Биомагнификация

Биомагнификация - это один из аспектов биоаккумуляции . Он описывает накопление загрязняющих веществ из окружающей среды в живых существах через пищу. Накопление загрязнителей на поверхности тела организмов (легкие, жабры, кожа) - это второй аспект биоаккумуляции, который называется биоконцентрацией ; Этот путь поглощения имеет особое значение для многих водных организмов, которые поглощают вещества через жабры и кожу.

Требования к биомагнификации

Биомагнификация относится, в частности, к веществам с длительным биологическим периодом полураспада , т.е. ЧАС. только медленно разрушаются живыми существами и, благодаря своим химическим свойствам (см. коэффициент распределения октанол-вода ), могут быть обнаружены в жировой ткани или z. Б. накапливаются в костном веществе. В результате эти вещества накапливаются и могут возникать во все более высоких концентрациях из- за непрерывного потока веществ по пищевой цепи .

Этот процесс в основном связан с тем фактом, что вещество конечного звена пищевой цепи (например, скопа ) образовалось из гораздо большего количества биомассы из следующего более низкого звена пищевой цепи (например, рыбы) и жирорастворимых ( липофильные ) вещества в основном в питающемся организме остаются и обогащаются (накапливаются). Если, например, скопа съела в два раза больше массы загрязненной рыбы, чем ее масса тела, то дополнительная концентрация загрязняющего вещества на килограмм массы тела может быть вдвое выше, чем у рыбы. Некоторые загрязнители частично выводятся из организма или расщепляются биохимически, поэтому воздействие может быть ограничено во времени. Однако могут происходить взаимодействия между различными загрязнителями и продуктами их распада. Биомагнификация особенно важна для очень липофильных веществ, а также для некоторых тяжелых металлов и радиоактивных веществ, которые практически не расщепляются или выводятся из организма. По мере увеличения длины пищевой цепи в таких условиях увеличивается фактор биоаккумуляции.

Кроме того, важную роль играет обогащение структурной и поддерживающей ткани. У позвоночных это кости и хрящи.

Жирорастворимые загрязнители

В течение долгого времени инсектицид ДДТ , который используется для борьбы с переносчиками малярии , считался ярким примером биомагнификации . Он очень жирорастворим и очень медленно метаболизируется в водорастворимые соединения в организме. Согласно классическому исследованию, которое было частично спекулятивным в отношении интерпретации данных, концентрация ДДТ от зоопланктона в океане (0,04  ppm ) до конечного потребителя предполагаемой пищевой цепи, скопы (25 ppm), увеличилась на 625 ppm. раз. Согласно этой модели, наиболее высокая концентрация и, следовательно, наибольший риск следует ожидать в случае жирорастворимых стойких соединений для конечных звеньев пищевой цепи. Другой пример - болезнь Минамата , которая возникает у людей при употреблении в пищу рыбы , обогащенной органическими соединениями ртути через пищевую цепочку .

Однако более поздние исследования и эксперименты показали, что в чисто водных пищевых цепочках (от воды до планктона и рыбы) процесс биоконцентрации , то есть прямое поглощение загрязняющих веществ через кожу или жабры организмов, обычно более важен в количественном отношении. чем биомагнификация. Однако над этими поверхностями устанавливается определенное равновесие, и когда концентрация в воде падает, жирорастворимое вещество вымывается из рыбы (иногда только умеренно). Если у рыбоядных птиц концентрация значительно выше, чем у рыб или беспозвоночных, это также связано с тем, что связь между ними не может находиться в обменном равновесии с окружающей средой в том же смысле, а может быть только частично уменьшена через экскреция. Биомагнификация играет важную роль в накоплении загрязняющих веществ в пищевых цепях на материке.

Последствия

В результате биомагнификации воздействие токсинов, загрязнителей и продуктов их распада может иметь разрушительные последствия для конечных звеньев пищевой цепи (включая людей), поэтому многие из этих соединений больше не могут применяться сегодня (при реже всего в Европе).

разнообразный

Термин биомагнификация применяется не только к сознательно используемым ядам (например, химическим пестицидам), но также, например, B. также от токсичных веществ, таких как ртуть , которые пассивно или путем сброса в воду или в качестве загрязненных участков (боеприпасы, отложения отходов) присутствуют в почве. Например, ртуть накапливается в форме липофильной метилртути в тканях рыб, а при последующем употреблении рыбы в пищу - также и в организме человека.

В процессе обмена веществ можно заметить, что некоторые вещества заменяются химически подобными, но на самом деле нежелательными веществами. Радиоактивный цезий очень богат растениями, потому что его химическое поведение аналогично поведению калия . Кадмий всасывается как заменитель в случае дефицита кальция .

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Джордж М. Вудвелл, Чарльз Ф. Вурстер-младший, Питер А. Исааксон: Остатки ДДТ в устье восточного побережья: случай биологической концентрации стойкого инсектицида. Science 156: 821-824 (1967).
  2. ↑ Бруно Страйт: Процессы биоаккумуляции в экосистемах. Рассмотрение. Experientia 48, pp. 955-970 (1992).
  3. ↑ Бруно Стрейт: Поглощение, накопление и выброс органических пестицидов бентосными беспозвоночными. 3. Распределение 14 C-атразина и 14 C-линдана в экспериментальном микромире трехступенчатой ​​пищевой цепи. Arch. Hydrobiol. / Suppl. 55: 374-400 (1979).
  4. ↑ Стефан Винтер, Бруно Стрейт: Хлорорганические соединения в трехступенчатой ​​наземной пищевой цепи. Chemosphere 24: 1765-1774 (1992).
  5. ↑ Исследования радиоактивности окружающей среды https://idw-online.de/de/news39379
  6. ↑ Umwelt-Survey Volume IV a, от имени Федерального агентства по окружающей среде, Берлин 1993.

Обзорная литература

  • Бернд Бик: Биоаккумуляция. Новые аспекты и разработки . Справочник по химии окружающей среды, том 2. Springer, Berlin 2000
  • Карл Фент: Экотоксикология . 3-е издание, Георг Тиме Верлаг, Штутгарт 2007, ISBN 3131099933
  • Бруно Страйт : Лексикон экотоксикологии. 2-е издание, VCH-Wiley, Weinheim 1994