Biodegradarea aerobă a compușilor organici - pesticide

Introducere

Biodegradarea reprezintă procesul de degradare al unui substrat organic cu ajutorul enzimelor produse de un organism viu. Biodegradarea este un proces prin care microorganismele cum ar fi bacteriile, fungii şi drojdiile, descompun compusii chmici în produse simple pentru a obţine energie şi nutrienţi. Tehnologiile de decontaminare prin biodegradare (bioremediere), pot ajuta ca procesul de biodegrardare să fie accelerat.

Bioremedierea desemneaza utilizarea organismelor vii in scopul distrugerii substantelor poluante din mediu.

Principalele componente care participa la procesul de bioremediere sunt: substratul sau agentul poluant care urmeaza sa fie degradat, nutrientii (surse de azot si fosfor) care sunt adaugati in functie de cerinte si microorganismele. Procesul de bioremediere se desfasoara rapid daca i se asigura parametri adecvati: temperatura, aerare, pH, etc. In finalul acestui proces, se vor obtine produsi netoxici pentru mediul inconjurator, cum ar fi CO2 , H2O si biomasa microbiana .

Caile de degradare anaeroba sunt utilizate de catre microorganisme care cresc in absenta oxigenului si folosesc alti acceptori de electroni (nitrati, sulfati, dioxid de carbon sau alti compusi organici) in procesul de respiratie. Aceste microorganisme s-au dovedit a juca un rol important in degradarea a o serie de poluanti, cum ar fi pesticidele.

Microorganismele anaerobe implicate in procesul bioremedierii pot fi grupate in trei categorii:

• strict anaerobe;

• facultativ anaerobe;

• microaerofile .

In acest caz bacteriile folosesc nitratul sau sulfatul ca ultim acceptor de electroni. Pentru aceasta bacteriile trebuie sa posede o enzima speciala care sa faciliteze producerea de energie.

Pesticidele sunt substanţe sau amestecuri de substanţe ce conţin ingrediente biologic active împotriva dăunătorilor. Dăunătorii includ microbi, plante sau animale care concurează cu omul pentru hrană, distrug proprietatea, difuzează boli sau reprezintă o calamitate. Ingredientele biologic active sunt, în general, substanţe toxice cu potenţial de degradare a mediului. Multe pesticide sunt toxice şi pentru om. Din aceste motive producerea, ambalarea, depozitarea, transportul şi utilizarea pesticidelor sunt reglementate prin lege.

Pesticidele se clasifică, în funcţie de organismul ţintă combătut, în : bactericide, fungicide, ierbicide, insecticide, acaricide, nematocide, moluscocide, raticide şi cu acţiune mixtă.

Interesul economic şi de protejare a mediului cere ca atât ingrăşămintele cât şi pesticidele să rămână cât mai bine fixate în sol. În realitate, o parte din ele este luată de vânt, alta este spălată de ploi, iar restul se descompune în timp, datorită oxidării în aer sau acţiunii enzimelor secretate de bacteriile din sol.

Întrucât deplasarea pesticidelor şi a îngrăşamintelor din locul pe care au fost administrate mediului constituie un risc grav de poluare a mediului, s-au încercat metode pentru mărirea persistenţei lor prin aditivi chimici.

In lucrarea de fata vrem sa facem cunoscute cercetarile facute in legatura cu biodegradarea pesticidelor pe cale aeroba. Desi studiile facute pe aceasta tema sunt destul de putine, acestea au demonstrat ca microorganismele sunt cele mai bune aliate ale mediului inconjurator in lupta cu poluantii.

Pesticide – generalitati

Multe substanţe chimice au fost folosite contra unor dăunători din agricultură încă din cele mai vechi timpuri, unele dintre ele fiind produse naturale (sulf, piretru, etc.). Ulterior, necesarul în continuă creştere de astfel de produse a condus la dezvoltarea unei industrii de sinteză care produce o gamă extrem de variată de substanţe denumite generic “pesticide”. Termenul de “pesticide” a fost preluat din limba engleză în care are sensul de antidăunător, “pest” însemnând insectă dăunătoare. Pesticidele reprezintă o substanţă sau un amestec de substanţe destinate utilizării în agricultură şi silvicultură în scopul prevenirii acţiunii şi/sau combaterii unor forme de viaţă vegetală sau animală care aduc pagube directe şi indirecte culturilor.

Cu alte cuvinte, pesticidele sunt mijloace chimice de protecţie a plantelor obţinute prin formularea şi condiţionarea unui (unor) ingredient(e) biologic activ(e). Cu foarte puţine excepţii (ca de exemplu regulatorii de creştere vegetală folosiţi pentru controlul creşterii plantelor sau produselor care acţionează prin activarea rezistenţei manifestate sistemic în plante şi care sunt un fel de vaccinuri pentru plante) ingredientele active biologic sunt, de fapt, ingrediente toxice. Formularea este forma sub care un pesticide este comercializat şi reprezintă o combinaţie de diverşi compuşi (solvenţi, surfactanţi, cosurfactanţi, adezivi, agenţi de suspensie, amelioratori de penetrare cuticulară, etc.) al cărei scop final este de a face produsul utilizabil în mod eficace. Condiţionarea se referă la conţinutul şi eventualul ambalaj hidrosolubil folosit pentru a distribui pesticidele la utilizatorul final de către circuitele de distribuţie en-gros şi en-detail.

Compuşii folosiţi la condiţionarea pesticidelor sunt poluanţi chimici importanţi (solvenţii organici şi surfactanţii care sunt similari detergenţilor în privinţa poluării apelor, etc.) care reprezintă un motiv serios pentru elaborarea unui cod al unei bune practici de distribuţie şi de utilizare a pesticidelor.

Pesticidele moderne sunt substanţe chimice de sinteză de natură anorganică şi organică. Descoperirea pesticidelor utilizate actualmente a început în timpul şi mai ales după cel de-al doilea război mondial, când a crescut producţia pe scară largă a insecticidelor organoclorurate şi organofosforice. Importanţa practică a pesticidelor este reliefată de dinamica producţiei: la începutul acestui secol producţia mondială era neînsemnată (cca 56.000 tone în 1916), iar astăzi a depăşit 20.000.000 tone/an.

Clasificarea pesticidelor

Clasificarea pesticidelor se face după mai multe criterii: originea lor, acţiunea antidăunătoare, forma fizică de prezentare, structura chimică, etc. Astfel, unele din ele sunt de origine minerală (de exemplu săruri de As, Ba, Cu, Hg, Pb) şi altele sunt de origine vegetală (nicotina, veratrum, stricnină). Majoritatea sunt însă produşi organici de sinteză (esteri organofosforici, derivaţi organohalogenaţi, nitroderivaţi aromatici, derivaţi carbamici, compuşi fenolici şi compuşi organometalici).

După structura chimică, pesticidele se clasifică în:

* pesticide organoclorurate;

* pesticide organofosforice;

* pesticide organocarbamice, respectiv tiocarbamice;

* pesticide nitrofenolice.

După natura daunătorului combătut, pesticidele pot fi:

- insecticide (pentru combaterea insectelor dăunătoare, transmiţătoare de boli omului sau animalelor domestice);

- erbicide (pentru distrugerea buruienilor din culturi);

- fungicide (pentru combaterea ciupercilor ce provoacă boli plantelor);

- acaricide;

- nematocide (pentru combaterea viermilor dăunători culturilor);

- algicide (pentru distrugerea algelor);

- rodenticide (utilizate împotriva rozătoarelor).

În funcţie de gradul de toxicitate, pesticidele se grupează în:

* grupa I – extrem de toxice, fiind marcate cu etichete roşii;

* grupa II – puternic toxice, marcate cu etichete verzi;

* grupa III – moderat toxice, marcate cu etichete de culoare albastră;

* grupa IV – toxicitate redusă, marcate cu etichete negre.

Măsurile de protecţie aflate în vigoare prevăd că numai pesticidele din grupa III şi IV se pot distribui persoanelor fizice în scopuri agricole.