Biodostępność metali ciężkich dla roślin oraz ich zawartość w roślinach

Badania opierające się na bioakumulacji metali ciężkich przez rośliny wzbudzają coraz większe zainteresowanie ze względu na możliwe ich zasto-sowanie w fi toremediacji, produkcji biopaliw czy biofortyfi kacji (Wierzbicka, 2015; Barceló, Poschenrieder, 2011). Powszechne występowanie roślin na

te-renach zdegradowanych umożliwia również ich wykorzystanie do monitorowa-nia antropogenicznego zanieczyszczemonitorowa-nia gleb metalami ciężkimi oraz innymi związkami (Petrova, Yurukova, Velcheva, 2013).

W monitoringu biologicznym wykorzystywane są rośliny charaktery-zujące się zdolnością kumulacji metali w liściach i korzeniach. Namieśnik i Wardencki (2000) podają, że dobrymi wskaźnikami zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi są bezpośrednio korzenie, a pośrednio liście roślin. Jednym z powszechnie stosowanych biowskaźników wśród roślin zielonych jest mni-szek (Taraxacum sp.), który jest powszechnie stosowany w ziołolecznictwie (Anioł-Kwiatkowska, 1995) oraz wykazuje właściwości przeciwnowotworo-we (Takasaki i in., 1999). Zakres stężeń wybranych metali ciężkich w liściach i korzeniu Taraxacum offi cinale proponowanych jako tło oraz w roślinach ze-branych z obszarów doświadczalnych w Dąbrowie Górniczej i Zdzieszowi-cach przedstawiono w tabeli 38.

Tabela 38. Zakres zawartości wybranych metali ciężkich w liściach i korzeniu Taraxacum offi cinale proponowanych jako tło

Metal [mg/kgs.m.] Taraxacum offi cinale

z obszaru

liście korzeń liście korzeń liście korzeń liście liście korzeń Cd 0,55–1,30 1,10–1,70 0,40–1,25 0,60–1,95 0,3–1,0 0,1–1,0 0,2 0,6–0,8 0,2–0,8 Cu 7,54–9,87 14,2–17,1 11,0–14,4 12,3–20,3 5–20 5–25 13,8 11–20 5–43 Mn 46,7–62,6 5,64–103 29,6–53,2 35,1–63,0 15–170 5–50 58 – –

Ni 5,13–7,54 8,37–18,7 6,15–16,9 9,75–50,1 0,5–4,0 0,2–3,5 2,2 2,4–6,2 1,0–6,6 Pb 6,29–12,3 11,6–20,1 3,15–4,04 4,20–6,15 1,6–6,5 0,2–5,0 1,5 0,8–3,1 0,2–4,2 Zn 89,7–132 1030–212 35,5–139 49,2–180 20–110 10–60 45 44–78 11–39

Zakres zawartości (górna granica) kadmu, niklu, ołowiu i cynku w liściach Taraxacum offi cinale zebranego z obszaru doświadczalnego w Dąbrowie Górni-czej i Zdzieszowicach był wyższy od zawartości podawanych przez Rule (1994) oraz od Kabata-Pendias i Dudka (1991). Również zawartość kadmu, niklu, oło-wiu i cynku w korzeniu Taraxacum offi cinale zebranego z Dąbrowy Górniczej była wyższa od zawartości podawanych przez ww. autorów. Jedynie zawartość miedzi w korzeniu Taraxacum offi cinale z Dąbrowy Górniczej mieściła się w za-kresie zawartości podawanych przez Rule (1994) oraz Kabata-Pendias i Dudka (1991). Natomiast w korzeniu Taraxacum offi cinale ze Zdzieszowic zawartość wszystkich metali (Cd, Cu, Mn, Ni, Pb i Zn) była wyższa od wartości poda-wanych przez Kabata-Pendias i Dudka (1991). Porównując zawartość metali w korzeniu Taraxacum offi cinale ze Zdzieszowic z zawartościami podanymi

przez Rule (1994) stwierdza się, że zawartość kadmu, niklu, ołowiu i cynku była wyższa, natomiast zawartość miedzi (podobnie jak u Taraxacum offi cinale z Dą-browy Górniczej) mieściła się w zakresie podanym przez ww. autora. Porów-nując uzyskane wyniki badań zawartości metali ciężkich w liściach Taraxacum offi cinale z Dąbrowy Górniczej i ze Zdzieszowic z wartościami podanymi przez Djingova i Kuleff (1993) można stwierdzić, że zawartość kadmu, niklu, ołowiu i cynku jest wyższa od zawartości publikowanych przez obu autorów. Różnice odnotowano w przypadku miedzi i manganu. Zawartość miedzi w liściach rośli-ny zebranej w Dąbrowie Górniczej jest niższa od zawartości podanej przez Djin-gova i Kuleff (1993), natomiast w liściach Taraxacum offi cinale ze Zdzieszowic oznaczono mniejszą zawartość manganu.

Porównując zawartość metali w roślinach rosnących na glebach z ob-szaru doświadczalnego w Dąbrowie Górniczej i Zdzieszowicach, ze średnimi zawartościami w organach roślin opublikowanych przez Maestri i in. (2010), Verbruggen i in. (2009), Kabata-Pendias, Pendias (1999) (Zn 15–150 mg/kg_s.m., Cd 0,03–0,5 mg/kg_s.m., Pb 0,1–5 mg/kg_s.m., Cu 5–25 mg/kg_s.m., Ni 0,4–4 mg/kg_s.m., Cr 0,2–1 mg/kg_s.m., Mn 1–700 mg/kg_s.m.) można stwierdzić, że zarówno w Sina-pis alba L. jak i Triticum aestivum L. zawartość niklu i chromu była wyższa od średniej zawartości obu metali podanej przez ww. autorów. Dodatkowo w Sina-pis alba L. i Triticum aestivum L. rosnącej na glebach z punktów 4 i 6 w Dąbro-wie Górniczej, w Sinapis alba L. rosnącej na glebach punktu 5 Z. oraz Triticum aestivum L. rosnącej na glebach punktów 2 i 3 Z. stwierdzono wyższe zawartości kadmu i ołowiu. W liściach Betula pendula i Taraxacum offi cinale zebranych ze wszystkich stanowisk (w porównaniu do średnich zawartości opublikowa-nych przez ww. autorów) stwierdzono wyższe stężenia chromu i niklu. Ponadto stwierdzono podwyższone zawartości:

– cynku, kadmu i ołowiu (liście Betula pendula ze stanowisk 2 D.G. (zlo-kalizowanego na południowy południowy zachód od potencjalnych źró-deł emisji, około 980 m od emitorów, położonego po stronie nawietrznej do dominujących kierunków wiatru, natomiast po stronie zawietrznej w stosunku do emitorów sąsiadującej Koksowni ArcelorMittal Poland Oddział w Dąbrowie Górniczej), 4 D.G. (zlokalizowanego na wschodni południowy wschód od potencjalnych źródeł emisji, około 880 m od emitorów, położonego po stronie zawietrznej do dominujących kierun-ków wiatru i 6 D.G. (zlokalizowanego na północny północny-wschód od potencjalnych źródeł emisji, około 502 m od emitorów, położone-go po stronie zawietrznej do dominujących kierunków wiatru oraz ze stanowiska 2 Z. (zlokalizowanego na zachód od potencjalnych źródeł emisji, około 1,4 km od emitorów, położonego po stronie nawietrznej do dominujących kierunków wiatru), korzeń Taraxacum offi cinale ze stanowiska 2 D.G. i 2 Z.),

– kadmu i ołowiu (łodyga i liście Taraxacum offi cinale ze stanowiska 2 D.G., korzeń Taraxacum offi cinale – stanowisko 5 Z. (zlokalizowane

na wchód od potencjalnych źródeł emisji, około 300 m od emitorów, położone po stronie zawietrznej do dominujących kierunków wiatru), łodyga i korzeń Taraxacum offi cinale – stanowiska 4 D.G. i 6 D.G.), – kadmu (kwiatostan, łodyga i liście – stanowisko 2 Z., kwiatostan,

łody-ga i liście oraz korzeń Taraxacum offi cinale – stanowisko 3 Z. (zloka-lizowane na zachodni północny zachód od potencjalnych źródeł emisji, około 1,8 km od emitorów, położone po stronie nawietrznej do dominu-jących kierunków wiatru),

– ołowiu (liście Betula pendula – stanowisko 3 Z., kwiatostan Taraxacum offi cinale – stanowisko 2 D.G., 4 D.G. i 5 Z.).

Rascio, Navari-Izzo (2011), Branquinho i in. (2007), Reeves (2006), Baker, Brooks (1989) podają zawartości progowe metali dla roślin występują-cych na obszarach zanieczyszczonych metalami ciężkimi (dla Cd>100 mg/kg_s.m., Ni, Cr, Pb i Cu>1000 mg/kg_s.m. oraz dla Zn i Mn >10000 mg/kg_s.m.). Porównując uzyskane zawartości metali ciężkich we wszystkich roślinach, tj. Sinapis alba L., Triticum aestivum L., liściach Betula pendula i Taraxacum offi cinale z za-wartościami podawanymi przez ww. autorów, można stwierdzić, że uzyskane zawartości były znacznie niższe.

9.3. Porównanie zwartości metali ciężkich w roślinach