Ô nhiễm môi trường là gì? Các công bố khoa học về Ô nhiễm môi trường

Vi nhựa (nhựa <5 mm, bao gồm cả nanoplastics <0.1 μm) xuất phát từ quá trình phân mảnh của rác thải nhựa lớn hoặc từ việc phát thải trực tiếp vào môi trường. Những tác động tiềm tàng của chúng đối với hệ sinh thái trên cạn vẫn còn chưa được khám phá nhiều, mặc dù đã có nhiều báo cáo về các tác động đối với các sinh vật biển. Hầu hết rác thải nhựa được đưa vào đại dương được sản xuất, sử dụng và thường là thải bỏ trên đất liền. Do đó, chính trong các hệ thống trên cạn mà vi nhựa có thể tương tác với sinh vật, gây ra các tác động liên quan đến sinh thái. Bài báo này giới thiệu ô nhiễm vi nhựa rộng rãi như một tác nhân tiềm tàng gây biến đổi toàn cầu trong các hệ thống trên cạn, làm nổi bật bản chất vật lý và hóa học của các tác động quan sát được tương ứng, và thảo luận về độc tính rộng lớn của nanoplastics phát sinh từ sự phân hủy nhựa. Bằng cách liên kết các thông tin liên quan đến số phận của vi nhựa trong các hệ thống nước lục địa, chúng tôi sẽ trình bày những hiểu biết mới về các cơ chế tác động đến địa hóa học trên cạn, môi trường sinh học - vật lý, và sinh thái độc học. Những biến đổi rộng lớn trong các môi trường lục địa là khả thi ngay cả trong những môi trường giàu hạt như đất. Hơn nữa, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy vi nhựa tương tác với các sinh vật trên cạn có vai trò trung gian quan trọng trong các dịch vụ và chức năng hệ sinh thái, chẳng hạn như các loài không xương sống sống trong đất, nấm đất, và thực vật - thụ phấn. Do đó, cần có nghiên cứu để làm rõ số phận và tác động của vi nhựa trên cạn. Chúng tôi đề xuất rằng, do sự hiện diện rộng rãi, tính bền vững trong môi trường và các tương tác đa dạng với sinh vật lục địa, ô nhiễm vi nhựa có thể đại diện cho một mối đe dọa biến đổi toàn cầu mới nổi đối với các hệ sinh thái trên cạn.

Ô nhiễm nước gây ra các thay đổi bệnh lý ở cá. Mô bệnh học, với vai trò là một chỉ báo việc tiếp xúc với các chất gây ô nhiễm, thể hiện một công cụ hữu ích để đánh giá mức độ ô nhiễm, đặc biệt là đối với các ảnh hưởng dưới mức chết và mãn tính. Tuy nhiên, một phương pháp tiêu chuẩn hóa cho việc mô tả và đánh giá các thay đổi mô học, chủ yếu sử dụng trong cá nước ngọt, vẫn còn thiếu. Trong bài báo này, các tác giả hiện tại đề xuất một công cụ tiêu chuẩn để đánh giá các phát hiện mô học có thể áp dụng cho các cơ quan khác nhau. Phương pháp dựa trên hai yếu tố: (1) sự mở rộng của một thay đổi bệnh lý được đánh giá bằng 'giá trị điểm'; và (2) tầm quan trọng bệnh lý của sự thay đổi này được xác định là một 'hệ số quan trọng'. Tổng của các giá trị điểm và các hệ số quan trọng nhân với nhau của tất cả các thay đổi được chẩn đoán dẫn đến các chỉ số khác nhau. Với những chỉ số này, phân tích thống kê có thể được thực hiện. Các phương pháp đánh giá dành cho mang, gan, thận và da được mô tả.

Các sản phẩm phụ từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với sức khỏe và tương lai của trẻ em, đồng thời là yếu tố chính góp phần vào bất bình đẳng toàn cầu và bất công môi trường. Các khí thải này bao gồm nhiều chất ô nhiễm không khí độc hại và khí carbon dioxide (CO2), là khí nhà kính quan trọng nhất do con người sản xuất gây biến đổi khí hậu. Sự tương tác giữa ô nhiễm không khí và biến đổi khí hậu có thể làm gia tăng tác hại đến trẻ em. Những tác động này bao gồm việc suy giảm sự phát triển nhận thức và hành vi, bệnh hô hấp, và các bệnh mãn tính khác - tất cả những vấn đề này có thể đã được “gieo hạt“ từ tử cung và tác động đến sức khỏe cũng như chức năng ngay lập tức và trong suốt cuộc đời. Bằng cách làm suy yếu sức khỏe, khả năng học tập, và tiềm năng cống hiến cho xã hội của trẻ em, ô nhiễm và biến đổi khí hậu khiến trẻ em trở nên ít kiên cường hơn và các cộng đồng mà chúng sống trở nên kém công bằng hơn. Thai nhi đang phát triển và trẻ nhỏ bị ảnh hưởng một cách không cân xứng bởi những ảnh hưởng này do cơ chế phòng vệ chưa hoàn thiện và sự phát triển nhanh chóng, đặc biệt ở những nước có thu nhập thấp và trung bình nơi mà nghèo đói và thiếu nguồn lực làm trầm trọng thêm tác động. Tuy nhiên, không quốc gia nào được miễn trừ: ngay cả các nước có thu nhập cao, đặc biệt là các cộng đồng thu nhập thấp và các cộng đồng sắc tộc trong đó, cũng đang trải qua tác động của ô nhiễm liên quan đến nhiên liệu hóa thạch, biến đổi khí hậu và sự gia tăng bất bình đẳng và bất công môi trường. Sức khỏe nhi khoa toàn cầu đang ở một thời điểm quyết định, với những hậu quả thảm khốc nếu không có hành động táo bạo. May mắn thay, công nghệ và các can thiệp đang có sẵn để giảm thiểu và ngăn chặn ô nhiễm và biến đổi khí hậu, với nhiều lợi ích kinh tế lớn đã được ghi nhận hoặc dự đoán. Tất cả các nền văn hóa và cộng đồng đều chia sẻ sự quan tâm đến sức khỏe và phúc lợi của trẻ em hiện tại và tương lai: giá trị chung này cung cấp một công cụ chính trị mạnh mẽ để hành động. Mục đích của bài bình luận này là xem xét ngắn gọn các dữ liệu về tác động sức khỏe của ô nhiễm nhiên liệu hóa thạch, nhấn mạnh các tác động đến sự phát triển thần kinh, và mô tả ngắn gọn các phương tiện có sẵn để đạt được nền kinh tế carbon thấp, cùng một số ví dụ về các can thiệp đã mang lại lợi ích cho sức khỏe và nền kinh tế.

Burkholderia pseudomallei là một vi sinh vật được công nhận là mối đe dọa sinh học và là tác nhân gây ra bệnh melioidosis. Vi khuẩn Gram âm này tồn tại như là một sinh vật tự dưỡng trong đất tại các khu vực lưu hành dịch melioidosis trên khắp thế giới và chiếm 20% các trường hợp nhiễm trùng huyết bắt nguồn từ cộng đồng tại Đông Bắc Thái Lan, nơi mà một nửa số người bị nhiễm tử vong. Ở đây, chúng tôi báo cáo về toàn bộ bộ gen của B. pseudomallei , bao gồm hai nhiễm sắc thể có kích thước 4.07 triệu cặp bazơ và 3.17 triệu cặp bazơ, cho thấy sự phân chia chức năng đáng kể của các gen giữa chúng. Nhiễm sắc thể lớn mã hóa nhiều chức năng cốt lõi liên quan đến trao đổi chất trung tâm và tăng trưởng tế bào, trong khi nhiễm sắc thể nhỏ mang nhiều chức năng phụ trợ liên quan đến thích nghi và tồn tại ở các ngách sinh thái khác nhau. So sánh bộ gen với các vi khuẩn gần và xa với B. pseudomallei cho thấy mức độ bảo tồn cấu trúc gen lớn hơn và số lượng gen tương đồng lớn hơn trên nhiễm sắc thể lớn, gợi ý rằng hai đơn vị nhiễm sắc thể này có nguồn gốc tiến hóa khác nhau. Một đặc điểm nổi bật của bộ gen là sự hiện diện của 16 đảo gen (GIs) chiếm tổng cộng 6.1% bộ gen. Phân tích sâu hơn cho thấy các đảo gen này hiện diện biến đổi trong một bộ sưu tập các chủng xâm lược và từ đất nhưng hoàn toàn không có ở sinh vật có quan hệ nhân bản B. mallei . Chúng tôi đề xuất rằng sự thu nhận gen ngang biến đổi bởi B. pseudomallei là một đặc điểm quan trọng của tiến hoá di truyền gần đây và điều này đã dẫn đến một loại loài gây bệnh với di truyền đa dạng.

Tổng quan— Có một mối liên hệ mạnh mẽ giữa đô thị hóa và đái tháo đường típ 2. Mặc dù có nhiều cơ chế đã được đề xuất, chưa có nghiên cứu nào đánh giá tác động của các chất ô nhiễm không khí xung quanh đến xu hướng phát triển đái tháo đường típ 2. Chúng tôi giả thuyết rằng phơi nhiễm các hạt bụi mịn trong không khí (<2,5 μm; PM _2.5 ) làm trầm trọng thêm kháng insulin do chế độ ăn, viêm mô mỡ, và sự gia tăng chất béo nội tạng.

Phương pháp và Kết quả— Chuột giống C57BL/6 đực được cho ăn thức ăn giàu chất béo trong 10 tuần và được chia ngẫu nhiên vào các nhóm PM _2.5 cô đặc hoặc không khí lọc (n=14 cho mỗi nhóm) trong 24 tuần. Chuột C57BL/6 tiếp xúc với PM _2.5 biểu hiện rõ rệt kháng insulin toàn thân, viêm hệ thống, và tăng tích tụ mỡ nội tạng. Tiếp xúc với PM _2.5 gây ra bất thường trong tín hiệu đặc trưng của kháng insulin, bao gồm giảm phosphoryl hóa của Akt và tổng hợp nitric oxide nội mô trong màng, và tăng biểu hiện protein kinase C. Những bất thường này liên quan đến bất thường trong giãn mạch đáp ứng với insulin và acetylcholine. PM _2.5 làm tăng số lượng đại thực bào trong mô mỡ (tế bào F4/80 ⁺ ) trong mỡ vẩy hiển thị mức độ cao hơn của yếu tố hoại tử khối u-α/interleukin-6 và thấp hơn cho interleukin-10/ N -lectin dặc hiệu acetyl-galactosamine 1. Để kiểm tra ảnh hưởng của PM _2.5 trong việc tăng xâm nhập trực tiếp của monocyte vào mỡ, chuột FVBN biểu hiện protein huỳnh quang màu vàng (YFP) dưới sự kiểm soát của promoter cụ thể của monocyte (c- fms, c- fms ^YFP) đã được xác định là đái tháo đường trong 10 tuần và sau đó được tiếp xúc với PM _2.5 hoặc saline thông qua tĩnh mạch phổi. PM _2.5 thúc đẩy sự tích lũy tế bào YFP trong mô mỡ nội tạng và tăng cường bám dính tế bào YFP trong vi tuần hoàn.

Kết luận— PM _2.5 làm trầm trọng thêm kháng insulin và viêm/tích tụ mỡ nội tạng. Những phát hiện này cung cấp một mối liên kết mới giữa ô nhiễm không khí và đái tháo đường típ 2.

Một thí nghiệm trong chậu được thực hiện để so sánh hai chiến lược xử lý ô nhiễm bằng thực vật: tích tụ tự nhiên sử dụng thực vật siêu tích tụ Zn và Cd là Thlaspi caerulescens J. Presl & C. Presl so với chiết xuất cải tiến hóa học sử dụng ngô (Zea mays L.) được xử lý bằng axit ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Nghiên cứu sử dụng đất bị ô nhiễm công nghiệp và đất nông nghiệp bị ô nhiễm kim loại từ bùn thải. Ba vụ mùa của T. caerulescens trồng trong vòng 391 ngày đã loại bỏ hơn 8 mg kg⁻¹ Cd và 200 mg kg⁻¹ Zn từ đất bị ô nhiễm công nghiệp, tương đương 43% và 7% các kim loại trong đất. Ngược lại, nồng độ Cu cao trong đất nông nghiệp đã làm giảm nghiêm trọng sự phát triển của T. caerulescens, do đó hạn chế tiềm năng chiết xuất của nó. Quá trình xử lý bằng EDTA đã tăng đáng kể tính hòa tan của kim loại nặng trong cả hai loại đất, nhưng không dẫn đến tăng lớn hàm lượng kim loại trong chồi ngô. Chiết xuất Cd và Zn bằng ngô + EDTA nhỏ hơn nhiều so với T. caerulescens từ đất bị ô nhiễm công nghiệp, và nhỏ hơn (Cd) hoặc tương tự (Zn) so với đất nông nghiệp. Sau khi xử lý bằng EDTA, kim loại nặng hòa tan trong nước lỗ chân lông của đất chủ yếu tồn tại dưới dạng phức hợp EDTA-kim loại, duy trì trong vài tuần. Hàm lượng cao của kim loại nặng trong nước lỗ chân lông sau quá trình xử lý EDTA có thể gây nguy cơ môi trường dưới dạng ô nhiễm nước ngầm.

Sự giảm sút của quần thể cá hồi hồ (Salvelinus namaycush), cá được hồ (Coregonus artedii), cá suckers trắng (Catostomus commersoni) và các loài cá khác ở Hồ Lumsden được cho là do mức độ axit ngày càng tăng trong hồ. Một sự vắng mặt của cá cũng đã được quan sát thấy ở các hồ lân cận. Trong một số hồ, mức độ axit đã tăng hơn một trăm lần trong thập kỷ qua. Việc gia tăng độ axit dường như là kết quả từ sự rơi axit trong mưa và tuyết. Nguồn axit lớn nhất đơn lẻ được cho là khí sulfur dioxide phát thải từ các nhà máy luyện kim ở Sudbury, Ont. Năm 1971, các phép đo pH đã được thực hiện từ 150 hồ trong khu vực nghiên cứu tổng quát nằm cách Sudbury 65 km về phía tây nam. Khoảng 33 trong số các hồ này cho thấy pH dưới 4.5 và được mô tả là "có tính axit nghiêm trọng." Thêm vào đó, có 37 hồ có pH trong khoảng 4.5–5.5 và được gọi là hồ "bị đe dọa."

Quá trình phát thải và phát tán kim loại nặng qua nước thải công nghiệp có ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường thông qua sự ô nhiễm các nguồn tài nguyên nước bề mặt và nước ngầm. Hấp thụ sinh học kim loại nặng từ dung dịch có nước đã được chứng minh là rất hứa hẹn, mang lại nhiều lợi ích nổi bật như chi phí thấp, tính sẵn có, lợi nhuận, dễ vận hành và hiệu suất cao, đặc biệt khi xử lý nồng độ thấp. Cặn sinh học của các vi sinh vật công nghiệp bao gồm vi khuẩn, tảo, nấm và men đã được phát hiện có khả năng tích lũy kim loại nặng một cách hiệu quả với vai trò là chất hấp thụ sinh học. Bài báo này trình bày và điều tra các cơ chế chính của quá trình hấp thụ sinh học cùng với hầu hết các nhóm chức liên quan. Quá trình hấp thụ sinh học bao gồm các cơ chế sau: vận chuyển qua màng tế bào, tạo phức, trao đổi ion, lắng đọng và hấp phụ vật lý. Để hiểu cách kim loại liên kết với sinh khối, việc xác định các nhóm chức có trách nhiệm trong việc liên kết kim loại là điều thiết yếu. Hầu hết các nhóm này đã được đặc trưng trên thành tế bào. Chất hấp thụ sinh học chứa nhiều vị trí chức năng khác nhau bao gồm carboxyl, imidazole, sulfhydryl, amino, phosphate, sulfate, thioether, phenol, carbonyl, amide và hydroxyl, những nhóm này có trách nhiệm cho quá trình hấp phụ kim loại. Những yếu tố này có thể hỗ trợ cải thiện hiệu suất của các chất hấp thụ sinh học thông qua việc cải thiện các vị trí phản ứng trên bề mặt thông qua grafting bề mặt và/hoặc trao đổi các nhóm chức.

Vi nhựa trong môi trường có thể ảnh hưởng đến chế độ ăn uống và các chức năng sinh lý của các sinh vật. Hầu hết các nghiên cứu tập trung vào hệ sinh thái biển, và các nghiên cứu về các loài trong hệ sinh thái hồ nước thì ít phổ biến hơn. Chúng tôi đã kiểm tra nồng độ vi nhựa trong 72 con cá shad và 24 con cá bass mõm rộng từ hai hồ chứa nước nông nghiệp ở miền Trung Hoa Kỳ có sự phát triển bờ khác nhau. Vi nhựa được phát hiện trong 100% số cá, với lượng từ 1 đến 49 số cá⁻¹, không phụ thuộc vào sự phát triển của bờ. Loài bass có nồng độ vi nhựa cao hơn tổng thể so với loài shad. Đối với loài bass, vi nhựa tập trung nhiều hơn ở ruột thay vì mang, nhưng trái ngược lại đối với loài shad, cho thấy rằng nhóm ăn có thể ảnh hưởng đến vị trí tích lũy vi nhựa trong các loài cá. Tỷ lệ và nồng độ được báo cáo ở đây cao hơn so với các hệ sinh thái biển và cao hơn nhiều so với các nghiên cứu trên sông. Kết quả của chúng tôi nhấn mạnh sự phân bố phổ biến của vi nhựa và cho thấy rằng các hệ sinh thái hồ nước trong cảnh quan nông nghiệp có thể đặc biệt nhạy cảm với ô nhiễm vi nhựa.

Trong nghiên cứu áp dụng này, chúng tôi sử dụng dữ liệu từ các hạt của Hoa Kỳ để xem xét các mô hình trong nồng độ hạt mịn (còn gọi là chất liệu hạt mịn hoặc PM_2.5) như một tiêu chí đo lường ô nhiễm không khí trong khuôn khổ của đường cong Kuznets Môi trường (EKC). Chúng tôi đặc biệt chú ý đến vai trò của vốn xã hội và khái niệm về sự nông thôn. Nhất quán với những kỳ vọng, chúng tôi phát hiện rằng đỉnh điểm của EKC dao động giữa 24.000 USD và 25.500 USD cho nồng độ PM_2.5 tùy thuộc vào ước lượng được sử dụng. Cũng nhất quán với những kỳ vọng, mức độ cao hơn của vốn xã hội tạo áp lực giảm đối với nồng độ PM_2.5, nhưng tác động đó yếu hơn ở các khu vực nông thôn hơn. Hệ quả là việc thúc đẩy tăng trưởng kinh tế có thể gây hại cho môi trường ở các mức thu nhập thấp hơn nhưng sẽ cải thiện môi trường khi thu nhập tiếp tục tăng.