Изучение накопления тяжелых металлов и мышьяка и оценка влияния поллютантов на содержание флавоноидов у polygonumaviculare (Caryophyllales, Polygonaceae)

УДК 669.018.6:582.657.2

Н.А. Дьякова, С.П. Гапонов, А.И. Сливкин

ИЗУЧЕНИЕ НАКОПЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА

И ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОЛЛЮТАНТОВ НА СОДЕРЖАНИЕ ФЛАВОНОИДОВ У POLYGONUM AVICULARE

Проводилось изучение накопления тяжелых металлов (свинца, ртути, кадмия, никеля, меди, цинка, кобальта, хрома) и мышьяка, а также биологически активных веществ у растений Polygonum aviculare L. (трава горец птичий), собранных в районах с различным антропогенным воздействием. Все собранные нами образцы удовлетворяли имеющимся требованиям нормативной документации по содержанию тяжелых металлов и флавоноидов. Результаты исследования показали, что в некоторых образцах растений с территорий, испытывающих на себе антропогенную нагрузку и отличающихся повышенным содержанием в верхних слоях почвы и траве токсичных элементов, происходила индукция синтеза полифенолов, что, вероятно, связано с их антиоксидантным действием. Выявлено, что умеренное отрицательное влияние на накопление флавоноидов в траве горца птичьего оказывали кадмий и медь. Для остальных элементов отмечали слабую отрицательную корреляцию с накоплением флавоноидов в растениях. Данный вид высших растений может служить в биоиндикационных целях.

Ключевые слова: Polygonum aviculare, горец птичий, тяжелые металлы, флавоноиды, Центральное Черноземье.

N.A. Dyakova, S.P. Gaponov, A.I. Slivkin

ACCUMULATION OF HEAVY METALS AND ARSENIC AND EFFECT OF POLLUTING SUBSTANCES ON FLAVONOID CONTENT IN POLYGONUM AVICULARE

Accumulation of heavy metals (lead, mercury, cadmium, nickel, copper, zinc, cobalt, and chrome) and arsenic as well as bio-active compounds was studied in the common knotgrass collected from the areas subjected to different anthropogenic impact. All samples that we collected met the existing requirements of regulatory documentation on the content of heavy metals and flavonoids. In some samples collected from the territories experiencing anthropogenic stress and differing in increased levels of toxic elements in the upper soil layers and grasses, synthesis of polyphenols was induced, which was probably due to their antioxidant effect. Cadmium and copper had a moderate negative effect on the accumulation of flavonoids in the common knotgrass. In case of other elements, a weak negative correlation with the accumulation of flavonoids in the plants was noted. This higher plant species can serve for a bioindication purpose.

Key words: Polygonum aviculare, common knotgrass, heavy metals, flavonoids, Central Black Soil Region.

DOI: 10.17217/2079-0333-2019-48-71-77

Введение

Одной из основных социально-экологических проблем нашего времени становится урбанизация, поскольку в процессе роста и становления городов природные экосистемы занимаемых ими и близлежащих к ним территорий постепенно изменяются, и формируется новая антропогенная среда со специфическими чертами техногенного влияния, характеризующегося изменением состава атмосферного воздуха, почв и водных объектов. Рост уровня загрязнения приводит к дестабилизации природной среды и существованию организмов в предельных режимах биологических возможностей. Антропогенное влияние способствует деградации растительных сообществ, сокращению ареала растений, уменьшению их обилия в различных ассоциациях и формациях, изменению фитохимического и минерального состава растительных организмов.

Тяжелые металлы и мышьяк являются компонентами нормальных физиологических процессов в живых организмах. В то же время в повышенных концентрациях они токсичны и при-

водят к существенным, а иногда и необратимым нарушениям обмена веществ. Механизмы повреждающего воздействия зависят от конкретного металла и включают в себя нарушения мембран клетки, активности ферментативных систем, концентрации АТФ, АДФ, генетических процессов, транспорта веществ. Тяжелые металлы являются тиоловыми токсикантами, оказывающими воздействие на определенные этапы метаболизма, особенно на оксислительно-восстановительные реакции, связывая сульфгидрильные группы - активные центры ряда ферментов [1-2]. Антропогенное загрязнение почвы, воды и воздуха ведет к накоплению в растениях тяжелых металлов и мышьяка, а дальнейшая их передача животным осуществляется по трофическим цепям [2].

Центральное Черноземье традиционно является важнейшим районом растениеводства и заготовки лекарственного растительного сырья [3]. Освоение минеральных ресурсов, активная химизация в сельском хозяйстве, последствия Чернобыльской аварии актуализировали вопрос снабжения фармацевтической и пищевой промышленностей безопасным и эффективным растительным сырьем [4]. Некачественное растительное сырье и получаемые из него продукты являются важными источниками поступления различных экотоксикантов, в частности тяжелых металлов, в организм человека. Кроме того, данные поллютанты оказывают значительное влияние на метаболизм самого растительного организма, снижая продукцию биологически активных веществ [5].

Целью нашего исследования являлось изучение корреляции между содержанием тяжелых металлов и флавоноидов у растений Polygonum aviculare L. (трава горец птичий), собранных в урбо- и агроэкосистемах, испытывающих на себе различное антропогенное воздействие.

Материалы и методы

В качестве объекта исследований использовали траву горца птичьего (P. aviculare) - крупное многолетнее синантропное растение, повсеместно произрастающее в Воронежской области [6, 7]. Сбор материала проводили в период с 15 до 25 июля 2015 г.

Места сбора образцов показаны цифрами от 1 до 51 на рисунке и приводятся ниже (соответствуют таковым в табл. 1). Растения горца птичьего собирали в Воронежской области на следующих территориях:

- чистые районы заповедной зоны (контрольные образцы): Воронежский биосферный заповедник (1), Хоперский государственный природный заповедник в Новохоперском районе (2), Борисоглебский район (3);

- зона предполагаемой добычи никеля (4);

- зоны, подвергшиеся радионуклидному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС (Нижнедевицкий (5), Острогожский (6), Семилукский (7) районы);

- Нововоронежская атомная электростанция (АЭС) (8);

- высоковольтные линии электропередач (ВЛЭ) (9);

- зоны с активной сельскохозяйственной деятельностью и внесением большого количества удобрений (Лискинский (10), Ольховатский (11), Подгоренский (12), Петропавловский (13), Грибановский (14), Хохольский (15), Новохоперский (16), Репьевский (17), Воробьевский (18), Панинский (19), Эртильский (20), Верхнехавский (21), Россошанский (22) районы);

- антропогенно загрязненные места: химические предприятия ОАО «Минудобрения» (23), ООО «Бормаш» (24), ООО «Сибур» (28);

- города с развитой легкой промышленностью (Борисоглебск (25), Калач (26));

- теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) «ВОГРЭС» (27);

- Воронежское водохранилище (29);

- Воронежский аэропорт (30);

- улица города (улица Ленинградская) (31);

- вдоль и на удалении от дорог разной степени загруженности и в разных природных зонах: лесная зона (Рамонский район) (32-35) - трасса М4 «Дон», лесостепная зона (Аннинский район (36-39)) - трасса А144 «Курск-Саратов», степная зона (Павловский район) (40-43) - трасса М4 «Дон», нескоростная автомобильная дорога (Богучарский район) (44-47) и железная дорога (Рамонский район) (48-51).

ЛИПЕЦ!

48-51

Земляне* Ремонь

Мордоьо

f раснолесныи 27-35 ' 20 Эот.пь21

15 L jt.-jüo lUysbi-

7 ф a q

Семи луки В о р о н е л 13

ИБШСКАЯ ОБЛАС!L / *

Тскаревка • УеарОБО

. Жердевка

Романовна i

Козловка

" Нигнедеенцг

Тёрнсека Ростоши Губари

Анна

. Ниооромел 8

17

Краснолипье Урыь

Копаммше

Панина Садовое,-,

Рсгачеька 36-39 14 сГрйбамоеский*

Архангельское

25 орисог neбег

Троимое Елань-Колено Топом. >Ноео№лерск

24

Поеор1<хг>

Красное ''

Алекс еевка

L» Е Ш, О R0 III] КА Я •ОБЛАСТЬ

. _ и ',[ Ь 10

' Писки

16

Каменга'" . Татарию

Нижний Кисляй

Бутдолиноека

18

Воробьевка

.Валики Вейоеаевка

11

:Ольховатка

J 40-43

12 Павлов-ск Подгоренсм-й

Новони>олае80 ин "Урюпинск

НоеоаннинскиР

26

лЛозовое

"Россошь , 22-23

Калач

Старая • г iguia

Алексеевская

.ггва Мигрорамовка

13

,г овс^г 44-47

Ноеобелая Талы Ьогцчар Беголчцк- 4____. <*ypa6t а

Слащеваая

И

11

•237 Kämet,¿MpoçKj

И

М lj> :

l'OCltinCtASlnUIlAl Мешкобскля

Мигулинс*

.Вешенная

Серафимович ВОРОНРЖСКАЯ ОБ ПАСТ Ь

Места сбора образцов для исследования

Определение содержания в растениях тяжелых металлов и мышьяка проводили с помощью атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией МГА-915МД [8]. Содержание флавоноидов, главной группы биологически активных веществ травы горца птичьего, определяли в пересчете на авикулярин (основной флавонол данного растения) по спектрофо-тометрической методике, приведенной в Государственной фармакопее [9].

С целью установления статистической взаимосвязи между содержанием в растениях тяжелых металлов и мышьяка и концентрацией флавоноидов рассчитывали коэффициенты корреляции. Расчет осуществляли с помощью прикладной программы «Microsoft Excel 2007».

Результаты и обсуждение

Содержание элементов и флавоноидов в пересчете на авикулярин в растениях горца птичьего приведено в табл. 1. Это растение используется в качестве лекарственного растительного сырья, поэтому содержание свинца, ртути, кадмия и мышьяка в нем нормируется. Эти элементы являются наиболее опасными, имеют высокую токсичность и значительные темпы накопления в живой природе. Попадая в растительные организмы, они активно связываются с нуклеиновыми и аминокислотами, нарушая функционирование ферментных систем и процесс биосинтеза белков [10-11]. Поэтому существуют механизмы, препятствующие захвату и накоплению данных элементов из почвы и их дальнейшему транспортированию по органам и системам растений. Сравнивая данные по содержанию тяжелых металлов в верхних слоях почв изученного региона [12-13] и содержанию этих элементов в траве горца птичьего, можно сделать вывод о наличии значительных физиологических барьеров, препятствующих накоплению свинца, ртути, кадмия и мышьяка в растениях. Все отобранные нами образцы растений соответствовали требованиям фармакопейной статьи [8]. Так, концентрация ртути в них колебалась в диапазоне от 0,002 до 0,004 мг/кг, при ее концентрации в почвах региона от 0,01 до 0,24 мг/кг [5, 13]. Содержание кадмия в исследуемых образцах колебалось в диапазоне от 0 (т. е. концентрация ниже предела обнаружения) до 0,05 мг/кг, притом что в большинстве образцов почв изучаемых территорий концентрация данного элемента составляла 0,2-0,7 мг/кг [5, 13].

Мышьяк в траве горца птичьего содержался на уровне 0,04-0,25 мг/кг, а в верхних слоях почвы его концентрация составляла 0,64-3,81 мг/кг [5, 13], что в 15-20 раз больше. Это подтверждает предположение о регулировании степени всасывания и накопления токсичных элементов из почвы на биохимическом уровне [10-12].

Таблица 1

Содержание тяжелых металлов, мышьяка и биологически активных веществ у растений Polygonum aviculare

Район сбора Валовое содержание тяжелых металлов, мг/ кг Содержание флавонои-дов в пересчете на авикулярин, %

Pb Hg Cd As Ni Cr Co Cu Zn

1. Воронежский биосферный заповедник 0,24 0,002 0,01 0,06 1,75 1,41 0,75 4,37 24,48 1,81

2. Хоперский заповедник 0,52 0,003 0 0,04 2,75 2,30 0,86 8,37 34,58 1,52

3. Борисоглебский район 0,34 0,002 0,01 0,05 1,84 0,85 0,91 9,35 38,10 1,78

4. с. Елань-Колено 0,83 0,002 0,02 0,07 2,64 1,03 1,03 8,21 28,17 1,63

5. с. Нижнедевицк 0,95 0,003 0,02 0,05 1,23 2,42 0,89 7,94 30,06 1,45

6. г. Острогожск 0,94 0,002 0 0,08 3,97 3,24 1,01 9,31 48,69 1,05

7. г. Семилуки 1,26 0,003 0,02 0,09 3,24 1,95 1,21 10,27 55,74 1,57

8. Нововоронежская атомная электростанция 0,74 0,004 0 0,06 2,04 1,85 0,87 6,15 37,37 1,02

9. ВЛЭ (Нововоронежский городской округ) 1,72 0,002 0,02 0,11 3,75 3,61 0,78 5,28 42,56 0,64

10. Лискинский район 0,92 0,002 0,03 0,06 1,63 2,16 1,04 11,43 19,37 1,03

11. Ольховатский район 0,25 0,002 0,01 0,09 4,63 1,86 0,74 8,27 37,16 1,26

12. Подгоренский район 0,83 0,003 0,02 0,07 4,34 1,03 1,26 12,36 45,28 1,05

13. Петропавловский район 0,79 0,003 0,02 0,06 1,57 1,94 1,36 11,80 42,50 1,34

14. Грибановский район 0,97 0,002 0,01 0,10 3,81 2,58 1,05 10,41 53,16 1,02

15. Хохольский район 1,46 0,002 0,01 0,07 3,85 2,81 0,68 13,38 57,27 0,95

16. Новохоперский район 1,18 0,003 0,01 0,10 2,96 0,68 1,04 12,86 42,70 1,41

17. Репьевский район 0,73 0,003 0,02 0,10 4,91 1,89 0,97 9,25 37,17 1,28

18. Воробьевский район 0,46 0,003 0,01 0,05 4,29 1,36 0,63 13,93 30,62 1,38

19. Панинский район 0,70 0,003 0,02 0,11 4,73 2,42 1,00 11,83 58,36 1,04

20. Верхнехавский район 1,70 0,003 0,03 0,10 3,95 1,83 1,29 13,87 59,37 0,98

21. г. Эртиль 1,82 0,002 0,03 0,06 4,03 1,04 0,76 10,21 56,92 1,68

22. Россошанский район 1,05 0,003 0,02 0,10 4,83 3,74 0,94 15,00 37,39 1,65

23. Вблизи ОАО «Минудобрения» (г. Россошь) 1,68 0,002 0,04 0,19 5,94 5,05 1,35 18,42 67,30 2,01

24. Вблизи ООО «Бормаш» (г. Поворино) 4,95 0,002 0,05 0,25 7,47 4,84 1,41 22,68 62,32 1,90

25. г. Борисоглебск 1,93 0,003 0,04 0,11 3,73 3,90 1,08 13,64 57,49 1,66

26. г. Калач 2,05 0,004 0,01 0,10 4,84 4,55 0,84 11,43 48,47 2,07

27. Вблизи ТЭЦ «ВОГРЭС» (г. Воронеж) 1,03 0,002 0,01 0,27 3,85 6,17 0,99 15,42 50,48 0,97

28. Вблизи ООО «Сибур» (г. Воронеж) 2,62 0,003 0,03 0,12 3,92 4,78 1,05 19,58 70,03 0,95

29. Вдоль Воронежского водохранилища (г. Воронеж) 2,07 0,003 0,03 0,11 4,45 1,76 0,86 9,75 52,68 1,23

30. Вблизи Воронежского аэропорта (Рамонский район) 4,59 0,004 0,03 0,11 4,79 3,01 1,13 9,94 43,21 1,92

31. Улица г. Воронеж (ул. Ленинградская) 2,53 0,002 0,03 0,12 3,48 4,55 1,32 19,57 76,48 1,04

32. Вдоль трассы М4 (Рамонский район) 4,51 0,003 0,05 0,13 6,36 5,63 1,05 21,69 67,32 0,70

33. 100 м от М4 (Рамонский район) 1,67 0,002 0,05 0,13 5,52 4,64 1,15 12,64 54,37 0,67

34. 200 м от М4 (Рамонский район) 1,19 0,002 0,04 0,10 3,01 3,64 0,94 15,47 50,83 0,82

35. 300 м от М4 (Рамонский район) 0,95 0,002 0,03 0,10 2,98 3,85 1,05 10,84 54,36 1,19

36. Вдоль трассы А144 (Аннинский район) 3,02 0,003 0,04 0,11 5,27 5,43 1,45 18,45 67,36 0,65

37. 100 м от А144 (Аннинский район) 2,10 0,002 0,04 0,10 4,02 5,26 1,03 15,05 64,48 0,93

38. 200 м от А144 (Аннинский район) 1,35 0,003 0,04 0,07 3,65 4,16 1,08 17,42 50,39 1,10

39. 300 м от А144 (Аннинский район) 1,03 0,003 0,02 0,06 2,62 3,02 1,15 10,51 45,76 1,23

40. Вдоль трассы М4 (Павловский район) 3,62 0,004 0,04 0,08 5,55 4,64 1,41 21,64 59,38 0,72

41. 100 м от М4 (Павловский район) 2,60 0,003 0,04 0,08 4,64 3,90 1,12 18,43 53,47 0,85

42. 200 м от М4 (Павловский район) 1,79 0,003 0,03 0,06 3,83 3,77 0,86 17,53 42,65 0,93

43. 300 м от М4 (Павловский район) 1,15 0,003 0,03 0,06 2,90 2,84 0,83 18,41 44,74 0,89

44. Вдоль нескоростной дороги (Богучарский район) 1,04 0,004 0,04 0,10 4,68 2,44 1,23 10,53 46,40 0,94

45. 100 м от нескоростной дороги (Богучарский район) 0,53 0,004 0,03 0,09 3,02 2,12 1,17 13,60 43,80 1,13

46. 200 м от нескоростной дороги (Богучарский район) 0,43 0,002 0,03 0,09 2,67 1,95 0,96 12,08 52,65 1,20

47. 300 м от нескоростной дороги (Богучарский район) 0,40 0,002 0,02 0,07 2,03 1,90 0,97 11,90 49,26 1,31

48. В доль железной дороги (Рамонский район) 4,57 0,003 0,04 0,12 5,95 1,89 1,02 30,52 54,38 0,84

49. 100 м от железной дороги (Рамонский район) 1,35 0,003 0,04 0,11 5,02 1,78 1,06 32,64 40,64 0,93

50. 200 м от железной дороги (Рамонский район) 0,46 0,004 0,03 0,10 3,24 1,67 1,15 19,63 42,37 1,02

51. 300 м от железной дороги (Рамонский район) 0,41 0,003 0,03 0,10 2,46 1,04 0,85 12,90 48,65 1,01

Среднее по региону 1,46 0,003 0,02 0,10 3,75 2,91 1,03 13,85 48,60 1,31

ПДК [6-7] 6,0 0,1 1,0 0,5 - - - - - Не менее 0,5

Содержание свинца в растениях варьировало от 0,24 до 4,59 мг/кг при его содержании в верхних слоях почв в концентрации 1,71-34,57 мг/кг [5, 13]. При этом в большинстве образцов, отобранных на удалении от дорог и крупных промышленных предприятий, концентрация свинца не превышала 2 мг/кг, а более значительные его концентрации отмечались у растений, собранных вдоль и на удалении 100 м от всех рассматриваемых транспортных магистралей, на улицах крупных городов (например, Воронеж, Калач), вблизи промышленных предприятий (например, ООО «Сибур», ООО «Бормаш»). Таким образом, загрязнение происходило не через почву, а аэ-розольно, газопылевой струей автотранспорта и через выбросы заводов.

Концентрация никеля в изученных образцах травы горца птичьего была достаточно высокой и варьировала в зависимости от места сбора от 1,23 до 7,47 мг/кг. При низком уровне металла в верхних слоях почв [5, 13] растения накапливали его в концентрациях, превышающих таковую в почве, например, в образцах, отобранных в Лискинском и Петропавловском районах. Никель оказывает стабилизирующее действие на растительные рибосомы, участвует в транспорте азота, входит в состав ряда ферментов уреаз, разлагающих мочевину до аммиака и углекислого газа, активирует ряд ферментов - нитратредуктазу, гидрогеназу и др. [11]. При загрязнении почвы никелем (например, в п.г.т. Поворино, вдоль автомобильных трасс М4 и А144) трава горца птичьего накапливала лишь 1/10 от его содержания в верхних слоях почв, что может указывать на наличие физиологического барьера по его накоплению.

Содержание кобальта в траве горца птичьего контрольных территорий и территорий, подверженных антропогенному воздействию, отличается. Трава накапливает кобальт в значительной степени, однако при его высоких концентрациях в окружающей среде имеет место физиологический барьер его поступления в растения. Содержание кобальта во всех отобранных образцах колебалось от 0,63 до 1,45 мг/кг, при этом в ряде образцов его концентрация была близкой к таковой в почве, а в других значительно меньше. Кобальт - биохимически важный элемент, он активирует ферменты симбиотической фиксации азота, таким образом влияя на синтез в растительном организме аминокислот и алкалоидов, участвует в фосфорилировании, входит в состав цианкобаламина (витамина В12) [11, 14].

Выявлено, что трава горца птичьего накапливает медь, особенно это заметно для образцов, собранных с территорий, отличающихся невысоким содержанием данного элемента в почве, например, на территории Воронежского биосферного заповедника, территории Хоперского заповедника, в Борисоглебском районе. Здесь содержание меди в растениях превышало ее содержание в верхних слоях почв [5, 13], таким образом, происходила ее кумуляция в траве. Данный элемент входит в состав активного центра ферментов полифенолоксидаз, а также многих пигментов, витаминов. Медьсодержащие белки пластоцианины участвуют в фотосинтезе [15, 16]. При этом заметно наличие физиологического барьера при накоплении меди в траве горца птичьего, собранной с территорий с зафиксированным избыточным содержанием этого элемента в почве, например, в городах Россошь, Поворино, Калач, Борисоглебск, Воронеж и др. Здесь концентрация меди в сырье почти на 1/2 отличалась от ее концентрации в верхних слоях почв.

Особенности накопления в траве горца птичьего цинка схожи с концентрированием меди. При низком содержании цинка в почве растение способно накапливать его в себе практически в два раза больше. Цинк входит в состав активных центров ферментов, участвующих в синтезе фенольных соединений и некоторых витаминов [11, 17]. При этом в условиях техногенного загрязнения срабатывают физиологические механизмы защиты от этого токсического элемента, и его содержание в растениях не превышает 70-80 мг/кг.

Накопление хрома травой горца птичьего можно оценить как незначительное. Даже для образцов, собранных с территорий с активной антропогенной нагрузкой, содержание данного элемента 2 класса опасности не превышало 5-6 мг/кг при его концентрации в почве 30-40 мг/кг, что указывает на наличие биохимических механизмов, препятствующих избыточному накоплению данного элемента. Роль хрома в растениях изучена недостаточно, предполагается, что он участвует в фотосинтезе и биосинтезе флавоноидов [11].

Результаты исследования содержания флавоноидов в траве горца птичьего показали, что все отобранные образцы также отвечают фармакопейным требованиям. При этом в некоторых образцах с территорий, испытывающих на себе антропогенную нагрузку и отличающихся повышенным содержанием токсичных элементов, выявлена индукция синтеза полифенолов, что, вероятно, связано с их антиоксидантным и мембраностабилизирующим действием в условиях окислительного стресса [7, 11, 13]. Однако некоторые образцы травы горца птичьего, также

отличающиеся повышенным содержанием в них токсичных элементов (например, собранные вблизи крупных автомобильных и железнодорожных магистралей), выделяются резко сниженными концентрациями флавоноидов. Объяснить данный факт возможно экологическим законом взаимодействия факторов. Вблизи крупных дорог условия обитания вида отличаются не только повышенными концентрациями тяжелых металлов в окружающей среде и, как следствие, в них самих, но и высокой загазованностью, запыленностью территорий, что также сказывается как на физиологических особенностях растительного организма, так и на силе токсического воздействия изучаемых поллютантов.

Для изучения влияния содержания в траве горца птичьего тяжелых металлов и мышьяка на биосинтез флавоноидов мы рассчитали коэффициенты корреляции (табл. 2) [18]. Для кадмия и меди было определено их умеренное отрицательное влияние на накопление флавоноидов (коэффициент корреляции находится в диапазоне от -0,5 до -0,3) [7, 18]. Для остальных элементов отмечали слабую отрицательную корреляцию с накоплением флавоноидов (коэффициент корреляции от -0,3 до 0) [18].

Таблица 2

Коэффициенты корреляции между содержанием тяжелых металлов и мышьяка и флавоноидов у растений Polygonum aviculare

Коэффициенты корреляции

Pb Hg Cd As Ni Cr Co Cu Zn

-0,07 -0,03 -0,33 -0,03 -0,09 -0,22 -0,09 -0,32 -0,25

Заключение

Таким образом, анализ содержания тяжелых металлов и мышьяка, а также флавоноидов в пересчете на авикулярин в образцах P. aviculare (горец птичий), собранных в различных по уровню антропогенного воздействия районах Воронежской области, показал, что все они соответствовали требованиям нормативной документации [8-9]. Сравнивая данные по содержанию тяжелых металлов в верхних слоях почв региона и в растениях, можно утверждать о наличии значительных физиологических барьеров, препятствующих накоплению экотоксикантов в ассимилирующих и генеративных органах P. aviculare. Это особенно заметно для таких элементов, как свинец, ртуть, мышьяк, кадмий и хром. Этот вид высших растений способен избирательно концентрировать некоторые тяжелые металлы, входящие в активные центры ферментных систем, например, никель, кобальт, медь и цинк, в том случае, если их содержание в окружающей среде ниже некоторого жизненно важного уровня. При значительном содержании данных элементов в почвах растение также физиологически блокировало их поступление в свою надземную часть [11-12, 14, 16-17]. Мы полагаем, что P. aviculare способен аккумулировать избыток тяжелых металлов за пределами метаболически наиболее важных фотосинтезирующих и генеративных органов. Вероятно, что защитные механизмы растения могут быть связаны и со способностью переводить часть ионов тяжелых металлов в инертные формы.

Литература

1. Фармацевтическая экология / Н.А. Дьякова, С.П. Гапонов, А.И. Сливкин. - Воронеж: изд-во факультета журналистики ВГУ. - 2017. - 266 с.

2. Основы экологии и охраны природы / Л. И. Коваленко, Г.М. Родионова, З.В. Чумакова, Л.В. Зрелова; под ред. А.П. Арзамасцева. - М.: Медицина, 2008. - 414 с.

3. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: учебник для вузов. - М.: Логос, 2011. - 628 с.

4. Великанова Н.А., Гапонов С.П., Сливкин А.И. Изучение динамики накопления тяжелых металлов травой горца птичьего и листьями подорожника большого в процессе вегетации в городе Воронеже и его окрестностях // Современные проблемы науки и образования. - 2012. -№ 5. - C. 294.

5. Оценка экологического состояния образцов верхних слоев почв и корней одуванчика лекарственного, отобранных на территории Воронежской области / Н.А. Дьякова, И.А. Самылина, А.И. Сливкин, С.П. Гапонов, Л.Л. Кукуева, А.А. Мындра, Т.Г. Шушунова // Вестник ВГУ. Серия: Химия, Биология, Фармация. - 2016. - № 2. - C. 119-126.

6. Великанова Н.А., Гапонов С.П., Сливкин А.И. Анализ экологического состояния почв и оценка поглощения тяжелых металлов лекарственными растениями (горцем птичьим и подорожником большим) в городе Воронеже и его окрестностях // Экология урбанизиронанных территорий. - 2012.- № 4. - С. 102-106.

7. Великанова Н.А., Гапонов С.П., Сливкин А.И. Экооценка лекарственного растительного сырья в урбоусловиях г. Воронежа. - LAMBERT Academic Publishing, 2013. - 211 с.

8. Государственная фармакопея Российской Федерации. Издание XIV. Том 2. - М.: ФЭМБ, 2018. - 1449 с.

9. Государственная фармакопея Российской Федерации. Издание XIV. Том 4. - М.: ФЭМБ, 2018. - 1833 с.

10. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Мир, 1989. - 493 с.

11. Некоторые аспекты адаптации Polygonum aviculare L. к загрязнению почвы тяжелыми металлами / О.Н. Немерешина, Ф.Н. Гусев, Г.В. Петрова, А.А. Шайхутдинова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2012. - № 1. - С. 230-234.

12. Cataldo D.A., Wildung R.E. Soil and plant factors influencing the accumulation of heavy metals by plants // Environmental Health Perspectives. - 1978. - P. 149-159.

13. Особенности загрязнения почв Центрального Черноземья тяжелыми металлами / Н.А. Дьякова, А.А. Мындра, Л.Л. Кукуева, Л.А. Великанова // Материалы V Международной конференции «Инновационные разработки молодых ученых - развитию агропромышленного комплекса». - Ставрополь: Изд-во ФАНО ФГБОУ «Всероссийский научно-исследовательский институт овцеводства и козоводства», 2016. - C. 403-407.

14. Austenfeld F.A. Zur phytotoxizital von nickel und kobaltsalzen in hydrokultur bei Phaseolum vulgaris L. // Zeitschrift fur Pflanzenernahrung und Bodenkunde. - 1979. - Vol. 142. - P. 769-777.

15. Гусев Н.Ф., Петрова Г.В., Немерешина О.Н. Лекарственные растения Оренбуржья (ресурсы, выращивание и использование). - Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2007. - 332 с.

16. Schutzendubel А., Polle А. Plant responses to abiotic stresses: heavy metal and induced oxidative stress and protection by mycorrhization // Journal of Experimental Botany. - 2001. - Vol. 53. -P.1351-1365.

17. Buszewski B., Jastrzebska A., Kowalkowski T. Monitoring of selected heavy metals uptake by plants and soils in the area of Torun // Polish Journal of Environmental Studies. - 2000. - Vol. 9. -P.511-515.

18. Математическая статистика. Применение в профессиональной деятельности: учебное пособие / Н.П. Пучков. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2013. - 80 с.

Информация об авторах Information about the authors

Дьякова Нина Алексеевна - Воронежский государственный университет; 394007, Россия, Воронеж; кандидат биологических наук, ассистент кафедры фармацевтической химии и фармацевтической технологии; Ninochka_V89@mail.ru

Dyakova Nina Alekseevna - Voronezh State University; 394007, Russia, Voronezh; Candidate of Biological Sciences, Assistant of the Pharmaceutical Chemistry and Pharmaceutical Technology Chair; Ninochka_V89@mail.ru

Гапонов Сергей Петрович - Воронежский государственный университет; 394007, Россия, Воронеж; доктор биологических наук, заведующий кафедрой зоологии и паразитологии; gaponov2003@mail.ru

Gaponov Sergey Petrovich - Voronezh State University; 394007, Russia, Voronezh; Doctor of Biological Sciences, Head of the Zoology and Parasitology Chair; gaponov2003@mail.ru

Сливкин Алексей Иванович - Воронежский государственный университет; 394007, Россия, Воронеж; доктор фармацевтических наук, заведующий кафедрой фармацевтической химии и фармацевтической технологии; slivkin@pharm.vsu.ru

Slivkin Alexey Ivanovich - Voronezh State University; 394007, Russia, Voronezh; Doctor of Pharmaceutical Sciences, Head of the Pharmaceutical Chemistry and Pharmaceutical Technology Chair; slivkin@pharm.vsu.ru