Kumulacja metali w wybranych gatunkach roślin leczniczych z

Ochrona środowiska w woj. śląskim
ANNA ŁASZEWSKA, JOLANTA KOWOL, DANUTA WIECHUŁA, JERZY KWAPULIŃSKI**
Kumulacja metali
w wybranych gatunkach roślin leczniczych
z terenu Beskidu Śląskiego i Beskidu Żywieckiego
Badania ekotoksykologiczne dowodzą, że rośliny selektywnie
pobierają pierwiastki śladowe z otaczającego środowiska [1,
2]. Pierwiastki te są wykorzystywane do budowy ich własnych
tkanek oraz biorą udział w wielu przemianach metabolicznych [1].
Zauważono, że w świecie roślinnym istnieje wyraźna tendencja
do pobierania i kumulowania określonych pierwiastków.
Przykładowo Cd charakteryzuje się wysokim stopniem kumulacji,
Zn, Mo, Cu, Co i Pb średnim, Mn, Ni, Cr słabym, natomiast Fe
nie wykazuje takiej własności [1].
Pobieranie składników mineralnych z gleby przez organizmy
roślinne jest uwarunkowane fizjologicznym zapotrzebowaniem na
niektóre z nich (Fe, Mn, Zn, Cu) jak również może być wynikiem
intoksykacji w związku ze zwiększonym zanieczyszczeniem
środowiska. Zawartość metali jest uzależniona od gatunku
rośliny, okresu wegetacji oraz części morfologicznej. Ponadto
coraz częściej zwraca się uwagę na kontaminację organizmów
roślinnych pierwiastkami zawartymi w pyle osiadłym na
powierzchni liści [3].
Celem przeprowadzonych badań było określenie właściwości
fitokumulacyjnych w stosunku do 8 metali ciężkich (Fe, Mn,
Zn, Ni, Cr, Cu, Cd, Pb) dla 6 gatunków roślin leczniczych:
dziurawca pospolitego (Hypericum perforatum L.), mięty
długolistnej (Mentha longifolia L.), pokrzywy zwyczajnej (Urtica
dioica L.), nawłoci pospolitej (Solidago virgaurea L.), krwawnika
pospolitego (Achillea millefolium L.) i wrotyczu pospolitego
(Tanacetum vulgare L.).
Materiał i metody
Zawartość Fe, Mn, Zn, Ni, Cr, Cu, Cd, Pb oznaczono w 374
próbkach roślinnych oraz w 22 próbkach gleby. Próbki pozyskano
z rejonów Beskidów Śląskiego i Żywieckiego z miejscowości Sól
i Laliki w okresie od lipca do września 2003 r.
Badane gatunki roślin: dziurawiec zwyczajny, miętę długolistną,
krwawnik pospolity, wrotycz pospolity, nawłoć pospolitą i pokrzywę zwyczajną zebrano na 7 stanowiskach zlokalizowanych
w Soli oraz 7 w Lalikach. Przy wyborze stanowisk poboru
próbek kierowano się ich reprezentatywnością w celu pełnej
charakterystyki badanego obszaru.
Zebrane rośliny rozdzielono na poszczególne części: liście,
kwiaty, korzenie i łodygi. Tak przygotowane płukano wodą
A. Łaszewska – Śląskie Centrum Chorób Serca w Zabrzu
J. Kowol, dr hab. n. techn. D. Wiechuła, prof. dr hab. J. Kwapuliński – Śląska
Akademia Medyczna, Katedra i Zakład w Sosnowcu
destylowaną, po czym suszono powietrznie w temperaturze
pokojowej a następnie mielono w młynku udarowym. Próbki
o masie 1,0000 g roztwarzano metodą mineralizacji na mokro
w 10 cm3 spektralnie czystego HNO3 [4]. Uzyskany przezroczysty
mineralizat przeniesiono ilościowo do kolby o pojemności 25 cm3
i uzupełniono wodą destylowaną do kreski.
Ponadto na badanych stanowiskach pobrano próbki gleby
z warstwy przykorzeniowej, które po dostarczeniu do laboratorium suszono powietrznie, a następnie przesiano przez sito
o średnicy oczek 1 mm. Odważkę gleby o masie 1,0000 g
3
mineralizowano na mokro za pomocą 3 cm stężonego HNO3
i przenoszono do kolbek o pojemności 50 cm3 [4]. Kolbki
uzupełniono wodą destylowaną do kreski. Próbki gleby poddano
także analizie specjacyjnej metodą Rudda [5] polegającej
na sekwencyjnej ekstrakcji, pozwalającej na uzyskanie poszczególnych chemicznych form występowania metali. W tym
celu naważkę gleby o masie 1,0000 g w ciągu 24 h traktowano
następującymi roztworami:
– 1,0 M KNO3 – forma wymienna,
– 0,5 M KF – forma zaadsorbowana,
– 0,1 M Na4P2O7 – połączenia organiczne,
– 0,1 M EDTA – węglany,
– 6,0 M HNO3 – siarczki
– 65% HNO3 – frakcja pozostałości
Zawartość Fe, Mn, Zn, Ni, Cr, Cu, Cd i Pb w badanych próbkach
oznaczano metodą atomowej spektrofotometrii absorpcyjnej
(AAS) w płomieniu acetylen-powietrze z zastosowaniem
spekrofotometru Pye Unicam SP-9. Dla każdej serii pomiarów
przygotowano próbki ślepe, których wartości zostały uwzględnione w przeliczaniu wyników dla próbek właściwych. Poprawność
metodyki sprawdzono metodą dodatku wzorca.
Zdolność wybiórczej kumulacji metali przez rośliny określono
za pomocą współczynników: fitokumulacji oraz specyficznej
kumulacji.
Współczynnik fitokumulacji opisuje zdolność pobierania przez
roślinę metali z gleby w nawiązaniu do wielkości ładunku
migracyjnego [6]. Współczynnik ten jest przydatny do oceny
kontaminacji rośliny danym metalem w odniesieniu do sumy
zawartości form biodostępnych tego pierwiastka w glebie.
Współczynnik fitokumulacji oblicza się ze wzoru:
Kolumna dofinansowana że środków Wojewódzkiego Funduszu
Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Katowicach
Problemy Ekologii, vol. 11, nr 6, listopad-grudzień 2007
285
Tab. 1 Średnia geometryczna zawartość metali w poszczególnych częściach morfologicznych wybranych gatunków
roślin leczniczych µg/g
Metal
liść
kwiat
Sól
Fe
Mn
Zn
Ni
Cr
Cu
Cd
Pb
112,27
363,41
112,52
2,63
0,23
7,46
1,92
3,41
99,32
155,49
51,34
3,31
0,23
11,56
1,56
2,58
Fe
Mn
Zn
Ni
Cr
Cu
Cd
Pb
615,1
101,05
66,16
4,11
1,22
14,31
0,43
5,76
203,68
50,24
47,54
3,86
0,34
12,78
0,36
2,60
Fe
Mn
Zn
Ni
Cr
Cu
Cd
Pb
164,82
267,33
48,94
7,17
0,21
9,35
0,90
4,25
81,84
155,95
40,06
4,99
0,23
9,70
1,18
2,52
Fe
Mn
Zn
Ni
Cr
Cu
Cd
Pb
202,51
131,92
40,95
0,63
0,31
10,21
0,52
6,18
170,74
96,16
51,42
1,85
0,33
14,45
0,29
3,59
Fe
Mn
Zn
Ni
Cr
Cu
Cd
Pb
176,51
184,98
65,96
2,02
0,30
11,98
1,71
4,60
93,88
93,59
50,87
3,82
0,23
11,97
0,97
2,68
Fe
Mn
Zn
Ni
Cr
Cu
Cd
Pb
167,80
148,10
96,11
1,32
0,30
12,74
1,62
4,75
68,25
52,64
40,12
3,81
0,23
11,70
0,64
1,24
łodyga
korzeń
liść
dziurawiec zwyczajny
65,45
312,71
94,08
67,07
83,36
354,61
37,46
27,62
78,81
1,38
4,38
1,71
0,23
0,23
0,23
5,10
8,93
7,37
1,53
1,52
2,12
0,59
0,48
2,92
mięta długolistna
67,77
759,31
335,25
19,03
35,85
63,55
14,52
22,94
45,55
0,52
2,77
1,91
0,25
0,38
0,23
10,34
12,54
11,24
0,26
0,47
0,41
0,39
3,25
5,69
nawłoć pospolita
38,66
904,24
148,00
75,61
166,1
353,6
39,09
49,28
87,78
2,04
10,35
4,19
0,23
5,89
0,28
9,63
12,64
10,93
2,15
1,60
1,76
0,79
4,57
2,98
pokrzywa zwyczajna
46,50
571,59
123,22
70,13
88,69
89,90
25,21
32,48
30,52
0,54
3,94
0,84
0,24
0,42
0,25
5,05
7,07
7,57
0,30
0,39
0,40
1,99
2,66
5,55
krwawnik pospolity
69,27
405,71
156,42
49,90
96,68
164,95
19,67
35,07
45,44
1,14
3,03
1,08
0,23
0,55
0,25
4,83
11,35
10,16
1,30
1,63
1,30
0,43
2,89
3,95
wrotycz pospolity
30,89
598,14
95,92
30,72
70,44
177,02
21,69
34,43
107,02
0,40
4,77
0,56
0,23
0,73
0,23
5,19
16,22
9,99
1,33
1,24
3,00
0,35
2,35
5,25
kwiat
Laliki
łodyga
korzeń
96,86
163,09
49,74
2,86
0,23
9,59
1,58
1,27
38,48
71,09
29,9
0,92
0,25
5,15
1,48
0,45
73,85
73,88
21,97
3,22
0,23
8,72
1,30
0,96
174,39
26,01
39,71
1,62
0,34
11,53
0,25
2,34
75,37
12,37
11,46
0,54
0,24
12,34
0,23
1,06
542,33
24,26
16,34
1,24
0,23
13,07
0,44
2,85
102,95
153,92
45,39
3,36
0,23
10,34
1,68
1,80
39,76
78,34
42,64
0,61
0,23
9,91
3,10
1,27
764,33
99,80
36,25
5,85
7,74
8,91
2,21
3,76
81,63
84,19
38,39
0,59
0,23
9,88
0,29
3,93
26,10
47,69
13,85
0,66
0,23
3,47
0,36
2,39
312,96
52,45
18,95
1,32
0,33
5,67
0,44
2,50
84,40
84,25
47,06
2,67
0,23
12,16
0,77
1,29
38,44
42,46
17,10
0,56
0,23
4,61
1,17
0,63
244,88
66,16
28,10
2,41
0,32
11,61
1,55
3,26
51,02
73,59
34,99
1,87
0,23
10,99
1,16
1,40
26,67
37,30
21,62
0,24
0,23
5,01
2,24
0,16
638,50
71,50
34,77
3,78
0,36
13,25
1,73
5,27
Kolumna dofinansowana że środków Wojewódzkiego FunduszuOchrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Katowicach
286
Problemy Ekologii, vol. 11, nr 6, listopad-grudzień 2007
gdzie:
C1 – stężenie badanego metalu w roślinie,
C2 – stężenie badanego metalu w glebie.
Współczynnik interpretuje się następująco:
■ WF ≤ 0,01 – kumulacja nie występuje
■ WF ≤ 0,1 – słaby stopień kumulacji
■ WF ≤ 1,0 – średni stopień kumulacji
■ WF > 1,0 – intensywny stopień kumulacji.
Współczynnik specyficznej kumulacji został zdefiniowany
przez Lamberta [1, 6]. Wykorzystywany jest do określenia
specyfiki pobierania pierwiastków przez rośliny danego gatunku.
Współczynnik ten jest wyrażony jako iloraz zawartości metalu
w danej roślinie i jego średniej zawartości w innych gatunkach,
występujących w tym samym siedlisku [1, 3, 6]. Pozwala
również na wyróżnienie gatunków roślin wykazujących zdolność
selektywnego kumulowania metali spośród taksonów obecnych
w określonym siedlisku [3].
W celu wyznaczenia wartości współczynnika specyficznej
kumulacji zebrano 12 gatunków roślin pospolicie występujących
w obrębie jednego stanowiska na terenie Soli. Wśród tych
gatunków, oprócz wyżej wymienionych, zebrano rumianek
pospolity (Chamomilla recutita L.), tojeść pospolitą (Lysimachia
vulgaris L.), krwawnik pospolity (Achillea millefolium L.), chaber
łąkowy (Centaurea jacea L.), szantę zwyczajną (Marrubium
vulgare L.), dzięgiel leśny (Angelica sylvestris L.), marchew
zwyczajną (Daucus carota L.) oraz babkę zwyczajną (Plantago
major L.).
Wyniki i dyskusja
Zawartość metali w poszczególnych częściach morfologicznych
badanych gatunków roślin przedstawiono w tabeli 1.
Dane literaturowe wskazują na zróżnicowaną zawartość Fe
w roślinach zależną od okresu wegetacji jak i części morfologicznej [1]. Badane gatunki roślin zawierały znaczne ilości
tego pierwiastka (38,48-904,24 µg/g), a największe ilości Fe
stwierdzono w korzeniach.
Zawartość Mn w badanych roślinach mieściła się w granicach
12,37-363,41 µg/g, a Zn – 11,46-112,52 µg/g. Obydwa
pierwiastki gromadziły się głównie w częściach nadziemnych
rośliny, co prawdopodobnie jest związane z ich udziałem w
procesach fizjologicznych. Wg Kabaty-Pendias średnia zawartość
Zn w nadziemnych częściach roślin, nie objętych wpływem
zanieczyszczenia, mieści się w granicach 10-70 µg/g [1].
Większość uzyskanych wartości mieściła się w podanym zakresie.
Większe zawartości tego metalu stwierdzono jedynie dla liścia
dziurawca rosnącego w Soli i wrotyczu z Lalik (odpowiednio
52 µg/g i 107,02 µg/g).
Nikiel występuje w roślinach uprawnych w małych zawartościach
nie przekraczających kilku µg/g [7]. W badanych gatunkach
zawartość Ni mieściła się w granicach 0,24-10,35 µg/g.
Największe ilości tego pierwiastka kumulowały korzenie
wszystkich badanych gatunków roślin, za wyjątkiem mięty
długolistnej, w której Ni gromadził się głównie w częściach
nadziemnych. Podobną zawartość Ni stwierdzono w kwiatach
i korzeniu krwawnika pospolitego.
Za naturalną zawartość Cr w roślinach przyjmuje się stężenie
rzędu 1 µg/g [7]. Zawartość tego metalu w badanych gatunkach
nie przekraczała tej wartości. Większą zawartość Cr stwierdzono
tylko w liściach mięty i korzeniach nawłoci pospolitej
(odpowiednio 1,22 µg/g i 7,74 µg/g). U nawłoci pospolitej,
pokrzywy zwyczajnej, krwawnika pospolitego i wrotyczu pospolitego Cr był kumulowany w korzeniu, natomiast w dziurawcu
zwyczajnym i mięcie długolistnej – równomiernie w całej roślinie.
Zawartości Cr i Ni oznaczane w badanych roślinach były mniejsze
niż zawartości uzyskane przez innych autorów dla ziół z obszaru
Polski południowej [2].
Średnia zawartość Cu w częściach nadziemnych roślin mieści
się w granicach 5-20 µg/g [1]. W badanych gatunkach roślin
zawartość Cu wynosiła w granicach 4,61-16,22 µg/g.
W badanych gatunkach zawartość Cd wynosiła w granicach
0,21-3,10 µg/g, natomiast Pb – 0,16-6,18 µg/g. Należy zauważyć,
że zawartość Cu, Cd i Pb była porównywalna z zawartością tych
pierwiastków dla ziół, zebranych z obszaru południowej Polski
we wcześniejszych badaniach innych autorów [2].
W tabelach 2 i 3 przedstawiono całkowitą zawartość metali
w próbkach gleby oraz udział procentowy pierwiastków w
poszczególnych jej formach. Na podstawie uzyskanych wyników
zawartość metali w glebie można uszeregować w następujący
sposób:
Cd < Cr < Ni < Pb < Cu < Zn < Mn < Fe
Analiza uzyskanych wyników wykazała, że całkowita zawartość
metali w glebie nie odzwierciedla ich mobilności i tym samym
dostępności dla . Na podstawie udziału procentowego dwóch
najbardziej mobilnych form, wymiennej i zaadsorbowanej w
ogólnej zawartości, biodostępność metali można uszeregować
następująco:
Próbki gleby z Soli
□ Forma wymienna: Mn > Cu > Fe > Zn > Cr > Ni > Cd > Pb
□ Forma zaadsorbowana: Mn > Zn > Cu > Fe > Cr > Ni > Pb > Cd
Próbki gleby z Lalik
□ Forma wymienna: Mn > Cu > Fe > Zn > Cr > Ni >Cd > Pb
□ Forma zaadsorbowana: Zn > Mn > Cu > Cr > Fe > Ni > Pb > Cd
Najmniejszą mobilnością charakteryzowały się pierwiastki
najbardziej toksyczne Cd, Pb i Ni, natomiast największą
stwierdzono w przypadku Mn, Zn oraz Cu. Udział żelaza,
które występowało w glebie w największej ilości, w formach
biodostępnych był niewielki.
W tabeli 4 przedstawiono wartości współczynnika fitokumulacji
dla badanych gatunków roślin. Zgodnie z podanym sposobem
interpretacji, wartości współczynnika powyżej 1 świadczą
o silnym obciążeniu rośliny badanym metalem. Współczynnik
fitokumulacji w wypadku dziurawca zwyczajnego nie przekroczył
jedności dla Cr i Cu we wszystkich częściach morfologicznych
tej rośliny. Podobny wynik uzyskano dla Zn (z wyjątkiem liścia)
oraz Ni w łodydze dziurawca zebranego w Soli oraz w liściu
i łodydze dziurawca z Lalik.
Liść mięty długolistnej intensywnie kumulował Mn, Ni i Pb
z wyjątkiem roślin zebranych w Lalikach (1,43–3,76), a kwiat
Kolumna dofinansowana że środków Wojewódzkiego Funduszu
Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Katowicach
Problemy Ekologii, vol. 11, nr 6, listopad-grudzień 2007
287
Tab. 2. Zawartość metali w poszczególnych formach chemicznych w glebie µg/g
Miejscowość metal
Laliki
Sól
Fe
zawartość
całkowita
Zawartość metali w formach występowania
wymienna
zaadsorbowana
połączenia
organiczne
węglany
siarczki
pozostałość
15550,58
11,40
1,70
467,28
1307,97
6216,85
7022,31
Mn
976,39
58,64
12,15
45,43
276,05
154,08
55,76
Zn
208,91
22,56
56,69
26,10
34,04
27,84
25,26
Ni
24,57
1,45
1,04
1,13
2,77
6,70
4,94
Cr
6,97
3,12
2,31
2,24
1,02
1,35
2,99
Cu
142,65
20,10
11,79
37,63
51,74
8,85
6,35
Cd
2,05
0,48
0,12
0,57
0,74
15,88
1,87
Pb
50,73
0,99
0,37
3,55
26,20
74,49
19,10
Fe
11839,59
12,08
0,61
379,16
1021,37
6092,36
7424,93
Mn
564,31
27,25
10,68
35,84
262,52
133,87
56,19
Zn
174,40
11,50
52,87
29,82
30,27
26,28
27,57
Ni
16,88
1,54
0,52
0,99
2,85
5,74
5,60
Cr
5,74
2,88
2,79
1,79
0,77
1,41
3,08
Cu
123,17
15,09
9,44
44,35
48,26
7,66
6,81
Cd
2,89
0,34
0,12
0,59
0,87
19,32
2,02
Pb
58,42
0,23
0,18
3,63
21,35
128,68
20,55
Tab. 3. Procentowy udział poszczególnych form występowania metali w glebie
Laliki
Sól
Miejscowość
metal
Fe
Mn
Zn
Ni
Cr
Cu
Cd
Pb
Fe
Mn
Zn
Ni
Cr
Cu
Cd
Pb
forma
wymienna
0,08
9,74
11,72
8,06
23,95
14,73
2,46
0,80
0,08
5,18
6,45
8,93
22,65
11,47
1,48
0,13
Udział procentowy %
forma
połączenia
węglany
organiczne
zaadsorbowana
0,01
3,11
8,70
2,02
7,54
45,85
29,45
13,56
17,68
5,76
6,25
15,35
17,74
17,16
7,85
8,64
27,58
37,91
0,62
2,89
3,75
0,29
2,85
21,01
0,00
2,54
6,84
2,03
6,81
49,88
29,65
16,72
16,98
3,03
5,77
16,51
21,92
14,04
6,08
7,17
33,69
36,67
0,50
2,53
3,73
0,10
2,08
12,23
i korzeń – Ni i Pb (1,12-6,88) z wyjątkiem mięty zebranej
w Lalikach. Natomiast wszystkie części morfologiczne
omawianego gatunku charakteryzowały się wysokim współczynnikiem fitokumulacji d
la Fe wahającym się w granicach
5,17-57,94.
Nawłoć pospolita intensywnie kumulowała Fe, Mn, Ni
(za wyjątkiem łodygi), Cd, Pb we wszystkich częściach
morfologicznych, natomiast chrom wyłącznie w korzeniu.
Dla pokrzywy zwyczajnej uzyskano współczynnik fitokumulacji
288
siarczki
41,37
25,59
14,46
37,15
10,39
6,49
80,75
59,74
40,80
25,43
14,74
33,28
11,11
5,82
83,05
73,69
pozostałość
46,73
9,26
13,12
27,43
22,92
4,65
9,53
15,31
49,73
10,67
15,46
32,49
24,19
5,17
8,71
11,77
większy od jedności dla Fe, Mn, Pb (wszystkie części
morfologiczne pokrzywy zebranej z obydwu miejscowości) oraz
Ni (korzeń pokrzywy z Soli).
W krwawniku pospolitym stwierdzono wartości współczynnika
znacznie powyżej jedności w przypadku Fe oraz Pb (korzeń,
liść).
Kolumna dofinansowana że środków Wojewódzkiego Funduszu
Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Katowicach
Problemy Ekologii, vol. 11, nr 6, listopad-grudzień 2007
Tab. 4. Współczynnik fitokumulacji wybranych metali dla badanych gatunków roślin
Miejscowość
Sól
Laliki
Metal
Laliki
Dziurawiec zwyczajny
kwiat korzeń
łodyga
liść
Mięta długolistna
kwiat korzeń łodyga
liść
Nawłoć pospolita
kwiat korzeń łodyga
Fe
8,57
7,58
23,86
4,99
46,93
15,54
57,94
5,17
12,58
6,24
69,00
2,95
Mn
5,13
2,20
1,18
0,95
1,43
0,71
0,51
0,27
3,78
2,20
2,35
1,07
Zn
1,42
0,65
0,35
0,47
0,83
0,60
0,29
0,18
0,62
0,51
0,62
0,49
Ni
1,06
1,33
1,76
0,55
1,65
1,55
1,11
0,21
2,88
2,01
4,16
0,82
Cr
0,04
0,04
0,04
0,04
0,22
0,06
0,07
0,05
0,04
0,04
1,08
0,04
Cu
0,23
0,36
0,28
0,16
0,45
0,40
0,39
0,32
0,29
0,30
0,40
0,30
Cd
3,16
2,58
2,51
2,52
0,71
0,60
0,77
0,44
1,49
1,95
2,65
3,54
Pb
2,51
1,89
0,35
0,44
4,24
1,91
2,39
0,29
3,13
1,86
3,36
0,58
Fe
7,41
7,63
5,82
3,03
26,42
13,74
42,74
5,94
11,66
8,11
60,23
3,13
Mn
9,35
4,30
1,95
1,87
1,68
0,69
0,64
0,33
9,32
4,06
2,63
2,07
Zn
1,22
0,77
0,34
0,46
0,71
0,62
0,25
0,18
1,36
0,71
0,56
0,66
Ni
0,83
1,39
1,56
0,45
0,93
0,79
0,60
0,26
2,03
1,63
2,84
0,30
Cr
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,06
0,04
0,04
0,05
0,04
1,36
0,04
Cu
0,30
0,39
0,36
0,21
0,46
0,47
0,53
0,50
0,45
0,42
0,36
0,40
Cd
4,61
3,43
2,82
3,22
0,88
0,53
0,95
0,49
3,82
3,64
4,80
6,73
Pb
7,05
metal
Sól
liść
13,76
pokrzywa zwyczajna
korzeń
7,21
krwawnik pospolity
łodyga
kwiat
Fe
15,45
13,03
43,61
3,55
13,47
7,16
30,96
5,29
12,80
5,21
45,64
2,36
Mn
1,86
1,36
1,25
0,99
2,61
1,32
1,37
0,70
2,09
0,74
1,00
0,43
Zn
0,52
0,65
0,41
0,32
0,83
0,64
0,44
0,25
1,21
0,51
0,43
0,27
Ni
0,25
0,74
1,58
0,22
0,81
1,53
1,22
0,46
0,53
1,53
1,92
0,16
Cr
0,06
0,06
0,08
0,04
0,05
0,04
0,10
0,04
0,06
0,04
0,13
0,04
Cu
0,32
0,45
0,22
0,16
0,38
0,38
0,36
0,15
0,40
0,37
0,51
0,16
Cd
0,85
0,49
0,65
0,50
2,83
1,60
2,69
2,15
2,68
1,05
2,05
2,19
Pb
4,55
2,64
1,96
1,47
3,38
1,97
2,12
0,31
3,49
0,91
1,73
0,26
Fe
9,71
6,43
24,66
2,06
12,33
6,65
19,30
3,03
7,56
4,02
50,31
2,10
Mn
2,37
2,22
1,38
1,26
4,35
2,22
1,74
1,12
4,67
1,94
1,88
0,98
Zn
0,47
0,60
0,29
0,22
0,71
0,73
0,44
0,27
1,66
0,54
0,54
0,34
Ni
0,41
0,29
0,64
0,32
0,52
1,30
1,17
0,27
0,27
0,91
1,84
0,12
Cr
0,04
0,04
0,06
0,04
0,04
0,04
0,06
0,04
0,04
0,04
0,06
0,04
Cu
0,31
0,40
0,23
0,14
0,41
0,50
0,47
0,19
0,41
0,45
0,54
0,20
Cd
0,86
0,63
0,96
0,78
2,82
1,67
3,38
2,54
6,51
2,52
3,77
4,86
Pb
13,40
9,49
6,05
5,77
9,54
3,13
7,88
1,51
12,69
3,39
12,73
0,39
Współczynnik fitokumulacji obliczony dla wrotyczu pospolitego
przekroczył wartość 1 w przypadku Fe i Cd w całej roślinie,
a także Mn w liściu i korzeniu, Zn w liściu oraz Ni w korzeniu.
Ponadto duże wartości współczynnika stwierdzono dla Pb
w liściu i korzeniu wrotyczu pospolitego zebranego w Lalikach
(12,69 i 12,73).
Współczynnik fitokumulacji pozwala określić tendencję do
kumulacji określonego pierwiastka w danej części rośliny.
Organem kumulującym najsilniej Fe i Ni jest korzeń, Mn i Zn
– liść (z wyjątkiem pokrzywy zwyczajnej i nawłoci pospolitej
z Lalik). Pb ulega kumulacji głównie w korzeniu i liściu, Cd był
rozmieszczony raczej równomiernie w całej roślinie, przy czym u
liść
kwiat
korzeń
wrotycz pospolity
liść
łodyga
liść
kwiat
korzeń
łodyga
wrotyczu pospolitego i krwawnika pospolitego silniej obciążone
były liść i korzeń.
Wartości współczynnika specyficznej kumulacji zestawiono
na rysunkach 1-4. Analiza otrzymanych wartości potwierdziła
duże właściwości kumulacyjne korzenia nawłoci pospolitej
w stosunku do chromu oraz kumulację żelaza i chromu przez
korzeń krwawnika. Na tle innych badanych roślin korzeń
krwawnika kumulował większe ilości analizowanych metali.
Z kolei największe ilości metali w liściach stwierdzono dla
Kolumna dofinansowana że środków Wojewódzkiego Funduszu
Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Katowicach
Problemy Ekologii, vol. 11, nr 6, listopad-grudzień 2007
289
Rys. 1. Współczynnik specyficznej kumulacji wybranych metali w liściach
badanych roślin
Rys. 2. Współczynnik specyficznej kumulacji wybranych metali w kwiatach
badanych roślin
Rys. 3. Współczynnik specyficznej kumulacji wybranych metali w korzeniach
badanych roślin
Kolumna dofinansowana że środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska
i Gospodarki Wodnej w Katowicach
290
Problemy Ekologii, vol. 11, nr 6, listopad-grudzień 2007
Rys. 4. Współczynnik specyficznej kumulacji wybranych metali w łodygach
badanych roślin
wrotyczu pospolitego. Przykładowo współczynnik specyficznej
kumulacji kadmu w liściach wrotyczu pospolitego był 10-krotnie
większy niż w liściach pokrzywy zwyczajnej. W liściach pokrzywy zwyczajnej również wartości współczynnika specyficznej
kumulacji dla innych metali były mniejsze w porównaniu z pozostałymi badanymi gatunkami roślin. Współczynnik specyficznej
kumulacji obliczony dla łodygi wskazywał na duże zdolności
kumulacyjne dziurawca zwyczajnego w porównaniu do innych
gatunków roślin, natomiast analiza współczynnika specyficznej
kumulacji w kwiatach potwierdziła duże zdolności kumulowania
żelaza przez kwiat pokrzywy zwyczajnej. Kwiat pokrzywy
zwyczajnej kumulował także znaczne ilości ołowiu, natomiast
jego właściwości kumulacyjne w odniesieniu do pozostałych
metali były znacznie mniejsze.
Analizując uzyskane wyniki można stwierdzić, że badane gatunki w największym stopniu kumulowały Fe, Mn, Zn, Ni,
Cu, w najmniejszym Cd, Pb, Cr. Największe ilości metali były
kumulowane w korzeniach oraz liściach, jednakże obserwowano
również znaczny udział łodygi i kwiatów w procesie kumulacji,
zwłaszcza Cd i Ni, co mogłoby sugerować kontaminację roślin
tymi metalami poprzez opad pyłu atmosferycznego [1, 8, 9].
Wnioski
1. Dziurawiec pospolity, mięta długolistna, nawłoć pospolita,
pokrzywa zwyczajna, krwawnik pospolity i wrotycz
pospolity zebrane z okolic Beskidu Żywieckiego i Śląskiego,
charakteryzowały się specyfiką gatunkową w stopniu
kumulowania metali.
2. Największe ilości metali kumulowane były w korzeniach
i liściach badanych roślin.
3. Badane gatunki w największym stopniu kumulowały Fe, Mn,
Zn, Ni, Cu, w najmniejszym Cd, Pb, Cr.
L I T E R AT U R A
[1] Kabata-Pendias A., Pendias H.: Biogeochemia pierwiastków śladowych.
PWN, Warszawa 1999
[2] Mirosławski J., Wiechuła D., Kwapuliński J., Rochel R., Loska K., Ciba
J.: Występowanie Pb, Cu, Mn, Co i Cr w wybranych gatunkach roślin
leczniczych na terenie Polski. Bromat. Chem. Toksykol. XXVIII, 4, 363-368,
1995
[3] Kowol J., Wiechuła D., Kwapuliński J., Mierosławski J., Otrębska B.,
Rabsztyn E., Jakubowska J., Karpińska K., Jeziorska R.: Zastosowanie
współczynników chemoekotoksykologicznych w ocenie stopnia
kontaminacji roślin leczniczych metalami. Bromat. Chem. Toksykol. Supl.,
283-286, 2005
[4] Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z.: Metody analizy i oceny
właściwości gleb i roślin. Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa 1991
[5] Rudd T., Lake D.L., Mehrotra J., Sterritt R.M., Kirk P.W., Campbell J.A.,
Lester J.N.: Characterization of metal forms in sewage sludge by chemical
extraction and progressive acidification. Sci. Total Environ., 74, 149-170,
1988
[6] Stempin M., Kwapuliński J., Brodziak B., Trzcionka J., Ahnert B.: Ocena
kontaminacji roślin metalami na terenach miedzionośnych. Bromat. Chem.
Toksykol., XXXV, 3, 275-282, 2002
[7] Grodziska K., Szarek-Łukaszewska G., Godzik B., Braniewski S.,
Budziakowska E., Chrzanowska E., Pawłowska B., Zielonka T.: Ocena
skażenia środowiska Polski metalami ciężkimi przy użyciu mchów jako
biowskaźników. Biblioteka Monitoringu Środowiska, PIOŚ, Warszawa,
1997
[8] Punz W.F., Sieghardt H.: The response of roots plant species to heavy metals.
Environ. Exp. Bot., 33, 1, 85-98, 1993
[9] Ściegienka K.: Metale ciężkie w środowisku człowieka. Aktualności
i Informacje rolnicze, Wyd. ODR, Częstochowa, 1999
Kolumna dofinansowana że środków Wojewódzkiego Funduszu
Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Katowicach
Problemy Ekologii, vol. 11, nr 6, listopad-grudzień 2007
291