Andrea Gredelj, Fabio Polesel, Stefan Trapp; Model-based analysis of the uptake of perfluoroalkyl acids (PFAAs) from soil into plants, Science Direct – Elsevier – Chemosphere, Volume 244, April 2020, 125534 – (link)

 

Título

Model-based analysis of the uptake of perfluoroalkyl acids (PFAAs) from soil into plants

(Análise baseada em modelo da absorção de ácidos perfluoroalquílicos (PFAAs) do solo pelas plantas)

 

Resumo

Perfluoroalkyl acids (PFAAs) bioaccumulate in crops, with uptake being particularly high for short-chain PFAAs that are constantly transported with transpiration water to aerial plant parts. Due to their amphiphilic surfactant nature and ionized state at environmental pH, predicting the partitioning behavior of PFAAs is difficult and subject to considerable uncertainty, making experimental data highly desirable. Here, we applied a plant uptake model that combines advective flux with measured partition coefficients to reproduce the set of empirically derived plant uptake and soil-partitioning data for nine PFAAs in red chicory, in order to improve the mechanistic understanding and provide new insights into the complex uptake processes. We introduced a new parameter for retarded uptake (R) to explain the slow transfer of PFAA across biomembranes of the root epidermis, which has led to low transpiration stream concentration factors (TSCFs) presented in literature so far. We estimated R values for PFAAs using experimental data derived for red chicory and used the modified plant uptake model to simulate uptake of PFAA into other crops. Results show that this semi-empirical model predicted PFAAs transport to shoots and fruits with good accuracy based on experimental root to soil concentration factors (RCFdw) and soil to water partition coefficients (Kd) as well as estimated R values and plant-specific data for growth and transpiration. It can be concluded that the combination of rather low Kd with high RCFdw and the absence of any relevant loss are the reason for the observed excellent plant uptake of PFAAs.

 

TRADUÇÃO LIVRE

Os ácidos perfluoroalquílicos (PFAAs) bioacumulam-se nas culturas, sendo a absorção particularmente elevada para os PFAAs de cadeia curta que são constantemente transportados com a água da transpiração para as partes aéreas das plantas. Devido à sua natureza surfactante anfifílica e estado ionizado em pH ambiental, prever o comportamento de partição dos PFAAs é difícil e sujeito a considerável incerteza, tornando os dados experimentais altamente desejáveis. Aqui, aplicamos um modelo de absorção de plantas que combina fluxo advectivo com coeficientes de partição medidos para reproduzir o conjunto de dados de absorção de plantas e partição de solo derivados empiricamente para nove PFAAs em chicória vermelha, a fim de melhorar a compreensão mecanicista e fornecer novos insights sobre o processos de absorção complexos. Introduzimos um novo parâmetro para absorção retardada (R) para explicar a transferência lenta de PFAA através das biomembranas da epiderme radicular, o que levou a baixos fatores de concentração do fluxo de transpiração (TSCFs) apresentados na literatura até agora. Estimamos os valores de R para PFAAs usando dados experimentais derivados da chicória vermelha e usamos o modelo modificado de absorção de plantas para simular a absorção de PFAA em outras culturas. Os resultados mostram que este modelo semi-empírico previu o transporte de PFAAs para brotos e frutos com boa precisão com base em fatores experimentais de concentração de raiz para solo (RCFdw) e coeficientes de partição solo-água (Kd), bem como valores estimados de R e dados específicos da planta para crescimento e transpiração. Pode-se concluir que a combinação de Kd bastante baixo com alto RCFdw e a ausência de qualquer perda relevante são a razão para a excelente absorção de PFAAs pelas plantas observada.

 

Artigo publicado no site Science Direct – Elsevier – Chemosphere