Lexikon

szerves vegyületek immanens anyagi tulajdonsága a kémiai szerkezetéből adódó biológiai bonthatósága. A szerves anyagok bidegradálhatóságát standard körülmények között szokták mérni, de még így is függ a tesztben megvalósuló biodegradáció a bontást végző mikroorganizmus-közösségtől, melynek változékonysága nagyfokú. Ezért sokszor célravezetőbb egy anyag biodegradálhatóságát a molekulaszerkezet alapján megbecsülni.

A biodegradáció a valóságban a szerves anyag környezetbe kerülés után a biotával való kölcsönhatásuk eredményeképpen nyilvánul meg. A biodegradáció egy szerves molekula komplexitásának csökkentését, vagy teljes lebontását, mineralizációját jelenti, melynek mértékét és sebességét a szerves vegyület biodegradálhatósága és a környezet biodegradáló képessége együttesen szabja meg. Egy szerves vegyület biodegradálhatóságát fizikai-kémiai tulajdonságai alapvetően meghatározzák. A vegyi anyagok biodegradálhatóságuk alapján lehetnek könnyen vagy nehezen bidegradálható és perzisztens, azaz nem biodegradálható vegyületek. A biodegradálhatóságot a bontáshoz szükséges idővel, ill. felezési idővel, valamint a bomlási sebességi állandóval lehet jellemezni. Az 1. táblázat vízi ökoszisztémában folyó biodegradáció elsőrendű sebességi állandóit és a felezési időket mutatja könnyen és nehezen biodegradálható anyagokra EU TGD, 1996*. Egy szerves molekula biodegradálhatósága egyértelmű összefüggésbe hozható illékonyságával, vízoldhatóságával, polaritásával, illetve oktanol-víz megoszlási hányadosával K_ow.

A biodegradálhatóság és a K_ow összefüggését vegyülettípusonként eltérő egyenletekkel lehet leírni. A QSAR Quantitative Structure-Activity Relationship = a vegyi anyag szerkezetének és aktivitásának mennyiségi összefüggése lehetővé teszi, hogy egy vegyi anyag biodegradálhatóságának mértékét kísérletek nélkül, pusztán a molekula szerkezete és ismert biodegradálhatóságú vegyületekkel való összehasonlítása alapján, modellezés segítségével jellemezzük. A biodegradálhatóságot mérni is lehet, un. biodegradálhatósági tesztekkel, melyeket standard körülmények között, ismert mikroorganizmusokkal, vagy kontrollált mikrobaközösségekkel szennyvíziszap, talaj végeznek. A biodegradálhatósági tesztek mérési végpontja lehet a vegyi anyag mennyiségének csökkenése, vagy a bontó közösség aktivitása, sejtszáma, légzése, általános, vagy specifikus enzimaktivitásai. A szennyezőanyagok biodegradálhatóságának nagy szerepe van a vegyi anyag környezeti kockázatában. A kockázat mértéke a biodegradálhatósággal fordítottan arányos: minél inkább biodegradálható egy szennyezőanyag, annál rövidebb ideig lesz jelen a környezetben és fejti ki káros hatását. A biodegradálhatóság csak a környezettel kölcsönhatásban értelmezhető, ahol a biodegradáció folyik. A 2. táblázat a talajban és vízi üledékben érvényes felezési időket mutatja a biodegradálhatóság és vegyi anyag szilárd-víz fázis közötti megoszlási hányadosa K_p függvényében. Minél inkább hidrofób a vegyület, annál jobban kötődik a talaj üledék szilárd frakciójához, tehát annál kevesebb lesz a vizes fázisban biológiailag hozzáférhető állapotban. Emiatt a sebességi állandó ezeknél a vegyi anyagoknál nagyobb. A környezeti paraméterek hőmérséklet, pH, redoxviszonyok, stb. és főleg a biota állapota nagyban befolyásolja a biodegradálhatóságot. A környezet ökoszisztémája képes alkalmazkodni, hozzászokni, szubsztrátként elfogadni és hasznosítani a környezetbe kikerülő vegyi anyagokat még akkor is, ha azok természetidegen anyagok, un. xenobiotikumok. A környezet adaptációs képessége mögött a környezetbe kikerült vegyi anyagok szennyezőanyagok által kikényszerített evolúciós folyamatok állnak, a biota genetikai és biokémiai potenciáljának növekedése. Környezetünkben a legintenzívebb biodegradáció a szennyvizekben, a talajban és a felszíni vizekben folyik. A környezetközpontú gondolkodás jegyében, a biodegradálható természetes anyagok és termékek gyártása és használata papír, fa, stb. ajánlott vagy, ha a termék speciális igényeinek ezek nem tudnak megfelelni, akkor biodegradálható műanyagok, vagy biopolimerek használata. A peszticidek esetében is meg kell találni a kompromisszumot a hatás érdekében szükséges perzisztencia és a környezet általános terhelését csökkentő biodegradálhatóság között. A biodegradálhatóság a sebességi állandó és a felezési idő közötti összefüggést a következő egyenlet adja meg:

k_{biodegradáció, talaj}= ln 2/ DT_{50 biodegradáció, talaj}

Idézett könyv címe: *Technical Guidance Document in Support of Commission Directive 93/67/EEC on Risk Assessment for New Notified Substances and Commission Regulation EC No 1488/94 on Risk Assessment for Existing Substances, European Commission, Brussels, 1996

1. táblázat Felezési idők biodegradációs tesztek alapján, a K_p függvényében

2. táblázat Felezési idők és sebességi állandók összefüggése vízi rendszerben