富栄養化-人間の活動の結果としての着色された水

富栄養化-人間の活動の結果としての着色された水
写真: T.w. Van Urk | Dreamstime
Ratmir Belov
Journalist-writer

UNEP(国連環境計画)によると、世界中の湖や貯水池の約30〜40%がこの現象に苦しんでいるため、富栄養化(アオコ)の問題は広範かつ深刻です。さらに、富栄養化は淡水と海水の両方で発生する可能性があります。

「富栄養化の何がそんなに悪いのですか?」 – あなたが尋ねる。残念ながら、そのような貯水池を覆う藻の層は氷山の一角に過ぎず、それは本当の有毒な大釜を隠しています。

答えは痛々しいほど明白であるため、誰がこれを非難するのかを尋ねる必要はありません。経済活動です。汚染源には、リン含有量の高い都市の廃水(まだリン酸塩を使用している洗剤メーカーへようこそ)と農業廃棄物(リン酸塩と窒素肥料の洗浄、サイレージ)が含まれます。

富栄養化の問題を解決するには?

そして、問題は簡単に解決できるようです。リン酸を含む洗剤を禁止し、窒素とリン酸肥料の使用を制限することができます。しかし、最初に、大量のリンと窒素が条件付き貯水池に投棄された後に何が起こるかを理解しましょう。

アクション1-職業

それはすべて、リン(P)、窒素(N)、シリコン(Si)などの元素間の不均衡から始まります。しかし、N/SiとP/Siの比率の急激な増加(特にリンの増加は火に燃料を追加します)は、植物プランクトンの活発な繁殖の引き金となる唯一の要素ではありません。これには、23〜28℃の最適温度も必要です。藻類の最大成長率のためのすべての条件を作り出すのは、このキラーの組み合わせです。

写真: Edita Meskoniene | Dreamstime

非常に活発に繁殖する微生物は何をしますか?それらはすぐに水面にかなり密な層を形成し、可能な領域全体を徐々に占めます。

占領の最初の犠牲者は緑藻であり、そのためには日光が不可欠です。死んだ植物は、酸素を消費するバクテリアによって分解されます。したがって、少し後に、溶存酸素の超低濃度の「デッドゾーン」が貯水池に形成され始めると、結果はすでに魚や他の好気性生物に追いついています。藻類自体の排出バイオマスも追加すると、その結果、私たちの貯水池はゆっくりと確実に「息苦しい埋葬地」に変わります。

アクション2-逆さま

したがって、生態系では、一次生産性(微細藻類によって生成されるバイオマス)の不当な増加に加えて、水生生態系における種の相対的な豊富さ、分類学的構成、および一次生産者の空間分布が変化します。

環境問題としての森林破壊:結果と解決策
環境問題としての森林破壊:結果と解決策

資源の構成と場所の変化は、食物網のエネルギーの分布と流れを変化させます。どのくらい正確に?通常の水界生態系では、植物プランクトン(微細藻類やその他の光合成生物)が動物プランクトン(魚の幼生、ミジンコ、軟体動物)によって使用されます。動物プランクトンは、より大きな捕食者(魚など)の餌であり、すべての生物の廃棄物は分解者(バクテリア)によって使用されます。富化システムでは、主な消費者は、死んだ植物、藻類や魚の一部を分解するバクテリアです。結果として、生物は生態学的な専門性を失います。

しかし、私たちがもっと興味を持っているのは、富栄養化が人間の健康に与える影響です。それでは次に進みましょう。

アクション3-有毒な環境

実際、植物プランクトンと嫌気性微生物だけが貯水池に生き残っています。植物プランクトンの典型的な代表は、藍藻と他の人に害を及ぼさない他の分類学的グループの代表です。しかし、そのような環境では、人と接触すると害を及ぼす可能性のある毒素産生生物のための場所もあります。ちなみに、「接触」という言葉は、そのような水を浴びるだけでなく、その使用も意味します。

富栄養化された貯水池のオープンスペースで見つかる毒素は、いくつかのグループに分けられます。

  • ヘパトキシンまたは環状ペプチド(ミクロシスチンおよびノジュラリン);
  • アルカロイド(シリンドロスペルモプシン、トキソイド-aおよびトキソイド-a(s)、サキシトキシン);
  • ポリケチド(アプリシアトキシン);
  • アミノ酸(-メチルアミノ-L-アラニンまたはVMAA)。
写真: Jon Benito Iza | Dreamstime

アザスピロ酸、ブレベトキシン、シガトキシン、ドウモイ酸、ジノフィストキシン、溶血性毒素、ホモアナトキシン、カロトキシン、リンビアトキシン、マイトトキシン、ペクテノトキシン、プリムネシンなどの藻類毒素は、通常、この分類に含まれません。

今こそ、富栄養化された水域がどのように人に害を及ぼし、さらには殺すことができるかを正確に知る時です。

富栄養化の害

ミクロシスチンとノジュラリン

ミクロシスチンの合成は、アナベナ属(A. circinalis、A。flosa-quae、A。lemmermannii、A。millerii)、Arthrospira(A. fusiformis)、Microcystis(M. aeruginosa、M。botrys、 M. ichthyoblabe、M。viridis、M。wesenbergii)、Nostoc(N. inckia、N。rivulare、N。zetterstedtii)、Oscillatoria、Planktothrix、および一部の種(Spirulina subsalsa、Synechococcus bigranulatus)。ノジュラリンは、海水によく見られるノジュラリア・スプミゲナによって合成されます。

ミクロシスチンとノジュラリンは、肝臓がこのグループの化合物の主な標的であるため、ヘパトキシンと呼ばれることもあります。しかし、腎臓、大腸、脳、その他の臓器にミクロシスチンが蓄積する場合があり、その細胞には有機陰イオン輸送体OATP(有機陰イオン輸送体)があります。

温室効果:原因、結果、気候への影響、および問題を解決する方法
温室効果:原因、結果、気候への影響、および問題を解決する方法

なぜ胃や肝臓で中和されないのですか?事実、これらのタンパク質化合物はD型のアミノ酸で構成されているため(そしてL型のアミノ酸は酵素のリガンドとして機能します)、消化に耐性があります。

ミクロシスチンはプロテインホスファターゼを阻害し、その結果、細胞タンパク質がリン酸化されます。これにより、腫瘍形成の条件が生まれます。毒素が癌原遺伝子(cfos、c-jun、c-mys、p53)の発現を増加させるという事実によって状況は悪化します。

さらに、ミクロシスチンとノジュラリンは、細胞の酸化ストレスに関与するc-JunN末端キナーゼおよびその他の酵素を活性化します。これは内出血の発生を伴い、急性中毒の場合、この背景に対する出血性ショックの発生を伴います。

ミクロシスチンは血液脳関門を通過するため、神経系に関連する多くの疾患が病状のリストに追加されます。これらには、神経組織の炎症だけでなく、多くの神経変性疾患が含まれます。

写真: Joaquin Corbalan | Dreamstime

ミクロシスチンが異なれば親油性と極性の値も異なるため、ヒトの致死量の重要性はまだ決定されていません。ただし、平均投与量は5〜10 mcg/kg体重と考えられています。
しかし、幸いなことに、ミクロシスチンとノジュラリンは中和することができます。まず、これらの化合物は細胞内にあり、細胞が損傷した場合にのみ環境に入ります。それらは細胞外環境で非常に安定しており、20週間後に完全に破壊されるという事実にもかかわらず、このプロセスは高温(40°C)と臨界pH値によって加速される可能性があります。したがって、ミクロシスチンとノジュラリンによる中毒の可能な方法は、熱的に未処理の水と製品の使用です。

アナトキシン

淡水中の藻類によって生成される最も一般的で同時に危険な毒素はアナトキシン-aです。これは、アナベナ属(A. flosa-quae、Anabaena lemmermannii)、Aphanizomenon、Phormidium(G. willei、G。terebriforme)、Planktothrix、およびいくつかの個々の種(Arthrospira fusiformis、Spirulina subsalsa、Synechococcus bigranulatus)の代表によって合成されます。 )。

アナトキシンは、末梢および中枢のアセチルコリン受容体のアゴニストです。受容体へのシナプス前/シナプス後結合時に、それはナトリウム/カリウムチャネルを開き、それが脱分極遮断を引き起こします。したがって、血流に入った後、毒素は筋肉協調の喪失、震えおよび痙攣を引き起こし、末梢呼吸麻痺(呼吸に関与する筋肉が機能を停止する)の後に死が起こる。

球電は不思議な現象です
球電は不思議な現象です

入浴、汚染された水、食品添加物を飲むと、トキソイドに毒される可能性があります。致死量は20mcg/ gからであり、その摂取により1〜2分で呼吸麻痺による死亡が引き起こされます。そのため、トキソイドはしばしば超速死因子(VFDF)と呼ばれます。

トキソイド-a(s)はどうですか?事実、この化合物はトキソイド-aとは異なり、環境中で不安定であるため、原則として、人間に脅威を与えることはありません。

サキシトキシン

サキシトキシンは、アナベナ属(A. circinalis)、淡水性ラン藻(A. flos-aquae)、Cylindrospermopsis(C. philippinensis、C。raciborskii)、ユレモ属、およびPlectonemawollei種からいくつかの種を形成します。サキシトキシンは渦鞭毛藻(Alexandrium属、Gymnodinium属、Pyrodinium属)によっても合成され、海や淡水に生息する軟体動物に蓄積します。

サキシトキシンは、ミクロシスチンやノジュラリンとは異なり、熱安定性がありますが、活性炭への収着または水のオゾン処理によって水から分離できます。

このアルカロイドは、ナトリウムチャネルの細孔に結合することによって軸索のナトリウム伝導をブロックし、神経インパルスの伝達を防ぎます。言い換えれば、それは麻痺を引き起こします。このため、サキシトキシン中毒は「麻痺性貝中毒」と呼ばれています。

人は簡単に約100マイクログラムのサキシトキシンを消費することができます(これは2リットルの量の水を毎日摂取すると約50マイクログラム/ lです)。体内に蓄積する傾向がありません。

シリンドロスペルモプシン

Cylindrospermopsinは、Cylindrospermopsis raciborskii、Aphanizomenon ovalisporum、Umezakianatansなどの種によって合成されます。記載されている生物は淡水貯留層の特徴であるため、毒素の場所を推測するのは難しくありません。

写真: T.w. Van Urk | Dreamstime

この毒素は、ミクロシスチンやノジュラリンと同様に、体に幅広い作用を及ぼします。シリンドロスペルモプシンの主な標的は肝臓ですが、目、脾臓、肺、胸腺、心臓、腎臓などにも悪影響を及ぼします。さらに、シリンドロスペルモプシンは、細胞内でのタンパク質合成を阻害し、in vitroでDNA断片化を引き起こし、グルタチオン(強力な内因性抗酸化剤)の合成阻害を背景に細胞内で酸化ストレスを形成します。

シリンドロスペルモプシンの致死量は6mg/kgです。それは水に溶解し、低pHレベルで安定しています。水を100℃に加熱すると、15分間活性が維持されるため、この毒素を中和する主な方法は、水とシリンドロスペルモプシンに感染する可能性のある製品の長期熱処理です。

アプリシアトキシン

これは非タンパク質性の毒素であり、海水の特徴的な住民であるLyngbya属、Schizothrix(S. calcicola)、Oscillatoria、Phormidiumnigro-viride属の藻類のいくつかの種によって生成されます。

アプリシアトキシンはプロテインキナーゼCを活性化することができ、これがタンパク質のリン酸化の増加に寄与します。これは、順番に、腫瘍のさらなる発生に貢献します。さらに、皮膚に接触すると、急性皮膚炎の出現を引き起こしたり、毒素を食物や吸入によって摂取した場合に粘膜の炎症を引き起こしたりする可能性があります。

グリーン水素-未来のエネルギー源?
グリーン水素-未来のエネルギー源?

アプリシアトキシンの致死量は0.3mg/kgです。沸騰すると不安定になり倒れます。しかし、水中のアプリシアトキシンを取り除くことは最善の選択肢ではありません。なぜなら、この方法では、臭素ガスによる中毒のリスクがあるからです。

VMAA-メチルアミノ-L-アラニンは、海または淡水に生息するネンジュモ属、シネココッカス属、シネコシスティス属、およびいくつかの個々の種(Planktothrix aghardii、Anabaena variabilis、Cylindrospermopsis raciborskii)によって合成される非タンパク質アミノ酸です。このアミノ酸は、貝類、ある種の魚、そして水自体に蓄積します。

VMAAは、筋萎縮性側索硬化症(ルーゲーリック病)、パーキンソン病、アルツハイマー病、およびその他の神経変性疾患の発症を誘発する可能性があります。また、アミノ酸はタンパク質分解の主要なプロセスであるタンパク質のユビキチン化を増加させるという仮説も立てられています。

神経毒性の影響は、VMAAを約4000 mg/kg体重の量で摂取すると現れます。しかし、この毒素の場合、大きな危険をもたらすのは慢性中毒です。
残念ながら、水や食品の熱処理は、α-メチルアミノ-L-アラニンの中和を保証するものではありません。これは、この化合物が高温および低pH値で非常に安定しているためです。

野生で生き残る

富栄養化した水域で形成される可能性のあるさまざまな毒素の作用機序を際限なく説明することができます。しかし、ここで最も重要なことは何ですか?無視された富栄養化は悲しい、時には悲劇的な結果につながる可能性があるという事実を受け入れてください。したがって、健康と生命を守るために、この環境問題の悪影響を最小限に抑えるためにあらゆることを行うことが私たちの利益になります。

あなた自身とあなたの愛する人を守るために、あなたは3つの単純だが非常に重要な規則に従わなければなりません。

  • まず、滞在する場所を選ぶときは注意してください。富栄養化した水域で泳ぐ必要はありません。エアロゾルの形で毒素を吸入しただけでも中毒になる可能性があります。
  • 次に、シーフードを選ぶときは注意してください(特に貝のファンの場合)。毒素を蓄積することが最も多いのはこれらの生物であり、自宅で取り除くことが不可能な場合もあります。
  • そして第三に、川、湖、池、その他の水域から水を飲まないようにしてください。特に富栄養化の最初の兆候(水の濁り、表面の藻の層)に気付いた場合。一部の毒素には長時間の沸騰でも効果がないため、ボトル入りの飲料水を使用することをお勧めします。
1
コンテンツ 共有