Jak lidské aktivity ovlivňují koncentraci pesticidů a antibiotik v mořských sedimentech?

Rychlý růst fytoplanktonu může vést k akumulaci organického uhlíku v mořských a oceánských sedimentech. K přirozeným faktorům, které tento růst podporují, patří například zvýšené množství slunečního svitu na jaře v severní polokouli nebo výbušné erupce sopek, které uvolňují obrovské množství živinami bohatého popela. Tento popel, když se dostane na hladinu vody, může podpořit rychlý růst fytoplanktonních organismů (Kelly et al. 2023; Bisson et al. 2023; Cockell 2011). Kromě těchto přírodních faktorů však lidské činnosti mohou rovněž významně přispět k obohacení mořských a oceánských vod živinami, což vede k explozivnímu nárůstu biomasy fytoplanktonu.

Zvýšená salinita pobřežních ekosystémů je důsledkem několika antropogenních činností, mezi něž patří například globální oteplování, které způsobuje tání ledovců a zvyšování hladiny oceánů. Tento proces zvyšuje salinitu estuárií, mangrovových lesů a dalších ekosystémů (Borburema et al. 2022). Dalším faktorem, který zvyšuje salinitu mořské vody, je proces desalinace, kdy je slaná voda přečištěna na pitnou. Tento proces generuje velké množství toxických solí, které mohou znečišťovat pobřežní ekosystémy. Tyto soli, po opětovném uvolnění do mořského prostředí, způsobují zvýšení lokální salinity. Tento jev je častý například podél pobřeží Perského zálivu (Alshemmari 2021).

Analýzy sedimentů Středozemního moře ukázaly koncentrace organochlorových pesticidů v rozmezí od 301 do 5268 ng·kg−1, zatímco v samotné vodě se pohybovaly koncentrace mezi 0,108 a 10,97 μg·L−1. Tento rozdíl ukazuje, že sedimenty mají výrazně vyšší schopnost koncentrace pesticidů než vodní sloupec. Příkladem koncentrací organochlorových pesticidů v mořských sedimentech je rozsáhlý přehled, který ukazuje koncentrace v rozmezí 20 ng·kg−1 (Ulsan Bay, Jižní Korea) až 311 000 ng·kg−1 (Xiamen Harbor, Čína) (Sarkar et al. 2008). Tyto hodnoty ukazují, jak významně se mohou pesticidy akumulovat v sedimentech.

Podobně jako organochlorové pesticidy se i farmaceutické látky, zejména antibiotika, kumulují v mořských a oceánských sedimentech. Tento trend je zvláště znepokojivý, protože i nízké koncentrace antibiotik v životním prostředí mohou přispět k rozvoji rezistence na antibiotika (AMR). V roce 2019 zemřelo v Číně v důsledku AMR 600 000 lidí (Zhang et al. 2024). Antibiotika, stejně jako pesticidy, podléhají efektu salting-out a mohou se usazovat v sedimentech v důsledku zvýšené salinity, což vede k jejich větší kumulaci v bentických organismech a následnému biomagnifikování v potravních řetězcích. Významné studie ukazují, že koncentrace antibiotik v mořských sedimentech mohou dosahovat hodnot od 2200 ng·kg−1 až 99 900 ng·kg−1, což ukazuje na významnou schopnost sedimentů koncentraci těchto látek (Li et al. 2020).

Tento komplexní proces ukazuje, jak lidské aktivity – od používání pesticidů a antibiotik až po zvyšování salinity – mohou zásadně ovlivnit chemické prostředí našich moří a oceánů. Důsledky těchto změn jsou nejen ekologické, ale i zdravotní, a mají potenciál ovlivnit celé potravní řetězce.

Jaké pokroky v technikách čištění vody jsou nezbytné pro odstranění znečišťujících látek a zlepšení environmentálního zdraví?

Neřízený přísun nových znečišťujících látek a stopových prvků, které vznikají při čištění odpadních vod, stále představuje závažný problém pro environmentální a lidské zdraví. Přítomnost těchto stopových prvků omezuje nebo komplikuje hodnocení EPs, protože v různých prostředích se vyskytují v nízkých koncentracích a dlouhou dobu zůstávají analytickými metodami neodhaleny. V současnosti je k dispozici řada analytických technik pro detekci stopových a ultra-stopových prvků (přítomných v rozmezí ppm a ppb). Nejcitlivější a nejrozšířenější metodou pro stanovení stopových prvků je atomová absorpční spektrometrie s integrací do spalovací atomizace, kde přesnost metody je ovlivněna matricí vzorku. Kromě této metody existují i jiné techniky, ale hodnocení výhod a nevýhod každé metody by mělo zahrnovat faktory, jako je počet analyzovaných látek, frekvence interferencí, detekční limit, propustnost vzorků, náklady a s tím spojené výzvy. Při zkoumání ultra-stopových prvků existuje navíc zvýšená požadavek na analytickou specifitu, a proto zůstává počet dostupných a nejvhodnějších technik pro tyto prvky omezený.

Většina metod využívá extrakci specifických činidel, která jsou následně očištěna pomocí extrakce kapalinou-kapalina a pevným fázovým čištěním. Zajímavým přístupem je použití extrakce pevnou fází, která se ukazuje jako preferovaná díky své spolehlivosti, jednoduchosti a validitě. Několik pokročilých nekonvenčních metod, včetně automatické extrakce pevnou fází, digitální extrakce pevnou fází, extrakce pomocí magnetických barů, využívání polymerů s tvarovým otiskem molekul a extrakce pevným fázovým sorbentem založeným na nanočásticích Fe3O4, bylo uvedeno v odborné literatuře. V porovnání s tradičními metodami vykazují metody asistované ultrazvukem a adsorpce celkové zkrácení času extrakce a množství potřebného rozpouštědla, což je činí slibnými a environmentálně udržitelnými přístupy s výhodami v oblasti efektivity zpracování vzorků a environmentálního dopadu.

Pokrok v charakterizaci organických EPs je značný díky rozvoji vysokorozlišovacích hmotnostně spektrometrických přístrojů, jako jsou kvadrupólové časově rozlišovací spektrometry a orbitrap spektrometrie. Ačkoli kapilární elektroforéza může být méně citlivá než vysokovýkonnostní kapalinová chromatografie (HPLC), její specifita izolace může doplňovat výsledky HPLC a měla by být považována za sekundární přístup pro ověření při analýzách určitých environmentálních vzorků.

Tradiční metody pro detekci a predikci toxicity v mořském prostředí čelí omezením v rozsahu, protože často bojují s komplexností a rozmanitostí těchto látek. Kromě toho jsou tyto metody časově náročné, závislé na sběru experimentálních dat, což vede k prodlevám v hodnocení. Vysoké náklady na provádění experimentů a závislost na přístupech zaměřených na konkrétní druhy brání jejich rozšířitelnosti a aplikovatelnosti na širší spektrum mořských organismů. Tradiční metody se také potýkají s výzvami při sledování rychlého pokroku v chemické syntéze, což zpomaluje jejich schopnost efektivně hodnotit neustále vznikající nové znečišťující látky.

Endtext

Jaké metody rybolovu jsou nejúčinnější a jaký mají vliv na životní prostředí?

Spearfishing (rybaření s harpunou) je technika, která se hodí pro cílený lov specifických druhů ryb. Tato metoda se obvykle doporučuje pro zkušené potápěče, kteří mají možnost lovit pod vodní hladinou. I když je spearfishing efektivní, má několik omezení. Hlavním faktorem, který ovlivňuje její využitelnost, je průhlednost vody – metoda není vhodná pro zakalené vody. V Malajsii, například, je spearfishing považován za významnou rekreační činnost pro potápěče, přičemž každý účastník musí mít platnou licenci k rekreačnímu rybolovu, kterou vydává Královská malajsijská policie. Tento způsob rybolovu, ačkoli efektivní, může být v některých oblastech regulován nebo omezen z důvodu ochrany přírody.

Podvodní vizuální sčítání (UVC) je neinvazivní metoda monitorování ryb. Tato technika zahrnuje potápěče, kteří pomocí video kamer zaznamenávají ryby ve specifických oblastech. UVC je relativně jednoduchá a levná metoda, která poskytuje trvalý záznam o rybím osídlení, což umožňuje podrobnější analýzu na odborné úrovni. Nicméně tato technika vyžaduje zkušené pozorovatele, kteří dokáží rozlišit druhy přímo v terénu. Přítomnost potápěčů může ovšem mít vliv na chování ryb, což může vést k nesprávnému odhadu výsledků. UVC je omezen hloubkou vody a typem prostředí, protože potápěči nemohou vždy dostat pod vodu kamery do obtížně přístupných oblastí. Na rozdíl od dálkových kamer potápěči poskytují detailnější data, protože jsou schopni přizpůsobit svou pozornost složitějším biotopům.

Síťky (gillnet) jsou další oblíbenou metodou, především v jihovýchodní Asii a u malých rybářských lodí v Baltském moři. Tato technika je pasivní a selektivní, což znamená, že zachytí pouze ty ryby, které se aktivně dostanou do sítě. Pro rybáře je to výhodné, protože nevyžaduje speciální vybavení ani dovednosti. Gillnety se často používají v pobřežních oblastech a mohou být umístěny na povrchu, ve střední vodě nebo na dně v závislosti na cílových druzích ryb. I když je používání gillnetů energeticky úspornější a vyžaduje méně paliva než mobilní metody, i tato technika může mít negativní ekologické důsledky, zejména pokud jde o zachycení nežádoucího úlovku nebo poškození místních ekosystémů.

Každá z těchto metod má svá specifika a vhodnost v závislosti na místních podmínkách a druzích ryb. Důležité je mít na paměti nejen ekonomickou efektivitu jednotlivých technik, ale i jejich dlouhodobý vliv na mořské ekosystémy. Ačkoli některé metody, jako například spearfishing nebo UVC, mají menší negativní ekologický dopad, jiné, například trawling a gillnety, mohou výrazně ovlivnit biodiverzitu a zdraví mořských prostředí. Z tohoto důvodu je nutné pečlivě zvážit, jakým způsobem a v jakých oblastech je rybolov prováděn, a zajistit, aby byly dodržovány udržitelné praktiky, které minimalizují škody na přírodních zdrojích.

Jak farmaceutické a chemické látky ovlivňují mořské ekosystémy?

Znečištění oceánů a moří různými chemickými a farmaceutickými látkami je jedním z největších ekologických problémů současnosti. Tyto látky, často považované za "emerging contaminants" (nově se objevující kontaminanty), jsou v mořských ekosystémech přítomny v různých formách. Mnohé z těchto chemikálií, včetně farmaceutických produktů a plastových mikrofragmentů, mají závažné následky na mořský život, což vede k narušení biodiverzity a ekologické rovnováhy. Zkoumání jejich účinků na mořské organismy, jako jsou měkkýši nebo ryby, je zásadní pro ochranu našich oceánů a moří.

Farmaceutické látky jako ibuprofen nebo paracetamol jsou příklady kontaminantů, které se stále častěji nacházejí v mořském prostředí. I když jsou určeny pro lidskou spotřebu, jejich zbytky, jež se dostávají do odpadních vod a následně do oceánů, mohou mít neblahý vliv na mořské organismy. Studie ukazují, že ibuprofen například ovlivňuje genetickou expresi u měkkýšů, jako je Mytilus galloprovincialis (perlovka), což vede k narušení jejich biochemických procesů. Tento lék způsobuje v tělech těchto organismů různé transkripční změny, které mohou vést k toxicitě nebo jiným zdravotním problémům.

Dalším významným problémem je přítomnost mikroplastů v oceánech. Tyto malé plastové částice jsou důsledkem jak každodenního používání plastů, tak i degradace větších plastových objektů. Mikroplasty se stávají součástí potravního řetězce mořských organismů, kdy je konzumují ryby, měkkýši a další mořští živočichové. Po jejich vstřebání mohou mikroplasty narušovat buňky, měnit chování organismů a vést k chronickým zdravotním problémům. Vědecké studie potvrzují, že mikroplasty mají dlouhodobý negativní dopad na zdraví mořských ekosystémů, přičemž jejich skutečný vliv stále není plně pochopen.

Farmaceutické a chemické látky mohou rovněž ovlivňovat reprodukci mořských organismů. Některé látky, jako například perfluorované sloučeniny (PFAS), jsou známé svými hormonálními účinky. Tyto chemikálie mohou narušovat endokrinní systém mořských živočichů, což vede k abnormalitám v reprodukčních cyklech. U některých druhů mořských ryb byly zaznamenány změny v sexuálním chování a vývoji mladých jedinců, což může mít dalekosáhlé důsledky pro stabilitu populací těchto druhů.

Vzhledem k těmto negativním účinkům na mořské ekosystémy je nutné přistoupit k efektivnějším metodám monitorování a regulace těchto znečišťujících látek. V současnosti probíhají výzkumy zaměřené na detekci a eliminaci farmaceutických a chemických látek z mořského prostředí, včetně vývoje nových technologií pro čištění vody a odstraňování toxických látek z odpadních vod.

Je nezbytné, aby veřejnost, vědci i tvůrci politiky zůstali soustředěni na výzvy spojené s těmito znečišťujícími látkami a snažili se omezit jejich výskyt v mořských a jiných vodních ekosystémech. To zahrnuje nejen snížení používání toxických látek, ale také zlepšení systémů čištění odpadních vod, které mohou být účinnější při odstraňování farmaceutických a chemických látek.