КОНТРОЛЬ НА СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ (PB, CD, ZN) В ОВОЩНЫХ И ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ КУЛЬТУРАХ
Горно-Алтайский государственный университет
Краваль В.В., 131гр.
Науч. рук. Алейникова В.Н.

"Всякое излишество есть порок"
Луций Сенека

В последние годы, в связи с индустриализацией и химизацией промышленного производства, использованием новых технологий, а так же из-за возросшего количества автотранспорта значительно увеличилось поступление тяжелых металлов (ТМ) в окружающую среду, и как следствие по пищевым цепочкам в организм человека. Ряд публикаций последних лет посвящен изучению различных аспектов, связанных с поступлением ТМ в объекты окружающей среды, и воздействию этих веществ на организм человека и животных. Среди них основополагающими являются работы Воробьевой А.И.(1970), Кабата-Пендиас А., Пендиас X. (1989), Ильина В.Б.(1991), Гильденскнольда Р.С.(1992), Покатилова Ю.Г. (1993), Поздняковского В.М. (1996), Тутельяна В.А. (1997), Саломатина А.Д. (1999), Фомичева Ю.П. (2000).

В течение ряда лет кафедрой неорганической и аналитической химии проводятся многоплановые исследования по изучению содержания тяжёлых металлов в растениях, почвах и плодах, произрастающих на территории Республики Алтай. Это обстоятельство послужило основанием для обобщения данных и выполнения исследований по изучению содержания ТМ в пищевых продуктах растительного происхождения.

Цель нашей работы: изучение содержания некоторых тяжелых металлов (Zn, Cd, Pb) в пищевых продуктах растительного происхождения (ягодах, фруктах, овощах) на территории г.Горно-Алтайска , Майминского района и импортных фруктах.

Известно, что в почвах тяжёлые металлы находятся в различных формах. Например, при выветривании Cd легко переходит в раствор, где присутствует в виде Cd 2+. Он так же образует растворимые комплексные ионы (CdCl+ , CdOH+ , CdHCO+3 , CdCl-3 , Cd(OH)2-4 ) и органические хелаты. Главное валентное состояние кадмия в природных средах +2, и наиболее важные факторы, контролирующие подвижность ионов кадмия, - это рН и окислительно-восстановительный потенциал. В сильно окислительных условиях Cd образует собственные минералы (CdО, CdСО3 ), а также накапливаться в фосфатах и биогенных осадках (биолитах).

Свинец с почвах находится преимущественно в минеральных формах (РbS, РbO, РbSO4 , РbO*РbSO4 ) , тогда как в выхлопных газах автомобилей Рb присутствует в виде галогенидных солей (например, РbBr2 , РbBrCl, Рb(OH)Br, (РbO)2 PbBr2 ). Содержащие Рb частицы выхлопных газов неустойчивы и легко превращаются в оксиды, карбонаты сульфаты.

Катион Zn2+ образует с некоторыми анионами малорастворимые соли: Zn(CN)2, ZnCO3, ZnS, ZnC2O4. Недостаток цинка приводит к разнообразным нарушениям метаболизма растений, снижает скорость обменных процессов и роста.

В число объектов исследования были определены наиболее распространённые пищевые продукты растительного происхождения: ягоды (облепиха, жимолость, вишня, черная и красная смородина, клюква); овощи (редька, перец, свёкла, морковь, огурец, картофель); фрукты (банан, груша - конференция, яблоко - рубин, мандарин - марокко, виноград - розовый).

Для анализа пищевых продуктов на содержание тяжелых металлов (Zn, Cd, Pb) применялся инверсионный вольтамперометрический метод исследования прибором "Экотест-ВА" (рис1.) с применением комбинированного стеклоуглеродного электрода "3 в 1"

Методика позволяет проводить определение Zn, Cd, Pb в одном растворе методом добавок. В пробе с помощью программного обеспечения "Экотест - ВА" используем в качестве аналитического сигнала площадь пиков на вольтамперограммах.

Для каждого объекта проводилось трёхкратное исследование и получены вольтамперограммы.

Рис. 1. Прибор "Экотест-ВА"

Пример вольтамперограммы представлен на рисунке 2.

Виды вольтамперограмм и результаты измерений приведены ниже

Рис. 2. Вольтамперограмма исследования (пример)

1 - аликвота пробы

2 - аликвота пробы с добавками РЬ и Сd

Концентрация ионов расчитывается по следующей формуле:

C m - Сигнал площади пиков на вольтамперограммме.
V - Объем анализируемого раствора пробы в ячейке до внесения добавки.
V t - Объём пробы, приготовленный из навески пробы.
Vp - Объём раствора пробы, внесённый в анализируемый раствор.
m - Масса навески пробы.

Экспериментально полученные данных представлены в таблицах. (1,2,3)

Таблица 1

Содержание Pb, Cd, Zn (мг/кг) в ягодах

облепиха жимолость клюква вишня красная смородина черная смородина ПДК мг/кг
Zn 12,3 0,9 9,6 0,08 1,25 9,8 10
Cd 0,11 0,62 0,42 0,38 8,4 1,06 0,03
Pb 0,098 17,5 0,08 0,17 0,74 7,25 0,4

Таблица 2

Содержание Pb, Cd, Zn (мг/кг) в овощах

редька перец свёкла морковь огурец картофель ПДК мг/кг
Zn 1,5 0,47 0,5 3,06 3,2 3,1 10
Cd 0,5 2,8 1,2 0,6 0,2 0,52 0,03
Pb 0,98 1,2 1,3 0,3 2,4 0,4 0,5

Таблица 3

Содержание Pb, Cd, Zn (мг/кг) во фруктах

банан груша "конференция" яблоко "рубин" мандарин "марокко" виноград "розовый" ПДК мг/кг
Zn 10,5 6,08 26,25 1,25 4,5 10
Cd 0,19 0,12 1,3 2 1,1 0,03
Pb 1,3 0,33 0,08 2,4 0,8 0,4

Согласно литературным данным ПДК для фруктов, ягод и овощей составляет Zn =10 мг/кг; Cd = 0,03 мг/кг; Pb = 0,4 мг/кг.

Экспериментально установлено, что содержание исследуемых концентраций в ягодах находится в пределах Zn =0,9-12,3 мг/кг; Cd = 0,11-8,4 мг/кг; Pb = 0,08-17,5 мг/кг; в овощах Zn =0,5-3,2 мг/кг; Cd = 0,2-2,8 мг/кг; Pb = 0,3-2,4 мг/кг; во фруктах Zn =1,25-26,25 мг/кг; Cd = 0,12-2 мг/кг; Pb = 0,08-2,4 мг/кг, что соответствует ПДК, однако полученные данные показывают, что в некоторых объектах наблюдается превышение содержания свинца в вишне до 0,23 мг/кг, в облепихе до 0,302 мг/кг.

Повышенное содержание тяжёлых металлов в исследуемых объектах объясняется условиями выращивания, использованием удобрений, произрастания.

Превышающему значению так же может способствовать кислая реакция почв и обильные осадки, способствующие выносу тяжёлых металлов в нижние части почвы.

Растения способны аккумулировать тяжёлые металлы, переносить их из нижележащих слоёв в верхние части после их отмирания, процессы транспирации и испарения -так же влияет на концентрацию токсикантов в верхних почвенных горизонтах, на которых выращиваются овощные и плодово-ягодные культуры.

Можно предположить, что повышенное содержание связано с тем, что накопление происходит в почве с поступлением из воздуха и переносом тяжёлых металлов при сжигании угля, в большей степени для свинца. Кроме того, географическое расположение Горно-Алтайска может способствовать накоплению тяжёлых металлов в природных объектах.

В связи с этим необходим постоянный систематический контроль за уровнем содержания ТМ в объектах окружающей среды, с целью контроля и регулирования процесса накопления миграции и аккумуляции ТМ в пищевых продуктах.

Литература

  1. Ильин В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растения. Новосибирск.:наука .Сиб.отд-ние, 1991.-151с.
  2. Зыскин В.М Применение комплекса "Экотест-ВА" для контроля содержания свинца и кадмия в пищевых добавках.
  3. Волков С.Н Кадмий. Проблемы изучения состояния в техногенном цикле миграции.