Estres faktore anitzen ekotoxikotasuna lurzoru organismoetan, pasaia aldakortasunaren araberako kutsatzaileen arrisku ebaluazioa eta bioerremediazio teknologien aplikazioa araztegi lokatzak jaso dituzten lurretanin vivo eta in silico fokatzeak

Laburpena

Zelulen Biologia Ingurumen Toxikologian (ZBIT/BCTA) ikerkuntza taldean garatutako tesi honetan (7kapituluz osatua) estres faktore anitzen ekotoxikotasuna lurzoru organismoetan, pasaia aldakortasunarenaraberako kutsatzaileen arrisku ebaluazioa eta bioerremediazio teknologien aplikazioa ikertzen dira;horretarako, in vivo eta in silico fokatzeak erabiliz.Lehenengo bi kapituluetan, sarrerari dagozkienak, lurzoru kutsatuak era intentsibo bateankarakterizatzeko erabilgarriak izan daitezkeen (in vivo eta in siliko) fokatzeak eta lurzoru kutsatuakerremediatzeko teknologia biologikoen aldibereko konbinazioak deskribatzen dira.3. kapituluan, kadmioak (Cd) eta tenperatura altuek zizareengan eragiten dituzten efektuak ikertzeabilatzen da. Horretarako, Eisenia fetida zizareak 19 eta 26°Ctan Cd kontzentrazio ezberdinen pean (1.25, 2.5, 25 and 125 mg Cd/Kg) mantendu ziren (14 eta 56 egunez), jarraian, konplexutasun biologiko maila ezberdinetan neurketak burutzeko: ugalkortasunean kalteak (cocoon eta jubenilen produkzioa), Cd metaketak ehunetan, organismo helduen heriotza, helduen pisu galera eta efektu zitotoxikoak (zelomozitoen bideragarritasuna) ikuste aldera. Kadmio esposizioaren efektuak tenperaturaren igoerarekin batera emendatu ziren (19°C-tik 26°C-tara) E. fetida zizareetan, esposizio denbora luzeetan nabarmenduz (14 d vs. 28 d). Esposizio denbora luzeetara, heriotza tasa altuagoak eta ugalkortasun kalteak hauteman ziren 26°C pean, tenperatura altuek (beroketa globalaren etorkizuneko eszenario baten aurki daitezkeenak), metalen bioeskuragarritasuna eta hauek makro-ornogabetan eragiten dituzten efektu toxikoak (denboran zehar) emendatu ditzaketela iradokituz.Landare-osasun produktuek (PPP-Plant Protection Product- ingelesez) itu espezieak ez diren organismoengan eragiten dituzten efektuen inguruko ardura zeharo emendatu da azken hamarkadetan. Harira, elikadura segurtasunerako autoritate europarrak (EFSA-European Food Safety Authority- ingelesez), itu espezieak ez diren organismoak arrisku ebaluazioetan barneratzen dituen proposamen ezberdinak argitaratu ditu azken urteotan. PERSAM sofwarea (Persistence in Soil Analytical Model ingelesez), PPPen ingurumen kontzentrazioak kalkulatzeko (PEC- Predicted environmental concentrations- ingelesez), eta hortaz PPPek organismoengan eragindako arriskua (TER- Toxic exposure ratio- ingelesez) kalkulatzeko erabiltzen den in silico modeloa da; produktuen nekazal erabilpena onartzeko (edo ez) beharrezkoa. Aldiz, PERSAMeko databaseetan aurkitzen diren lurzoru ezaugarriak eta ingurumen aldagaiak asko aldatzen dira Europar kontinenteko ardatz latitudinalean zehar; PPPen eskuragarritasuna, eta hortaz arriskua, baldintzatuz. 4. kapituluan, lau landare-osasun produkturen esposizio eta efektu datuak integratzea bilatzen da. Bereiziki, bi intsektizidek (esfenvalerate eta cyclaniliprole) eta bi fungizidek (picoxystrobin eta fenamidone), itu ez diren bi organismorengan (E. fetida zizarea eta Folsomia candida kolenboloa) eragin ditzaketen inpaktua ebaluatzea bilatuz; horretarako, Europar eskualdeen arteko aldakortasuna (Europa Iparralde, erdialde eta hegoaldea) kontutan izanik. Aurreikusitako esfenvalerate, cyclaniliprole, picoxystrobin eta fenamidone landa lurretako kontzentrazioak (PECak), lurzoru konpartimenduaren eta Europako lurren arteko aldagarritasunaren menpekoak zirela erakutsi zuten. Materia organiko (MO) kantitate altuek eta pH zein tenperatura baxuek, pestiziden itu ez diren organismoentzako (E. fetida, Folsomia sp.) arriskua emendatu zuten; batez ere iparraldeko lurretan. Aitzitik, lurzoru ur-porotako pestizida kontzentrazioak hegoaldeko lurretan izango lirateke bereiziki toxikoak itu ez diren organismoentzat. Arrisku balioek, paisaia aldakortasunaz gain, PPPen ezaugarriekiko edo tratatutako uzta motarekiko erlazio indartsua erakutsi zuten. Horrela, lurzoru poruetan bizi diren organismoek arrisku gehiago pairatuko lukete tomate uzta batean baleude patata uzta batean baino; bereiziki hegoaldean. Era berean, Kom (MO/ur distribuzio koefizientea) baxuko pestizidek PEC altuagoak eta arrisku altuagoak erakutsiko lituzkete poro-uretan.Landare-osasunerako produktuen emendioak, esposizio eszenarioen ugaritzea eta agente kimikoen metaketa eragiten du lurzoru organismoetan. Horrela, PPPek itu ez diren organismoetan eragiten dituztenefektuak ebaluatzea, ingurumen arrisku ebaluazioen (ERA-Environmental Risk Assessment ingelesez) giltzarrietako bat bilakatu da; izan ere, organismo hauek ekosistemen funtzionamendurako ezinbestekoak diren zenbait prozesu burutzen dituzte. Harira, EFSAk zerbitzu ekosistemikoen erabilpena proposatzen du babes neurri zehatzen ezarpenari begira. Izan ere, PPP-en isurketa ondorioz lurzoru funtzioak garatzen dituzten organismoak/taxak kaltetzen badira, hainbat zerbitzu ekosistemikok kalteak paira ditzakete. 5. kapituluan, PPPek zerbitzu ekosistemikoetan eragin dezaketen arriskua ebaluatzen da helburua, horretarako, Europako nekazal lur ezberdinetan zizare eta kolenbolo organismoek paira ditzaketen efektuak aitzat hartuz. Eredu gisa, aipatutako 4 pestiziden isurketa ikertu zen; berauen akzio mekanismoa (MoA-Mode of Action ingelesez), aurreikusitako kontzentrazioak, Europan zeharreko lur ezaugarrien aldakortasuna eta denboran zeharreko E. fetida eta Folsomia sp-en gaineko efektuak kontuan izanik. Kasurik txarreneko esfenvalerate, cyclaniliprole, picoxystrobin eta fenamidone aplikazio baten ostean: habitaten hornitzea, lurzoru eratzea eta heltzea, elikagaien ziklatzea, biodibertsitatea, higaduraren erregulazioa, lurzoru erremediazioa/hondakinen tratamendua eta izurrite/gaixotasunen erregulazioa izan ziren gehien inpaktutako zerbitzu ekosistemikoak. Era berean, Europako nekazal lurren arteko aldakortasuna (pH, MO, temperatura), PPPen ezaugarri fisiko-kimikoak (MoA, Kom, disolbagarritasuna) eta itu ez diren espezieen portaera, habitat, zein rola agertu ziren PPPen kudeaketa egoki batean kontuan izan beharreko faktore gisa.Urtetik urtera areagotzen diren giza populazio eta aktibitate industrialek, zabortegi, isuri puntu eta betetze guneen emendioa eragin dute. Hauen artean, Gernika-Lumon kokatutako 17 Zabortegia aurki daiteke (43°19'28,9"N 2°40'30,9"W.). Honetan, Gernikako araztegiko depurazio lokatzak isuri izan ziren ongarri gisa urteetan zehar; horrela, Gernikako industrian sortutako hainbat kutsatzaile (metal astunak, PAH-ak, pestizidak, e.a.) landa hauetan lurperatuz. Isurketaren eraginez gehien kaltetutako espezien artean, landareak eta zizareak bezalako lurzoruko ornogabeak azpimarratzekoak dira; batez ere, berauen eta lurzoru matrizearen arteko kontaktu estuagatik. 6. kapituluan, lokatz horien isurketak lurzoru organismoetan eragindako efektuen ebaluazio bat burutzen da lurzoruari beste erabilera bat emate aldera; horretarako, zabalki ezagunak diren test estandarizatu eta biomarkatzaileak erabiliz: organismo (uraza eta zizare), denbora (3, 7, 28 eta 56 egunetara) eta konplexutasun biologiko desberdinetan (zelula mailatik-populazio mailara). 17 Zabortegiko lurzoruetan jarritako zizareetan maila altuko metal metaketak (Cd, Cr, Ni eta Pb) ikusi ziren 28 egunen buruan; denboran zehar emendatuz. Parametro zelularretan oinarritutako analisiek, zabortegiko kutsatzaile anitzek eragindako efektu zitotoxikoa frogatu zuten zelomozitoen bideragarritasunean. Horrela, zabortegiko lurzoruetan zeuden ornogabeak arrisku kronikoan egon zitezkeela frogatu zen, lurzoruen erremediazioaren beharra ondorioztatuz.Era honetan, 7. kapituloan, mikro-, bermi- eta fito-erremediazio konbinazioak araztegi lokatzekin kutsatutako 17 Zabortegian aplikatzen dira; errendimendu altuenak dituen bakarkako, binakako edo hirukako teknologia bilatzea xedez. Horretarako, zizareak (E), bakterioak (B), landareak (P), bakterioak+zizareak (B+E), bakterioak+landareak (B+P), landareak+zizareak (P+E) eta landareak+bakterioak+zizareak (P+B+E) konbinatzen zituen 7 esperimentazio talde (3 erreplikabakoitzeko) jarri ziren esperimentazio esparruan (17 Zabortegian). Tratamendu bakoitzaren efizientzia kuantifikatze aldera, biak, fokatze ekotoxikologiko eta kimikoak barneratzen zituen karakterizazio integralak burutu ziren erremediazioa aurretik eta bukatzerakoan. Bioerremediazio ostean, dieldrina izan zen tratamendu gehienetan degradazio tasa altuenak pairatu zituen kutsatzailea (50-78%); metalak eta BaP aldiz, 20-25% bitartean jaitsi ziren. Kutsatzaile eliminazio errendimendu altuenak eta aldagarritasun baxuenak tratamendu bikoitz eta hirukoitzetan nabari izan ziren. Hala ere, test ekotoxikologikoek landare, zizare eta bakterioen aldibereko tratamendua azpimarratu zuten 17 Zabortegiko lurzoru osasuna gehien hobetzen zuen tratamendu gisa.Deskribatutako kapituluen ostean, in vivo eta in silico parametroetan oinarritutako fokatze ekotoxikologiko zein paisaia aldakortasunaren araberako arrisku diskriminazioa, lurzoruaren osasunaren egoera ebaluazio errealistak, babes neurri zehatzak eta berreskuratze estrategia iraunkorrak diseinatzeko tresna baliagarriak direla erdietsi zen. // Zelulen Biologia Ingurumen Toxikologian (ZBIT/BCTA) ikerkuntza taldean garatutako tesi honetan (7kapituluz osatua) estres faktore anitzen ekotoxikotasuna lurzoru organismoetan, pasaia aldakortasunarenaraberako kutsatzaileen arrisku ebaluazioa eta bioerremediazio teknologien aplikazioa ikertzen dira;horretarako, in vivo eta in silico fokatzeak erabiliz.Lehenengo bi kapituluetan, sarrerari dagozkienak, lurzoru kutsatuak era intentsibo bateankarakterizatzeko erabilgarriak izan daitezkeen (in vivo eta in siliko) fokatzeak eta lurzoru kutsatuakerremediatzeko teknologia biologikoen aldibereko konbinazioak deskribatzen dira.3. kapituluan, kadmioak (Cd) eta tenperatura altuek zizareengan eragiten dituzten efektuak ikertzeabilatzen da. Horretarako, Eisenia fetida zizareak 19 eta 26°Ctan Cd kontzentrazio ezberdinen pean (1.25, 2.5, 25 and 125 mg Cd/Kg) mantendu ziren (14 eta 56 egunez), jarraian, konplexutasun biologiko maila ezberdinetan neurketak burutzeko: ugalkortasunean kalteak (cocoon eta jubenilen produkzioa), Cd metaketak ehunetan, organismo helduen heriotza, helduen pisu galera eta efektu zitotoxikoak (zelomozitoen bideragarritasuna) ikuste aldera. Kadmio esposizioaren efektuak tenperaturaren igoerarekin batera emendatu ziren (19°C-tik 26°C-tara) E. fetida zizareetan, esposizio denbora luzeetan nabarmenduz (14 d vs. 28 d). Esposizio denbora luzeetara, heriotza tasa altuagoak eta ugalkortasun kalteak hauteman ziren 26°C pean, tenperatura altuek (beroketa globalaren etorkizuneko eszenario baten aurki daitezkeenak), metalen bioeskuragarritasuna eta hauek makro-ornogabetan eragiten dituzten efektu toxikoak (denboran zehar) emendatu ditzaketela iradokituz.Landare-osasun produktuek (PPP-Plant Protection Product- ingelesez) itu espezieak ez diren organismoengan eragiten dituzten efektuen inguruko ardura zeharo emendatu da azken hamarkadetan. Harira, elikadura segurtasunerako autoritate europarrak (EFSA-European Food Safety Authority- ingelesez), itu espezieak ez diren organismoak arrisku ebaluazioetan barneratzen dituen proposamen ezberdinak argitaratu ditu azken urteotan. PERSAM sofwarea (Persistence in Soil Analytical Model ingelesez), PPPen ingurumen kontzentrazioak kalkulatzeko (PEC- Predicted environmental concentrations- ingelesez), eta hortaz PPPek organismoengan eragindako arriskua (TER- Toxic exposure ratio- ingelesez) kalkulatzeko erabiltzen den in silico modeloa da; produktuen nekazal erabilpena onartzeko (edo ez) beharrezkoa. Aldiz, PERSAMeko databaseetan aurkitzen diren lurzoru ezaugarriak eta ingurumen aldagaiak asko aldatzen dira Europar kontinenteko ardatz latitudinalean zehar; PPPen eskuragarritasuna, eta hortaz arriskua, baldintzatuz. 4. kapituluan, lau landare-osasun produkturen esposizio eta efektu datuak integratzea bilatzen da. Bereiziki, bi intsektizidek (esfenvalerate eta cyclaniliprole) eta bi fungizidek (picoxystrobin eta fenamidone), itu ez diren bi organismorengan (E. fetida zizarea eta Folsomia candida kolenboloa) eragin ditzaketen inpaktua ebaluatzea bilatuz; horretarako, Europar eskualdeen arteko aldakortasuna (Europa Iparralde, erdialde eta hegoaldea) kontutan izanik. Aurreikusitako esfenvalerate, cyclaniliprole, picoxystrobin eta fenamidone landa lurretako kontzentrazioak (PECak), lurzoru konpartimenduaren eta Europako lurren arteko aldagarritasunaren menpekoak zirela erakutsi zuten. Materia organiko (MO) kantitate altuek eta pH zein tenperatura baxuek, pestiziden itu ez diren organismoentzako (E. fetida, Folsomia sp.) arriskua emendatu zuten; batez ere iparraldeko lurretan. Aitzitik, lurzoru ur-porotako pestizida kontzentrazioak hegoaldeko lurretan izango lirateke bereiziki toxikoak itu ez diren organismoentzat. Arrisku balioek, paisaia aldakortasunaz gain, PPPen ezaugarriekiko edo tratatutako uzta motarekiko erlazio indartsua erakutsi zuten. Horrela, lurzoru poruetan bizi diren organismoek arrisku gehiago pairatuko lukete tomate uzta batean baleude patata uzta batean baino; bereiziki hegoaldean. Era berean, Kom (MO/ur distribuzio koefizientea) baxuko pestizidek PEC altuagoak eta arrisku altuagoak erakutsiko lituzkete poro-uretan.Landare-osasunerako produktuen emendioak, esposizio eszenarioen ugaritzea eta agente kimikoen metaketa eragiten du lurzoru organismoetan. Horrela, PPPek itu ez diren organismoetan eragiten dituztenefektuak ebaluatzea, ingurumen arrisku ebaluazioen (ERA-Environmental Risk Assessment ingelesez) giltzarrietako bat bilakatu da; izan ere, organismo hauek ekosistemen funtzionamendurako ezinbestekoak diren zenbait prozesu burutzen dituzte. Harira, EFSAk zerbitzu ekosistemikoen erabilpena proposatzen du babes neurri zehatzen ezarpenari begira. Izan ere, PPP-en isurketa ondorioz lurzoru funtzioak garatzen dituzten organismoak/taxak kaltetzen badira, hainbat zerbitzu ekosistemikok kalteak paira ditzakete. 5. kapituluan, PPPek zerbitzu ekosistemikoetan eragin dezaketen arriskua ebaluatzen da helburua, horretarako, Europako nekazal lur ezberdinetan zizare eta kolenbolo organismoek paira ditzaketen efektuak aitzat hartuz. Eredu gisa, aipatutako 4 pestiziden isurketa ikertu zen; berauen akzio mekanismoa (MoA-Mode of Action ingelesez), aurreikusitako kontzentrazioak, Europan zeharreko lur ezaugarrien aldakortasuna eta denboran zeharreko E. fetida eta Folsomia sp-en gaineko efektuak kontuan izanik. Kasurik txarreneko esfenvalerate, cyclaniliprole, picoxystrobin eta fenamidone aplikazio baten ostean: habitaten hornitzea, lurzoru eratzea eta heltzea, elikagaien ziklatzea, biodibertsitatea, higaduraren erregulazioa, lurzoru erremediazioa/hondakinen tratamendua eta izurrite/gaixotasunen erregulazioa izan ziren gehien inpaktutako zerbitzu ekosistemikoak. Era berean, Europako nekazal lurren arteko aldakortasuna (pH, MO, temperatura), PPPen ezaugarri fisiko-kimikoak (MoA, Kom, disolbagarritasuna) eta itu ez diren espezieen portaera, habitat, zein rola agertu ziren PPPen kudeaketa egoki batean kontuan izan beharreko faktore gisa.Urtetik urtera areagotzen diren giza populazio eta aktibitate industrialek, zabortegi, isuri puntu eta betetze guneen emendioa eragin dute. Hauen artean, Gernika-Lumon kokatutako 17 Zabortegia aurki daiteke (43°19'28,9"N 2°40'30,9"W.). Honetan, Gernikako araztegiko depurazio lokatzak isuri izan ziren ongarri gisa urteetan zehar; horrela, Gernikako industrian sortutako hainbat kutsatzaile (metal astunak, PAH-ak, pestizidak, e.a.) landa hauetan lurperatuz. Isurketaren eraginez gehien kaltetutako espezien artean, landareak eta zizareak bezalako lurzoruko ornogabeak azpimarratzekoak dira; batez ere, berauen eta lurzoru matrizearen arteko kontaktu estuagatik. 6. kapituluan, lokatz horien isurketak lurzoru organismoetan eragindako efektuen ebaluazio bat burutzen da lurzoruari beste erabilera bat emate aldera; horretarako, zabalki ezagunak diren test estandarizatu eta biomarkatzaileak erabiliz: organismo (uraza eta zizare), denbora (3, 7, 28 eta 56 egunetara) eta konplexutasun biologiko desberdinetan (zelula mailatik-populazio mailara). 17 Zabortegiko lurzoruetan jarritako zizareetan maila altuko metal metaketak (Cd, Cr, Ni eta Pb) ikusi ziren 28 egunen buruan; denboran zehar emendatuz. Parametro zelularretan oinarritutako analisiek, zabortegiko kutsatzaile anitzek eragindako efektu zitotoxikoa frogatu zuten zelomozitoen bideragarritasunean. Horrela, zabortegiko lurzoruetan zeuden ornogabeak arrisku kronikoan egon zitezkeela frogatu zen, lurzoruen erremediazioaren beharra ondorioztatuz.Era honetan, 7. kapituloan, mikro-, bermi- eta fito-erremediazio konbinazioak araztegi lokatzekin kutsatutako 17 Zabortegian aplikatzen dira; errendimendu altuenak dituen bakarkako, binakako edo hirukako teknologia bilatzea xedez. Horretarako, zizareak (E), bakterioak (B), landareak (P), bakterioak+zizareak (B+E), bakterioak+landareak (B+P), landareak+zizareak (P+E) eta landareak+bakterioak+zizareak (P+B+E) konbinatzen zituen 7 esperimentazio talde (3 erreplikabakoitzeko) jarri ziren esperimentazio esparruan (17 Zabortegian). Tratamendu bakoitzaren efizientzia kuantifikatze aldera, biak, fokatze ekotoxikologiko eta kimikoak barneratzen zituen karakterizazio integralak burutu ziren erremediazioa aurretik eta bukatzerakoan. Bioerremediazio ostean, dieldrina izan zen tratamendu gehienetan degradazio tasa altuenak pairatu zituen kutsatzailea (50-78%); metalak eta BaP aldiz, 20-25% bitartean jaitsi ziren. Kutsatzaile eliminazio errendimendu altuenak eta aldagarritasun baxuenak tratamendu bikoitz eta hirukoitzetan nabari izan ziren. Hala ere, test ekotoxikologikoek landare, zizare eta bakterioen aldibereko tratamendua azpimarratu zuten 17 Zabortegiko lurzoru osasuna gehien hobetzen zuen tratamendu gisa.Deskribatutako kapituluen ostean, in vivo eta in silico parametroetan oinarritutako fokatze ekotoxikologiko zein paisaia aldakortasunaren araberako arrisku diskriminazioa, lurzoruaren osasunaren egoera ebaluazio errealistak, babes neurri zehatzak eta berreskuratze estrategia iraunkorrak diseinatzeko tresna baliagarriak direla erdietsi zen.