부영양화 – 인간 활동의 결과로 착색된 물

부영양화 – 인간 활동의 결과로 착색된 물
사진: T.w. Van Urk | Dreamstime
Ratmir Belov
Journalist-writer

UNEP(유엔 환경 계획)에 따르면 전 세계 호수와 저수지의 약 30-40%가 이 현상으로 고통받았기 때문에 부영양화(수화 현상) 문제는 광범위하고 심각합니다. 또한 부영양화는 담수와 해수 모두에서 발생할 수 있습니다.

“부영양화에 대한 나쁜 점은 무엇입니까?” – 물어. 불행히도, 그러한 저수지를 덮고 있는 조류 층은 실제 독성 가마솥을 숨기고 있는 빙산의 일각에 불과합니다.

이에 대한 책임이 누구에게 있는지 묻지 않아도 됩니다. 답은 고통스러울 정도로 분명하기 때문입니다. 바로 경제 활동입니다. 오염원에는 인 함량이 높은 도시 폐수(아직 인산염을 사용하는 세제 제조업체에 안녕하세요)와 농업 폐기물(인산염 및 질소 비료 세척, 사일리지)이 포함됩니다.

부영양화 문제를 해결하는 방법은 무엇입니까?

그리고 문제는 쉽게 해결되는 것 같습니다. 인산염 함유 세제를 금지하고 질소 및 인산염 비료의 사용을 제한할 수 있습니다. 그러나 많은 양의 인과 질소가 조건부 저장고에 버려진 후 어떤 일이 발생하는지 먼저 알아봅시다.

액션 1 – 직업

모든 것은 인(P), 질소(N), 규소(Si)와 같은 원소 간의 불균형에서 시작됩니다. 그러나 N/Si 및 P/Si 비율의 급격한 증가(인의 증가는 특히 화재에 연료를 추가함)가 식물성 플랑크톤의 활발한 번식을 유발하는 유일한 구성 요소는 아닙니다. 이것은 또한 23-28C의 최적 온도가 필요합니다. 조류의 최대 성장률을위한 모든 조건을 만드는 것은이 살인자 조합입니다.

사진: Edita Meskoniene | Dreamstime

매우 활발하게 번식하는 미생물은 무엇을합니까? 그들은 즉시 물 표면에 다소 조밀 한 층을 형성하여 점차적으로 가능한 전체 영역을 차지합니다.

점령의 첫 번째 희생자는 햇빛이 필수적인 녹조류입니다. 죽은 식물은 산소를 소비하는 박테리아에 의해 분해됩니다. 따라서 조금 후에, 매우 낮은 농도의 용존 산소가 저수지에 형성되기 시작할 때 결과는 이미 물고기 및 기타 호기성 유기체를 따라 잡고 있습니다. 또한 조류 자체의 외부로 나가는 바이오매스를 추가하면, 결과적으로 우리 저수지는 천천히 그리고 확실하게 “푹신한 매장지”로 변하고 있습니다.

액션 2 – 거꾸로

따라서 생태계에서 1차 생산성(미세조류에 의해 생성되는 바이오매스)의 부당한 증가 외에도 수생 생태계에서 종의 상대적 풍부도, 분류학적 구성 및 1차 생산자의 공간적 분포가 변경됩니다.

환경 문제로서의 삼림 벌채: 결과와 해결책
환경 문제로서의 삼림 벌채: 결과와 해결책

자원의 구성과 위치의 변화는 먹이 그물에서 에너지의 분포와 흐름을 변화시킵니다. 정확히 어떻게? 정상적인 수생 생태계에서 식물성 플랑크톤(미세한 조류 및 기타 광합성 유기체)은 동물성 플랑크톤(어류 유충, 물벼룩, 연체 동물)에 의해 사용됩니다. 동물성 플랑크톤은 더 큰 포식자(예: 물고기)의 먹이이며 모든 유기체의 폐기물은 분해자(박테리아)에 의해 사용됩니다. 부수화 시스템에서 주요 소비자는 죽은 식물, 조류 및 물고기의 일부를 분해하는 박테리아입니다. 결과적으로 유기체는 생태학적 특성을 상실합니다.

그러나 우리가 더 관심을 갖는 것은 부영양화가 인간의 건강에 미치는 영향입니다.

액션 3 – 독성 환경

실제로 저수지에는 식물성 플랑크톤과 혐기성 미생물만 남아 있습니다. 식물성 플랑크톤의 전형적인 대표자는 남조류와 다른 사람에게 해를 끼치지 않는 다른 분류학적 그룹의 대표자입니다. 그러나 그러한 환경에는 사람과 접촉하면 해를 끼칠 수 있는 독소 생성 유기체가 있는 곳도 있습니다. 그건 그렇고, “접촉”이라는 단어는 그러한 물에서 목욕하는 것뿐만 아니라 그 사용을 의미합니다.

부영양화 된 저수지의 열린 공간에서 발견 될 수있는 독소는 여러 그룹으로 나뉩니다.

  • 간독소 또는 고리형 펩타이드(마이크로시스틴 및 노둘라린),
  • 알칼로이드(실린드로스페르몹신, 톡소이드-a 및 톡소이드-a, 삭시톡신),
  • 폴리케타이드(아플리시아톡신),
  • 아미노산(-메틸아미노-L-알라닌 또는 VMAA).
사진: Jon Benito Iza | Dreamstime

아자스피라시드, 브레베톡신, 시구아톡신, 도모익산, 공룡물리독소, 용혈성 독소, 호모아나톡신, 칼로톡신, 링비아톡신, 마이토톡신, 펙테노톡신, 프림네신 등과 같은 조류 독소는 일반적으로 이 분류에 포함되지 않습니다.

이제 부영양화 된 수역이 사람에게 해를 입히거나 심지어 사망에 이르게 할 수 있는 정확한 방법을 알아낼 때입니다.

부영양화의 피해

마이크로시스틴 및 노둘라린

마이크로시스틴의 합성은 Anabaena(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 및 일부 종(Spirulina subsalsa, Synechococcus bigranulatus). Nodularin은 해수에서 흔히 볼 수 있는 Nodularia spumigena에 의해 합성됩니다.

간은 이 화합물 그룹의 주요 표적이기 때문에 Microcystin과 nodularin은 간독소라고도 합니다. 그러나 신장, 대장, 뇌 및 기타 기관에 마이크로시스틴이 축적되는 경우가 있으며, 그 세포에는 유기 음이온 수송체 OATP(Organic Anion Transporter)가 있습니다.

온실 효과: 원인, 결과, 기후에 대한 영향 및 문제 해결 방법
온실 효과: 원인, 결과, 기후에 대한 영향 및 문제 해결 방법

위나 간에서 중화되지 않는 이유는 무엇입니까? 사실 이러한 단백질 화합물은 D형 아미노산(및 L형 아미노산이 효소의 리간드 역할을 함)으로 구성되어 소화에 저항성이 있습니다.

마이크로시스틴은 단백질 포스파타제를 억제하여 세포 단백질이 인산화되어 종양 형성 조건을 만듭니다. 독소가 원암 유전자(cfos, c-jun, c-mys, p53)의 발현을 증가시킨다는 사실로 인해 상황이 악화됩니다.

또한, 마이크로시스틴과 노둘라린은 세포의 산화 스트레스에 관여하는 c-Jun N-terminal kinase 및 기타 효소를 활성화합니다. 이것은 내부 출혈의 발생과 급성 중독의 경우이 배경에 대한 출혈성 쇼크의 발생으로 가득 차 있습니다.

마이크로시스틴은 혈뇌장벽을 통과하기 때문에 신경계와 관련된 여러 질병이 병리학 목록에 추가됩니다. 여기에는 신경 조직의 염증과 여러 신경 퇴행성 질환이 포함됩니다.

사진: Joaquin Corbalan | Dreamstime

서로 다른 마이크로시스틴이 서로 다른 친유성 및 극성 값을 갖기 때문에 인간에 대한 치사량의 중요성은 아직 결정되지 않았습니다. 그러나 평균 복용량은 5-10mcg/kg 체중으로 간주됩니다.
그러나 다행히도 마이크로시스틴과 노둘라린은 중화될 수 있습니다. 첫째, 이러한 화합물은 세포 내이며 세포가 손상된 경우에만 환경으로 들어갑니다. 세포 외 환경에서 매우 안정적이고 20주 후에 완전히 파괴된다는 사실에도 불구하고 이 과정은 고온(40C) 및 임계 pH 값에 의해 가속화될 수 있습니다. 따라서 마이크로시스틴 및 노둘라린 중독의 가능한 방법은 열처리되지 않은 물과 제품을 사용하는 것입니다.

아나톡신

담수에서 조류에 의해 생성되는 가장 흔하고 동시에 위험한 독소는 아나톡신-a입니다. Anabaena (A. flosa-quae, Anabaena lemmermannii), Aphanizomenon, Phormidium (G. willei, G. terebriforme), Planktothrix 및 일부 개별 종 (Arthrospira fusiformis, Spirulina subsalsa, Synechococcus ).

아나톡신은 말초 및 중추 아세틸콜린 수용체의 작용제입니다. 시냅스 전/후 수용체가 결합할 때 나트륨/칼륨 채널을 열어 탈분극 차단을 유발합니다. 따라서 혈류에 들어간 후 독소는 근육 협응 상실, 떨림 및 경련을 일으키고 말초 호흡 마비(호흡에 관여하는 근육이 작동을 멈춤) 후에 사망합니다.

공 번개는 신비한 현상입니다
공 번개는 신비한 현상입니다

목욕, 오염된 물 및 식품 첨가물을 마실 때 톡소이드에 중독될 수 있습니다. 치사량은 20 mcg / g이며, 복용하면 1-2 분 안에 호흡 마비로 사망합니다. 이것이 톡소이드가 종종 VFDF(Very Fast Death Factor)라고 불리는 이유입니다.

톡소이드-a는 어떻습니까? 사실이 화합물은 톡소이드-a와 달리 환경에서 불안정하므로 일반적으로 인간에게 위협이되지 않습니다.

색시톡신

Saxitoxin은 Anabaena(A. circinalis), Aphanizomenon(A. flos-aquae), Cylindrospermopsis(C. philippinensis, C. raciborskii), Oscillatoria 및 Plectonema wollei 종에서 일부 종을 형성합니다. Saxitoxins은 또한 dinoflagellates(Alexandrium, Gymnodinium, Pyrodinium 속)에 의해 합성되어 바다와 민물에 사는 연체동물에 축적됩니다.

삭시톡신은 마이크로시스틴 및 노둘라린과 달리 열에 안정하지만 활성탄의 흡착 또는 물의 오존화에 의해 물에서 분리될 수 있습니다.

이 알칼로이드는 나트륨 채널의 공극에 결합하여 신경 자극의 전달을 방지함으로써 축삭에서 나트륨 전도를 차단합니다. 즉, 마비를 일으킵니다. 이 때문에 삭시톡신 중독을 “마비성 패류 중독”이라고 합니다.

사람은 약 100마이크로그램의 삭시톡신을 쉽게 섭취할 수 있습니다(2리터의 물을 매일 섭취하면 약 50마이크로그램/리터). 몸에 축적되는 경향이 없습니다.

실린드로스페르몹신

Cylindrospermopsin은 Cylindrospermopsis raciborskii, Aphanizomenon ovalisporum 및 Umezakia natans와 같은 종에 의해 합성됩니다. 나열된 유기체는 담수 저장소의 특징이므로 독소의 위치를 ​​추측하는 것은 어렵지 않습니다.

사진: T.w. Van Urk | Dreamstime

마이크로시스틴 및 노둘라린과 유사한 이 독소는 신체에 광범위한 작용을 합니다. cylindrospermopsin의 주요 표적은 간이지만 눈, 비장, 폐, 흉선, 심장, 신장 등에 부정적인 영향을 미치기도 합니다. 또한, cylindrospermopsin은 세포에서 단백질 합성을 억제하고 in vitro에서 DNA 단편화를 일으키며 글루타티온(강력한 내인성 항산화제) 합성 억제를 배경으로 세포에서 산화 스트레스를 형성합니다.

cylindrospermopsin의 치사량은 6 mg/kg입니다. 그것은 물에 용해되고 낮은 pH 수준에서 안정합니다. 물이 100C까지 가열되면 15분 동안 활성 상태를 유지하므로 이 독소를 중화하는 주요 방법은 물과 cylindrospermopsin에 잠재적으로 감염될 수 있는 제품의 장기 열처리입니다.

아플리시아톡신

이것은 비단백질성 독소이며 해수의 특징적인 주민인 Lyngbya, Schizothrix(S. calcicola), Oscillatoria, Phormidium nigro-viride 종의 일부 조류 종에 의해 생성됩니다.

Aplysiatoxin은 증가된 단백질 인산화에 기여하는 protein kinase C를 활성화할 수 있습니다. 이것은 차례로 종양의 추가 발생에 기여합니다. 또한 피부와 접촉하면 독소를 음식과 함께 섭취하거나 흡입하면 점막의 염증뿐만 아니라 급성 피부염의 출현을 유발할 수 있습니다.

녹색수소 – 미래의 에너지원?
녹색수소 – 미래의 에너지원?

Aplysiatoxin의 치사량은 0.3 mg/kg입니다. 끓으면 불안정하여 붕괴됩니다. 그러나 물에서 aplysiatoxin을 제거하는 것은 최선의 선택이 아닙니다. 왜냐하면 이렇게 하면 브롬 연기에 중독될 위험이 있기 때문입니다.

VMAA-메틸아미노-L-알라닌은 Nostoc, Synechococcus 및 Synechocystis 속과 바다 또는 담수에 서식하는 일부 개별 종(Planktothrix aghardii, Anabaena variabilis, Cylindrospermopsis raciborskii)에 의해 합성되는 비단백질 아미노산입니다. 이 아미노산은 조개류, 일부 유형의 물고기 및 물 자체에 축적됩니다.

VMAA는 근위축성 측삭 경화증(루게릭병), 파킨슨병 및 알츠하이머병 및 기타 신경퇴행성 장애의 발병을 유발할 수 있습니다. 또한 아미노산은 단백질 분해의 주요 과정인 단백질 유비퀴틴화를 증가시킨다는 가설이 있습니다.

신경독성 효과는 사람이 체중 1kg당 약 4000mg의 VMAA를 섭취할 때 나타납니다. 그러나 이 독소의 경우 큰 위험을 내포하는 것은 만성 중독이다.
불행히도 물이나 음식의 열처리는 α-메틸아미노-L-알라닌의 중화를 보장하지 않습니다. 왜냐하면 이 화합물은 고온 및 낮은 pH 값에서 매우 안정적이기 때문입니다.

야생에서 살아남기

부영양화 된 수역에서 형성 될 수있는 다양한 독소의 작용 메커니즘을 끝없이 설명 할 수 있습니다. 그러나 여기서 가장 중요한 것은 무엇입니까? 방치된 부영양화는 슬프고 때로는 비극적인 결과를 초래할 수 있다는 사실을 받아들이십시오. 따라서 건강과 생명을 보존하기 위해 이 환경 문제의 부정적인 영향을 최소화하기 위해 모든 것을 하는 것이 우리의 이익입니다.

자신과 사랑하는 사람을 보호하려면 간단하지만 매우 중요한 세 가지 규칙을 따라야 합니다.

  • 우선 숙소를 고를 때 신중을 기해야 합니다. 부영양화된 물에서 수영할 필요는 없습니다. 에어로졸 형태의 독소를 흡입하는 것만으로도 중독될 수 있습니다.
  • 둘째, 해산물을 선택할 때 주의하십시오(특히 조개류 팬인 경우). 이러한 유기체에 독소가 축적되는 경우가 가장 많으며 때로는 집에서 제거하는 것이 불가능합니다.
  • 셋째, 강, 호수, 연못 및 기타 수역의 물을 마시지 마십시오. 특히 부영양화의 첫 징후(물의 탁도, 표면의 조류 층)를 발견한 경우. 장기간 물을 끓여도 일부 독소에는 효과가 없기 때문에 병에 든 식수를 사용하는 것이 좋습니다.
1
콘텐츠 공유하다