Как оксид меди влияет на почву на сельскохозяйственных угодьях
Исследования показывают, что CuO NPs влияют на почвы, уменьшая степень нитрификации, денитрификации и дыхания почвы, что происходит в них. Это имеет последствия для растений, которые зависят от продуктов этих процессов для их процветания.
нитрификация
При нитрификации аммиак почвы окисляется в нитраты (NO2- ) и затем в нитриты (NO3-), в двухступенчатой конверсии с участием различных видов микроорганизмов. Преобразование аммиака в нитраты осуществляется аутотрофными бактериями и ахеей, а превращение в нитриты осуществляется нитробактериями и нитроспирами.
Эти два процесса необходимы для окончательного высвобождения азота, с помощью которого растения производят белки, необходимые для их роста.
Когда КуО NPs применяются к почве в значительных количествах, они могут препятствовать этому процессу и уменьшить производство жизненно важных нитратов. Это, как представляется, более серьезными в грубой и средней текстуры почв, где наночастицы оказываются наиболее токсичными для нитрификации бактерий.
денитрификация
Гетеротрофные бактерии также расщепляет нитраты на молекулярный азот в процессе, известном как денитрификация. Как уже объяснили вышеупомянутые полагаются на азот, чтобы сделать их клеточные белки. Когда бактерии, которые делают азот доступным отрицательно влияет на CuO NPs, растения, которые извлекают выгоду из их активности получения азота также могут пострадать.
Некоторые исследователи установили, что CuO NPs имеют еще более значительное ингибирующее воздействие на денитрификации по сравнению с нитрификацией. Один 90 дней исследования докладов снижение уровня денитрификации почвы от 20 до 40 процентов в присутствии 100 мг /г CuO NP. Из пяти видов почв, исследованных в исследовании, иловых глиняных почв, было установлено, что наиболее чувствительны к этому ингибирующего эффекта.
Почва Дыхание
Когда почвенные микроорганизмы вспыхивают, они производят углекислый газ (CO2). CO2 высвобождается в воздух, захватывается растениями и преобразуется в органические соединения с помощью фотосинтеза. Растения либо используют соединения, чтобы построить свою структуру или высвободить энергию из них во время дыхания.
Стремясь почвенных организмов также страдают от токсичных количеств CuO NP. С их действиями вынуждены в упадке по этому составу, есть меньше CO2 выбрасывается в воздух из почвы, ситуация, которая может повлиять на сельскохозяйственную экосистему в среднесрочной и долгосрочной перспективе.
Как влияют растения
Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что на сельскохозяйственные культуры по-разному влияют аналогичные количества наночастиц меди, по крайней мере в определенной степени. Но последствия, связанные с воздействием значительного количества соединения, которые кажутся относительно общими для многих культур, опрошенных исследователями.
Растения, подвергающиеся воздействию CuO NPs может страдать от задержки роста, клеточной смерти, и потеря окраски листьев. Чрезмерное воздействие может также привести к расширению корней и стеблей сельскохозяйственных культур.
Повышенная токсичность
В одном исследовании изучались возможные результаты сценария прямого воздействия. Около 10 или 250 миллиграммов оксида меди были применены на листьях салата и капусты растений на ежедневной основе, в течение 5 до 15 дней.
В конце 15 дней было установлено, что салат поглощается более чем в 300 раз больше соединения, чем неэкспонированные контрольные растения, и капустные растения приняли в более чем 400 раз больше, чем обычное количество, найденное в неэкспонированных культур. Некоторые из оксида меди остались на поверхности листьев, но многие из них были поглощены в растения через их стоматы.
Эти большие суммы могут иметь последствия для людей, которые потребляют сельскохозяйственные культуры, которые были переэкспонированы CuO NPs. Долгосрочное отравление медью, как известно, повреждение печени человека и почек.
Низкорослость
Заметные нарушения роста растений, подвергающихся воздействию оксида меди. Сообщалось, что наночастицы меди снизили рост урожая в исследовании капусты и салата, о котором говорилось ранее. Растения потеряли до 60 процентов своего содержания воды.
В другом исследовании, проведенном на рисе в рисовых полях, было обнаружено, что воздействие CuO NP вызвало корни утолщаться и сокращаться. Авторы этого доклада предположили, что это чаще наблюдается в связи с сельскохозяйственными культурами, посаженными в богатых глиной почвах.
Рассада, растущая в почвах с изрядным количеством КуО NPs может расти гораздо медленнее, чем обычно. Темпы замедление роста приближается к 20 процентов были зарегистрированы по крайней мере в одной опубликованной работе.
Однако небольшое количество наночастиц меди может способствовать росту растений. Это тоже хорошо учтено. И это не удивительно; медь является важным микроэлементом для растений.
Изменения в пигментации листьев
Это изменение не всегда видно, но это важно, тем не менее. Например, картофельные культуры, выращенные в почвах с избытком меди, могут проявлять бледное или белое обесцвечивание вокруг вен. Некоторые участки вокруг вен могут быть затонувшими, но большая часть пораженных листьев сохраняет свой нормальный цвет.
Снижение уровня хлорофилла и изменения в структуре хлоропласта растений, как известно, влияют на растения, выращенные в таких условиях (культуры, как рис, шпинат и пшеница особенно пострадавших от этого). Поскольку избыток меди ограничивает фотосинтетический процесс, она изменяет пигмент клеточных мембран растения, а также изменяет его белковый состав. Некоторые из этих преобразований можно наблюдать в листьях, которые предполагают необычный цвет после длительного воздействия наночастиц меди.
Нехватка других основных микроэлементов
Одним из важнейших последствий избытка наночастиц меди в почве является сопутствующий дефицит железа (Fe). Существует тенденция к тому, что медь «конкурирует» с железом, особенно в почве вокруг сельскохозяйственных культур. В исследовании, включающем растения из фасоли, пятикратное увеличение количества меди в почве сопровождалось четырехкратным уменьшением количества железа вокруг одного и того же почвенного региона.
Это истощение железа может привести к листьям желтеть. Это происходит из-за отсутствия хлорофилла, который не может быть произведен без железа.
Имеются также свидетельства того, что наличие значительных залежей меди на рисовых полях может помешать рису, посаженной на таких полях, поглощать цинк. Кроме того, на марганец (Mn) и алюминий (Al) влияют большие концентрации наночастиц меди.
Различия в толерантности к наночастицам меди среди растений
Некоторые растения более чувствительны к CuO NPs, чем другие, и могут проявлять симптомы передержки в очень разной степени загрязнения.
Салат может собрать больше наночастиц меди, чем шпинат. Альфальфа имеет более высокую толерантность к нему, чем, скажем, помидоры. Но есть также некоторое расхождение в количествах, накопленных в различных органах растений. В салате до 80 процентов скопившейся меди остается в корнях. Но он почти равномерно распределен по всему заводу в шпинате.
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.