Ulyanovsk Medico-biological Journal

BIOLOGICAL SCIENCES

Download article

DOI 10.34014/2227-1848-2023-2-155-165

INTENSITY OF HEAVY METAL AND ARSENIC ACCUMULATION IN MEDICINAL PLANTS OF SYNANTHROPIC FLORAIN VORONEZH REGION

N.A. D'yakova

Voronezh State University, Voronezh, Russia

 

The aim of this study is to examine the peculiarities of the accumulation of the most dangerous heavy metals and arsenic in medicinal plant raw material of the synanthropic flora in the Voronezh region.

Materials and Methods. The study was carried out by atomic absorption spectrometry. The author studied the accumulation of heavy metals (lead, mercury, cadmium, nickel, copper, zinc, cobalt, chromium) and arsenic in 10 types of medicinal plant raw materials harvested in 51 locations (Voronezh region), which differ in terms of anthropogenic impact.

Results. The highest level of lead consentration was noted in Taraxacum officinale F.H. Wigg, and Arctium lappa L. roots, Рolygonum aviculare L. and Plantago major L. leaves. Mercury concentration in all studied samples was rather low. A bit higher mercury concentration was noted in Plantago major L and Urtica dioica L. leaves, and Artemisia absinthium L. High cadmium concentration was found in Taraxacum officinale F.H. Wigg and Arctium lappa L. roots, Plantago major L. leaves, Artemisia absinthium L. and Leonurus quinquelobatus Gilib. Arsenic accumulated intensively in Plantago major L. leaves, Arctium lappa L. roots, Artemisia absinthium L. and Achillea millefolium L. Nickel accumulated intensively in Plantago major L. and Urtica dioica L. leaves, Рolygonum aviculare L. and Leonurus quinquelobatus Gilib. Zinc accumulated mainly in the roots and herbs themselves. Having analyzed the accumulation coefficients of heavy metals and arsenic for all studied medicinal plant raw materials, we organized the heavy metals and arsenic in the decreasing order: zinc > copper > cadmium > cobalt > nickel > arsenic > chromium > lead > mercury.

Key words: Voronezh region, medicinal plant materials, heavy metals, arsenic.

 

Conflict of interest. The author declares no conflict of interest.

 

References

  1. Kurkin V.A. Farmakognoziya [Pharmacognosy]. Samara: Ofort; 2004. 1180 (in Russian).

  2. D'yakova N.A. Ekologicheskaya otsenka syr'evykh resursov lekarstvennykh rasteniy Voronezhskoy oblasti [Ecological assessment of medicinal plant raw materials in Voronezh region]. Voronezh: Tsifrovaya poligrafiya; 2022. 264 (in Russian).

  3. Egorova I.N., Kolmogorova E.Yu. Otsenka kachestva i bezopasnosti list'ev Betula pendula Roth., zagotovlennykh v usloviyakh porodnogo otvala ugol'nogo razreza «Kedrovskiy» v Kuzbasse [Assessment of the quality and safety of Betula pendula Roth. leaves harvested on a dump coal mine Kedrovskiy in Kuzbass]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015; 2: 550 (in Russian).

  4. Egorova I.N., Neverova O.A., Grigor'eva T.I. Otsenka soderzhaniya tyazhelykh metallov v pochkakh Pinus sylvestris L., proizrastayushchey na porodnom otvale ugol'nogo razreza [Assessment of heavy metals in the buds of Pinus sylvestris L., growing on a coal mine]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015; 6: 598 (in Russian).

  5. Egorova I.N., Neverova O.A. Otsenka soderzhaniya tyazhelykh metallov v Sanguisorba officinalis L., proizrastayushchey na narushennykh ugledobychey zemlyakh [Assessment of heavy metals in Sanguisorba officinalis L. growing on Kuzbass lands disturbed mining]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2014; 6: 1373 (in Russian).

  6. Arzamastsev A.P., Kovalenko L.I., Rodionova G.M., Chumakova Z.V., Zrelova L.V. Osnovy ekologii i okhrany prirody [Fundamentals of ecology and nature conservation]. Moscow: Meditsina; 2008. 416 (in Russian).

  7. Popov A.I., Egorova I.N. Sostoyanie resursnoy bazy dikorastushchikh lekarstvennykh rasteniy Mariinskogo, Tyazhinskogo i Chebulinskogo rayonov Kemerovskoy oblasti [Resource base of wild medicinal plants in the Mariinsky, Tyazhinsky and Chebulinsky districts, Kemerovo region]. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal. 1992; 3: 71–73 (in Russian).

  8. Nechaeva E.G., Belozertseva I.A., Naprasnikova E.V. Monitoring i prognozirovanie veshchestvenno-dinamicheskogo sostoyaniya geosistem sibirskikh regionov [Monitoring and forecasting of the material-dynamic geosystems state in Siberian regions]. Novosibirsk: Nauka; 2010. 315 (in Russian).

  9. D'yakova N.A., Samylina I.A., Slivkin A.I., Gaponov S.P., Myndra A.A. Otsenka soderzhaniya tyazhelykh metallov i mysh'yaka v lekarstvennom rastitel'nom syr'e Voronezhskoy oblasti [Assessment of heavy metas and arsenic concentration in medicinal plant raw materials in Voronezh region]. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal. 2018; 3: 32–35 (in Russian).

  10. D'yakova N.A., Slivkin A.I., Gaponov S.P. Sravnenie osobennostey nakopleniya osnovnykh toksicheskikh elementov tsvetkami lipy serdtsevidnoy i pizhmy obyknovennoy [Comparison of features of accumulation of basic toxic elements in flowers of Tilda Cordata and Tanacetum Vulgare]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya. 2017; 1: 148–154 (in Russian).

  11. Putyrskiy I.N., Prokhorov V.N. Universal'naya entsiklopediya lekarstvennykh rasteniy. Moscow: Makhaon; 2000. 656 (in Russian).

  12. Gosudarstvennaya farmakopeya Rossiyskoy Federatsii [Universal encyclopedia of medicinal plants]. Izdanie XIV. T. 2. Moscow: FEMB; 2018. 1423 (in Russian).

  13. D'yakova N.A., Slivkin A.I., Gaponov S.P. Ekologo-gigienicheskaya otsenka sostoyaniya pochv antropogennykh ekosistem Voronezhskoy oblasti [Ecological and hygienic assessment of anthropogenic ecosystem soils in Voronezh region]. Izvestiya Kaliningradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2020; 59: 61–72 (in Russian).

  14. D'yakova N.A. Nakoplenie tyazhelykh metallov tsvetkami lipy serdtsevidnoy, proizrastayushchey v agro- i urboekosistemakh Voronezhskoy oblasti [Accumulation of heavy metals and arsenic in flowers of small-leaved lime growing in agrocultural and urban ecosystems of the Voronezh region]. Trudy Karel'skogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. 2020; 5: 70–79 (in Russian).

  15. D'yakova N.A. Ekologicheskaya otsenka lekarstvennogo rastitel'nogo syr'ya Voronezhskoy oblasti na primere tsvetkov pizhmy obyknovennoy [Ecological assessment of medicinal plant raw materials of the Voronezh region on the example of tansy flowers]. Vestnik Nizhnevartovskogo gosudarstvennogo universiteta. 2020; 1: 19–26 (in Russian).

  16. D'yakova N.A., Slivkin A.I., Gaponov S.P. Izuchenie nakopleniya tyazhelykh metallov i mysh'yaka i otsenka vliyaniya pollyutantov na soderzhanie flavonoidov u Polygonum aviculare (Caryophyllales, Polygonaceae) [Accumulation of heavy metals and arsenic and effect of pollutaning substances on flavonoid content in Polygonum aviculare (Caryophyllales, Polygonaceae)]. Vestnik Kamchatskogo tekhnicheskogo gosudarstvennogo universiteta. 2019; 48: 71–77 (in Russian).

  17. D'yakova N.A. Nakoplenie tyazhelykh metallov i mysh'yaka lekarstvennym rastitel'nym syr'em lopukha obyknovennogo [Accumulation of heavy metals and arsenic by medicinal plant raw materials of burdock]. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya: Khimiya. Biologiya. Ekologiya. 2021; 4: 478–487 (in Russian).

  18. D'yakova N.A. Analiz nakopleniya tyazhelykh metallov i mysh'yaka travoy Leonurus quinquelobatus Gilib [Accumulation of heavy metals and arsenic in Leonurus quinquelobatus Gilib]. Vestnik Nizhnevartovskogo gosudarstvennogo universiteta. 2021; 2 (54): 48–56 (in Russian).

  19. D'yakova N.A. Nakoplenie tyazhelykh metallov i mysh'yaka travoy polyni [Accumulation of heavy metals and arsenic in wormwood grass]. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya: Khimiya. Biologiya. Ekologiya. 2020; 4: 445–453 (in Russian).

  20. D'yakova N.A. Osobennosti nakopleniya tyazhelykh metallov i mysh'yaka v lekarstvennom rastitel'nom syr'e tysyachelistnika obyknovennogo, sobrannogo v urbo- i agrobiotsenozakh Voronezhskoy oblasti [Peculiarities of accumulation of heavy metals and arsenic in medicinal plant raw material in common yarrow, collected in urban- and agrobiocenoses of the Voronezh region]. Vestnik Rossiyskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Ekologiya i bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti. 2020; 3: 213–224 (in Russian).

  21. D'yakova N.A. Osobennosti nakopleniya tyazhelykh metallov i mysh'yaka v lekarstvennom rastitel'nom syr'e oduvanchika lekarstvennogo, sobrannogo v urbo- i agrobiotsenozakh Voronezhskoy oblasti [Peculiarities of accumulation of heavy metals and arsenic in medicinal plant raw materials in dandelion officinalis, collected in urban- and agrobiocenoses of the Voronezh region]. Voprosy biologicheskoy, meditsinskoy i farmatsevticheskoy khimii. 2021; 3: 49−55 (in Russian).

  22. D'yakova N.A. Nakoplenie tyazhelykh metallov i mysh'yaka list'yami krapivy dvudomnoy (Urtica dioica L.) [Accumulation of heavy metals and arsenic in great nettle (Urtica dioica L.) leaf tissue]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2020; 2: 145–156 (in Russian).

  23. D'yakova N.A. Nakoplenie tyazhelykh metallov i mysh'yaka list'yami podorozhnika bol'shogo [Accumulation of heavy metals and arsenic in the leaves of Plantago Major]. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya: Khimiya. Biologiya. Ekologiya. 2020; 2: 232–239 (in Russian).

Received July 22, 2022; accepted November 16, 2022.

 

Information about the author

D'yakova Nina Alekseevna, Candidate of Sciences (Biology), Associate Professor, Chair of Pharmaceutical Chemistry and Pharmaceutical Technology, Pharmaceutical Department, Voronezh State University. 394007, Russia, Voronezh, Universitetskaya Sq., 1; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-0766-388

 

For citation

D'yakova N.A. Intensivnost' perenosa tyazhelykh metallov i mysh'yaka iz pochv v lekarstvennye rasteniya sinantropnoy flory Voronezhskoy oblasti [Intensity of heavy metal and arsenic accumulation in medicinal plants of synanthropic flora in Voronezh region]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2023; 1: 155–165. DOI: 10.34014/2227-1848-2023-2-155-165 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 574.24: 615.322

DOI 10.34014/2227-1848-2023-2-155-165

ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЕРЕНОСА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА ИЗ ПОЧВ В ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ СИНАНТРОПНОЙ ФЛОРЫ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

Н.А. Дьякова

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», г. Воронеж, Россия

 

Целью настоящего исследования являлось изучение особенностей накопления наиболее опасных тяжелых металлов и мышьяка в лекарственном растительном сырье синантропной флоры Воронежской области.

Материалы и методы. Исследование проводилось методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Изучалось накопление тяжелых металлов (свинца, ртути, кадмия, никеля, меди, цинка, кобальта, хрома) и мышьяка в 10 видах лекарственного растительного сырья, заготовленного в 51 разнообразной с точки зрения антропогенного воздействия точке исследуемого региона.

Результаты. Наиболее высокий уровень накопления свинца отмечен в корнях одуванчика лекарственного и лопуха обыкновенного, траве горца птичьего, листьях подорожника. Накопление ртути во всех изучаемых образцах в целом было низким, но более высокий уровень ее аккумуляции отмечался в листьях подорожника большого и крапивы двудомной, траве полыни горькой. Высокие коэффициенты накопления кадмия выявлены в травах полыни горькой и пустырника пятилопастного, корнях лопуха обыкновенного и одуванчика лекарственного, листьях подорожника большого. Мышьяк наиболее интенсивно аккумулируется в травах полыни горькой и тысячелистника обыкновенного, листьях подорожника большого, корнях лопуха обыкновенного. Никель интенсивно накапливается листьями подорожника большого и крапивы двудомной, травами пустырника пятилопастного и горца птичьего. Хром и кобальт активно накапливают корни изучаемых растений. Цинк в наибольшей степени аккумулируется в исследуемых корнях и травах растений.

Анализ средних значений коэффициентов накопления тяжелых металлов и мышьяка всеми изучаемыми видами лекарственного растительного сырья позволил построить ряд убывания общей средней эффективности аккумуляции определяемых элементов в синантропной флоре Воронежской области, который выглядит следующим образом: цинк > медь > кадмий > кобальт > никель > мышьяк > хром > свинец > ртуть.

Ключевые слова: Воронежская область, лекарственное растительное сырье, тяжелые металлы, мышьяк.

 

Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

 

Литература

  1. Куркин В.А. Фармакогнозия. Самара: Офорт; 2004. 1180.

  2. Дьякова Н.А. Экологическая оценка сырьевых ресурсов лекарственных растений Воронежской области. Воронеж: Цифровая полиграфия; 2022. 264.

  3. Егорова И.Н., Колмогорова Е.Ю. Оценка качества и безопасности листьев Betula pendula Roth., заготовленных в условиях породного отвала угольного разреза «Кедровский» в Кузбассе. Современные проблемы науки и образования. 2015; 2: 550.

  4. Егорова И.Н., Неверова О.А., Григорьева Т.И. Оценка содержания тяжелых металлов в почках Pinus sylvestris L., произрастающей на породном отвале угольного разреза. Современные проблемы науки и образования. 2015; 6: 598.

  5. Егорова И.Н., Неверова О.А. Оценка содержания тяжелых металлов в Sanguisorba officinalis L., произрастающей на нарушенных угледобычей землях. Современные проблемы науки и образования. 2014; 6: 1373.

  6. Арзамасцев А.П., Коваленко Л.И., Родионова Г.М., Чумакова З.В., Зрелова Л.В. Основы экологии и охраны природы. Москва: Медицина; 2008. 416.

  7. Попов А.И., Егорова И.Н. Состояние ресурсной базы дикорастущих лекарственных растений Мариинского, Тяжинского и Чебулинского районов Кемеровской области. Химико-фармацевтический журнал. 1992; 3: 71–73.

  8. Нечаева Е.Г., Белозерцева И.А., Напрасникова Е.В. Мониторинг и прогнозирование вещественно-динамического состояния геосистем сибирских регионов. Новосибирск: Наука; 2010. 315.

  9. Дьякова Н.А., Самылина И.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П., Мындра А.А. Оценка содержания тяжелых металлов и мышьяка в лекарственном растительном сырье Воронежской области. Химико-фармацевтический журнал. 2018; 3: 32–35.

  10. Дьякова Н.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П. Сравнение особенностей накопления основных токсических элементов цветками липы сердцевидной и пижмы обыкновенной. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2017; 1: 148–154.

  11. Путырский И.Н., Прохоров В.Н. Универсальная энциклопедия лекарственных растений. Москва: Махаон; 2000. 656.

  12. Государственная фармакопея Российской Федерации. Издание XIV. Т. 2. Москва: ФЭМБ; 2018. 1423.

  13. Дьякова Н.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П. Эколого-гигиеническая оценка состояния почв антропогенных экосистем Воронежской области. Известия Калининградского государственного технического университета. 2020; 59: 61–72.

  14. Дьякова Н.А. Накопление тяжелых металлов цветками липы сердцевидной, произрастающей в агро- и урбоэкосистемах Воронежской области. Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2020; 5: 70–79.

  15. Дьякова Н.А. Экологическая оценка лекарственного растительного сырья Воронежской области на примере цветков пижмы обыкновенной. Вестник Нижневартовского государственного университета. 2020; 1: 19–26.

  16. Дьякова Н.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П. Изучение накопления тяжелых металлов и мышьяка и оценка влияния поллютантов на содержание флавоноидов у Polygonum aviculare (Caryophyllales, Polygonaceae). Вестник Камчатского технического государственного университета. 2019; 48: 71–77.

  17. Дьякова Н.А. Накопление тяжелых металлов и мышьяка лекарственным растительным сырьем лопуха обыкновенного. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2021; 4: 478–487.

  18. Дьякова Н.А. Анализ накопления тяжелых металлов и мышьяка травой Leonurus quinquelobatus Gilib. Вестник Нижневартовского государственного университета. 2021; 2 (54): 48–56.

  19. Дьякова Н.А. Накопление тяжелых металлов и мышьяка травой полыни. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2020; 4: 445–453.

  20. Дьякова Н.А. Особенности накопления тяжелых металлов и мышьяка в лекарственном растительном сырье тысячелистника обыкновенного, собранного в урбо- и агробиоценозах Воронежской области. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2020; 3: 213–224.

  21. Дьякова Н.А. Особенности накопления тяжелых металлов и мышьяка в лекарственном растительном сырье одуванчика лекарственного, собранного в урбо- и агробиоценозах Воронежской области. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2021; 3: 49−55.

  22. Дьякова Н.А. Накопление тяжелых металлов и мышьяка листьями крапивы двудомной (Urtica dioica L.). Ульяновский медико-биологический журнал. 2020; 2: 145–156.

  23. Дьякова Н.А. Накопление тяжелых металлов и мышьяка листьями подорожника большого. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2020; 2: 232–239.

Поступила в редакцию 22.07.2022; принята 16.11.2022.

 

Автор

Дьякова Нина Алексеевна – кандидат биологических наук, доцент кафедры фармацевтической химии и фармацевтической технологии фармацевтического факультета, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет». 394007, Россия, г. Воронеж, Университетская пл., 1; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-0766-388

 

Образец цитирования

Дьякова Н.А. Интенсивность переноса тяжелых металлов и мышьяка из почв в лекарственные растения синантропной флоры Воронежской области. Ульяновский медико-биологический журнал. 2023; 1: 155–165. DOI: 10.34014/2227-1848-2023-2-155-165.