kütlelerinden su içmemeye çalışın. Özellikle ötrofikasyonun ilk belirtilerini (suyun bulanıklığı, yüzeyde bir yosun tabakası) fark ederseniz. Şişelenmiş içme suyu kullanmak daha iyidir, çünkü suyun uzun süreli kaynatılması bile bazı toksinler için etkili değildir.