Concentration of selected metals in butter lettuce (Lactuca sativa L. ) contaminated with anthracene and pyrene

• Autorzy: Krzebietke S.

Warianty tytułu

PL

Koncentracja wybranych metali w sałacie (Lactuca sativa L. ) skażonej antracenem i pirenem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) are widespread in the natural environment. They are suspected to have mutagenic, carcinogenic and teratogenic effect on our organisms. Production of wholesome and high quality vegetables does not necessarily involve selection of adequate farmlands or substrates used for vegetable growing. Combustion processes are a source of PAHs in the soil and air. Excessive levels of PAHs are accumulated when the balance between their decomposition in soil and supply from other sources is disrupted. The objective of the present research has been to evaluate the effect of anthracene and pyrene on the concentration of selected trace elements in butter lettuce (Lactuca sativa L.), cultivar Vilmorin, grown on substrates with different nutrient abundance. A pot experiment in four replications was carried out twice in the spring of 2007 and 2008. The pots were maintained in a greenhouse at the University of Warmia and Mazury in Olsztyn. Lettuce was grown under the minimum (optimum) and triple (II fertilization level) substrate abundance in nutrients. In the second variant o the experiment, when the nutrient abundance was elevated, nitrogen was split into two doses: 2/3 of the whole rate were added before planting lettuce seedlings, and 1/3 of the rate was introduced 10 days afterwards. In the first variant, when the nutrient abundance was minimal, all of the nitrogen was added in a single dose. Spraying the lettuce plants with anthracene (ANT), pyrene (PYR0 or their mixture started 10 days after planting. Foliar introduction of the tested PAHs continued for 25 days (in the amount of 1.8 cm3 day–1 at a concentration of 100 mg dm–3) until the vegetative season finished. At the same time, an identical total amount of the PAHs was added to soil as aqueous solution, at 7-day intervals, according to the same pattern. Determinations of the concentrations of heavy metals (Cd, Cu, Ni, Cr, Zn, Mn) was performed with the ASA method, having first mineralised (HClO4+HCl+HNO3) the plant material which had been dried at 60oC. The determinations were compared with certified material (CTA-VTL-2). Concentrations of the trace elements in butter lettuce were significantly varied depending on the experimental factors. A more abundant substrate significantly raised the levels of Cd, Zn and Mn, but had no effect on concentrations of Cu, Ni and Cr. The way the PAHs were applied did not have any influence on modifications in the determined levels of the metals. Out of the two analysed PAHs, anthracene, especially when applied to soil, increased the concentrations of Zn nd Cr in lettuce leaves.

PL

WWA (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne) są związkami powszechnie występującymi w środowisku. Przypisuje się im działanie mutagenne, rakotwórcze i teratogenne na nasze organizmy. Produkcja zdrowych i dobrych jakościowo warzyw nie zawsze jest związana z wyborem odpowiednich terenów lub podłoży do ich uprawy. Źródłem WWA zarówno w glebie, jak i w powietrzu są procesy spalania. Do nadmiernego ich nagromadzenia dochodzi na skutek zachwiania równowagi między rozkładem w glebie a przychodem z innych źródeł. Celem badań była ocena wpływu antracenu oraz pirenu na zawartość wybranych pierwiastków śladowych w sałacie masłowej (Lactuca sativa L.) odmiany Vilmorin uprawianej w podłożach o zróżnicowanej zasobności. Eksperyment wazonowy w 4 powtórzeniach przeprowadzono dwukrotnie wiosną w latach 2007-2008 w hali wegetacyjnej UWM w Olsztynie. Sałatę uprawiano w warunkach o minimalnej (optymalnej) zasobności podłoża w składniki pokarmowe oraz 3-krotnie zwiększonej (II – poziom nawożenia). Azot wprowadzano w dwóch dawkach przy zwiększonej zasobności podłoża: 2/3 dawki przed posadzeniem rozsady, a 1/3 dawki po 10 dniach od posadzenia oraz w całości w przypadku pierwszego poziomu nawożenia. Oprysk roślin antracenem (ANT) oraz pirenem (PYR) i ich mieszaniną rozpoczęto po 10 dniach od posadzenia. Dolistne wprowadzanie wybranych WWA trwało przez 25 dni (w ilooeci 1,8 cm3 doba–1 o stężeniu 100 mg dm–3) do końca okresu wegetacji. Jednocześnie doglebowo dostarczono sumaryczną ilość WWA w takim samym układzie 1 raz na 7 dni w wodnym rozcieńczonym roztworze. Zawartość wybranych metali ciężkich (Cd, Cu, Ni, Cr, Zn, Mn) oznaczano metodą ASA po mineralizacji (HClO4+HCl+HNO3) wysuszonego w temp. 60°C materiału roślinnego. Oznaczenia wykonano wobec materiału certyfikowanego (CTA-VTL-2). Zawartość pierwiastków śladowych w sałacie masowej była istotnie zróżnicowana w zależności od czynników doświadczalnych. Zasobniejsze podłoże wpływało istotnie na zwiększenie zawartości Cd, Zn i Mn, nie miało zaś wpływu na koncentrację Cu, Ni i Cr. Sposób aplikacji WWA nie miał wpływu na zmiany zawartości oznaczonych metali. Spośród testowanych WWA, szczególnie antracen aplikowany doglebowo zwiększał zawartość Zn i Cr w liściach testowanej rośliny.

Słowa kluczowe

EN

metal concentration; metal; butter lettuce; Lactuca sativa; plant contamination; anthracene; pyrene; polycyclic aromatic hydrocarbon

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2011
• Tom: 16
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.567-576,fig.,ref.

Twórcy

autor

Krzebietke S.

• Chair of Agricultural Chemistry and Environment Protection, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Oczapowskiego Street 8, 10-744 Olsztyn, Poland

Bibliografia

• Henner P., Schiavon M., Morel J.L., Lichtfouse E. 1997. Polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) occurrence and remediation methods. Anal. Mag., 2: 56-59.
• Jian Y., Yong L., Peter P.F., Yu H.T. 2004. Photomutagenicity of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons from the US EPA priority pollutant list. Mutat. Res., 557: 99-108.
• Johnson A.R., Wick L.Y., Harms H. 2005. Principles of microbial PAH-degradationin soil. Environ. Pollut., 133: 71-84.
• Khan S., Aijun L., Zhang S., Hu Q., Zhu Y-G. 2008. Accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals in lettuce grown in the soils contaminated with long-term wastewater irrigation. J. Hazard. Mat., 152: 506-515.
• Krzebietke S., Sienkiewicz S. 2010a. Effect of foliar application of anthracene and pyrene (PAH) on yields and chemical composition of butterhead lettuce (Lactuca sativa L.) grown under varied abundance of substrate in nutrients. J. Elementol., 15(3): 531-538.
• Krzebietke S., Sienkiewicz S. 2010b. Effect of soil contamination with anthracene and pyrene on yield and accumulation of macronutrients in butter lettuce (Lactuca sativa L.). J. Elementol., 15(4): 653-660.
• Marwood C.A., Solomon K.R., Greenberg B.M. 2001. Chlorophyll fluorescence as a bioindicator of effects on growth in aquatic macrophytes from mixtures of polycyclic aromatic hydrocarbons. Environ. Toxicol. Chem., 20: 890-898.
• Perera F.P. 1997. Environment and cancer: who are susceptible? Science, 278: 1068-1073.
• Ravindra K., Sokhi R., Grieken R.V. 2008. Atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons: sources attribution. Emission factors and regulation. Atmos. Environ., 42: 2895-2921.
• Samanta S.K.., Singh O.V., Jain R.K. 2002. Polycyclic aromatic hydrocarbons: environmental pollution and bioremediation. Trends Biotechnol., 20: 243-248.
• Samsoe-Petersen L., Larsen E.H., Larsen P.B., Bruun P. 2002. Uptake of trace elements and PAHs by fruit and vegetables from contaminated soils. Environ. Sci. Technol., 36: 3057-3063.
• Tsai P.J., Shieh H.Y., Lee W.J., Lai S.O. 2001. Health risk assessment for workers exposed to polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in carbon black manufacturing industry. Sci. Total Environ., 278: 137-150.
• Wennrich L., Poop P., Zeibig M. 2002. Policyclic aromatic hydrocarbon burden in fruit and vegetable species cultivated in allotments in an industrial area. Int. J. Environ. Anal. Chem., 82: 677-690.
• Wieczorek J.K., Wieczorek Z.J., Olszewski J. 2004. Radish (Raphanus sativus L.) and lettuce (Lactuca sativa L.) sensitivity to low concentration of anthracene applied by foliar deposition. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 496: 527-536. (in Polish)
• Wieczorek J.K., Wieczorek Z.J., Sienkiewicz S. 2006. Anthracene — induced modifications in the growth of yellow lupine, Lupinus luteus L., and in concentrations of some mineral components. Fres. Environ. Bul., 15(7): 670-674.
• Wieczorek J.K., Wieczorek Z.J., Olszewski J., Bałdyga B, Smoczyńska K., Smoczyński S. 2001. Effect of high anthracene concentration in the soil on its accumulation and growth of pea plants. Natur. Sc., 8: 135-143.
• Witting R., Ballach H.J., Kuhn A. 2003. Exposure of the roots of Populus nigra L. cv. Loenen to PAHs and its effect on growth and water balance. Environ. Geochem. Health., 10: 235-244.