معلومة

16.6 ج: تحلل الكيماويات التركيبية في التربة والمياه - علم الأحياء


تعتبر الكائنات الحية الدقيقة من المشاركين الأساسيين في إزالة السموم من الماء والتربة.

أهداف التعلم

  • التمييز بين المعالجة الحيوية للتربة مقابل الماء

النقاط الرئيسية

  • تحلل البكتيريا المادة العضوية عن طريق إنتاج عدد من الإنزيمات المختلفة من أجل تفاعلات أكثر عمومية مثل التحلل المائي وتكوين الأسيتات وتكوين الميثان ، والإنزيمات شديدة التحديد مثل deoxygenases التي يمكن أن تكسر المركبات العطرية.
  • يتم مساعدة الأنواع البكتيرية في عملية التحلل بواسطة الفطريات (على سبيل المثال ، Aspergillus sp.) ، البروتوزوا ، وممثلو الأركيا.
  • تتيح التطورات الحديثة في مجالات علم الجينوم والبروتينات والمعلوماتية الحيوية رؤى جديدة حول الإمكانات الأيضية الهائلة للكائنات الحية الدقيقة.

الشروط الاساسية

  • المعالجة البيولوجية: استخدام الكائنات الحية الدقيقة عادة لإزالة الملوثات وخاصة من المياه الملوثة.
  • التوافر البيولوجي: كمية المادة التي يمكن فيزيائيًا كيميائيًا أن تتحلل بفعل الكائنات الحية الدقيقة.

كوكبنا ملوث بالعديد من المواد الكيميائية السامة للكائنات الحية. هذه المواد الكيميائية هي منتجات أو منتجات ثانوية من صناعات مختلفة. ومن الأمثلة على هذه الملوثات مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) ، والهيدروكربونات العطرية المتعددة (PAHs) ، والكلورو إيثين ، والمواد الصيدلانية. يمكن أن تسبب هذه الملوثات تلوثًا خطيرًا للهواء والتربة والماء. تلعب الكائنات الدقيقة دورًا رئيسيًا في القضاء على هذه الملوثات من البيئة.

المعالجة الحيوية للتربة

التربة هي المستودع الرئيسي للكائنات الحية الدقيقة حيث يحتوي كل جرام على حوالي مليار ميكروب. تستخدم الميكروبات للمعالجة الحيوية فى الموقع من التربة الملوثة. الكائنات الدقيقة التي يمكنها إزالة الملوثات من البيئة تسمى المعالجات الحيوية. غالبًا ما تكون التلوثات ناتجة عن مزيج من الملوثات وأفضل استراتيجية للتنظيف هي استخدام مزيج من الأنواع المختلفة حيث سيتم تحسين كل منها لتحلل مركب سام معين.

عادة ما يتم رصد نشاط الميكروب في مثل هذه المواقع لضمان الظروف المثلى لنمو البكتيريا وبالتالي التدهور. يمكن إجراء تحلل المواد السامة في وجود الأكسجين (هوائيًا) وغيابه (لاهوائيًا). العامل المحدد للطب الحيوي في التربة هو التوافر البيولوجي للعوامل الملوثة.

المعالجة الحيوية للمياه

تعتبر معالجة مياه الصرف الصحي عملية حاسمة لضمان تنقية مياه الصرف الصحي التي ستمنع التلوث الكيميائي والميكروبيولوجي للبيئة ، وخاصة لإمدادات مياه الشرب. جزء مهم من هذه العملية هو الخطوة البيولوجية التي تتضمن نشاط الكائنات الحية لتنظيف المياه من المواد العضوية. يحدث هذا في الخطوة الثانوية لتنقية مياه الصرف الصحي. تقلل الكائنات الحية الدقيقة بشكل كبير من تركيز العناصر الغذائية التي إذا تم إطلاقها في البيئة يمكن أن تؤدي إلى فرط نمو غير مرغوب فيه للكائنات الحية الدقيقة والطحالب.

لديهم أيضًا القدرة على تنظيف المياه من المكونات السامة. يتم إجراء التحلل في الخطوات اللاهوائية والهوائية والتسميد. يسمح للهضم اللاهوائي بالبكتيريا بالإجراء لمدة أسبوعين تقريبًا لضمان وقت كافٍ لإكمال العملية. خلال هذا الوقت ، تخضع المادة العضوية لأربعة تحولات إنزيمية مختلفة: التحلل المائي, تكوين الحمض, تكوين الأسيتات و توليد الميثان. المنتجات النهائية هي الماء وثاني أكسيد الكربون والميثان. في الخطوة الهوائية ، يضاف الأكسجين إلى النظام وتتحول المادة العضوية إلى ثاني أكسيد الكربون. في خطوة التسميد ، تتم إضافة مصادر الكربون الإضافية للمساعدة في الخطوات النهائية للتحلل.

في السنوات الأخيرة ، كشفت التطورات في دراسات الجينوم والبروتينات والمعلوماتية الحيوية للكائنات الدقيقة البيئية عن إمكانات هائلة في المسارات الأيضية.

أظهرت مثل هذه الدراسات ذلك بوركولديريا زينوفورانس LB400 و رودوكوكس ص. سلالة RHA1 ، طورت مسارات لتحلل المركبات العطرية ، والتي تعد من أصعب الملوثات للتخلص منها. البكتيريا لها جينات ترميز ل مزيلات الأكسجين لفتح الهياكل الحلقية العطرية لهذه المواد الكيميائية.

كان يعتقد منذ فترة طويلة أن الهيدروكربونات ومشتقاتها تتحلل فقط في وجود الأكسجين. سيؤدي هذا غالبًا إلى نضوب الأكسجين في البيئات شديدة التلوث بالزيت. أثبتت الدراسات في السنوات الأخيرة أن هناك العديد من أنواع البكتيريا اللاهوائية القادرة على تحلل هذه المجموعة من الملوثات. السمة المشتركة بين هذه البكتيريا هي أنها تمتلك اختزالية dehalogenases.

يتم مساعدة الأنواع البكتيرية في عملية التحلل بواسطة الفطريات (على سبيل المثال ، فطر الرشاشيات sp.) ، البروتوزوا ، وممثلو الأركيا. يتمثل الدور الأساسي للفطريات في إفراز العديد من الإنزيمات خارج الخلية التي تكسر الجزيئات المعقدة إلى مكوناتها وتجعلها متاحة بسهولة للمجتمع البكتيري.


متانة المواد المركبة أثناء الشيخوخة الحرارية المائية والبيئية

التحلل البيولوجي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة

التحلل البيولوجي ليس شكلاً شائعًا من أشكال التحلل حيث أن اللدائن الحرارية الأكثر شيوعًا مقاومة للهجوم الميكروبيولوجي [46]. كانت الحالات الوحيدة التي كان فيها الهجوم البيولوجي قد أثرت على متوسط ​​العمر المتوقع مع بعض البولي يوريثان وبعض الإضافات ذات الوزن الجزيئي المنخفض في PVC3. لم يتم تطوير تقنيات تنبؤية لمتوسط ​​العمر المتوقع للبوليمرات التقليدية بسبب التحلل البيولوجي على الرغم من وجود معايير لاختبار المقاومة [47]. ومع ذلك ، هناك اهتمام متزايد بتطوير بوليمرات قصيرة العمر بشكل متعمد للاستخدامات الطبية وللاستخدام كعبوات يمكن التخلص منها [48].


التحلل البيولوجي للأصباغ الاصطناعية - مراجعة

إن تلوث التربة والمياه بالنفايات السائلة المحتوية على صبغ هو مصدر قلق بيئي. نظرًا لزيادة وعي المجتمع العالمي واهتمامه بإفراز الأصباغ الاصطناعية في البيئة واستمرارها هناك ، فقد تم تركيز الكثير من الاهتمام على معالجة هذه الملوثات. من بين تقنيات مكافحة التلوث الحالية ، يظهر التحلل البيولوجي للأصباغ الاصطناعية بواسطة الميكروبات المختلفة كنهج فعال وواعد. وقد تم إثبات إمكانات المعالجة الحيوية للعديد من الميكروبات للأصباغ الاصطناعية وتلك الخاصة بالآخرين سيتم استكشافها في المستقبل. يعد التحلل البيولوجي للأصباغ الاصطناعية عملية اقتصادية وفعالة وصديقة للبيئة وحميدة بيئيًا. نأمل أن تثبت المعالجة الحيوية للأجانب ، بما في ذلك الأصباغ الاصطناعية بواسطة الميكروبات المختلفة ، حلاً صديقًا لمشكلة التربة البيئية وتلوث المياه في المستقبل. تناقش ورقة المراجعة هذه بشكل شامل علوم وفنون التحلل البيولوجي للأصباغ الاصطناعية.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


تحلل الأكساميل في التربة والمياه

مشاهدات المقالات هي مجموع تنزيلات النصوص الكاملة للمقالات المتوافقة مع COUNTER منذ نوفمبر 2008 (بتنسيق PDF و HTML) عبر جميع المؤسسات والأفراد. يتم تحديث هذه المقاييس بانتظام لتعكس الاستخدام حتى الأيام القليلة الماضية.

الاقتباسات هي عدد المقالات الأخرى المقتبسة من هذه المقالة ، ويتم حسابها بواسطة Crossref ويتم تحديثها يوميًا. اعثر على مزيد من المعلومات حول عدد الاقتباسات من Crossref.

درجة الانتباه Altmetric هي مقياس كمي للانتباه الذي تلقته مقالة بحثية عبر الإنترنت. سيؤدي النقر فوق أيقونة الكعك إلى تحميل صفحة على altmetric.com تحتوي على تفاصيل إضافية حول النتيجة ووجود وسائل التواصل الاجتماعي للمقالة المحددة. اعثر على مزيد من المعلومات حول "نقاط الانتباه البديلة" وكيفية احتساب النتيجة.

ملحوظة: بدلاً من الملخص ، هذه هي الصفحة الأولى للمقالة.


الشركات السامة تدمر تربة الكوكب

يجادل تحليل نُشر حديثًا في مجلة Frontiers in Environmental Science بأن الحساء السام من المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب ومبيدات الفطريات يتسبب في فوضى تحت الحقول المغطاة بالذرة وفول الصويا والقمح ومحاصيل الزراعة الأحادية الأخرى. البحث هو المراجعة الأكثر شمولاً التي أجريت على الإطلاق حول كيفية تأثير مبيدات الآفات على صحة التربة.

تمت مناقشة الدراسة من قبل اثنين من مؤلفي التقرير ، ناثان دونلي وتاري غونستون ، في مقال نُشر مؤخرًا على موقع Scientific American.

يذكر المؤلفون أن النتائج يجب أن تحدث تغييرات فورية في كيفية قيام الهيئات التنظيمية مثل وكالة حماية البيئة (EPA) بتقييم المخاطر التي تشكلها ما يقرب من 850 مكونًا من مبيدات الآفات المعتمدة للاستخدام في الولايات المتحدة الأمريكية.

أجراه مركز التنوع البيولوجي وأصدقاء الأرض وجامعة ماريلاند ، نظر البحث في ما يقرب من 400 دراسة منشورة أجرت معًا أكثر من 2800 تجربة حول كيفية تأثير المبيدات على الكائنات الحية في التربة. اشتمل الاستعراض على 275 نوعًا فريدًا أو نوعًا فريدًا من كائنات التربة و 284 مبيدًا مختلفًا أو خليطًا من مبيدات الآفات.

تم العثور على مبيدات الآفات تضر الكائنات الحية التي تعتبر ضرورية للحفاظ على التربة الصحية في أكثر من 70 في المائة من الحالات. لكن دونلي وجونستون يقولان إن هذا النوع من الضرر لم يتم اعتباره في تقييمات السلامة لوكالة حماية البيئة ، والتي تتجاهل أضرار المبيدات الحشرية لديدان الأرض وذيل الربيع والخنافس وآلاف الأنواع الأخرى الجوفية.

تستخدم وكالة حماية البيئة نوعًا اختبارًا واحدًا لتقدير المخاطر على جميع الكائنات الحية في التربة ، نحل العسل الأوروبي ، الذي يقضي حياته بالكامل فوق الأرض في صناديق اصطناعية. لكن 50-100 في المائة من جميع المبيدات ينتهي بها المطاف في التربة.

خلص الباحثون إلى أن التصعيد المستمر للزراعة كثيفة المبيدات والتلوث هما عاملان رئيسيان في تراجع كائنات التربة. من خلال إجراء مراجعات غير كافية على الإطلاق ، يعمل النظام التنظيمي على حماية صناعة مبيدات الآفات.

تأتي الدراسة في أعقاب نتائج أخرى حديثة تشير إلى وجود مستويات عالية من مادة الغليفوسات الكيميائية المبيدات الحشائش ومنتجها السام AMPA في عينات التربة السطحية من حقول عدم الحراثة في البرازيل.

الكتابة على موقع GMWatch الإلكتروني ، لاحظت كلير روبنسون وجوناثان ماثيوز أنه على الرغم من ذلك ، فإن شركات الكيماويات الزراعية التي تسعى إلى تجديد ترخيص الغليفوسات من قبل الاتحاد الأوروبي في عام 2022 تقول إن إحدى أعظم فوائد الغليفوسات هي قدرته على تعزيز الصحة. التربة عن طريق تقليل الحاجة إلى الحرث (أو الحرث).

هذا في حد ذاته مضلل لأن المزارعين يلجأون إلى الحرث نظرًا لمقاومة الأعشاب الضارة المتزايدة للغليفوسات ، كما أن الزراعة العضوية لا تتضمن طرقًا للحرث. في الوقت نفسه ، يتجاهل أنصار الغليفوسات أو ينكرون سميته للتربة والمياه والبشر والحياة البرية.

مع أخذ ذلك في الاعتبار ، من الجدير بالذكر أن GMWatch يشير أيضًا إلى دراسة حديثة أخرى تقول أن الغليفوسات مسؤول عن زيادة بنسبة 5 في المائة في معدل وفيات الرضع في البرازيل.

تقود الدراسة الجديدة ، "المبيدات الحشرية في دراسة حالة حول أنظمة الزراعة بدون حرث وبقع الغابات المحيطة في البرازيل" في مجلة Scientific Reports ، الباحثين إلى استنتاج أن التربة الملوثة بالغليفوسات يمكن أن تؤثر سلبًا على جودة الغذاء وصحة الإنسان والعمليات البيئية. لصيانة خدمات النظام البيئي. يجادلون بأن وجود الغليفوسات و AMPA في التربة قد يعزز السمية للأنواع الرئيسية للحفاظ على التنوع البيولوجي ، والتي تعتبر أساسية للحفاظ على النظم البيئية العاملة.

تؤكد هذه الدراسات على الحاجة إلى الابتعاد عن أيديولوجية وممارسات "الثورة الخضراء" التي فقدت مصداقيتها بشكل متزايد. ساعد هذا النموذج الكيميائي المكثف على التوجه نحو زراعة أحادية المحصول وأدى إلى أنظمة غذائية أقل تنوعًا وأطعمة مغذية أقل. وقد أدى تأثيره على المدى الطويل إلى تدهور التربة واختلال توازن المعادن ، مما أثر بدوره سلباً على صحة الإنسان.

إذا لجأنا إلى الهند ، على سبيل المثال ، فإن هذا البلد يخسر 5334 مليون طن من التربة كل عام بسبب تآكل التربة وتدهورها ، ويعزى الكثير منها إلى الاستخدام غير الحذر والمفرط للمواد الكيميائية الزراعية الاصطناعية. أفاد المجلس الهندي للبحوث الزراعية أن التربة أصبحت ناقصة في المغذيات والخصوبة.

الهند ليست فريدة في هذا الصدد. ذكرت ماريا هيلينا سيميدو من منظمة الأغذية والزراعة في عام 2014 أنه إذا استمرت معدلات التدهور الحالية في جميع التربة السطحية في العالم ، فقد تختفي في غضون 60 عامًا. وأشارت إلى أن حوالي ثلث تربة العالم قد تدهورت بالفعل. هناك اتفاق عام على أن تقنيات الزراعة الكيماوية الثقيلة هي سبب رئيسي.

قد يستغرق الأمر 500 عام لتوليد بوصة واحدة من التربة ولكن فقط بضعة أجيال لتدميرها. عندما تغمر التربة بمواد كيميائية زراعية اصطناعية مسجلة الملكية كجزء من نموذج للزراعة المعتمدة على المواد الكيميائية ، فإنك تلحق الضرر بالكائنات الدقيقة الأساسية وينتهي بك الأمر بتغذية التربة بنظام غذائي محدود من المواد الغذائية السامة.

مسلحين بمبيداتهم الحيوية الاصطناعية التي تبلغ تكلفتها عدة مليارات من الدولارات ، وهذا ما تفعله شركات الكيماويات الزراعية منذ عقود. تدعي هذه الشركات ، في غطرستها ، أن لديها معرفة لا تمتلكها ، ومن ثم تحاول إقناع الجمهور والوكالات والسياسيين المختارين بالانحناء أمام مذبح `` علوم '' الشركات وكهنوتها العلمي الذي يُشترى ويُدفع أجرًا. .

تم الإبلاغ عن الآثار الضارة لمنتجاتها على الصحة والبيئة على نطاق واسع لعقود ، بدءًا من كتاب راشيل كارسون الرائد في عام 1962 بعنوان الربيع الصامت.

تؤكد هذه الدراسات الأخيرة على الحاجة إلى التحول نحو الزراعة العضوية والإيكولوجيا الزراعية والاستثمار في النماذج الأصلية للزراعة & # 8211 كما دعت إليه باستمرار الوكالات الدولية رفيعة المستوى ، وليس أقلها الأمم المتحدة ، والعديد من التقارير الرسمية.

هل يمكنك توفير 1.00 دولار شهريًا لدعم وسائل الإعلام المستقلة

على عكس صحيفة الغارديان ، لا يتم تمويلنا من قبل بيل أند أمبير ميليندا جيتس ، أو أي منظمة غير حكومية أو حكومة أخرى. لذلك ، يتم دائمًا تقدير عدد قليل من العملات المعدنية في مرطباننا لمساعدتنا على الاستمرار.

كود Bitcoin JTR الخاص بنا هو: 1JR1whUa3G24wXpDyqMKpieckMGGW2u2VX

لكن هذا هو مجرد آغ كبير كما تقول؟ كنت أنا وزوجتي نتحدث للتو عن النفاق المتأصل في & # 8220green Movement & # 8221 كما يدفعه البلهاء مثل الكونغرس كورتيز. واحدة من أسوأ الأشياء التي تتحدث عنها أمريكا من الناحية البيئية هي فكرة أن كل شخص يجب أن يكون لديه حديقة. يتم سكب زليونات جالونات من المياه الصالحة للشرب كل عام على & # 8220crop & # 8221 التي يتم قطعها وتعبئتها وإلقائها في مكب النفايات. يتم سكب جالونات وأرطال لا حصر لها من الأسمدة والمبيدات الصناعية على الأرض حول منزلك & # 8211 ثم يتم غسلها في إمدادات المياه الخاصة بك. الصناعات الكبيرة التي تنتج كميات هائلة من معدات الطاقة لهذا المسعى غير المجدي. كم من البترول يضيع فقط في العناية بالعشب؟ كم من وقتك الثمين تضيعين في جز حديقتك؟ يا كسول جدا؟ ما عليك سوى إلقاء نظرة على كيفية نشوء صناعة بأكملها في الولايات المتحدة لمجرد جز العشب الخاص بك بسبب الكسل الذي أصبح عليه الأشخاص الآن. Xeriscape على الأقل في الفناء الأمامي الخاص بك.

لم أفهمها قط. بالتأكيد ، يبدو الأمر جيدًا ، لكن هناك الكثير من الوقت والجهد إذا قمت بذلك بنفسك ، والكثير من المال إذا قمت بتوظيفه. أقوم بقص لي لإبقاء المخلوقات والحشرات في مكانها ، لكنني لا أعطي أي نوع من العشب ، ولا تزعجني الحشائش. في الواقع ، كنت أفضل أن كل شيء كان الهندباء. إنهم لا ينموون أسرع من العشب ، ولديهم أزهار. أظن أنه يتم استخدام مبيدات الآفات لكل فدان في المروج أكثر من المحاصيل. إنها ليست تكلفة كبيرة لمالك المنزل ، الذي لن يلاحظ حتى تكلفة الاستخدام مرتين أو ثلاثة أضعاف ما يحتاج إليه. هم لعملية الزراعة.

يجب أن يبدأ السيد Todhunter في تنسيق عقد عالمي من & # 8216Operation Restore Soil Health & # 8217.

لقد أثبتت أنا وآخرون أنه يمكنك تحويل التربة غير الصحية تمامًا إلى تربة صحية على مدى 7-10 سنوات باستخدام طرق عدم الحراثة والطرق العضوية والتسميد الذاتي.

إذا تمكنت من تجنيد 100 مليون شخص لتميل كل منهم إلى 100 متر مربع لمدة عقد من الزمان ، فإنك ستنشئ مليون هكتار من التربة السطحية العضوية عالية الجودة.

هذه هي البداية فقط: في النهاية ستحتاج إلى مليار شخص يميلون كل منهم إلى هكتار. سيكون ذلك 1 مليار هكتار تمت استعادتها.

لا تتوقع من الشركات أن تبدأ التغيير. نتجاهلهم ونبدأ في التغيير بأنفسنا. ابدأ صغيرًا ولكن لديك طموحات ضخمة على المدى الطويل.

في حين أن الحركة الخضراء هيستيرية بسبب تغير المناخ ، يبدو أنهم لا يهتمون بالتسمم الكيميائي للكوكب. من تصمبم؟ ما مقدار الدعم الذي تقدمه شركة DuPont و Bayer / Monsanto لهستيريا تغير المناخ؟ العديد من السموم التي نتغذى عليها لا تخضع للتنظيم على الإطلاق. لا توجد حضارة تعيش أكثر من تربتها العليا.

أصبح لدى كل من DuPont و Bayer / Monsanto BP و Shell و Pentagon وغيرها شعار أخضر (تم جلبه ودفع ثمنه) وشروط استخدام مثل الاستدامة في الصفحة الأولى من موقع الويب الخاص بهم ومساعدتنا لكوكبنا.
تستخدم العديد من الشركات & # 8217s الآن الورق المعاد تدويره كيف sweeet.
نسوا أن يذكروا العملية الكيميائية الضخمة التي تدخل في ذلك.

يساعدك على نسيان وتجاهل الدمار الذي يفعلونه حتى يستمر العميل في شراء منتجاته بوعي واضح وصحي.

وفي الوقت نفسه ، فإن تغير المناخ لا يكلفهم شيئًا تقريبًا.

أ قصيرة قائمة المقالات المنشورة بشأن استخدام الغليفوسات والمواد الكيميائية الزراعية الأخرى: & GT

"انضم الإنسان إلى الهاوية الأبدية
عندما أصبح الطعام سلعة "

& # 8211 بول فونهارنيش & # 8211
2 يناير 2020

ليست كذلك علم إنه العلموية. إنه يقسم الواقع إلى أجزاء صغيرة ، ويُنظر إلى الحياة على أنها خلايا ، والبيئة كموائل ، والمزارع كحقول محاصيل منفصلة ، والحيوانات كأنواع ، والطبيعة كمواد كيميائية. إنه إفساد للواقع. إنه يفكك واقعنا. وقد استفاد علماء الأحياء (الزائفون) والكيميائيون (الزائفون) من هذا الوهم. العلاج ينفع. يجب أن ينظر إلى كل شيء ككل. ابدأ بنفسك. إذا كنت تعاني من مرض ، فهذه ليست مشكلة في الجزء (الجسيم) ولكنها خلل في الكل.

تختزل العلمانية كل شيء إلى معلومات في شكل خوارزميات وحلقات. نتيجة مباشرة لفلسفة المادية القائمة على أساس تجريبي إذا كانت البراهين المؤقتة تصبح دينًا ، وأسسًا على التفكير بالتمني والهستيريا.

أعتقد أن الوصف الأكثر دقة سيكون حشوًا للعلوم بالتكنولوجيا. بعد كل شيء ، تقدم الرأسمالية تطور الميكنة والتكنولوجيا ، في كل من أشكال الإنتاج والاستهلاك ، كتقدم للمجتمع.

أسميها & # 8220 التفكير البيكسل & # 8221 وترى ذلك في كل مكان. يشبه العالم فسيفساء للصور مكونة من ملايين الصور الفردية (بكسل) & # 8211 شخصًا يرون فقط ما هو أمامهم ونادرًا ما يتراجعون ليروا أين & # 8220 بكسل & # 8221 يتناسب مع الصورة الكبيرة. وقائمة المشاكل الشخصية والتجارية التي نواجهها بسبب هذا النوع من التفكير ربما لا تنتهي.

مقال ممتاز كولين. تم تشبيه & # 8220Green Revolution & # 8221 ب & # 8220 التعدين الشريعي. & # 8221 الذي يبدأ بمجرد أن تلجأ إلى الأسمدة الاصطناعية والمغذيات الاصطناعية & # 8211 التحسينات الجينية للتكنولوجيا الحيوية لإعادة توفير المرونة الطبيعية المفقودة من خلال اللجوء إلى المواد الكيميائية السامة الزراعة الصناعية & # 8211 نفسها تعتمد على الهيدروكربونات (عملية هابر بوش سيئة السمعة: 80٪ من البروتينات الهيكلية الاصطناعية في الأصل اللورد يعرف فقط ما يحدث بين الأمعاء والدماغ ، لكنه يعاني من نقص المناعة وضعف إدراكيًا تقريبًا. .) ثم هناك الطاقة الحيوية من 10 سعرات حرارية للوقود إلى 1 سعر حراري غذائي ، فقط للنمو. 20 سعرًا حراريًا للوقود لمعالجة النفايات وتوزيعها ودفنها (لا تقل عن 15٪ ، وأحيانًا أكثر من ذلك بكثير & # 8211 من المزرعة إلى الحافة للوفاء بالحصص هو مثال جيد) & # 8230. التنوع البيولوجي المقوس (بما في ذلك & # 8220bugpocalypse & # 8221 و # 8220 أين ذهب كل النحل؟

الذي يطرح السؤال البيئي العميق: لماذا؟ التي يبدو أن الإجابة تم تكوينها كـ & # 8220toxic corporations & # 8221 service & # 8216the cabal & # 8217 or & # 8216shadowy elite & # 8217 التي تتحكم في العالم من خلال مجموعة من الاختصارات: أو & # 8220alphabeticity ego-syntony & # 8221 as I يجب أن تشير إليه الآن. والذي إن لم يكن شيئًا آخر ، فهو في الواقع يحجب التطور الأعمق للتكاثر الذاتي والتطور طويل الأمد للأنا ، وهو نوع خاص من الأنا الذاتية الانطوائية التي كانت تُعرف سابقًا باسم & # 8216 العقل الغربي. & # 8217 الآن ، من خلال الإبادة الجماعية للعنف (أسوأ أشكال العنف) ) وإسقاط الأنا الإمبريالية والسيطرة على استعمارها النهم لمعرفة القوة & # 8230. وهو الآن العقل العالمي (intellectus globus أو cogitatio ناتورا عالمي) & # 8230 ، أو ما يتم تكوينه كنظرة عالمية مهيمنة ومهيمنة من خلال هذا الخطاب بالذات.

وهو ما يبدو أنه غير مفهوم بالنسبة لمعظم مستخدمي اللغة الذين يعتقدون أن كفاءتهم اللغوية هي ملكية شخصية وتكوين ملكية مخصخصة & # 8230. صحيح ، إذا كنت تعتقد أن التكوين المناسب للمفاهيم المحددة مسبقًا والمحددة مسبقًا والمستخدمة مسبقًا هو & # 8220 فردي ، فريد ، وخصخصتها شخصيًا & # 8221 & # 8230. وليست قطعة أثرية ثقافية تم تشكيلها وتشكيلها وتكوينها من خلال سلاسل مفاهيمية محددة ثقافيًا ومتفق عليها اجتماعيًا وتوافقيًا للهوية. الهوية الثقافية. السليم للوجود الثقافي.

هذه الحاجة & # 8217t حتى أن تكون وصمة عار. بعد كل شيء ، يجب أن يكون هناك اتفاق وجودي معين في شكل الحياة £ [كذا] إذا كنا سنعيش معًا. هذه هي الأخلاق الأساسية ، والروابط التي تربط ، وقواعد السلوك ، والمعيارية ، والأعراف الثقافية الممتدة إلى التطبيع و & # 8220 تقنيات الهوية & # 8221 و & # 8220 تقنيات الذاتية. & # 8221 لا شيء منها سيئ في جوهره أو حتى سلبي أو عدمي. إنها نظرية العقد الاجتماعي الأساسية: omnes et singulatum & # 8230.The Cavalier & # 8220all for one and one for all & # 8221 (ليست ترجمة دقيقة ، ولكنها جيدة بما فيه الكفاية.) أو & # 8220البريد PLURIBUS أونوم& # 8221 إذا كنت تفضل ذلك.

تم تشبيه هذه العملية بتكوين الأنا العليا أو نوع معين من الوجود & # 8211 أو Superself & # 8211 والتي من خلالها تكون الذات الفردية الصغيرة مكونة & # 8216 خلية جذعية & # 8217 ونسخة خاصة & # 8211 a self- مشكلة وحكم ذاتي وحكم ذاتي & # 8216project & # 8217 من الأنا العليا الموافق عليها ثقافيًا & # 8230.كونه لا غنى عنه: الميتافيزيقا الرأسمالية الأولية.

الأنا المعتمدة اجتماعياً ، بالتوافق والتواصل مع تعاونها المعزز مع جميع الثقافات & # 8216 الفردية & # 8217 الأنا (ال العادة من وجود) & # 8230. تم تكوينه من خلال الاستخدام المشترك للمفاهيم والمنطق والقواعد & # 8230. التكوين التلقائي & # 8220 being qua Being & # 8221 بشكل متكرر عبر القرون. لدرجة أن الآلية مخفية على مرأى من الجميع. فقط ، ليس هناك أبدًا == & GT

& # 8220 انظر ، بعض الشركات السامة & # 8221 & # 8220 أين؟ & # 8221 & # 8220 بجانب الأبجدية عصابة وحركة الاختصارات & # 8230. & # 8221

أبدًا - & gthere & lt- & # 8230. تتشكل من الخلفية المعرفية الجماعية اللاواعية وتروى تلقائيًا وبلا وعي. وهو جزء مما يفعله الإدراك: التعرف تلقائيًا على الأنماط ، وما إذا كانت تشير إلى أي شيء موضوعي وحقيقي هي مسألة الكثير من التخمين والخلاف والتصميم. يصبح الأمر سيئًا ، إن لم يكن مجنونًا ، عندما تصبح العملية متأصلة بعمق ، مثل الطبيعة المستقلة & # 8220second & # 8221 التي تتحكم فيها عمليات ثقافية خارجة عن السيطرة الشخصية أو التعديل.

اللغة هي تكوين تلقائي لنوع معين ومحدّد من الوجود: مليء بأجهزة التوحيد والآليات النحوية المتسلسلة الخطية والمتكررة تلقائيًا. تشير العقائد الأفلاطونية-الأوغسطينية-الديكارتية والثنائيات المطلقة إلى لا شيء بصرف النظر عن التكرار التلقائي للتكييف المشترك والتعاون المنسق نحويًا والممتد منطقيًا إلى غير مرئي & # 8216 كون & # 8217 أصبح حقيقيًا من خلال التكرار المكثف والسابق للعنف. ليست شركات سامة ، لكنها دمج مسموم في اللغة.

المخرج الوحيد هو الانحلال التام لهذا الشكل المعين من الوجود. ابحث عنه & # 8220 هناك & # 8221 ويموت يبحث. هذا ينطوي على حل وإزالة كل الثنائيات الديكارتية. لا ينقسم الكون إلى قسمين ولا الإدراك. جميع التحديدات الذاتية / الأخرى التلقائية خاطئة تلقائيًا. في الواقع: يمكن تشبيه الأساس الكامل للتحديد والتكوين والمعرفة باختبار PCR: يتم تعيينه من خلال دورات متكررة بطريقة تضخيم الحروف لغويًا والتي يمكنها فقط تحديد الإيجابيات الخاطئة الموضوعية. إدخال اللغة يدخل عالمًا زائفًا موازيًا وأي شيء تجده هناك - & gtere & lt- من المحتمل أن يكون تكوينًا خياليًا واستنتاجًا من rebuses والأبجدية و & # 8220alphabetic الاختصارات & # 8221 تم إلقاؤها بواسطة الكيانات اللغوية & # 8230.

لا ينقسم الكون إلى قسمين ، وليس ثنائيًا ، ولا يتم تنظيمه والتحكم فيه بواسطة كائن خارق سببي ومسبب ، لا يتم تنظيمه والتحكم فيه بواسطة مادة سببية ومسببة للتوحيد & # 8230. الأول ، & # 8220Plenum of the أونوم & # 8221.

التجربة الحسية & # 8216 غير مسببة & # 8217 وشاملة وموحدة قبل مفهوم واحد يفسد الوحدة: كعلم أمراض وجودي سام مفروض ذاتيًا. أي شخص يستطيع أن يرى أن الفكر نفسه ، إن لم يكن العنف ، هو سيطرة للعنف ، محكوم عليه بالعزلة عن شركة الفكر & # 8230. وأبجدية الفساد تنقطع.

لا يمكن أن يكون & # 8217t أن نظرية البناء الأساسية بأكملها للثنائيات العقائدية خاطئة تمامًا وتزيف تمامًا & # 8216reality & # 8217 مع كل قرار فاسد؟ أن ثيش نهات هانه كان مخطئًا في استنتاجه أن & # 8216nirvana & # 8217 كان القضاء على جميع & # 8220 المفاهيم والأفكار & # 8221 وكل الأنا & # 8220me / ليس أنا & # 8221 التحديدات؟ وهي في الواقع نهايات & # 8211 تخلق مجالًا قويًا ، جوهريًا ، شخصيًا ، مخصخصًا للأنا. لا ، يجب أن تكون & # 8216bad & # 8217 تحديدات الأنا. على النحو الذي يعتبره & # 8216 good & # 8217: إنشاء قرار ثنائي معارض حقيقي يعمل على إصلاح الواقع حقًا. أم أنه مجرد مشهد هلوسات آخر؟

يبدو واضحًا إلى حد ما أن المجتمع الحالي & # 8220 صورة الفكر & # 8221 هو نفسه نفسيًا مرضيًا: وليس مجرد & # 8220 رؤية & # 8221 للفردانية. الفردية ، كما تم تكوينها نفسها حاليًا. ميتافيزيقي & # 8216being qua Being & # 8217 باعتباره وباء & # 8220onto-oncology & # 8221 [مقلاة "الكل" + دوموس 'اشخاص ontos & # 8216 أن تكون & # 8217 + الشعارات & # 8216 دراسة ، مناقشة: مضاءة. & # 8216 أنا أتحدث ، وأقول & # 8221.] جعلها معروفة من خلال اللغة أن اللغة في حد ذاتها هي وسيلة الثقافة وناقل السمية & # 8211 مصدر وركيزة الوباء & # 8211 قد يبدو عبثًا سخيفًا ، لكن شخصًا ما قد توافق. في هذه الأثناء: الأبجدية الوبائية مستمرة.


مناهج العلاج

تميل المناهج التكنولوجية التي تبحث في إزالة PFAS من مجاري النفايات أو البيئات الملوثة إلى أن تكون باهظة الثمن أو غير عملية فى الموقع إزالة التلوث (Kucharzyk et al. ، 2017) (الجدول 2). يمكن للطرق كثيفة الاستهلاك للطاقة ، مثل الضغوط العالية ودرجات الحرارة ، أن تعطل وتضر بتوازن النظم البيئية الحساسة. أظهرت التقنيات غير كثيفة الاستخدام للطاقة مثل امتزاز الكربون المنشط الحبيبي ، وانحلال الصوت (توليد تفاعلات كيميائية باستخدام مجال صوتي في محلول) والتناضح العكسي ، بعض التطبيقات المحتملة لإزالة PFAS أثناء الدراسات الميدانية (Kucharzyk et al. ، 2017 Sorengard et آل ، 2019). ومع ذلك ، لسوء الحظ ، يبدو أن معظم طرق المعالجة تقوم بجمع روابط C-F بدلاً من تفكيكها ، مما ينتج عنه بقايا تحتوي على PFAS والتي تحتاج حتمًا إلى وضعها في مكب النفايات.

الجدول 2

تقنيات إزالة PFAS من البيئة.

التقنياتمعالجةموقعمزاياسلبياتمصدر
الامتزازإزالة مركبات PFAS عبر الامتزاز لمواد انتقائية من إمكانية الامتصاص (على سبيل المثال ، الفحم الحيوي ، والراتنج ، والطين المعدل)خارج الموقع / في الموقعتكلفة تشغيلية منخفضة ويستخدم العديد من المواد المتاحة تجاريًاغير فعال لإزالة PFAS قصير السلسلة
تتداخل مع الملوثات الأخرى
قد تتطلب كمية كبيرة من الممتزات ، مما يؤدي إلى تغيير في استخدام الأرض.
تشانغ وآخرون ، 2011
الترشيحيستخدم التناضح العكسي أو الترشيح النانوي لإزالة مركبات PFASخارج الموقعفعال تحت نطاق واسع من الأس الهيدروجينيمكلفة
يعتمد الوزن الجزيئي لـ PFAS
ينتج نفايات عالية التركيز
تانغ وآخرون ، 2007
حراريتبخير الملوثات من خلال زيادة درجة الحرارة إلى حوالي 600 & # x022121000 & # x000b0C.خارج الموقعإمكانية تدمير عالية لمركبات PFASنهج مستهلك للوقت وعالي التكلفة ويستهلك الكثير من الطاقة.
يخل بالتربة والنظام البيئي.
Yamada et al.، 2005
أكسدة كيميائية /
تخفيض
استخدام المؤكسدات الكيميائية / عوامل الاختزال للتحلل اللاأحيائي للملوثاتفي الموقع وخارجهإمكانية تمعدن PFAS الفعال في إزالة حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA)باهظ الثمن لأنه يتطلب كمية كبيرة من المواد الكيميائية والمعدات المركزية.
لا ينطبق على معالجة جميع مركبات PFAS.
يمكن أن ينتج عن PFAS قصير السلسلة.
يتداخل مع الملوثات الأخرى.
Yates et al.، 2014 Arvaniti et al.، 2015
غسل التربةفصل PFAS عن التربة بغسلها بالماءخارج الموقعيتطلب تقنية منخفضة
إعادة استخدام الأرض يمكن أن يكون ممكنا.
باهظة الثمن وتستغرق وقتًا طويلاً.
نتائج المياه الملوثة.
دي بروكر ، 2015
المعالجة الحيويةاستخدام العوامل البيولوجية (على سبيل المثال ، الكائنات الحية الدقيقة والنباتات) لتفكيك أو تراكم مركب PFASفى الموقع و خارج الموقعنهج بسيط وفعال من حيث التكلفة وآمن بيئيًا (أخضر)أدلة محدودة على أن PFAS يمكن أن يتحلل.
قد يستغرق الأمر وقتًا طويلاً بسبب التحلل البيولوجي البطيء لـ PFAS.
Presentato وآخرون ، 2020

تم تطوير العديد من الطرق ، بما في ذلك الامتزاز ، والترشيح ، والأكسدة / الاختزال الكيميائي الحراري ، وغسل التربة لإزالة PFAS من البيئات. يتم عرض الخطوط العريضة لهذه الأساليب في الجدول 2. مثل كل الطرق ، هناك مزايا وعيوب مرتبطة بكل طريقة. على سبيل المثال ، يعتبر غسل التربة خارج الموقع التكنولوجيا التي تتطلب مدخلات تقنية منخفضة. ومع ذلك ، فهي باهظة الثمن وقد تؤدي إلى تلوث المياه (de ​​Bruecker ، 2015). تمت مراجعة هذه التقنيات بدقة (Kucharzyk et al.، 2017 Mahinroosta and Senevirathna، 2020). في حين أظهرت بعض هذه التقنيات نتائج واعدة في الدراسات القائمة على المختبرات ، فإن فعاليتها من حيث التكلفة وإمكانية التطبيق الميداني والجدوى مفتوحة للتساؤل (Mahinroosta and Senevirathna ، 2020). الطرق التجارية الحالية لمعالجة البيئات الملوثة بالسلفونات المشبعة بالفلور ، بناءً على استخدام واحد أو أكثر من العلاجات المذكورة أعلاه متاحة فقط للمياه الجوفية وليس التربة. لذلك هناك حاجة ملحة لتطوير أساليب فى الموقع المعالجة البيولوجية في التربة في المواقع الملوثة بـ PFAS. تميل الطرق الكيميائية والفيزيائية إلى أن تكون أكثر تكلفة من مناهج المعالجة الحيوية ، نظرًا لأن المعالجة البيولوجية غالبًا ما تعالج التلوث في مكانه ، مما يسمح بتخفيض تكاليف ما بعد التنظيف بشكل كبير (Shahsavari et al. ، 2019).

يمكن أن تمثل المعالجة الحيوية ، وهي استخدام عامل بيولوجي لتحطيم الملوثات ، تقنية بسيطة وآمنة بيئيًا وفعالة من حيث التكلفة لمعالجة التربة الملوثة بالسلفونات المشبعة بالفلور والكيماويات. تم تطبيق التطبيق التجاري للمعالجة الحيوية بنجاح لمعالجة مجموعة متنوعة من الملوثات العضوية مثل الهيدروكربونات البترولية والمواد المكلورة ومبيدات الآفات (Adetutu et al.، 2015 Uqab et al.، 2016 Khudur et al.، 2019). ومع ذلك ، فإن قدرة العوامل البيولوجية على تحلل PFAS لم يتم دراستها جيدًا (Kucharzyk et al. ، 2017).

خيارات المعالجة الحيوية

قد يشتمل التحلل الحيوي لـ PFAS على إنزيمات تزيل ذرات الفلور مباشرة من هذه المركبات إما (1) عن طريق إضافة الأكسجين عبر رابطة FC ، أي الأكسدة ، أو (2) إضافة إلكترونات عبر رابطة FC ، أي الاختزال ، مما يسمح بإنزيمات الاستيعاب الطبيعية الأخرى لتحطيم باقي المجمع. رابطة F-C قوية جدًا وبالتالي يصعب تدميرها ، مما يؤدي إلى استقرارها البيئي. لذلك ، هناك حاجة إلى طاقة كبيرة لتحفيز التفاعل بيولوجيًا ويمكن توفير ذلك عبر عمليات الأكسدة أو الاختزالية. هناك ميكروبات معروفة يمكنها كسر رابطة F-C ، إما في ظل الظروف الهوائية أو اللاهوائية (Goldman and Milne ، 1966 Tiedt et al. ، 2016 ، 2017) تتم مناقشتها بمزيد من التفصيل أدناه.

لقد ثبت أن بعض البكتيريا قادرة على التراكم الحيوي PFAS في الهوائية وبدرجة أقل ، في الظروف اللاهوائية (الجدول 3) تم تحديد معظم هذه البكتيريا على أنها الزائفة ص. على الرغم من عدم وجود تقارير مؤكدة عن الإزالة البيولوجية لذرات الفلور من PFAS ، فقد تم الإبلاغ عن إزالة فلور المركبات أحادية الفلور بواسطة العديد من البكتيريا (Huang and Jaff & # x000e9، 2019). على سبيل المثال ، في ظل الظروف الهوائية ، تم عزل pseudomonads والتي يمكن أن تستخدم الفلوروأسيتات كمصدر وحيد للكربون. في هذه الحالة ، يحدث نزع الفلور من خلال:

الجدول 3

تم الإبلاغ عن أن البكتيريا قادرة على التراكم الأحيائي PFAS.

sp البكتيرية.معالجةشروطتمت إزالة التركيز (٪)تركيز PFAS الأوليوقت العلاجمصدر
الزائفة ص. سلالة PS27التراكم البيولوجيالهوائية32200 نانوغرام L & # x022121 10 أيامPresentato وآخرون ، 2020
الزائفة ص. سلالة PDMF10التراكم البيولوجيالهوائية28200 نانوغرام L & # x022121 10 أيامPresentato وآخرون ، 2020
الزائفة بارافولفاالتحلل البيولوجيالهوائية32500 مجم لتر & # x022121 96 ساعةيي وآخرون ، 2016
الزائفة الزنجارية سلالة HJ4التحلل البيولوجيالهوائية671،400 & # x020131،800 & # x003bcg L & # x022121 48 ساعةكوون وآخرون ، 2014
Pseudomonas plecoglossicida 2.4-دالتحلل البيولوجيالهوائية751 جرام L & # x022121 6 أيامتشيتفيريكوف وآخرون ، 2017
حمض الميكروبيوم ص. سلالة A6نزع الفلورة / التحلل البيولوجياللاهوائية60100 مجم لتر & # x022121 100 يومHuang and Jaff & # x000e9 ، 2019
جوردونيا ص. سلالة NB4-1Yالتحلل البيولوجيالحد من الكبريت70اختصار الثاني.7 أيامشو وآخرون ، 2019

أظهرت الأنواع البكتيرية الأصلية المعزولة من البيئات الملوثة بالسلفونات المشبعة بالفلور (PFAS) القدرة على علاج مركبات PFAS سلالتين من الزائفة (PS27 و PDMF10) كانا قادرين على إزالة 32 و 28 ٪ من مركبات PFAS ، على التوالي ، في غضون 10 أيام من الحضانة في ظل ظروف كانية التغذية (Presentato et al. ، 2020). علاوة على ذلك ، تم الإبلاغ أيضًا عن انخفاض بنحو 32 ٪ في PFAS خلال فترة حضانة لمدة 96 ساعة الزائفة بارافولفا (Yi et al. ، 2016) إلى جانب انخفاض بنسبة 67 ٪ في تركيز PFAS على مدار 48 ساعة من الحضانة الزائفة الزنجارية (كوون وآخرون ، 2014). في دراسة أخرى ، Pseudomonas plecoglossicida استخدمت PFAS كمصدر للطاقة ، وإنتاج حمض البيرفلوروهبتانويك وإطلاق أيونات الفلور نتيجة لذلك (Chetverikov et al. ، 2017). أفاد منشور حديث أنه بعد احتضان بكتيريا مؤكسدة الأمونيوم ، حمض الميكروبيوم ص. سلالة A6 مع الهيدروجين كمانح وحيد للإلكترون لمدة 100 يوم لوحظ انخفاض بنسبة 60 ٪ في تركيز PFAS (Huang and Jaff & # x000e9 ، 2019).

بينما ركزت هذه الدراسات على المركبات العضوية الصغيرة نسبيًا التي تحتوي على ذرات الفلور ، فقد تساعدنا في فهم كيف يمكن للميكروبات المختارة أن تكسر روابط F-C في PFAS. في هذه المصطلحات ، قد يكون من المفيد أيضًا النظر في الأنشطة الميكروبية المعروفة بكسر روابط Cl-C. على سبيل المثال، ديهالوباكتر ص. سلالة TeCB1 كانت قادرة على تنفيذ إزالة الكلور الاختزالية من 1،2،4،5-رباعي كلورو بنزين إلى 1،3- و 1،4-ثنائي كلورو بنزين مع 1،2،4-ثلاثي كلورو بنزين هو المنتج الوسيط (Alf & # x000e1n-Guzm & # x000e1n وآخرون ، 2017). الإنزيم الرئيسي هو PceC ، ويتم ترميز الوحدة الفرعية C من نازع الهالوجينات المختزل رباعي كلورو الإيثيلين (PCE) بواسطة مجموعة الجينات المحفوظة pceABCT المحددة في السلالة الميكروبية ديهالوباكتر مقيد PER-K23 (بوتيت وآخرون ، 2018). الأهم من ذلك ، أن توفير متبرع للإلكترون يمكن أن يحسن إزالة الهالوجين الاختزالية المحفزة بواسطة بكتيريا معينة (Holliger and Schumacher ، 1994). للنمو ، تستخدم هذه الميكروبات التنفس الهاليد العضوي (OHR) ، وهو استقلاب الطاقة للبكتيريا اللاهوائية القادرة على استخدام المركبات العضوية المهلجنة كمستقبلات نهائية للإلكترون (Buttet et al. ، 2018).

من حيث الإنزيمات المحتملة القادرة على تحلل PFAS ، يمكن إجراء الاختزال بواسطة إنزيم من النوع P450 أو ما شابه. في الكيمياء العضوية ، يمكن استبدال F ، في روابط F-C ، بمعادن انتقالية (Kiplinger et al. ، 1994) ، وبالتالي يمكن للأنزيمات الانتقالية المعتمدة على المعادن إطلاق F من روابط F-C (الشكل 2). روابط F في F-C سالبة كهربية بشكل كبير ، وبالتالي يمكن أن تعزز الانجذاب إلى الكاتيونات المعدنية الانتقالية. إن قيمة المعدن الانتقالي في تفاعل الإنزيم هي السماح بإعادة تدوير حالة الشحن الخاصة به. على سبيل المثال ، تحتوي الإنزيمات من النوع P450 على كاتيون حديد انتقالي ، مع تعديل النشاط بواسطة مجموعة الهيم لتفاعلها. تم الإبلاغ عن بعض الأكسيدازات المختلطة الوظائف وبيروكسيدات الفجل لنزع فلور المركبات أحادية الفلور (Goldman and Milne ، 1966).

آلية مقترحة للتحول الأحيائي لـ 2-F-BzCoA بواسطة الإنزيمات الميكروبية BCR و DCH و OAH. من المحتمل أن تكون المواد الكيميائية الموضحة بين قوسين مركبات تحلل وسيطة غير مستقرة. أعيد رسمها من Tiedt et al. (2017).

في الآونة الأخيرة ، تم تحديد طريقة لإزالة الفلورة غير المعتمدة على الأكسجين من أجل التحلل الكامل للفلورواروماتية شبه المستبدلة بواسطة بكتيريا نزع النتروجين. ثويرا أروماتيكا. يستخدم هذا الميكروب مادة مختزلة من الفئة الأولى benzoyl-coenzyme A (BzCoA) (BCR) ، والتي تحفز إزالة الفلورة المعتمد على ATP لـ 4-F-BzCoA إلى BzCoA. الإنزيمات الأخرى المعنية هي 1،5-dienoyl-CoA hydratase (DCH) و 6-oxo-1-enoyl-CoA hydrolase (OAH). نتيجة التحلل الكامل لـ 2-F-benzoate هي إنتاج HF و CO2 (تيدت وآخرون ، 2016 ، 2017) (الشكل 2).

يتم ترطيب كل من أيزومرات F-1،5-dienoyl-CoA (المركبات 2/2 *) إلى أيزومرات F-OH-1-enoyl-CoA مختلفة (مركبات 11/11 *) بواسطة DCH و OAH ، على التوالي. غير مستقر 6-F-6-OH-1-enoyl-CoA (11 *) يتحلل تلقائيًا إلى 6-oxo-1-enoyl-CoA (المركب 7) عن طريق طرد HF. هذا ، في وجود OAH يصبح رطبًا على الفور على الأرجح إلى 2-oxo-6-OH-cyclohexanoyl-CoA (المركب 12) قبل التحلل المائي إلى 3-OH-pimeloyl-CoA (المركب 8). يمكن أيضًا ترطيب مستقر 2-F-6-OH-1-enoyl-CoA (المركب 11) فقط بواسطة OAH ، على ما يبدو إلى وسيط 2-F-2،6-di-OH-cyclohexanoyl-CoA غير المستقر ، والذي يكون تلقائيًا يتحلل إلى مركب 12 قبل التحلل المائي للحلقة بواسطة OAH. من المحتمل أن تحدث الوسائط الموضحة بأقواس بشكل عابر (Tiedt et al. ، 2017).

التفاعل الميكروبي مع PFAS

المواد الكيميائية المشبعة بالفلور مستقرة جدًا كيميائيًا ومستقرة من الناحية الأيضية إما مستقرة تمامًا أو بالكاد قابلة للتحلل البيولوجي بحيث يمكن تصنيفها على أنها مواد ثابتة (Von Der Trenck et al. ، 2018). ومع ذلك ، فقد استنتجت التحقيقات أن التحول الأحيائي المحدود لهذه المواد الكيميائية يمكن أن يحدث في البيئات الطبيعية والصناعية. لذلك ، من المهم فهم ما يحدث التحول الأحيائي في الممارسة العملية ، بالنظر إلى التباين في السمية عبر مجموعة منتجات PFAS المحتملة التي قد يتم إنتاجها بسبب التحول الأحيائي. الهدف الآخر هو العثور على كائنات حية يمكنها إزالة ذرات الفلور بشكل كبير من هذه المركبات لتقليل سميتها واستقرارها بشكل كبير.

لقد ثبت أن السلائف المفلورة يمكن تحويلها إلى PFAS ، بكفاءة متغيرة من خلال مجموعة من النظم البيولوجية (التربة / مياه الصرف الصحي Liu and Avendano، 2013 Lee et al.، 2014). بذلت محاولات لاستنتاج مسارات للتحول الأحيائي للسلائف المفلورة (D'eon and Mabury ، 2007 Rhoads et al. ، 2008 Wang et al. ، 2009 Liu and Avendano ، 2013 Lewis et al. ، 2016) (الشكل 3). ومع ذلك ، تميل هذه إلى أن تقتصر على السلاسل الجانبية ، دون إزالة كبيرة لذرات الفلور. هذا أمر مؤسف ، من حيث السمية المتزايدة المحتملة ، على الرغم من أنه قد يوفر أساسًا مفيدًا لمزيد من التحقيق في التحلل البيولوجي لـ PFAS.

مسارات التحلل البيولوجي الهوائية المقترحة للسلائف 8: 2 FTOH في التربة. تشير الأسهم المزدوجة إلى خطوات تحويل متعددة. يشار إلى تفاعلات إزالة الفلور عن طريق إطلاق أيونات الفلوريد (HF). تظهر المركبات المستقرة وشبه المستقرة داخل الصناديق المتقطعة. تم اقتراح 2H-PFOA ، ولكن لم يتم التحقق من صحتها بنجاح كمنتج تحلل PFOA تم الحصول عليه. أعيد رسمه من Liu و Mejia Avenda & # x000f1o (2013).

في دراسة أخرى ، تم عزل اتحادين مختلفين للميكروبات من رواسب نهريتين في سايتاما وأوساكا باليابان ، المعروفين بالتلوث طويل الأمد بسلفونات الأوكتين المشبعة بالفلور و PFOA (بيسكوسكي وآخرون ، 2018). استطاعت اتحادات كيميائية عضوية عضوية متجانسة تضم البكتيريا والخميرة والعفن أن تقلل بشكل كبير تركيزات حامض السلفونيك البيرفلوروكتاني و PFOA بين 46 & # x0201369٪ و 16 & # x0201336٪ ، على التوالي. ومع ذلك ، لم يتم الكشف عن منتجات سلفونات الأوكتين المشبعة بالفلور و PFOA المنحلة ، على الرغم من وجود العديد من المستقلبات فقط في عينات من اتحادات مع سلفونات مشبعة بالفلور أوكتين و PFOA. تم اقتراح أن هذه مرتبطة بالأحماض الدهنية أحادية الفلور غير المشبعة والهيدروكربونات مع روابط متعددة غير مشبعة أو هياكل حلقية (Beskoski et al. ، 2018). ومع ذلك ، إذا تم تأكيد ذلك ، فإن هذا يمثل مشكلة حيث لا يزال الفلور مرتبطًا بجزيء عضوي يمكن نقله ببساطة إلى كائنات أخرى من خلال شبكة غذائية.

بينما تم التحقيق في مسارات محددة للتحلل البيولوجي لبعض PFAS (Liu and Avendano ، 2013) ، بالنسبة للعديد من PFAS ، فإن المسارات غير معروفة. علاوة على ذلك ، لم يتم الإبلاغ عن أنواع الإنزيمات والجينات المرتبطة بها. يمكن فحص مسار تحلل مادة PFAS معينة من خلال تقييم المنتجات الوسيطة في سلسلة زمنية لأخذ العينات. يمكن اختيار الكائنات الحية القادرة على تحلل هذه المركبات على النحو الأمثل من المناطق البيئية التي تلوثت مع PFAS المعين. تم استخدام هذا النهج لتطوير المعالجة الحيوية للتربة الملوثة بالمنتجات النفطية (Moliterni et al. ، 2012). يمكن الاستدلال على أنواع الإنزيمات المشاركة في التحلل البيولوجي من خلال تقييم المنتجات الوسيطة ، متبوعًا بالبحث في قاعدة بيانات KEGG (Kanehisa et al. ، 2018) لتأكيد نوع الإنزيمات واستنتاج الجينات الهيكلية التي تنتج هذه الإنزيمات.

من المهم أيضًا فهم مسارات التحلل البيولوجي لسلائف PFAS بمزيد من التفصيل ، لدعم المعالجة الحيوية لـ PFAS وسلائفها. من المفيد أيضًا إدراك أن تحولات PFAS قد تكون ناجمة عن عوامل كيميائية ، فضلاً عن الأنشطة البيولوجية.

بينما يحدث التحول الأحيائي لـ PFAS بشكل شائع ، قد تقلل التركيزات العالية من معدلات التحول الأحيائي بسبب السمية الكيميائية. تم تقييم تأثير حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) على عملية الحمأة المنشطة باستخدام مفاعل دفعي متسلسل على نطاق معمل ، والذي تعرض باستمرار لـ PFOA (يو وآخرون ، 2018). استخدمت هذه الطريقة تركيزًا تمثيليًا لـ PFAS (20 مجم L & # x022121) لتقليد الظروف القاسية من النفايات الصناعية أو المياه الجوفية من مواقع ممارسة مكافحة الحرائق. تشير النتائج إلى أن حمض بيرفلورو الأوكتانويك يحد من نمو الميكروبات مما أثر على إزالة الكربون العضوي المذاب. أيضًا ، أدى التعرض المستمر لـ PFOA إلى تحول كبير في بنية المجتمع ، مما أدى إلى وجود المزيد من الأنواع التي تتحمل PFOA (الجراثيم والبروتيوبكتيريا، وعلى وجه الخصوص الحمضية) ( الجدول 3 ).

من المهم التحقيق في التحلل البيولوجي لـ PFAS في كل من الظروف الهوائية واللاهوائية وعلى وجه الخصوص ، لتقييم وسيطة التحول الأحيائي في بيئة مختزلة (Liu and Avendano ، 2013) ، بالنظر إلى التحلل البيولوجي المحدود الحالي لـ PFAS المبلغ عنه في البيئات الهوائية. قد يؤدي المسار المستقل عن الأكسجين إلى زيادة التدهور (Tiedt et al. ، 2016 ، 2017).

علاج فطري

حتى الآن ، يقتصر البحث على قدرة الفطريات على تحلل PFAS. ربما يكون هذا مفاجئًا نظرًا لأنه من المعروف أنها تتحلل من اللجنين ، وهو أحد أكثر المركبات الطبيعية تمردًا إلى جانب العديد من المركبات الطبيعية السامة والغريبة الحيوية بما في ذلك الكلورين العضوي [على سبيل المثال ، DDT و DDE ، والفوسفات العضوية ، ومبيدات الآفات ، بما في ذلك الكلوربيريفوس وثنائي الفينيل متعدد الكلور (Beaudette et al. ، 2000) والهيدروكربونات متعددة الحلقات (موغيمي وآخرون ، 2017)].

أظهرت فطريات العفن الأبيض على وجه الخصوص نجاحًا نسبيًا من حيث التحول الأحيائي للمواد السامة العضوية ، بما في ذلك ثنائي الفينيل متعدد الكلور ومبيدات الآفات الفوسفاتية العضوية والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (Kaur et al.، 2016 Stella et al.، 2017 Harry-Asobara and Kamei، 2019) . هناك عدد قليل جدًا من الدراسات التي تبحث في قدرتها على تدهور PFAS. تسنغ وآخرون. (2014) عن بعض النتائج الأولية الواعدة التي تبحث في آثار الفطريات المتعفنة للخشب على 6: 2 FTOH ، باستخدام الفطريات المحللة للجنين ، Phanerochaete chrysosporium. P. الكريسوسبوريوم قادر على تحويل 50٪ من 6: 2 FTOH و 70٪ 8: 2 FTOH في 28 يومًا. تشتمل المستقلبات الرئيسية لـ 6: 2 FTOH على 5: 3 حمض متعدد الفلور (40٪) ، 5: 2 FTOH (10٪) ، PFHxA (4٪). في المقابل ، الفطريات غير الليجنولية رشاشيات النيجر غير قادر على تحويل 6: 2 FTOH خلال 35 يومًا. بينما ذكرت نفس الدراسة ذلك P. الكريسوسبوريوم قادرة على تحويل 20٪ سلفونات مشبعة بالفلور أوكتين في غضون 28 يومًا. ومع ذلك ، تم إجراء هذا البحث في المختبر ، ولا يزال يتعين تحديد ما إذا كانت الفطريات المحللة للجنين قادرة على تحطيم PFAS في البيئة.

العلاج بالنباتات

تمثل المعالجة النباتية نهجًا محتملاً آخر للمعالجة البيولوجية لإزالة PFAS من البيئات الملوثة بسبب قدرة العديد من النباتات على التراكم الحيوي PFAS. على الرغم من أن حامض السلفونيك البيرفلوروكتاني لا يتحلل على نطاق واسع أثناء المعالجة النباتية ، فإن التراكم الأحيائي في النباتات يخلق طريقًا محتملاً لإزالة PFAS من البيئات الملوثة. تم استخدام المعالجة النباتية بنجاح لإزالة العديد من الملوثات البيئية بما في ذلك المعادن الثقيلة والمواد المكلورة (Huff et al. ، 2020).

تم استخدام العديد من النباتات لتجميع PFAS. أنواع الأراضي الرطبة جنكوس يصرخ تراكم 11.4 ٪ من سبعة مركبات PFAS من التربة المشبعة بال PFAS (Zhang et al. ، 2019). بيتولا بندولا و Picea abies تم الإبلاغ عن تراكم ما يصل إلى 97 و 94 نانوغرام & # x022121 ، على التوالي ، خلال دراسة في موقع تدريب على مكافحة الحرائق بالقرب من ستوكهولم ، السويد ، ملوث بـ 26 مركبًا من مركبات PFAS (Gobelius et al. ، 2017). كما تم الإبلاغ عن المعالجة النباتية للتربة الملوثة بالسلفونات المشبعة بالفلور (PFAS) باستخدام أنواع نباتية عشبية وخشبية (Huff et al. ، 2020). تم الإبلاغ عن إمكانات العديد من النباتات في دراسة الدفيئة لتراكم بيولوجي 6 مركبات من PFAS على مدى 14 أسبوعًا (الجدول 4).

الجدول 4

التراكم الأحيائي لمركبات PFAS بواسطة أنواع النباتات العشبية [مقتبس من Huff et al. (2020)].

الأنواع النباتيةمركبات PFAS المتراكمة بيولوجيا
PFPeAPFHxAحمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA)PFBSPFHxSسلفونات مشبعة بالفلور أوكتين
& # x003bcg%& # x003bcg%& # x003bcg%& # x003bcg%& # x003bcg%& # x003bcg%
Amaranthus الالوان الثلاثة44630.91538.1667.740.41400
براسيكا جونسي11411.8725.7152.791.781.640.7
سينودون داكتيلون43422.642716.9554.915614.1514.8202
Equisetum هي أنثى75939.555722.1363.210.170.640.4
فيستوكا روبرا71737.465225.912210.822420.314113.2393.8
دوار الشمس525.580.640.820.430.610.2
مجدولوس أرونديناسوس8074269627.6605.326223.8928.6141.4
Trifolium incarnatum293.1110.8508.9132.3101.910.2

آفاق المستقبل وخاتمة

قد لا يكون استخدام نهج المعالجة البيولوجية الفردي لـ PFAS ثنائيًا ناجحًا للعملية بطيئًا للغاية ، وبالتالي فإن استخدام مجموعة من تقنيات المعالجة الحيوية لتعظيم معالجة PFAS قد يوفر نهجًا أفضل (Ji et al. ، 2020). في إحدى الدراسات ، تمت التوصية بمزيج من المعالجة النباتية والبكتيريا المهينة لـ PFAS في أرض رطبة مشيدة كنهج فعال وصديق للبيئة يدمج الظروف الفيزيائية والكيميائية المثلى وتعزيز التحلل الميكروبي. تم الإبلاغ سابقًا عن فعالية & # x0201ctreatment train & # x0201d النهج في إزالة العديد من الملوثات الناشئة ، مثل مبيدات الآفات ، ومنتجات الأدوية والعناية الشخصية (Lv et al.، 2016 Liu et al.، 2019).

تتكون الأراضي الرطبة المبنية من ثلاثة مكونات رئيسية هي الركائز والنباتات والكائنات الحية الدقيقة. تعمل الركيزة ، مثل الفحم الحيوي ، كممتص لـ PFAS طويل السلسلة بالإضافة إلى وسائط لنمو النبات وتوفر مساحة سطحية لإنتاج الأغشية الحيوية الميكروبية (Yang et al. ، 2018). تعتبر النباتات مكونًا أساسيًا آخر للأراضي الرطبة المبنية نظرًا لقدرتها على تراكم PFAS في أجزاء النبات المختلفة ، بما في ذلك أنسجة الأوراق والجذور (Zhang et al. ، 2019). ومع ذلك ، لا يزال التخلص من النباتات والركيزة يمثل تحديًا كبيرًا. وبالتالي ، يمكن أن تكون المعالجة الحرارية مطلوبة للتمعدن الكامل لـ PFAS الممتز والمتراكم بيولوجيًا (Gagliano et al. ، 2020). تعد الكائنات الحية الدقيقة أهم مكون في الأراضي الرطبة ، ومع ذلك ، فإن الميكروبات الأصلية لديها قدرة محدودة على التحلل البيولوجي لـ PFAS. ثبت أن إدخال الكائنات الحية الدقيقة التي يمكن أن تحلل ملوثًا معينًا يعزز التحلل البيولوجي للعديد من الملوثات الناشئة ، مثل المضادات الحيوية ومنتجات العناية الشخصية (Li et al. ، 2019). لذلك ، فإن إدخال الكائنات الدقيقة التي تعمل على إزالة الفلور التي يمكن أن تستخدم الميثان والهيدروجين كمانح للإلكترون ، إلى الأراضي الرطبة المبنية يمكن أن يعزز انهيار رابطة C-F والتحلل الحيوي لمركبات PFAS (Huang and Jaff & # x000e9، 2019). ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من التحقيق لتقييم فعالية هذا النهج (Ji et al. ، 2020).

أظهرت الطحالب الدقيقة القدرة على معالجة العديد من الملوثات الناشئة ، بما في ذلك PFAS ، من خلال التراكم الأحيائي والتحلل البيولوجي والامتزاز البيولوجي. ومع ذلك ، حتى الآن ، فإن معظم الدراسات التي أجريت على معالجة الطحالب الحيوية الدقيقة هي تجارب معملية تحت ظروف خاضعة للرقابة ، ولا يزال الانتقال إلى التطبيقات الميدانية يمثل تحديًا. لذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتوظيف أنواع الطحالب الدقيقة للمعالجة البيولوجية للسلفونات المشبعة بالفلور ، والتي تظهر إمكانات تحلل بيولوجي متزايدة (Sutherland and Ralph ، 2019).

الدور الآخر الذي قد تلعبه الطحالب الدقيقة في معالجة الملوثات الناشئة هو تعزيز التحلل البيولوجي البكتيري. توفر خلايا الطحالب الدقيقة الأكسجين ، وهو متقبل أساسي للإلكترون ، عبر التمثيل الضوئي للأنواع البكتيرية الهوائية ، والتي بدورها تنتج ثاني أكسيد الكربون2 وهو مطلوب لعملية التمثيل الضوئي للطحالب الدقيقة (ساذرلاند وآخرون ، 2015). تطلق الطحالب الدقيقة مادة عضوية مذابة (DOM) يمكن أن تحفز التحلل البكتيري للملوثات على الرغم من أن آلية التحفيز الحيوي البكتيري ليست مفهومة تمامًا. وبالتالي ، فإن التحقيق في العلاقة بين الطحالب الدقيقة والبكتيريا والظروف الفيزيائية الكيميائية المثلى هي خطوات حاسمة لتعزيز عملية المعالجة البيولوجية (Sutherland and Ralph ، 2019).

تم عزل كل من السلالات الفطرية والبكتيرية القادرة على تحلل PFAS ومع ذلك ، فإن التحلل بطيء وغير كامل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المعلومات المتعلقة بالتحلل البيولوجي والتراكم الأحيائي لـ PFAS باستخدام البكتيريا والفطريات محدودة. وبالتالي ، يجب إجراء المزيد من البحوث. هذا هو قيد أساسي لتطوير أي استراتيجية قوية للمعالجة البيولوجية. ومع ذلك ، مع المجموعة الحالية من الأساليب والأدوات المتاحة لعلماء البيئة الميكروبية ، بما في ذلك فحص النظائر المستقرة ، و metagenomics ، و transcriptomics وعلم الأيض ، وتحديد مسارات التدهور والتسخير اللاحق للمجتمعات الميكروبية المعرضة لـ PFAS للعلاج يظل احتمالًا واحتياجات عمل أخرى يتم إجراؤها لدعم عملية التدهور. يمكن أن تؤدي المزيد من الدراسات إلى فهم مسارات التدهور ، بالمقارنة مع المسارات المنشورة المقترحة في التربة ، على سبيل المثال (Liu and Avendano، 2013). في المقابل ، يمكن استنتاج الإنزيمات المحتملة المشاركة في تحلل PFAS من خلال مقارنة هياكل PFAS في المسارات المقترحة. سيكون من المفيد أيضًا سرد الجينات المحتملة في البكتيريا الرئيسية التي تعبر عن أنواع الإنزيمات المشاركة في التحلل. سيكون من المفيد العثور على الميكروبات وتوصيفها في التربة الملوثة القادرة على تحلل PFAS وتحديد التراكم الأحيائي والتضخم الأحيائي لـ PFAS في المستويات الغذائية للنظم الإيكولوجية البحرية ، على وجه الخصوص ، لتحسين تقييم المخاطر الصحية في الاستهلاك البشري للأغذية البحرية الملوثة بسلفونات الفلورو المشبع بالفلور. لقد كان فحص النظائر المستقرة (SIP) أداة مفيدة للغاية لربط الهوية الميكروبية للعمل ، وقد استخدمت هذه التقنية لتوضيح الميكروبات المسؤولة عن تحلل مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة (Dumont and Murrell ، 2005). يمكن تنفيذ هذه التقنية باستخدام DNA-SIP (Uhl & # x000edk et al. ، 2009) أو RNA-SIP الذي تم استخدامه أثناء تحلل البنزين (Aburto ، 2007 Aburto and Ball ، 2009) والنفثالين (Huang et al. ، 2009) في المياه الجوفية ، الفينول في مفاعل حيوي (Manefield et al. ، 2002) ، الفينول في الحمأة (Sueoka et al. ، 2009) ورابع كلورو إيثين في رواسب الأنهار (Kittelmann and Friedrich ، 2008) من بين أنواع أخرى من الدراسات التي تتضمن التفاعلات الغذائية ، العمليات البيوجيوكيميائية أو أداء النظام البيئي (Gutierrez-Zamora and Manefield ، 2010). في الآونة الأخيرة ، تم استخدامه لتحديد متحللات مبيدات الآفات (Jiang et al. ، 2018) و 1-4 مواد تحلل الديوكسان (Aoyagi et al. ، 2018). لذلك ، يعد SIP تقنية قوية يمكن أيضًا دمجها مع الميتاجينوميات (Vo et al. ، 2007) و transcriptomics (Lueders et al. ، 2016) ويمكن أن تساعد أيضًا أثناء المعالجة الحيوية لـ PFAS.

تعد Metagenomics أداة قيمة تم استخدامها مؤخرًا لتقييم إجهاد المواد الألكيلية المتعددة الفلور على المجتمع الميكروبي (Cai et al. ، 2020) بالإضافة إلى ديناميكياتها وهيكلها (Zhang et al. ، 2020) في بيئات مختلفة مثل برك التربة والمياه العذبة. إنها أيضًا إحدى أدوات البيولوجيا التركيبية (synbio) التي تم اقتراحها مؤخرًا للمساعدة في المعالجة الحيوية للأجانب الحيوية ، من بينها PFAS (Rylott and Bruce ، 2020). ستكون بيولوجيا الأنظمة وتصميم البروتين من الأدوات الحاسمة أيضًا لـ synbio ، والتي يجب أن تسمح في المستقبل بتوليف البروتينات عن طريق إعادة برمجة الشفرة الجينية والمساعدة في معالجة الملوثات الثابتة (Rylott and Bruce ، 2020).


محتويات

من حيث المبدأ ، يتم تسجيل مبيدات الآفات للاستخدام فقط بعد إثبات عدم ثباتها في البيئة بشكل كبير بعد الفترة المحددة لاستخدامها. عادةً ما تكون فترات نصف العمر الموثقة للتربة في نطاق من الأيام إلى الأسابيع. ومع ذلك ، توجد بقايا مبيدات الآفات في كل مكان في البيئة في نانوغرام / لتر إلى تركيزات منخفضة ميكروغرام / لتر. على سبيل المثال ، تكشف مسوحات المياه الجوفية ومياه الشرب غير المعالجة في البلدان الصناعية عادةً عن 10 إلى 20 مادة في النتائج المتكررة التي تزيد عن 0.01 ميكروغرام / ديسيلتر (3.6 × 10 12 رطل / متر مكعب) أقصى تركيز مقبول لمياه الشرب لمبيدات الآفات في العديد من البلدان. حوالي نصف المواد المكتشفة لم تعد مستخدمة و 10 إلى 20٪ أخرى عبارة عن منتجات تحويل مستقرة. [1]

تم العثور على بقايا المبيدات في مجالات أخرى. قد يؤدي النقل من المياه الجوفية إلى تواجد منخفض المستوى في المياه السطحية. تم اكتشاف مبيدات الآفات في المناطق المرتفعة ، مما يدل على ثبات كافٍ للبقاء على قيد الحياة أثناء النقل عبر مئات الكيلومترات في الغلاف الجوي. [1]

يشمل التدهور كلا من عمليات التحول الحيوية وغير الحيوية. يتم التوسط في التحول الأحيائي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة ، بينما يتضمن التحول اللاأحيائي عمليات مثل التفاعلات الكيميائية والكيميائية الضوئية. يتم تحديد عمليات التحلل الخاصة لمبيد معين من خلال هيكله والظروف البيئية التي يمر بها. غالبًا ما تحدد تدرجات الأكسدة والاختزال في التربة أو الرواسب أو طبقات المياه الجوفية التحولات التي يمكن أن تحدث. وبالمثل ، تتطلب التحولات الكيميائية الضوئية ضوء الشمس ، وهو متاح فقط في أعلى متر (أمتار) من البحيرات أو الأنهار ، أو أسطح النباتات أو طبقات التربة تحت المليمتر. يعتبر التحول الضوئي في الغلاف الجوي تأثيرًا علاجيًا محتملاً آخر. [1]

تتوفر معلومات عن تدهور مبيدات الآفات من بيانات الاختبار المطلوبة. ويشمل ذلك الاختبارات المعملية على التحلل المائي ، والتحلل الضوئي في الماء والهواء ، وقابلية التحلل البيولوجي في التربة وأنظمة ترسبات المياه في الظروف الهوائية واللاهوائية ، والمصير في أجهزة تحلل التربة. توفر هذه الدراسات نظرة ثاقبة قليلة حول كيفية مساهمة عمليات التحول الفردية في التدهور الملحوظ في الموقع. لذلك ، فهي لا تقدم فهمًا دقيقًا لكيفية تأثير الظروف البيئية المحددة (على سبيل المثال ، وجود مواد متفاعلة معينة) على التدهور.تفشل هذه الدراسات أيضًا في تغطية الظروف البيئية غير العادية مثل البيئات شديدة الكبريتية مثل مصبات الأنهار أو حفر البراري ، كما أنها لا تكشف عن التحولات عند التركيزات المنخفضة المتبقية التي قد يتوقف عندها التحلل البيولوجي. وهكذا ، على الرغم من أن التركيب الجزيئي يتنبأ عمومًا بالتفاعل الجوهري ، فإن التنبؤات الكمية محدودة. [1]

من المسلم به عمومًا أن التحلل البيولوجي هو أكبر مساهم في التدهور. بينما النباتات والحيوانات والفطريات (حقيقيات النوى) عادةً ما يحول مبيدات الآفات لإزالة السموم من خلال التمثيل الغذائي بواسطة إنزيمات واسعة الطيف والبكتيريا (بروكاريوتا) استقلابهم بشكل أكثر شيوعًا. من المحتمل أن يكون هذا الانقسام ناتجًا عن نطاق أوسع من الأهداف الحساسة في حقيقيات النوى. على سبيل المثال ، لا تؤثر إسترات الفوسفات العضوي التي تتداخل مع نقل الإشارات العصبية في الحشرات على العمليات الميكروبية وتوفر الغذاء للكائنات الحية الدقيقة التي يمكن لإنزيماتها تحلل الفوسفوتريسترات. من المرجح أن تحتوي البكتيريا على مثل هذه الإنزيمات بسبب اختيارها القوي للإنزيمات الجديدة والمسارات الأيضية التي توفر العناصر الغذائية الأساسية. [2] بالإضافة إلى ذلك ، تتحرك الجينات أفقيًا داخل التجمعات الميكروبية ، وتنشر مسارات التحلل المتطورة حديثًا. [1]

يمكن لبعض التحولات ، وخاصة الاستبدالات ، أن تستمر بيولوجيًا وغير حيوي ، على الرغم من أن التفاعلات المحفزة بالإنزيم تصل عادةً إلى معدلات أعلى. على سبيل المثال ، وصلت عملية إزالة الكلور المائي من الأترازين إلى هيدروكسياترازين في التربة بواسطة الإنزيمات البكتيرية التي تعمل على إزالة الكلور من الأترازين إلى معدل ثابت من الدرجة الثانية يبلغ 105 / مول / ثانية ، ومن المحتمل أن يكون هذا هو السائد في البيئة. في حالات أخرى ، تسهل الإنزيمات التفاعلات مع عدم وجود نظير غير حيوي ، كما هو الحال مع مبيد الأعشاب غليفوسات ، الذي يحتوي على رابطة C-P المستقرة بالنسبة للضوء ، والارتجاع في حمض أو قاعدة قوية ، وغيرها من الظروف اللاأحيائية. تنتشر الميكروبات التي تشق الرابطة C-P في البيئة ، ويمكن لبعضها استقلاب الغليفوسات. ال C-P لياز يتم ترميز نظام الإنزيم بواسطة مشغل معقد من 14 جينًا. [1]

قد تتراكم المواد الوسيطة لتحويل التحلل البيولوجي عندما تعمل الإنزيمات التي تنتج الوسيط بشكل أبطأ من تلك التي تستهلكه. في استقلاب الأترازين ، على سبيل المثال ، يتراكم مستوى ثابت من هيدروكسياترازين من هذه العملية. في حالات أخرى (على سبيل المثال ، في معالجة مياه الصرف الزراعي) ، تنمو الكائنات الحية الدقيقة في الغالب على ركائز كربون أخرى أكثر قابلية للاستيعاب بسهولة ، في حين يتم تحويل مبيدات الآفات الموجودة بتركيزات ضئيلة من خلال التمثيل الغذائي العرضي ، مما ينتج عنه مواد وسيطة ممانعة محتملة. [1]

تستمر مبيدات الآفات على مدى عقود في المياه الجوفية ، على الرغم من أن البكتيريا من حيث المبدأ وفيرة ويمكن أن تحللها لأسباب غير معروفة. قد يكون هذا مرتبطًا بملاحظة أن التحلل الميكروبي يبدو متوقفًا عند تركيزات منخفضة من مبيدات الآفات في البيئات منخفضة المغذيات مثل المياه الجوفية. حتى الآن ، لا يُعرف سوى القليل جدًا عن التحلل البيولوجي لمبيدات الآفات في ظل هذه الظروف. كانت الطرق غير متوفرة لمتابعة التحلل البيولوجي في المياه الجوفية على مدى فترات زمنية طويلة ذات صلة وعزل المتحللات ذات الصلة من مثل هذه البيئات. [1]

في المياه السطحية ، يمكن أن يساهم التحول الضوئي بشكل كبير في التدهور. في التحول الضوئي "المباشر" ، يتم امتصاص الفوتونات بواسطة الملوث ، بينما في التحول الضوئي "غير المباشر" ، تتشكل الأنواع التفاعلية من خلال امتصاص الفوتون بواسطة مواد أخرى. تظهر أطياف الامتصاص الإلكتروني لمبيدات الآفات عادةً القليل من التداخل مع ضوء الشمس ، بحيث يتأثر عدد قليل فقط (مثل trifluralin) بالتحول الضوئي المباشر. [3] توجد العديد من ماصات الضوء النشطة كيميائيًا ضوئيًا في المياه السطحية ، مما يعزز التحول الضوئي غير المباشر. والأبرز هو المادة العضوية الذائبة (DOM) ، وهي مقدمة للحالات الثلاثية المثارة ، والأكسجين الجزيئي ، والأنيونات الجذرية الفائقة للأكسيد ، والجذور الأخرى. تنتج أيونات النترات والنتريت جذور الهيدروكسيل تحت التشعيع. وبالتالي فإن التحويل الضوئي غير المباشر هو نتيجة تفاعلات متوازية مع جميع الأنواع التفاعلية المتاحة. [4] يعتمد معدل التحول على تركيزات جميع الأنواع التفاعلية ذات الصلة ، جنبًا إلى جنب مع ثوابت معدل الدرجة الثانية المقابلة لمبيد آفات معين. تُعرف هذه الثوابت بجذر الهيدروكسيل والأكسجين الجزيئي. [5] في حالة عدم وجود ثوابت المعدل ، قد تسمح علاقات التركيب والنشاط الكمي (QSARs) بتقدير مبيد آفات معين من تركيبته الكيميائية. [6]

تختلف أهمية التحولات اللاأحيائية "المظلمة" (القاتلة) باختلاف المبيدات. يدعم وجود مجموعات وظيفية تنبؤات الكتب المدرسية لبعض المركبات. على سبيل المثال ، يحلل التحلل المائي اللاأحيائي المائي الفوسفات العضوي ، وإسترات حمض الكربوكسيل ، والكربامات ، والكربونات ، وبعض الهاليدات (بروميد الميثيل ، وبروبارجيل) وغيرها الكثير. مبيدات الآفات الأخرى أقل قابلية للتطبيق. ظروف مثل ارتفاع درجة الحموضة أو بيئات الأكسدة المنخفضة جنبًا إلى جنب مع تكوين محفز في الموقع بما في ذلك الكبريتيدات (بولي) ، الحديد المرتبط بالسطح (II) أو MnO
2 . غالبًا ما تتوسط الكائنات الحية الدقيقة في هذا الأخير ، مما يؤدي إلى طمس الحدود بين التحولات اللاأحيائية والحيوية. قد تسود التفاعلات الكيميائية أيضًا في مقصورات مثل المياه الجوفية أو نقصان المياه في البحيرة ، والتي لها أوقات احتفاظ هيدروليكي حسب ترتيب السنوات وحيث تكون كثافة الكتلة الحيوية أقل بسبب الغياب شبه الكامل للكربون العضوي القابل للاستيعاب. [1]

تشمل الاستراتيجيات المتاحة لتحديد تحويل مبيدات الآفات في الموقع قياس تركيزات المنتجات المتبقية أو التحويلية وتقدير إمكانات التحول النظري لبيئة معينة. القياسات قابلة للاستخدام فقط على المقياس الصغير أو المتوسط. [1]

كروماتوغرافيا الغاز - مطياف الكتلة (GC-MS) أو الكروماتوغرافيا السائلة - مقياس الطيف الكتلي الترادفي (LC-MS / MS) لا يميز التحويل عن العمليات الأخرى مثل التخفيف أو الامتصاص ما لم يقترن بنمذجة توازن الكتلة الصارمة. تتيح مبيدات الآفات التي تحمل علامة الكربون 14 موازنة الكتلة ، ولكن لا يمكن إجراء التحقيقات باستخدام الركائز ذات العلامات الإشعاعية في هذا المجال. [1]

قد يؤدي اكتشاف منتج التحول إلى معايرة التدهور. يكون التحليل المستهدف مباشرًا عندما يتم فهم المنتجات والمعايير ، بينما يمكن محاولة التحليل المشتبه فيه / غير المستهدف بطريقة أخرى. سهّل قياس الطيف الكتلي عالي الدقة تطوير طرق تحليلية متعددة المكونات لـ 150 منتجًا من منتجات تحويل مبيدات الآفات وللفحص بحثًا عن منتجات التحول المشتبه بها. بالاقتران مع نماذج هيكل المنتجات التحويلية ، يسمح الفحص بإجراء تقييم أكثر شمولاً لمنتجات التحويل ، بغض النظر عن دراسات التدهور الميداني. [1]

قد يكمل التحليل النظيري قياسات المنتج لأنه يمكن أن يقيس التدهور في غياب المستقلبات ولديه القدرة على تغطية نطاقات زمنية طويلة بما يكفي لتقييم التحول في المياه الجوفية. نسب النظائر (على سبيل المثال ، 13
ج / 12
ج ، 15
غير متاح 14
ن) يمكن أن تكشف التاريخ في حالة عدم وجود أي تسمية. لأن تأثيرات النظائر الحركية تفضل عادةً تحويل نظائر الضوء (على سبيل المثال ، 12
ج) ، يتم إثراء النظائر الثقيلة (13 درجة مئوية) في المخلفات. زيادة 13
ج / 12
وبالتالي ، فإن النسبة النظيرية C في مركب رئيسي توفر دليلًا مباشرًا على التحلل. تحليلات متكررة لمبيدات الآفات ، في المياه الجوفية بمرور الوقت ، أو قياسات مباشرة بالاشتراك مع تأريخ المياه الجوفية التي تظهر زيادة 13
ج / 12
توفر النسب النظيرية C في مبيد الآفات الأم ، دليلاً مباشراً على التحلل ، حتى لو تم إطلاق المبيد قبل فترة طويلة. تم الكشف عن مسارات تحويل متعددة للأترازين عن طريق قياس التأثيرات النظيرية لعناصر متعددة. في مثل هذه الحالة ، يمكن التعرف على آليات التحويل من قطع 13
ج / 12
C مقابل 15
غير متاح 14
بيانات المركب الأصل N ، تعكس تأثيرات نظائر الكربون والنيتروجين الكامنة المختلفة. يتطلب هذا النهج كمية عالية نسبيًا من المادة للكروماتوغرافيا الغازية - مقياس الطيف الكتلي لنسبة النظائر (GC-IRMS) أو تحليل LC-IRMS (100 نانوغرام إلى 1 ميكروغرام) ، والتي تتطلب ، على سبيل المثال ، استخراج 10 لترات من المياه الجوفية بتركيزات مبيدات الآفات 100 نانوغرام / لتر. بالنسبة للحالة الخاصة لمبيدات الآفات اللولبية ، قد يحل تحليل التماثل البصري محل النظائر في مثل هذه التحليلات نتيجة للتفاعلات الانتقائية الفراغية. يمكن أن يؤدي الجمع بين قياس النظائر و chirality إلى زيادة قوة التنبؤ. [1]

يتم تطبيق التحليل الجيوكيميائي بما في ذلك الرقم الهيدروجيني وإمكانات الأكسدة والاختزال والأيونات الذائبة بشكل روتيني لتقييم إمكانية التحولات الحيوية وغير الحيوية ، المعقدة بسبب أي نقص في الدقة في الأهداف. يجب استخدام مركبات مسبار انتقائي لاكتشاف الأنواع التفاعلية الفردية عند وجود خليط من الأنواع التفاعلية. يؤدي الجمع بين مركبات المسبار والزبالات أو أجهزة التبريد إلى زيادة الدقة. على سبيل المثال ، N ، N- ثنائي ميثيلانيلين ، المستخدم كمسبار لجذر الكربونات يتفاعل بسرعة كبيرة مع الحالات الثلاثية المثارة بـ DOM وتعرقل عملية الأكسدة الخاصة به بواسطة DOM. [1]

تم استخدام مبيدات الآفات الأم التي تحمل علامة 13C في التحليل غير المستهدف للمحللات عن طريق فحص النظائر المستقرة (SIP) لإثبات إمكانية التحول الأحيائي في عينات التربة والرواسب. تتمثل إحدى التقنيات التكميلية التي يحتمل أن تكون أكثر كمية في التعداد المباشر للجينات (الجينات) المتحللة بيولوجيًا عبر تفاعل البلمرة المتسلسل الكمي (QPCR) أو تسلسل الجينات أو المصفوفات الجينية الوظيفية الدقيقة. ومع ذلك ، فإن الشرط الأساسي للمناهج الجينية هو أن الجينات المعنية يمكن ربطها بوضوح بتفاعل تحول معين. على سبيل المثال ، ملف atzD يرتبط هيدرولاز حمض السيانوريك الجيني بالتحلل الحيوي للأترازين في طبقات سطح التربة الزراعية ، بما يتوافق مع AtzD 'انقسام حلقة s-triazine أثناء استقلاب الأترازين البكتيري. AtzD كان يمكن تحديده بشكل لا لبس فيه وبالتالي يمكن تحديده كميًا ، لأنه على غير العادة ، ينتمي إلى عائلة بروتينية تتكون إلى حد كبير من إنزيمات التحلل البيولوجي. معظم البروتينات التي تمت دراستها حتى الآن هي أعضاء في عائلات بروتينية كبيرة جدًا ، مع ما يصل إلى 600000 فرد ، مع وظائف متنوعة. هناك عامل آخر يربك الأساليب القائمة على الجينات وهو أن وظيفة التحلل البيولوجي يمكن أن تنشأ بشكل مستقل في التطور ، بحيث تحفز عدة جينات غير مرتبطة نفس التفاعل. على سبيل المثال ، يمكن أن تعمل إسترات الفوسفات العضوي التي تختلف بشكل ملحوظ في طياتها وآليتها على نفس مبيد الآفات الفوسفات العضوي. [1]

على الرغم من تقليل آثارها غير المرغوب فيها عادةً ، فقد تظل منتجات التحويل مشكلة. [7] بعض التحولات تترك الأجزاء النشطة كما هي ، مثل أكسدة الثيوثيرات إلى السلفونات والسلفوكسيدات. قد يكون لخلائط المنتجات الأصلية / التحويلية تأثيرات مضافة. ثانيًا ، بعض المنتجات أقوى من آبائها. تحلل الفينول من مثل هذه الفئات الكيميائية المتنوعة مثل البيرثرويد ومبيدات الأعشاب أريلوكسيفينوكسي بروبيونيك قد تعمل على مستقبلات هرمون الاستروجين. يجب أن تحظى هذه المنتجات باهتمام خاص لأنها غالبًا ما تكون أصغر حجمًا وأكثر قطبية من والديها. هذا يزيد من قدرتها على الوصول إلى موارد مياه الشرب مثل المياه الجوفية والمياه السطحية ، حيث توجد المنتجات القطبية بتركيزات ثابتة إلى حد ما. قد تتسبب المنتجات في موارد مياه الشرب في حدوث مشكلات مثل تكوين مادة N-nitroso-dimethylamine المسببة للسرطان من ثنائي ميثيل سلفاميد ، وهو منتج ميكروبي من مبيدات الفطريات tolylfluanide و dichlofluanide ، أثناء معالجة المياه بالأوزون. [1]

يتم تناول هذه القضية على وجه التحديد في الأطر التنظيمية الرئيسية. في أوروبا ، على سبيل المثال ، يتم تمييز المستقلبات "غير ذات الصلة" عن المستقلبات "ذات الصلة بموارد المياه الجوفية" أو حتى "ذات الصلة من الناحية البيئية". الأخيرون هم أولئك الذين تكون مخاطرهم على التربة أو الكائنات الحية المائية مماثلة أو أعلى من الوالدين ويجب أن يفيوا بنفس معايير آبائهم. المستقلبات ذات الصلة بالمياه الجوفية هي تلك التي من المحتمل أن تصل إلى المياه الجوفية بتركيزات أعلى من 0.1 ميكروغرام / لتر وتعرض نفس سمية المركب الأم. ظهرت قضايا السموم في الماضي عادةً بعد عقود فقط من طرحها في السوق. ومن الأمثلة على ذلك اكتشاف منتجات كلوريدازون (التي تم تسويقها لأول مرة في عام 1964) في المياه السطحية والجوفية ، أو tolylfluanid (تم تسويقها لأول مرة في عام 1971). قد يُعزى تجاهل هذه المواد لفترة طويلة جزئيًا إلى القيود السابقة على القدرات التحليلية. ومع ذلك ، قد يؤدي تصنيف بعض المستقلبات على أنها غير ذات صلة إلى توجيه الانتباه بعيدًا عنها. [1] قرار تحمل ما يصل إلى 10 ميكروغرام / لتر من المستقلبات "غير ذات الصلة" في المياه الجوفية ومياه الشرب مثير للجدل سياسيًا في أوروبا. يعتبر البعض أن الحد الأعلى مقبول لأنه لا يمكن إثبات وجود مخاطر صحية وشيكة ، في حين يعتبره البعض الآخر انحرافًا جوهريًا عن مبدأ التحوط. [8]


لماذا حان الوقت لوقف معاقبة التربة لدينا بالأسمدة

يسافر الباحث ريك هاني إلى الولايات المتحدة للتبشير بفوائد التربة الصحية. في ييل البيئة 360 في مقابلة ، يتحدث عن حماقة السعي وراء زيادة إنتاجية المحاصيل باستخدام الأسمدة والمواد الكيميائية الأخرى وكيف يمكن استعادة الأراضي الزراعية من خلال الأساليب الطبيعية.

كانت حركة صحة التربة في الأخبار مؤخرًا ، ومن بين مؤيديها البارزين الباحث في وزارة الزراعة الأمريكية (USDA) ريك هاني. في عالم تسعى فيه الوكالات الحكومية والشركات الزراعية منذ فترة طويلة إلى تحقيق الكأس المقدسة لتحقيق أقصى إنتاجية للمحاصيل ، يبشر هاني برسالة مختلفة: السعي لتحقيق إنتاجية أكبر باستمرار - باستخدام الأسمدة ومبيدات الأعشاب ومبيدات الآفات وأي مواد كيميائية أخرى في متناول اليد - يقتل تربتنا وتهدد مزارعنا.

باحث التربة ريك هاني من وزارة الزراعة الأمريكية بوزارة الزراعة الأمريكية

هاني ، الذي يعمل مع خدمة البحوث الزراعية بوزارة الزراعة الأمريكية في تكساس ، يعقد ندوات عبر الإنترنت ويسافر عبر البلاد لتعليم المزارعين كيفية إنشاء تربة صحية. رسالته بسيطة: على الرغم من أن الولايات المتحدة تمتلك بعضًا من أغنى أنواع التربة في العالم ، إلا أن عقودًا من الإساءة الزراعية أدت إلى استنفاد الأوساخ من العناصر الغذائية الأساسية وقتل البكتيريا والفطريات التي تخلق المواد العضوية الضرورية للنباتات. يقول هاني ، الذي طور طريقة معروفة لاختبار صحة التربة: "عقليتنا في الوقت الحاضر هي أنه إذا لم تقم بإسقاط الأسمدة ، فلن ينمو أي شيء". "لكن هذا ليس صحيحًا ، ولم يكن كذلك أبدًا."

في مقابلة مع ييل البيئة 360، يصف هاني كيف تتحقق الأبحاث من قيمة الأساليب الطبيعية مثل تقليل الحرث وزراعة محاصيل الغطاء واستخدام الضوابط البيولوجية للسيطرة على الآفات. في مواجهة التخفيض المقترح بنسبة 21 في المائة في ميزانية وزارة الزراعة الأمريكية من قبل إدارة ترامب ، شدد هاني أيضًا على أهمية الدراسات الحكومية غير المنحازة في مجال غالبًا ما تهيمن فيه الشركات التي تستفيد من الإفراط في استخدام الأسمدة والمواد الكيميائية على الأبحاث. يؤكد هاني قائلاً: "نحن بحاجة إلى مزيد من البحث المستقل". "نحن فقط على قمة جبل الجليد فيما يتعلق بما نفهمه حول كيفية عمل التربة وبيولوجيتها."

ييل البيئة 360: كنت تعمل مع المزارعين لتحسين تربتهم؟

ريك هاني: هذا صحيح. نحن نعلم أنه على مدار الخمسين عامًا الماضية ، كانت مستويات المواد العضوية - وهو نوع من الاختبار القياسي للتربة من حيث صحتها وخصوبتها - تتراجع كثيرًا. هذا مقلق. نرى مستويات المادة العضوية في بعض المجالات بنسبة 1 في المائة أو أقل. بينما يمكنك الذهاب إلى مرعى يجلس بجواره مباشرةً حيث تكون مستويات المواد العضوية 5٪ أو 6٪. إذن هذه هي الطريقة التي غيرنا بها هذه الأنظمة بشكل جذري. نحن ندمر المادة العضوية في التربة ، وعلينا إعادة ذلك للحفاظ على الحياة على هذا الكوكب.

الخبر السار هو أن التربة ستعود إذا أعطيتها فرصة. إنه قوي جدًا ومرن. ليس الأمر كما لو أننا دمرناها لدرجة لا يمكن إصلاحها. تحاول حركة صحة التربة إعادة تلك المستويات العضوية مرة أخرى وإعادة التربة إلى حالة وظيفية أعلى.

e360: ما الذي تسبب في هذا التدهور في جودة التربة؟

هاني: نرى أنه عندما يكون هناك الكثير من الحرث ، ولا توجد محاصيل تغطية ، ونظام من الزراعة [المعتمدة على المواد الكيميائية] عالية الكثافة ، فإن التربة لا تعمل بشكل صحيح. علم الأحياء لا يفعل الكثير. إنه لا يعمل بالشكل الذي نريده. إننا نقوم بشكل أساسي بتدمير وظيفة التربة ، بحيث يتعين عليك إطعامها المزيد والمزيد من الأسمدة الاصطناعية لمجرد الاستمرار في زراعة هذا المحصول.

e360: لذا فهو مثل مدمن المخدرات الذي يحتاج إلى علاج أكبر وأكبر كل عام؟

هاني: هذا صحيح. صحيح أننا نرى أن عائداتنا قد ارتفعت كثيرًا في الخمسين عامًا الماضية ، لكن الأمر يتطلب المزيد والمزيد من المدخلات الخارجية لمواصلة ذلك. وهذا ليس مستدامًا ، ولن ينجح على المدى الطويل.

e360: يقول المزارعون إنهم بحاجة إلى الأسمدة لأن التربة قد نضبت.

هاني: كنا نستخدم الأسمدة ونحصل على هذه الغلات الكبيرة ، لذلك بدا أن هذا النظام يعمل - حتى بدأنا نرى ، على سبيل المثال ، المنطقة الميتة في خليج المكسيك [الناتجة عن تكاثر الطحالب الناتجة عن ارتفاع مستويات النيتروجين من الأسمدة] ، ونحن بدأ يتساءل عما إذا كان هذا صحيحًا حقًا. هل نضع الكثير من الأسمدة؟ والإجابة هي ، "نعم نحن." يبدو الأمر وكأنه بدلاً من إطعام أطفالك نظامًا غذائيًا متوازنًا ، فلنقم فقط بإطعامهم الفيتامينات. هذا لن ينجح ، أليس كذلك؟

عقليتنا في الوقت الحاضر هي أنه إذا لم تقم بإسقاط الأسمدة ، فلن ينمو شيء. لكن هذا ليس صحيحًا ، ولم يكن كذلك أبدًا. أكبر مشكلة في كل هذا هي أننا ما زلنا نرغب في الحصول على عوائد أعلى وأعلى. لكن الحقيقة هي أنك تطلق النار على قدمك بفعل ذلك.

e360: كيف ذلك؟

هاني: حسنًا ، إذا كنا سنفرط في إنتاج الذرة والقمح وفول الصويا والذرة الرفيعة - انظر إلى السعر. لماذا السعر منخفض؟ الآن ، هؤلاء الرجال يزرعون الذرة هنا ، وقد تحدثت إلى العديد منهم الذين أخبروني أنهم لن يحققوا أي ربح هذا العام. إنهم يبحثون في الخسارة. إنه مجرد جنون. إذا كنت تنوي زيادة إنتاج منتجك ، سينخفض ​​السعر. فما نحن فاعلون؟

كان لدينا رجل تحدثت إليه الأسبوع الماضي قال ، "إذا تبنت مبادئ صحة التربة هذه ، فسوف تنخفض غلاتي." وقلت ، "نعم ، آمل ذلك ، آمل أن تنخفض عائدات الجميع." هناك فقط هذه العقلية التي يجب أن نزيدها ، ونزيد العائدات ، ونزيد العوائد. لا يمكنك الاستمرار في فعل ذلك.

e360: إذن أنت تقول أن هذا الهوس بزيادة الغلة كان مدمرًا للربح النهائي للمزارع ومدمرًا في النهاية للتربة التي تعتمد عليها الزراعة؟

هاني: على الاطلاق. دعونا ننتج كمية كافية من هذه السلع ، ولكن ليس أكثر من اللازم. وبهذه الطريقة سيرتفع السعر ويمكن للمزارعين جني الأرباح من خلال ذلك.المزارعون لديهم مثل هذه الهوامش الضئيلة على أرباحهم. لذلك إذا تمكنا من جعلهم أكثر كفاءة باستخدام الأسمدة الخاصة بهم وما زلنا ننتج نفس الكمية من المحاصيل ، فهذا مكسب للجميع. دعونا نعيد تلك التربة إلى حالة صحية حيث لا نحتاج إلى وضع الكثير من الأسمدة عليها والبدء في العمل مع الطبيعة بدلاً من ضدها.

e360: ماذا عن المبيدات - هل تضر بالنشاط البيولوجي في التربة؟

هاني: نعم ، إنه مثل العلاج الكيميائي للسرطان: إنه ليس مستهدفًا ، إنه يقتل كل شيء فقط. يحدث شيء مشابه في التربة عندما نستخدم مبيدات الفطريات ومبيدات الآفات. المبيدات تقتل الحشرات الجيدة وكذلك الحشرات السيئة. تقتل مبيدات الفطريات جميع الفطريات الموجودة في التربة ، بما في ذلك الفطريات المفيدة. لكن الفطريات ضرورية للغاية. نحن بحاجة إلى إعادة الفطريات ، وليس القضاء عليها. إذا ذهبت إلى غابة تحتوي على بعض التربة الأكثر خصوبة التي قد تراها على الإطلاق ، فقم بتقشير الورقة مرة أخرى وسترى الفطريات في كل مكان.

e360: غالبًا ما تأتي جهودنا للسيطرة على الطبيعة بنتائج عكسية.

هاني: نهجنا هو التلاعب بما يحدث هناك عن طريق الحرث وإضافة الكثير من المواد الكيميائية. ستفوز الطبيعة دائمًا في النهاية. يمكننا أن نبتكر هذه الأشياء لقتل هذه الحشائش أو هذه الحشرة ، لكن في النهاية تحتاج إلى ابتكار شيء مختلف لأن الطبيعة سوف تجد طريقة للتغلب على ذلك. انظر إلى المقاومة التي تطورها الأعشاب الضارة إلى Roundup [مبيد الأعشاب غليفوسات] الآن.

البرنامج المعتاد هو ، "دعونا نقتل كل شيء وننمي ما نريد" ، بدلاً من "دعونا ننمو الكثير من الأشياء المختلفة للمساعدة في تنمية ما نريده بشكل أكثر كفاءة." هذه طريقة تفكير مختلفة تمامًا. نحن بحاجة إلى العمل مع النظام الطبيعي بدلاً من محاولة محاربته.

e360: هل الكثير من الأسمدة يزعج أيضًا بيولوجيا التربة؟

هاني: أعتقد أنه كذلك. نحن نرى ذلك. في هذه المجالات ، يكون نشاط الميكروبات منخفضًا ، والمواد العضوية منخفضة. كانت هناك بعض الأبحاث التي تظهر أن هذه المدخلات العالية من النيتروجين تدمر الكربون في التربة. لأن الميكروبات تستهلك النيتروجين الإضافي ومن ثم تقوم بالفعل بتمزيق الكربون ، مما ينتج عنه الكثير من ثاني أكسيد الكربون ، بدلاً من عزله في التربة. لذلك هناك دليل على أن النيتروجين الزائد يؤدي في الواقع إلى ترك المزيد من الكربون للنظام. بينما نحتاج إلى المزيد من الكربون في التربة وليس أقل.

e360: دعا اتفاق باريس للمناخ إلى زيادة الكربون في التربة بنسبة 0.4 في المائة سنويًا. فكيف لنا أن نفعل ذلك؟

هاني: نسمع الكثير عن الحاجة إلى زراعة الأشجار ، وعدم قطع الغابات المطيرة ، وهذا كله مهم. لكن لدينا هذا المورد الضخم - في جميع أنحاء العالم - من الأوساخ التي تجلس هناك ولا تحتوي على أي شيء. عندما نزرع نباتات عليها ، فإنها تبدأ في امتصاص الكربون من الهواء ووضعه في التربة. هذا هو ما هي العملية الطبيعية.

لا ينبغي أبدا أن تكون التربة عارية - أبدا. في الوقت الحالي ، يترك المزارعون حقولهم خالية معظم أيام السنة. إذا كانوا سيزرعون فقط محصولًا متنوعًا متعدد الأنواع ، فكر فقط في الكربون الذي يمكننا عزله من الغلاف الجوي ووضعه في التربة على 150 مليون فدان من أراضي الذرة والقمح في هذا البلد. يمكننا سحب كمية هائلة من الكربون إلى التربة ، حيث من المفترض أن تكون.

e360: تقوم محاصيل الغطاء أيضًا بالكثير لإعادة العناصر الغذائية إلى التربة. البقوليات ، على سبيل المثال ، تثري التربة بالنيتروجين.

هاني: هذا صحيح ، والكربون أيضًا. هذا شيء اضطر المزارعون إلى فعله قبل أن يحصلوا على الأسمدة. عندما حصلت على الدكتوراه. أطروحة ، أشرت إلى الكثير من الأوراق من العقد الأول من القرن العشرين ، والعشرينيات والثلاثينيات. كانوا يدرسون بالفعل المكونات البيولوجية للتربة ، وعرفوا مدى أهميتها. ثم ظهرت الأسمدة الاصطناعية ، ونسينا كل ذلك ، وتجاهلناها.

لدينا حاليًا نظام احتياطي الحفظ هذا حيث ندفع للمزارعين لإخراج حقولهم من الإنتاج. يجب أن نزرعها بمحاصيل التغطية بعد الحصاد والسماح لها بالنمو حتى يتجمد كل شيء ويزيد الشتاء. ويمكن أن يكون لديك عقود حيث تسمح للمزارعين الآخرين برعي تلك الأرض ، لأنه عندما تحصل على محاصيل الغطاء هناك والحيوانات مرة أخرى في النظام ، فأنت الآن تتكاثر الغرب الأوسط عندما كان لا يزال مرجًا وكان الجاموس هناك. إذا قمت بإحضار الحيوانات ، فهذا يعزز حقًا من صحة التربة.

e360: لقد ساعدت في تطوير طريقة جديدة لاختبار التربة. لماذا كان ذلك ضروريًا؟

هاني: حتى الآن ، لم نختبر المكونات الصحيحة. كنا نتجاهل بشكل أساسي المساهمات البيولوجية في النيتروجين والفوسفات ، على سبيل المثال. التقديرات التي تراها في الأدبيات هي أن جرامًا واحدًا من الأوساخ يمكن أن يحتوي على 6 إلى 10 ملايين كائن حي. بدونهم ، لن ينمو شيء. الكائنات الحية الدقيقة بعد الكربون. وستتسرب جذور النبات من مركبات الكربون التي تجذب الكائنات الحية الدقيقة. في المقابل ، تقوم الميكروبات بتفكيك المادة العضوية في التربة ، والتي تنقل النيتروجين والفوسفات في شكل يمكن للنبات استخدامه. إذاً هناك دورة المغذيات الجميلة هذه حول جذر النبات. وهذا شيء حاولنا إعادة إنتاجه في المختبر باستخدام طريقة الاختبار الجديدة لدينا.

نقوم بتجفيف التربة ثم إعادة تبليلها ونقيس كمية ثاني أكسيد الكربون [نتاج نشاط بكتيري] الخارجة من التربة في غضون 24 ساعة. كمية ثاني أكسيد الكربون تتناسب طرديا مع مدى صحة هذه التربة. الأمر بسيط بشكل مذهل.

e360: عندما يرى المزارعون انخفاض مستويات الأداء البيولوجي في تربتهم ، فقد يكونون مصدر إلهام لممارسة بعض الأساليب الصحية التي كنت تتحدث عنها؟

هاني: مهمتنا هي منح المزارعين الثقة لإجراء هذه التغييرات. نقول ، "جرب هذا على مساحة 100 فدان. أنا لا أقول القيام بذلك على مساحة 2000 فدان. استخدم خطوات الطفل. وإذا كان يعمل من أجلك ، فاعتماده ". لدينا رجال قالوا لي ، "لقد وفرت لي 60 ألف دولار من تكاليف الأسمدة العام الماضي. "وإجابتي على ذلك هي ،" لا ، لقد وفرت المال لأنك اخترت الوثوق بالبيانات. " نتلقى هذه المكالمات كثيرًا. هؤلاء الرجال مصدومون.

e360: يرون نتائج سريعة؟

هاني: ليس دائما. بدأت حركة صحة التربة للتو ويقول الناس إنك ستغير تربتك في غضون عامين أو ثلاثة أعوام. حسنًا ، أقول إن الأمر استغرق 50 عامًا لتدميرها بشكل أساسي ، لذلك سوف يستغرق الأمر أكثر من عامين أو ثلاثة أعوام لإعادة بنائها. لذلك نحن بحاجة إلى البقاء في هذا على المدى الطويل. لكن الاتجاه واضح.

e360: أين نذهب من هنا؟

هاني: نحن بحاجة إلى مزيد من البحث المستقل. نحن فقط على قمة جبل الجليد فيما يتعلق بما نفهمه حول كيفية عمل التربة وبيولوجيتها. نحن في البداية ، وأي شخص يخبرك أنه يعرف ما يجري في التربة هو إما أنه يكذب أو يحاول بيع شيء ما لك. إنه أمر معقد بشكل محير للعقل أن نفهم جميع التفاعلات ، لأنه نظام حي ديناميكي.

e360: هددت الإدارة الجديدة بتخفيضات كبيرة في ميزانيات الأبحاث العلمية في العديد من الوكالات. هل تتوقع أن يتأثر برنامجك؟

هاني: تم تخفيض ميزانية البحث الخاصة بي وخفضها وخفضها. أنا لا أقول إن على الحكومة أن تخصص لنا مبلغًا هائلاً من المال. لكن أعطنا ما يكفي للعمل بشكل صحيح. لا يمكننا أن نجعل صناعة خاصة تقوم بكل الأبحاث. تحتاج الحكومة إلى سد الثغرات ، لأنه لا يمكنك ضمان أن البحوث الممولة من الصناعة غير متحيزة.

e360: الصناعة الزراعية لها مصلحة راسخة في بيع هذه المبيدات والأسمدة. من غير المحتمل أن يمولوا البحث في الأساليب التي تستخدم قدرًا أقل من تلك الأشياء.

هاني: هذا صحيح. ما يقلقني هو أننا لسنا حقاً متطلعين إلى الأمام في السياسة هذه الأيام. كل هذا إشباع فوري. لا توجد أهداف سياسة طويلة الأجل. هذا ليس بالذكاء. لم يكن هكذا فكر آباؤنا المؤسسون. نظروا إلى الطريق. ماذا حصل لهذا؟

ريتشارد شيفمان تقارير عن البيئة والصحة لمجموعة متنوعة من المطبوعات التي تشمل اوقات نيويورك, Scientific American، ال الأطلسي و ييل البيئة 360. كتابه الأخير عبارة عن مجموعة قصائد مستوحاة من الطبيعة بعنوان "ما لا يعرفه الغبار". المزيد عن ريتشارد شيفمان →


الكيماويات الاصطناعية في التربة "قنبلة موقوتة"

الائتمان: CC0 المجال العام

لقد حظيت الأزمة الصحية المتزايدة التي تغذيها المواد الكيميائية الاصطناعية المعروفة باسم المواد per- و polyfluoroalkyl ، أو PFAS ، في المياه الجوفية باهتمام كبير في السنوات القليلة الماضية.

قد تكون المستويات المبلغ عنها "مجرد قمة جبل الجليد" ، حيث أن معظم المواد الكيميائية لا تزال تهاجر ببطء عبر التربة ، وفقًا لما ذكره بو جو ، الأستاذ المساعد في الهيدرولوجيا وعلوم الغلاف الجوي بجامعة أريزونا.

ما يقرب من 3000 مادة كيميائية اصطناعية تنتمي إلى فئة PFAS. تم استخدامها منذ الأربعينيات من القرن الماضي في تغليف المواد الغذائية والأقمشة المقاومة للماء والمنتجات غير اللاصقة وصناديق البيتزا والدهانات ورغاوي مكافحة الحرائق وغير ذلك ، وفقًا لوكالة حماية البيئة.

لا تتحلل المواد الكيميائية في البيئة ولا في الجسم ، وقد أظهر عدد متزايد من الأوراق البحثية أن تلوث PFAS في مصادر المياه منتشر في الولايات المتحدة وأن التعرض ضار بالصحة.

"نظرًا لأن PFAS موجودة في الكثير من المنتجات الاستهلاكية والصناعية ، فيمكنها الوصول إلى مياه الصرف الصحي. لم يتم تصميم محطات المعالجة لمعالجة هذه المركبات ، لذلك تبقى هذه المواد الكيميائية في تلك المياه لإعادة استخدامها. يتم رشها في ملاعب كرة القدم أو استخدامها لإعادة الشحن قال مارك بروسو ، أستاذ العلوم البيئية ، "على سبيل المثال ، طبقات المياه الجوفية". "يمكن أن تدخل PFAS أيضًا في المواد الصلبة الحيوية ، والتي يتم استخدامها كسماد ، لذلك توجد كل هذه المصادر ، مما يعني أنها قد دخلت البيئة في العديد من الفترات الزمنية المختلفة وبشكل متكرر."

لفهم كيفية انتقال المواد الكيميائية عبر التربة بين سطح الأرض والمياه الجوفية - وهي منطقة تسمى منطقة الفادوز - طور باحثو جامعة أريزونا نموذجًا رياضيًا جديدًا لمحاكاة العمليات المعقدة المختلفة التي تؤثر على نقل هذه المواد الكيميائية والاحتفاظ بها.

تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في المجلة بحوث الموارد المائية.

أظهر نموذجهم أن غالبية المواد الكيميائية PFAS تتراكم في الأماكن التي يتلامس فيها الهواء مع سطح الماء المحاصر في التربة ، مما يبطئ بشكل كبير مسيرة المواد الكيميائية إلى المياه الجوفية. وجد الباحثون أن المواد الكيميائية ستتحرك ببطء أكبر مما كان متوقعًا في تربة الحبيبات الخشنة مقارنة بالتربة ذات الحبيبات الدقيقة.

قال قوه ، المؤلف الرئيسي للدراسة: "هذا يعني أن غالبية PFAS لا تزال في التربة ، وأنها تهاجر ببطء بطريقة تشبه القنبلة الموقوتة".

أظهرت الملاحظات السابقة أن المواد الكيميائية PFAS كانت تتحرك ببطء عبر التربة قبل أن تصل إلى المياه الجوفية ، لكن لم يفهم أحد السبب. يحدد النموذج الآليات الكامنة وراء عمليات الترحيل البطيئة للغاية التي تظهر في الميدان.

قال قوه "هذا له آثار كبيرة على تركيز العلاج". "حتى الآن ، كانت المياه الجوفية هي محور التركيز ، ولكن هل يجب أن نركز فعليًا على التربة ، حيث توجد معظم PFAS وستظل لفترة طويلة؟ أم هل ننتظر ونعالج المياه الجوفية لعقود أو قرون؟"

يمكن أن يعمل النموذج مع أي مادة كيميائية من PFAS ، لكن الباحثين قاموا على وجه التحديد بمحاكاة سلفونات مشبعة بالفلور أوكتين ، أو سلفونات مشبعة بالفلور أوكتين ، والتي توجد عادة في رغوة مكافحة الحرائق وهي مصدر قلق رئيسي.

قال بروسو ، الذي شارك في تأليف الدراسة مع Guo و Jicai Zeng ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في مجموعة Guo: "سيكون أحد أهدافنا في المستقبل تطبيق النموذج على مواقع مختلفة". "ثم نأمل أن يكون من المفيد لواضعي السياسات والمنظمين والمستشارين البيئيين إجراء التقييمات."


الملخص

في هذا العمل ، تم فحص تحلل الأترازين المحفز ضوئيًا بواسطة سبعة معادن تركيبية وخمس عينات جسيمات بيئية للتحقق من مساهمة محتملة للتحفيز الضوئي في التحلل اللاأحيائي للأترازين في البيئة. تم تعريض معلقات الجسيمات التي تحتوي على 500 نانوغرام / لتر من الأترازين بالإشعاع باستخدام جهاز محاكاة للشمس ، وتمت مراقبة تحلل الأترازين بواسطة مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA). أثبت اكتشاف الأترازين بواسطة ELISA أنه أداة تحليلية مفيدة بسبب انخفاض التفاعل التبادلي لمستقلبات الأترازين والحساسية العالية مع حدود الكشف في النانوجرام الأدنى لكل نطاق لتر. يتبع تحلل الأترازين الحركية من الدرجة الأولى ، وتمت مقارنة معاملات المعدل التي تم الحصول عليها مع معدل التحلل الضوئي المباشر. المحفزات الضوئية المعروفة ، مثل TiO22 و ZnO ، أظهر التحلل الضوئي السريع المتوقع (ك = 27−327 × 10-3 دقيقة - 1) من الأترازين. كانت معدلات التحلل المكتشفة عند تشعيع المعادن المحتوية على التيتانيوم أو الزنك أو الحديد أوامر بمقادير أقل (ك = 0.15−0.70 × 10-3 دقائق - 1) ولكن لا يزال أسرع بكثير من التحلل الضوئي المباشر بدون جزيئات (ك = 0.10 × 10 - 3 دقيقة - 1). مع عينات الجسيمات البيئية (السخام ، الرماد المتطاير ، الرمال ، غبار الطريق ، والرماد البركاني) ، ومع ذلك ، لم يلاحظ أي نشاط تحفيزي ضوئي كبير (ك = 0.07−0.16 × 10-3 دقيقة - 1). كانت معدلات تحلل الأترازين في نطاق التحلل الضوئي المباشر. وبالتالي يبدو أن التحفيز الضوئي بواسطة الهباء الجوي أو جزيئات التربة لا يعزز تحلل الأترازين اللاأحيائي في البيئة.


شاهد الفيديو: شرح وتلخيص اول باب من الأحياء. (كانون الثاني 2022).