Univerzitetu Nišu

Prirodno - matematički

fakultet

Departman za hemiju

Određivanje sadržaja metala u biljnim vrstama Seseli

rigidum i Seseli pallasii - Master rad -

Mentor: Student:

dr Vesna Stankov

Jovanović

Gabrijela Grozdić

Niš, 2015.

Прилог 5/1

ПРИРОДНO - MАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ

НИШ

КЉУЧНА ДОКУМЕНТАЦИЈСКА ИНФОРМАЦИЈА

Редни број, РБР:

Идентификациони број, ИБР:

Тип документације, ТД: монографска

Тип записа, ТЗ: текстуални / графички

Врста рада, ВР: мастер рад

Аутор, АУ: Габријела Гроздић

Ментор, МН: Весна Станков Јовановић

Наслов рада, НР: Одређивање садржаја метала у биљним врстама

Seseli rigidum и Seseli Pallasii

Језик публикације, ЈП: српски

Језик извода, ЈИ: Енглески

Земља публиковања, ЗП: Р. Србија

Уже географско подручје, УГП: Р. Србија

Година, ГО: 2015.

Издавач, ИЗ: Aуторски репринт

Место и адреса, МА: Ниш, Вишеградска 33.

Физички опис рада, ФО: (поглавља/страна/ цитата/табела/слика/графика/прилога)

48 стр.; 24 референце; 9 табела; 5 слика;

Научна област, НО: Хемија

Научна дисциплина, НД: аналитичка хемија

Предметна одредница/Кључне речи, ПО: Тешки метали, токсични метали у биљкама, Seseli rigidum, Seseli palllasii

УДК 543.632.495 : 582.794.1

Чува се, ЧУ: Библиотека

Важна напомена, ВН:

Извод, ИЗ: Биљке рода Seseli се примењују у традиционалној медицини у различитим облицима, па је веома

значајно утврдити безбедност њихове примене са

аспекта садржаја токсичних метала. Анализиран је

садржај токсичних метала у двема биљним врстама Seseli rigidum и Sesei pallasii, и то у

сваком вегетативном делу сваке биљне врсте.

Установлњено је да је акумулација токсичних метала у врсти Seseli rigidum мања у односу на

врсту Sesei pallasii са истог географског подручја,

те да је врста Seseli rigidum отпорнија на утицај токсичних метала.

Q4.16.01 - Izdawe 1

Датум прихватања теме, ДП:

Датум одбране, ДО:

Чланови комисије, КО: Председник:

Члан:

Члан, ментор:

Образац Q4.09.13 - Издање 1

Прилог 5/2

ПРИРОДНО - МАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ

НИШ

KEY WORDS DOCUMENTATION

Accession number, ANO:

Identification number, INO:

Document type, DT: Monography

Type of record, TR: Text/graphics

Contents code, CC: Master thesis

Author, AU: Gabrijela Grozdić

Mentor, MN: Vesna Stankov Jovanović

Title, TI: Determination of metal content in plant species Seseli rigidum and Seseli pallasii

Language of text, LT: Serbian

Language of abstract, LA: English

Country of publication, CP: Republic of Serbia

Locality of publication, LP: Serbia

Publication year, PY: 2015.

Publisher, PB: Author’s reprint

Publication place, PP: Niš, Višegradska 33.

Physical description, PD: (chapters/pages/ref./tables/pictures/graphs/appendixes)

48 pages; 24 ref.; 9 tables; 5 figures;

Scientific field, SF: Chemistry

Scientific discipline, SD: Analytical Chemistry

Subject/Key words, S/KW: Heavy metals, toxic metals in plants, Seseli rigidum, Seseli palllasii

UC 543.632.495 : 582.794.1

Holding data, HD: Library

Note, N:

Abstract, AB: Herbs of the genus Seseli have been applied in traditional

medicine in various forms, so it is crucial to determine the safety of their use in terms of the content of toxic metals.

The content of toxic metals in the two plant species Seseli rigidum and Seseli pallasii, in each vegetative part of both

plant species was determined. It was established that

accumulation of toxic metals in Seseli rigidum was lower

than in the other analysed species-Seseli pallasii, from the same geographical area, and it was concluded that

species Seseli rigidum is more resistant to the impact of

toxic metals.

Accepted by the Scientific Board on, ASB:

Defended on, DE:

Defended Board, DB: President:

Member:

Q4.16.01 - Izdawe 1

Member, Mentor:

Образац Q4.09.13 - Издање 1

6

Najiskrenije se zahvaljujem svojoj mentorki profesorki dr Vesni Stankov Jovanović na

izboru teme, stručnim savetima, na izuzetnom strpljenju i vremenu posvećenom mom

master radu, profesorki dr Violeti Mitić na savetima i sugestijama prilikom pisanja,

Mrariji Marković, laborantu, naučnom saradniku sa Departmana za biologiju PMF-a

iz Niša, koja je prikupljala biljnii materijal.

Takođe bih se zahvalila vanrednim profesorkama Aleksandri Pavlović i Snežani Tošić

za pomoć u izvođenju ICP analize, doktorantkinji Mariji Ilić koja je umnogome

doprinela realizaciji eksperimentalnog dela mog rada.

Srdačno se zahvaljujem svojim roditeljima i prijateljima na bezgraničnoj ljubavi,

podršci, razumevanju i savetima koje su mi pružili tokom studiranja.

HVALA VAM!

7

SADRŽAJ

UVOD .......................................................................................................................... 9

I 1. Rod Seseli L. ..................................................................................................... 10

I 2. Seseli rigidum Waldst. & Kit. ........................................................................... 11

I 3. Seseli pallasii Besser......................................................................................... 13

I 4. Metali u biljkama- podela metala prema njihovoj ulozi u organzimu i uloga

svakog pojedinačno ................................................................................................. 14

1.4.1. Podela metala ............................................................................................ 14

1.4.1.1. Cu – bakar .............................................................................................. 15

1.4.1.2. Zn - cink ................................................................................................. 16

1.4.1.3. Mn – mangan .......................................................................................... 17

1.4.1.4. Fe – gvožđe ............................................................................................ 18

1.4.1.5. Mo – molibden ........................................................................................ 19

1.4.1.6. Ni – nikl .................................................................................................. 19

1.4.1.7. Co – kobalt ............................................................................................. 20

1.4.1.8. Cr – hrom ............................................................................................... 20

1.4.1.9. Pb – olovo ............................................................................................... 21

1.4.1.10. Cd – kadmijum ..................................................................................... 22

1.4.1.11. B - Bor .................................................................................................. 23

I 5. Metode za analizu metala - teorijske osnove ..................................................... 24

I 5.1. Analiza biljnog materijala .............................................................................. 25

I 5.2. Digestija suvim putem ................................................................................ 25

I 5.3. Digestija mokrim putem ............................................................................. 26

I 5.4. Digestija primenom mikrotalasa ................................................................. 27

I 5.5. Ekstrakcija superkritičnim fluidima ............................................................ 27

MATERIJAL I METODE .......................................................................................... 28

II 1. Uzimanje uzoraka biljnog materijala ................................................................ 28

II 2. Analiza metala primenom spektrometrije indukovano spregnute plazme sa

optičkom emisionom detekcijom (ISP-OES- spektrometrija) ................................... 28

II 2.1. Izvor pobuđivanja ..................................................................................... 29

II 3. Induktivno spregnuta plazma ICP (Inductively Coupled Plasma) ..................... 30

II 3.1. Tačnost i osetljivost metode ...................................................................... 32

8

II 4. STATISTIČKA OBRADA REZULTATA .......................................................... 33

REZULTATI I DISKUSIJA ....................................................................................... 34

III 1. Akumulacija bora u biljkama S. rigidum i S. pallasii ...................................... 34

III 2. Akumulacija kadmijuma u biljkama S. rigidum i S. pallasii ............................ 35

III 3. Akumulacija kobalta u biljkama S. rigidum i S. pallasii .................................. 36

III 4. Akumulacija hroma u biljkama S. rigidum i S. pallasii ................................... 37

III 5. Akumulacija bakra u biljkama S. rigidum i S. pallasii ..................................... 38

III 6. Akumulacija mangana u biljkama S. rigidum i S. pallasii ............................... 39

III 7. Akumulacija nikla u biljkama S. rigidum i S. pallasii ..................................... 40

III 8. Akumulacija olova u biljkama S. rigidum i S. pallasii ..................................... 41

III 9. Akumulacija cinka u biljkama S. rigidum i S. pallasii ..................................... 43

IV ZAKLJUČAK ....................................................................................................... 45

VI LITERATURA ...................................................................................................... 47

9

UVOD

Predstavnici roda Seseli L. pripadaju familiji Apiaceae Lindl. (Umbеllifеrае

Јuss.). Familija Apiaceae obuhvata 300 vrsta, koje su koju čine sa približno 420 rodova.

Na teritoriji Srbije ova familija je zastupljena sa 53 roda i 138 vrsta (Nikolić, 1973).

Predstvanici ove familije su jako raznovrsni i koriste se kako u ishrani (šargarepa,

celer), tako i kao začini (mirođija, kim), lekovite ili ukrasne vrste biljaka.

Biljke roda Seseli su poznate i u narodnoj medicini zbog svojih lekovitih

karakteristika. Uporedo sa konstituentima koji su nosioci lekovitih svojstava, biljke

sadrže i određene količine metala od kojih su neki bitni za ljudsku ishranu, drugi su čak

neophodni, ali neki mogu biti i toksični. Zbog toga je veoma važno ustanoviti sadržaj

metala u biljnom materijalu koji se koristi u medicinske, prehrambene i kozmetičke

svrhe. S obzirom da se različiti delovi biljke koriste u različite namene, potrebno je

odrediti sadržaj metala u svim delovima biljaka, izabranih za analizu, i to u korenu,

lišću, cvetovima i plodovima obe biljne vrste, primenom metode indukovano spregnute

plazme sa optičkom emisionom detekcijom. Na osnovu dobijenih podataka izvešće se

zaključak o bezbednosti primene ovih lekovitih biljaka u različitim oblastima primene u

pogledu sadržaja toksičnih metala.

10

I 1. Rod Seseli L.

Sistematika biljaka je biološka disciplina koja se bavi proučavanjem,

razgraničavanjem, upoređivanjem, hijerarhijom i filogenijom organskih vrsta.

Grupisanje vrsta se vrši na osnovu fizioloških, morfoloških, biohemijskih,

genetičkih, biogeografskih svojstava. Različite grupe organizama nazivaju se taksoni.

Taksoni koji imaju zajednička svojstva grupišu se u taksone višeg nivoa. Klasifikacija

predstavlja stavljanje organizama u taksone koji se nalaze na različitim hijerarhijskim

nivoima, a nivo koji takson ima u klasifikaciji naziva se sistematska ili taksonomska

kategorija.

U sistemu biljnog sveta upotrebljavaju se taksonomske kategorije, odnosno

jedinice ili ’’taksa’’. Taksa (taksonomske jedinice) i njihova hijerarhija, da ukazuje na

razgraničenje i srodnost pojedinih kategorija biljaka. Osnovna taksonomska

(sistematska) jedinica je vrsta (species). Vrsta predstavlja skup svih biljaka koje se

slažu u biljnim karakteristikama, koje zauzimaju odredjen prostor ili areal i koje mogu

imati potomstvo. Vrste se međusobno razlikuju po konstantnim naslednim

karakteristikama.

Osim vrste, kao osnovne taksonomske jedinice, postoje niže (infraspecijske) i

više (supraspecijske) taksonomske jedinice. Kod varijabilnih vrsta postoje sledeće

infraspecijske jedinice: podvrste, varijetete i forme.

Podvrsta (subspecies) obuhvata biljne oblike u okviru vrsta koje nisu oštro

međusobno razgraničene, pri čemu se često radi o geografskim ili ekološkim

populacijama.

Varietet (varijetas) je još niža jedinica, čije se jedinke međusobno razlikuju od

drugih. Kod kulkultivisanih biljaka, odgovarajuća jedinica za varijetet je sorta

(cultivar), koja se odlikuje specifičnim morfološkim, biološkim i proizvodnim

osobinama.

U supraspecijske jedinice spadaju: rod (genus), familija (familia), red (ordo),

klasa (classis), odeljak ( phylum) i carstvo (regnum).

11

Idući od roda ka carstvu sve je manji broj zajedničkih osobina koje karakterišu

određene taksonomske jedinice. Taksonomske jedinice se označavaju latinskim

nazivima, pri čemu se koriste ustaljeni nastavci pri imenovannju.

Rod Seseli obuhvata ukupno oko 80 biljnih vrsta koje su rasprostranjene na

teritoriji Evrope i Azije. Na teritoriji Evrope raste oko 55 vrsta ovog roda, skoro duplo

više nego na teritoriji Azije. Reč Seseli po Hipokratu, vodi poreklo od stare Grčke reči

(seselis ili sesili) kojim su označavane vrste iz familije Apiaceae. Međutim, smatra se i

da je reč „seseli“ (Σεσελι) ili „sili“ (σιλι) egipatskog porekla i da označava neku vrstu

egipatskog drveta. U našem narodu je ova biljka poznata pod nazivom devesilje.

Smatra se da ima magijske moći odatle joj i naziv devesilje – bilje devet sila.

Na teritoriji Republike Srbije raste deset vrsta roda Seseli: S. hippomarathrum,

S. rigidum, S. serbicum, S. annuum, S. tortuosum, S. tommasinii, S. pallasii, S. osseum,

S. gracile i S. peucedanoides. Najugroženija vrsta ovog roda koja se nalazi u crvenoj

knjizi flore Srbije i za koju se smatra da je potpuno iščezla sa naše teritorije je vrsta S.

hippomarathrum subsp. hippomarathrum. Takođe, kao jako ugrožene vrste sa malim

brojem predstavnika vode se i S. serbica i S. tommasinii.

I 2. Seseli rigidum Waldst. & Kit.

Seseli rigidum spada u grupu višegodišnjih biljaka (slika 1). Odlikuje je jako

dobro razvijen podzemni deo biljke, dok su joj listovi čvrsti, sivkasti, sivkastozeleni ili

pepeljasti, dvojno perasti. Nadzemni deo biljke je dugačak oko 50 cm i skoro od

osnove je razgranat. Cvasti su kod ovih biljaka krupne, a cvetovi su bele boje. Cveta u

periodu od jula do septembra. Ovu biljku karakterišu cilindrični plodovi sa izraženim

rebrima (Ball, 1968). Kod ove biljke, kao i kod većine višegodišnjih biljaka, razilkuje

se vegetativni i generativni stadijum razvoja. Vegetativni stadijum razvoja se

karakteriše dobro razvijenim korenom, kratkom stabljikom i rozetom listova i može da

traje više godina. Tokom generativnog perioda dolazi do razvića svih ostalih

vegetativnih i generativnih organa. Rasprostranjena je na kamenjarima i stenama

brdsko-planinskog i subalpskog regiona, na krečnjačkoj i serpentinskoj podlozi. Nalazi

12

se na teritoriji istočne Srbije, Bosne i Hercegovine, Makedonije, Rumunije i Crne Gore.

Koristi se u narodnoj medicine kao tonik, diuretik, digestiv i emenagog.

Slika 1. Seseli rigidum

Taksonomske kategorije Taksoni

Carstvo (regnum) Plantae

Podcarstvo (subregnum) Magnoliphyta

Klasa (classis) Rodopsida

Red (ordo) Apiales

Familija (familia) Apiacea

Rod (genus) Seseli

Vrsta (species) rigidum

13

I 3. Seseli pallasii Besser

Vrsta Seseli pallasii je dvogodišnja zeljasta biljka. Odlikuje je vretenasto

razgranat rizom na čijem vrhu se nalaze končasti ostatci ranijih listova. Biljka može da

poraste u visinu između 30 do 120 cm. Stabljika je na poprečnom preseku okrugla, od

same baze je razgranata, a u gornjem delu nema listova (Ball, 1968). Listovi su im goli,

plavo - zelene do sive boje. Listovi koji se nalaze na donjem delu stabla su postavljeni

na drškama i uglavnom su perasto deljeni, dok su gornji listovi sedeći i sa izduženim

rukavcem (Nikolić, 1973). Cveta u periodu jula i avgusta meseca. Krunični listići su

beli i okrugli, dok je plod izduženog oblika sa istaknutim rebrima. Ova biljka najčešće

nastanjuje predele oko puteva, može se naći i na kamenitim podlogama i suvim

pašnjacima i livadama, kao i u šikarama (Nikolić, 1973).

Slika 2. Seseli pallasii Besser

Taksonomske kategorije Taksoni

Carstvo (regnum) Plantae

Podcarstvo (subregnum) Magnoliphyta

Klasa (classis) Rodopsida

Red (ordo) Apiales

Familija (familia) Apiacea

Rod (genus) Seseli

Vrsta (species) pallasii

14

I 4. Metali u biljkama- podela metala prema njihovoj ulozi u

organzimu i uloga svakog pojedinačno

Čak 80 elemenata periodnog sistema spade u grupu metala, 17 elemenata su

nemetali, dok samo 7 spada u metaloide (Hogan, 2010). U grupu teških metala spadaju

oni metali koji imaju gustinu veću od 5 g/cm3. Ne postoji jedinstvena definicija teških

metala, mada pored prethodno navedene vrednosti, postoji i tvrdnja da u teške metale

spadaju svi oni koji imaju gustinu veću od 4 g/cm3 (Duffus, 2002).

1.4.1. Podela metala

Prema svojoj biološkoj funkciji koju imaju u organizmu metali se dele na

esencijalne i neesencijalne.

U esencijalne metale spadaju Cu, Fe, Zn, Mn, Mo, Ni. Dobili su svoj naziv po

tome što su neophodni za život tako da smanjenje njihovog unošenja ili potpuni

izostanak može da dovede do ozbiljnih poremećaja u funkcionisanju organizma pa čak

da dovede i do smrti. Najvažnija uloga ovih elemenata je svakako strukturna, s obzirom

da ulaze u sastav enzima i deluju kao enzimski aktivatori. S obzirom da su u organizmu

prisutni samo u malim koncentracijama nazivaju se i mikroelementima. U slučajevima

kada se njihova koncentracija u organizmu poveća mogu delovati i toksično.

U grupu neesencijalnih metala spadaju elementi koji nisu biogeni i koji deluju

isključivo toksično (Pb, Cd, Al, Hg, As).

Teški metali imaju veoma raznovrsnu ulogu kako u industriji, kao sirovina za

izradu, tako i u poljoprivredi kao sastavni deo mnogih đubriva koja se koriste za

povećanje prinosa. Pored svih pozitivnih efekata, ovi metali uglavnom predstavljaju

značajne zagađivače čovekove okoline. Teški metali mogu dospeti u zemljište na

nekoliko različitih načina. Osnovni način je trošenje matične stene, što predstavlja

geološko poreklo, ili mogu dospeti u zemljište delovanjem različitih aktivnosti samog

čoveka, antropogeno poreklo.

U vodama se teški metali nalaze u formi teško rastvorljivih karbonata, sulfida ili

sulfata i talože se na dnu vodenih površina (Lasat, 2002). U zemljište teški metali

dospevaju putem kiselih kiša i prašine, kao i čađi za šta presudnu ulogu svakako igra

15

ljudski faktor. U obradivi, površinski deo zemljišta teški metali mogu dospeti preko

biljaka koje ih usvajaju iz dubljih slojeva zemljišta i deponuju ih u pliće slojeve.

Posebno značajan izvor teških metala, posebno kadmijuma, predstavljaju mineralna

đubriva. Međutim, najznačajniji izvori zagađivanja zemljišta teškim metalima

antropogenog porekla su: intenzivan saobraćaj, metalna industrija, rudnici, topionice

metala, organska i mineralna đubriva kao i gradski otpad.

Teški metali se u zemljištu mogu naći ili u jonskom obliku ili vezani za

apsorpcioni kompleks. Biljke mogu da ih apsorbuju ili iz vodenog rastvora ili iz

nespecifično vezanog apsorpcionog kompleksa. Stepen apsorpcije teških metala od

strane biljke više zavisi od njihovog oblika u zemljištu, a mnogo manje od same

njegove količine. Najveću sposobnost za akumulaciju teških metala pokazuje povrće. U

biljkama se često može naći visoka koncentracija cinka, bora, molibdena, kobalta, dok

se u nešto manjoj meri beleži mangan, gvožđe i aluminijum, dok se bakar, olovo i hrom

nalaze samo u tragovima.

1.4.1.1. Cu – bakar

Bakar je zastupljen je u Zemljinoj kori u količini od 55 ppm u vidu minerala:

halkopirita (Cu2S xFeS2), halkozina (Cu2S), kuprita (Cu2O) i drugih. Biljke ga usvajaju

u vidu jona bakra Cu2+ ili u vidu helata. Za usvajanje bakra iz zemljišta je neophodna

energija, mada se smatra i da postoji specifičan receptor koji igra ulogu prenosioca

bakra. Prilikom usvajanja bakra iz zemljišta glavnu konkurenciju mu čine mangan,

gvožđe i cink. Ipitivanja su pokazala da biljke koje imaju visoke koncentracije

kiseonika i fosfora uglavnom odlikuje i niska koncentracija bakra. Najveća

koncentracija bakra se nalazi u korenu biljaka, zbog relativno slabe translokacije kroz

ostale delove biljke. Biljke u proseku sadrže između 2-20 ppm bakra u suvoj supstanci,

dok one koje imaju koncentraciju ispod 4 ppm, spadaju u slabo snabdevene biljke.

Bakar koji se nalazi u zemljištu vodi poreklo iz primarnih minerala gde se nalazi u

jednovalentnom obliku, a nakon njihovog raspadanja oksiduje u Cu2+ oblik. Bakar

zajedno sa organskim kiselinama u zemljištu gradi stabilne komplekse i kao takav je

biljkama slabo dostupan. Manjak bakra se zbog toga uglavnom nalazi na zemljištima

koja su bogata humusom (Vukadinović i Lončarić, 1998.).

16

Pokretljivost bakra kroz različite delove biljke je osrednja. Uzlazni transport kroz biljku

i reutilizacija zavise od stepena obezbeđenosti biljaka ovim elementom. Ukoliko ga

nema dovoljno u zemljištu, premeštanje iz korena u nadzemne delove, kao ii z pravca

starijih listova u mlađe, je jako mala, skoro neznatna. U toku nalivanja i sazrevanja zrna

pšenice, bakar, koga u listovima pšenice ima jako puno, premešta se u proseku sa 70%

ukupne koncentracije u zrna. U slučaju kada listovima pšenice nedostaje bakar, u zrno

se premešta svega 20% bakra (Živanović, 2010).

Koncentracija ovog elementa se kreće u proseku od 5 do 30 mg/kg suve

materije. Ukoliko je udeo bakra manji od 4% suve biljke, onda se smatra da datim

biljkama nedostaje bakar, dok je u slučajevima kada njegova koncentracija iznosi od 20

do 100mg/kg, smatra se da date biljke imaju veliku koncentraciju ovog elementa.

Osetljivost i reakcije biljaka na njihov nedostatak su jako različite. U izrazito osetljive

biljke ubrajaju se lucerka, duvan, spanać, ovas, pšenica, ozimi i jari ječam

Osnovni znaci na biljci koji ukazuju na nedostatak bakra su venjenje listova, savijanje

istih, hloroza, odumiranje mladih listova, nekroza i smanjenje prinosa biljaka.

Toksični efekat ovog elementa se javlja kada je njegov ukupan sadržaj u zemljištu od

25 do 40 mg/kg i ukoliko je udružen sa kiselim zemljištem čija se pH vrednost kreće

oko 5,5. Uglavnom se visoke koncentracije bakra javljaju u kiselim zemljištima. Bakru,

kao ekološkom činiocu, treba posvetiti posebnu pažnju, s obzirom da je u visokim

koncentracijama jako toksičan (Petrović-Gegić, 2007).

1.4.1.2. Zn - cink

U zavisnosti od biljne vrste sadržaj cinka varira u opsegu između 0,6 ppm i 83

ppm. Biljke ga usvajaju u obliku jona Zn2+, ZnCl+, Zn – helata i za razliku od Fe, Mn,

Cu i Mo u biljkama se uvek nalazi u formi Zn2+. Slično kao i bakar, cink se apsorbuje iz

zemljišta aktivnim putem, pri čemu na njegovo usvajanja negativno deluju visoke

koncentracije kalcijuma i magnezijuma. Biološka i fiziološka uloga cinka je ogromna

imajući u vidu da učestvuje u sintezi DNK, RNK, proteina kao i u sintezi biljnog

hormona auksina. Najniža fiziološki podnošljiva koncentracija cinka u suvoj materiji

biljaka iznosi 15 – 30 ppm. Biljke koje su posebno osetljive na nedostatak cinka su

kukuruz, lan i soja, dok su žita posebno otporna na njegov nedostatak. Višak cinka u

biljkama se javlja uglavnom na kiselim podlogama. Gornja granica koncentracije cinka

17

koju biljka može da podnese iznosi između 200-500 ppm preračunato na suvu materiju

lišća. Osnovni izvor cinka u zemljištu jesu primarni i sekundarni minerali. Granit i

gnajs kao kisele stene sadrže manju koncentraciju cinka u odnosu na basalt koji je

alkalne prirode. Nedostatak cinka koji biljka može da usvoji javlja se najčešće na

teškim glinovitim podlogama (Vukadinović i Lončarić, 1998.).

Cink spada u grupu elemenata čija je pokretljivost kroz različite delove biljaka

osrednja. U slučaju kada je njegova koncentracija u zemljištu mala, izuzetno je slab

intenzitet prenošenja iz starijih u mlađe delove biljke. U slučajevima kada je njegova

koncentracija u zemljištu visoka, uglavnom se taloži u korenu biljaka. Koncentracija

ovog elementa u suvoj materiji biljaka je veoma različita i kreće se u opsegu između 1

do 10 000 mg/kg, u proseku je ta koncentraciji oko 30 do 150 mg/kg, a najčešće se

nalazi kod bilajka u opsegu između 20 do 50 mg/kg. Ukoliko je njegova koncventracija

u biljakama između 10 i 20 mg/kg suve materije, može se smatrati da ovakavo stanje

ima jako toksičan, čak letalan efekat na biljku u smislu nedostatka ovog elementa

(Živanović, 2010).

S obzirom da cink ima višestruku ulogu u rastu i razvoju biljaka, njegov

nedostatak izaziva velike promene, kako u razmeni materija, tako i u morfološkoj i

anatomskoj građi biljaka. Na nedostatak cinka naročito su osetljivi kukuruz i jabuke.

Po svojoj prirodi i efektima, cink spada u grupu umereno toksičnih metala.

Njegova toksičnost za biljke je manja u odnosu na stepen toksičnosti koji je

karakterističan za bakar. Prvi znaci visoke koncentracije cinka javljaju se na kiselim

tresetnim zemljištima, kao i na zemljištima koja su nastala iz matičnog supstrata

bogatog cinkom, kao i u okolini rudnika i topionica cinka.

Jasni znaci viška ovog elementa javljaju se kada njegova koncentracija u suvoj

materiji prelazi 300 do 5000 mg/kg. U takvim slučajevima kod biljaka dolazi do nižeg

rasta, smanjenja korenovog sistema, obrazovanja sitnih listova i njihove nekroze

(Mickovski Stefanović, 2012).

1.4.1.3. Mn – mangan

Prosečan sadržaj mangana u biljkama kreće se između 50-250 ppm, a zavisi i od

biljne vrste i dela same biljke. Fiziološka uloga mangana je jako značajna. Ulazi u

sastav mnogih enzima, a neophodan je i u procesu fotosintetskog transporta. Jedna od

18

najvažnijih bioloških uloga mangana odnosi se na njegovu ulogu u oksidoredukcionim

procesima. Služi i za aktivaciju elektrona u fotolizi vode (Duffus, 2002). Takođe je

bitan u pospešivanju i ekonomičnijem iskorišćavanju hranljivih materija iz zemljišta.

Maksimalna gornja granica u zemljištu koja je toksična za biljke iznosi 1000 ppm. U

zemljištu mangan potiče iz MnO2, a sadrže ga različiti oksidi različitog stepena

oksidacije od +2 do +7. Sadržaj mangana u zemljištu iznosi između 200-3000 ppm od

čega biljkama na raspolaganju stoji samo 0,1-1,0%. U zemljištu koje je neutralno ili

blago bazno, dostupnost mangana biljkama je smanjena u odnosu na kiseliju podlogu

gde je koncentracija mangana znatno veća. Redukovanu formu mangana biljke lakše

usvajaju te je taj oblik označen kao aktivni, dok su oksidovani oblici označeni kao

inaktivni (Vukadinović i Lončarić, 1998.).

Mangan je teški metal i esencijalni mikroelement, potreban svim biljnim vrstama, u

količinama koje zavise i specifične su za svaku biljnu vrstu. Njegova koncentracija u

suvoj materiji može biti na nivou koncentracije gvožđa, što je više od ostalih biogenih

mikroelemenata (Zn, Cu, Mo, B, Ni i Cl). Posle bora, to je drugi mikroelement na čiji

nedostatak je šećerna repa posebno osetljiva.

Deficit mangana se zapaža na šećeronoj repi kada list sadrži 10 - 30 ppm

mangana, dok zdravo lišće sadrži 40 - 100 ppm ovog elementa. Smatra se da akutan

nedostatak Mn nastupa kada je u suvoj materiji biljke < 10 ppm mangana. Biljke

usvajaju „aktivni mangan“, koji predstavljaju oblici Mn2+, kao i helatni oblici (Mn

vezan uz organske ligande). Mangan deluje stimulativno na usvajanje kiseonika,

fosfora i kalijuma, te transport i akumulaciju šećera u biljkama. Biljkama je na

raspolaganju svega 0,1 - 1,0 % od ukupnog mangana iz zemljišta, odnosno 200 - 3.000

ppm (Mickovski Stefanović, 2012).

1.4.1.4. Fe – gvožđe

Biljke usvajaju gvožđe u obliku jona Fe2+, Fe3+ kao i u obliku helata. Apsorpcija

gvožđa iz zemljišta je povezana sa redukcijom, tako da u slučaju nedostatka gvožđa u

zemljištu biljke iz korena izlučuju fenole i redukujuće agense. Posebno izražen

kompetitizam za unos gvožđa pokazuju bakar , kobalt, nikl, cink, hrom i mangan. U

19

zemljištu sa visokim vrednostima pH usvajanje gvožđa ometaju Ca2+ joni i fosfati.

Ishrana nitratima smanjuje, a amonijačna povećava usvajanje gvožđa iz zemljišta. U

biljkama se koncentracija gvožđa kreće u opsegu između 50 – 1000 ppm. Usvajanje

gvožđa kao i njegova pokretljivost u biljkama je osrednja do loša, zbog činjenice da je

čak 80 – 90 % gvožđa čvrsto vezano. Fiziološka uloga gvožđa se ogleda u sintezi

hlorofila, procesu redukcije nitrita i sulfata, asimilacije azota, transporta elektrona.

Donja granica niske koncentracije gvožđa iznosi 50 – 150 ppm u suvoj supstanci

biljaka. Višak gvožđa se javlja samo u izrazito kiselim staništima. Gornja granica

visoke koncentracije gvožđa je 400 – 1000 ppm. Slično kao i cink, gvožđe potiče iz

primarnih i sekundarnih minerala. Rezerve gvožđa u zemljištu su najvećim delom

neorganske prirode, tako da je ukupni sadržaj gvožđa obično između 0,5 – 4,0 %.

Ulazi u sastav karbonata, oksida, silikata, sulfida, a najznačajniji minerali gvožđa su

hematit i geotit (Vukadinović i Lončarić, 1998.).

1.4.1.5. Mo – molibden

Generalno, biljke sadrže malu koncentraciju molibdena čak ispod 1 ppm (0,1 –

0,5 ppm u suvoj supstanci). Usvajanje molibdena kao i njegova pokretljivost u biljkama

je osrednja. Biljke ga usvajaju u obliku MoO42-. Njegova dostupnost biljkama raste sa

povećanjem baznosti zemljišta. Ovaj metal je jako bitan u procesu fiksacije

atmosferskog azota. Fiziološka i biološka uloga mu je da učestvuje u oksidaciji sulfita

do sulfata, redukciji nitrata. Kod biljaka koje imaju manjak molibdena dolazi do

narušavanja strukture hloroplasta. Nedostatak molibdena se javlja kada je njegova

koncentracija manja od 0,1 ppm u suvoj supstanci lišća. Kritična gornja granica

toksičnosti je 200 – 1000 ppm. Njegova koncentracija u zemljištu je takođe jako niska

0,6 – 3,0 ppm (Vukadinović i Lončarić, 1998.).

1.4.1.6. Ni – nikl

Slično kao i molibden, nikl se u biljkama nalazi u malim koncentracijama od 1-

10 ppm, pretežno u dvovalentnom obliku. Gornja granica visoke koncentracije koja

postaje toksična iznosi 10 - 50 ppm. Ova koncentracija se lako može dostići na

zamljištu koje je kontaminirano gradskim otpadom ili na zemljištu gde je osnovni

20

supstrat bogat niklom, kao što su npr. laporci. Fiziološka uloga mu se ogleda u

pomaganju biljakama pri usvajanju gvožđa. Takođe, jako je bitan za aktivnost enzima

ureaze, a ima uticaj i na klijanje semena (Vukadinović i Lončarić, 1998.).

1.4.1.7. Co – kobalt

Kobalt je metal koji ima značajnu ulogu kod biljaka. Biljke sadrže od 1-40 ppm

kobalta. Ulazi u sastav vitamina B12 te se u tom obliku unosi i u organizam. Toksična

vrednost ovog metala za ljudski organizam do sada nije poznata. Koncentracija kobalta

u zemljištu je vrlo niska, od 0,02-0,5 ppm. Fiziološka uloga mu se ogleda u stupanju u

simbiotske odnose sa nitrofiksirajućim mikroorganizmima, tj. za fiksaciju atmosferskog

kiseonika kod leguminoza (Vukadinović i Lončarić, 1998.).

Dostupnost ovog elementa biljkama zavisi od pH vrednosti zemljišta, sadržaja kreča,

gvožđa i aluminijuma, organske mase, vrste minerala gline i mehaničkog sastava

zamljišta. Povećanjem pH vrednosti smanjuje se sadržaj dostupnog kobalta u zemljištu.

Ukoliko se hemijskim uticajem podigne pH vrednost tj. promeni od 5,8 do 7,2, tada se

može smanjiti sadržaj dostupnog oblika kobalta za 50%. Kobalt je u visokim

koncentracijama veoma toksičan za biljke, a prouzrokuje i nedostatak gvožđa biljakama

na određenom terenu. Većina biljaka zahteva koncentracije u rastvoru zemljišta do 0,1

mg/kg. Normalan sadržaj u biljkama se kreće od 0,01-0,5 mg/kg suve materije.

Povećane vrednosti su od 0,5-10 mg/kg, a koncentracija iznad 10 mg/kg je kritična i

toksična za biljke (Živanović, 2010).

1.4.1.8. Cr – hrom

Hrom se u zemljištu nalazi u koncentraciji ispod 100 ppm. Obično se pojavljuje

u različitim oksidacionim stanjima (od +2 do +6) i kao metal (valenca 0). Spada u

grupu toksičnih metala, dok stepen toksičnosti zavisi od njegove valentnosti. Forma

šestovalentnog hroma je kancerogena i klasifikovana je kao vrlo otrovna zbog visokog

oksidacionog potencijala i sposobnosti prodiranja u ljudsko telo. Svoj toksični efekat na

ljude hrom ostvaruje samo ukoliko se nalazi u pitkoj vodi ili zemljištu u izuzetno

visokoj koncentraciji. Trovalentna forma hroma spada u nutritivne elemente i nalazi se

21

u mnogim namirnicama kao što su praziluk, melasa, pivski kvasac i orasi. Fiziološka

uloga hroma u organizmu ogleda se u pomoći pri razgradnji šećera koju ostvaruje tako

što deluje na sam hormon insulin. Ukoliko u organizmu nema dovoljno hroma javlja se

dijabetes, holesterol i trigliceridi u krvi. U atmosferu, zemljište i vodu dospeva

prvenstveno iz industrijske proizvodnje (Vukadinović i Lončarić, 1998.).

Prema literaturnim podacima koncentracija hroma u biljkama je jako niska. Ova

niska koncentracija hroma se može objasniti niskom koncentracijom ovog elementa u

zemljištu koje predstavlja osnovni izvor hroma za biljke. Prosečna koncentracija hroma

u biljkama iznosi 0,2 do 4 mg/kg suve materije biljaka. Na serpentinskom zemljištu u

biljakama može da se nađe čak i do 100 mg/kg suve materije biljaka (Živanović, 2010).

Koncentracija hroma u korenastom povrću i u krmnim biljakama iznosi između 0,01 do

1 mg/kg. U zrnu žita koncentracija je oko 1,7 mg/kg, dok se u brašnu i hlebu nalazi oko

0,23 tj. 0,17 mg/kg (Goletić, 2011). Veće koncentracije hroma, kao i većine drugih

elemenata, deluju toksično na biljke. Najčešći znaci prisustva viška hroma u biljkama

su zaostajanje u rastu i pojava hloroze. Takođe, veće koncentracije mogu da utiču na

klijanje semena, vodini režim, sadržaj elemenata i količinu pigmenta hloroplasta

(Jakšić, 2013).

1.4.1.9. Pb – olovo

Olovo je teški metal koji u prirodu dospeva prvenstveno kao posledica izduvnih

gasova iz automobila. Najveći deo olova koji se oslobađa iz automobila pada na

rastojanju oko 100 m od saobraćajnica pa tako biljke uz saobraćajnice mogu sadržati do

150 ppm olova. U površinskim slojevima zemljišta gde se najviše taloži vrednost mu

može dostići i 3000 ppm. Biodostupnost olova se povećava sa povećanjem kiselosti

zemljišta. Rastvorljivost jedinjenja olova u vodi ne umanjuje njegovu toksičnost, pošto

se usled sposobnosti jona olova da grade lipofilne komplekse povećava biodostupnost

ovog najrasprostranjenijeg toksičnog elementa. Ukoliko dospe u organizam u većim

koncentracijama može da inhibira aktivnost nekih enzima, a može uzrokovati i paralizu

i oštećenje mozga (Vukadinović i Lončarić, 1998.).

Imajući u vidu da koren ima veliku moć apsorpcije olova, može se pretpostaviti

da ova sposobnost predstavlja i izvesnu zaštitu nadzemnih delova biljke od štetnog

22

efekta olova. Olovo u visokim koncentracijama inhibira rasta listova i korenja, inhibira

process fotosinteze, utiče in a morfološku i anatomsku građu biljaka. Visoku

tolerantnost prema olovu imaju pšenica i soja. Spanać je naročito osetljiv na visoku

koncentraciju olova u zemljištu. Kod ove vrste biljaka već pri koncentraciji od 10

mg/kg suve materije, dolazi do značajnog smanjenja prinosa (Simić, 2014).

1.4.1.10. Cd – kadmijum

Zastupljenost kadmijuma u zemljištu zavisi najviše od pH vrednosti zemljišta.

Vrlo lako i brzo može da se apsorbuje iz podloge, a zatim da se kroz sistem ksilema

transportuje kroz biljku. Kalcijum i cink smanjuju apsorpciju kadmijuma. Ovo je

izuzetno toksičan element zbog svog visokog afiniteta za tiolne grupe (SH) u enzimima

i drugim proteinima. Visoke koncentracije kadmijuma u biljkama mogu poremetiti

metabolizam gvožđa. Kod životinja može da ima kumulativni efekat i tako dovede do

poremećaja metabolizma kalcijuma i fosfora, uzrokuje bolesti kostiju, respiratornih

organa i nervnog sistema. Glavni izvor kadmijuma su topionice metala, a u zemljište

može doći i uticajem gradskog smeća, đubriva, komposta i mulja. Nalazi se u dimu od

cigareta (Vukadinović i Lončarić, 1998.).

Kadmijum (Cd) je elemenat sa vrlo toksičnim delovanjem na biljke, životinje i

čoveka. Kadmijum i cink su vrlo slični, a pored toga kadmijum može zameniti

ponašanje i nekih drugih esencijalnih elemenata u metabolizmu. Glavni uzrok

toksičnosti kadmijuma predstavlja veliki afinitet ovog elementa za tiolne grupe (SH) u

enzimima i drugim proteinima. Višak kadmijuma takođe može poremetiti metabolizam

gvožđa u biljakama i izazvati hlorozu. U ishrani životinja i ljudi kadmijum ostvaruje

kumulativni efekat koji može biti i toksičan. Uglavnom dovodi do poremećaja

metabolizma kalcijuma i fosfora, te uzrokuje bolest kostiju, ali i respiratornih organa i

nervnog sistema (Živanović, 2010).

Kadmijum se jako brzo transportuje iz zemljišta u biljku. Dostupnost mu u

najvećoj meri zavisi od pH vrednosti, kao i od prisustva ostalih katjona. Kalcijum i cink

smanjuju usvajanje kadmijuma, a transport u velikoj meri zavisi od koncentracije ovog

elementa u okolini.

23

Ispitivanja su pokazala da 30 - 60% kadmijuma, sadržanog u biljkama dolazi

direktno iz atmosfere, a 40 - 60% iz zemljišta. Jedan od osnovnih načina kojim

kadmijum dospeva u zemljište su mineralna đubriva, koja se dobijaju razlaganjem

sirovih fosfata mineralnim kiselinama. U korelaciji je sa niklom. Kod velikog broja

biljnih vrsta intenzitet transporta kadmijuma u nadzemnim organima je u korelaciji sa

njegovom koncentracijom u hranljivoj podlozi. Kadmijum usvojen iz hranljive podloge

najvećim delom se zadržava u korenu. Koncentracija ovog elementa u stablu i listovima

biljaka je približno ista, ali manja od njegove koncentracije u korenu biljke (Mitić,

2013).

Neke biljke imaju sposobnost da akumuliraju kadmijum usvojen iz zemlje. U

semenu žitarica, gajenih na jako kontaminiranim zemljištima, najčešće ne prelazi 1

mg/kg suve materije.

Ovaj elemenat najviše se apsorbuje u paradajzu, salati i spanaću. Kod

pomenutih vrsta, koncentracija kadmijuma u nadzemnim organima može iznositi i do

160 mg/kg. Veće koncentracije u biljkama utiču inhibitorno na metabolizam gvožđa,

izazivaju hlorozu i time smanjuju intenzitet fotosinteze. Isto tako, visoke koncentracije

kadmijuma inhibiraju disanje i transport elektrona u procesu oksidativne fosforizacije.

Kadmijum inhibira transpiraciju, kao i pokrete ćelija zatvaračica stominog aparata.

1.4.1.11. B - bor

Bor je mikroelement, koji značajno utiče na visinu prinosa biljnih vrsta,

zahvaljujući tome što pospešuje oplodnju. Količine bora u zemljištu nisu velike.

Istraživanja su pokazala da je koncentracija bora u biljkama veća nego u zemljištu.

Koncentracija ovog elementa naročito je visoka u generativnim organima i u listovima,

posebno u obodnom delu lista. Bor se ubraja u elemente koji se neophodni biljkama za

normalan rast i razvoj. Nedostatak ili višak bora izaziva velike fiziološke i morfološke

promene kod biljaka može da prouzrokuje mnogobrojne anomalije na biljkama.

Njegov nedostatak ogleda se u pojavi smanjenja oplodnje, truljenja korena,

neujednačenim plodovima i slaboj asimilaciji šećera. Sve to na kraju rezultira

smanjenim prinosima i slabim kvalitetom plodova. Pristupačnost bora zavisi od nekih

osobina zemljišta, među kojima značajno mesto zauzima kiselost, odnosno alkalnost,

24

tekstura, zemljišna vlaga, temperatura, kao i određene agrotehničke mere, odnosno

kalcifikacija.

Prilikom unošenja krečnog materijala u zemljište koje je kiselo može da se

smanji količina pristupačnog bora tako da se prinos osetno smanjuje a i kvalitet

plodova se pogoršava. Biljne vrste nisu podjednako osetljive na nedostatak bora, pa na

istom zemljištu neke uspevaju da uzmu dovoljne količine bora, a druge pokazuju

znakove nedostataka. Osetljivost pojedinih biljnih vrsta na nedostatak bora je različita

(Živanović, 2010).

Koncentracija bora u biljkama uglavnom je veća nego u zemljištu. Prosečna

vrednost bora u osušenim biljkama iznosi između 2 do 70 mg/kg. Izuzetno je velika

razlika u akumulaciji bora kod monokotiledonih i dikotiledonih biljaka. Tako su ranija

ispitivanja pokazala da je koncentracija ovog elementa znatno manja kod

monokotiledonih biljaka (2 do 5 mg/kg) u odnosu na dikotiledone biljke (20 do 80

mg/kg) (Perić-Grujić, 2009).

Najveća koncentracija bora zabeležena je u generativnim organima biljaka,

prašniku, plodu, žigu, i naročito u obodnima delovima listova. Bor spade u grupu

elemenata koji su neophodni biljakama za normalan rast i razvoj. Nedostatak ovog

elementa, naročito kod dikotiledonih biljaka, može da izazove ozbiljne morfološke i

fiziološke promene i poremećaje. Sa druge strane, prevelika koncentracija bora takođe

može imati štetne efekte na morfološke i fiziološke karakteristike biljaka.

Tolerantnost biljaka na visoke koncentracije bora je jako različita. Najosetljivije

su smokva, breska, vinova loza i pasulj. U srednje tolerantnu grupu biljaka spadaju luk,

kukuruz, šargarepa, krompir i duvan, dok su najtolerantnije biljke pamuk i šećerna

repa.. Bor ispoljava toksični efekat u slučaju kada njegova koncentracija dostiže u suvoj

materiji 100 do 1000 mg/kg (Živanović, 2010).

I 5. Metode za analizu metala - teorijske osnove

Kompleksometrijske metode i atomska apsorpciona spektrofotometrija

predstavljaju osnovne metode za kvantitativno određivanje mineralnih supstanci u

biljkama iz mineralnog ostatka. Mineralni ostatak biljke se može dobiti suvim ili

25

mokrim putem, mikrotalasnom metodom mineralizacije i ekstrakcijom super kritičnim

fludima.

I 5.1. Analiza biljnog materijala

I 5.2. Digestija suvim putem

Uzorci se pripremaju na ovaj način u cilju određivanja Na, K, Ca, Mg, Cu, Mn i

Fe, ali i mnogih drugih elemenata. Postupak se sastoji u odmeravanju određene količine

biljnog materijala koje sagori umerenim zagrevanjem u toku nekoliko sati pri čemu se

ugljenik, vodonik, azot i delimično kiseonik prevode u gasove, dok neisparljivi oksidi

ostaju u porcelanskoj šolji. Procesom sagorevanja dobija se pepeo koji je potpuno

oslobođen organskih materija, što predstavlja osnovni preduslov za dalja analitička

ispitivanja. Pepeo koji se dobije procesom sagorevanja se zatim rastvori u kiselini,

filtrira i razblaži do određene zapremine, nakon čega je rastvor spreman za analizu

atomskom apsorpcionom spektrofotometrijom (AAS Manual, 1996).

Metoda pripreme biljnog materijala suvim sagorevanjem je laka, brza, i zahteva

minimalnu pažnju analitičara, tako da se najčešće i primenjuje za određivanje teških

metala u biljkama. Primenom ove metode skoro da nikada ne dolazi do kontaminacije.

Osnovni i jedini nedostatak ove metode ogleda se u tome da ju je nemoguće primeniti

za određivanje onih materijala koji isparavaju na temperaturi sagorevanja.

U zavisnosti od elementa koji se određuje u biljci različita je i količina biljnog

uzorka, od 0,5-2,0 g. Sagorevanje se vrši na temperaturi od 475-600 °C, u periodu od 4-

12 h, u zavisnosti od težine i vrste uzorka. Suvi ostatak koji se dobija sagorevanjem se

rastvara u azotnoj ili hlorovodoničnoj kiselini, a razblažuje se dejonizovanom vodom.

U slučaju da je koncentracija određivanog elementa vrlo mala, metal se može

kompleksirati i ekstrahovati nekim od organskih rastvarača kako bi se povećala njegova

koncentracija (AAS Manual, 1996).

26

I 5.3. Digestija mokrim putem

Mineralizacija mokrim putem se koristi kao metoda pripreme uzoraka biljnog

materijala za određivanje velikog broja metala kao što su npr. K, Ca, Sr i Co. Određena

količina biljnog materijala se stavlja u sud za rastvaranje, prelije se kiselinom ili

kombinacijom različitih kiselina u različitim odnosima. Nakon ovog procesa smeša se

zagreva u toku nekoliko sati. Zatim sledi porces uparavanja u toku koga se smeše

redukuje na malu zapreminu. Dobijeni uzorak se zatim razblaži do određene zapremine

ili se ekstrahuje odgovarajućim organskim rastvaračem ukoliko je količina metala koji

se određuje vrlo niska. S obzirom da se digestija vrši na niskoj temperaturi ne dolazi do

gubitka isparljivih elemenata. Pored očigledne prednosti koju nudi ova metoda, njena

osnovna mana je što u toku procesa digestije može doći do kontaminacije uzorka. Pored

ovog nedostatka, proces mineralizacije mokrim putem je dugačak i zahteva visoku

koncentraciju analitičara. Količina biljnog materijala koji se koristi kao uzorak je ista

kao i kod suvog sagorevanja, 0,5-2,0 g, s tom razlikom što u slučajevima mokrog

sagorevanja kada je količina uzorka velika može doći do burne reakcije (M.

Ilić, Sadržaj teških metala u biljnim vrstama i zemljištu sa požarišta i van njega na

planini Vidlič, specijalitički rad, Prirodno-matematički fakultet Niš, 2009.).

Uzorak za analizu se stavlja u odgovarajući sud ili u Kjeldahl-ov balon. Za

rastvaranje organskih jedinjenja dodaju se HNO3, H2O2, H2SO4, HClO4, dok se HCl i

HF koriste za rastvaranje neorganskih jedinjenja (Tuzen, 2003). Postoji nekoliko

različitih smeša kiselina koje se primenjuju u različitom međusobnom odnosu.

Temperatura u toku zagrevanja treba da bude umerena. U uzorak biljnog materijala

uvek se prvo dodaje HNO3, zatim se vrši uparavanje na malu zapreminu, pa se tek onda

dodaje HClO4. Postupak mora da ide ovim redosledom jer HClO4 može burno da

reaguje sa organskom supstancom. Po završetku procesa dolazi do zadržavanja uzoraka

na zidovima staklenih sudova, pa je potrebno da sudovi za pripremu uzoraka i za

analizu budu ili od polivinila ili teflona (M. Ilić, Sadržaj teških metala u biljnim

vrstama i zemljištu sa požarišta i van njega na planini Vidlič, specijalitički

rad, Prirodno-matematički fakultet Niš, 2009.).

27

I 5.4. Digestija primenom mikrotalasa

Jedna od najjednostavnijih i najbržih metoda je svakako mikrotalasna metoda.

Pored toga što je za njeno izvođenje potrebno najmanje vremena, ona je pogodna i zbog

toga što ju je moguće koristiti za različite kompleksne uzorke biljaka ili zemljišta.

Uzorak koji se analizira, bilo da je biljnog porekla ili je u pitanju uzorak zemljišta,

stavlja se u zatvorenu posudu koja je deo mikrotalasnog sistema, a zatim se dodaje

određena količina smeše kiselina HCl, HNO3, HF i vrši se razaranje u mikrotalasnom

sistemu nekoliko minuta. Pritisak koji se postiže u mikrotalasnoj posudi iznosi 1450

psi, dok je temperatura oko 300 ˚C. Primenom ove metode dobijaju se bistri uzorci

(Mitra, 2003). Mikrotalasnom metodom se dobijaju bolji i čistiji uzorci, dok analitičar

ne mora biti maksimalno koncentrisan.

Osnovna prednost mikrotalasne metode pripreme uzoraka se ogleda u njenoj

praktičnosti. Naime, za vreme proseca izvođenja metode mikrotalasna energija se

oslobađa u uzorku efikasno bez zagrevanja. Energija koja se u ovom procesu oslobađa

može se kontrolisati ili programom automatizovati, što garantuje ponovljivost i

autentičnost metode. Vreme koje je potrebno da se pripremi uzorak je znatno kraće dok

je upotrebljena količina reagenasa manja. Mogućnost kontaminacije ili greške usled

ispiranja ovom metodom je svedena na minimum.

I 5.5. Ekstrakcija superkritičnim fluidima

Ekstrakcija superkritičnim fluidima je komercijalizovana i kao posledica toga

postala je znatno dostupnija i često se primenjuje u analizama. Jedan od problema koji

se javljao prilikom izolacije teških metala bilo je isparavanje rastvarača, koje je

potpuno eliminisano ovom metodom. Ekstrakcija je efikasnija zbog manje viskoznosti

superkritičnih fluida. Ugljen-dioksid koji je modifikovan metanolom najčešće se

upotrebljava kao rastvarač. Prilikom ekstrakcije sa superkritičnim CO2 metali se najpre

helatizuju sa odgovarajućim ligandima kao što su derivati ditiokarbamata. Ispitivani

uzorak se u čvrstom stanju postavlja u unapred zagrejani ekstrakcioni sud i tretira sa

CO2 pod određenim pritiskom. Kada se završi proces ekstrakcije u sistem se ubacuje

28

viala sa hloroformom. Ceo ovaj proces je praćen brzim ispiranjem sistema sa CO2 na

istoj temperaturi i pritisku (Mitra, 2003)

MATERIJAL I METODE

II 1. Uzimanje uzoraka biljnog materijala

Biljni materijal, S. pallasii i S. rigidum, je sakupljan krajem aprila 2008. godine

na području bukove šume planine Vidlič. Herbarski primerci biljke su deponovani u

Herbarijumu Prirodno-matematičkog fakulteta u Nišu.

Pre analize biljni materijal je osušen na vazduhu do konstantne mase. Biljni

delovi koji su korišćeni za analize podeljeni su na uzorke korena, cveta, ploda i lista.

Svi delovi biljaka koji su korišćeni za analizu su najpre ručno usitnjeni makazama sa

plastičnim sečivom i tako pripremljene dalje analizirani primenom spektrometrije

indukovane plazme sa optičkom emisionom detekcijom.

Posuđe u kome je sve vršeno je oprano rastvorom HCl (1:1), a ispirano

dejonizovanom vodom.

II 2. Analiza metala primenom spektrometrije indukovano spregnute

plazme sa optičkom emisionom detekcijom (ISP-OES- spektrometrija)

Metode koje se koriste za analizu teških metala u uzorcima namirnica i

uzorcima iz životne sredine se zasnivaju na različitim spektrometrijskim analitičkim

tehnikama: atomska apsorpciona spektrofotometrija (AAS), spektrometrija indukovano

spregnute plazme sa opttičkom emisionom detekcijom (ICP-OES) i spektrometrija

indukovano spregnute plazme sa masenom detekcijom (ICP-MS) (Perić-Grujić, 2009).

ICP spektrometrija je relativno nova metoda. Zasniva se na tehnici emisione

spektrohemijske analize koja koristi ICP (Inductively Coupled Plasma) kao izvor

pobuđivanja u kombinaciji sa različittim detektorima. Osnovna prednost ove metode u

odnosu na druge je činjenica da zbog visoke temperature plazme, metoda u principu

29

može da se primeni za određivanje svih elemenata periodnog sistema, osim za argon.

Elementi koji su prisutni u niskim koncentracijama mogu se odrediti primenom

hibridne tehnike (arsen, bizmut, germanijum, antimon, selen, kalaj i telurijum). Ova

metoda je u praksi uglavnom ograničena na određivanje koncentracije elemenata koji

zahtevaju posebne uslove (radioaktivnih) ili zahtevaju posebnu optiku (hlor, bor i fluor)

ili se određuju sa manjom osetljivošću nego pomoću drugih metoda (azot ili rubidijum)

(Majkić, 2006).

Prednosti ICP - spektrometrije nad drugim metodama emisione spektrohemijske

analize su:

mogućnost izvođenja višeelementarne analize: izuzetno brzo i lako se može

dobiti veliki broj rezultata. Naime, za nešto manje od dva minuta može da se odredi 20-

60 elemenata u probi, zavisno od tipa aparata, sa tačnošću koja je istog reda veličine ili

veća nego u drugim instrumentalnim metodama;

široka dinamička oblast: ova metoda može da se koristi za istovremeno

određivanje koncentracije elemenata koji su u veoma širokom intervalu veličina 1-100

mg/L, što je uslov za izvođenje višeelementarne analize;

analiza uzoraka u obliku rastvora: analizirani uzorak se prevodi u rastvor čime

se znatno pojednostavljuje analiza, posebno u slučaju heterogenih materijala. Naime,

pri rastvaranju, uz prethodno topljenje, razaranje i slično, svi elementi se prevode u isti

hemijski oblik, čime se redukuju efekti osnove i olakšava priprema standarda;

mala količina rastvora: za analizu je dovoljna jako mala količina uzorka;

relativno dugo vreme boravka čestica u plazmi: čestice se zadržavaju u plazmi

nekoliko milisekundi, dok njihova inertna atmosfera doprinosi efikasnosti atomizacije i

pobuđivanja, a time i osetljivosti određivanja koncentracije analiziranih elemenata

(Antić-Jovanović, 2006).

II 2.1. Izvor pobuđivanja

Izvor pobuđivanja se može nazvati ovim imenom samo u slučaju kada je u

sposobnosti da svojom energijom dovede atome u stanje u kome su sposobni da

emituju zračenje. U principu svaki izvor koji se koristi za potrebe kvalitativne i

kvantitativne spektrohemijske analize mora da obezbedi isparavanje uzorka kada je

30

ovaj u tečnom ili čvrstom stanju, atomizaciju čestica pare na slobodne atome i

pobuđivanje atoma.

II 3. Induktivno spregnuta plazma ICP (Inductively Coupled Plasma)

Indukovano spregnuta plazma - ICP (Inductively Coupled Plasma) se u zadnje

vreme koristi kao osnovni izvor pobuđivanja. U pitanju je jonizovani gas koji se zbog

svojih specifičnih osobina svrstava u posebno agregatno stanje pored čvrstog, tečnog i

gasovitog. Katjoni i elektroni u plazmi čine je električno provodljivom zbog čega ona

ima sposobnost da snažno deluje na uticaj elektromagnetnog polja.

Slika 3. Izgled i šematski prikaz ICP-OES

To je bezelektrodna argonska (ređe azotna) plazma koja radi na atmosferskom

pritisku, stvara se u kvarcnom plazmeniku povezanim sa radiofrekventnim generatorom

(slika 3). ICP-OES metoda se koristi za određivanje ukupne koncentracije ispitivanog

elementa u uzorku. Takođe, može da se koristi i za praćenje promena u životnoj sredini.

Generalno, ova metoda se koristi za rastvore koncentracija u opsegu 1-100 mg/L (Frost,

2002).

31

Slika 4. Gorionik (plazmenik): 1 - navoji, 2 – Ar sa uzorkom, 3 – Ar za obrazovanje

plazme, 4 – Ar hlađenje

Gorionik (plazmenik) (Slika 4) se sastoji od tri koncentrične kvarcne cevi u kojima

struji argon brzinom između 5 i 20 L min-1. Najveća cev je u prečniku približno 2,5 cm.

Uzorak, u obliku rastvora koji se prevodi u fini aerosol pomoću struje argona od

približno 1 L min-1, se najčešće uvodi kroz untrašnju cev. Argon za formiranje plazme

uvodi se kroz srednju cev. Termička izolacija se postiže tangencijalnim uvođenjem

struje argona kroz spoljašnju cev gorionika (prečnika 15 - 30 mm), brzinom od ~10

dm3 min-1. Struja argona ima ulogu da hladi zidove kvarcne cevi ali takođe i stabilizuje

i centrira plazmu. 3-4 navoja indukcionog kalema su namotana oko spoljašnje kvarcne

cevi i vezani su za radiofrekventni generator frekvencije od 5-50 MHz i izlazne snage

1-5 kW. Kroz indukcioni kalem prolazi visokofrekventna struja i stvara oscilatorno

magnetno polje H koje indukuje elektrone u gasu koji protiče unutar kvarcne cevi.

Elektroni se ubrzavaju vremenski promenjivim električnim poljem, što dovodi do

zagrevanja i dodatne jonizacije. Tempratura plazme varira od 6000 do 10000 K. Ona

opada sa visinom iznad indukcionog kalema tako da se za svako određivanje može

odabrati odgovarajuća visina na kojoj će se vršiti posmatranje.

32

Slika 5. Temperatura i zone u ICP plazmi

Oblik plazme je toroidni (Slika 5), a osnovni razlog za to je konstrukcija

gorionika, brzina protoka gasa, kao i frekvenca generatora. Toroidni oblik plazme je

mnogo efikasniji za ulaženje čestica aerosola, nego uobičajni "plamen" oblik plazme.

Razikuje se nekoliko osnovnih zona. Prva zona je zona prethodnog zagrevanja. Početna

zona pražnjenja ima oblik metka sa intenzivnom atomskom emisijom. Normalna

analitička zona se nalazi na 15 - 20 mm iznad indukcionog kalema. Ekscitaciona

temperatura u ovoj zoni je oko 6500 K i u njoj je jako smanjen intenzitet kontinualnog

zračenja tako da je plazma više optički transparentna. U ovoj zoni uglavnom nastaje

jonska emisija. Iznad ove zone temperatura opada i javlja se atomska i molekulska

emisija (Todorović, 1997).

II 3.1. Tačnost i osetljivost metode

Preciznost ove metode se kreće u opsegu od 1 - 10 % u zavisnosti od

koncentracije određivanog elementa. U praksi, sa komercijalnim aparatima namenjenim

analitičkim potrebama, granice detekcije (LD) mogu da budu veće za faktor 10 i više,

pošto zavise u velikoj meri od kvaliteta (moći razlaganja i svetlosne jačine)

spektrometra i tipa raspršivača.

33

ICP spektrometrija je superiornija u određivanju elemenata sa većom energijom

pobuđivanja, pa se alkalni metali i danas u analitičkim laboratorijama određuju

plamenom spektrometrijom (Antić-Jovanović, 2006).

II 4. STATISTIČKA OBRADA REZULTATA

Jedan od najčešće primenjivanih neparametrijskih testova za dva nezavisna

uzorka je test sume rangova (Man-Vitni U test). Kod testa sume rangova testira se

hipoteza da li dva uzorka pripadaju populaciji sa jednakom medijanom. Vrlo je sličan

testu homogenog niza, ali koristi veći broj informacija, pa se može smatrati

kompletnijim testom. Za razliku od parametrijskih testova, Man-Vitni U test nije

osetljiv na oblik distribucije i jednakost varijansi posmatranih varijabli. Man-Vitni U

test je alternativa t-testu za nezavisne uzorke i za izračunavanje potrebnih statističkih

vrednosti koristi rangove kao osnovne parametre, a ne realne vrednosti koje koristi t-

test za izračunavanje aritmetičke sredine. Interval poverenja za ispitivanje paramtra

iznosi 95%.

Rezultati su u prikazani kao srednja vrednost ± standardna devijacije. Poređenje

distribucije koncentracija ispitivanih teških metala između dve vrste biljaka vršena je

primenom testa sume rangova tj. Man-Vitni testom. Utvrđena su tri nivoa statističke

značajnosti: p < 0,05; p < 0,01 i p < 0,001. Obrada podataka izvršena je pomoću

komercijalnog statističkog softvera (SPSS 15).

34

REZULTATI I DISKUSIJA

III 1. Akumulacija bora u biljkama S. rigidum i S. pallasii

Rezultati naše studije su pokazali da je najveća koncentracija bora zabeležena u

cvetu biljaka S. pallasii. Statistička analiza koja je sprovedena primenom

neparametrijskog Man-Vitni testa je pokazala da je koncentracija bora statistički

značajno veća u plodu biljke S. pallasii nego u plodu biljke S. rigidum (Tabela 1). Iako

je akumulacija bora bila veća i u cvetu, listu i korenu biljke S. pallasii u odnosu na S.

rigidum, ne postoji statistički značajna razlika u akumulaciji bora u posmatranim

vrstama biljaka. Najviše bora ima u cvetovima obe vrste S. rigidum 12,49±0,42 mg/kg i

17,1±0,48 mg/kg S pallasi. Sadržaj ovog metala u listovima je veoma sličan S. rigidum

11,13±0,22 mg/kg i S. pallasii 11,73±0,51 mg/kg. Najmanja koncentracija ovog metala

zabeležena je u korenu vrste S. rigidum 8,16±0,36 mg/kg. Na osnovu zabeleženih

koncentracija ovog metala može se zaključiti da su njegove koncentracije daleko ispod

toksičnih.

Tabela 1. Akumulacija bora u korenu, plodu, listu i cvetu vrsta S. rigidum i S. pallasii

Biljna vrsta Vegetativni deo

biljke Sadržaj B (mg/kg)

Seseli rigidum

Cvet 12,49±0,42 b

List 11,13±0,22 c

Plod 9,62±0,03 a

Koren 8,16±0,36 d

Seseli pallasii

Cvet 17,1±0,48 b

List 11,73±0,51 c

Plod 12,75±0,19 a

Koren 9,68±0,30 d

35

a - p< 0,01, b, c, d - p>0,05, Za ispitivani parametar određivana je veličina uzorka koja

omogućava da se unutar zadatog intervala poverenja od 95% nalazi nepoznati

parametar sa verovatnoćom od 95%.

III 2. Akumulacija kadmijuma u biljkama S. rigidum i S. pallasii

Rezultati naše studije su pokazali da je najveća koncentracija kadmijuma

zabeležena u korenu biljaka S. rigidum. Statistička analiza koja je sprovedena

primenom neparametrijskog Man-Vitni testa je pokazala da je koncentracija kadmijuma

visoko statistički značajno veća u plodu biljaka S. pallasii nego u plodu biljaka S.

rigidum (tabela 2). Za razliku od ploda, koncentracija kadmijuma je bila statistički

značajno veća u uzorcima korena S. rigidum u poređenju sa S. pallasii (tabela 2).

Takođe, koncentracija kadmijuma je bila statistički značajno veća u cvetu biljaka S.

pallasii u odnosu na cvetove biljaka S. rigidum (tabela 2). Koncentracija kadmijuma se

jedino nije statistički značajno razlikovala u listu dve vrste biljaka (tabela 2).

Najmanja koncentracija kadmijuma je zabeležena u uzorcima ploda vrste S.

rigidum 0,005±0,01 mg/kg. Koncentracija kadmijuma u korenu S. rigidum 0,38±0,01

mg/kg skoro je dvostruko veća u odnosu na njegovu koncentraciju u korenu vrste S.

pallasii 0,14±0,03 mg/kg.

Tabela 2. Akumulacija kadmijuma u korenu, plodu, listu i cvetu vrsta S.

rigidum i S. pallasii

Biljna vrsta Vegetativni deo biljke Sadržaj Cd (mg/kg)

Seseli rigidum

Cvet 0,057±0,01 c

List 0,09±0,01 d

Plod 0,005±0,01 a

Koren 0,38±0,01 b

Seseli pallasii

Cvet 0,16±0,09 c

List 0,12±0,03 d

36

Plod 0,14±0,06 a

Koren 0,14±0,03 b

a, b – p<0,01; c – p<0,05, d – p> 0,05, Za ispitivani parametar određivana je veličina

uzorka koja omogućava da se unutar zadatog intervala poverenja od 95% nalazi

nepoznati parametar sa verovatnoćom od 95%.

III 3. Akumulacija kobalta u biljkama S. rigidum i S. pallasii

Rezultati naše studije su pokazali da je najveća koncentracija kobalta

zabeležena u korenu biljaka S. pallasii. Statistička analiza koja je sprovedena

primenom neparametrijskog Man-Vitni testa je pokazala da je koncentracija kobalta

visoko statistički značajno veća u plodu, listu i korenu biljaka S. pallasii nego u plodu,

listu i korenu biljaka S. rigidum (tabela 3). Koncentracija kobalta u cvetu se nije

statistički značajno razlikovala između dve vrste biljaka (tabela 3).

Najveća koncentracija kobalta je zabeležena u korenu vrste S. pallasii

14,49±0,78 mg/kg. U cvetovima obe vrste koncentracija kobalta je bila približno ista

(S. rigidum 2,05±0,36 mg/kg i S. pallasii 2,49±0,08 mg/kg). Koncentracija kobalta je u

plodu S. pallasii 2,49±0,11 mg/kg bila značajno veća nego u plodu vrste S. rigidum

0,61±0,001 mg/kg.

Tabela 3. Akumulacija kobalta u korenu, plodu, listu i cvetu vrsta S. rigidum i S.

pallasii

Biljna vrsta Vegetativni deo

biljke Sadržaj Co (mg/kg)

Seseli rigidum

Cvet 2,05±0,36 d

List 1,64±0,17 c

Plod 0,61±0,001 a

Koren 5,55±0,08 b

Seseli pallasii Cvet 2,49±0,08 d

List 3,49±0,85 c

37

Plod 2,49±0,11 a

Koren 14,49±0,78 b

a, b, c – p<0,01, d – p> 0,05, Za ispitivani parametar određivana je veličina uzorka

koja omogućava da se unutar zadatog intervala poverenja od 95% nalazi nepoznati

parametar sa verovatnoćom od 95%.

III 4. Akumulacija hroma u biljkama S. rigidum i S. pallasii

Rezultati naše studije su pokazali da je najveća koncentracija hroma zabeležena

u cvetu biljaka S. pallasii 0,77±0,05 mg/kg. Statistička analiza koja je sprovedena

primenom neparametrijskog Man-Vitni testa je pokazala da je koncentracija hroma

statistički značajno veća u plodu i cvetu biljaka S. pallasii nego u plodu i cvetu biljaka

S. rigidum (tabela 4). Koncentracija hroma u listu biljaka S. rigidum u poređenju sa

biljakama S. pallasii je bila statistički značajno različita (tabela 4). Koncentracija

hroma u korenu S. pallasi 0,49±0,20 mg/kg i S. rigidum 0,45±0,07 mg/kg je bila

približno ista. U plodu S. pallasii koncentracija hroma 0,59±0,25 mg/kg je bila pet puta

niža u odnosu na koncentracija hroma u plodu S. rigidum 0,15±0,001 mg/kg. Za razliku

od ploda, koncentracija hroma u listu je bila dvostruko veća kod vrste S. rigidum

0,40±0,02 mg/kg u odnosu na vrstu S. pallasii 0,26±0,04 mg/kg.

Tabela 4. Akumulacija hroma u korenu, plodu, listu i cvetu vrsta S. rigidum i S.

pallasii

Biljna vrsta Vegetativni deo

biljke Sadržaj Cr (mg/kg)

Seseli rigidum

Cvet 0,41±0,01 a

List 0,40±0,02 b

Plod 0,15±0,001 c

Koren 0,45±0,07 d

Seseli pallasii Cvet 0,77±0,05 a

List 0,26±0,04 b

38

Plod 0,59±0,25 c

Koren 0,49±0,20 d

a, b, c – p<0,01, d – p> 0,05, Za ispitivani parametar određivana je veličina uzorka

koja omogućava da se unutar zadatog intervala poverenja od 95% nalazi nepoznati

parametar sa verovatnoćom od 95%.

III 5. Akumulacija bakra u biljkama S. rigidum i S. pallasii

Rezultati naše studije su pokazali da je najveća koncentracija bakra zabeležena

u korenu biljaka S. rigidum 10,98±0,47 mg/kg. Statistička analiza koja je sprovedena

primenom neparametrijskog Man-Vitni testa je pokazala da je koncentracija bakra

visoko statistički značajno veća u plodu biljaka S. pallasii nego u plodu biljaka S.

rigidum (tabela 5). Za razliku od ploda, koncentracija bakra u korenu je bila statistički

značajno veća kod biljaka S. rigidum 10,98±0,47 mg/kg u odnosu na biljke roda S.

pallasii 5,26±0,19 mg/kg (tabela 5). Koncentracija bakra u listu i cvetu nije se

statistički značajno razlikovala između dve vrste biljaka (tabela 5). Takođe potrebno je

istaći da su koncentracije bakra u listu S. rigidum 3,99±0,11 mg/kg i S. pallasii

3,21±0,14 mg/kg bile približno slične, isto kao i u cvetu (S. rigidum 6,17±0,18 mg/kg i

S. pallasii 6,64±1,00 mg/kg).

Tabela 5. Akumulacija bakra u korenu, plodu, listu i cvetu vrsta S. rigidum i S. pallasii

Biljna vrsta Vegetativni deo

biljke Sadržaj Cu (mg/kg)

Seseli rigidum

Cvet 6,17±0,18 c

List 3,99±0,11 d

Plod 3,06±0,01 b

Koren 10,98±0,47 a

Seseli pallasii Cvet 6,64±1,00 c

List 3,21±0,14 d

39

Plod 6,55±1,16 b

Koren 5,26±0,19 a

a - p<0,05; b - p<0,01, c, d – p >0,05, Za ispitivani parametar određivana je veličina

uzorka koja omogućava da se unutar zadatog intervala poverenja od 95% nalazi

nepoznati parametar sa verovatnoćom od 95%.

III 6. Akumulacija mangana u biljkama S. rigidum i S. pallasii

Rezultati naše studije su pokazali da je najveća koncentracija mangana

zabeležena u listu biljaka S. pallasii 9,32±1,1 mg/kg. Iako je koncentracija mangana u

listu vrste S. pallasii bila najveća, statistička analiza nije pokazala značjanu razliku u

akumulaciji ovog elementa između dve biljne vrste. Statistička analiza koja je

sprovedena primenom neparametrijskog Man-Vitni testa je pokazala da je

koncentracija mangana u plodu i cvetu biljaka S. pallasii u odnosu na sadržaj u plodu i

cvetu biljaka S. rigidum statistički značajno različita (tabela 6). Takođe, koncentracija

mangana bila je statistički značajno veća u korenu biljaka S. pallasii u odnosu na koren

vrste S. rigidum (tabela 6). Koncentracija mangana u cvetu S. pallasii 8,16±0,4 mg/kg

bila je skoro tri puta veća nego u svetu S. rigidum 3,33±0,50 mg/kg.

Tabela 6. Akumulacija mangana u korenu, plodu, listu i cvetu vrsta S. rigidum i S.

pallasii

Biljna vrsta Vegetativni deo biljke Sadržaj Mn (mg/kg)

Seseli rigidum

Cvet 3,33±0,50 c

List 8,24±0,29 d

Plod 1,98±0,05 a

Koren 2,72±0,30 b

Seseli pallasii

Cvet 8,16±0,4 c

List 9,32±1,1 d

Plod 6,46±0,12 a

40

Koren 5,53±0,14 b

a, c – p<0,01; b – p<0,05, d - p>0,05, Za ispitivani parametar određivana je veličina

uzorka koja omogućava da se unutar zadatog intervala poverenja od 95% nalazi

nepoznati parametar sa verovatnoćom od 95%.

III 7. Akumulacija nikla u biljkama S. rigidum i S. pallasii

Rezultati naše studije su pokazali da je najveća koncentracija nikla zabeležena u

plodu biljaka S. pallasii 1,65±0,04 mg/kg. Statistička analiza koja je sprovedena

primenom neparametrijskog Man-Vitni testa je pokazala je postojanje statistički

značajne razlike u sadržaju nikla u plodu i cvetu biljaka S. pallasii u odnosu na plod i

cvet biljaka S. rigidum (tabela 7). Za razliku od ploda i cveta, koncentracija nikla u

korenu i listu nije bila statistički značajno različita između biljaka S. rigidum i S.

pallasii (tabela 7). Kocentracija nikla u korenu vrste S. pallasii 1,13±0,04 mg/kg bila je

veća nego kod vrste S. rigidum 0,66±0,03 mg/kg, ali ova razlika nije bila statistički

značajna. Slična situacija je zabeležena i u slučaju lista S. pallasii 0,56±0,06 mg/kg i S.

rigidum 0,97±0,05 mg/kg, gde je koncentracija nikla bila veća kod vrste S. rigidum, ali

ova razlika takođe nije bila statistički značajna.

Prosečna koncentracija nikla u biljkama iznosi od 0,1 do 5 mg/kg suve materije.

Uglavnom se najveća koncentracija nikla nalazi u listovima, mlađi listovi i delovi

uglavnom imaju veću koncentraciju u odnosu na starije, a seme ima veći sadržaj od

slame. Karvanek i Bohmova (1966) su proučavali sadržaj nikla u listu 44 sorte spanaća

i ustanovili da se kreće od 1,5 do 3 mg/kg suve materije. Nikal je, za razliku od olova i

kadmijuma, dobro pokretljiv kroz različite delove biljke, kako u ksilemu tako i u

floemu i u značajnoj količini može da se nakuplja u plodovima i semenu.

Višak nikla u zemljištu izaziva kod biljaka hlorozu koja podseća na hlorozu

izazvanu nedostatkom gvožđa. Nikal nepovoljno utiče na translokaciju gvožđa kao i na

samo njegovo usvajanje. Nicholas i Thomas (1954) su ispitivali uticaj nikla na rast

paradajza i ustanovili su da koncentracija od 15 do 30 mg izaziva hlorozu, naročito kod

mladih listova. Kod biljke ovsa dolazi do nekroze, a kod suncokreta, pšenice i kukuruza

41

do smanjenja rasta biljaka. Postoje i druge biljke, kao što je npr. Alyssum koja za

normalan rast i razvoj nema potrebu za niklom.

Tabela 7. Akumulacija nikla u korenu, plodu, listu i cvetu vrsta S. rigidum i S. pallasii

Biljna vrsta Vegetativni deo biljke Sadržaj Ni (mg/kg)

Seseli rigidum

Cvet 0,63±0,04 b

List 0,97±0,05 d

Plod 0,66±0,01 a

Koren 0,66±0,03 c

Seseli pallasii

Cvet 1,51±0,04 b

List 0,56±0,06 d

Plod 1,65±0,04 a

Koren 1,13±0,04 c

a, b, - p<0,01, c, d - p> 0,05, Za ispitivani parametar određivana je veličina uzorka

koja omogućava da se unutar zadatog intervala poverenja od 95% nalazi nepoznati

parametar sa verovatnoćom od 95%.

III 8. Akumulacija olova u biljkama S. rigidum i S. pallasii

Rezultati naše studije su pokazali da je najveća koncentracija olova zabeležena

u korenu biljaka S. rigidum 3,11±0,06 mg/kg. Statistička analiza koja je sprovedena

primenom neparametrijskog Man-Vitni testa je pokazala postojanje statistički značajne

razlike u koncentraciji olova u plodu biljaka S. pallasii i S. rigidum (tabela 8). Za

razliku od ploda, koncentracija olova u korenu, listu i cvetu nije bila statistički značajno

različita između biljaka S. rigidum i S. pallasii (tabela 8). Koncentracija olova u cvetu

vrste S. pallasii 2,11±0,10 mg/kg i S. rigidum 1,75±0,05 mg/kg bila je približno ista,

što je dokazano i odsustvom statističke značajnosti. Slična situacija je zabeležena i u

42

slučaju akumulacije olova u listu vrste S. pallasii 1,67±0,25 mg/kg i S. rigidum

1,94±0,5 mg/kg.

Najveći izvor olova kao i izvor zagađivanja prirode ovim elementom jesu

motorna vozila. Koncentracija olova u biljkama u blizini autoputeva zavisi od

udaljenosti biljaka od saobraćajnica, pokrivenosti zemljišta biljkama, dužine trajanja

same vegetcaije, kao i od pravca i intenziteta vetrova na datom prostoru. Stepen

kontaminacije biljaka olovom opada sa povećavanjem udaljenosti biljaka od velikih

saobraćajnica. U neorganskom obliku, biljke slabo usvajaju olovo i slabo ga premeštaju

u nadzemne organe, osim na kiselim zemljištima. Organska jedinjenja olova, sa druge

strane, jako se brzo apsorbuju i transportuju u različite delove biljaka. Taloženje olova

kod većine biljaka intenzivijije je u korenu u odnosu na nadzemne delove biljaka.

Rezultati ovog rada su takođe pokazali da je koncentracija olova najveća u korenu

biljke S. rigidum.

Tabela 8. Akumulacija olova u korenu, plodu, listu i cvetu vrsta S. rigidum i S. pallasii

Biljna vrsta Vegetativni deo

biljke Sadržaj Pb (mg/kg)

Seseli rigidum

Cvet 1,75±0,05 d

List 1,94±0,5 c

Plod 1,91±0,01 a

Koren 3,11±0,06 b

Seseli pallasii

Cvet 2,11±0,10 d

List 1,67±0,25 c

Plod 2,2±0,13 a

Koren 2,64±0,49 b

a – p<0,01, b, c, d - p>0,05, Za ispitivani parametar određivana je veličina uzorka koja

omogućava da se unutar zadatog intervala poverenja od 95% nalazi nepoznati

parametar sa verovatnoćom od 95%.

43

III 9. Akumulacija cinka u biljkama S. rigidum i S. pallasii

Rezultati naše studije su pokazali da je najveća koncentracija cinka zabeležena

u korenu biljaka S. rigidum 37,16±2,3 mg/kg. Neparametrijski Man-Vitni test pokazao

je da je koncentracija cinka statistički značajno veća u plodu i listu biljaka S. pallasii u

odnosu na plod i list biljake S. rigidum (tabela 9). Za razliku od ploda, koncentracija

cinka u korenu je bila statistički značajno veća kod biljake S. rigidum 37,16±2,3 mg/kg

u odnosu na biljke roda S. pallasii 21,99±0,42 mg/kg (tabela 9). Akumulacija cinka u

korenu vrste S. rigidum 37,16±2,3 mg/kg bila je skoro dvostruko veća u odnosu na

koncentraciju cinka u korenu vrste S. pallasii 21,99±0,42 mg/kg. Koncentracija bakra u

cvetu nije se statistički značajno razlikovala između dve vrste biljaka (tabela 9). Iako se

nije statistički značajno razlikovala koncentracija cinka je bila veća u cvetu vrste S.

pallasii 28,75±0,65 mg/kg u odnosu na cvet vrste S. rigidum 21,66±0,42 mg/kg. Slična

situacija je zabeležena i u slučaju ploda, gde je koncentracija cinka u plodu vrste S.

pallasii 25,66±0,44 mg/kg bila skoro dvostruko veća u odnosu na vrstu S. rigidum

14,28±0,06 mg/kg.

Tabela 9. Akumulacija cinka u korenu, plodu, listu i cvetu vrsta S. rigidum i S. pallasii

Biljna vrsta Vegetativni deo

biljke Sadržaj Zn (mg/kg)

Seseli rigidum

Cvet 21,66±0,42 d

List 23,28±1,14 c

Plod 14,28±0,06 a

Koren 37,16±2,3 b

Seseli pallasii

Cvet 28,75±0,65 d

List 31,92±1,66 c

Plod 25,66±0,44 a

Koren 21,99±0,42 b

44

a, c – p<0,01; b – p<0,05, d - p>0,05, Za ispitivani parametar određivana je veličina

uzorka koja omogućava da se unutar zadatog intervala poverenja od 95% nalazi

nepoznati parametar sa verovatnoćom od 95%.

45

IV ZAKLJUČAK

Na osnovu sprovedene studije koja su se odnosila na utvrđivanje stepena

akumulacije teških metala u listu, cvetu, korenu i plodu biljaka S. rigidum i S. pallasii

mogu se izvesti sledeći zaključci:

- Koncentracija bora je bila statistički značajno veća u plodu biljaka S. pallasii.

- Koncentracija kadmijuma je bila statistički značajno veća u korenu biljaka S.

rigidum, dok je u plodu i cvetu biljaka S. pallasii koncentracija ovog elementa

bila statistički značajno veća u odnosu na S. rigidum.

- Koncentracija kobalta je bila visoko statistički značajno veća u korenu, listu i

plodu biljaka S. pallasii u odnosu na S. rigidum. Ne postoji statistički značajna

razlika u sadržaju kobalta u cvetu ispitivanih biljaka.

- Koncentracija hroma je bila statistički značajno veća u plodu i cvetu biljaka S.

pallasii nego u plodu i cvetu biljaka S. rigidum, jedino je u listu biljaka S.

rigidum zabaležena statistički značajno veća koncentracija hroma nego u listu S.

pallasii.

- Koncentracija bakra je bila statistički značajno veća u korenu vrsta S. rigidum,

dok je u plodu zabeležena obrnuta situacija. Naime, u plodu vrste S. pallasii

zabeležena je statistički značajno veća koncentracija bakra nego u plodu S.

rigidum.

- Koncentracija mangana je bila statistički značajno veća u plodu, cvetu i korenu

vrsta S. pallasii u odnosu na vrstu S. rigidum.

- Koncentracija nikla je bila visoko statistički značajno veća u plodu i cvetu

biljaka S. pallasii u poređenju sa plodom i cvetom biljaka S. rigidum.

- Koncentracija olova je bila visoko statistički značajno veća u plodu biljaka S.

pallasii nego u plodu biljaka S. rigidum, dok u svim ostalim slučajevima ova

razlika nije bila statistički značajna.

- Koncentracija cinka je bila visoko statistički značajno veća u plodu i listu

biljaka S. pallasii u odnosu na plod i list biljaka S. rigidum. Za razliku od ploda,

koncentracija cinka u korenu je bila statistički značajno veća kod biljaka S.

rigidum u odnosu na biljke roda S. pallasii.

46

Na osnovu dobijenih rezultata može se izvesti osnovni zaključak da su

predstavnici roda S. pallasii generalno podložniji negativnom uticaju teških metala s

obzirom da je u poređenju sa predstavnicima vrste S. rigidum u listu, cvetu, plodu i

korenu generalno zabeležena veća koncentracija toksičnih metala. Zbog toga se može

zaključiti da je S. rigidum generalno otpornija na štetene efekte teških metala iz

zemljišta, kao i da se mogu koristiti, sa većim stepenom sigurnosti u njihovu

ispravnost, u farmaceutskoj industriji za pripremu pomoćnih lekovitih sredstava.

47

VI LITERATURA

-Antić-Jovanović A. Atomska spektroskopija, spektrohemijski aspekti. Fakultet

za fizičku hemiju, Beograd, 2006.

-Ball PW. Genus Seseli. In: Tutin TG, Heywood VH, Burges NA, Moore DM,

Valentine DH, Walters SM, Webb DA. (Eds.), Flora Europaea 2. Cambridge

University Press, London, UK, 1968; 334-338.

-Duffus JH. Heavy metals - a meaning less term? (IUPAC Technical Report),

Pure and Applied Chemistry, 2002; 74: 793-807.

- Frost RS, Kloprogge JT, Ding Y. The Garfield and Uley nontronites-an

infrarwd spectroscopic comparison. Spectrochimica Acta. Part A, 2002; 1881-

1894.

-Goletić Š, Bukalo E, Trako E. Praćenje sadržaja teških metala u tlu i biljkama u

okolini željezare u Zenici. 7. Naučno-stručni skup sa međunarodnim učešćem

”KVALITET 2011”, Neum, BiH, 01. - 04 juni 2011

-Hogan M. Heavy metal. The Encyclopedia of Earth. E. Monosson & C.

Cleveland. 2010, Washington, D.C

-Jakšić SP, Vučković SM, Vasiljević SLJ, Grahovac NL, Popović VM, Šunjka

DB, Dozet GK. Akumulacija teških metala u Medicago sativa L. i Trifolium

pratense L. na kontaminiranom fluvisolu. Hemijska Industrija, 2013; 67: 95–

101.

- Karvanek M, Bohmova J. The content of copper iron nickel, manganese, zinc

and molybdenum in spinch leaves. Sborn Vys. Skoty chemresh 1966 ( E11): 73-

82 (Abstract).

-Lasat MM. Phitoextraction of toxic metals-A rewiev of biological mechanisms,

Journal of Enviromental Quality, 2002; 31: 109-120.

- Majkić N. Medicinska biohemija, 2006, Beograd.

-Manual. Analytical Methods for Atomic Absorption Spektroscopy, (1996), The

Perkin-Elmer Corporation.

-Mickovski Stefanović VŽ. Uticaj genotipa i lokaliteta na dinamiku

akumulacije teških metala u vegetativnim organima pšenice. Doktorska

disertacija, Univerzitet u Beogradu, Poljoprivredni Fakultet, Beograd, 2012.

48

-M. Ilić, Sadržaj teških metala u biljnim vrstama i zemljištu sa požarišta i van

njega na planini Vidlič, specijalitički rad, Prirodno-matematički fakultet Niš,

2009.

-Mitić VD, Stankov- Jovanović VP, Ilić MD, Jovanović SĆ, Nikolić-Mandić

SD. Uticaj požara na sadržaj teških metala u biljkama i zemljištu. Zaštita

Materijala, 2013; 54, Broj 1.

-Mitra S. Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry. A John

Wiley Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2003; 162: 227-488.

-Nicholas DJD, Thomas WDE. Some effects of heavy metals on plants grown

in soil culture. Plant and Soil, 1954; 5: 182-193.

-Nikolić V. Familija Apiaceae. In: Josifivić M. (Ed.), Flora SR Srbije 5.

Beograd, Srbija, SANU, 1973; 183-348.

-Perić–Grujić AA, Pocajt VV, Ristić MĐ. Određivanje sadržaja teških metala u

čajevima sa tržišta u Beogradu. Hemijska Industrija, 2009; 63: 433-436.

-Petrović-Gegić AD, Vojnović-Miloradov MB, Sabo Cehmajster KJ, Ileš FI.

Prisustvo korisnih i toksičnih elemenata u nekim biljnim kulturama na plavnom

području reke Tise. Hemijska Industrija, 2007; 61: 321-325.

-Simić AS, Dželetović ŽS, Vučković SM, Sokolović DR. Upotrebna vrednost i

akumulacija teških metala u krmnim travama odgajenim na pepelištu

termoelektrane. Hemijska Industrija, IN PRESS, 2014.

-Todorović M, Đorđević P, Antonijević V. Optičke metode instrumentalne

analize. Hemijski fakultet, Beograd, 1997.

-Tuzen M. Determination of heavy metals in soils, mushrooms and plant

samples by atomic absorption spectromertx. Microchemical Journal 2003; 74:

289-297.

-Vukadinović V, Lončarić Z. Ishrana bilja, Poljoprivredni fakultet u Osijeku,

Osijek, 1998.

-Živanović M. Teški metali u zemljištu i njihov uticaj na biljke. Build, 2010;

14:1-6.