Heavy metals in the system «soil - wild medicinal plant» (on the example of Cichorium intybus L.)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This paper discusses the features of the heavy metals content in medicinal plant raw materials Cichorium intybus L. in the conditions of the Trans-Ural region of the Republic of Bashkortostan. Variational and statistical indicators of the heavy metals content in soils and plants are calculated. The coefficients of variation of gross and mobile forms of heavy metals in soils are high (above 21%), the exception was the gross form of Fe, which is characterized by low variation (up to 10%). The content of gross forms of heavy metals in soils exceeded the maximum permissible concentrations of Cu (18 times), Zn (13 times), Cd (2 times), Co (1,2 times) in the sample area 2, and Mn (1,2 times) and Cu (2,5 times) in the sample area 3. The content of mobile forms of Fe and Pb in soils did not exceed the maximum permissible concentrations. The samples had an increased level of mobile forms in Cu (39 times), Zn (2,1–4,3 times), Ni (1,12 times), Mn (2,3–2,6 times), Co (1,3–1,5 times), Cd (2,1–5,7 times). The degree of mobility of heavy metals in soils decreases in the series Pb → Co → Cd → Zn → Mn → Cu → Ni → Fe. According to the degree of Zc contamination, the studied soils were classified as permissible (Zc from 0,2 to 5,2), with the exception of sample area 2, which was classified as highly hazardous (Zc up to 48,2). The level of contamination of the soil cover is minimal, and the environmental situation is relatively satisfactory (Zc from 0,2 to 5,2), with the exception of test area 2, where the level of pollution is high and the environmental situation is critical (Zc up to 48,2). Plants of Cichorium intybus L. are contaminated with Ni, Cd, Fe, and concentrations of Pb and Mn in plants did not exceed the maximum permissible levels. The most absorbed elements were Fe (25,7) and Cu (65,4), which belonged to the group of elements of energetic accumulation (accumulation index >10), Ni (8,9), Pb (4,7), Zn (2,2), Cd (2,06), Co (1,1), and Mn (1,06) related to a group of elements of strong accumulation (accumulation index from 1 to 10). In plants of Cichorium intybus L. Cu, Fe, Ni, Mn, Cd, Co are distributed by acropetal type (acropetal coefficient >1,0), and Zn and Pb are distributed by basipetal type (acropetal coefficient <1,0). The value of biogeochemical activity in the plant Cichorium intybus L. varies from 47,4 to 728,3.

About the authors

Gulsina Gilmanovna Buskunova

Sibay Institute (Branch) of Bashkir State University

Email: gulsina_busk@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Natural Sciences Department

Russian Federation, Sibay

Gulsina Azatovna Yagafarova

Sibay Institute (Branch) of Bashkir State University

Author for correspondence.
Email: iagafarova-gul@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Natural Sciences Department

Russian Federation, Sibay

References

  1. Опекунова М.Г., Алексеева-Попова Н.В., Арестова И.Ю., Грибалев О.В., Краснов Д.А., Бобров Д.Г., Осипенко О.А., Соловьева Н.И. Тяжелые металлы в почвах и растениях Южного Урала. II. Экологическое состояние антропогенно нарушенных территорий // Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2002. Вып. 1 (№ 7). С. 63-71.
  2. Найда Н.М. Морфоанатомические особенности вегетативных и генеративных органов цикория обыкновенного в условиях культуры // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2019. № 56. С. 11-19.
  3. Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. 10-е изд., испр. и доп. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. 600 с.
  4. Ефремов А.П. Лекарственные растения и грибы средней полосы России. М.: Фитон XXI, 2014. 504 с.
  5. Куреннов И.П. Самые необходимые лекарственные растения. 4-е изд., испр. и доп. М.: Мартин, 2015. 224 с.
  6. Фармакогнозия. Лекарственное сырье растительного и животного происхождения: учеб. пособие / под ред. Г.П. Яковлева. 3-е изд., испр. и доп. СПб.: Спец. лит, 2013. 847 с.
  7. Baranowska I., Srogi K., Wlochowicz A., Szczepanik K. Determination of heavy metal contents in samples of medicinal herbs // Polish Journal of Environmental Studies. 2002. Vol. 11, № 5. P. 467-471.
  8. Chizzola R., Michitsch H., Franz C. Monitoring of metallic micronutrients and heavy metals in herbs, spices and medicinal plants from Austria // European Food Research and Technology. 2003. Vol. 216. P. 407-411.
  9. El-Rjoob A.O., Massadeh A.M., Omari M.N. Evaluation of Pb, Cu, Zn, Cd, Ni and Fe levels in Rosmarinus officinalis labaiatae (Rosemary) medicinal plant and soils in selected zones in Jordan // Environmental Monitoring and Assessment. 2008. Vol. 140. P. 61-68. doi: 10.1007/s10661-007-9847-3.
  10. Опекунова М.Г. Биоиндикация загрязнений: учеб. пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. 228 с.
  11. Государственная фармакопея СССР. Вып. 2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье. 11-е изд., доп. М.: Медицина, 1991. 400 с.
  12. Гигиенические нормативы 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. 15 с.
  13. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1992. 61 с.
  14. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин и др. М.: Недра, 1990. 335 с.
  15. Завальцева О.А. Основы биогеохимии. Ульяновск: УлГУ, 2012. 71 с.
  16. Временный максимально допустимый уровень (МДУ) содержания некоторых химических элементов и госсипола в кормах для сельскохозяйственных животных и кормовых добавках. М., 1987. 4 с.
  17. Алексеенко В.А., Бузмаков С.А., Панин М.С. Геохимия окружающей среды: учеб. пособие для вузов. Пермь: Перм. гос. нац. иссл. ун-т, 2013. 359 с.
  18. Ивлев А.М. Биогеохимия. М.: Высшая школа, 1986. 125 с.
  19. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, 1991. 151 с.
  20. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. 342 с.
  21. Экогеохимия Западной Сибири. Тяжелые металлы и радионуклиды. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1996. 248 с.
  22. Кириенко Н.Н., Терлеева П.С., Первышина Г.Г. Влияние автотранспортного загрязнения биотопа на биохимическую активность Arctiium lappa и Plantago major // Вестник КрасГАУ. 2009. № 7. С. 70-72.
  23. Сибгатуллина М.Ш., Александрова А.Б., Иванов Д.В., Валиев В.С. Оценка биогеохимического состояния травянистых растений и почв Волжско-Камского заповедника // Ученые записки Казанского университета, серия «Естественные науки». 2014. Т. 156, кн. 2. С. 87-102.
  24. Зайцев Г.Н. Методика биометрических расчетов. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1973. 424 с.
  25. Прохорова Н.В., Матвеев Н.М., Павловский В.А. Аккумуляция тяжелых металлов дикорастущими и культурными растениями в лесостепном и степном Поволжье. Самара: Издательство «Самарский университет», 1998. 131 с.
  26. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. 142 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1 – Degree of mobility of heavy metals in soils

Download (13KB)
3. Figure 2 – Heavy metal content in aboveground and underground parts of Cichorium intybus L.: A – Cu, B – Zn, B – Ni, D – Fe, D – Mn, E – Cd, W – Pb, W – Co

Download (767KB)
4. Figure 3 – Acropetal coefficient of Cichorium intybus L.

Download (11KB)
5. Figure 4 – Biogeochemical activity of Cichorium intybus L. at different test sites

Download (9KB)

Copyright (c) 2022 Buskunova G.G., Yagafarova G.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».