Өгүүллийн PDF-ийг татах
Plants' pollen and heavy metals: Here are the results of quantitative contents of chemical elements in 27 types of pollen plants that grow on the territory of Kazakhstan. Pollen grains of allergic plants are used for production of immune-diagnostic and treating preparations.
Представлены результаты количественного содержания элементов в пыльце 27 видов растений, произрастающих на территории Казахстана. Пыльцевые зерна аллергенных растений используются для производства иммунодиагностических и лечебных препаратов.
Биологические методы индикации занимают важное место в решении проблемы загрязнения среды обитания тяжелыми металлами. Подробно изучены мутагенная активность их на таких биообъектах, как микромицеты (1), сеянцы (2), листья и ветви (3). Разработаны принципы анализа экологической опасности антропогенных воздействий (4). В доступной нам литературе имелись единичные работы по исследованию в качестве индикатора загрязнений тяжелыми металлами пыльцевых зерен растений, влияние загрязнения окружающей среды на мужскую фертильность декоративных цветочных растений (5).
Пыльца растений широко используется в медицине как лекарственный препарат и как сырье для получения иммунологических препаратов. Известно, что пыльцевые зерна некоторых растений вызывают аллергические реакции у людей с повышенной чувствительностью к определенным видам растений. В Казахстане таковыми являются сорные, луговые травы, деревья. Из пыльцы этих растений готовят препараты для диагностики и лечения поллинозов - аллергических заболеваний, вызываемых растительной пыльцой.
Симптомы поллиноза появляются у больных в период массового цветения аллергенных растений в весенне-летне-осенние месяцы. В этот же период в воздухе населенных пунктов наблюдается и высокое содержание тяжелых металлов.
Цель исследований - изучить степень загрязненности тяжелыми металлами пыльцы аллергенных растений, произрастающих в различных зонах Казахстана и используемой для производства иммунодиагностических и лечебных препаратов.
Материалы и методы
Исследовали пыльцевые зерна 27 видов растений, относящихся к 10 семействам. Исследованные виды: Artemisia absinthium, Artemisia dracunculus, Artemisia vulgaris, Artemisia transiliensis, Artemisia sieversiana, Artemisia annua, Ambrosia artemisiifolia, Cannabis ruderalis, Dactylis glomerata, Poa pratensis, Festuca pratensis, Phleum pratense, Bromus pratensis, Haloxylon aphyllum, Eurotia ceratoides, Kochia scoparia, Suaeda altissima, Salsola rigida, Anabasis aphylla, Chenopodium album, Atriplex cana, Betula, Acer, Fraxinus, Pinus, Populus, Ulmus.
Пыльцу исследуемых растений собирали в период массового цветения: весной - деревья, злаки, летом и осенью -сорные травы. Определения содержаний 22 элементов проводили атомно-эмиссионным методом (7). Результаты обработаны статистически (8).
Результаты исследований
Анализ полученных данных свидетельствует о различном уровне содержаний химических элементов в пыльцевых зернах анемофильных растений.
Как видно из таблицы 1 количественное содержание химических элементов в пыльце сложноцветных различно. Из 22 исследуемых элементов лишь у Artemisia absinthium обнаружены почти все элементы (21 из 22), у остальных видов некоторые элементы не были определены, так как их значения лежат ниже предела определения метода. В пыльце Artemisia dracunculus выявлено 16 химических элементов. В микроэлементном составе 6 видов сложноцветных преобладали алюминий (у 3 видов из 6), железо - у 4 видов, кремний -у 6 видов. Наиболее высоким было содержание кремния -2,86% у Artemisia vulgaris.
В таблице 2 представлен микроэлементный состав пыльцы злаковых, собранных в двух районах г. Алматы, отличающихся по уровню загрязнения: район ВДНХ - «чистый» и «загрязненный» - по улице Райымбека от ул, Пушкина до ул. Розыбакиева. Содержание элементов у одних видов злаковых, собранных в двух районах, различалось по количественному и качественному составу. В пыльце мятлика из «загрязненной» зоны обнаружено 18 элементов, в пыльце из «чистой» зоны - 21 элемент. При анализе пыльцы райграса были получены следующие данные: химический состав пыльцы, собранной в «загрязненной» зоне представлен 21 элементом, в «чистой» зоне -18 элементами. Из приведенных
данных видно, что пыльца одних и тех же видов растений, произрастающих в разных местах, различалась по микроэлементному составу. Наиболее интенсивно в пыльце злаковых накапливались кремний, калий, железо.
В таблице 3 приведены показатели микроэлементного состава пыльцы конопли сорной. Из изученных 14 элементов конопля интенсивно поглощала из окружающей среды кремний и калий.
В таблице 4 отражен микроэлементный состав пыльцы маревых, собранных в аридной зоне. Наиболее широко представлены химические элементы в пыльце саксаула, беднее по составу (18 элементов из 22) оказалась пыльца анабазиса. Пыльца маревых богата алюминием, кремнием, железом, калием и кальцием.
Микроэлементный состав деревьев дан в таблице 5. Из изученных 22 элементов пыльца деревьев была представлена 18 (Acer) и 14 (Ulmus, 
Betula, Fraxinus) элементами. He обнаружены никель, хром, цирконий. Из 6 видов деревьев только пыльца клена содержала ванадий, барий, галлий, молибден. Значительные накопления фосфора выявлены в пыльце карагача и тополя, алюминия и железа - в пыльце клена, кремния - в пыльце сосны, калия - в пыльце тополя, ясеня, сосны. В таблице 6 приведены показатели содержания тяжелых металлов в пыльце карагача, тополя, ежи сборной. Полыни горькой, обыкновенной, однолетней и конопли сорной, цветущих в разные сроки. При сравнении содержания четырех элементов -свинца, меди, цинка и кадмия, высокие показатели свинца и меди получены в пыльце полыни однолетней; цветущей в сентябре, цинка - в пыльце ежи сборной, собранной в мае, кадмия - в пыльце полыни обыкновенной, пылящей в июле-августе. Нами впервые проведено изучение элементарного состава пыльцы аллергенных растений. Ранее исследования химического состава растений проводились в надземной (листья, стебли, соцветия) и подземной частях. Из представленных растений подробно изучен химический состав полыней (9). Условия и особенности произрастания растений отражаются на их микроэлементном составе, различающимся большим разнообразием.
Ниже приводятся данные химико-спектрального анализа пыльцы растений по основным химическим элементам. По литературным данным, всего в растениях обнаружено 74 химических элемента. Основной удельный вес в элементном составе растений приходится на фосфор, кальций, калий, натрий, магний, кремний -99,95% (10).Высокое содержание фосфора обнаружено в пыльце карагача и тополя, фосфора не обнаружено в пыльце конопли. Большое количество кальция накапливалось в пыльце мари и саксаула, самое низкое содержание -в пыльце полыни Сиверса. Высокое процентное содержание калия выявлено в пыльце конопли сорной, саксаула, анабазиса,ежи, мятлика, тополя и ясеня, минимальное -в пыльце лебеды. Низкое количество натрия зафиксировано в пыльце конопли сорной и полыни заилийской. Среди исследуемых видов пыльцы интенсивно накапливает натрий пыльца солянки. Высокий показатель содержания магния был получен при анализе пыльцы саксаула, низкий - у полыней заилийской и Сиверса.
Кремний - один из элементов, необходимых для нормального роста и развития организма животных и человека. Кремний рассматривается как важный минеральный компонент экзины. Самое высокое содержание кремния наблюдалось у пыльцы маревых, самое низкое - у пыльцы деревьев.
Среди изученных микроэлементов пыльца исследуемых видов растений не поглощала олово. Некоторые виды злаковых, маревых, деревьев, конопля не накапливали галий, молибден, цирконий. Никелем загрязнены пыльцевые зерна маревых, полыни однолетней, амброзии, тимофеевки, райграса. Хром обнаружен в пыльце некоторых злаков, полыней, во всех видах маревых. Ванадий присутствовал в пыльце сложноцветных, злаковых, маревых, клена.
Сравнивая данные элементарного состава исследуемых растений, можно установить следующую закономерность. Наибольшее количество химических элементов содержали растений аридной зоны. Пыльца маревых богата алюминием, кремнием, железом, натрием, калием, кальцием, магнием и микроэлементами: никель, хром, ванадий, марганец, титан, барий, молибден, олово, галлий, фосфор, цирконий. Пыльца маревых активно поглощала и токсические элементы: цинк, свинец, медь, кадмий. Растения, произрастающие в г. Алматы, сложноцветные и злаковые в меньшей степени адсорбировали токсиканты. Разные химические элементы
концентрируются неодинаково: среди полыней - цинк, титан, марганец, среди злаков - цинк, медь, марганец, кадмий, среди деревьев - цинк, кадмии, марганец накапливаются в болыиом количестве.
При анализе элементного состава растений обнаружено (9),что в соцветии полыней содержится молибдена -0,0011%, меди-0,02%, свинца - 0,02%, в стеблях и листьях - молибдена - 0,0016%, меди -0,018%, свинца -0,014%, в корнях молибдена -0,003%, меди -0,01%, свинца -0,0011%. По полученным нами данным, содержание элементов в пыльце значительно ниже:молибдена - не обнаружено, меди - 0,0026%, свинца -0,0019%. Отмечено уменьшение содержания указанных элементов в пыльце сложноцветных в 10 раз по сравнению с соцветиями.
При сравнении наших данных, с данными литовских ученых ((11) было установлено, что содержание элементов в пыльце казахстанских растений значительно выше, чем в растениях, собранных и проанализированных в Литве (таблица 7).
Примечание: числитель — содержание химических элементов в пыльце литовских растений; знаменатель - содержание химических элементов в пыльце казахстанских растений. Литовские ученые проводили анализ в весенней и осенней пыльце, собран-ной пчелами с насекомоопыляемых растений, то есть исследовали содержание химических элементов в обножке. Мы проводили сбор пыльцы ветроопыляемых растений и поэтому сравнивали химический состав пыльцы деревьев, собранных весной и сорных трав - осенью. Различия в пыльце деревьев таких элементов как натрий, калий, медь, магний, алюминий незначительны. Значительные рас-хождения дают железо, цинк, магний, ванадий.Сравнительный анализ содержания макро- и микроэлементов в пыльце сорных трав показал, что незначительные расхождения в содержании отмечались на таких элементах, как натрий, калий, магний, марганец, ванадий, титан, цинк. Значительные различия были получены в содержании железа, меди, кальция. При сравнении содержания четырех элементов - свинца, меди, цинка и кадмия, в пыльце карагача, тополя, ежи сборной, полыни горькой, обыкновенной, однолетней и конопли сорной, цветущих в разные сроки, высокие показатели свинца и меди получены в пыльце полыни однолетней, цветущей в сентябре, цинка - в лыльце ежи сборной, собранной в мае, кадмия - в пыльце полыни обыкновенной, пылящей в июле-августе.
Таким образом, впервые проведенные физико-химические исследования пыльцы аллергенных растений Казахстана позволили установить содержание тяжелых металлов в пыльце, различия в элементном составе пыльцы растений различных семейств, в концентрировании тяжелых металлов, обусловленных особенностями ареалов распространения растений.Өсшд1К тозацы жэне ауыр металдар К^азакстан территориясында өсетш 27 өс1МД1К түршщ тозапыцдагы элементтердщ күрамы зерттелген. Аллергенд1 өспмд1ктердщ тозацдары иммунодиагностикалык жэне емдеу препараттарын дайындауга колданылады
2. Фуксман Л.И., Новицкая Л.Л., Ивонис И.Ю., Канючкова Г.К., Чиненова Л.А. Влияние «кислотного дождя» на сеянцы соспы обыкновенной// Экология . 1997. N1. с.3-8
3. Гиниятуллин Р.Х.Кулагин А.Ю... Кагарманов И.Р. Содержание некоторых иеталлов в листьях и ветвя.х в условиях промышленного загрязпепия// Экология. 1998. N2. С. 94-97.
4. Остроумов С.А. Принщты анализа экологической опасности антропогенных воздействий, в том числе хииического загрязнения: концепция и новые даниые.//
Вестник Моск. Унив-та.Сер. Биол. 2000 N4, с. 2 7-33
5. Бессопова В.П., Фендюр Л.М., Пересыпкина Т.Н. Влияние загрязнения окружающей среды на мужскую фертгшьность декоративных цветочных растений.// Ботаи.журнал. 1997. т.82 N5, с. 38-45.
6. Кулиев А.С. О сезонных особенностях химического загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов г. Баку// Азерб. мед.журнал. 1990. N4, с. 64-67
7. Инструкция N 246-С «Автоматизированный эмиссионный количественный многокомпонентный спектральный анализ минерального сырья»// М, 1987. 28с.
8. Орлов А.Г. Методы расчета в количественном спектральном анализе. // Л. «Недра». 1986. 215с.
9 Мирсалиев A.M. Микроэлементы в сложноцветных Киргизии. // Фрунзе. 1977. 97 с.
10. Шерстнев Е.А. Микроэлементы и синтез белка в растениях.// Сб. «Растительные белки и их биосинтез». М, 1975. С.258-264.
11. Чапкявичене Э.С., Мачекас А.Ю., Тауре И.Я., Козлова М.Б., Пелекис Л.Л. Элементный состав цветочной пыльцы, собираемой в Литовской ССР // Вопросы питания. 1986. N1, с. 73-74.
