To tylko jedna z 7 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Metale ciężkie
Podział metali ciężkich pod wzgl roli biologicznej:
1) Metale ciężkie nie pełniące żadnej funkcji metabolicznej (lub rola dotąd niepoznana):
Kadm
Ołów
Srebro
Złoto
Antymon
Rtęć
2) Mikroelementy i pierwiastki śladowe- niezbędne do prawidłowego funkcjonowania metabolizmu komórkowego:
Żelazo
Miedź
Mangan
Cynk
Kobalt
Nikiel
Molibden
Wanad
Cechy charakterystyczne metali ciężkich:
Pierwiastki metaliczne o gęstości powyżej 5g/cm3 Liczba at 21-92
Toksyczne wobec wszystkich żywych org
Metaloidy:
Nie mają wymaganej gęstości
W wysokich stężeniach stają się toksyczne
Należą do nich: Arsen, Selen, Chrom
Naturalne źr metali ciężkich w środowisku:
Procesy glebotwórcze (np. wymywanie metali z rud)
Aktywność wulkaniczna
Wietrzenie skał
Pożary lasów
Parowanie oceanów
Antropologiczne:
Przemysł wydobywczy
Produkcja paliw
Przemysł motoryzacyjny
Galwanizernie i lakiernie
Produkcja akumulatorów, barwników
Produkcja szkła, ceramiki i papieru
Spalanie węgla i spalarnie śmieci
Toksyczne działania metali ciężkich:
1) Blokowanie ge funkcyjnych enzymów
2) Wypieranie z komórki metali niezbędnych dla prawidłowego funkcjonowania metabolizmu
3) Indukcja zmian konformacyjnych w polimerach, takich jak białka strukturalne, enzymatyczne czy kw nukleinowe
4) Uszkodzenie ciągłości błony komórkowej oraz zaburzenie procesu transportu komórkowego.
Efekty toksyczne:
Zaburzenia funkcjonowania błon komórkowych i procesów transportu
Zaburzenie funkcjonowania enzymów
Mutacje i kancerogeneza (bezpośrednie oddziaływanie na DNA lub indukcja stresu oksydacyjnego)
Efekty toksyczne- org wyższe:
Uszkodzenia skóry, wątroby, nerek, układu naczyniowego i nerwowego, anemia, zmiany nowotworowe.
Lista ATSDR:
1. Arsen
2. Ołów
3. Rtęć
8. Kadm
Metale ciężkie znajdujące się w I dziesiątce zw toksycznych.
Lista US EPA: Subs oporne na rozkład, toksyczne i akumulowane przez organizmy:
Rtęć
Ołów
Lista subs kancerogennych:
(…)
… z uwzględnieniem lokalizacji tych procesów:
1) Ściana komórkowa:
Adsorpcja
Wymiana jonowa i wiązanie kowalencyjne
Reakcje redoks
Precypitacja
2) Materiały związane z komórką (polisacharydy, otoczki, śluz):
Wymiana jonowa
Precypitacja
3) Reakcje zewnątrzkomórkowe:
Precypitacja z wydzieleniem siarczków, szczawianów metali
Kompleksowanie i chelatacja Siderofory
4) Błona komórkowa/ przestrzeń peryplazmatyczna:
Adsorpcja/ wymiana jonowa
Reakcje Rodos/ transformacje
Precypitacja
Biosorpcja- wiązanie metali ciężkich do grup aktywnych osłon komórkowych:
Bakterie Gram-dodatnie- kw glutaminowy w peptydoglikanie oraz kwasy tejchojowe (gr karboksylowe, fosforanowe)
Bakterie Gram-ujemne- peptydy błony zewnętrznej, białka periplazmatyczne, fosfolipidy, LPS (grypy fosforanowe, karboksylowe, hydroksylowe)
Grzyby…
… (gr fosforanowe, karboksylowe)
Mechanizm biosorpcji:
Chemisorpcja
Wymiana jonowa
Kompleksowanie
Mikroprecypitacja/ krystalizacja
Oddziaływania fizyczne- siły van der Waalsa
Biosorpcja:
Proces bierny
Nie wymaga aktywności metabolicznej
Komórki martwe lub żywe
Nie jest potrzebna pożywka
Proces szybki (minuty)
Efektywność zależy od miejsc wiążących metale, obecnych w osłonach
Biosorpcja to proces…
… wymiany jonowej, reakcje utl lub redukcji
Efektywność zależny m.in. od składu ścieków (np. zw org skracają czas eksploatacji jonowymieniaczy)
Metody biologiczne:
Wykorzystują gł zdolności drobnoustrojów do wiązania metali (immobilizacji i zagęszczania w biomasie)- mikrobiologiczne biosorbenty
Mikroorg wykorzystywane w procesach usuwanie metali ciężkich (ścieki):
Bakterie
Grzyby (grzyby strzępkowe…
… metali w glebie:
Wiek i różnorodność zanieczyszczeń
Fizykochemiczne właściwości gleby: pH, zdolność wymiany jonowej, przesiąkliwość, zawartość zw wiążących/ adsorbujących
Uzdolnienia metaboliczne i liczebność organizmów glebowych
Metody stosowane do remediacji gleb skażonych metalami ciężkimi:
Dwie przeciwstawne dobie strategie:
1) Immobilizacja metali
2) Mobilizacja metali i ich usuwanie z gleby…
… mikroskopowe- chityna, chitozan, glukan, mannan są głównymi polimerami ściany komórkowej odpowiedzialnymi za wiązanie metali. Melanina grzybów zawiera związki (peptydy, węglowodany, węglowodory) posiadające wiele miejsc aktywnych, zdolnych do absorpcji metali (gr hydroksylowe, amidowe)
Sinice i grzyby mikroskopowe- gr fosforanowe kwasów uronowych i pochodnych glukozaminy obecnych w wielocukrowych otoczkach…
… siarkowodoru przez bakterie Desulfovibrio może powodować wytrącanie siarczków metali: Zn, Cd, Cu.
Zalety mikrobiologicznych metod usuwania metali ciężkich ze środowiska lub odzyskiwania metali o wysokiej wartości handlowej:
1) Mała agresywność wobec środowiska
2) Możliwość oczyszczenia w miejscu powstania zanieczyszczenia (in situ)
3) Atrakcyjność ekonomiczna:
Namnażanie biomasy na tanich pożywkach na bazie…
… gleby.
2) Gromadzenie się cząsteczkę biosurfaktanta na granicy faza stała-ciecz, powodujące obniżenia napięcia międzyfazowego oraz kompleksowanie kationów metalu przez anionową część biosurfaktanta.
3) Przejście kompleksów biosurfaktant- metal ciężki do fazy wodnej.
4) Stabilizacja kompleksów surfaktant- metal ciężki w wyniku utworzenia miceli (skupisk cząsteczek biosurfaktanta zorientowanych…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)