REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Ponovna uporaba prečiščene odpadne vode (POV) in komunalnega blata predstavlja pomembno prakso, ki podpira trajnostno kmetijstvo, ohranja vodne vire ter spodbuja okoljsko trajnost v okviru krožnega gospodarstva. Kljub temu lahko obe matriki (POV in blato) v agroekosisteme vnašata onesnaževala, ki vzbujajo zaskrbljenost (Contaminants of Emerging Concern, CECs), kar lahko vpliva na zdravje tal, kvaliteto poljščin in varnost hrane. Njihova usoda v okolju, privzem v rastline in s tem povezana tveganja, pa so še vedno pomanjkljivo raziskani.
V okviru doktorske naloge smo preučevali privzem, prenos in bioakumulacijo izbranih modelnih onesnaževal, ki vzbujajo zaskrbljenost, kot so zdravilne učinkovine, učinkovine iz izdelkov za osebno nego, industrijske kemikalije, hormoni in pesticidi, v rastline paradižnika (Solanum lycopersicum L. cv. Rally) v petih eksperimentih, ki predstavljajo ključne scenarije ponovne uporabe odpadne vode in komunalnega blata: (i) poljski poskus, izveden leta 2020, z gojenjem paradižnika v tleh, namakanih s pitno vodo (PV), prečiščeno odpadno vodo ali POV, obogateno z 0,1 mg L⁻¹ CECs; (ii) poljski poskus iz leta 2022 z gojenjem paradižnika v tleh, namakanih s PV, POV ali PV/POV, obogateno z 1 mg L⁻¹ CECs; (iii) hidroponski poskus iz leta 2020 z gojenjem paradižnika v hranilni raztopini (HR, kontrola) ali HR, obogateni z 0,1 mg L⁻¹ CECs; (iv) hidroponski poskus iz leta 2022 s HR, POV, HR obogateno z 0,1 ali 1 mg L⁻¹ CECs ter POV obogateno z 1 mg L⁻¹ CECs; ter (v) poskus s šotnim substratom, v katerega smo dodali anaerobno stabilizirano (posušeno) blato v dveh agronomskih odmerkih (glede na zahteve po N in P), blato obogateno s CECs v istih odmerkih, s CECs obogateno šoto ter ločeno šoto, pomešano z neobdelanim (nesušenim) blatom. Za spremljanje prenosa CEC smo preučili in validirali različne postopke priprave vzorcev paradižnika, rastlinskih tkiv, tal, blata in POV ter analize z uporabo tekočinske kromatografije, sklopljene z masno spektrometrijo (LC–MS/MS). Za POV smo preizkusili tudi disperzijsko mikroekstrakcijo na trdnem nosilcu, ki temelji na novo sintetiziranem akrilnem kopolimeru. Uspešnost te zelene ekstrakcijske metode smo primerjali z običajno ekstrakcijo na trdnem nosilcu.
V poljskem poskusu iz leta 2020 je bil privzem CECs v paradižnikove plodove minimalen: v plodovih, namakanih s PV ali POV, nismo določili nobene izmed preučevanih spojin, medtem ko je bil v plodovih, namakanih z obogateno POV, kvantificiran le bisfenol S (BPS). V hidroponskem poskusu iz leta 2020 so bili v paradižnikih, gojenih v obogateni hranilni raztopini, nad mejo kvantifikacije (> meja kvantifikacije (LOQ)) BPS, bisfenol F (BPF) in naproksen. Na privzem in vnos CEC so pomembno vplivale fizikalno-kemijske lastnosti spojin, značilnosti matrike ter pogoji gojenja. Pri realističnih poljskih pogojih namakanja s POV je bila bioakumulacija v plodovih omejena, pri čemer je bil karbamazepin edini CEC, ki je bil določen nad mejo kvantifikacije. V obogatenih medijih so bili v paradižnikovih plodovih >LOQ acetamiprid, azitromicin, BPS, karbamazepin, klaritromicin in dimetomorf, medtem ko je bilo v koreninah > listih > steblih kvantificiranih do 17 CECs.
V hidroponskem poskusu iz leta 2022 smo opazili zmanjšano rast rastlin, klorozo listov in slabo razvit koreninski sistem, kar je negativno vplivalo na razvoj plodov (nezreli paradižniki). Kljub temu je bil privzem CECs v korenine znaten, pri čemer so koncentracije posameznih spojin dosegle do 118 μg/g. V rastlinskih delih smo kvantificirali 21 od 27 CECs, z značilnim vzorcem porazdelitve: korenine > listi > stebla > plodovi. V plodovih je bilo kvantificiranih od 6 do 12 CECs, odvisno od obravnave (POV ali obogateni mediji).
V lončnih poskusih z dodatkom komunalnega odpadnega blata so plodovi paradižnika privzeli različne CECs, odvisno od vrste obravnave in tega, ali je bil medij dodatno obogaten. Pri nižjem odmerku blata sta bila v plodovih kvantificirana ibuprofen in triklosan, pri višjem odmerku pa kofein, karbamazepin, ciprofloksacin in ibuprofen. Za karbamazepin, edino spojino, ki je bila v obogatenih obravnavah zaznana v vseh rastlinskih tkivih, je bil prenos iz korenin v liste najvišji, sledila so stebla in nato plodovi.
V vseh poskusih so ocene prehranske izpostavljenosti pokazale, da uživanje paradižnikov, namakanih s POV ali gojenih z dodatkom blata, na splošno predstavlja omejeno tveganje za zdravje ljudi. Pri večini spojin, kvantificiranih v plodovih, je bil ocenjeni vnos pod ustreznimi na zdravju temelječimi usmeritvenimi vrednostmi, pri obeh ocenjenih količinah zaužitja in za vse starostne skupine. Za karbamazepin, edini CEC, ki smo ga kvantificirali v plodovih paradižnika, namakanih s POV, je bil ocenjeni dnevni vnos približno polovica ustreznega sprejemljivega dnevnega vnosa (količnik nevarnosti do 0.017), tudi pri ranljivih skupinah prebivalstva, kot so otroci, stari 1–3 leta. V vseh poskusih je bilo tveganje ugotovljeno le za bisfenole (BPS, BPF in bisfenol A (BPA)), najverjetneje zaradi uporabe dopustnega dnevnega vnosa, predlaganega za BPA (konservativni pristop).
Ekološko tveganje je bilo očitno tako v poskusih s tlemi kot s šotnim substratom. Pri namakanju s POV sta bila azitromicin in triklokarban v tleh prisotna še 30 mesecev po koncu namakanja in sta presegla mejne vrednosti tveganja. V šoti, obogateni z blatom, so bila tveganja ugotovljena za pet spojin pri dodatku sušenega blata v obeh odmerkih. Sušenje blata pred vnosom v substrat je vodilo do nižjega tveganja v primerjavi z dodatkom neposušenega blata, pri čemer je sedem spojin preseglo mejno vrednost tveganja. Rezultati poudarjajo, da lahko ponovna uporaba POV in komunalnega blata vodi do kopičenja CECs v tleh, kar omogoča njihov privzem v rastline.
Na splošno doktorska naloga prispeva k boljšemu razumevanju privzema in vnosa CECs v rastline paradižnika. Ugotovitve potrjujejo, da lahko namakanje z odpadno vodo in dodatek komunalnega blata povzročita vnos CECs v rastline paradižnika; vendar je njihovo kopičenje v plodove na splošno nizko in izrazito odvisno od uporabljene matrike. Naloga poudarja tudi pomen procesov razgradnje in sorpcije v prečiščeni odpadni vodi, tleh in blatu, ki omejujejo delež CECs, ki ostanejo (bio)dostopni za privzem v rastline. Rezultati podpirajo potrebo po posodobitvi regulatornih okvirov, izboljšanem spremljanju CECs ter nadaljnjih raziskavah ponovne uporabe odpadne vode in komunalnega blata, zlasti pri dolgoročnih scenarijih, z namenom zagotavljanja varne kmetijske rabe teh obnovljivih virov.