Parametry ekotoksykologiczne przydatne dla oceny jakości
Transkrypt
Parametry ekotoksykologiczne przydatne dla oceny jakości
Parametry ekotoksykologiczne przydatne dla oceny jakoci obszarów pozyskiwania rolin leczniczych Woskowina jako przezprze³ykowej problem terapeutyczny Nr 5/2007 Leczenie siarczanem glukozaminy Wspó³czesne choroby zwyrodnieniowej mo¿liwoci wykorzystania stawów technikiuszna stymulacji serca Ecotoxicological parameters useful for valuation of quality of herbal plants under cultivation dr n. farm. Jolanta Kowol, mgr farm. Aneta Urban, mgr farm. Hanna Wróbel, lek. med. Katarzyna Gruszka, mgr farm. Dominika Dru¿ba, mgr Magdalena Adamczyk, dr Robert Rochel, mgr farm. Anna Halejak l¹ska Akademia Medyczna, Katedra i Zak³ad Toksykologii, ul. Jagielloñska 4, 41-200 Sosnowiec Kierownik Katedry: prof. dr hab. Jerzy Kwapuliñski Ziołolecznictwo odgrywa w ostatnim czasie coraz większą rolę w Polsce i na świecie. Rośliny lecznicze uprawiane są na plantacjach lub są pozyskiwane z naturalnych siedlisk. Wiele ośrodków naukowych prowadzi badania nad wskaźnikami, które pozwoliłyby ocenić jakość obszarów skąd pochodzą rośliny lecznicze. Współczynniki te opisują skutki intoksykacji metali w glebie lub w pyłach zawieszonych. Pierwiastki chemiczne kumulowane w roślinach leczniczych mogą odkładać się w organizmie człowieka przy dłuższym stosowaniu fitoterapii i wywoływać efekty toksyczne. Współczynniki ekotoksykologiczne pozwalają porównać jakość obszarów pozyskiwania roślin w różnych częściach Polski a także ocenić krajowe i zagraniczne surowce lekarskie Słowa kluczowe: parametry ekotokykologiczne, kumulacja, metale ciężkie W ostatnim czasie prowadzone są badania nad doborem różnych wskaźników, które pozwalają ocenić wybrane obszary pozyskiwania roślin leczniczych jako poprawne. Wśród nich zwrócono uwagę na przydatność następujących parametrów ekotoksykologicznych: – współczynnik wzbogacenia zdefiniowany przez Buat-Menarda [1] ma postać równania: +n W= $ c1Me c1n In the last time phytotheraphy play more important part in Poland and in over the world. Herb plants are cultivation on theareas plantations or they are gain from natural habitation. A lot of scientific centre investigation of the indicators which estimate the under cultivation ground of medicinal plants. That indicators describe results of metal intoxications in the soil or in the air. The accumulate in the plants chemical elements can make toxic effects in the human body during the long phytotheraphy. Ecotoxicological indicators useful us to compare quality of herbal plants under cultivation in the Poland and in over the world. Key words: ecotoxicological parameter, heavy metals, accumulation gdzie: c1Me +n – zawartość badanego pierwiastka w bada- nym środowisku, +n c2Me – zawartość badanego pierwiastka w środowisku odnośnikowym, c1n – zawartość pierwiastka odnośnikowego w badanym środowisku, c2 n – zawartość pierwiastka odnośnikowego w środowisku odnośnikowym. +n c2Me c2 n Farmaceutyczny Przegl¹d Naukowy Za pierwiastek odnośnikowy przyjmuje się pierwiastek o małej zmienności występowania w środo- Nr 5/2007 Parametry ekotoksykologiczne przydatne dla oceny jakoci obszarów pozyskiwania rolin leczniczych wisku lub pierwiastek obecny w ilościach śladowych w badanym środowisku. Często przyjmuje się jako odnośnikowy pierwiastek o najmniejszej wielkości współczynnika zmienności, który jednocześnie występuje w dużych ilościach w danym elemencie środowisk przyrodniczego i nie wykazuje synergizmu lub antagonizmu w stosunki do pierwiastka badanego. Takie warunki spełnia Mn, Al, Sc, Ti, Ni [2]. – indeks geokumulacyjny przyjmuje postać: I geo = log 2 cn 1,5 ⋅ Bn , w której: cn – stężenie pierwiastka w danym elemencie środowiska, Bn – tło geochemiczne, za które przyjmuje się naturalną zawartość pierwiastka. Indeks geokumulacyjny pozwala klasyfikować stopień zanieczyszczenia poszczególnych elementów środowiska danym pierwiastkiem, – współczynnik specyficznej kumulacji – opisuje iloraz zawartości danego pierwiastka w danej roślinie do jego średnich zawartości w innych gatunkach roślin występujących w tym samym siedlisku, – wskaźnik koncentracji względnej WKW = ( SA − ZR ) ⋅100 , ZR ją obszarowe tendencje zmian współczynnika wzbogacenia i indeksu geokumulacyjnego. We przypadku wskaźników koncentracji względnej bardzo istotne jest określenie zawartości referencyjnych, które odpowiadają średniej geometrycznej danego gatunku na większym obszarze. Wskaźnik względnej kumulacji pozwala wskazać na obszary, w których występują zjawiska ponadprzeciętnego kumulowania danego pierwiastka. Jego wartość ma znaczenie bardzo praktyczne, gdyż pozwala pominąć konieczność uwzględnienia sposobu interakcji wybranych metali, a także konieczność określenia biodostępności chemicznych form danego pierwiastka w glebie. Przegląd piśmiennictwa pokazuje, że zmiany zawartości metali odbywają się w bardzo szerokich zakresach. W szeregu przypadkach rośliny niejednokrotnie w razie nadmiernych stężeń metali nie wykazują się zjawiskiem tolerancji lub dyskryminacji na dany metal. Świadczy to wówczas o zaburzonej fizjologii metali o charakterze ekotoksykologicznym [5] Zmiany zawartości wybranych pierwiastków w roślinach odbywają się w rezultacie kumulacji ich przez układ korzeniowy lub nawożenie dolistne. Przykładowo gleby na Ziemi Cieszyńskiej zawierały następujące różne ilości metali [tabela 2], w tym udział procentowy chemicznych form metali w glebie ze względu na rodzaj pierwiastka był różny [tabela 3]. gdzie: SA – średnia geometryczna zawartości metalu w roślinie badanej, ZR – zawartość referencyjna równa średniej geometrycznej dla roślin dla wybranego obszaru. Wartości współczynnika wzbogacenia interpretuje się następująco [3]: – <2 – minimalne zanieczyszczenie danego elementu środowiska, – 2-5 – średnie zanieczyszczenie, – 5-20 – znaczące zanieczyszczenie, – 20-40 – bardzo silne zanieczyszczenie – >40 – ekstremalne zanieczyszczenie Muller wyróżnił 6 klas indeksu geokumulacyjnego [tabela 1]. Współczynnik specyficznej kumulacji różnicuje gatunki roślin ze względu na ich wybiórczą zdolność do gromadzenia wybranych pierwiastków. Rośliny te występują w siedliskach o tych samych warunkach edaficznych. Współczynniki specyficznej kumulacji swoimi tendencjami potwierdzaFarmaceutyczny Przegl¹d Naukowy % Parametry ekotoksykologiczne przydatne dla oceny jakoci obszarów pozyskiwania rolin leczniczych Ilustracją występowania wykrytych chemicznych form metali w glebie są dane przedstawione w tabeli 4. Nawożenie dolistne wybranymi metalami możliwe jest dzięki obecności rozpuszczalnych form wybranych metali w całkowitej emisji kierunkowej, która na terenie Ziemi Cieszyńskiej była następująca [tabela 5]. Wymienione wyżej ilości metali wskazują na możliwość, przy określonym stopniu ich kumulacji, dodatkowego narażenia pacjenta tymi metalami w czasie profilaktyki ziołoleczniczej. W rezultacie, oprócz spodziewanych efektów leczniczych, w organizmie pacjenta mogą występować nadmiarowe ilości wybranych pierwiastków, co może skutkować różnymi efektami fizjologicznymi lub toksykologicznymi. Wymienione wyżej uwagi sprawiają, że obszary pozyskiwania roślin leczniczych powinny być opisa- & Farmaceutyczny Przegl¹d Naukowy Nr 5/2007 ne następującymi informacjami: – zawartość biodostępnych form metali, – stopień tolerancji wykazywany przez daną roślinę leczniczą w stosunku do zasobów metali w glebie, – stopień kumulacji wybranych metali przez poszczególne gatunki roślin leczniczych, – współczynniki ekotoksykologiczne, – referencyjne zawartości wybranych metali w poszczególnych częściach morfologicznych rośliny, które wykorzystywane są jako surowiec leczniczy, np.: korzeń w przypadku mniszka pospolitego (Taraxacum officinale) a liść w przypadku pokrzywy zwyczajnej (Urtica dioica). Dla terenów południowej Polski jako wartości referencyjne występowania metali w poszczególnych Nr 5/2007 Parametry ekotoksykologiczne przydatne dla oceny jakoci obszarów pozyskiwania rolin leczniczych częściach morfologicznych rośliny można przyjąć zawartości cytowane w tabeli 6. Problem weryfikacji obszarów pozyskiwania roślin leczniczych jest bardzo ważny. Potwierdzają to pilotażowe badania zawartości 13 pierwiastków: Pb, Cd, Cu, Hg, Cr, Ni, Mn, Zn, Fe, Ca, Mg, Na, K, na przykładzie korzenia mniszka pospolitego (Taraxacum officinale) w surowcu dostępnym na rynku farmaceutycznym [tabela 7]. Kolejną ilustracją tego zagadnienia są ustalone współczynniki wzbogacenia Pb, Cd, Ni, Cr i Cu roślin leczniczych w poszczególnych województwach [Tabela 8]. Porównanie danych wyraźnie wskazuje, że obecnie najlepszym obszarem pozyskiwania roślin leczniczych jest byłe województwo kieleckie, piotrkowskie i sieradzkie. Warte wspomnienia są dane charakteryzujące ekotoksykologię wybranych roślin leczniczych. Pogląd na tą kwestię dają dane zawarte w tabeli 9, które umożliwiają porównanie 11 gatunków roślin leczniczych ze względu na wartość współczynnika wzbogacenia, kontaminacji i indeksu geokumulacyjnego. Gatunkową specyficzność w stopniu kumulowania wybranych pierwiastków opisuje współczynnik specyficznej kumulacji [tabela 10]. Wnioski: 1) Zróżnicowane zanieczyszczenie siedlisk roślin leczniczych dobrze odzwierciedlają współczynniki geokumulacyjne 2) Weryfikacja wybranych obszarów pozyskiwania roślin jest nie tylko konieczna ze względu na charakterystykę geochemiczną gleb, lecz także na obecność występowania różnych zawartosci bezpośrednio biodostępnych chemicznych form (forma jonowymienna i adsorbowalna)i potencjalnie biodostępnych form (forma węglanowa i połączenia organiczne), co obok możliwych interakcji między metalami w danej części morfologicznej rośliny, determinuje możliwość wybiórczego gromadzenia ich w danym gatunku rośliny. 3) Właściwości bioindykacyne wybranych gatunków roślin mogą także być pomocne w weryfikacji obszarów pozyskiwania roślin leczniczych. Farmaceutyczny Przegl¹d Naukowy ' Parametry ekotoksykologiczne przydatne dla oceny jakoci obszarów pozyskiwania rolin leczniczych Farmaceutyczny Przegl¹d Naukowy Nr 5/2007 Nr 5/2007 Parametry ekotoksykologiczne przydatne dla oceny jakoci obszarów pozyskiwania rolin leczniczych PIŚMIENNICTWO PIŚMIENNICTWO:: 1. Buat-Menard P., Chesselet R.: Variable ince of the atmospheric flux on the trace metal chemistry of oceanic suspended matter.Earth planet Sci.Lett., 1978, 42, 398-411 2. Kowol J.:Charakterystyka ekotoksykologiczna mniszka pospolitego na wybranych obszarach południowej Polski. Rozprawa doktorska 3. Lee P., Touray J., Baillif P. i wsp.: Heavy metal contamination of settin particles in aretention pond along the A – 71 motorway in Sologne France.Sci.Total Environ.1997, 201, 1-15 4. Muller G.:Schwermetal in den Sedimenten des Rheins – Veranderungen seit 1971. Umschau 1979, 79, 778-783 5. Kwapuliński J., Kowol J., Bogunia M. i wsp.: Ekotoksykologia wybranych roślin leczniczych z obszaru Ziemi Cieszyńskiej.Problemy ekologi,6, 3, 137-145 6. Kwapuliński J., Bogunia M., Bogunia M., i wsp.: Współwystępowanie wybranych metali w niektórych roślinach na terenie Ziemi Cieszyńskiej. Acta Universitatis Wratislaviensis No 2317, Prace botaniczne LXXIX, 93-107 7. Kwapuliński J., Mirosławski J., Wiechuła D. I wsp.:Wykorzystanie współczynnika wzbogacenia oraz indeksu geokumulacyjnego do oceny jakości obszarów pozyskiwania roślin leczniczych.Bromat.Chem.Toksykol.4, 363-368, 1995. Farmaceutyczny Przegl¹d Naukowy