Влияние антропогенного загрязнения на фитохимический состав листьев подорожника большого
Биологическая роль химических элементов в растениях. Источники поступления тяжёлых металлов в экосистемы. Влияние антропогенных факторов на содержание хлорофилла. Динамика накопления хлорофилла в листьях подорожника на разном удалении от автотрассы.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.06.2017 |
| Размер файла | 205,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
При неполном растворении золы полученный раствор с осадком упаривали до влажных солей, перерастворяли в минимальном объёме соляной кислоты (1:1) по объёму, ещё раз упаривали до влажных солей и растворяли в 15 - 20 см3 соляной кислоты массовой долей 1%. Раствор количественно переносили в мерную колбу вместимостью 25 см3 и доводили до метки той же кислотой.
При неполном растворении золы полученный раствор с осадком доводили до объёма 30 - 40 см3 соляной кислотой с массовой долей 1% и подогревали на водяной бане или электроплитке при слабом нагреве в течение 0,5 ч.. Если и в этом случае полного растворения не наблюдалось, раствор отфильтровывали через промытый растворителем фильтр, осадок промывали и отбрасывали, а фильтрат переносили в мерную колбу вместимостью 50 см3 и доводили до метки той же кислотой.
Приготовление контрольного раствора. В качестве нулевого стандарта применяли раствор соляной кислоты с массовой долей 1%, используемый для растворения проб и разбавления стандартных растворов сравнения в данной серии испытаний. Контрольные чаши (стаканы, колбы), полученные вместе с минерализатами проб, проводили через все стадии приготовления испытуемых растворов с добавлением тех же количеств реактивов.
2.3 Подготовка проб при определении микроэлементов в водном извлечении из листьев растения
Аналитическую пробу сырья измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 2 мм. 10 г измельченного сырья помещали в колбу вместимостью 250 мл, прибавляли 200 мл воды. Затем колбу соединяли с обратным холодильником и кипятили на электрической плитке, поддерживая слабое кипение, в течение 30 мин. Экстракцию повторяли ещё 2 раза, используя первый раз 200 мл воды, второй раз 100 мл воды, затем извлечения объединяли. Извлечение фильтровали. Фильтр с осадком промывали и отбрасывали (ГФ XI, 1989).
2.4 Извлечение подвижных форм тяжелых металлов ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН=4,8
Подвижные формы соединений элементов в почвах извлекали ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН = 4,8 (ААБ). Этот экстрагент принят агрохимической службой для извлечения доступных растениям микроэлементов и служит для оценки обеспеченности почв этими элементами.
Отношение почвы к раствору 1:10, время воздействия 1 ч при взбалтывании на ротаторе или настаивании в течение суток. Метод предложен Н.К. Крупским и А.М. Александровой (1964) и пригоден для некарбонатных и карбонатных почв.
Пробу почвы массой 10 г помещали в коническую колбу вместимостью 100 - 200 см3, приливали 50 см3 ацетатно-аммонийного буфера. Суспензию взбалтывали 1 ч. Суспензии карбонатных почв, не закрывая емкости, периодически взбалтывали от руки до прекращения выделения углекислого газа. Вытяжки фильтровали через сухой складчатый фильтр "белая лента", по возможности не перенося почву на фильтр. К оставшейся в колбе почве приливали еще 50 см3 ацетатно-аммонийного буфера и экстрагирование повторяли. Повторное фильтрование производили в ту же колбу, перенося на фильтр максимальное количество почвы.
Одновременно проводили холостой анализ, включая все его стадии, кроме взятия проб почвы. В полученном фильтрате определяли элементы атомно-абсорбционным методом в пламени ацетилен - воздух.
2.5 Атомно-абсорбционная спектрометрия
Атомно-абсорбционная спектрометрия - это метод анализа, основанный на способности атомов определяемых элементов селективно поглощать резонансное излучение определенной для каждого элемента длины волны.
Качественный анализ вещества или определение элементного состава осуществляли по появлению в спектре характеристических линий поглощения атомов. Количественный анализ основан на зависимости одного из параметров, характеризующих линию поглощения, от концентрации атомов элемента в поглощающем слое.
Этот метод выгодно отличается от традиционных аналитических методов универсальностью, простотой выполнения анализа и высокой производительностью и обеспечивает высокий предел обнаружения, что позволяет в частности использовать его для определения микроэлементов в растениях.
2.5.1 Общая схема аналитического процесса при атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС)
Атомно-абсорбционный метод анализа наиболее разработан для определения элементного состава жидких проб, поэтому аналитический процесс метода проводят по установленной схеме.
Отбирали определенную массу анализируемого вещества для химической обработки этой навески с целью разрушения структуры вещества, растворения составляющих элементов и приготовление рабочего раствора. Создавали поглощающий слой атомного пара. С этой целью рабочий раствор пробы вводили в атомизатор, в котором растворитель испаряется, сухой остаток разлагается и превращается в атомный пар. Через слой атомного пара пропускали свет от источника излучающего характеристический линейчатый спектр определяемого элемента. Из светового потока, прошедшего через поглощающий слой, выделяли участок спектра соответствующий резонансной линии поглощения.
Оценивали сначала величину поглощенной энергии и затем - аналитического сигнала. Строили градуировачный график по результатам замера аналитического сигнала для стандартных растворов и определяли расчетный коэффициент для интервала концентрации, в котором градуировачный график прямолинеен. Вычисляли концентрацию определяемого элемента.
Оценивали правильность результатов анализа партии проб путем сравнения результатов анализа стандартных проб путем сравнения результатов анализа стандартных образцов состава (СОС) с данными их аттестации.
2.6 Количественное определение полисахаридов
Государственная фармакопея (1989) предлагает проводить стандартизацию листьев Подорожника большого по суммарному содержанию полисахаридов в водном извлечении гравиметрией.
Аналитическую пробу сырья измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 2 мм. Около 10 г (точная навеска) измельченного сырья помещали в колбу со шлифом вместимостью 250 мл, прибавляли 200 мл воды, колбу присоединяли к обратному холодильнику и кипятили при перемешивании на электрической плитке в течение 30 мин. Экстракцию повторяли еще 2 раза, используя первый раз 200 мл, второй раз- 100 мл воды. Водные извлечения объединяли.
25 мл раствора помещали в пробирку, прибавляли 75 мл 95% спирта, перемешивали, подогревали на водяной бане до 30оС в течение 5 мин. Осадок фильтровали и последовательно промывали 15 мл 95% спирта этилового. Фильтр с осадком высушивали сначала на воздухе, затем при температуре 100- 10оС до постоянной массы.
Содержание полисахаридов в пересчете на абсолютно сухое сырье в % (Х) вычисляли по формуле:
где m1 - это масса фильтра в г;
m2 - масса фильтра с осадком в г;
W - потеря в массе при высушивании сырья в %;
m - масса сырья в г.
2.7 Метод определения содержания суммы хлорофиллов
Аналитическую пробу воздушно-сухого сырья измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм. Около 1 г сырья (точная навеска) помещали в колбу на 100 мл, заливали 30 мл спирта этилового 90% и настаивали на водяной бане с обратным холодильником в течение 30 минут, затем настаивали в течение 30 минут при встряхивании в шейкере, предварительно плотно закрыв колбы. Извлечение фильтровали через бумажный фильтр, фильтр помещали обратно в колбу. Экстракцию повторяли дважды, используя каждый раз по 20 мл экстрагента. Полученные фильтраты объединяли, замеряли объём полученного извлечения и проводили измерение оптической плотности на спектрофотометре СФ-56 при длине волны 666 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм. В качестве раствора сравнения использовали спирт этиловый 90%.
Расчёт количественного содержания суммы хлорофиллов производили с помощью калибровочного графика, построенного по РСО хлорофилла-б по формуле:
где D - показатель оптической плотности;
V - объём извлечения;
K - коэффициент пересчёта, рассчитанный по калибровочному графику, построенному по РСО хлорофилла-б;
m - точная навеска сырья, г;
W - потеря в массе при высушивании сырья в процентах (Губин К.В., Ханина М.А., 2009).
2.8 Статистический анализ результатов исследования
Статистическая обработка данных осуществлялась по общепринятым методикам на в среде Windows с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0. и Microsoft Excel версии 2000. При работе с базой данных проводилось определение средних арифметических значений (M), стандартных ошибок средних арифметических (m), стандартного отклонения, оценки значимости различий средних арифметических по критерию t Стьюдента. Для оценки степени связи между изучаемыми количественными признаками определялся коэффициент корреляции (r) (Митропольский А.К., 1971).
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Зольность листьев П. большого в зависимости от места сбора
Под общей золой понимают прокаленный минеральный остаток, полученный в результате сжигания пробы испытуемого вещества.
Нами была рассчитана зависимость между количеством золы общей в листьях растения и расстоянием от оси дороги и достоверность разности между зольностью для вымытых и немытых растений. Полученные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1 Количество золы общей на разном удалении от автотрассы
|
Расстояние от дороги, метры |
Зола общая мытых листьев, % |
Зола общая немытых листьев, % |
Государственная фармакопея |
|
|
200 |
13,04±0,11 |
13,16±0,29 |
Содержание золы общей не должно превышать 20% |
|
|
100 |
13,25±0,13 |
13,47±0,13 |
||
|
50 |
11,11±0,23 |
12,43±0,37 |
||
|
25 |
13,27±0,22 |
13,38±0,18 |
||
|
10 |
12,70±0,10 |
14,20±0,28 |
||
|
Коэффициент корреляции, r |
0,24 |
-0,28 |
Согласно полученным результатам (табл. 1), достоверная разница между зольностью для вымытых и немытых растений выявлена только для образцов, отобранных на расстоянии 10 м и 50 м от дороги. При дальнейшем отдалении от дороги разница не достоверна.
Выявлена слабая корреляционная связь между содержанием золы общей в немытых и мытых листьях растения и расстоянием от дороги. Поскольку корреляция слабая, данный показатель в оценке антропогенного загрязнения листьев П. большого не информативен.
Государственная фармакопея (1989) разрешает использовать листья П. большого в качестве лекарственного растительного сырья, если содержание золы общей в них не превышает 20%. Данному критерию удовлетворяют все представленные образцы. Таким образом, нами выяснено, что общий минеральный остаток листьев растений, собранных на разном удалении от автотрассы, примерно одинаков. Судить о загрязненности исследуемого лекарственного сырья по данному параметру не представляется возможным.
3.2 Определение массовой доли золы, не растворимой в соляной кислоте с массовой долей 10%
Количество золы, не растворимой в 10% растворе HCl - это показатель загрязненности растительного сырья преимущественно нерастворимыми соединениями SiO2.
Полученные данные представлены в таблице 2.
Таблица 2 Количество золы, не растворимой в 10 % HCl, на разном удалении от автотрассы
|
Расстояние от дороги, метры |
Зола не раств. в 10% HCl мытые, % |
Зола не раств. в 10% HCl немытые, % |
Государственная фармакопея |
|
|
200 |
3,30±0,51 |
3,46±0,67 |
Количество золы, не растворимой в 10% HCl не более 6 % |
|
|
100 |
2,85±0,75 |
3,08±0,42 |
||
|
50 |
2,60±0,72 |
3,24±1,14 |
||
|
25 |
3,88±0,35 |
6,05±0,74 |
||
|
10 |
6,07±0,98 |
10,77±0,47 |
||
|
Коэффициент корреляции, r |
-0,48 |
-0,62 |
Согласно полученным результатам (табл. 2), достоверная разница между зольностью для вымытых и не мытых растений выявлена для образцов, отобранных на расстоянии 10 и 25 метров от дороги. При дальнейшем отдалении от дороги разница не достоверна. Возможно, отсутствие разницы между мытыми и немытыми листьями растения связано с обилием осадков в летний сезон 2009 года, пыль смывалась с листьев дождями. Выявлена достоверная отрицательная корреляция между содержанием золы, не растворимой в 10% HCl и расстоянием от дороги (r=-0,62). Данный показатель может служить критерием экзогенного загрязнения растительного сырья.
Государственная фармакопея (1989) разрешает использовать листья П. большого, если количество золы, не растворимой в 10% HCl не более 6 %. В образцах, собранных на удалении 10 м, нами выявлено превышение содержания данного показателя, причём, и в мытых и немытых растениях и 25 м от трассы - только в не мытых.
Таким образом, мы можем сделать вывод о том, что существует обратная связь между удалённостью от дороги и количеством золы, не растворимой в 10% соляной кислоте. Придорожной полосой, в которой не рекомендуется собирать П. большой является 10 - 25 метров по данному показателю.
3.3 Элементный состав листьев П. большого
Между содержанием ХЭ в мытых и немытых листьях П. большого достоверной разницы выявлено не было. Поскольку в промышленных масштабах лекарственное сырье заготавливается в естественном виде, мы сочли более целесообразным представить данные о содержании ХЭ в немытых растениях. Извлечение подвижной формы металлов из листьев растения проведено 10% соляной кислотой. Анализ полученных результатов позволяет условно выделить 2 группы ХЭ:
1) элементы, количество которых в растениях снижается с удалением от дороги - Cd, Fe, Mn, Pb (табл. 3);
2) металлы, количество которых в растениях увеличивается с удалением от дороги - Cu, Mg, Sr, Zn (табл. 4).
Таблица 3 Содержание подвижной формы элементов-поллютантов, мг/кг сухого в-ва (M±m)
|
Расстояние от дороги, м |
Cd |
Fe |
Mn |
Pb |
|
|
200 |
0,077±0,006 |
81±8 |
24,89±0,84 |
0,79±0,06 |
|
|
100 |
0,065±0,005 |
109±4 |
28,93±1,04 |
1,13±0,07 |
|
|
50 |
0,083±0,005 |
98±5 |
26,34±1,61 |
1,09±0,08 |
|
|
25 |
0,075±0,005 |
185±9 |
30,34±1,16 |
1,23±0,07 |
|
|
10 |
0,118±0,007 |
416±16 |
31,94±2,04 |
1,22±0,06 |
|
|
Коэффициент корреляции (r) |
-0,5 |
-0,65 |
-0,79 |
-0,95 |
Таблица 4 Содержание подвижной формы элементов-биофилов, мг/кг сухого в-ва (M±m)
|
Расстояние от дороги, м |
Zn |
Cu |
Mg |
Sr |
|
|
200 |
37,85±1,90 |
5,45±0,31 |
3361±115 |
69,2±5,1 |
|
|
100 |
41,96±1,81 |
5,11±0,31 |
3216±98 |
45,8±1,5 |
|
|
50 |
38,73±1,55 |
4,15±0,26 |
2474±94 |
29,2±1,2 |
|
|
25 |
36,12±2,23 |
4,24±0,23 |
2199±99 |
37,1±1,9 |
|
|
10 |
34,40±2,51 |
4,80±0,39 |
2218±116 |
47,2±2,2 |
|
|
Коэффициент корреляции (r) |
0,45 |
0,78 |
0,87 |
0,80 |
Для всех элементов первой группы выявлена достоверная отрицательная корреляция между расстоянием от шоссе и их концентрацией в растениях. Максимальный коэффициент корреляции (-0,95) выявлен для свинца, хотя с 1 января 2003 года действует закон "Об ограничении оборота этилированного бензина в Российской Федерации". В качестве альтернативы антидетонационным алкилсвинцовым присадкам в России разрешены к использованию органические соединения марганца, железа. Возможно, с этим связан высокий коэффициент корреляции железа и марганца. Концентрация подвижной формы железа в растениях, собранных на 10 м от дороги, в 4 раза выше, чем в растениях, отобранных дальше 50 м. Марганец из выше представленных ХЭ является самым малотоксичным элементом, но он способен накапливаться в растениях. С выбросами автотранспорта в атмосферу поступает опасные соединения кадмия (Пархоменко Н.А., Ермохин Ю.И., 2005).
Содержание тяжелых металлов в листьях Plantago major L. находится в прямой зависимости от степени антропогенной нагрузки. Наибольшее количество тяжелых металлов в листьях отмечено на расстоянии 10 метров от дороги. Тяжёлые металлы могут накапливаться в растениях из-за выбросов продуктов сгорания топлива. Хотя нефть состоит из жидких углеводородов на 92%, но 8% составляют примеси, которые могут содержать металлоорганические соединения, в том числе и свинец.
Количество элементов-биофилов в листьях увеличивается с отдалением от дороги, т.е. в растениях, находящихся в более благоприятных экологических условиях. Количество магния увеличивается с отдалением от дороги (r=0,7). Основная физиологическая роль магния связана с его вхождением в молекулу хлорофилла, а также он входит в состав запасного вещества - фитина, который используется в энергетическом обмене и как источник фосфорной кислоты (Сергейчик, 1997). Возможно, количество магния в придорожной зоне уменьшается из - за ингибирования фотосинтетических процессов. Концентрация подвижной формы стронция при удалении от дороги также растёт. При расчёте парной корреляции выяснилось, что стронций и магний являются в данных условиях синергистами (r=0,93). Концентрация цинка практически не меняется в зависимости от степени удалённости от автотрассы.
3.4 Количество элементов в водном извлечении из листьев П. большого на разном расстоянии от автотрассы
П. большой применяется в медицине как источник большого числа полисахаридов. Государственная фармакопея рекомендует использовать водное извлечение из листьев П. большого, при этом извлекается максимальное количество полисахаридов из лекарственного растительного сырья. Этот факт выводит на передний план вопрос о количестве элементов в водном извлечении из листьев P. major. Водорастворимые формы элементов легче переходят в пищевую цепь, т.е. обладают большей биодоступностью для организмов.
Основные результаты определения элементного состава водного извлечения из листьев П. большого представлены в табл. 5.
Таблица 5 Содержание водорастворимой формы ХЭ, мг/кг сухого в-ва
|
Расстояние от дороги, м |
Cu |
Fe |
Mg |
Mn |
Sr |
Zn |
|
|
200 |
0,48±0,02 |
3,5±0,2 |
2804±226 |
20,18±0,47 |
67,4±5,1 |
9,9±0,8 |
|
|
100 |
0,41±0,01 |
5,3±0,3 |
2357±130 |
17,27±1,26 |
57,7±3,3 |
10,3±0,9 |
|
|
50 |
0,53±0,01 |
5,6±0,4 |
1774±192 |
18,22±0,83 |
51,5±4,0 |
9,1±0,9 |
|
|
25 |
0,37±0,03 |
4,1±0,3 |
1818±15 |
14,55±0,88 |
52,6±3,7 |
10,5±0,8 |
|
|
10 |
0,24±0,01 |
10,0±0,5 |
1250±120 |
14,02±0,85 |
37,6±2,6 |
13,4±1,0 |
|
|
Коэффициент корреляции (r) |
0,75 |
-0,61 |
0,94 |
0,87 |
0,89 |
-0,45 |
Содержание Mg, Mn, Sr в водной и солянокислой извлечениях практически одинаково, т.е. основная часть их соединений находится в листьях в водорастворимой форме.
Cu, Fe, и Zn переходят в водный раствор в количествах, на порядок меньших, чем при экстракции 10% HCl. Количество Cd в придорожной зоне шириной 50 м составляет около 0,05 мг/кг, а количество Pb - около 0,2 мг/кг. В водном извлечении из листьев растений, собранных на расстоянии дальше 50 м, содержание этих элементов ниже чувствительности прибора (0,001 и 0,01 мкг/мл, т.е. 0,01 и 0,1 мг/кг соответственно).
Таким образом, элементы с преобладающим токсическим действием накапливаются в прочносвязанной форме. При экстракции водой тяжелые металлы слабо переходят в раствор, поэтому применение водного извлечения из листьев П. большого является достаточно безопасным для здоровья человека.
3.5 Определение микроэлементного состава почвы под П. большим
В таком крупном индустриальном центре, как Новосибирск, имеется два основных вместилища избыточных ХЭ - воздух и почва. Загрязнение атмосферы оказывает отрицательное влияние на здоровье жителей города, загрязнение почвы, может представлять опасность только для лиц, потребляющих в пищу выращенную растительную продукцию. Важна и оценка загрязнённой почвы как источника воздушной пыли.
Рис.1 Динамика содержания подвижной формы ХЭ в почве под П. большим.
Извлечение подвижной формы металлов из почвы проведено ацетатно-аммонийным буферным раствором с pH 4,8 по методу Крупского-Александровой. В результате исследований получены данные о концентрации в почве, отобранной на разном удалении от дороги, подвижных форм: Cd, Cu, Fe, Mg, Mn, Pb, Sr, Zn (рис.1).
В результате исследований выяснилось, что концентрация подвижной формы Cd, Cu, Pb, Sr, Zn при увеличении расстоянии от автотрассы сильно падает. Количество этих металлов в придорожной зоне выше по сравнению зоной, находящейся на 100 - 200 метрах от дороги. Количество этих металлов в придорожной зоне выше по сравнению зоной, находящейся на 100 - 200 метрах от дороги.
В почве придорожной полосы концентрация цинка в 2 раза выше по сравнению с почвой, отобранной на расстоянии 50 м и дальше. Избыточное поступление цинка в почву связано истиранием резиновых покрышек. Повышенное содержание меди и магния, возможно, связано с воздействием выхлопных газов автотранспорта. Загрязнение почв свинцом носит необратимый характер, так как будет продолжаться даже при небольших дозах его поступления в почву. Хотя нерастворимость адсорбированных и осаждённых ионов Pb в почве делает его малодоступным для растений, содержание Pb в листьях растения коррелирует с содержанием его в почвах, что указывает на поглощение свинца растениями. Низкий коэффициент корреляции между Fe, Mn и Sr и расстоянием от дороги (r=0,29, -0,49, 0,26 соответственно). В данных условиях железо и стронций являются синергистами (r=0,98). В результате проведённых исследований выяснилось, что на данной территории обеспеченность почвы микроэлементами различна (табл. 9). Наблюдается повышенная обеспеченность почвы кальцием и марганцем, средняя обеспеченность цинком и магнием, очень низкое содержание меди. Кадмия и свинца содержится в 5-10 раз меньше ПДК. В целом количество тяжёлых металлов на данной территории не превышает допустимых уровней, даже на расстоянии 10 метров от дороги.
Таблица 9 Корреляция микроэлементов между растениями и почвой
|
Элемент |
Коэффициент корреляции между количеством элемента в растении и почве |
ПДК подвижная форма - ААБ, мг/кг |
|
|
Са |
0,89 |
норма |
|
|
Cd |
0,27 |
0,5 |
|
|
Cu |
0,59 |
>3 |
|
|
Mg |
-0,60 |
норма |
|
|
Fe |
-0,60 |
- |
|
|
Mn |
0,10 |
>100 |
|
|
Pb |
0,78 |
>6 |
|
|
Zn |
0,89 |
>32 |
- для подвижной формы Fe ПДК в настоящее время не разработана. Нами отмечена сильная положительная корреляционная связь между количеством Са, Pb, Zn в почве и листьях растений (r=0,89, 0,78, 0,89 соответственно).
По концентрации этих элементов в почве можно судить об их количестве в листьях П. большого.
Содержание подвижной формы исследуемых металлов в почве находится в пределах допустимых значений, принятых для ПДК тяжёлых металлов в почве, при использовании в качестве экстрагента ацетатно-аммонийного буферного раствора с pH 4,8.
3.6 Сравнение содержания различных элементов в П. большом с литературными данными
Одним из путей поступления тяжёлых металлов в организм человека являются лекарственные средства на основе растительного сырья.
Однако содержание металлов в лекарственных растениях, в том числе и дикорастущих, до сих пор не нормируются, поэтому для гигиенической оценки лекарственного растительного сырья мы использовали показатели, принятые для БАД на растительной основе.
Чтобы дать ориентировочную оценку безопасности лекарственного растительного сырья, собранного на разном расстоянии от дороги, мы сравнили с имеющимися в литературе данными.
Полученные результаты представлены в таблице 5:
Таблица 5 Сравнение содержания ХЭ (мг/кг сухого в-ва) в П. большом с литературными данными
|
Элемент |
Подвижная форма (min-max) |
Водорастворимая форма (min-max) |
ПДК СанПиН 2.3.2.560-2002 БАД на растительной основе (чаи) |
ПДК, обобщённый мировой материал |
Допустимая суточная потребность человека, мг/сут |
|
|
Cd |
0,065 - 0,118 |
0,00 - 0,07 |
1,0 |
0,05 - 0,2 |
- |
|
|
Cu |
4,15 - 6,65 |
0,24 - 0,67 |
- |
5 - 30 |
1,0 - 1,5 |
|
|
Fe |
85 - 273 |
2,1 - 10,0 |
- |
- |
20 - 30 |
|
|
Mg |
1862 - 3883 |
1250 - 3098 |
- |
- |
310 - 390 |
|
|
Mn |
20,87 - 32,83 |
12,50 - 20,18 |
- |
20 - 300 |
2,0 - 5,0 |
|
|
Pb |
0,79 - 1,32 |
0,00 - 0,14 |
6,0 |
5 - 10 |
- |
|
|
Sr |
29,2 - 69,2 |
37,6 - 67,4 |
- |
- |
- |
|
|
Zn |
28,75 - 41,96 |
9,07 - 16,04 |
- |
27 - 150 |
10 - 11 |
Из таблицы 5 видно, что содержание всех металлов в сухом веществе и водном извлечении находится в пределах допустимых значений, принятых для биологически активных добавок к пище на растительной основе СанПиН 2.3.2.560-2002. Данное сырьё может быть использовано в медицине.
Этот факт, позволяет сделать нам вывод о безопасности листьев П. большого по данному критерию, собранном даже на расстоянии 10 м от дороги (на данной исследуемой территории). Возможно, это связано с высокой устойчивостью этого растения к антропогенной нагрузке. Растения с помощью защитных механизмов в состоянии ограничивать движение избыточных ионов из корней в надземные органы. Способность растений ограничивать накопление тяжёлых металлов в употребляемых человеком органах проявляется на техногенно загрязнённых почвах, что может значительно снизить остроту экологической ситуации (Ильин, В.Б., 1991, Кабата-Пендиас, А., 1989).
Итак, наши данные позволяют отнести П. большого, произрастающий на данной территории, к растениям с высоким экологическим потенциалом. В дальнейшем возможно расширение ресурсной базы этого вида путём получения гигиенически чистой продукции на несильно загрязнённой территории. На исследуемой нами территории допустима заготовка листьев П. большого при условии строгого соблюдения правил заготовки лекарственного растительного сырья.
3.7 Динамика накопления хлорофилла-а в листьях подорожника на разном удалении от автотрассы
Количество хлорофилла в листьях растения может служить индикатором состояния его среды обитания. Кроме того, этот пигмент широко используется как БАД. Обнаружено сходство в строении молекулы хлорофилла и гемоглобина, поэтому хлорофилл способен оказывать на кровь человека сходное с действием гемоглобина повышать уровень кислорода, ускорять азотистый обмен.
Процентное количество хлорофилла определяли экстракцией высушенного растительного материала 98% этиловым спиртом спектрофотометрическим методом на длине волны 666 нм.
Рис.2 Содержание хлорофилла, магния и меди в зависимости от степени удалённости от дороги
Количество хлорофилла в листьях растения коррелирует с количеством магния, поскольку магний входит в состав молекулы этого пигмента (рис.2). Коррелирует с хлорофиллом и медь (r=0,82). Медьсодержащий белок пластоцианин участвует в процессе фотосинтеза (Сергейчик С.А., 1997). При расчёте коэффициента парной корреляции выяснилось, медь и магний - синергисты. Очевидно, что от оптимального соотношения этих металлов зависит скорость фотосинтеза и количество хлорофилла.
В процессе исследования влияния элементов на количество хлорофилла выяснилось, что содержание этого пигмента не зависит от количества Pb, Fe, Zn, Mn и Ca (r=0,2; 0,3; 0,4; 0,1 и -0,3 соответственно). Однако нами обнаружен антагонизм между хлорофиллом и кадмием (r=-0,63).
В целом чувствительность хлорофилла к антропогенному воздействию в данных условиях высокая (r=0,9).Можно сделать вывод, что содержание хлорофилла может служить индикатором загрязнения окружающей среды на исследуемой территории. Судя по данному критерию, сбор сырья для приготовления из листьев П. большого спиртового извлечения наиболее оптимален на расстоянии не менее 100 м от автотрассы.
3.8 Содержание водорастворимых полисахаридов в листьях растения
Известно более 10 лекарственных препаратов в составе, которых присутствуют листья П. большого: «Плантаглюцид», «Сок подорожника», «Экстракт подорожника», «Гастрокалм» и другие. Основными действующими веществами большинства этих препаратов являются водорастворимые полисахариды.
Государственная фармакопея (1989) предлагает проводить стандартизацию листьев P. Major по суммарному содержанию полисахаридов в водном извлечении гравиметрией.
Таблица 5 Количество водорастворимых полисахаридов в листьях П. большого, %
|
Расстояние от дороги, м |
10 |
25 |
50 |
100 |
200 |
|
|
Количество водорастворимых полисахаридов |
15,5±0,2 |
14,7±0,8 |
15,8±1,3 |
15,3±0,5 |
15,8±1,1 |
В целом чувствительность полисахаридов к антропогенному воздействию в данных условиях низкая (r=-0,23). Содержание водорастворимых полисахаридов в листьях растений, произрастающих в местах наиболее интенсивного движения автотранспорта, почти одинаковое по сравнению с растениями, отобранными в экологически благоприятной зоне. Если судить по данному критерию о качестве и безопасности листьев, собранных в придорожной зоне, заготовка сырья для получения водного извлечения возможна.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Придорожной полосой, в которой не рекомендуется собирать П. большой является 10 - 25 метров от автотрассы, поскольку содержание золы нерастворимой в 10% HCl выше нормы.
2. Листья П. большого для последующего приготовления водного извлечения рекомендуется заготавливать на расстоянии не менее 50 м от дороги, для получения более качественного спиртового экстракта - не менее 100 м.
3. Сумма хлорофиллов в пересчёте на хлорофилл-б в листьях P. major может использоваться как биоиндикатор антропогенного загрязнения.
ВЫВОДЫ
1. Общий минеральный остаток листьев растений, собранных на разном удалении от автотрассы, отличается незначительно. Существует обратная связь между удалённостью от дороги и количеством золы, не растворимой в 10% соляной кислоте.
2. Влияние автомагистрали на элементный состав листьев П. большого обнаруживается, но, благодаря высокой устойчивости данного растения к антропогенной нагрузке, тяжелые металлы накапливаются в прочносвязанной форме и очень слабо переходят в водное извлечение.
3. Содержание подвижной формы исследуемых металлов в почве находится в пределах допустимых значений, принятых для ПДК тяжёлых металлов в почве, при использовании в качестве экстрагента ацетатно-аммонийного буферного раствора с pH 4,8.
4. Количество хлорофилла в листьях П. большого может служить индикатором загрязнения окружающей среды на исследуемой территории.
5. Содержание водорастворимых полисахаридов в листьях растений, произрастающих в местах наиболее интенсивного движения автотранспорта, почти одинаковое по сравнению с растениями, отобранными в экологически благоприятной зоне.
Список литературы
1. Алексеев Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. - М.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.
2. Аржанова В.С. Геохимия ландшафтов и техногенез / В.С. Аржанова, П.В. Елпатьевский. - М.: Наука. 1980. - 196 с.
3. Бутковский Р.О. Автотранспортное загрязнение и энтомофауна / Р.О. Бутковский // Агрохимия. - 1990. - №4. - С. 31-33.
4. Ведина О.Т. Цинк в сельскохозяйственных растениях придорожных экосистем / О.Т. Ведина, С.И. Толеа, И.С. Пайлик // Тяжёлые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах: материалы науч.-практ. конф. (21 - 24 дек. 1992г.). - М., 1994. - С. 4 - 16.
5. Виноградов А.П. Основные закономерности в распределении микроэлементов между растениями и средой // Микроэлементозы в жизни растений и животных. - М.: Изд-во АН СССР, 1952. - С. 7 - 20.
6. Глуховский А.Б. Влияние навоза. Пестицидов и близости автотрассы на содержание твёрдых металлов в почвах и растениях / А. Б. Глуховский, В.Г. Сергеев, М.Ю. Ежов // Твёрдые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах: материалы прикл. конф. РАСХН (21 - 24 дек. 1992 г.). - М., 1994. - 292 с.
7. Государственная фармакопея СССР. Вып. 2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье. 11-е издание доп.М.: Медицина, 1989. - 400 с.
8. Губин К.В., Ханина М.А. Методы выделения, качественного обнаружения и определения количественного содержания БАВ лекарственного растительного сырья. Новосибирск, 2009. 22 с.
9. Динамика накопления и распределения никеля в растениях овса / И.В. Андреева, В.В. Говорина, Б.А. Ягодин, О.Т. Досимова // Агрохимия. - № 4 - 2000. - С. 68-71.
10. Доклад о свинцовом загрязнении окружающей среды Российской Федерации и его влиянии на здоровье населения: документ Государственного комитета РФ по охране окружающей среды // Спец. Выпуск газеты «Зелёный мир». - 1997. - № 5. - С. 4-16.
11. Ермаков В.В. Техногенез и биогеохимическая эволюция таксонов биосферы. Биогеохимическая эволюция таксонов биосферы в условиях техногенеза / В.В. Ермаков. - М.: Наука, 2003. - 351 с.
12. Ермохин Ю.И. Познай свой дом и помоги природе и себе / Ю.И. Ермохин, Э.П. Гужулев, А.Е. Сницарь. - Омск: ГУИПП Ом. дом печати, 1998. - 264 с.
13. Захурул И.Мд. Влияние молибдена и цинка на засухоустойчивость и продуктивность яровой пшеницы: автореф.дис.канд.биол.наук: 06.01.04 - агрохимия / И.Мд. Захурул; Моск. с.-х. акад.им.К.А.Тимирязева. - М.: Наука, 1998. - 20 с.
14. Ильин В.Б. Элементный химический состав растений / В.Б. Ильин. - Новосибирск, Наука. Сиб. Отд-ние, 1985. - 129 с.
15. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение / В.Б. Ильин. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. - 151 с.
16. Ильин В.Б. Буферные свойства почвы и допустимый уровень ее загрязнения тяжёлыми металлами / В.Б. Ильин // Агрохимия. - 1997. - №5. - С. 65 - 70.
17. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области / В.Б. Ильин, А.И. Сысо. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. - 229 с.
18. Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас Х - М.: Мир, 1989. - 439 с.
19. Казюта Н.Р. Загрязнение тяжёлыми металлами разнотравья и сельскохозяйственных культур вдоль автотрасс / Н.Р. Казюта // Тяжёлые металлы в окружающей среде и охрана природы: материалы Всесоюз. конф. - М., 1988. - С. 41-43.
20. Кальницкий Б.Д. Минеральные вещества в кормлении животных / Б.Д. Кальницкий. - Л.: Агропромиздат, 1985. - 207 с.
21. Касатиков В.А. Влияние осадков городских сточных вод на микроэлементный состав почвы / В.А. Касатиков // Почвоведение. - 1991. - №9. - С. 41-49.
22. Ковалевский А.Л. Биогеохимия растений / А.Л. Ковалевский. - Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1991. - 296 с.
23. Красницкий В.М. Агроэкотоксикологическая оценка агроценозов: монография / В.М. Красницкий. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2001. - 68 с.
24. Красницкий В.М. Агрохимическая и экологическая характеристика почв Западной Сибири: монография / В.М. Красницкий. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2002. - 144 с.
25. Крупский Н.К. К вопросу об определении подвижных форм микроэлементов / Н.К. Крупский, В.М. Александрова // Микроэлементы в жизни растений, животных и человека: Сб. науч. тр. - Киев: Наукова думка, 1964. - С. 125 - 133.
26. Лекарственное растительное сырьё. Фармакогнозия. / Под ред. Яковлева Г.П., Блиновой К.Ф. / - СПб: СпецЛит, 2004. - 765 с.
27. Лунев М.И. Пестициды и охрана агрофитоценозов / М.И. Лунев. - М.: Колос, 1992. - 287 с.
28. Луканин В.Н. Экологические действия автомобильных двигателей на окружающую среду. / В.Н. Луканин, Ю.В. Трофименко // Итоги науки и техники. - М.: ВИНИТИ, 1993. - 238 с.
29. Махлаюк В.П. Лекарственные растения в народной медицине / В.П. Махлаюк. - Саратов: Приволжское кн. изд-во, 1993. - 544 с.
30. Мерзлая Г.Е. Экологическая оценка осадка сточных вод / Г.Е. Мерзлая // Химия в сел. хоз-ве. - 1995. - №4. - С. 38-42.
31. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / П.А. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова. - М.: Медицина, 1991. - 496 с.
32. Минеев В.Г. Экологические проблемы агрохимии / В.Г. Минеев. - М.: МГУ, 1988. - 283 с.
33. Миркин Б.М. Наука о растительности: (история и современное состояние основных концепций) / Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова. - Уфа: Гилем, 1998. - 413 с.
34. Митропольский А.К., Техника статистических вычислений. 2-е изд. - М.: Наука, 1971. - С. 93
35. Мотузова Г.В. Буферность почв по отношению к неорганическим полютантам и возможность её количественной оценки / Г.В. Мотузова, Н.Ю. Барсова // Тяжёлые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. (16 - 18 окт. 2002г.) - Семипалатинск, 2002 . - Т. 1. - С. 11 - 115.
36. Николаевский В.С. Экологическая оценка загрязнения среды и состояния наземных экосистем методами фитоиндикации / В.С. Николаевский. - Пушкино: Министерство природных ресурсов РФ, 2002. - 220 с.
37. Овчаренко М.М. Тяжёлые металлы в системе почва - растение - удобрение: автореф. дис. … д-ра с.-х. наук 06.01.04 / М.М. Овчаренко. - М., 2000. - 56 с.
38. Оленников Д.Н. Подорожник большой (Plantago major L). Химический состав и применение / Д.Н. Оленников, A.B. Samuelsen, Л.М. Танхаева // Химия растительного сырья. - № 2 - 2007. - С 32 - 50.
39. Пархоменко Н.А. Агроэкологическая оценка действия тяжёлых металлов в системе почва - растение вдоль автомагистралей в условиях лесостепи Западной Сибири / Н.А. Пархоменко, Ю.И. Ермохин. - Омск: ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2005. - 112 с.
40. Пилат Т.М. Биологически активные добавки к пище / Т.М. Пилат, А.А. Иванов. - М: Авваллон. - 2002. - 710 с.
41. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения: санитарные правила и нормы. - М.: Информ.-изд. Центр Госкомсанэпидемнадзора России, 2001. - 111 с.
42. Потин С.Н. Содержание тяжёлых металлов в почве и растениях в пригородной зоне Омска / С.Н. Потин, А.Д. Иванов, Ю.И. Ермохин // Почвы, удобрения, урожай: сб. науч. тр. / ОмГАУ. - Омск, 1996. - С. 38 - 49.
43. Потатуева Ю.А. Влияние длительного применения фосфорных удобрений на накопление в почве и растениях тяжёлых металлов и токсических элементов / Ю.А. Потатуева, Ю.И. Касницкий, А.Д. Хлыстовский // Агрохимия. - 1994. - №8 - С. 98 - 113.
44. Просянников В.И. Степень загрязнения тяжёлыми металлами г. Анжеро-Судженска (Кемеровская область) и прилегающих территорий / В.И. Просянников [и др.] // Тяжёлые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах: материалы науч-практ. конф. (21 - 24 дек. 1992 г.). - М., 1994. - С. 222 - 227.
45. Растительные ресурсы СССР: Цветковые растения, их химический состав, использование; Семейства Caprifoliaceae-Plantaginaceae. Т. 5. - СПб: Наука, 1990. - 328 с.
46. Решецкий Н.П. Тяжёлые металлы в системе почва - растение при длительном применении осадков городских сточных вод / Н.П. Решецкий // Тяжёлые металлы и радионуклиды в агроэкологических системах: материалы науч-практ. конф. (21 - 24 дек. 1992 г.). - М., 1994. - С. 79 - 81.
47. Сергейчик С.А. Растения и экология / С.А. Сергейчик. - Мн.: Ураджай, 1997 - 224 с.
48. Серегин И.В. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения / И.В. Серегин, В.Б. Иванов // Физиология растений. - 2001. - Т. 48. - С. 606-612.
49. Скальный А.В. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение) / А.В. Скальный, М.Т. Скальная, Есин А.В. - М., 1997. - 48 с.
50. Сысо А.И. Загрязнение тяжелыми металлами снегового покрова г. Новосибирска в 2003-2004 гг. / А.И Сысо, М.И. Яцков, А.А. Даниленко, О.Г. Привалова, Б.А. Смоленцев // Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде. - Семипалатинск, 2004. - Т. 2 . - С. 409-415.
51. Тужилкина В. В. Влияние техногенного загрязнения на фотосинтетический аппарат сосны / В.В. Тужилкина, Н.В. Лоданова, С.Н. Плюснина // Экология - 1998. - №2. - С. 89 - 93.
52. Черных Н.А. Экологические аспекты загрязнения почв тяжёлыми металлами / Н.А. Черных. - М.: Агроконсалт, 1999. - 176 с.
53. Шепелев В.В. Эколого-агрохимические аспекты длительного применения удобрений: лекции по агрохимии / В.В. Шепелев - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2000 - 27 с.
54. Шматько И.Г. Водный режим и засухоустойчивость пшеницы / И.Г. Шматько, О.Е. Шведова. - Киев: Наук. думка, 1977. - 324 с.
55. Ягодин Б.А. Кадмий в системе почва - удобрение - растения - животные организмы и человек / Б.А. Ягодин, С.Б. Виноградова, В.В. Говорина // Агрохимия. - 1989. - № 5. - С. 118 - 130.
56. Ягодин Б.А. Тяжёлые металлы и здоровье человека / Б.А. Ягодин // Химия в сельском хозяйстве. - 1995. - № 4. - С. 18 - 20.
57. Adriano D.C. Trace elements in the terrestrial environment / D.C. Adriano. - New York, Berlin, Heidelberg, Tokyo: Springer-Verlag, 1986. - 533 p.
58. Alvazer-Tinaut M.C. Iron-manganese interaction and its relation to boron levels in tomato plant / M.C. Alvazer-Tinaut, A. Leal // Plant and Soil. - 1980. - Vol. 55. - P. 377
59. Lebensmittel - Toxikologie (Autorenkollektiv). - Berlin: Akademie-Verlag, 1989. - 664 S.
60. Pacyna J.M. Contribution of elements to the atmosphere from natural sources / J.M. Pacyna // Chemical climatology and geomedical problems (ed.by J.lag). The Norwegian Academy of Sciences and Lettrs - Osbo. - 1992. - P. 91-104.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Структурно-функциональная схема северо-западной водной экосистемы. Источники поступления биогенных элементов. Морфология озёрных котловин. Имитационное моделирование экосистемы проточного водоема. Абиотические и биотические компоненты в речном стоке.
дипломная работа [660,3 K], добавлен 19.11.2017Общие сведения о влиянии антропогенных факторов на здоровье населения. Влияние загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы на здоровье человека. Список заболеваний, связанных с загрязнением атмосферного воздуха. Основные источники опасности.
реферат [36,1 K], добавлен 11.07.2013Специфичность водных экосистем Беларуси. Влияние естественных и антропогенных факторов воздействия на состояние водных экосистем. Водные экосистемы Бреста и Брестской области. Анализ их загрязнения. Карстовые озера. Озера-старицы. Водохранилища. Пруды.
курсовая работа [804,8 K], добавлен 16.05.2016Единство и целостность биосферы как глобальной экосистемы. Влияние внешней среды на здоровье человека, роль антропогенного загрязнения в развитии заболеваний. Кумулятивный эффект, порождаемый выбросами в атмосферу и водоемы, захоронением в землю отходов.
реферат [34,1 K], добавлен 14.09.2016Общая характеристика тяжёлых металлов, формы их нахождения в окружающей среде. Источники поступления тяжелых металлов в окружающую среду. Теория и методы биоиндикации. Биологические объекты как индикаторы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.
курсовая работа [179,0 K], добавлен 27.09.2013Экосистема как основная функциональная единица экологии, включающая живые организмы и абиотическую среду, схема строения биогеоценоза. Влияние природных и антропогенных факторов на экосистемы. Пути разрешения кризисного состояния экологических систем.
реферат [72,3 K], добавлен 27.11.2009Биологические эффекты действия электромагнитного поля антропогенного происхождения на живые организмы и экосистемы. Влияние источников низкочастотного, радиочастотного диапазона ЭМП на компоненты экосистем. Оптическое излучение и искусственные осветители.
творческая работа [2,0 M], добавлен 10.01.2012Источники поступления тяжелых металлов в водные экосистемы. Токсическое действие тяжелых металлов на человека. Оценка степени загрязнения поверхностных вод водоемов, расположенных на территории г. Гомеля, свинцом, медью, хромом, цинком, никелем.
дипломная работа [160,7 K], добавлен 08.06.2013Исследование наиболее опасных загрязнителей окружающей среды: тяжелых металлов, лекарственных препаратов, минеральных удобрений и радионуклидов. Особенности влияния различных факторов на здоровье людей. Опасность накопления загрязнения в экосистеме.
реферат [24,3 K], добавлен 17.04.2015Биоиндикационные методы оценки окружающей среды: компоненты загрязнения атмосферного воздуха, сосна обыкновенная и ель как биоиндикаторы. Состояние покоя у древесных растений. Замедленная флуоресценция и ее использование для оценки состояния растения.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 14.03.2012
