Mikroorganizmy emitują rtęć do atmosfery

Wykorzystując pozornie stabilne minerały jako źródło energii, mikroorganizmy co roku mogą emitować do atmosfery globalnie setki ton toksycznej rtęci, rtęć elementarna- informuje „National Science Review”.

Rtęć elementarna i zanieczyszczenie powietrza

.Rtęć elementarna (Hg0) w postaci oparów to toksyczne zanieczyszczenie powietrza, które może przemieszczać się na duże odległości i krążyć po całym świecie. Głównymi źródłami emisji są spalanie węgla i procesy przemysłowe.

Dotychczasowe oceny emisji nie w pełni wyjaśniały zmierzone poziomy rtęci w atmosferze. Najwyraźniej istnieją nieznane wcześniej źródła emisji. Nowe badanie przeprowadzone przez zespół z Nankai University i oraz East China Normal University (Chiny) informuje o wcześniej pomijanym naturalnym mechanizmie, który może znacząco przyczyniać się do globalnych emisji rtęci.

„Siarczek rtęci jest często uważany za chemicznie stabilny w środowisku – zauważają autorzy – ale gdy występuje w postaci nanocząstek, staje się znacznie bardziej dostępny dla mikroorganizmów”.

W eksperymentach laboratoryjnych zespół odkrył, że reprezentatywne mikroorganizmy chemolitoautotroficzne utleniające siarkę i żelazo mogą rosnąć, wykorzystując nanocząstki siarczku rtęci jako jedyne źródło energii, jednocześnie wytwarzając znaczne ilości Hg0.

Siarczek rtęci (HgS) to nieorganiczny związek chemiczny występujący w przyrodzie jako minerał cynober (odmiana czerwona) lub metacynober (czarna). Jest główną rudą rtęci, stosowaną historycznie jako pigment (cynober) oraz w recepturze aptecznej (maści, pasty) ze względu na właściwości bakteriostatyczne i przeciwpasożytnicze.

Badanie sugeruje, że nanocząstki siarczku rtęci mogą wnikać do komórek mikroorganizmów łatwiej niż rozpuszczalne związki rtęci, które zazwyczaj wymagają ściśle kontrolowanego wchłaniania. Po dostaniu się do komórki, metabolizm mikroorganizmów rozkłada minerał, uwalniając rtęć, która ostatecznie przekształca się w Hg0 i jest emitowana do atmosfery.

Aby ocenić, jak ważny może być ten szlak w skali globalnej, naukowcy połączyli wyniki eksperymentów z globalnymi informacjami na temat gleb, występowania nanocząstek i aktywności mikroorganizmów. Ich szacunki sugerują, że mikrobiologiczny proces napędzany nanominerałami może uwalniać około 272 ± 135 ton Hg0 rocznie, co jest porównywalne z emisjami rtęci z produkcji cementu, która obecnie jest czwartym co do wielkości antropogenicznym źródłem rtęci na świecie.

Zdaniem autorów odkrycia te wskazują na brakujący, ale potencjalnie istotny element obiegu rtęci w przyrodzie. Przyszłe oceny i modele powinny uwzględniać interakcje nanominerałów z mikroorganizmami, zwłaszcza w środowiskach, w których rozwijają się mikroorganizmy chemolitoautotroficzne.

Albo Czyste Powietrze, albo zdrowie nas i naszych dzieci

.Według szacunków Centrum Medycznego Kształcenia Podyplomowego oraz Europejskiej Agencji Środowiska w naszym kraju przedwcześnie z powodu zanieczyszczenia powietrza umiera ok. 40 tysięcy osób rocznie! Niestety, wiedza Polaków na temat szkodliwych efektów smogu jest bardzo ograniczona – pisze prof. Piotr CZAUDERNA na łamach „Wszystko co Najważniejsze”.

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) szacuje, że każdego roku 2,4 miliona ludzi umiera z powodu negatywnego wpływu zanieczyszczenia powietrza na zdrowie. Strategie łagodzące, takie jak zmiany w technologii silników Diesla czy wymiana starych piecyków grzewczych (takie jak polski Program Czyste Powietrze), mogą skutkować mniejszą liczbą przedwczesnych zgonów, jak dowodzi Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych. 

Wynika to z faktu, że zanieczyszczenie powietrza bardzo istotnie wpływa na choroby układu oddechowego. Odpowiada za to tzw. pył zawieszony (PM), czyli złożona mieszanina cząstek stałych i ciekłych zawieszonych w powietrzu, które są uwalniane do atmosfery podczas spalania węgla, benzyny, oleju napędowego czy drewna. Cząsteczki te powstają również w wyniku reakcji chemicznych tlenków azotu i związków organicznych występujących w środowisku. Roślinność i zwierzęta gospodarskie są również źródłami pyłu zawieszonego. W dużych miastach jego produkcja jest przypisywana samochodom, zwłaszcza ciężarowym, piecykom grzewczym i elektrowniom węglowym. Wpływ PM na zdrowie zależy od kilku czynników, w tym od: wielkości i składu cząstek, poziomu i czasu trwania narażenia oraz płci, wieku i wrażliwości osoby narażonej. Objawami narażenia mogą być: uporczywy kaszel, ból gardła, pieczenie oczu i ucisk w klatce piersiowej. Pył zawieszony może również wywoływać astmę, a nawet prowadzić do przedwczesnej śmierci, szczególnie u osób starszych z chorobami współistniejącymi. Ponadto osoby aktywne na świeżym powietrzu są bardziej narażone, ponieważ aktywność fizyczna zwiększa ilość PM przedostających się do dróg oddechowych. Osoby chore (np. na cukrzycę czy niedożywienie) również są narażone na zwiększone ryzyko zachorowań.

Drogi oddechowe stanowią punkt przedostawania się do organizmu zanieczyszczeń, które z kolei mogą powodować choroby płuc. Cząsteczki pyłu zawieszonego mogą osadzać się w dowolnym z trzech przedziałów oddechowych: zewnątrzpiersiowym, tchawiczo-oskrzelowym i pęcherzykowym. PM o średnicy > 10 mikrometrów (duże cząstki) osadzają się w okolicy zewnątrzpiersiowej, PM o średnicy od 5 do 10 mikrometrów osadzają się w okolicy tchawiczo-oskrzelowej, a z kolei cząsteczki o średnicy < 2,5 mikrometrów (drobne cząstki) osadzają się w okolicy pęcherzyków płucnych. 

Największe obawy są związane z cząstkami, które przenikają do okolicy tchawiczo-oskrzelowej i pęcherzykowej. Szybkość i wielkość ich depozycji może być również zwiększona u osób z wcześniej istniejącą chorobą układu oddechowego. Sugerowano, że cząsteczki o średnicy <0,1 mikrometra (cząstki ultradrobne) są bardziej toksyczne niż większe cząstki, ponieważ mogą pokrywać w większym stopniu powierzchnię pęcherzyków płucnych. Dodatkowo mogą one wnikać głęboko do płuc i przedostawać się do krwiobiegu, powodując najpoważniejsze uszkodzenia ogólnoustrojowe (w zakresie układu sercowo-naczyniowego i centralnego układu nerwowego).

Jednym z mechanizmów obronnych gospodarza jest fagocytoza cząsteczek ultradrobnych przez makrofagi pęcherzykowe. Jednak ze względu na swój niewielki rozmiar cząstki mogą stanowić przeszkodę w fagocytozie makrofagów, co powoduje ich zwiększoną penetrację, która powoduje z kolei szkodliwe skutki w innych narządach (np. mózgu, sercu, szpiku kostnym itp.). Badania toksykologiczne wykazały translokację cząstek z błony śluzowej węchowej poprzez aksony do opuszki węchowej mózgu. Czynności wykonywane w domu, które powodują powstawanie takich cząstek, obejmują gotowanie (w piekarnikach, opiekanie, smażenie, grillowanie), ale i sprzątanie (ścieranie kurzu, zamiatanie, odkurzanie), a nawet przemieszczanie się ludzi.

Ogólnie rzecz biorąc, cząstki zawieszone wzmagają ostre i istniejące wcześniej choroby układu oddechowego, w tym infekcje wirusowe, astmę, zapalenie oskrzeli oraz przewlekłe choroby układu oddechowego. Wiele metali przejściowych obecnych w cząstkach służy jako katalizatory reakcji podobnej do reakcji Fentona, która inicjuje produkcję reaktywnych form tlenu i azotu, co z kolei prowadzi do reakcji zapalnej organizmu. Za szkodliwe efekty smogu odpowiadają bowiem nie tylko cząstki zawieszone, ale także:

• ozon w warstwie przyziemnej (O₃): jest on głównym składnikiem smogu, a jednocześnie silnym czynnikiem drażniącym płuca, który wywołuje ataki astmy, upośledza funkcję płuc oraz powoduje ból w klatce piersiowej i kaszel;
  
• dwutlenek azotu (NO₂): pochodzi głównie z emisji spalin samochodowych i elektrowni; powoduje stany zapalne dróg oddechowych i zwiększa podatność na infekcje dróg oddechowych;
  
• dwutlenek siarki (SO₂): uwalniany jest podczas spalania paliw kopalnych zawierających siarkę; powoduje zwężenie dróg oddechowych i może wywołać astmę;
  
• tlenek węgla (CO): pogarsza transport tlenu we krwi, co jest szczególnie niebezpieczne dla osób z chorobami serca;
  
• wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA): należą do klasy substancji chemicznych pochodzących ze spalin samochodowych i spalania paliw; są silnie powiązane z uszkodzeniami neurologicznymi;
  
• ołów: nawet niewielkie narażenie na pył może spowodować trwałe uszkodzenia neurologiczne i obniżenie ilorazu inteligencji.
  

Choroby alergiczne, takie jak astma i nieżyt nosa, są bardzo powszechne u dzieci i młodych dorosłych. Ekspozycja takich pacjentów na specyficzne aeroalergeny, takie jak pyłki roślin, prowadzi do szeregu zmian immunologicznych, które mogą skutkować rozwojem astmy. Udowodniono naukowo, że zwiększone zanieczyszczenie powietrza wpływa na produkcję pyłków, co z kolei negatywnie wpływa na częstość występowania i nasilenie astmy alergicznej.

LINK DO TEKSTU: https://wszystkoconajwazniejsze.pl/prof-piotr-czauderna-zanieczyszczenie-powietrza-zmiany-klimatu-i-zdrowie/

PAP/ Paweł Wernicki/ LW