Comment l'oxyde de cuivre affecte le sol des terres agricoles
La recherche suggère que les NPs de CuO affectent des sols en réduisant le degré de nitrification, de dénitrification, et de respiration de sol qui se produit dans eux. Cela a des conséquences pour les plantes qui dépendent des produits de ces procédés pour leur prospérité.
Nitrification
Dans la nitrification, l'ammoniac du sol est oxydé en nitrates (NO2- ) puis en nitrites (NO3-), dans une conversion en deux étapes impliquant différents types de micro-organismes. La conversion de l'ammoniac en nitrates est effectuée par des bactéries autotrophes et Achéa, et la transformation en nitrites est effectuée par Nitrobacter et nitrospira.
Ces deux processus sont nécessaires à la libération éventuelle d'azote, avec lequel les plantes produisent des protéines essentielles à leur croissance.
Lorsque les IP CuO sont appliqués sur le sol en quantités importantes, ils pourraient inhiber ce processus et réduire la production de nitrates vitaux. Cela semble être plus grave dans les sols grossiers et à texture moyenne, où les nanoparticules s'avèrent les plus toxiques pour les bactéries nitrifiantes.
Désiitrification
Les bactéries hétérotrophes décomposent également les nitrates en azote moléculaire dans un processus connu sous le nom de dénitrification. Comme déjà expliqué ci-dessus, les personnes qui comptent sur l'azote pour fabriquer leurs protéines cellulaires. Lorsque les bactéries qui rendent l'azote disponible sont affectées négativement par les centrales nucléaires, les plantes qui bénéficient de leur activité de rendement de l'azote peuvent également en souffrir.
Certains chercheurs ont établi que les IP CuO ont un effet inhibiteur encore plus important sur la dénitrification par rapport à la nitrification. Une étude de 90 jours fait état d'une réduction des taux de dénitrification du sol de 20 à 40 pour cent en présence de 100 mg/g de PN CuO. Des cinq types de sols examinés dans l'étude, les sols argileux limoneux se sont avérés les plus sensibles à cet effet inhibiteur.
Respiration du sol
Lorsque les micro-organismes du sol respirent, ils produisent du dioxyde de carbone (CO2). Le CO2 est libéré dans l'air, capturé par les plantes, et converti en composés organiques par photosynthèse. Les plantes utilisent les composés pour construire leur structure ou libèrent de l'énergie pendant la respiration.
Les organismes respirants du sol sont également affectés par des quantités toxiques de CuO NP. Avec leurs actions forcées dans le déclin par ce composé, il ya moins de CO2 étant libéré dans l'air à partir du sol, une situation qui peut affecter l'écosystème agricole à moyen et à long terme.
Comment les plantes sont affectées
Les données disponibles suggèrent que les cultures sont touchées différemment par des quantités similaires de nanoparticules de cuivre, du moins dans une certaine mesure. Mais les conséquences résultant de l'exposition à des quantités importantes du composé qui semblent relativement communes à un grand nombre de cultures étudiées par les chercheurs.
Les plantes exposées aux ips cuo pourraient souffrir de retard de croissance, de la mort cellulaire et de la perte de coloration des feuilles. La surexposition pourrait également entraîner un élargissement des racines et des tiges des cultures.
Toxicité accrue
Une étude a examiné les résultats possibles d'un scénario d'exposition directe. Environ 10 ou 250 milligrammes d'oxyde de cuivre ont été appliqués sur les feuilles de laitue et de chou x édicique s'est appliquée quotidiennement, pendant 5 à 15 jours.
Au bout de 15 jours, on a constaté que la laitue avait absorbé plus de 300 fois la quantité du composé que les plantes témoins non exposées, et que les plants de chou avaient absorbé plus de 400 fois les quantités normales trouvées dans les cultures non exposées. Une partie de l'oxyde de cuivre est restée à la surface des feuilles, mais une grande partie de celui-ci a été absorbée dans les plantes par leurs stomates.
Ces grandes quantités peuvent avoir des conséquences pour les personnes qui consomment des cultures qui ont été surexposées aux IP CuO. L'empoisonnement au cuivre à long terme est connu pour endommager le foie humain et les reins.
Retard de croissance
Il y a des affaiblissements notables de croissance aux usines exposées à l'oxyde de cuivre. On a dit que les nanoparticules de cuivre avaient réduit la croissance des cultures dans l'étude du chou et de la laitue mentionnée plus tôt. Les plantes ont perdu jusqu'à 60 pour cent de leur teneur en eau.
Dans une autre étude menée sur le riz dans les rizières,on a découvert que l'exposition à CuO NP a causé des racines d'épaissir et de raccourcir. Les auteurs de ce rapport ont suggéré que cela était plus fréquemment observé pour les cultures plantées dans des sols riches en argile.
Les semis poussant dans les sols avec une bonne quantité de NPs CuO peuvent croître à un rythme beaucoup plus lent que la normale. Des taux de retard de croissance approchant les 20 % ont été signalés dans au moins un document publié.
Cependant, de petites quantités de nanoparticules de cuivre peuvent contribuer à la croissance des plantes. Cela aussi est bien pris en compte. Et ce n'est pas surprenant; le cuivre est un micronutriment essentiel pour les plantes.
Changements dans la pigmentation des feuilles
Ce changement n'est pas toujours important, mais il est néanmoins important. Par exemple, les cultures de pommes de terre cultivées dans des sols avec un excès de cuivre peuvent présenter un blanc clair clair autour de leurs veines. Certaines zones autour des veines peuvent être enfoncées, mais la plus grande partie des feuilles touchées conserve leur couleur normale.
On sait que les niveaux réduits de chlorophylle et les altérations de la structure du chloroplaste des plantes affectent les plantes cultivées dans de telles conditions (les cultures comme le riz, les épinards et le blé sont particulièrement touchées par cette maladie). Parce que l'excès de cuivre limite le processus photosynthétique, il modifie le pigment des membranes cellulaires de la plante et modifie également sa composition en protéines. Certaines de ces transformations peuvent être observées dans des feuilles qui prennent une couleur inhabituelle après une exposition prolongée aux nanoparticules de cuivre.
Pénurie d'autres micronutriments essentiels
Un effet crucial de l'excès de nanoparticules de cuivre dans le sol est l'insuffisance de fer (Fe) qui l'accompagne. Le cuivre a tendance à « concurrencer » le fer, en particulier dans le sol autour des cultures. Dans une étude portant sur des plants de haricots, une multiplication par cinq des quantités de cuivre dans le sol a été suivie d'une diminution de quatre fois la quantité de fer autour de la même région du sol.
Cet appauvrissement du fer peut faire jaunir les feuilles. Cela se produit en raison de l'absence de chlorophylle, qui ne peut pas être produite sans fer.
Il y a également des preuves que la présence de gisements considérables de cuivre dans les rizières peut empêcher le riz planté dans ces champs d'absorber le zinc (Zn). Le manganèse (Mn) et l'aluminium (Al) sont également touchés par de fortes concentrations de nanoparticules de cuivre.
Différences de tolérance pour les nanoparticules de cuivre parmi les plantes
Certaines plantes sont plus sensibles aux centrales nucléaires que d'autres et peuvent présenter des symptômes de surexposition à des degrés de contamination très différents.
La laitue peut recueillir plus de nanoparticules de cuivre que les épinards. La luzerne a une plus grande tolérance pour elle que, disons, les tomates. Mais il ya aussi une certaine variance dans les quantités accumulées dans les différents organes végétaux. Dans la laitue, jusqu'à 80 pour cent du cuivre accumulé reste dans les racines. Mais il est presque également réparti à travers la plante dans les épinards.
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