Parametry ekotoksykologiczne przydatne dla oceny jakości

Parametry ekotoksykologiczne przydatne
dla oceny jakoœci obszarów pozyskiwania
roœlin leczniczych
Woskowina
jako przezprze³ykowej
problem terapeutyczny
Nr 5/2007
Leczenie siarczanem glukozaminy
Wspó³czesne
choroby zwyrodnieniowej
mo¿liwoœci 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
Œl¹ska 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 jakoœci obszarów pozyskiwania roœlin 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 jakoœci obszarów pozyskiwania roœlin 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 jakoœci obszarów pozyskiwania roœlin 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 jakoœci obszarów pozyskiwania roœlin leczniczych
Farmaceutyczny
Przegl¹d Naukowy
Nr 5/2007
Nr 5/2007
Parametry ekotoksykologiczne przydatne dla oceny jakoœci obszarów pozyskiwania roœlin 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