к какому виду токсичности относится наличие в растительном сырье тяжелых металлов
В каких продуктах есть тяжелые металлы, и чем они вредны?
Аллергия, снижение иммунитета, плохой сон… Все эти признаки могут указывать на то, что в организме переизбыток тяжелых металлов. В каких продуктах они встречаются чаще всего и как себя обезопасить?
К тяжелым металлам относятся: свинец, кадмий, ртуть, никель, олово и другие. Почти все тяжелые металлы токсичны.
Как они попадают в организм человека?
Тяжелые металлы попадают в организм человека через загрязненный воздух, воду, почву и потребительские товары. Основной источник — это продукты питания, поэтому санитарными нормами жестко нормируется содержание в них и в продовольственном сырье тяжелых металлов.
Свинец
По словам экспертов Автономной некоммерческой организации «Центр биотической медицины», россияне чаще всего сталкиваются со свинцом, который имеет свойство накапливаться в организме. В основном это связано с выбросами от автомобилей, работающих на низкокачественном бензине. Также свинец поступает в организм из промышленных и бытовых отходов.
Мышьяк
Среди типичных причин бытовой интоксикации мышьяком следует упомянуть табакокурение и злоупотребление вином. В некоторых регионах России имеются местности с высоким содержанием мышьяка в питьевой воде, что вызывает у части населения хроническое отравление этим элементом. Также мышьяк может поступать в организм в повышенных количествах с атмосферным воздухом, его концентрация превышена вблизи котельных и ТЭЦ, работающих на угле.
Кадмий
Кадмий попадает в организм при дыхании, чаще всего, из табачного дыма. Также для многих промышленных районов России характерно индустриальное загрязнение кадмием, связанное с металлургическим производством, хранением и переработкой бытовых и промышленных отходов.
Ртуть
Ртуть в организм человека попадает в основном вместе с морепродуктами, а также через зубные пломбы. Например, амальгамы на 50% состоят из ртути. Что же касается термометров, которые все так боятся, то спешим вас успокоить: металлическая ртуть в них, сама по себе, редко бывает опасной. Лишь ее испарение и вдыхание паров ртути могут привести к развитию фиброза легких.
Никель
Никель проникает в организм как с пищей, так и через кожу и слизистые оболочки. Например, через никелированную посуду и столовые приборы. Также в зоне риска люди, у которых есть зубные коронки. Отдельная группа — это профессиональный контакт в машиностроении, металлургии, угледобыче и других отраслях промышленности.
Олово
Олово имеет умеренный токсичный эффект и в целом не относится к особо токсичным металлам. Может наблюдаться повышенное содержание в волосах из-за контакта на производстве или в быту.
Тяжелые металлы в воде и продуктах питания
Рыба и морепродукты. В рыбе и морепродуктах может быть найден кадмий, в особенности, если это морепродукты (мидии и устрицы), а также мышьяк. Так, в трех из шести образцах были выявлены превышения предельно допустимой концентрации мышьяка от 1,1 до 2,5 раз. Речь идет про треску, морской окунь и креветки.
Мышьяк и лед: экспертиза трески
Овощи и фрукты. Чаще превышение кадмия встречается в таких категориях, как «овощи и бахчевые» и «картофель» — 10% и 19% соответственно. Также высокая концентрация кадмия встречается в следующих продуктах: фасоль, кинза, укроп, петрушка, сельдерей. Во фруктах концентрации мышьяка, кадмия и свинца довольно низкие. Эксперты отмечают, что превышения свинца и кадмия были зафиксированы в яблоках, а мышьяка — в бананах.
Кадмий может повстречаться даже там, где его совсем не ждешь! Например, в приправе «Хмели-сунели».
Питьевая вода. Как утверждают эксперты, вода из-под крана в Москве не содержит свинца, кадмия, мышьяка и никеля. Однако, в некоторых регионах России имеются местности с высоким содержанием мышьяка в питьевой воде, что приводит к отравлению.
Ранее Росконтроль публиковал результаты экспертизы детской воды. Ни в одном из образцов содержание свинца, кадмия или мышьяка не превышало допустимых значений. А вот ртуть нашлась в трех из пяти участников теста.
Признаки отравления тяжелыми металлами
При избыточном накоплении ртути отмечается нарушение настроение, сна, также астенический и астено-невротический синдромы, в единичных случаях – тремор кистей рук. Избыток кадмия может привести к анемии, поражению печени, кардиопатии, остеопорозу, деформации скелета, развитию гипертонии.
Симптомы острого отравления мышьяком включают тошноту, рвоту, понос, жжение в полости рта и горла, тяжелые боли в животе. Хроническое воздействие небольших токсичных доз могут привести к слабости, упадку сил, мышечной боли, а также некоторым расстройствам желудочно-кишечного тракта.
С избытком олова может быть связано снижение аппетита, металлический привкус во рту, боли в животе, поносы, тошнота. Что же касается свинца, при токсикозе поражаются органы сердечно‑сосудистой системы и кроветворения, нервная система и почки.
С чем сталкиваются москвичи?
По словам специалистов, наибольшую опасность для населения Москвы представляет избыточное накопление в организме кадмия. Эта проблема актуальна для каждого четвертого взрослого и каждого второго ребенка в городе.
В меньшей степени москвичи страдают от избытка свинца, эта проблема затрагивает 15,2% взрослых и 4,1% детей. К сожалению, дети, в отличие от взрослых, куда чаще подвержены избыточному содержанию никеля в организме — 15,5 и 1,3% соответственно.
Сочетание избыточного накопления кадмия и никеля, особенно у детей, может быть одной из причин массовой аллергизации населения и снижения иммунитета.
Как принимать витамины, чтобы не навредить себе?
Как себя обезопасить?
Получить острую интоксикацию при употреблении пищевых продуктов в целом нельзя, за исключением случаев злоупотребления или употребление продуктов с явным нарушением технологических процессов производства. В быту в большей степени есть риск острой интоксикации при нарушении мер предосторожности.
Для снижения данного риска и своевременного обнаружения процессов накопления тяжелых металлов в организме, рекомендуется сдавать анализы на определение содержания химических элементов в организме. При обнаружении дисбаланса, врачом будет назначена корректирующая терапия.
Анатолий Скальный, доктор медицинских наук, профессор АНО «Центр биотической медицины»:
«Тяжелые металлы обладают способностью накапливаться в организме, поэтому чаще всего мы имеем дело с хронической интоксикацией. Однажды пришлось изучать ситуацию с повышенной онкологической заболеваемостью в Челябинской области. Исследование объектов окружающей среды и жителей этого небольшого рабочего городка, в котором расположены предприятия по добыче и переработке золота, а также завод по получению сплавов мышьяка с различными металлами, показало более чем 10-кратное превышение содержания мышьяка в продуктах питания, почве, а также волосах и моче детей и взрослых. Было показано, что повышенная заболеваемость раком легких и печени в этом городе связана с вытеснением из организма селена мышьяком, а также нарушением баланса между мышьяком и тяжелыми металлами, с одной стороны, и жизненно важными элементами, такими как селен, цинк, медь и железо — с другой».
Токсичные элементы
Причинами загрязнений растениеводческой продукции токсичными химическими элементами являются: распространение отходов промышленных предприятий, выбросы транспорта, неконтролируемое применение удобрений, пестицидов, разработка полезных ископаемых.
торых приходится 27% всех выбросов, предприятия по добыче и переработке нефти (15,5%), транспорт (13,1%), а также предприятия по добыче и изготовлению строительных материалов (8,1%). От 10 до 30% поступивших в атмосферу тяжелых металлов и мышьяка оседают на расстоянии до 10 км от промышленного предприятия. Тяжелые металлы входят в состав некоторых пестицидов.
Большинство химических элементов жизненно необходимы человеку, при этом для многих из них установлена определенная роль в организме, что описано ранее. Следует отметить, что биохимическое и физиологическое действие микро- и макроэлементы проявляют только в определенных дозах. В больших количествах они токсичны для организма. Существуют элементы, которые проявляют сильно выраженные токсикологические свойства при самых низких концентрациях и не выполняют какой-либо полезной функции. К таким токсичным элементам относят ртуть, свинец, кадмий, мышьяк. Они не являются ни жизненно необходимыми, ни благотворными, так как даже в малых дозах приводят к нарушению нормальных метаболических функций организма.
Согласно решению объединенной комиссии ФАО/ВОЗ по пищевому кодексу, восемь химических веществ включено в число компонентов, содержание которых контролируют при международной торговле продуктами питания.
Распределение и миграция ртути в окружающей среде осуществляются в виде круговорота двух типов: перенос паров соединений ртути от наземных источников в мировой океан; циркуляция соединений ртути, образуемых в процессе жизнедеятельности бактерий.
Загрязнение продукции ртутью может происходить в результате естественного процесса испарения из земной коры, использования ртути в народном хозяйстве. Ежегодно в мире получают более 10 тыс. т ртути. Ее используют как катализатор в химическом производстве, в электрическом оборудовании, при производстве красок, ртутных приборов, таких как термометры, в производстве зеркал, в агрохимии, в качестве ртутной амальгамы при лечении зубов и в других процессах. Большое количество ртути выделяется в окружающую среду при сгорании угля, нефти, газа.
Второй тип круговорота, связанный с метилированием неорганической ртути, наиболее опасен, так как приводит к образованию метилртути, диметилртути, других высокотоксичных соединений, поступающих в пищевые цепи. Метилирование ртути осуществляют аэробные и анаэробные микробы, а также микромицеты, обитающие в почве, в верхнем слое донных отложений водоемов.
Кроме описанных путей распределения и миграции ртути в окружающей среде, в почву и растения ртуть попадает при использовании протравителей зерна, компо- стов из городских отходов, из бьющихся в быту и на производстве люминисцентных ламп и медицинских термометров.
Механизм токсического действия ртути связывают с ее взаимодействием с сульфгидрильными группами белков. Блокируя их, ртуть изменяет свойства или инактивирует ряд жизненно важных гидролитических и окислительных ферментов. Ртуть, проникнув в клетку, может включиться в структуру ДНК, что сказывается на наследственности человека. Концентрируется ртуть преимущественно в печени и почках, а также может накапливаться в тканях, богатых липидами, включая и головной мозг. Мозг проявляет особое сродство к метилртути и способен аккумулировать почти в шесть раз больше ртути, чем остальные органы.
У человека при ежедневном поступлении этого металла в количестве от 0,3 до 1 мг нарушается работа центральной нервной системы, проявляется мутагенное и канцерогенное действие. При остром отравлении солями ртути возникает рвота, распухают губы, происходит сильное воспаление десен, наступает упадок сердечной деятельности. Хроническое отравление сопровождается металлическим вкусом во рту, образуются язвы на деснах, выпадают зубы, поражается нервная система. Токсичность ртути зависит от вида ее соединений, которые по-разному всасываются, метаболизируются и выводятся из организма.
Свинец относится к наиболее известным ядам. Действительно, об опасности, связанной с использованием этого металла и свинцовых изделий, человечеству было известно очень давно. Еще древние греки и римляне знали, что рабам, занятым на работе в свинцовых рудниках, угрожает отравление свинцовой пылью. Греческий врач Никандр Колофонский в 150 г. до н. э. описал типичные признаки отравления свинцом, проявляющиеся в малокровии и кишечных коликах, темной «свинцовой кайме» по краям десен. Хроническое отравление свинцом было распространено в Древнем Риме, где для водопроводов использовали свинцовые трубы.
В современном мире основными источниками загрязнения окружающей среды этим металлом служит тетраэтилсвинец и тетраметилсвинец, которые добавляют в бензин в качестве антидетонаторов. Более 95% свинца, содержащегося в атмосфере, поступает с выхлопными газами автомобилей.
Загрязнение окружающей среды свинцом происходит также при выплавке свинца и при сбросе вод из рудников, а также свинецперерабатывающими предприятиями. Свинец содержится в некоторых пестицидах, фосфорных удобрениях, известковых туках. Поэтому при выращивании зерновых культур по интенсивным технологиям содержание свинца в продукции возрастает в 10-20 раз.
В организме взрослого человека усваивается в среднем 10% поступившего свинца, в организме детей 30-40%. Остальной свинец выводится из организма с фекалиями, мочой и другими биологическими жидкостями. Свинец не участвует в обменных процессах организма человека, и попав в легкие и желудочно-кишечный
тракт, переходит в кровь, откладывается в костях, печени, почках. После попадания в кровеносную систему свинец разносится по всему телу, включаясь в клетки крови и плазму. В крови свинец в основном включается в эритроциты и сокращает период их жизнедеятельности, что может стать причиной анемии. Некоторое количество свинца поступает в мозг, однако накапливается там незначительно.
Свинец токсически воздействует не только на кроветворную систему, но и на нервную, а также на желудочно-кишечный тракт и на почки. Отмечено его отрицательное влияние на половую функцию.
Е.С. Перцовский и А.С. Шубин (1964 г.) установили, что полупериод биологического распада (время, необходимое для снижения вдвое от исходного содержания накопившегося в органе или организме металла) для свинца составляет в организме в целом 5 лет, в костях человека 10 лет.
Аккумуляцию кадмия в организме тормозит достаточное количество железа в крови. Кроме того, большие дозы витамина D действуют как противоядие при отравлении кадмием.
По данным экспертов ФАО/ВОЗ суточное поступление мышьяка в организм взрослого человека составляет в среднем 0,05- 0,42 мг, то есть около 0,007 мг/кг массы тела, и может достигать 1 мг в зависимости от его содержания в потребляемых продуктах питания и проникновения из других объектов окружающей среды. ФАО/ВОЗ установлена ДСД мышьяка 0,05 мг/кг массы тела, что составляет для взрослого человека около 3 мг.
При повышенном поступлении в организм мышьяк поражает кожу и легкие человека. В зависимости от дозы он может вызвать острое и хроническое отравление. Хроническая интоксикация возникает при длительном употреблении питьевой воды с 0,3-2,2 мг/л мышьяка. При этом происходит потеря аппетита, снижение веса, наблюдаются гастрокишечные расстройства, неврозы, конъюнктивит, меланома кожи. Разовая доза в 30 мг смертельна для человека.
Механизм токсического действия мышьяка связан с ингибированием действия многих ферментов, контролирующих тканевое дыхание, деление клеток, другие жизненно важные функции. Специфическими симптомами интоксикации считают утолщение рогового слоя кожи ладоней и подошв, пигментацию кожи и появление бородавок.
Биологическая ПДК мышьяка в моче равна 1 мг/л, а его концентрация 2-4 мг/л свидетельствует об интоксикации. В организме он накапливается в волосах, ногтях, коже, что учитывают при биологическом мониторинге. Биологический период полужизни мышьяка в организме 30-60 ч.
Допустимые уровни содержания токсичных элементов в продовольственном сырье и пищевых продуктах приведены в табл. 5.5.
Фитотоксичное действие тяжелых металлов при техногенном загрязнении окружающей среды
Дата публикации: 11.01.2014 2014-01-11
Статья просмотрена: 2770 раз
Библиографическое описание:
Байсеитова, Н. М. Фитотоксичное действие тяжелых металлов при техногенном загрязнении окружающей среды / Н. М. Байсеитова, Х. М. Сартаева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 2 (61). — С. 382-384. — URL: https://moluch.ru/archive/61/8882/ (дата обращения: 29.10.2021).
В работе описаны загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, распространение и аккумуляция металлов в природной среде и их негативные воздействия на растения.
The pollution plumbum producing plant is influence on heavy metals accumulation processing of plants. Theheavymetalswillbechangedofplantsgename.
Заметное загрязнение атмосферного воздуха и почвы происходит за счет транспорта, в том числе авиационного. Большинство тяжелых металлов, содержащихся в пылегазовых выбросах промышленных предприятий, как правило, более растворимы, чем природные соединения [3].
Фитотоксичное действие тяжелых металлов проявляется, как правило, при высоком уровне техногенного загрязнения ими почв и во многом зависит от свойсв и особенностей поведения конкретного металла. Однако в природе ионы металлов редко встречаются изолированно друг от друга. Поэтому разнообразные комбинативные сочетания и концентрации разных металлов в среде приводят к изменениям свойств отдельных элементов в результате их антогонического воздействия на живые организмы [4].
Растительная пища является основным источником поступления ТМ организм человека и животных. По данным с ней поступают 40–80 % тяжелых металлов, и только 20–40 %. — с воздухом и водой. Поэтому от уровня накопления тяжелых металлов в растениях, используемых в пищу, в значительной степени зависит здоровье населения. Химический состав растений, как известно, отражает элементный состав почв. Поэтому избыточное накопление тяжелых металлов растениями обусловлено, прежде всего, их высокими концентрациями в почвах.
Несмотря на существенную изменчивость различных растений к накоплению тяжелых металлов, биоаккумуляция элементов имеет определенную тенденцию, позволяющую упорядочить их в несколько групп: 1) Cd,Cs, Rb — элементы интенсивного поглощения; 2) Zn, Mo, Cu, Pb, Co, As –средней степени поглощения; 3) Mn, Ni, Cr –слабого поглощения; 4) Se, Fe, Ba, Te — элементы труднодоступные растениям.
Другой путь поступления тяжелых металлов в растения — некорневое поглощение из воздушных потоков. Поступление элементов в растения через листья (или фолиярное поглощение) происходит, главным образом, путем неметаболического проникновения через кутикулу. Тяжелые металлы, поглощенные листьями могут переносится в другие органы и ткани и включаться в обмен веществ.
Свинец и кадмий относятся высокотоксичным металлам. В придорожных растениях количество свинца резко повышено, оно в 10–100 раз выше по сравнению с растениями, растущими вдали от дорог. Между содержанием свинца в растениях и расстоянием дерева от дороги существует доказуемая обратная зависимость. Свинец в достаточно высокой концентрации тормозит прорастание семян растений, замедляет рост корней в длину, а также образование корневых волосков. Листья отравленных свинцом растений становятся хлоротичными в межжилковых зонах. Особенно сильно поражаются молодые листья. Высокое содержание свинца в растениях негативно влияет на рост и развитие:
— снижается активность фотосистемы І и ІІ, причем фотосистема-ІІ более чувствительная к действию этого фитотоксиканта.
— оказывает ингибирующее влияние на реакцию Хилла, т. е. на способность изолированных хлоропластов на свету выделять кислород.
— в хлорпластах растений наблюдается подавление образования АТФ;
— вызывает потерю тургора клетками растений;
— прекращается деление клеток корня;
— подавляется образования корнеплодов, урожайность культурных растений;
— снижается количество каротина и аскорбиновой кислоты;
Некоторые травянистые растения, чувствительны по отношению к свинцу: ячмень, овес, пшеница, картофель. Среди дикорастущих следует отметить смолевку, которая от высокого содержания свинца приобретает карликовую форму, листья и стебли становятся темно-красными, а цветки мелкими и невзрачными [5].
Главным загрязнителем окружающей среды кадмием является цветная металлургия и обработка цветных металлов. Кроме того кадмий поступает в атмосферу при сгорании мусора и отходов. Большое количество кадмия обнаруживается в растения, произрастающих поблизости от автодорог. Так, например в хвое ели обыкновенной, растущей поблизости автодорог количество кадмия возрастает в 11–17 раз. Симптомы избыточного поступления в растения кадмия проявляются в постепенном изменении окраски кончиков листьев и черешков до красновато-бурой и пурпурной. При этом листья скручиваются и опадают. Кадмий замедляет темпы роста растений. При внесении его в количестве 20 мг на 1 кг почвы урожай растения снижался на 50 %. По силе своего действия кадмий превосходит многие другие тяжелые металлы. Гибель растений отмечается при концентрации кадмия в почве в количестве 30 мг/кг и выше. Большое количество кадмия поступает в почву при разработке и добыче цинковых руд. На таких почвах нельзя выращивать растения, ибо этот токсикант аккумулируется в тканях растений и может затем поступать в организм человека. Накопления кадмия происходит главным организм человека. Одна из причин торможения роста растений, произрастающих в присутствии кадмия — резкое ослабление интенсивности фотосинтеза. Присутствие в 1 кг листьев 96 мг этого элемента снижает интенсивность фотосинтеза на 50 % [6].
Поступление тяжелых металлов в растения может происходить непосредственно из воздуха с оседающей на листья и хвою пылью и транслокации из почвы: доля тяжелых металлов в составе пыли на поверхности листьев вблизи источника составляет в среднем 30 проц. от общего содержания в них тяжелых металлов. В понижениях и с наветренной стороны это доля может доходить до 60 %. По мере удаления от источника роль атмосферного загрязнения заметно уменьшается.
Главным загрязнителем атмосферы кадмием является цветная металлургия и обработка цветных металлов. Кроме того, кадмий поступает в окружающую среду при сгорании некоторых видов топлива и особенно при сжигании мусора и отходов. Из атмосферы кадмий поступает в почву. Загрязнение ее этим элементом носит устойчивый характер, поскольку из почвы он вымывается медленно. Большое количество кадмия обнаруживается в растения, произрастающих поблизости от автомобильных дорог. Так, например в хвое ели обыкновенной, растущей поблизости от автострад, количество кадмия возрастает в 11–17 раз. Симптомы избыточного поступления в растения кадмия проявляются в постепенном изменении окраски кончиков листьев и черешков до красновато-бурой и пурпурной. При этом листья скручиваются и становятся хлоратичными и опадают. По силе своего действия на растения кадмий превосходит многие другие тяжелые металлы. Гибель растений отмечается при концентрации этого элемента в почве в количестве 30 мг/кг. Вблизи предприятий, выбрасывающих в атмосферу кадмий наблюдается резкое снижение урожайности и даже гибель культурных растений. Накопление кадмия происходит главным образом в корнях растений (риса, пшеницы), однако часть его достигает органов. Одна из причин торможения роста растений, произрастающих в присутствии кадмия, резкое ослабление интенсивности фотосинтеза. Присутствие в 1 кг листьев 96 мг этого элемента снижает интенсивность фотосинтеза на 50 %. Существует прямая зависимость между содержанием кадмия в почве и поступлением его в растения.
Токсическое влияние оказывают на растения и другие металлы, загрязняющие природную среду, например бериллий, марганец, медь, хром, ванадий, цинк и др.
2. Минеев В. Г. Проблема тяжелых металлов в современном земледелии // Тяжелые металлы и радионуклиды. –М., 1994г. –С. 42–48
4. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. –Ленинград, 1987 г. –С. 141–144.
5. Зырин Н. Г. Тяжелые металлы в почвах и растениях в районе медеплавильного завода. –м., 1986г. –С. 81
6. Артомонов В. И. Растения и чистота природной среды. –М., 1986 г. –С. 27–31.
К какому виду токсичности относится наличие в растительном сырье тяжелых металлов
Полезные свойства лекарственных растений во многом связаны с содержанием в их составе макро- и микроэлементов, играющих важную роль в жизнедеятельности живых организмов. Одна из причин положительного эффекта применения лекарственных растений в лечении человека и животных связана с наличием в их составе макро- и микроэлементов в наиболее доступной и усвояемой форме и в составе соединений, свойственных живой природе. Накопление макро- и микроэлементов в лекарственных растениях во многом зависит от экологических условий местообитания [1–3]. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами приводит к накоплению их в лекарственных растениях [4–6], что оказывает негативное воздействие на качество заготавливаемого сырья, поскольку поллютанты часто выступают в роли ингибиторов биохимических процессов, благодаря которым происходит образование различных органических соединений, в том числе биологически активных веществ. Кроме того, тяжелые металлы, поступающие с лекарственным сырьем в организм человека, могут взаимодействовать с белками, нуклеиновыми кислотами и другими молекулами, изменять активность ферментов, нарушать их биологические и транспортные свойства. В результате, вместо положительного эффекта, обогащенные тяжелыми металлами лекарственные растения могут принести вред.
Химический состав растений в значительной степени определяется содержанием тяжелых металлов в почвах, физико-химическими свойствами почв, такими как рН, гранулометрический состав, содержание органического вещества и другими, определяющими степень их доступности растениям, интенсивностью антропогенной нагрузки, а также видовыми особенностями растений, их возрастом и физиологической ролью тяжелых металлов [1]. В условиях возрастающей антропогенной нагрузки проблема экологической чистоты лекарственных растений становится особенно актуальной и требует повышения контроля над качеством растительного сырья с учётом загрязнения тяжёлыми металлов. Данному вопросу посвящены работы многих авторов [3, 7, 8]. В то же время актуальным остается контроль качества лекарственного растительного сырья, собранного в относительно чистых местах, не испытывающих техногенной нагрузки.
Цель настоящей работы: определить содержание тяжелых металлов 1-го и 2-го классов опасности (свинца, кадмия, цинка, меди и никеля) в составе лекарственного растительного сырья.
Материалы и методы исследования
В качестве объектов исследования были взяты лекарственные растения, собранные в окрестностях г. Дубны Московской области (рис. 1), а также приобретенные в аптечной сети. Лекарственные растения отбирались на естественных участках, не испытывающих антропогенной нагрузки. Почвы в местах сбора лекарственных растений сформированы на древнеаллювиальных и флювиогляциальных отложениях и характеризуются низким содержанием микроэлементов [9]. Всего было исследовано 7 различных видов лекарственных растений: иван-чай узколистный (Chamerion angustifolium L. Holub), кровохлёбка лекарственная (Sanguisorba officinalis L.), липа сердцевидная (Tília cordata Mill), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), таволга вязолистная (Filipendula ulmfria L. Maxim.), зверобой продырявленный (Hypericum perforatum L.), крапива двудомная (Urtica dioica L.).
Картосхема мест сбора растений в окрестностях г. Дубны Московской области
Пробоподготовку анализируемого растительного материала проводили в трехкратной повторности для каждой партии исследуемого сырья. Разложение растительных образцов осуществлялось с помощью микроволновой системы пробоподготовки МС-6. Данная система предназначена для разложения проб пищевых продуктов, продовольственного сырья, почв, биологических жидкостей и т.п. Навеска предварительно высушенного растительного материала измельчалась в фарфоровой ступке. Затем навеска взвешивалась на аналитических весах (около 0,2 г) и помещалась во фторопластовый контейнер для микроволновой системы. В контейнер с пробой добавляли концентрированную азотную кислоту (HNO3) 4 мл в качестве реагента и оставляли на 15 мин для протекания реакции. Контейнеры с пробами перемещались в микроволновую систему.
Разложение пробы проводилось в 2 шага: первый шаг при температуре 150 °С, давлении 18 атм 4 минуты, второй шаг при температуре 180 °С, давлении 24 атм 4 минуты. Разложенные пробы переносились в рабочий сосуд. Далее пробы фильтровали в мерные колбы на 50 мл и доводили до метки дистиллированной водой.
Образцы были проанализированы на содержание свинца, кадмия, цинка, меди и никеля с помощью атомно-абсорбционного спектрометра Квант-2А на лабораторной базе кафедры экологии и наук о Земле государственного университета «Дубна». Всего было проанализировано 19 образцов.
Результаты исследования и их обсуждение
В настоящий момент не существует утвержденных нормативов, регламентирующих содержание тяжелых металлов в лекарственном растительном сырье [10, 11]. В связи с этим для оценки уровня содержания тяжелых металлов нами были использованы предельно допустимые концентрации (ПДК), приведенные в методике определения содержания тяжелых металлов и мышьяка в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах [12]. В данной методике из исследованных нами тяжелых металлов предложены ПДК для свинца и кадмия. В связи с отсутствием нормативной базы некоторые авторы [13] указывают в качестве наиболее близкого эталона ПДК для лекарственного растительного сырья ПДК, установленные для сухих овощей и фруктов [14].
Средняя концентрация тяжелых металлов в исследованных лекарственных растениях представлена в таблице. Результаты исследований показали, что содержание токсичных элементов, таких как кадмий и свинец, в образцах не превышает ПДК по тяжелым металлам, предложенные Государственной Фармакопеей [12]. Вместе с тем обращает на себя внимание тот факт, что у большинства исследованных растений содержание свинца, кадмия, меди и цинка превышает ПДК для сухих овощей и фруктов, что ставит под сомнение правомерность такого сравнения.
Средняя концентрация тяжелых металлов в лекарственном растительном сырье, мг/кг сухого вещества
Виды лекарственных растений и место их сбора
Иван-чай узколистный (Chamerion angustifolium L. Holub), г. Дубна (1), Ратмино
Иван-чай узколистный (Chamerion angustifolium L. Holub), аптечное сырье
Иван-чай узколистный (Chamerion angustifolium L. Holub), аптечное сырье
Иван-чай узколистный (Chamerion angustifolium L. Holub), Кимрский р-он, (2) Шар
Иван-чай узколистный (Chamerion angustifolium L. Holub), г. Дубна (3), Кентавр
Кровохлёбка лекарственная (Sanguisorba officinalis L.), аптечное сырье
Железница скардская (Sideritis scardica), аптечное сырье
Липа сердцевидная (Tília cordata Mill), г. Дубна, (4) стадион «Наука»
Липа сердцевидная (Tília cordata Mill), г. Дубна, (5) Левобережная часть
Липа сердцевидная (Tília cordata Mill), аптечное сырье
Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), г. Дубна, (6) набережная р. Волги
Тысячелистник обыкновенный, Кимрский р-он, (7) Топорок
Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), аптечное сырье
Таволга вязолистная (Filipendula ulmfria L. Maxim.), г. Дубна, (8) Кентавр
Зверобой продырявленный (Hypericum perforatum L.), Кимрский р-он, (9) Ларцево
Зверобой продырявленный (Hypericum perforatum L.), Кимрский р-он, (10) Топорок
Зверобой продырявленный (Hypericum perforatum L.), аптечное сырье
Крапива двудомная (Urtica dioica L.), аптечное сырье
Крапива двудомная (Urtica dioica L.), Кимрский р-он, (11) Топорок
Верхний предел достаточной (нормальной) концентрации по [1]
Содержание свинца варьирует от 0,32 до 3,15 мг/кг, что не превышает предельно допустимую концентрацию по тяжелым металлам для лекарственного растительного сырья [12]. По мнению авторов [1], в природных условиях свинец присутствует во всех растениях, при этом его роль в метаболизме не установлена. Свинец был обнаружен только в половине исследованных лекарственных растений, во всех образцах лекарственных растений, кроме липы узколистной, приобретенных в аптечной сети, и в двух образцах лекарственных растений из окрестностей Дубны (иван-чай узколистный (Chamerion angustifolium L. Holub) и таволга вязолистная (Filipendula ulmfria L. Maxim.). По данным [2] среднее содержание свинца в растениях на незагрязненных почвах составляет 4,1 мг/кг сухой массы, средняя величина для надземной части трав составляет 1,5 мг/кг. Высокое содержание свинца (3,15 мг/кг), но не превышающее средних значений в растениях на незагрязненных почвах наблюдалось в образце иван-чая узколистного из аптечной сети (таблица). Ни в одном образце липы сердцевидной свинец обнаружен не был.
Кадмий, как и свинец, находится ниже предела обнаружения почти в половине исследованных образцов лекарственных растений. Высокие концентрации кадмия на уровне ПДК для лекарственного растительного сырья были обнаружены нами в некоторых лекарственных растениях из аптечной сети. Это зверобой продырявленный (Hypericum perforatum L.) – 1,01 мг/кг, тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.) – 1,02 мг/кг. Повышенные концентрации кадмия, от 0,5 до 1 ПДК обнаружены в образцах кровохлебки лекарственной (аптечное сырье) – 0,87 мг/кг, иван-чая узколистного – 0,50 мг/кг (таблица). Среднее содержание кадмия в составе исследованных лекарственных растений, собранных в окрестностях Дубны, составляет 0,29 мг/кг, в растениях, приобретенных в аптечной сети – 0,69 мг/кг. По данным [2] содержание кадмия в надземной части трав на незагрязненных почвах составляет 0,64 мг/кг.
Содержание цинка в исследуемых лекарственных растения колеблется от 13,23 до 49,96 мг/кг. В соответствии с имеющимися нормативными документами содержание цинка в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах не регламентируется. Высокие концентрации цинка в лекарственных растениях, собранных в окрестностях Дубны обнаружены в образцах таволги вязолистной – 43,53 мг/кг и зверобоя продырявленного – 49,96 мг/кг, что выше среднего содержание цинка в надземной части трав на незагрязненных почвах, составляющего по данным [2] в среднем 33,1 мг/кг, но значительно ниже избыточных или токсичных концентраций, по мнению [1], составляющих 100–400 мг/кг сухого вещества.
Содержание меди в исследованном лекарственном сырье составляет от 3,33 мг/кг до 12,78 мг/кг, среднее содержание меди в составе лекарственных растений собранных в окрестностях Дубны – 7,17 мг/кг. Максимальное содержание меди, так же как и цинка, отмечается в образцах зверобоя продырявленного – 12,78 мг/кг и таволги вязолистной – 12,09 мг/кг (таблица). Среднее содержание меди в надземной части трав по данным [2] находится на уровне 8,6 мг/кг, избыточная или токсичная по [1] 20–100 мг/кг.
Так же как цинк и медь, никель был обнаружен во всех образцах лекарственных растений. Содержание никеля в лекарственном растительном сырье составляло от 0,06 до 10,41 мг/кг. Максимальная концентрация никеля (10,41 мг/кг) обнаружена в иван-чае узколистном, приобретенном в аптечной сети. Среднее содержание цинка в образцах лекарственных растений из аптечной сети составило 3,05 мг/кг, среднее содержание никеля в лекарственных растениях, собранных в окрестностях Дубны – 1,72 мг/кг, что значительно ниже для усредненных значений для надземной части трав (8,9 мг/кг по данным [2]).
Как известно, содержание химических элементов в лекарственных растениях определяется их видовыми особенностями и условиями произрастания, в том числе биодоступностью элемента. Как показали исследования, самые высокие аккумуляции из всех исследованных тяжелых металлов 1-го и 2-го классов опасности характерны для цинка. Максимальное его накопление отмечается у зверобоя продырявленного и таволги вязолистной. Наименьшее накопление цинка отмечается у железницы скардской, иван-чая узколистного и крапивы двудомной. Высокая степень накопления характерна также для таких жизненно необходимых элементов, как медь и никель. Максимальное накопление меди также отмечается у зверобоя продырявленного и таволги вязолистной. Максимальное накопление никеля характерно для иван-чая узколистного. Наименьшее содержание в лекарственном растительном сырье отмечается для кадмия и свинца. Среднее содержание свинца составляет 1,02 мг/кг, кадмия – 0,84 мг/кг. В липе сердцевидной не обнаружены такие тяжелые металлы, как кадмий и свинец. Никель обнаружен в минимальных количествах, в среднем 0,74 мг/кг. Вероятно, липа сердцевидная (Tília cordata Mill) практически не накапливает тяжелые металлы в соцветиях, которые используются как лекарственное сырье.
Как известно, содержание химических элементов в лекарственных растениях определяется их видовыми особенностями и условиями произрастания, в том числе биодоступностью элемента. Как показали исследования самые высокие аккумуляции из всех исследованных тяжелых металлов 1-го и 2-го классов опасности характерны для цинка. Максимальное его накопление отмечается у зверобоя продырявленного и таволги вязолистной. Наименьшее накопление цинка отмечается у железницы скардской, иван-чая узколистного и крапивы двудомной. Высокая степень накопления характерна также для таких жизненно необходимых элементов, как медь и никель. Максимальное накопление меди также отмечается у зверобоя продырявленного и таволги вязолистной. Максимальное накопление никеля характерно для иван-чая узколистного. Наименьшее содержание в лекарственном растительном сырье отмечается для кадмия и свинца. Среднее содержание свинца составляет 1,02 мг/кг, кадмия – 0,84 мг/кг. В липе сердцевидной не обнаружены такие тяжелые металлы, как кадмий и свинец. Никель обнаружен в минимальных количествах, в среднем 0,74 мг/кг. Вероятно, липа сердцевидная (Tília cordata Mill) практически не накапливает тяжелые металлы в соцветиях, которые используются как лекарственное сырье.
Выводы
В ходе исследования было установлено, что в половине обследованных образцов лекарственных растений свинец и кадмий, которые не являются физиологически важными элементами для растений, находятся ниже предела обнаружения. Содержание кадмия на уровне ПДК для лекарственного растительного сырья, рекомендуемых Государственной Фармакопией РФ, обнаружено в образцах зверобоя продырявленного и тысячелистника обыкновенного, приобретенных в аптечной сети. Содержание свинца не превышает предельно допустимых концентраций для лекарственного растительного сырья.
Содержание тяжелых металлов 1-го и 2-го классов опасности в проанализированных лекарственных растениях ниже, чем в растительности, произрастающей на незагрязненных почвах. Среднее содержание свинца, кадмия, цинка, меди и никеля в составе лекарственных растений, собранных в окрестностях Дубны, значительно ниже средних значений для лекарственных растений, приобретенных в аптечной сети города. Вероятно, это связано с тем, что почвы в местах сбора лекарственных растений характеризуются низким содержанием микроэлементов и, кроме того, не испытывают сильного антропогенного загрязнения. Исследованные лекарственные растения в окрестностях г. Дубны не представляют опасности с точки зрения накопления тяжелых металлов и могут быть рекомендованы для сбора и заготовки.