Influența Zincului și a pH-ULUI Solului asupra Absorbției Cadmiului de Către Plantele de Salată

Introducere

Cadmiul (Cd) este un element omniprezent în sol. La plante, Cd-ul se regăseşte în concentraţii de n.10-6-n.10-12, făcând parte din grupa ultramicroelementelor, alături de: Se, Cs, Hg, Ag, Au, Ra (Trifu, 1997). Cu toate acestea, Cd-ul nu prezintă nici o funcţie esenţială la plante (Lehoczky şi colab., 2000), fiind toxic atât pentru plante, cât şi pentru animale şi om. Concentraţii ale Cd-ului în sol, mai ridicate decât în condiţii naturale (>1mg kg-1 s.u., Alloway, 1995), au rezultat în urma activităţilor antropice precum industria metaliferă neferoasă, industria minieră, producerea, utilizarea şi disponibilizarea bateriilor, a deşeurilor metalifere şi a deşeurilor urbane, disponibilizarea reziduurilor rezultate din tratarea apelor de canalizare, aplicarea pesticidelor şi a îngrăşămintelor fosfatice (Alloway, 1995). Deşi prezent într-o varietate de forme neutre şi complexe anionice (de ex. cloruri, sulfaţi sau carbonaţi), forma cea mai comună în care Cd-ul se regăseşte în sol este cea de ion liber (Cd2+). Fiind astfel mult mai mobil decât alte metale grele (de ex. plumbul (Pb)) (Alloway şi colab., 1988, Alloway, 1995, McLaughlin şi colab., 1996, Lehoczky şi colab., 1998), Cd-ul poate fi absorbit şi translocat cu uşurinţă de către plante. Capacitatea de a acumula acest metal variază atât în funcţie de grupul din care face parte planta, cât şi în funcţie de specie şi chiar varietate. Biodisponibilitatea ridicată a Cd-ul pentru plante, face ca acest element să pătrundă cu uşurinţă în lanţul trofic şi deci în organismul uman. Odată pătruns în organismul uman, Cd-ul este greu de eliminat şi, ca urmare, se acumulează în ţesuturi, timpul său de înjumătăţire fiind de 10-30 de ani (Lehoczky şi colab., 1998). Cadmiul este considerat ca fiind unul dintre elementele cancerigene. Ingerarea cronică a acestui element duce la perturbări ale structurii si funcţiei renale, în timp ce expunerea prin inhalare este răspunzătoare de cancer pulmonar şi disfuncţii renale.

Consumul legumelor contaminate cu Cd, provenite în urma cultivării lor pe soluri poluate, reprezintă principala modalitate de expunere a populaţiei umane la Cd (Lăcătuşu şi colab., 1996, DEFRA, 2002a). În UK, modelul CLEA (Contaminated Land Exposure Assessment Model) de analiză a riscului asupra sănătăţii umane datorat expunerii la solurile poluate cu Cd, consideră că în funcţie de pH-ul solului, consumul legumelor contaminate reprezintă până la 99% din expunerea totală. S-a observat că dintre legume, cele cultivate pentru consumul frunzelor, şi în special salata, au o capacitate mai mare de a absorbi şi transloca acest element spre ţesuturi, decât cele cultivate pentru consumul rădăcinilor (Alloway şi colab., 1988, Florijn şi colab., 1991, Smilde şi colab., 1992, McKenna şi colab., 1993, Jung şi Thornton, 1996, Lehoczky şi colab., 1998, Gray şi colab., 1999a,b, Cobb şi colab., 2000).

Biodisponibilitatea Cd-ului pentru plante depinde atât de unele caracteristici ale solului, cât şi de specia de plante. Dintre caracteristicile solului, pH-ul este considerat ca fiind cel mai important factor ce controleaza absorbţia radiculară a Cd-ului (Gray şi colab., 1999a, Peijnenburg şi colab., 2000, McBride, 2002, DEFRA-EA, 2002a,b). Acest fapt se regăseşte şi în modelele de estimare a riscului asupra sănătăţii umane şi în actele normative privind stabilirea limitelor maxime de Cd admise în sol şi plante (vezi 5.1). Potrivit acestor acte, se consideră că biodisponibilitatea Cd-ului scade odată cu creşterea pH-ului solului şi ca urmare, valorile pragurilor de alertă şi de intervenţie pentru Cd, stabilite prin lege (Legea protecţiei mediului Nr.137/1995, MAPPM Ord. Nr.756/1997, DEFRA-EA, 2002a) sunt mai ridicate pentru un sol cu pH 8,0 decât pentru unul cu pH 6,0 sau 7,0. Însă, cercetări recente ale lui Tyler si Olsson (2001) au arătat că în soluţia solului, concentraţia Cd-ului urmează o forma de „U”, scăzând între pH 5,0 şi 7,0 şi crescând apoi între pH 7,0 si 8,0, astfel că biodisponibilitatea Cd-ului pentru plante creşte din nou la valori ale pH-ului solului între 7,0 si 8,0. Această observaţie sugerează faptul că modelele curente folosite pentru estimarea acumulării Cd-ului în plante ar putea subestima riscul expunerii la Cd într-un sol cu pH mai mare de 7,0.

Poluarea solurilor cu Cd are adesea loc în asociere cu Zn-ul, însă, concentraţia acestuia nu este inclusă nici în modelele curente de estimare a riscului asupra sănătăţii umane (CLEA–DEFRA-EA, 2002) şi nici în reglementările legale privind contaminarea cu Cd (Legea protecţiei mediului Nr.137/1995, MAPPM Ord. Nr.756/1997, DEFRA-EA, 2002) (vezi 5.1). În plus, majoritatea studiilor anterioare privind influenţa Zn-ului asupra absorbţiei Cd-ului de către plante s-au efectuat în condiţii de pH al solului între 5,0 si 7,0, existând foarte puţine studii la un pH mai mare de 7.0 (Singh şi colab., 1995, Bolan şi colab., 2003).

Scopul acestui studiu a fost investigarea efectului Zn-ului şi al pH-ului solului asupra biomasei foliare, concentraţiei şi acumulării Cd-ului în frunzele de salată (Lactuca sativa L.).

Alcalinitatea solurilor reprezintă o situaţie importantă, dar nu neobişnuită, în special, în cazul solurilor puternic contaminate cu Cd (Alloway şi colab., 1988, Verner şi colab., 1996). Această situaţie apare fie datorită faptului că substratul calcaros este adesea însoţit de mineralizarea Cd-ului şi Zn-ului, fie datorită utilizării calcarului pentru neutralizarea solurilor din jurul centrelor de extracţie şi prelucrare a Zn-ului (Verner şi colab., 1996). De asemenea, s-a investigat impactul acestor rezultate asupra modelelor de analiză a riscului asupra sănătăţii umane, în conformitate cu legislaţia actuală, comparându-se factorii de concentraţie (CF) calculaţi pentru Cd conform condiţiilor prezentului studiu au fost comparaţi cu CF prevăzuţi de modelul CLEA.

Obiectivele acestui studiu au fost:

- investigarea efectului prezenţei Zn, în diferite concentraţii, asupra absorbţiei Cd-ului de către plantele de Lactuca sativa;

- investigarea efectului pH-ului solului şi în special a unui pH uşor alcalin asupra acumulării Cd-ului în plantele de Lactuca sativa;

- investigarea efectului Zn-ului şi a pH-ului solului asupra modelului CLEA de evaluare a riscului Cd-ului asupra sănătăţii umane.