Ero sivun ”Kasvien altistuminen metalleille” versioiden välillä

Versio 21. helmikuuta 2013 kello 08.46

----#(number):: . Kannattaa noudattaa tavanomaista otsikkorakennetta: Kysymys; Vastaus; Perustelut. (Tai vaihtoehtoisesti: Rajaus; Tulos; Perustelut.) --Jtuomist 13:21, 10 May 2011 (UTC) (type: truth; paradigms: science: comment)

Kasvien altistuminen

Kasvit voivat ottaa kemikaaleja suoraan maasta tai ilmasta. Useimmat haitta-aineet otetaan passiivisesti maavedestä haihdunnan avulla, mutta ravinteiden kuten Cu:n ja Zn:n otto tapahtuu myös aktiivisen juurioton kautta maavedestä. Putkilokasvien altistumista haitta-aineille säätelee juurten jakautuminen maaprofiilissa, maaperän fysikokemikaaliset ominaisuudet sekä kemikaalien keskinäiset vuorovaikutukset.

Kohdekohtaisessa riskinarvioinnissa kasvien altistuminen metalleille lasketaan joko maan kokonaispitoisuuden tai biosaatavan/saatavan pitoisuuden avulla.

PEC_total, maaperän kokonaispitoisuudesta arvioitu ympäristönpitoisuus (mg/kg)

PEC_bioavailable , maaperän biosaatavasta pitoisuudesta arvioitu ympäristöpitoisuus (mg/kg)

Kasvin metallipitoisuus

Biokertyvyystekijä, BCF

Yksinkertaisin malli arvioida haitta-aineen siirtymistä maasta kasviin on biokertyvyys tekijä BCF ( BCF, bioconcentration factor; myös UF = uptake factor, TF=transfer factor), joka saadaan kasvin tai kasviosan (juuri, lehdet, varsi, siemenet) pitoisuuden (mg/kg dw) ja maa-aineksen (maaveden) sisältämän pitoisuuden (mg/kg dw) välisestä suhteesta (Suter 2007) ^[1]. Kemikaali on biokertyvää, jos kasvin sisältämä pitoisuus on korkeampi kuin maa-aineksen vastaava pitoisuus. Haitta-aineen biokertyminen perustuottajiin aiheuttaa kasvanutta riskiä ylempänä ravintoketjussa oleville.

Haitta-aineiden kertyvyystekijät voidaan määrittää kohdekohtaisesti tai käyttää kirjallisuudessa esiintyviä arvoja. Kohdekohtaisissa riskinarvioinneissa on suositeltavaa, että biokertyvyystekijän arvot määritetään mahdollisuuksien mukaan tapauskohtaisesti (Reinikainen 2007)^[2] . Viimeisenä keinona on käyttää sekä orgaanisille kemikaaleille että metalleille lukua 1 seulontavaiheen riskinarvioinnissa, mikä on hyvin konservatiivinen ja yliarvioi kasvien ottaman haitta-ainepitoisuuden useimmissa tapauksissa (Suter 2007).

Biokertyvyystekijä määritetään haitta-ainekohtaisesti seuraavasti:

 BCF = Cp/Cs

BCF = biokertyvyystekijä kasvin (kasvinosan) ja maa-aineksen välillä, dw (-)

Cp = kasvin pitoisuus, (mg/kg dw)

Cs = maa-aineksen kokonaispitoisuus (mg/kg dw)

Malli olettaa, että haitta-aineen siirtyminen maasta kasviin on lineaarinen riippumatta maan pitoisuudesta, mutta erityisesti maa-aineksen epäorgaanisten yhdisteiden kohdalla suhde on usein epälineaarinen. Tästä johtuen lineaarinen malli voi yliarvioida kasvien pitoisuutta erittäin saastuneilla maa-alueilla. Yhden muuttujan malli ei myöskään huomioi maaperän ominaisuuksia (savipitoisuus, orgaanisen aineksen määrää, pH, CEC tai partikkelikokoa), kasvien ominaisuuksia (ikä, taksonomia, kasvutapa, juurten syvyys, haihduntaa), altistumisaikaa tai muita alueellisia tekijöitä (keskimääräinen lämpötila kasvukaudella), mitkä säätelevät kasvien altistumista haitta-aineille. (Suter 2007)

Monien alkuaineiden pitoisuus kasvin versossa (mg/kg dw) on ennustettavissa käyttämällä log-log lineaarista sovitusta kenttäkokeista saaduille kasvi ja maaperäpitoisuuksille (Suter 2007).

Metallipitoisuuden määrittäminen ravintokasveissa

Risc-Human-malli tarjoaa laskentamallin syötävien kasvien (juurekset, lehtimäiset kasvit) haitta-ainepitoisuuden laskemiseen (Reinikainen 2007). Tietoa hyödynnetään terveysriskien arvioinnissa ravinnon kautta altistumisen arviointiin, mutta malli soveltuu myös ravintoketjutarkasteluun.

Pitoisuus kasvin juurissa (ravintokasvit, Risc-Human)

Cro = BCFr ×Cs × fdwr

Cro = pitoisuus kasvissa (juuri), tuorepaino (mg/kg fw)

BCFr = biokertyvyystekijä maan ja kasvin (juuri) välillä, dw (-)

Cs = malliin syötetyn maa-aineksen kokonaispitoisuus (mg/kg dw)

fdwr = kasvin (juuri) kuivapaino (kg dw/ kg fw)

Kasvin pinnalle kertynyt pöly (ravintokasvin lehdille, marjoihin, Risc-Human)

Cdp = TSPo × DRo × Frso × Cs × (fin/(Yv × fEi)) × [1-(1 –exp (- fEi × te))/(fEi × te)]

Cdp = lehdille laskeutuneesta maapölystä kasviin kertyvä pitoisuus (mg/kg fw)

Tspo = ulkoilman hiukkaspitoisuus (0,07 mg/m³)

Dro = kerrostumisnopeus (1 cm s^-1 =864 m d^-1; mallin oletusarvo)

Frso = maapölynosuus ilman hiukkasista (0.5; mallin oletusarvo)

Cs = malliin syötetyn maa-aineksen kokonaispitoisuus (mg/kg dw; haitta-ainekohtainen)

fin = kasviin absorboituva osuus (0.4; mallin oletusarvo)

Yv = kasvi sato (0.28 kg/ m²; mallin oletusarvo)

fEi = lehdille laskeutuneesta maapölystä pois huuhtoutuva osuus (0.033 m d^-1; mallin oletusarvo)

te = kasvukauden pituus (180 d; mallin oletusarvo)

Yksinkertaistettu kaava, jossa on käytetty Risc-Human –mallin oletusarvoja:

Cdp = 1,089 × 10^-3 × Cs

Cdp = kasvin lehdille laskeutuneesta maapölystä kasviin kertyvä pitoisuus (mg/kg fw)

Cs = malliin syötetyn maa-aineksen kokonaispitoisuus (mg/kg dw; haitta-ainekohtainen)

Pitoisuus kasvin versossa (ravintokasvin lehdet, varsi, marjat, Risc-Human)

Cst = BCFs × Cs × fdws + Cdp × fdws

Cst = pitoisuus kasvissa (lehdet, varsi), tuorepaino (mg/kg fw)

BCFs = biokertyvyystekijä maan ja kasvin (lehdet, varsi) välillä, dw (-)

Cs = malliin syötetyn maa-aineksen kokonaispitoisuus (mg/kg dw)

fdws = kasvin (lehdet,varsi) kuivapaino (kg dw/ kg fw)