Влияние антропогенного загрязнения на фитохимический состав листьев подорожника большого

Тип:
Добавлен:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Новосибирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

(ГОУ ВПО НГМУ Росздрава)

Экологический факультет

Кафедра экологии

Выпускная квалификационная работа

специализация - экология человека

Влияние антропогенного загрязнения на фитохимический состав листьев подорожника большого

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

.1 Биологическая роль химических элементов в растениях

.2 Основные факторы формирования химического (элементного) состава растений

.3 Источники поступления тяжёлых металлов в экосистемы

.4 Защитные возможности растений

.5 Практическое значение сведений об элементном химическом составе растений

.6 Подорожник большой. Химический состав и применение

.7 Водорастворимые полисахариды. Их строение и фармакологическое действие

.8 Влияние антропогенных факторов на содержание хлорофилла

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

.1 Методы определения золы. ГОСТ 13979.6 - 69

.1.1 Метод определения массовой доли общей золы

.1.2 Метод определения массовой доли золы, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10%

.2 Подготовка проб при валовом определении микроэлементов в растениях. ГОСТ 30178 - 96

.3 Подготовка проб при определении микроэлементов в водном извлечении из листьев растения

.4 Извлечение подвижных форм металлов ацетатно-аммонийным буферным раствором с pH=4,8

.5 Атомно-абсорбционная спектрометрия

.5.1 Общая схема аналитического процесса при атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС)

.6 Количественное определение полисахаридов

.7 Метод определения содержания суммы хлорофиллов

.8 Статистический анализ результатов исследования

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

.1 Зольность листьев П. большого в зависимости от места сбора

.2 Определение массовой доли золы, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10%

.3 Элементный состав листьев П. большого

.4 Количество элементов в водном извлечении из листьев П. большого на разном расстоянии от автотрассы

.5 Определение микроэлементного состава почвы под П. большим

.6 Сравнение содержания различных элементов в П. большом с литературными данными

.7 Динамика накопления хлорофилла-а в листьях подорожника на разном удалении от автотрассы

.8 Содержание водорастворимых полисахаридов в листьях растения

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одной из главных проблем стала глобальная эмиссия тяжелых металлов в воду и почву. Растения обладают способностью аккумулировать металлы из почвы, воды и атмосферы. Проблема поглощения металлов растениями складывается из многих составляющих: необходимости разработки методов защиты пищевых цепей от проникновения металлов в значительных концентрациях, изучения токсичности тяжелых металлов для растений, возможность использования растений как биоиндикаторов загрязнения среды тяжелыми металлами.

Степень загрязнения придорожных полос тяжёлыми металлами более чётко выражается в химическом составе растений, чем в составе почвы (Глуховский А.Б.,1994). При постоянно возрастающем уровне загрязнения концентрации тяжёлых металлов в растениях могут возрастать в десятки и сотни раз (Черных Н.А.,1999). Увеличивающийся токсический прессинг, накапливаясь по цепочке питания, может негативно отражаться на здоровье человека. Живые организмы способны накапливать токсические вещества. Результат - пагубные последствия, как для самого организма, так и для организмов, использующих данный биологический вид в качестве пищи. Причём, перемещение токсиканта от организмов жертв к организмам - консументам может сопровождаться увеличением концентрации вещества в тканях каждого последнего организма - звена пищевой цепи (Касатиков В.А.,1991, Махлаюк В.П., 1993).

Интенсивная антропогенная нагрузка на растения вызывает изменение их химического состава. Автотранспортное загрязнение является одним из наиболее опасных, оказывающих жёсткое влияние на придорожные экосистемы. В выхлопных газах обнаружено более 200 различных веществ, из которых только 5 нетоксичны (Ведина О.Т.,1994). С работой автомобильного транспорта связано загрязнение почв в наибольших количествах тяжёлыми металлами, а именно, свинцом, кадмием и цинком (Ведина О.Т.,1994, Ермохин Ю.И., 1998, Красницкий В.М., 2002). Подорожник большой является ценным лекарственным растением. Его листья содержат большую группу биологически активных веществ: полисахариды, флавоноиды, фенолкарбоновые кислоты, витамины C и K, дубильные вещества и др. (Растительные ресурсы…, 1990.) Водные настои и экстракты из листьев Подорожника большого оказывают регулирующее влияние на желудочную секрецию, используются как отхаркивающее средство. Сок подорожника используют в качестве наружного противовоспалительного, ранозаживляющего и противомикробного средства (Государственная фармакопея…, 1987).

Наряду с этим, Plantago major L. имеет наивысший пятый класс константности и входит в состав широко распространённого класса синантропной растительности Plantaginetea majoris R.Tx. et Prsg. in R.Tx 1950 Подорожник большой произрастает в хорошо освещённых и достаточно увлажнённых местообитаниях, легко переносит повышенное уплотнение почвы. Сообщества данного типа повсеместно представлены на дворовых площадках, вдоль тропинок и дорог, на местах активного отдыха людей. Виды растений данной ассоциации легко выдерживают высокую рекреационную нагрузку вследствие низкорослости и преобладающей розеточной жизненной формы (Мирин Б.М., Наумова Л.Г., 1998).

Широкое распространение Подорожника большого в нарушенных деятельностью человека обитаниях и его высокая ценность в качестве лекарственного сырья, выводят на передний план вопрос о влиянии антропогенного воздействия на микроэлементный состав листьев растения.

Цель исследования.

Целью нашего исследования стала оценка качества и безопасности листьев подорожника большого, собранного на разном удалении от автотрассы, в качестве лекарственного сырья, а также использования его при индикации загрязнения окружающей среды.

Задачи исследования:

.Определить количество общей и растворимой в 10% соляной кислоте золы, концентрацию экстрагируемых (10% НСl и водным раствором) форм макро- и микроэлементов (Mg, Fe, Mn, Zn, Cu, Cd, Pb, Sr) в листьях подорожника, собранного на разном удалении от автотрассы.

.Определить концентрацию подвижной формы Mg, Fe, Mn, Zn, Cu, Cd, Pb, Sr в почвах под растениями подорожника на разном удалении от автотрассы.

.Изучить содержание полисахаридов и хлорофилла в листьях Подорожника большого, собранного на разном расстоянии от автотрассы.

.Выяснить связи между составом БАС, с одной стороны, и содержанием макро- и микроэлементов в листьях П. большого, с другой стороны.

.Оценить качество и безопасность листьев П. большого как лекарственного сырья, собранного на разном удалении от автотрассы.

Научная новизна. Впервые проведена комплексная оценка антропогенного влияния на микроэлементный состав сухого сырья и водного извлечения из листьев П. большого, а также исследование зависимости содержания водорастворимых полисахаридов и хлорофилла от степени антропогенной нагрузки.

Практическая значимость работы. Полученные данные могут быть использованы для определения допустимости использования листьев Подорожника большого, собранных в загрязненных районах, в качестве лекарственного растительного сырья. В перспективе возможно расширение ресурсной базы лекарственного растительного сырья.

Использование полученных данных для применения растений П. большого в качестве биоиндикатора загрязнения окружающей среды.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

.1 Биологическая роль химических элементов в растениях

Для решения многих вопросов, связанных с охраной здоровья человека, очень часто необходимо привлекать сведения о естественном («нормальном») содержании тяжёлых металлов в растительной лекарственной продукции. Согласно исследованиям германских авторов (Vetter H., Mahlhop R., 1974), основное количество (75 - 80%) тяжёлых металлов поступает в организм человека с растительной пищей.

В группу «тяжёлых металлов» объединяют химические элементы с металлическими (Zn, Pb, Cu, Co, Hg, Cd, Ti и др.) и неметаллическими (As, Se, Sb и др.) свойствами и с неодинаковой биологической ролью. Академик А.П. Виноградов (1952) высказал мысль о том, что большое биологическое разнообразие и исключительная пестрота геохимических ситуаций на Земле способствовали использованию любого химического элемента с определёнными метаболическими задачами. В подтверждение сказанному можно привести результаты исследований последних лет: выявлены важные физиологические функции в живых организмах таких элементов, как As, Cd, Pb (Авцын П.А., Жаворноков А.А., 1991). Эти функции реализуются в ничтожно малых концентрациях.

В природе нет токсичных и нетоксичных химических элементов, есть токсичные и нетоксичные концентрации. Концентрация химических элементов в почве играет определяющую роль в их экологической классификации (Сысо А.И. и др., 2004).

Cd - кадмий. Хорошо известен как токсичный элемент, но он же относится к группе «новых» микроэлементов (кадмий, ванадий, олово, фтор), жизненная необходимость которых животным доказана сравнительно недавно в тонких опытах (Авцын П.А., Жаворноков А.А., 1991): в низких концентрациях Cd способен стимулировать их рост. Для высших растений необходимость в кадмии достоверно не установлена. Основные проблемы, связанные у человечества с этим элементом, обусловлены техногенным загрязнением окружающей среды и его токсичностью для живых организмов уже при низких концентрациях. Кадмий способен сравнительно легко поступать в растения из почвы через корневую систему, а также из атмосферы через листья. Растения обладают разной способностью аккумулировать его (Андреева И.В. и др., 2000). Основной причиной токсичности кадмия для растений считается нарушение активности ферментов. Кроме того, кадмий тормозит фотосинтез, нарушает транспирацию и фиксацию CO2, ингибирует биологическое восстановление NO2 до NO. Фитотоксичность кадмия появляется также в затруднении поступления и метаболизма в растениях ряда элементов питания (Zn, Cu, Mn, Ni, Se, Ca, Mg, P). Этот антагонизм можно использовать, подавляя избыточное накопление кадмия в растениях путём улучшения снабжения их названными элементами.

В результате деятельности человека глобальное обогащение окружающей среды кадмием в 3 раза превысило поступление его за счёт естественных источников. Существует опасность для здоровья и жизни человека и животных от потребления в пищу растений, загрязнённых кадмием. При этом внешне такие растения могут не иметь признаков отравления: токсичный для них уровень выше, чем для животных и человека. В животных организмах кадмий обладает способностью легко усваиваться из пищи и воды и проникать в различные органы и ткани. Кадмий ингибирует синтез ДНК, белков и нуклеиновых кислот, влияет на активность ферментов, его избыток нарушает усвоение и обмен других микроэлементов (Zn, Cu, Se, Fe), может вызвать их дефицит.

В мире и России существуют жесткие ограничения на поступление Cd в организм человека и животных, содержание его в различных объектах природной среды, пище и воде. Среднесуточное потребление кадмия человеком, по данным ВОЗ/ФАО, ограничивается 57,1 - 71,4 мкг в день, в США оно уменьшено до39 мкг. ПДК Cd в почве в разных странах колеблется от 2 до 5 мг/ кг. Предельно допустимая норма содержания металла в воде (мг/л): питьевой - 0,001 (Россия) и 0,01 (США), оросительной - 0,01 - 0,05; в кормах - 1 мг/кг сух. в-ва.

Cu - медь. Металл играет важную роль во многих физиологических процессах, протекающих в живых организмах. В растениях - это фотосинтез, дыхание, перераспределение углеводов, восстановление и фиксация азота и т.д. Столь разностороннее участие объясняется способностью Cu, также как и Fe, Mn, Co и Mo, менять валентность. Медь, наряду с цинком, отвечает за процессы репродукции: её дефицит приводит к уменьшению образования зёрен. Обычно количество меди в растениях варьирует от 1 до 20 мг/кг сухого вещества. Животным организмам медь необходима для синтеза гемоглобина и участия во многих биологических процессах, аналогичных вышеописанным для растений.

У животных и человека дефицит меди (гипокупероз) приводит к анемии, снижению интенсивности роста, потере живой массы при острой нехватке металла (менее 2 - 3 мг/сут) возможно возникновение ревматического артрита и эндемического зоба. Причина дефицита - низкое содержание меди в кормах и продуктах питания, а также неблагоприятное её соотношение с другими элементами - Ca, Zn, Mn, Pb и пр. Избыток этих элементов-антогонистов снижает поступление меди в организм и её усвоение.

Fe - железо. Широко распространённый в природе элемент, однако в биологических объектах его концентрация невелика, что позволяет отнести его к разряду микроэлементов. Физиологическая роль железа в растительных и животных организмах связана, прежде всего, с преобразованием энергии, необходимой для синтеза и других процессов метаболизма в клетке. Свою биологическую функцию железо осуществляет, находясь в составе биологически активных соединений - Fe-протеинов и более70 различных ферментов. Дефицит железа, как правило, наблюдается в почвах с низким содержанием его доступной для растений формы (песчаных и супесчаных, а также техногенно загрязнённых тяжёлыми металлами - Mn, Ni, Co - антагонистами железа).

У животных и человека при низком содержании железа в пище возникает железодефицит (гипосидероз) - одна из наиболее распространённых болезней, вызванных недостатком микроэлементов. Её проявления - гипорофная анемия, атрофический ринит, гастрит и др. (Кальницкий Б.Д., 1985, Авцын П.А., Жаворонков А.А., 1991). Дефицит железа в животных организмах тесно связан с его низким количеством в растениях. Болезненные проявления у животных начинаются при содержании Fe в кормах менее 25 мг/кг сухого вещества.

Избыток железа также губителен для живых организмов. Чрезмерное поглощение железа растениями наблюдается на кислых пойменных, болотных, засоленных и бедных фосфором и основаниями почвах. При содержании Fe в растениях свыше 150 - 250 мг/кг сухого вещества происходит уменьшение поглощения марганца и нарушение соотношения Fe/Mn (Alvazer-Tinaut M.C., Leal A., 1980). Количество железа в рационе питания человека должно составлять не менее 10 мг/сут, нормой считается 10 - 30 мг/кг (Скальный А.В., 2004). Избыточное поступление железа в пищевую цепь в России регламентируется санитарно-гигиеническими нормативами только по его концентрации в питьевых водах, равной 0,3 мг/л (СанПин 2.1.4.1074-01).

Mg - магний. Если ранее считалось, что основная физиологическая роль магния связана с его вхождением в молекулу хлорофилла, то в настоящее время элемент рассматривается как полифункциональный. Некоторые из функций магния близки функциям кальция и калия. Подобно кальцию, магний входит в состав запасного вещества - фитина, который используется в энергетическом обмене и как источник фосфорной кислоты. По аналогии с калием магний является кофактором многочисленных ферментов. Считается, что магний каким-то образом стабилизирует структуры рибосом (Ильин В.Б., 1985).

Mn - марганец. Одна из важнейших биохимических функций этого элемента - участие в окислительно-восстановительных реакциях в связи с его способностью легко менять валентность, обратимо переходить из Mn2+ в Mn7+.

В растениях марганец участвует в дыхательном процессе, азотном обмене, биосинтезе белка, образовании хлорофилла, синтезе нуклеиновых кислот и передаче наследственной информации. Марганец является одним из элементов, которые способствуют избирательному поглощению ионов из питательных растворов, устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды. В животных организмах марганец выполняет многие из тех функций, которые описаны выше, а также ряд специфических. Он необходим для нормальной секреции инсулина, воспроизводства, формирования скелета, работы центральной нервной системы и т.д. Марганец, как и другие металлы переходной группы периодической системы (Fe, Zn, Cu), активизирует ферменты, или входит в состав ферментов системы переноса электронов. По данным Диксона и Уэбба (Ильин В.Б., 1985; Кабата-Пендиас А., Пендиас Х., 1989), он является составной частью более 10 ферментов, которые катализируют различные метаболические процессы. В опытах на животных и растениях установлено, что марганец и железо взаимосвязаны в метаболических процессах, а соотношение Fe/Mn имеет важное физиологическое значение. Для нормального развития растений это должно быть в пределах 1,5 - 2,5 (Кабата-Пендиас А., Пендиас Х.,1989). Его сдвиг может вызвать сбой в нуклеиновом обмене, индуцированный дефицит железа.

Дефицит марганца - обычное явление для некоторых сельскохозяйственных культур, растущих на бедных этим элементом лёгких почвах, а также на почвах с нейтральной или щелочной реакцией среды и повышенным содержанием карбонатов. Избыток марганца также опасен для растений. Нарушения наступают при его концентрации в сухой массе фитомассе свыше 200 - 500 мг/кг и проявляются в виде бурых пятен на листьях. Кроме того, избыток марганца нарушает нормальное соотношение Fe/Mn, вызывает депрессию в нуклеиновом обмене. Токсичное действие марганца на растения обычно наблюдается на богатых им почвах с кислой реакцией среды (при pH 5,5 и ниже). Избыток марганца возможен и при высоком значении pH на плохо дренируемых почвах - солонцах, луговых и болотных. У животных дефицит марганца может возникать, когда его содержание в корме становится меньше 20, избыток - при концентрации более 1000 мг/кг сухого вещества.

Количество микроэлемента в рационе питания человека должно составлять не менее 2 - 3 и не более 10 мг/сут (Авцын П.А., Жаворонков А.А., 1991; Скальный А.В., 2004), в кормах животных - 1000 мг/кг сухого вещества. Избыточное поступление марганца в пищевую цепь в Росси регламентируется санитарно-гигиеническими нормативами по валовому содержанию в почвах (1500 - 3000 мг/кг) и концентрации в питьевых водах - 0,1 (0,5) мг/л (Ильин В.Б., 1991; СанПин 2.1.4.1074-01).

Pb - свинец. Интерес к элементу в биологии и медицине почти исключительно связан с его токсичностью для всего живого. Тем не менее, установлено, что в небольших количествах он необходим растительным и особенно животным организмам. Дефицит свинца в растениях возможен при его содержании в надземной части от 2 до 6 мкг/кг сухого вещества (Кальницкий Б.Д., 1985, Кабата-Пендиас А., Пендиас Х., 1989). Животные испытывают недостаток этого элемента при концентрации его в корме менее 0,05 - 0,5 мг/кг (Кальницкий Б.Д., 1985). В связи с техногенным загрязнением окружающей среды, где свинец рассматривается как приоритетный загрязнитель, накоплена информация о его токсическом действии на живые организмы. Избыток свинца в растениях ингибирует дыхание и подавляет процесс фотосинтеза, иногда приводит к увеличению содержания кадмия и снижению поступления цинка, кальция, фосфора, серы. При свинцовом токсикозе у животных и человека в первую очередь поражаются органы кроветворения (анемия), нервная и сердечно - сосудистая системы, почки. Угнетается активность многих ферментов, нарушаются процессы метаболизма и биосинтеза. Поступление свинца в пищевую цепь в России регламентируется ОДК валового содержания в почвах (мг/кг): в песчаных и супесчаных - 32, в кислых суглинистых и глинистых - 65, в нейтральных суглинистых и глинистых - 130. С точки зрения ФАО/ВОЗ, верхний уровень поступления свинца в организм человека массой 60 кг не должен превышать 0,45 мг/сут; во многих странах Европы и Америки его ограничивают 0,1 - 0,2 мг. ПДК свинца в питьевой воде во многих странах мира примерно одинаковые и не превышают 0,03 - 0,05 мг/л (СанПин 2.1.4.1074-01).

Zn - цинк. Выполняет в живых организмах многие биохимические функции. Наиболее существенная из них - участие в составе разнообразных ферментов в метаболизме углеводов, белков и фосфатов. Общебиологическое значение этого элемента, указывающее на единстве всего живого (Авцын П.А., Жаворонков А.А., 1991), - участие в процессе размножения. У высших растений цинк накапливается, прежде всего, в семенах, где концентрируется в зародыше. Недостаток микроэлемента сильнее угнетает процесс формирования генеративных органов и плодоношение (образование семян), чем рост вегетативной массы. В случае критически низкого уровня обеспеченности растений цинком возможно полное отсутствие семян. Дефицит цинка у растений ведёт к нарушению углеводного, фосфорного и белкового обмена, ухудшению репродуктивной функции, снижению устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды (Захурул И.Мд., 1998).

У животных дефицит цинка ощущается при количестве в кормах менее 20 - 30 мг/кг сухого вещества, что приводит к ухудшению аппетита, задержке роста и полового созревания, бесплодию. Для животных избыточным в корме считается концентрация цинка более 500 мг/кг сухого вещества. При избыточном потреблении элемента снижается прирост живой массы, появляется депрессия в поведении, возможны аборты (Кальницкий Б.Д., 1985). В России содержание цинка в звеньях пищевой цепи ограничивают следующими санитарно-гигиеническими нормативами (мг/кг): ОДК в разновидностях почв песчаных и супесчаных - 65, в суглинистых и глинистых (кислых) - 110, в суглинистых и глинистых (нейтральных) - 220, ОДК обменной формы - 23, ПДК кислотнорастворимой формы - 60 (Ильин В.Б., 1991). ПДК цинка в питьевой воде во многих странах - 5 мг/л (СанПин 2.1.4.1074-01). Таким образом, в главе в краткой форме описано биологическое значение микроэлементов для живых организмов и показана их физиологическая роль в процессах обмена веществ у растений, животных и человека. О конкретных функциях микроэлементов известно далеко не всё, биологическое предназначение некоторых их них, например Cd, Pb, вообще только очерчивается. Важное значение для нормального функционирования живых организмов имеет не только присутствие микроэлементов в пищевой цепочке, но и их количественное соотношение, этот аспект пока изучен недостаточно.

1.2 Основные факторы формирования химического (элементного) состава растений

В научной литературе рассматривается более 100 факторов, влияющих на поглощение химических элементов растениями и соответственно на их химический состав. Эти разнообразные факторы и влияния мы делим на две большие группы: внутренние - физиологические и внешние - экологические (Ковалевский А.Л., 1991).

Физиологические факторы включают в себя влияние на химический элементный состав таксонов (отделов, классов, семейств и т.д.), а также их морфологии и анатомии, стадий развития растений и их отдельных частей, взаимовлияние химических элементов, находящихся в органах и тканях растений.

Экологические факторы включают в себя внешние источники химических элементов и делятся на две группы. К первой группе относятся почвы, почвообразующие породы, минералы, руды, почвенные и подземные воды и газы, а также атмосферные твёрдые и жидкие частицы - аэрозоли, жидкие осадки, газы, газообразные вещества, т.е. все источники корневого и некорневого поступления химических элементов в растения. Вторая большая группа экологических факторов включает климатические и погодные: широтную - глобальную и высотную - локальную зональность, атмосферные осадки, влияние температуры воздуха и почвы, ветра, атмосферного электричества, электрических, в том числе грозовых, разрядов и т.п. Объектом интенсивных исследований в последние десятилетия является влияние человека и техногенеза на химический состав растений - антропогенные факторы. Они касаются в основном загрязнения внешней среды токсичными элементами и в меньшей степени физического воздействия человека на внешнюю среду при разработке месторождений полезных ископаемых, рекультивации земель и обработке почв в сельском хозяйстве. Малоизученной группой экологических факторов является взаимовлияние растений на химический состав, а также влияние животных на растения.

Зависимость химического состава растения от внешних экологических факторов несомненна. В то же время хорошо известно, что основной химический состав определённых видов и частей растения - содержание в них в первую очередь углерода и воды, составляющих 98 % их биомассы, является относительно стабильным в различных условиях их произрастания. В значительной степени это касается и других основных компонентов их химического состава - макроэлементов (N, P, K, Ca, Mg, S, Si). Стабильность макроэлементного состава обусловлена наличием у растений мощного физиологического фактора - антиконцентрационных физиолого-биохимических барьеров против избыточных концентраций химических элементов в питающей среде. Наибольший интерес представляют микроэлементы, содержание которых в растениях не стабилизировано физиологическими барьерами.

А. Л. Ковалевским (1991) установлены системы барьерного - безбарьерного накопления химических элементов различными видами, частями и тканями растений. Барьерное (неконцентрирующее) накопление - это наличие у растений механизмов, ограничивающих накопление в их тканях химических элементов, находящихся в питающейся среде в больших концентрациях. Безбарьерное (концентрирующее) накопление - неограниченное накопление элементов в живых тканях.

Барьерное накопление характерно для большинства высших растений и не характерно для мохообразных и лишайниковых. Причём различные виды растений имеют разные типы накопления.

В растениях отмечена резкая дифференциация различных анатомических частей по типам накопления химических элементов, находящихся во внешней среде в больших концентрациях. Корни обычно характеризуются безбарьерным, а надземные части - барьерным накоплением большинства металлов.

Тип накопления химических элементов, находящихся в больших концентрациях в питающей среде, зависит от фаз вегетации растений. Безбарьерное накопление ряда химических элементов характерно для фазы подростков, когда у растений нет дифференциации надземных частей на различные органы, и в заключительные фазы вегетации - после созревания и в период зимнего покоя, когда безбарьерное накопление может сопровождаться выделением избыточных количеств элементов в твёрдой фазе в виде биолитов - биогенных минералов в живых тканях растений.

На накопление химических элементов оказывают большое влияние климатические факторы. К таким факторам следует отнести влияние изменения интенсивности атмосферных осадков двух типов: кратковременных с циклом в несколько дней и длительных - от нескольких месяцев до нескольких десятков лет.

Наиболее хорошо изучены кратковременные изменения содержания некоторых элементов корневого питания растений, связанные с дождями, которыми в той или иной степени могут выщелачивать практически все химические элементы, находящиеся в листьях. (Ковалевский А.Л., 1991)

Итак, выше рассмотрены закономерности формирования химического (элементного) состава растений от основных двух факторов: экологических и физиологических. Степень изученности этих разнообразных факторов в конкретных условиях произрастания растения, различна, поэтому изучение этого вопроса перспективно.

.3 Источники поступления тяжёлых металлов в экосистемы

Источники поступления тяжёлых металлов в экосистемы весьма разнообразны. Их можно объединить в две группы: природные и техногенные.

К природным источникам относят следующие: пыль, лесные пожары, вулканическую деятельность, эрозионные процессы, растительность, морские соли, сгорание метеоритов (Красницкий В.М., 2002; Ермохин Ю.И.,1998; Черных Н.А., 1999). Природные источники не могут оказать существенного влияния на загрязнение экосистем тяжёлыми металлами. Деятельность людей коренным образом изменяет естественные потоки химических элементов, поступающих в экосистемы (Ермохин Ю.И.,1998).

Основными техногенными источниками являются: добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива и нефтепродуктов, выбросы автотранспорта, производство и переработка сельскохозяйственной продукции (Ермохин Ю.И., 1998; Черных Н.А., 1999, Ильин Б.В., 2001).

Загрязнение экологических систем происходит за счёт поступления тяжёлых металлов из атмосферы, удобрений, пестицидов, твёрдых бытовых отходов и отходов промышленности, а также с осадками сточных вод.

В результате антропогенной эмиссии металлов их концентрации в промышленно развитых районах превышают фоновые в десятки раз (Черных Н.А., 1999). Атмосфере отводится существенная роль в массопереносах веществ, в том числе и тяжёлых и металлов, в глобальных (океан - атмосфера - континент) и локальных (почва - растение - атмосфера) системах.

Алексеев Ю.В. (1987) выделяет в процентном соотношении основные источники техногенного загрязнения атмосферы и расставляет их по степени наносимого вреда окружающей среде:

- тепловые или иные электростанции - 27%;

- предприятия чёрной металлургии - 24,3%;

- предприятия по добыче и переработке нефти - 15,5%;

- транспорт - 13,1%;

- предприятия цветной металлургии - 10,5%;

-предприятия по добыче и изготовлению строительных материалов - 8,1%.

Наиболее мощным источником атмосферного загрязнения являются предприятия топливно-энергетического комплекса, особенно работающие на угле (Мотузова Г.В., 2002). В тонне обогащенного угля содержится 100 - 500 г молибдена, 100 - 500 г свинца, 300 - 800 г циркония, 400 - 500 г ртути, и многие другие металлы (Просянников В.И., 1994).

Если подсчитать суммарный выброс в атмосферу одной ТЭС в сутки, то получится мощный техногенный поток, загрязняющий почву не только в районе действия предприятия, но и на расстоянии 1 - 2 км от источника (Просянников В.И., 1994).

Загрязнители не только оказывают влияние на почву, но и увеличивают содержание металлов в растениях (Потин С.Н.,1996).

Существенное влияние на загрязнение почв тяжёлыми металлами, поступающими из атмосферы, по мнению многих авторов, оказывают предприятия чёрной и цветной металлургии (Алексеев Ю.В.,1987; Ермохин Ю.И.,1998; Ильин В.Б.,2001; Аржанова В.С.,1980). На поверхность почвы в результате их деятельности выпадают осадки в виде техногенной пыли, в которой содержатся: свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, хром, цинк и другие токсичные элементы.

Выбросы свинца в атмосферу резко увеличились в последнее время: при сжигании нефти и бензина в атмосферу поступает около 50% всего глобального выброса этого элемента (Черных Н.А., 1999). Глобальное годовое поступление кадмия в результате работы промышленных предприятий - 7600 т, тогда как из природных источников - в 8 раз меньше (960 т) (Pacyna J.M., 1992).

Все виды современного транспорта являются источниками загрязнения атмосферы (Ермохин Ю.И.,1998, Красницкий В.М., 2002, Ведина В.Т., 1994, Казюта Н.Р., 1988). Автотранспортное загрязнение - одно из наиболее опасных, оказывающих огромное влияние на придорожные экосистемы.

При сжигании одного литра этилированного бензина в воздух поступало и оседало на почву и растения 200 - 400 мг свинца, входящего в состав антидетонационной присадки (Черных Н.А., 1999). По данным (Ведина О.Т., 1994), при сжигании этилированного бензина ежегодно выбрасывается в атмосферу около 0,07 тыс. т цинка. Однако в основном этот элемент попадает в окружающую среду в результате износа резиновых автопокрышек - 2,2 тыс. т в год (Бутковский Р.О.,1990).

В России выбросы свинца в 1995 г. только автомобильным транспортом составили 4000 т, что в несколько раз больше прямых промышленных выбросов (Доклад о свинцовом загрязнении окружающей среды …, 1997).

Особенно сильно загрязняются почвы тяжёлыми металлами в придорожной полосе (до 100 м), с превышением ПДК в несколько раз. Наибольшее количество ТМ оседает на почву в пределах 10 - 15 м от дороги и концентрируется в почвенном слое на глубину до 10см (Ильин В.Б., 1991).

Накопление тяжёлых металлов в почвах способствует накоплению их в произрастающих на этих почвах растениях, как дикорастущих, так и сельскохозяйственного назначения (Ермохин Ю.И.,1998; Красницкий В.М., 2002; Ильин В.Б., 1991).

.4 Защитные возможности растений

В основе защитной функции растений лежит генетически обусловленное стремление организма сохранять в метаболически важных пунктах и репродуктивных органах нормальные качественно-количественные пропорции химических элементов, для чего используются механизмы неспецифической и специфической природы. Механизмы неспецифической природы объединяют в себе морфологические структуры, физико-химические и химические реакции (поясок Каспари, клеточные оболочки и мембраны, вакуолярное депо, многочисленные органические соединения со свойствами комплексообразователей), которые соответственно обеспечивают механическое задерживание тяжёлых металлов, их адсорбцию на стенках клеток, изоляцию, уменьшение подвижности. Агентами специфической защиты белки, вырабатываемые растениями только для связывания избыточных ионов тяжёлых металлов.

При более высоком, чем естественное, содержание тяжёлых металлов в почве и их повышенном поступлении в растения установлен факт уменьшения потока избыточных ионов из корней в надземные вегетативные органы, а из них - в органы запасания ассимилятов. Способность растений ограничивать накопление тяжёлых металлов в используемых человеком и животными органах ярко проявляется на техногенно загрязнённых почвах, что может значительно снизить остроту экологической ситуации. Защитные возможности растений различных видов неодинаковы.

Сведения о буферной способности почв и защитных возможностях растений позволяют создавать системы почва - растения с высоким экологическим потенциалом, обеспечивающие получение гигиенически чистой продукции на несильно загрязнённых землях.

.5 Практическое значение сведений об элементном химическом составе растений

Сведения о концентрациях химических элементов в растениях уже давно привлекают внимание специалистов и в настоящее время успешно используются в практической работе.

Большой интерес представляют сведения о химическом составе растений и для прикладной геологии. Так называемый биогеохимический метод поиска полезных ископаемых основан на способности отражать повышение количества химического элемента в почве или почвообразующей породе через возрастание его концентрации в фитомассе. Если учесть, что корневая система многих кустарников и деревьев достигает глубины 10 метров и более, нетрудно представить диагностические возможности этого метода.

По современным представлениям биоиндикаторы - организмы, присутствие, количество или особенности, развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация - метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов - биоиндикаторов. При биоиндикации загрязнения почв тяжелыми металлами в настоящее время во многих странах используют подорожник.

Особенно важное значение имеют данные о количестве химических элементов в растениях и растительной продукции в связи с тем обстоятельством, что из-за крайне неблагополучной экологической обстановки во многих регионах нашей планеты отмечается высокое содержание микроэлементов в растениях, обусловленное их накоплением, что в свою очередь приводит к возникновению серьезной проблемы в питании человека и животных. В связи с этим необходимо в первую очередь вести точный контроль над соответствием продукции установленным нормативам, т.е. необходимо применение современных методов анализа.

.6 Подорожник большой. Химический состав и применение

экосистема антропогенный растение хлорофилл

Подорожник большой (Plantago major L. - сем. Plantaginaceae) - многолетнее травянистое растение, высотой до 40 см, широко распространен по всей территории России, кроме Крайнего Севера. Вне России растет во всех странах бывшего СССР, всех европейских и азиатских странах, в том числе в Китае. Редкое заносное растение в Африке, Южной Америке и Австралии. Растет около жилья, вдоль дорог, на пустырях, мусорных местах, в посевах, по берегам водоемов, на участках с нарушенным природным растительным покровом.

Культивирование. Промышленная культура освоена в Полтавской области Украины, где траву подорожника выращивают для получения препаратов "Сок подорожника" и "Плантаглюцид". Легко может быть введен в культуру в средней и южной полосе европейской части России и Южной Сибири. С лечебными целями используются листья, семена, корни растения.

Химический состав. В листьях П. большого найдены гликозид аукубин, расщепляющийся при гидролизе на аукубигенин и глюкозу, флавоноиды, витамин К, аскорбиновую кислоту, дубильные вещества, горечи, следы алкалоидов, полисахариды и т.д.

Фармакологические свойства. При фармакологическом исследовании препаратов из листьев подорожника установлена их широкая биологическая активность. Сок из свежих листьев подорожника эффективен при лечении ран роговицы. Экстракт из листьев оказывает седативное и гипотензивное действие. Водный настой из листьев подорожника усиливает активность мерцательного эпителия дыхательных путей, что ведет к усилению секреции бронхиальной слизи, вследствие чего мокрота разжижается и облегчается ее выделение при кашле. Экстракт из листьев подорожника оказывает кровоостанавливающее, ранозаживляющее и бактериостатическое действие при лечении экспериментальных ран. У подопытных животных уменьшается гнойное отделяемое, ускоряется рост грануляций и эпителизация по сравнению с контрольными животными.

Применение в медицине. Настой из листьев подорожника оказывает отхаркивающее действие и используется как вспомогательное средство при бронхитах, коклюше, бронхиальной астме, туберкулезе. Сок из свежих листьев подорожника эффективен при хронических гастритах, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки с нормальной или пониженной кислотностью желудочного сока. Больные отмечают при лечении соком из листьев подорожника уменьшение или исчезновение болей и диспепсических явлений, улучшение аппетита. К концу курса лечения исчезают напряжение мышц и болезненность брюшной стенки при пальпации, спастические явления в толстом кишечнике, повышается кислотность желудочного сока. Сок из свежих листьев подорожника эффективен при лечении ран роговицы; подавляет рост патогенного стафилококка в разведении 1:2, синегнойной палочки в разведении 1:4 и задерживает рост гемолитического стрептококка в разведении 1:2.

Наличие фитонцидов в растении обусловливает антимикробное действие препаратов. Водный настой и свежий сок из листьев растения способствует быстрому очищению и заживлению ран. Применяют эти препараты в виде примочек и промываний при ушибах, свежих порезах и ранениях, при хронических язвах, свищах, нарывах, фурункулах. Кроме того, при гнойных ранах, фурункулезе хорошо промытые свежие листья используют в виде компресса.

.7 Водорастворимые полисахариды. Их строение и фармакологическое действие

Полисахариды - это сложные углеводы; многочисленная и широко распространенная группа органических соединений. Согласно химической классификации полисахариды подразделяют на гомополисахариды и гетерополисахариды. При этом растительные полисахариды подразделяются на следующие группы, содержащие в качестве мономеров:

·глюкозу - крахмал, целлюлозу, лихенин;

·фруктозу - инулин;

·маннозу, галактозу, ксилозу, арабинозу - маннаны, галактаны, ксиланы, арабинаны;

·галактуроновую кислоту - пектиновые вещества;

·глюкозамин - хитин грибов.

·гемицеллюлозы;

·камеди, слизи;

·мукополисахариды - полисахариды, связанные с белками (Яковлев Г.П., Блинова К.Ф., 2004).

В листьях Подорожника большого водорастворимых полисахаридов содержится не менее 12% (ГФ, 1987). Качественный анализ фракций водорастворимых полисахаридов, содержащихся П. большом, показал наличие пектина, глюкоманнов, арабиногалактанов, ксиланов и др. (Samuelsen A.B., 1995).

Установлена многообразная биологическая активность полисахаридов растительного происхождения. Они обладают антибиотической, противовирусной, противоопухолевой, противоядной, обволакивающей активностью.

Лекарственные растения, содержащие полисахариды, могут использоваться как в качестве лекарственных средств, так и в качестве биологически активных добавок к пище. При этом следует отметить низкую токсичность как лекарственных растений, содержащих полисахариды, так и выделенных из них полисахаридных комплексов, и широкий спектр их фармакологической активности (Яковлев Г.П., Блинова К.Ф., 2004). Некоторые фармакологи (Пилат Т.М, Иванов А.А., 2002) считают, что наиболее перспективным направлением в изучении полисахаридов является исследование их влияния на вирусные заболевания, на течение язвенной болезни и гастрита.

.8 Влияние антропогенных факторов на содержание хлорофилла

Хлорофилл - зелёный <#"justify">Хлорофилл нашёл широкое применение в медицине в качестве БАД. Обнаружено сходство в строении молекулы хлорофилла и гемоглобина - основного дыхательного пигмента крови человека. Отличие заключается в том, что в центре хелатного комплекса в хлорофилле находится атом магния, а в гемоглобине - железо. Поэтому хлорофилл способен оказывать на кровь воздействие сходное с действием гемоглобина: повышать уровень кислорода, ускорять азотистый обмен.

В настоящее время показано, что содержание фотосинтетических пигментов растений чувствительно к антропогенным нагрузкам (Тужилкина и др., 1998). Под влиянием загрязнителей атмосферы падает концентрация хлорофилла, происходит плазмолиз клеток, снижается активность многих ферментов, происходит дезорганизация мембран тилакоидов хлоропластов. Существует и противоположное мнение - при сильной запылённости листьев активность фотосинтетических процессов повышается, растёт количество пигмента в листьях растения, таким образом, срабатывают компенсаторные реакции организма (Сергейчик С.А., 1997).

Исследования последних лет свидетельствуют, что ингибирующее действие ионов тяжелых металлов на фотосинтетические функции растений обусловлено их взаимодействием с компонентами фотосистемы II. Существует ряд противоречивых экспериментальных указаний, что ионы тяжелых металлов способны модифицировать состояние кислород выделяющего комплекса фотосистемы II на внутренней стороне тилакоидной мембраны, либо взаимодействовать со звеньями цепи транспорта электронов фотосистемы II, расположенными на внешней поверхности мембраны.

Действие ионов металлов на растения, помимо снижения общей суммы пигментов, проявляется и в форме изменения соотношения пигментов в листьях. Так, в норме соотношение хлорофиллов a и b, а также каротиноидов в соответствии с их функциями находится в следующей форме - хлорофилла a более 50%, хлорофилла b - около 30% и каротиноидов - менее 20%. Такое соотношение является оптимальным, поскольку основную работу в составе антенного (светособирающего) комплекса выполняет именно хлорофилл a, а хлорофилл b и каротиноиды выполняют функцию дополнительных и защитных пигментов. Таким образом, обеспечивается наиболее эффективная работа фотосинтетического аппарата.

Ионы металлов в различной степени изменяют это «идеальное» соотношение пигментов, тем самым нарушают работу фотосинтетического аппарата растений. В основном наблюдается эффект снижения содержания хлорофилла a и дополнительные пигменты, компенсируя недостаток основного пигмента, частично берут на себя его функции. Суммарное содержание пигментов в листьях растений, произрастающих в местах наиболее интенсивного движения автотранспорта, ниже по сравнению с растениями, отобранными в экологически благоприятной зоне (Луканин В.Н., 1993).

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнена на базе кафедры фармакогнозии и ботаники НГМУ, экспериментальная часть исследования элементного состава выполнена в лаборатории биогеохимии и почв института почвоведения и агрохимии СО РАН.

Исследования проводились с 2007 по 2010 гг. Ранее проводили исследования на сырье, собранном в полевые сезоны 2008 и 2009 гг.Сбор растительного сырья производился с 1 по 7 июня 2009 г. с 20 опытных участков. Отбор образцов для проведения экспериментов производили с помощью выделения средней пробы методом квартования в соответствии с ГОСТ 24.027.0-80. Допустимые отклонения в массе средней пробы не превышали ± 10% согласно ГФ XI (1987).

.1 Методы определения золы. ГОСТ 13979.6 - 69

Под общей золой понимают прокаленный минеральный остаток, полученный в результате сжигания пробы испытуемого вещества.

Под золой, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10%, понимают остаток от общей золы, полученной после обработки её раствором соляной кислоты с массовой долей 10% при кипячении.

.1.1 Метод определения массовой доли общей золы

Из среднего образца Подорожника большого выделяли около 15г продукта и дополнительно измельчали до прохода через сито с отверстиями диаметром 1 мм.

Пробу растения около 5 г, взвешенную на весах второго класса точности с записью результата до четвёртого знака, сжигали до полного озоления в тигле, предварительно прокаленном и взвешенном на весах второго класса точности. Сначала сжигание производили осторожно, избегая загорания материала. Для этого тигель помещали на электроплитку, покрытую асбестом. После прекращения выделения паров и газов нагревание усиливали, асбест удаляли и продолжали прокаливание до полного исчезновения частиц угля. Прокаливание остатка заканчивали в муфельной печи. Температура прокаливания не должна превышать температуры темно-красного каления (600 - 700°C). После прокаливания в течение 2 ч тигель охлаждали в эксикаторе и взвешивали. Прокаливание повторяли до получения постоянной массы. Продолжительность повторного прокаливания - 30 мин.

Массовую долю золы (X) в процентах вычисляли по формуле:

где m - масса тигля с навеской до озоления, г;

m1 - масса тигля с золой, г;

m2 - масса пустого тигля, г.

Массовую долю золы в пересчёте на абсолютно сухое вещество (Xi) в процентах вычисляли по формуле:

где X - массовая доля золы, %;

W - массовая доля влаги в испытуемом продукте, %.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое двух определений. Допускаемые расхождения при параллельных определениях не должны превышать

2.1.2 Метод определения массовой доли золы, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10%

Тигель с прокаленным остатком, полученным при определении общей золы, помещали наклонно в стеклянный стакан вместимостью 250 см3 и обливали 25 см3 раствора соляной кислоты с массовой долей 10%. Содержимое стакана доводили до кипения и оставляли стоять в течение 5 мин. Тигель вынимали пинцетом и ополаскивали над стаканом дистиллированной водой из промывалки.

Содержимое стакана фильтровали через беззольный фильтр диаметром 7 - 8 см, сливая жидкость тонкой струёй по стеклянной палочке. Стакан и палочку несколько раз промывали дистиллированной водой, чтобы нерастворившаяся зола была вся без потерь перенесена на фильтр. Фильтр промывали горячей водой до тех пор, пока промывные воды не перестанут давать муть с раствором азотнокислого серебра. Края фильтра загибали пинцетом внутрь, фильтр переносили в прокаленный и взвешенный тигель и высушивали в сушильном шкафу. Сжигание и прокаливание до полного озоления проводили, как указано выше.

Массовую долю золы, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10% (X2), в процентах вычисляли по формуле:

где m - масса тигля с навеской до озоления, взятой для определения общей золы, г;

m1 - масса тигля с нерастворимой золой, г; m2 - масса пустого тигля, г.

Массовую долю золы, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10% в пересчёте на абсолютно сухое вещество (X3), в процентах вычисляли по формуле:

где X2 - массовая доля золы, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10%, %;

W - массовая доля влаги в испытуемом веществе, %.

За окончательный результат принимали среднее арифметическое двух определений. Допускаемые расхождения при параллельных определениях не должны превышать 0,05%.

.2 Подготовка проб при валовом определении микроэлементов в растениях. ГОСТ 30178 - 96

При использовании способа сухого озоления или кислотной экстракции с озолением золу растворяли в тигле при нагревании в азотной кислоте (1:1) по объёму из расчёта 1-5 см3 кислоты на навеску в зависимости от зольности продукта. Раствор выпаривали до влажных солей. Осадок растворяли в 15 - 20 см3 азотной кислоты массовой долей 1%. Раствор количественно переносили в мерную колбу вместимостью 25 см3 и доводили до метки той же кислотой.

При неполном растворении золы полученный раствор с осадком упаривали до влажных солей, перерастворяли в минимальном объёме соляной кислоты (1:1) по объёму, ещё раз упаривали до влажных солей и растворяли в 15 - 20 см3 соляной кислоты массовой долей 1%. Раствор количественно переносили в мерную колбу вместимостью 25 см3 и доводили до метки той же кислотой.

При неполном растворении золы полученный раствор с осадком доводили до объёма 30 - 40 см3 соляной кислотой с массовой долей 1% и подогревали на водяной бане или электроплитке при слабом нагреве в течение 0,5 ч.. Если и в этом случае полного растворения не наблюдалось, раствор отфильтровывали через промытый растворителем фильтр, осадок промывали и отбрасывали, а фильтрат переносили в мерную колбу вместимостью 50 см3 и доводили до метки той же кислотой.

Приготовление контрольного раствора. В качестве нулевого стандарта применяли раствор соляной кислоты с массовой долей 1%, используемый для растворения проб и разбавления стандартных растворов сравнения в данной серии испытаний. Контрольные чаши (стаканы, колбы), полученные вместе с минерализатами проб, проводили через все стадии приготовления испытуемых растворов с добавлением тех же количеств реактивов.

.3 Подготовка проб при определении микроэлементов в водном извлечении из листьев растения

Аналитическую пробу сырья измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 2 мм. 10 г измельченного сырья помещали в колбу вместимостью 250 мл, прибавляли 200 мл воды. Затем колбу соединяли с обратным холодильником и кипятили на электрической плитке, поддерживая слабое кипение, в течение 30 мин. Экстракцию повторяли ещё 2 раза, используя первый раз 200 мл воды, второй раз 100 мл воды, затем извлечения объединяли. Извлечение фильтровали. Фильтр с осадком промывали и отбрасывали (ГФ XI, 1989).

.4 Извлечение подвижных форм тяжелых металлов ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН=4,8

Подвижные формы соединений элементов в почвах извлекали ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН = 4,8 (ААБ). Этот экстрагент принят агрохимической службой для извлечения доступных растениям микроэлементов и служит для оценки обеспеченности почв этими элементами.

Отношение почвы к раствору 1:10, время воздействия 1 ч при взбалтывании на ротаторе или настаивании в течение суток. Метод предложен Н.К. Крупским и А.М. Александровой (1964) и пригоден для некарбонатных и карбонатных почв.

Пробу почвы массой 10 г помещали в коническую колбу вместимостью 100 - 200 см3, приливали 50 см3 ацетатно-аммонийного буфера. Суспензию взбалтывали 1 ч. Суспензии карбонатных почв, не закрывая емкости, периодически взбалтывали от руки до прекращения выделения углекислого газа. Вытяжки фильтровали через сухой складчатый фильтр "белая лента", по возможности не перенося почву на фильтр. К оставшейся в колбе почве приливали еще 50 см3 ацетатно-аммонийного буфера и экстрагирование повторяли. Повторное фильтрование производили в ту же колбу, перенося на фильтр максимальное количество почвы.

Одновременно проводили холостой анализ, включая все его стадии, кроме взятия проб почвы. В полученном фильтрате определяли элементы атомно-абсорбционным методом в пламени ацетилен - воздух.

.5 Атомно-абсорбционная спектрометрия

Атомно-абсорбционная спектрометрия - это метод анализа, основанный на способности атомов определяемых элементов селективно поглощать резонансное излучение определенной для каждого элемента длины волны.

Качественный анализ вещества или определение элементного состава осуществляли по появлению в спектре характеристических линий поглощения атомов. Количественный анализ основан на зависимости одного из параметров, характеризующих линию поглощения, от концентрации атомов элемента в поглощающем слое.

Этот метод выгодно отличается от традиционных аналитических методов универсальностью, простотой выполнения анализа и высокой производительностью и обеспечивает высокий предел обнаружения, что позволяет в частности использовать его для определения микроэлементов в растениях.

.5.1 Общая схема аналитического процесса при атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС)

Атомно-абсорбционный метод анализа наиболее разработан для определения элементного состава жидких проб, поэтому аналитический процесс метода проводят по установленной схеме.

Отбирали определенную массу анализируемого вещества для химической обработки этой навески с целью разрушения структуры вещества, растворения составляющих элементов и приготовление рабочего раствора. Создавали поглощающий слой атомного пара. С этой целью рабочий раствор пробы вводили в атомизатор, в котором растворитель испаряется, сухой остаток разлагается и превращается в атомный пар. Через слой атомного пара пропускали свет от источника излучающего характеристический линейчатый спектр определяемого элемента. Из светового потока, прошедшего через поглощающий слой, выделяли участок спектра соответствующий резонансной линии поглощения.

Оценивали сначала величину поглощенной энергии и затем - аналитического сигнала. Строили градуировачный график по результатам замера аналитического сигнала для стандартных растворов и определяли расчетный коэффициент для интервала концентрации, в котором градуировачный график прямолинеен. Вычисляли концентрацию определяемого элемента.

Оценивали правильность результатов анализа партии проб путем сравнения результатов анализа стандартных проб путем сравнения результатов анализа стандартных образцов состава (СОС) с данными их аттестации.

2.6 Количественное определение полисахаридов

Государственная фармакопея (1989) предлагает проводить стандартизацию листьев Подорожника большого по суммарному содержанию полисахаридов в водном извлечении гравиметрией.

Аналитическую пробу сырья измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 2 мм. Около 10 г (точная навеска) измельченного сырья помещали в колбу со шлифом вместимостью 250 мл, прибавляли 200 мл воды, колбу присоединяли к обратному холодильнику и кипятили при перемешивании на электрической плитке в течение 30 мин. Экстракцию повторяли еще 2 раза, используя первый раз 200 мл, второй раз- 100 мл воды. Водные извлечения объединяли.

мл раствора помещали в пробирку, прибавляли 75 мл 95% спирта, перемешивали, подогревали на водяной бане до 30оС в течение 5 мин. Осадок фильтровали и последовательно промывали 15 мл 95% спирта этилового. Фильтр с осадком высушивали сначала на воздухе, затем при температуре 100- 10оС до постоянной массы.

Содержание полисахаридов в пересчете на абсолютно сухое сырье в % (Х) вычисляли по формуле:

m2 - масса фильтра с осадком в г;

W - потеря в массе при высушивании сырья в %;

m - масса сырья в г.

2.7 Метод определения содержания суммы хлорофиллов

Аналитическую пробу воздушно-сухого сырья измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм. Около 1 г сырья (точная навеска) помещали в колбу на 100 мл, заливали 30 мл спирта этилового 90% и настаивали на водяной бане с обратным холодильником в течение 30 минут, затем настаивали в течение 30 минут при встряхивании в шейкере, предварительно плотно закрыв колбы. Извлечение фильтровали через бумажный фильтр, фильтр помещали обратно в колбу. Экстракцию повторяли дважды, используя каждый раз по 20 мл экстрагента. Полученные фильтраты объединяли, замеряли объём полученного извлечения и проводили измерение оптической плотности на спектрофотометре СФ-56 при длине волны 666 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм. В качестве раствора сравнения использовали спирт этиловый 90%.

Расчёт количественного содержания суммы хлорофиллов производили с помощью калибровочного графика, построенного по РСО хлорофилла-α по формуле:

где D - показатель оптической плотности;

V - объём извлечения;

K - коэффициент пересчёта, рассчитанный по калибровочному графику, построенному по РСО хлорофилла-α;

m - точная навеска сырья, г;

W - потеря в массе при высушивании сырья в процентах (Губин К.В., Ханина М.А., 2009).

2.8 Статистическ

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.