Ulyanovsk Medico-biological Journal

BIOLOGICAL SCIENCES

Download article

DOI 10.34014/2227-1848-2024-4-179-195

CHARACTERISTICS OF RADIONUCLIDE ACCUMULATION IN DANDELION ROOTS IN THE CENTRAL BLACK EARTH REGION

N.A. D'yakova

Voronezh State University, Voronezh, Russia

The aim of the study is to examine accumulation patterns of natural and man-made radioactive isotopes in dandelion roots (Taraxacum officinale F.H. Wigg.), harvested in different areas of the Voronezh region.

Materials and Methods. Under experiment, the specific activity of the main long-lived artificial radioisotopes (cesium-137, strontium-90) and naturally occurring radionuclides (thorium-232, potassium-40, radium-226) was determined in the samples of top soil and dandelion roots using a MKGB-01 RADEK spectrometer-radiometer.

Results. All the studied samples of dandelion roots conform to the existing radiation safety requirements (first group). With the increase in the specific activity of strontium-90, cesium-137, thorium-232, potassium-40, and radium-226 in the soil, their specific activity in plant roots also increased. Correlation analysis of the specific activity of man-made and natural radionuclides in the soil and roots demonstrated a very noticeable correlation, which confirmed the predominant trans-soil root contamination. The calculated accumulation factors of radionuclides in dandelion roots showed fast accumulation of strontium-90 and radium-226 from soils. The specific activity of these radioisotopes in medicinal plant raw materials was significantly higher than that in soil. A detailed analysis of the dependence of the calculated accumulation coefficients of natural and man-made radioisotopes in dandelion roots allowed us to note the tendencies towards their decrease with an increase in the specific activity of the radionuclide in soil. This fact indicates the existence of physiological mechanisms regulating their accumulation in plant roots. The transition patterns of the studied natural and man-made radionuclides are described by mathematical dependencies with the maximum coefficient of approximation reliability.

Key words: Voronezh region, dandelion, strontium-90, cesium-137, thorium-232, potassium-40, radium-226.

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

References

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

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

  3. 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).

  4. D'yakova N.A. Izuchenie nakopleniya radionuklidov lekarstvennym rastitel'nym syr'em Tsentral'nogo Chernozem'ya [Study of accumulation of radionuclides by medicinal plant materials in the Central Black Earth Region]. Vestnik Smolenskoy gosudarstvennoy meditsinskoy akademii. 2022; 21 (3): 170–175 (in Russian).

  5. D'yakova N.A., Slivkin A.I., Gaponov S.P. Otsenka soderzhaniya radionuklidov v lekarstvennom rastitel'nom syr'e Tsentral'nogo Chernozem'ya i ikh vliyaniya na nakoplenie biologicheski aktivnykh veshchestv [Assessment of radionuclide contents in medicinal plant raw materials of the Central Black Earth Region and their impact on accumulation of biologically active compounds]. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal. 2020; 54 (6): 68–72 (in Russian).

  6. Tereshkina O.I., Rudakova I.P., Samylina I.A. Otsenka riska radionuklidnogo zagryazneniya lekarstvennogo rastitel'nogo syr'ya [Risk assessment of radionuclide contamination of medicinal plant raw materials]. Farmatsiya. 2011; 7: 3–6 (in Russian).

  7. Jablonskikh L.A. Content and vertical distribution of heavy metals and radionuclides in hydromorphic Soils of the Forest Steppe. Eurasian Soil science. 1999; 32 (4): 394–403.

  8. Neverova O.A., Egorova I.N. Assessment of radionuclide pollution of rosa majalis herrm fruits in the circumstances of the anthropologically disordered Kuznetsk basin areas. Advances in Environmental Biology. 2014; 8 (13): 414–418.

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

  10. Putyrskiy I.N., Prokhorov V.N. Universal'naya entsiklopediya lekarstvennykh rasteniy [Universal encyclopedia of medicinal plants]. Moscow: Makhaon; 2000. 656 (in Russian).

  11. Klinskaya E.O. Otsenka zagryazneniya okruzhayushchey sredy Birobidzhana po soderzhaniyu svintsa v oduvanchike lekarstvennom (Taraxacum officinale) [Evaluation of Birobidzhan environmental pollution by the lead content in dandelion (Taraxacum officinale)]. Regional'nye problemy. 2005; 6-7: 73–76 (in Russian).

  12. Krolak E., Marciniuk J., Popijantus K., Wasilczuk P., Kasprzykowski Z. Environmental Factors Determining the Accumulation of Metals: Cu, Zn, Mn and Fe in Tissues of Taraxacum sp. sect. Taraxacum. Bull Environ Contam Toxicol. 2018$ 101 (1): 68–74.

  13. Vasil'eva T.N., Brudastov Yu.A. Potentsial'nye fitoakkumulyatory metallov-polyutantov urbanizirovannykh pochv goroda Orenburga [Potential phytoaccumulators of pollutant metals in urbanized soils of Orenburg]. Vestnik OGU. 2011; 6 (125): 142–146 (in Russian).

  14. Poznyak S.S. Soderzhanie nekotorykh tyazhelykh metallov v rastitel'nosti polevykh i lugovykh agrofitotsenozov v usloviyakh tekhnogennogo zagryazneniya pochvennogo pokrova [Heavy metal concentration in plants of field and meadow agrophytocenoses under technogenic contamination of soil cover]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya. 2011; 1 (13): 123–137 (in Russian).

  15. 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 of the Mariinsky, Tyazhinsky and Chebulinsky districts, Kemerovo region]. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal. 1992; 26 (3): 71–73 (in Russian).

  16. Kaldybaev B.K. Soderzhanie strontsiya-90 i tseziya-137 v otdel'nykh vidakh dikorastushchikh rasteniy Priissykkul'ya [Concentration of strontium-90 and cesium-137 in some wild plants of the Issyk-Kul region]. Nauka i novye tekhnologii. 2010; 1: 59–61 (in Russian).

  17. Vorob'ev G.V., Alyab'ev A.Yu., Yakushenkova T.P., Ibragimova K.K. Osobennosti metabolizma oduvanchika lekarstvennogo v usloviyakh zagryazneniya atmosfery avtomobil'nym transportom [Characteristics of metabolism of Taraxacum officinale metabolism under air pollution caused by motor transport]. Vestnik Chuvashskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta im. I.Ya. Yakovleva. 2013; 2 (78): 39–44 (in Russian).

  18. Gosudarstvennaya farmakopeya Rossiyskoy Federatsii [State Pharmacopoeia of the Russian Federation]. Izdanie XIV. T. 2. Moscow: FEMB; 2018. 1423 (in Russian).

  19. Slivkin A.I., Velikanova N.A., Gaponov S.P. Izuchenie osobennostey nakopleniya radionuklidov iz pochv lekarstvennymi rasteniyami Polygonum aviculare i Plantago major, proizrastayushchimi v gorode Voronezhe i ego okrestnostyakh [Characteristics of radionuclide accumulation from soils by medicinal plants Polygonum aviculare and Plantago major growing in Voronezh and the Voronezh region]. Puti i formy sovershenstvovaniya farmatsevticheskogo obrazovaniya Sozdanie novykh fiziologicheski aktivnykh veshchestv: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Ways and forms of improving pharmaceutical education. Creation of new physiologically active substances: Proceedings of the international science-to-practice conference]. Voronezh; 2013: 510–513 (in Russian).

  20. Slivkin A.I., Velikanova N.A., Gaponov S.P. Izuchenie radiatsionnoy bezopasnosti lekarstvennogo rastitel'nogo syr'ya v gorode Voronezhe i ego okrestnostyakh na primere travy gortsa ptich'ego i list'ev podorozhnika bol'shogo [Study of radiation safety of medicinal plant raw materials in Voronezh and the Voronezh region (knotgrass herb and plantain leaves)]. Puti i formy sovershenstvovaniya farmatsevticheskogo obrazovaniya. Sozdanie novykh fiziologicheski aktivnykh veshchestv: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Ways and forms of improving pharmaceutical education. Creation of new physiologically active substances: Proceedings of the international science-to-practice conference]. Voronezh; 2013: 513–515 (in Russian).

  21. Dyakova N., Gaponov S., Slivkin Al., Chupandina El. Accumulation of artificial and natural radionuclides in medicinal plant materialin the Central Black Soil Region of Russia. Advances in Biological Sciences Research. 2019; 7: 94–96.

  22. D'yakova N.A., Slivkin A.I., Gaponov S.P., Samylina I.A. Otsenka radionuklidnogo zagryazneniya lekarstvennogo rastitel'nogo syr'ya Voronezhskoy oblasti na primere korney lopukha obyknovennogo [Assessment of radionuclide contamination of medicinal plant raw materials in the Voronezh region (roots of common burdock)]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya. 2016; 3: 110–115 (in Russian).

  23. D'yakova N.A., Slivkin A.I., Gaponov S.P. Izuchenie radionuklidnogo zagryazneniya lekarstvennogo syr'ya Voronezhskoy oblasti na primere list'ev podorozhnika bol'shogo i list'ev krapivy dvudomnoy [Study of radionuclide contamination of medicinal raw materials of the Voronezh region (plantain and stinging nettle leaves)]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya. 2017; 2: 118–123 (in Russian).

Received February 27, 2023; accepted October 15, 2024.

 

Information about the author

D'yakova Nina Alekseevna, Doctor of Sciences (Pharmaceutics), Associate Professor, Chair of Pharmaceutical Chemistry and Pharmaceutical Technology, Department of Pharmaceutics, 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/0000-0002-0766-3881

For citation

D'yakova N.A. Osobennosti nakopleniya radionuklidov v podzemnykh organakh rasteniy urbanoflory Tsentral'nogo Chernozem'ya na primere korney oduvanchika lekarstvennogo [Characteristics of radionuclide accumulation in dandelion roots in the Central Black Earth Region]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2024; 4: 179–195. DOI: 10.34014/2227-1848-2024-4-179-195 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 574.24:615.322

DOI 10.34014/2227-1848-2024-4-179-195

ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОДЗЕМНЫХ ОРГАНАХ РАСТЕНИЙ УРБАНОФЛОРЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ НА ПРИМЕРЕ КОРНЕЙ ОДУВАНЧИКА ЛЕКАРСТВЕННОГО

Н.А. Дьякова

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

 

Цель. Изучение закономерностей аккумуляции радиоизотопов природного и техногенного происхождения в подземных органах растений на примере корней одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale F.H. Wigg.), заготовленных на различных с точки зрения антропогенного воздействия территориях Воронежской области.

Материалы и методы. В условиях эксперимента в образцах верхних слоев почв и корнях одуванчика лекарственного определяли удельную активность основных долгоживущих искусственных радиоизотопов (цезий-137, стронций-90,) и часто встречаемых в природе естественных радионуклидов (торий-232, калий-40, радий-226) на спектрометре-радиометре МКГБ-01 «РАДЭК».

Результаты. Все изученные образцы корней одуванчика лекарственного соответствуют существующим требованиям радиационной безопасности (первая группа). При увеличении удельной активности стронция-90, цезия-137, тория-232, калия-40, радия-226 в почве возрастала их удельная активность в корнях растений. Корреляционный анализ удельной активности искусственных и естественных радионуклидов в почве и корнях показал наличие весьма заметной взаимосвязи, что подтвердило преимущественное транспочвенное загрязнение последних. Рассчитанные коэффициенты накопления радионуклидов в корнях одуванчика лекарственного показали активную аккумуляцию из почв стронция-90 и радия-226. Удельная активность данных радиоизотопов в лекарственном растительном сырье была значительно выше их активности в почве. Детальный анализ зависимости рассчитанных коэффициентов накопления природных и техногенных радиоизотопов в корнях одуванчика лекарственного позволил отметить тенденции к их снижению при увеличении удельной активности радионуклида в почве, что говорит о наличии физиологических механизмов регуляции поступления их в корни растения. Закономерности перехода определяемых природных и техногенных радионуклидов описаны математическими зависимостями c максимальным коэффициентом достоверности аппроксимации.

Ключевые слова: Воронежская область, одуванчик лекарственный, стронций-90, цезий-137, торий-232, калий-40, радий-226.

 

Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

 

Литература

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

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

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

  4. Дьякова Н.А. Изучение накопления радионуклидов лекарственным растительным сырьем Центрального Черноземья. Вестник Смоленской государственной медицинской академии. 2022; 21 (3): 170–175.

  5. Дьякова Н.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П. Oценка содержания радионуклидов в лекарственном растительном сырье Центрального Черноземья и их влияния на накопление биологически активных веществ. Химико-фармацевтический журнал. 2020; 54 (6): 68–72.

  6. Терешкина О.И., Рудакова И.П., Самылина И.А. Оценка риска радионуклидного загрязнения лекарственного растительного сырья. Фармация. 2011; 7: 3–6.

  7. Jablonskikh L.A. Content and vertical distribution of heavy metals and radionuclides in hydromorphic Soils of the Forest Steppe. Eurasian Soil science. 1999; 32 (4): 394–403.

  8. Neverova O.A., Egorova I.N. Assessment of radionuclide pollution of rosa majalis herrm fruits in the circumstances of the anthropologically disordered Kuznetsk basin areas. Advances in Environmental Biology. 2014; 8 (13): 414–418.

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

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

  11. Клинская Е.О. Оценка загрязнения окружающей среды Биробиджана по содержанию свинца в одуванчике лекарственном (Taraxacum оfficinale). Региональные проблемы. 2005; 6-7: 73–76.

  12. Krolak E., Marciniuk J., Popijantus K., Wasilczuk P., Kasprzykowski Z. Environmental Factors Determining the Accumulation of Metals: Cu, Zn, Mn and Fe in Tissues of Taraxacum sp. sect. Taraxacum. Bull Environ Contam Toxicol. 2018$ 101 (1): 68–74.

  13. Васильева Т.Н., Брудастов Ю.А. Потенциальные фитоаккумуляторы металлов-полютантов урбанизированных почв города Оренбурга. Вестник ОГУ. 2011; 6 (125): 142–146.

  14. Позняк С.С. Содержание некоторых тяжелых металлов в растительности полевых и луговых агрофитоценозов в условиях техногенного загрязнения почвенного покрова. Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011; 1 (13): 123–137.

  15. Попов А.И., Егорова И.Н. Состояние ресурсной базы дикорастущих лекарственных растений Мариинского, Тяжинского и Чебулинского районов Кемеровской области. Химико-фармацевтический журнал. 1992; 26 (3): 71–73.

  16. Калдыбаев Б.К. Содержание стронция-90 и цезия-137 в отдельных видах дикорастущих растений Прииссыккулья. Наука и новые технологии. 2010; 1: 59–61.

  17. Воробьев Г.В., Алябьев А.Ю., Якушенкова Т.П., Ибрагимова К.К. Особенности метаболизма одуванчика лекарственного в условиях загрязнения атмосферы автомобильным транспортом. Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. 2013; 2 (78): 39–44.

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

  19. Сливкин А.И., Великанова Н.А., Гапонов С.П. Изучение особенностей накопления радионуклидов из почв лекарственными растениями Polygonum aviculare и Plantago major, произрастающими в городе Воронеже и его окрестностях. Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Создание новых физиологически активных веществ: материалы международной научно-практической конференции. Воронеж; 2013: 510–513.

  20. Сливкин А.И., Великанова Н.А., Гапонов С.П. Изучение радиационной безопасности лекарственного растительного сырья в городе Воронеже и его окрестностях на примере травы горца птичьего и листьев подорожника большого. Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Создание новых физиологически активных веществ: материалы международной научно-практической конференции. Воронеж; 2013: 513–515.

  21. Dyakova N., Gaponov S., Slivkin Al., Chupandina El. Accumulation of artificial and natural radionuclides in medicinal plant materialin the Central Black Soil Region of Russia. Advances in Biological Sciences Research. 2019; 7: 94–96.

  22. Дьякова Н.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П., Самылина И.А. Оценка радионуклидного загрязнения лекарственного растительного сырья Воронежской области на примере корней лопуха обыкновенного. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2016; 3: 110–115.

  23. Дьякова Н.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П. Изучение радионуклидного загрязнения лекарственного сырья Воронежской области на примере листьев подорожника большого и листьев крапивы двудомной. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2017; 2: 118–123.

Поступила в редакцию 27.02.2023; принята 15.10.2024.

Автор

Дьякова Нина Алексеевна – доктор фармацевтических наук, доцент, 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/0000-0002-0766-3881

 

Образец цитирования

Дьякова Н.А. Особенности накопления радионуклидов в подземных органах растений урбанофлоры Центрального Черноземья на примере корней одуванчика лекарственного. Ульяновский медико-биологический журнал. 2024; 4: 179–195. DOI: 10.34014/2227-1848-2024-4-179-195.