Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Сиромля Т.И. 1 Мяделец М.А. 1

---

1 Институт почвоведения и агрохимии СО РАН

Проведена сравнительная оценка элементного химического состава Achillea millefolium L. различных природно-климатических зон и регионов, отличающихся степенью техногенной нагрузки. Исследователями используются методы атомно-абсорбционной, атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии, рентгенофлуоресцентного и полярографического анализа и др. Нормативные документы, определяющие предельно допустимые концентрации химических элементов в лекарственном растительном сырье, в настоящее время не разработаны; обычно применяются СанПиН для продовольственного сырья и пищевых продуктов. Выявить влияние условий обитания, уровня техногенного воздействия и других факторов на содержание ХЭ по литературным данным оказалось невозможно.

Статья в формате PDF

184 KB

химические элементы.

Achillea millefolium L.

1. Алексеенко В. А. Основные факторы накопления химических элементов организмами // Соросовский образовательный журнал. – 2001. – Т. 7. – № 8. – С. 20-24.

2. Белоногова В. Д. Ресурсы, экологическая безопасность и фитохимические исследования дикоратущих лекарственных растений Пермского края: Автореф. дис. … д-ра фарм. наук. – Пермь, 2009. – 40 с.

3. Власов А. С., Белоногова В. Д., Курицын А. В. Оценка экологической безопасности лекарственного растительного сырья некоторых районов Пермского края // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5. – URL: www.science-education.ru/119-15027 (дата обращения: 29.07.2015).

4. Гончарова Т. А. Энциклопедия лекарственных растений. Лечение травами. – М.: Дом МСП, 1997. – Т. 2. – 528 с.

5. Гравель И. В. и др. Степень извлечения тяжелых металлов из лекарственного сырья Achillea millefolium L. и Glycyrrhiza Uralfnsis Fisch. в настои и отвары // Растительные ресурсы. – 1994. – № 3. – С. 79-84.

6. Гусев Н. Ф., Петрова Г. В., Злобина Ю. М. Влияние угольного разреза на особенности элементного состава Achillea millefolium L. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2013. – № 4 (42). – С. 201-203.

7. Егорова И. Н. и др. Содержание тяжелых металлов в тысячелистнике обыкновенном, произрастающем на территории Кемеровской области // Фундаментальные исследования. – 2009. – № 7. – С. 80-82.

8. Егорова И. Н. Содержание тяжелых металлов и радионуклидов в сырьевых лекарственных растениях Кемеровской области: Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Томск, 2010. – 21 с.

9. Ефремов А. А., Макарова Л. Г., Шаталина Н. В., Первышина Г. Г. Минеральные вещества – основа снижения антропогенного воздействия окружающей среды на организм человека // Химия растительного сырья. – 2002. – № 3. – С. 65-68.

10. Ефремов А. А., Шаталина Н. В., Стрижева Е. Н., Первышина Г. Г. Влияние экологических факторов на химический состав некоторых дикорастущих растений Красноярского края // Химия растительного сырья. – 2002. – № 3. – С. 53-56.

11. Загурская Ю. В. и др. Качество сырья лекарственных растений при выращивании в антропогенно нарушенных регионах Западной Сибири на примере Hypericum perforatum L. и Leonurus quinquelobatus Gilib // Химия растительного сырья. – 2013. – № 4. – С. 141-150.

12. Ильин В. Б. Элементный химический состав растений. – Новосибирск: Наука, 1985. – 129 с.

13. Караваев Н. Г. Экологическая оценка техногенного загрязнения лекарственного растительного сырья в промышленных центрах Западной Сибири: Автореф. дис. … канд. фарм. наук. – Уфа, 1995. – 18 с.

14. Комаров Б. А. Что известно о тысячелистнике? http://www.treskunov.ru/fitohitodezi/ komarov tysyachelistnik.html.

15. Ловкова М. Я., Рабинович А. М., Пономарева С. М. Почему растения лечат. – М.: Наука, 1990. – 290 с.

16. Мяделец М. А., Сиромля Т. И., Черевко А. С. Характеристика элементного состава Achillea millefolium L. антропогенных экосистем г. Новосибирска // Биогеохимия техногенеза и современные проблемы геохимической экологии / Труды IX Международной биогеохимической школы. – Барнаул, 2015. – Т. 2. – С. 273-276.

17. Немерешена О. Н., Гусев Н. Ф., Филиппова А. В. Анатомо-морфологические изменения тысячелистника обыкновенного в техногенной зоне // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2014. – № 4. – С. 158-161.

18. Немершина О. Н., Гусев Н. Ф. К вопросу о содержании микроэлементов в сырье перспективных видов лекарственных растений Южного Предуралья // Вестник ОГУ. Приложение Биоэлементология. – 2006. – № 12. – С. 167-168.

19. Ноздрюхина Л. Н., Гринкевич Н. И. Нарушение микроэлементного обмена и пути его коррекции. – М.: Наука, 1980. – 280 с.

20. Пименова М. Е., Коновалов Д. А., Нестерова Т. А. Изучение ресурсно-фитохимических ценопопуляций тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. – 2003. – № 2. – С. 225-227.

21. Попов А. И. Влияние почвы на элементный состав Achillea millefolium L. // Растительные ресурсы. – 1994. – Т. 30. – Вып. 1-2. – С. 108-120.

22. Поцепай Ю. Г., Анищенко Л. Н., Мокрогузова В. Н. Эксплуатационные запасы и химические показатели лекарственных растений на территории Брянской области // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. Естественные науки. –2013. – № 3. – С. 36-38.

23. Романкевич Е. А. Живое вещество Земли (биогеохимические аспекты проблемы) // Геохимия. 1988. – № 2. – С. 292-306.

24. Савицкене Н. и др. Содержание тяжелых металлов в лекарственных растениях растениях из разных придорожных зон в Литве // Растительные ресурсы. – 1993. – Вып. 4. – С. 23-30.

25. Самсонова О. Е. Биоэлементы Mn, Cu, Zn в некоторых полезных и ядовитых растениях Ставрополья // Вестник ОГУ. Приложение Биоэлементология. – 2006. – № 12. – С. 217-219.

26. Семенова В. В. Содержание тяжелых металлов в растениях тысячелистника обыкновенного в условиях антропогенного воздействия // Труды Института геологии Дагестанского научного центра РАН. – 2014. – № 63. – С. 179-182.

27. Спирова С. Н. Исследование содержания примесных элементов (кадмий, свинец, ртуть) в лекарственных средствах и сырье природного происхождения: Автореф. дис. … канд. фарм. наук. – М., 1995. – 24 с.

28. Стрекалова А. Н. Обоснование технологии сбора лекарственных растений в условиях современной экологической ситуации (на примере Волгоградской области): Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Волгоград, 2007. – 22 с.

29. Сысо А. И. Использование отношения Cr:Ni в мониторинге загрязнения природной среды // Агрохимия. – 1998. – № 4. – С. 76-83.

30. Танцерева И. Г. Эколого-фармакогнозическое исследование некоторых лекарственных растений Кемеровской области: Автореф. дис. … канд. фарм. наук. – Томск, 2004. – 24 с.

31. Шапурко В. Н. Ресурсы и экологические качество лекарственных растений (на примере Брянской области): Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Брянск, 2014. – 24 с.

32. Шапурко В. Н. Ресурсы и экологические качество лекарственных растений (на примере Брянской области): дис. ... канд. биол. наук. – Брянск, 2014. – 201 с.

33. Шаталина Н. В. и др. Содержание некоторых биологически активных веществ в траве тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium), произрастающего в Красноярском крае // Химия растительного сырья. – 2002. – № 3. – С. 13-16.

34. Шмыглева А. В. Экологическая политика Кузбасса: История проблемы (70-80-е годы) // ЭКО-бюллетень ИнЭкА. – 2002. – № 7(10). – С. 78-81.

35. Georgieva L., Gadjalova A., Mihaylova D., Pavlov A. Achillea millefolium L. – phytochemical profile and in vitro antioxidant activity // International Food Research Journal. – 2015. – Vol. 22(4). – P. 1347-1352.

36. Moloudizargari M. et al. A Current Update on the Phytopharmacological Aspects of Achillea millefolium // Journal of Farmaceutical and Biomedicinal Sciences. – 2014. – 04(04). – P. 310-317.

37. Radanovic D., Antic-Mladenovic S., Jakovljevic M. Influence of Some Soil Characteristics on Heavy Metal Content in Hypericum perforatum L. and Achillea millefolium L. // Acta Hortic. – 576. – P. 295-301.

38. Remigius Ch., Hanneliese M., Chlodwig F. Monitoring of metallic micronutrients and heavy metals in herbs,spices and medicinal plants from Austria // Eur. Food Res. Technol. – 2003. – 216. – P. 407-411.

39. Szymanski M. et al. Effect of Trace Elements on Polyphenolic Compounds in Millefolii Herba // Pol. J. Environ. Stud. – Vol. 23. – № 2. – 2014. – Р. 459-466.

Элементный химический состав является важной характеристикой растений, использующихся в качестве лекарственного растительного сырья (ЛРС). Количество каждого из химических элементов (ХЭ) определяется сложным сочетанием нескольких факторов [1, 12, 13 и др.]. Исследование ЛРС, собранного в разных природно-климатических условиях и различных по техногенной нагрузке регионах, актуально в области рационального и экологически безопасного использования растительных ресурсов.

Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.) - травянистый многолетник, ксеромезофит. Неприхотлив к различным климатическим условиям и имеет евроазиатский ареал распространения, в равной степени характерен как для естественной флоры, так и для рудеральной [13, 17, 20 и др.]. Является одним из известных лекарственных растений, применяется как в научной, так и в народной медицине. Обладает широким спектром фармакологических эффектов, проявляющихся на пищеварительной, сердечно-сосудистой, нервной и репродуктивной системах [35, 36 и др.].

Цель данного исследования - сравнение содержания химических элементов в растениях Ach. millefolium различных природно-климатических зон и регионов, отличающихся степенью техногенной нагрузки.

Оценка элементного химического состава проведена на основе собственных исследований (Новосибирская область), а также анализа литературных данных о содержании ХЭ в растениях Ach. millefolium (Алтайский и Красноярский край, Брянская, Калужская, Кемеровская, Московская, Оренбургская, Пермская области, Австрия, Польша, Сербия Югославия). Для определения содержания ХЭ используются атомно-абсорбционная [5-8, 14, 21, 24, 25, 28, 33, 37, 38 и др.], атомно-эмиссионная [16, 21, 30, 39 и др.] и масс-спектрометрия [14, 39], рентгенофлуоресцентный [3, 22, 31, 32 и др.], полярографический [26] и фотоэлектроколориметрический [26] анализ и т.д. В таблице 1 представлено содержание наиболее часто исследуемых ХЭ, в таблице 2 - содержание редко исследуемых ХЭ, в таблице 3 - макроэлементов. Во многих работах спектр исследуемых ХЭ значительно меньше - авторы определяют содержание наиболее «опасных» Pb и Cd, реже - Zn (табл. 4).

As и Hg в ЛРС обычно находятся в следовых количествах или ниже предела обнаружения [6-10, 14, 33]. Однако As в значительных концентрациях (как и многие другие ХЭ) обнаружен в Ach. millefolium Брянской области - 1,0-1,4 мг/кг [22], 8,8-10,5 мг/кг [31, 32], а также в других лекарственных растениях региона. Высокие соотношения Cr/Ni позволяют сделать предположение о значительной запыленности ЛРС [29], однако отсутствие сведений о зольности и содержании нерастворимого остатка золы (не только в данной, но и во многих других работах) не позволяет этого проверить. В исследованиях [31, 32] также привлекают внимание очень низкие значения ошибок среднего содержания при значительном диапазоне варьирования - например, содержание Ti 71±2,9 при варьировании 0-289,5 мг/кг, Pb - 17±2 при варьировании 2,2-25,9 мг/кг и т.д.

В статье А.И. Попова [21] приводится содержание 30 ХЭ в растениях и почвах Кемеровской области. Вероятно, здесь завышены средние значения содержания ХЭ, так как очень высокие коэффициенты вариации - зачастую более 100 % - указывают на анормальный характер распределения ХЭ в выборке либо на наличие в ней отдельных проб с большим содержанием ХЭ. Максимальные значения очень высокие - возможно, часть проб была отобрана на территориях, испытывающих значительную техногенную нагрузку (что характерно для региона [11, 34]). Подробные результаты математической обработки приводятся в статье [38] - не только размах и среднее арифметическое значение, но и медиана (которая даже в значительно менее вариабельной выборке несколько ниже среднего арифметического - например, для Cd 0,21 и 0,14 мг/кг соответственно).

Содержание ХЭ в растениях Ach. millefolium

Продолжение таблицы 1

Примечание. "-" - нет данных. Курсивом выделены диапазоны содержания ХЭ. В скобках приведено содержание ХЭ в почве: [7, 8, 16, 21] - валовое, [37] - экстрагент 0,005 М DTPA, [6] - экстрагент не указан.

Таблица 2

Содержание ХЭ в надземной части Ach. millefolium, мг/кг сухого вещества

Примечание. [18] - в числителе - техногенная зона, в знаменателе - контроль.

В работе [14] сравниваются данные по содержанию ХЭ в растениях Калужской и Московской областей, Красноярского края, окрестностей химического комбината «Стерлитамак» и по книге [4], при этом обнаружены существенные отличия в содержания Hg, Cu, Fe и Na (на порядки). Но данные, приведенные Т. Г. Гончаровой [4], совпадают со значениями коэффициентов биологического накопления, приводимыми М. Я. Ловковой и др. [15], несколько некорректно сравнивать с ними количество ХЭ. Кроме того, содержание ХЭ в растениях Красноярского края полностью соответствует данным Н. В. Шаталиной и др. [33], ссылка на которую отсутствует в списке литературы. Автор делает вывод о необходимости установления содержания ХЭ во всех лекарственных растениях современными методами с указанием источника образца по времени и территории. Но даже в одном и том же регионе исследователи получают значительно отличающиеся данные.

Так, в двух статьях по Оренбургской области [6, 18], содержание свинца в контрольной зоне составляет 0,143 мг/кг и 408 мг/г. Учитывая единицы измерения мг/г, разница составит 7 порядков (при кларке в растениях суши 2,5 мг/кг [23]). Даже если предположить, что в статье допущена опечатка, и авторы привели содержание в мг/кг, разница более чем существенная. Если содержание выражено в мкг/г, то возникают аналогичные вопросы при сравнении концентраций других ХЭ, например, меди - 0,161 мг/кг и 7,4 мг/г соответственно.

Еще один пример - три статьи по содержанию ХЭ в Ach. millefolium, произрастающем в Красноярском крае, опубликованы в третьем номере журнала «Химия растительного сырья» за 2002 г., в них приводятся данные совместных исследований [9, 10, 33]. Содержание меди: 155,33 мг/100 г, т.е. 1553,3 мг/кг [33], 9,6 и 12,5 мг/кг [10], 0,13 (единицы измерения в таблице не указаны, но в примечании отмечено, что «следы - менее 0,001 мг/кг», поэтому можно предположить, что и в таблице мг/кг) [9]  - тот же объект, тот же район, те же исследователи. При этом в работе [10] сделан вывод, что содержание меди может достигать 4 ПДК (ссылка на литературный источник либо значение ПДК не приведено), цинка - 8, свинца - 9, кадмия -7 ПДК. В работе же [9] указано, что содержание свинца, кадмия, мышьяка и ртути не превышает сотых долей ПДК.

С применением значений ПДК для оценки загрязнения вообще часто возникает путаница. Так, в работе В. В. Семеновой [26] для извлечения подвижной формы ХЭ из почв используется 1 М HCl, но полученные содержания цинка и свинца сравниваются с ПДК для ацетатно-аммонийного буферного раствора с рН 4,8 по ГН 2.1.7.2041-06, кадмия - с ОДК валовой формы по ГН 2.1.7.2511-09; из чего следует вывод о превышении ПДК. В статье                   Ю. Г. Поцепай и др. [22] содержание ХЭ в растениях сравнивается с ОДК валовой формы в почвах по ГН 2.1.7.2511-09.

Для лекарственного растительного сырья до сих пор не разработаны нормативные документы, определяющие предельно допустимые концентрации ХЭ. Авторы обычно используют СанПиН для продовольственного сырья и пищевых продуктов - 42-123-4089-86, 2.3.2.560-96 и 2.3.2.1078-01. Приводимые в данных документах ПДК для ХЭ полностью совпадают, хотя в последнем издании уже не нормируется содержание меди и цинка. При этом исследователи, даже получая достаточно близкие данные по содержанию ХЭ в ЛРС, зачастую приходят к принципиально разным выводам об экологической чистоте сырья. Это связано с тем, что для сравнительной оценки используются не только ПДК для чая или БАД на растительной основе, которые несколько отличаются между собой по допустимому содержанию свинца (10 и 6 мг/кг соответственно) и мышьяка (1,0 и 0,5 мг/кг) и совпадают по содержанию кадмия (1 мг/кг) и ртути (0,1 мг/кг), но и ПДК для сушеных овощей и фруктов - и в этом случае очень часто выявляются «загрязнения», которых в действительности нет. Так, в СанПиН 2.3.2.1078-01 содержание ХЭ в сухих овощах и фруктах (п. 1.6.2) оценивается по п. 1.6.1 (свежие и свежемороженые овощи и т.д.), в котором приведены следующие значения: Pb - 0,5; Cd - 0,03; As - 0,2 и Hg - 0,02 мг/кг сырого вещества и сделано примечание: *в пересчете на исходный продукт с учетом содержания сухих веществ в нем и в конечном продукте. Вот на это примечание авторы зачастую не обращают внимания и приходят к выводам о загрязнении ЛРС, в том числе Ach. millefolium [27, 30 и др.].

В работе Н. Савицкене и др. [24] авторы говорят о превышении ПДК в образцах сухого сырья всех видов, но используют ПДК, принятые в Германии для овощной продукции, т.е. в расчете на сырое вещество. Если принять это во внимание, то получится, что большинство исследованных проб соответствуют нормативным требованиям, а отдельные превышения ПДК по свинцу и кадмию отмечаются как на расстоянии 1-3 м от автотрасс, так и на расстоянии 120 м, а также в «фоновой» зоне. В. В. Семенова [26] отмечает, что сбор ЛРС нужно производить вдали от автотрасс даже с низкой интенсивность движения, но при этом содержание цинка в растениях на фоновых территориях даже несколько больше, а максимальные концентрации ХЭ не превышают ПДК по СанПиН 2.3.2.1078-01.

Заключение

Сравнение литературных данных не позволяет выявить какую-либо связь между содержанием ХЭ и природно-климатическими условиями, уровнем техногенного воздействия и другими факторами. При этом причиной является не широкий спектр используемых методов анализа, а наблюдаемая значительная разница в результатах, полученных одной и той же группой исследователей в том же самом регионе. Во избежание этого необходимы разработка и внедрение государственных и отраслевых стандартных растительных образцов, аттестованных на максимально расширенный спектр ХЭ.   Исследователи приходят к выводам как о допустимости использования исследованного ЛРС, так и о невозможности; говорят о чистоте сырья и его загрязненности; отмечают, что загрязнения могут носить случайный характер, и выявляют виды, накапливающие какие-либо ХЭ; при этом сравнение с ПДК зачастую проводится некорректно.

 Не следует забывать и о том, что для заключения о возможности использования ЛРС, собранного на техногенно загрязненных и антропогенно измененных территориях, необходимы исследования не только элементного химического состава, но и определение количества радионуклидов, а также оценка соответствия требованиям других нормируемых характеристик - влажности, зольности, биологически активных веществ и т.п.

Неверова О. А., д.б.н., профессор, зав. лабораторией экологического биомониторинга,  ФГБУН Институт экологии человека СО РАН, г. Кемерово;

Свидерский А. К., д.х.н., профессор, директор Инженерной академии, МОН РК Инновационный Евразийский университет, г. Павлодар.

Библиографическая ссылка