Agrární ekosystém - rizika vstupu různých skupin kontaminantů do zemědělských plodin

ÚVOD:

Jedním ze závažných zdrojů kontaminace agrárních ekosystémů je ovzduší, ve kterém jsou kontaminující anorganické i organické látky rozptýleny, případně navázány na mokrý a suchý spad. Distribuce kontaminantů z ovzduší je možná do všech ostatních složek životního prostředí, tj. do hydrosféry, pedosféry i biosféry. Ovzduší jako zdroj kontaminantů je monitorováno také proto, že v této složce probíhá celá řada fotochemických reakcí převážně radikálového typu, které mají za následek vznik dalších látek nebezpečných pro všechny složky životního prostředí a mohou být rovněž příčinou kontaminace zemědělských plodin a krmiv.

Kromě vodního ekosystému, kde mohou být zdrojem kontaminujících látek zemědělské plodiny především závlahové vody, nelze opomenout také odpadní vody pocházející ze zemědělské prvovýroby. Při nekontrolovaných únicích do pedosféry se stávají odpadní vody jedním z hlavních zdrojů znečištění zemědělské půdy. Kromě toho není často v oblasti ochrany pedosféry před kontaminujícími látkami dodržována platná legislativa a do půdy jsou aplikovány kaly z menších čistíren odpadních vod, zejména z kořenových čističek odpadních vod vyskytujících se v menších obcích.

Zdrojem znečištění půdy různými kontaminanty anorganického i organického původu může být např. i kejda aplikovaná na pole. Kontaminovaná pedosféra je pro zemědělské plodiny nebezpečná z hlediska transferu kontaminantů, který je odlišný pro rizikové prvky, anorganické sloučeniny vyskytující se v iontových formách a pro organické polutanty. Pro kontaminaci rostlin je nezbytné posoudit, zda se kontaminanty dostávají do zemědělských plodin z kořenového systému prostřednictvím xylému, nebo zda je plodina kontaminována škodlivinami sekundární cestou, a to převážně prostřednictvím atmosférické depozice.

Riziko vstupu kontaminantů do zemědělských plodin lze uvažovat především u následujících analytů: rizikové prvky (Pb, Cd, Hg, MeHg, Sn, Co, Ni, As); aniony typu chloridů, dusitanů, dusičnanů, sulfidů, hydrogensulfidů a fosforečnanů; organochlorové pesticidy nebo tzv. moderní pesticidy (zejména některé herbicidy), dále polychlorované bifenyly, polycyklické aromatické uhlovodíky, případně další, jako např. ionogenní tenzidy, které mohou tvořit v přírodě komplexy s některými kovy.

V rámci řešené studie je na vybraných skupinách anorganických a organických kontaminantů objasněno riziko vstupu těchto kontaminantů do zemědělských plodin a posouzena možnost jejich dalšího přestupu do biotických matric. Jsou zde zpracovány tři případové studie: (i) hodnocení průniku rizikových prvků do hub a posouzení možnosti transferu prvků do zemědělských plodin, (ii) sledování transferu PCB a do vody, půdy a následně až do rostlin, a (iii) zhodnocení možností průniku polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU) do plodin a krmiv prostřednictvím kontaminované vody, půdy a ovzduší.

Studie zaměřená na rizikové prvky (Zn, Cd, Pb, Cu atd.) je zaměřena na vyšší houby a to proto, že houby jsou matricí, která kromě využití potravinářského slouží jako vhodný bioindikátor pro posouzení úrovně kontaminace daného ekosystému. Přítomnost kovů v houbách umožňuje studovat jejich distribuci do složek životního prostředí. Organismus vyšších hub je během své existence schopen kumulovat do svého organismu vysokou koncentraci kovu, a to díky svému rozměrnému podhoubí, které prorůstá do velkých vzdáleností, řádově i několik metrů od samotné nadzemní části organismu. Rozkladem hub dochází k přesunu kationů kovů zpět do půdy a kovy a jejich ionty se stávají dostupné i ostatním rostlinným organismům, které je aktivním příjmem získají do svého organismu.

V případě organických kontaminantů je otázka rizika sledována u polychlorovaných bifenylů (PCB) a polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU). Z abiotických matric byl transfer hodnocen u vody pitné (napájecí), povrchové a odpadní, u sedimentů, stájového prachu, vozovkového prachu, mokré a suché depozice. V důsledku atmosférické depozice je značná část PAU deponována do půdy nebo na povrch vegetace. Hlavní cestou kontaminace vegetace je sorpce PAU na listovou plochu přímo z ovzduší a dále z deponovaných částic. Přímý přestup PAU z kontaminované půdy přes kořenový systém je zřejmě minimální.

Zemědělské plodiny a úroveň jejich kontaminace byly posuzovány zejména v případě, pokud jsou součástí potravního řetězce skotu, prasat a lovné zvěře, případně pokud se využívají jako bioindikátory znečištění životního prostředí.