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Biodisponibilidad de los PAH para las plantas

Biodisponibilidad de los PAH para las plantas. Estructura qu í mica, propriedades, y fuentes de los PAH V ía s de exposici ó n y toxicidad de los PAH Din ámica de los PAH en el sistema atm ó sfera-suelo-planta Degradaci ó n y estabilidad de los PAH en el suelo

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Biodisponibilidad de los PAH para las plantas

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Presentation Transcript

  1. Biodisponibilidad de los PAH para las plantas • Estructura química, propriedades, y fuentes de los PAH • Vías de exposición y toxicidad de los PAH • Dinámica de los PAH en el sistema atmósfera-suelo-planta • Degradación y estabilidad de los PAH en el suelo • Fitotoxicidad - Absorción por las plantas - Movilidad - Metabolismo

  2. Estructura química, propriedades, fuentes y distribución de los PAH • PAH-HAP = Hydrocarburos aromáticos policíclicos • Moléculas formadas por la fusión de varios núcleos benzénicos (2 a 6 ciclos) con configuración linear o angular, de los cuales existen por lo menos 70 isomeros posibles • US-EPA (decreto 1976) : lista de contaminantes prioritarios constituyendo un riesgo para la salud (riesgo carcinogénico > 10-6) ; 16 HAP-EPA listados

  3. Estructura química, propriedades, fuentes y distribución de los PAH Estructura molecular de los 16 PAH-EPA : PAH de 2 ciclos : PAH de 3 ciclos : PAH de 4 ciclos : PAH de 5 ciclos : PAH de 6 ciclos : Naphtalène Acénaphthylène Acénaphthène Fluorène Phénanthrène Anthracène Benzo(a)anthracène Fluoranthène Pyrène Chrysène Benzo(b)fluoranthène Benzo(k)fluoranthène Benzo(a)pyrène Dibenzo(a,h)anthracène Benzo(g,h,i)perylène Indéno(1,2,3-c,d)pyrène

  4. Estructura química, propriedades, fuentes y distribución de los PAH Propriedades de los HAP : • Grandes moléculas (masa molecular 16 HAP-EPA = [128,2 - 278,4]), géoquímicamente estables, poco solubles (hidrófobos), muy lipófilos (log Kow : coeficiente de partición agua-octanol = [3,4 - 7,2]) • Estabilidad variable según su configuración et sus propriedades físico-químicas : - las moléculas lineares son las menos estables (fluoreno, antraceno) - las moléculas de peso molecular elevado son las más estables • 4 HAP-EPA son volátiles (presión de vapor elevada : 20°C) : naftaleno, acenafteno, acenaftileno, fluoreno

  5. Toxicidad de los PAH Toxicidad aguda y crónica de los 16 PAH-EPA : (Fuentes: Kingsbury et al., 1979 ; McCann et Ames, 1975) Toxicidad aguda Toxicidad crónica PAH LD50 mg/kg (rata)Carcinogenicidad (mg/kg) Mutagenicidad Naftalèno 1,8 Negativa Negativa Acenafteno Desconocida Desconocida Desconocida Acenaftileno Desconocida Desconocida Desconocida Antraceno Desconocida 3,3 Negativa Fenantreno 700,0 Negativa Negativa Fluoreno Desconocida Desconocida Desconocida Fluoranteno 2,0 Desconocida Positiva Benzo(a)antraceno Desconocida 2,0 Positiva Criseno Desconocida 99,0 Positiva Pireno Desconocida Negativa Negativa Benzo(a)pireno 50,0 0,002 Positiva Benzo(b)fluoranteno Desconocida 40,0 Desconocida Benzo(k)fluoranteno Desconocida 72,0 Desconocida Dibenzo(a,h)antraceno Desconocida 0,006 Positiva Benzo(ghi)perileno Desconocida Desconocida Desconocida Indeno(1,2,3-cd)pireno Desconocida 72,0 Desconocida

  6. Dinámica de los PAH en el sistema atmósfera-suelo-plantas Photodégradation RISQUE SANITAIRE : contamination des consommateurs Métabolisation Volatilisation Absorption Xénobiotique = HAP Flux de transpiration Ruissellement Translocation Déposition Cours d'eau Lessivage Absorption Dégradation microbienne Adsorption / désorption Eaux de drainage Pollution sol / eaux Eaux souterraines Pollution sédiments

  7. Degradación y estabilidad de los PAH en el suelo y la atmósfera Decomposición microbiólogica de los PAH en el suelo : Biodegradabilidad = f [estructura y n° de ciclos de los PAH ; biodisponibilidad ; microflora ; C ; propriedades del suelo ; condiciones ambientales] PAH con 2-3 ciclos biodegradables a 45-60 % PAH con 4 ciclos biodegradables a 30-45 % PAH con 5-6 ciclos biodegradables a 0-30 %Numerosas bacterias del suelo ( género Pseudomonas y Mycobacterium), y la mayoría de los hongos son capaces de degradar los PAH (Metabolismo secundario) Degradación bacteriana ----> fisión de los núcleos aromáticos ----> productos de degradación - incorporados al ciclo de Krebs - utilizados por otros organismos - acumulados en las células Degradaciónhongos ----> no hay fisión de los núcleos aromáticos ----> productos de degradación acumulados en los suelos ----> productos intermediarios = epóxidos (carcinogénicos)

  8. Degradación y estabilidad de los PAH en el suelo y la atmósfera Rol de las plantas en la degradación de los PAH en el suelo : Exsudados radiculares (azucares, ac. orgánicos, AA, proteinas, ac. nucléicos, vitaminas, hormonas, N) Cobertura vegetal y flujos transpiratorios Crecimiento de las raices Estructura,oxigenación y humedad del suelo Desarrollo y actividad de la microflora Biodisponibilidad de los contaminantes FITOREMEDIACION FITOEXTRACCION

  9. Fitotoxicidad - Absorción por las plantas - Movilidad - Metabolismo Respuesta de las plantas a la presencia dePAH - Fitotoxicidad : Estimulo del desarrollo vegetal : Los PAH estimulan el crecimiento (desarrollo vegetativo) e inducen un aumento del rendimiento de plantas inferiores y superiores • Efecto de una dosis cotidiana de B(a)P a 10 mg/l en solución sobre el rendimiento de varias plantas (Fuente: Gräf, 1965) • Coliflor : + 20 % • Arroz : + 300 % • Tabaco : + 100%

  10. Fitotoxicidad - Absorción por las plantas - Movilidad - Metabolismo Respuesta de las plantas a la presencia dePAH - Fitotoxicidad : Estimulo del desarrollo vegetal : Efecto del contenido en PAH de la tierra sobre la biomasa aérea y subterránea de 2 especies ( Fismes et al., 1999) PAPAS ZANAHORIAS

  11. Fitotoxicidad - Absorción por las plantas - Movilidad - Metabolismo Absorción de los PAH : Posibilidades de penetración y de movilidad de los PAH en las plantas / Organos conductores : Transporte hasta los órganos conductores - 2 vías distintas : - la vía apoplástica (espacio extracelular): transporte por difusión / flujo de transpiración - la vía simplástica (continuum intracelular) : transporte activo Cadre de Caspary Cuticule Poil Vaisseau du bois Les vías - simplásticas ( ) - apoplásticas ( ) Cellule de l’épiderme supérieur Cellule du parenchyme palissadique Cellule de l’endoderme Phloème Nervure

  12. Xylème Tige Feuille Fitotoxicidad - Absorción por las plantas - Movilidad - Metabolismo Cellule de transfert Phloème Apex Flux de sève élaborée (vaisseaux du phloème) Absorption foliaire Fruits en formation Synthèse des assimilats Transpiration Flux de sève brute (vaisseaux du xylème) Absorption racinaire Organes de réserve (racines, tubercules) Les voies de transport longue distance dans les vaisseaux du xylème et du phloème Pression Apex racinaires

  13. Fitotoxicidad - Absorción por las plantas - Movilidad - Metabolismo Absorción de los PAH : Posibilidades de penetración y de movilidad de los PAH en las plantas Las 2 propriedades que gobiernan el transporte de especies químicas son : - la lipofilicidad, que se traduce por el coef. de partición eau-octanol (log Kow) - el carácter hidrófilo, que se traduce por la cste de disociación (pKa) 0 2 Mobilité optimum dans le phloème 4 6 Non- systèmique 8 pKa Mobilité  dans le xylème et le phloème Mobilité  dans le xylème uniquement 10 12 14 Systémicité des xénobiotiques en fonction du pKa et du log Kow 16 18 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 log Kow Los PAH presentan log Kow superiores a 3,3 y no están ionizados

  14. Fitotoxicidad - Absorción por las plantas - Movilidad - Metabolismo Absorción de los PAH : Translocación de los PAH a través de las raíces : Contenido en 16 PAH-EPA de las partes aéreas et radicularesde lechugas cultivadas sobre - 1 suelo de huerto (HAP0) - 4 suelos de AFG (HAP1 a HAP 4) que presentan un gradiante de contaminación (Fismes et al., 1999)

  15. Fitotoxicidad - Absorción por las plantas - Movilidad - Metabolismo Absorción de los PAH : Translocación de los PAH en las plantas : Contenido en 16 PAH-EPA de las partes aéreas et radicularesde lechugas cultivadas sobre - 1 suelo de huerto (HAP0) - 4 suelos de AFG (HAP1 a HAP 4) que presentan un gradiante de contaminación (Fismes et al., 1999) • Hay transferencia de PAH de las raíces hasta los otros órganos de plantas cultivadas sobre tierras contaminadas

  16. Fitotoxicidad - Absorción por las plantas - Movilidad - Metabolismo Contenido en 16 PAH-EPA de las partes aéreas et radicularesde lechugas cultivadas sobre - 1 suelo de huerto (HAP0) - 4 suelos de AFG (HAP1 a HAP 4) que presentan un gradiante de contaminación (Fismes et al., 1999) Absorción de los PAH : Translocación de los PAH en las plantas : ZANAHORIAS PAPAS • No hay transferencia de PAH de las PA hasta los órganos de reserva de las plantas

  17. Fitotoxicidad - Absorción por las plantas - Movilidad - Metabolismo Absorción de los PAH : Translocación de los PAH en las plantas : Factor debioconcentración (BCF = [HAP]Plantes / [HAP]Sol ) de PAH en las partes aéreas y subterráneas de 3 especies cultivadas sobre- 1 tierra de huerto (HAP0) - 4 tierras de AFG (HAP1 à HAP 4) (Fismes et al., 1999) • Cantidades de HAP absorbidas y transferidas muy débiles (BCF = [0,1 (benzoperylène) - 2x105 (DDT)] - Kipopoulou et al., 1999 ; Bacci et al.,1990)

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