Oblastný výskumný ústav agroekológie Michalovce

ul. Špitálska 1273
071 01 Michalovce

e-mail: ovua@minet.sk
 
 


Obsah zinku v koreni mrkvy obyčajnej
pestovanej na pôdach so zvýšeným obsahom rizikových látok

ÚVOD

V súčasnom období sa stále viacej zdôrazňuje nutnosť rozvoja zeleninárstva, ktoré napomáha vytvárať predpoklady na dodržanie zásad správnej výživy ľudí. Cieľom moderného zeleninárstva je dosiahnuť nielen vysoké, ale aj kvalitné úrody. Hoci podľa štatistických údajov spotreba mrkvy na osobu a rok klesla z 12 kg v roku 1998 na 8 kg za rok 2001, stále patrí u nás medzi najrozšírenejšiu koreňovú zeleninu so širokým uplatnením tak v priamej spotrebe ako aj v spracovateľskom priemysle. Základným predpokladom produkcie hygienicky nezávadnej zeleniny, teda aj mrkvy, sú správna výživa a znalosť prostredia v ktorom je pestovaná. Vzťah mrkvy k ťažkým kovom signalizuje, že táto zelenina nie je vhodná pre pestovanie na pôdach so zvýšeným obsahom rizikových látok. Určitou neznámou z hľadiska obsahu ťažkých kovov sú záhradkárske osady a súkromné záhrady. Na týchto pozemkoch, ktoré sú niekedy hnojené rôznymi kompostmi vyrobenými z  odpadov, riziko prechodu ťažkých kovov do koreňových zelenín stúpa (Hecl, Danielovič, 2001).

Z hľadiska rastlinnej produkcie sú ťažké kovy prvky, ktoré síce rastlina prijme, ale nie je schopná ich zapojiť a využiť v metabolizme. Pri nižších koncentráciách nie sú pre rastlinu toxické, ale môžu byť zapojené do potravového reťazca a tým sa stávajú nebezpečné pre človeka. Hlušek a Richter (1995) uvádzajú, že z mikrobiogénnych prvkov sa do tejto skupiny zaraďujú Zn, Cu, Mo a Fe. Tieto prvky majú určitú funkciu v metabolizme rastliny, ale pri vyšších koncentráciách pôsobia toxicky. V predloženej práci sme sa venovali Zn, ktorý ako esenciálny rastlinný mikroelement pri vyšších koncentráciách pôsobí negatívne na metabolické procesy a môže spôsobiť pokles produkcie biomasy. Vo vyšších koncentráciách podľa Yonga et al., (1992) pôsobí tiež karcinogéne a má mutagénny a teratogénny vplyv na genetický materiál. Obsah Zn je väčšinou vyšší v koreňoch oproti nadzemným častiam rastliny (Robson, 1993). Cieľom našej práce bolo sledovať výskyt Zn v mrkve obyčajnej za účelom posúdenia jej kontaminácie a zdravotnej závadnosti.

MATERIÁL A METÓDA

Z tohoto dôvodu sa na Východoslovenskej nížine (VSN) v rokoch 1999 – 2001 odobrali zo súkromných záhrad párové vzorky pôdneho a  rastlinného materiálu (koreň mrkvy obyčajnej). Sledované pôdy z hľadiska pôdneho druhu môžeme priradiť k pôdam hlinitým. Priemerné agrochemické parametre sledovaných pôd sú uvedené v tabuľke 1.

Tabuľka 1 Vybrané priemerné agrochemické ukazovatele sledovaných lokalít mrkvy v rokoch 1999-2001

Lokalita

NH4+

[mg.kg-1]

NO3-

[mg.kg-1]

P

[mg.kg-1]

K

[mg.kg-1]

Ca

[mg.kg-1]

Mg

[mg.kg-1]

pH/KCl

Humus [%]

Streda n/B.

29,31

9,33

272,51

1056,73

4162,57

135,10

6,80

4,65

V.Kamenec

23,59

18,86

307,23

504,77

3775,43

163,23

6,89

2,56

Čerhov

21,89

15,72

371,55

1194,12

3872,43

199,63

6,65

4,62

Gajdoš

37,79

13,41

302,10

733,59

2044,88

262,93

6,84

3,29

Jasenov

29,50

23,55

437,93

854,24

3951,28

279,47

6,98

3,35

Sobrance

24,71

7,08

351,23

572,68

1187,03

223,23

6,10

3,29

Vybuchanec

23,47

4,89

225,44

496,61

1670,78

225,77

6,02

3,40

Vzorky mrkvy obyčajnej sa odoberali v čase konzumnej zrelosti. Vzorky pôdy sa vyluhovali vo výluhu 2 M HNO3, 0,05 M EDTA a obsah Zn sa stanovil metódou atómovej absorpčnej spektrometrie. Výber pôdnych výluhov sme volili nasledovne: výluh 2 M HNO3 je najbežnejšie používaný výluh v našich laboratóriách (porovnateľný s normou SR) a výluh 0,05 M EDTA je v rámci ISO v štádiu overovania pre určenie mobilných a mobilizovateľných foriem kovov.Získané výsledky sa hodnotili podľa “Rozhodnutia Ministerstva pôdohospodárstva SR o najvyšších prípustných hodnotách škodlivých látok v pôde z januára 1994,” kde pre Zn je limitná hodnota (referenčná hodnota A1) - 40 mg.kg-1. Táto hodnota je platná pre výluh v 2 M HNO3.

Vzorky rastlinného materiálu (konzumná časť mrkvy -koreň), sa mineralizovali mokrou cestou (7ml HNO3 + 3ml H2O) v mikrovlnom mineralizátore a analyzovali atómovým absorpčným spektrometrom SHIMADZU model 660. Namerané koncentrácie Zn v mrkve sa posudzovali oproti “Potravinovému kodexu” Slovenskej republiky z júna 1996, ktorý v časti A - Kontaminanty v potravinách - chemické prvky, udáva “Najvyššie prípustné množstvo” (NPM) pre Zn - 10 mg.kg-1. Pri štatistickom hodnotení sa použili rôzne typy korelačno-regresnej analýzy.

Výsledky a diskusia

Hygienická nezávadnosť dopestovanej zeleniny je základnou požiadavkou jej pestovania na konzum. Pomenovanie rizikovosti jej pestovania je podmienené predovšetkým poznatkami o obsahoch ťažkých kovov v pôde. Podľa viacerých autorov (Hegedušová 1997, Petříková 1995, Kolář 1995) je predpoklad, že aj pri nízkom stupni kontaminácie pôd ťažkými kovmi, najvýznamnejšie je kontaminovaná koreňová zelenina. Namerané koncetrácie Zn vo výluhu 2 M HNO3, 0,05 M EDTA a v koreni mrkvy obyčajnej sú uvedené v tabuľke 2.

Porovnaním obsahov Zn v pôde vo výluhu 2 M HNO3 s príslušnou referenčnou hodnotou A1 sa zistilo prekročenie tejto hodnoty na všetkých sledovaných lokalitách. Veľmi vysoký obsah, ktorý v každom zo sledovaných rokov prekročil indikačnú hodnotu 500 mg.kg-1 sa stanovil na lokalite Streda n/Bodrogom. Tieto hodnoty sú skutočne alarmujúce a je potrebné vykonať ďalšie štúdium miesta znečistenia a jeho rozsah. Keďže sa táto lokalita nachádza v bezprostrednej blízkosti rieky Bodrog, kontaminácia pôdy mohla byť tiež spôsobená aj častou inundáciou. Podobne vysoké obsahy Zn, spôsobené inundáciou Labe na lokalite Valy, uvádza Zavadil (1999).

Vo vzorkách mrkvy, bol v rokoch sledovania prekročený maximálny povolený obsah Zn celkovo 9x (na lokalitách Streda n/Bodrogom, Veľký Kamenec, Čerhov, Jasenov a Sobrance). Nasýtenie najvyššie prípustného množstva (NPM) jeho obsahu v porovnaní s priemernou hodnotou bolo - 86%.

Tabuľka 2 Obsah Zn v pôde a koreni mrkvy na vybraných lokalitách VSN v [mg.kg-1]

Lokalita

Rok

1

2

3

Streda nad/Bodrogom

1999

589,50

79,63

16,26

2000

600,40

88,69

25,04

2001

564,36

74,56

17,25

Priemer

584,75

80,96

19,51

Veľký Kamenec

1999

54,67

2,58

8,34

2000

51,26

5,69

10,17

2001

55,34

6,58

8,59

Priemer

53,75

4,950

9,03

Čerhov

1999

157,50

21,36

10,27

2000

148,25

17,65

11,58

2001

137,29

15,69

10,99

Priemer

147,68

18,233

10,94

Gajdoš

1999

174,30

25,36

4,22

2000

158,34

19,65

6,45

2001

161,39

17,86

5,05

Priemer

164,67

20,95

5,24

Jasenov

1999

48,01

4,99

8,01

2000

50,21

6,98

11,92

2001

54,36

6,39

7,89

Priemer

50,86

6,12

9,27

Sobrance

1999

59,99

7,98

9,13

2000

55,67

7,69

11,17

2001

52,98

7,05

5,69

Priemer

56,21

7,57

8,66

Vybuchanec

1999

51,90

8,56

2,34

2000

46,59

5,65

8,95

2001

46,37

5,69

6,69

Priemer

48,28

6,63

5,99

Minimálna hodnota

46,37

2,58

2,34

Maximálna hodnota

600,40

88,69

25,04

Priemerná hodnota

172,41

22,93

10,14

1-pôdny výluh v 2 M HNO3
2-pôdny výluh v 0,05 M EDTA
3-obsah Zn v mrkve

Nami stanovená vysoká priemerná nasýtenosť obsahu Zn oproti (NPM) a  v 9 prípadoch prekročenie maximálne prípustného limitu dokazuje, že tvrdenia o zvýšenej kumulácii ťažkých kovov v koreňoch koreňových zelenín je oprávnené. Hlušek a Richter (1995) zistili, že Zn sa v koreňoch mrkvy hromadil vo väčšej miere iba v prípade, že pôda obsahovala väčšie množstvo pohyblivého Zn. Vysoké obsahy Zn v pôde sa prejavili jeho zvýšením v koreni mrkvy, čo naznačuje trend zvýšených obsahov Zn v rastlinách v súlade so zaťaženosťou pôd. Tento trend zistili vo svojej štúdii aj Podlešáková et al., (1994) v pôdach severočeského regiónu.

Získané výsledky sme matematicky spracovali a  podrobili lineárnej, multiplikatívnej, exponenciálnej a recipročnej korelačno-regresnej analýze, z ktorých pri štatistickej analýze závislosti obsahu zinku v mrkve od vybraných chemických vlastností pôdy uvádzame z dôvodu väčšieho počtu výsledkov iba typ s najvyššou preukaznosťou.

Pri štatistickom hodnotení závislosti obsahu Zn v koreni mrkvy od obsahu v pôde vo výluhu 2 M HNO3 a 0,05 M EDTA (tabuľka 3 a 4), sme zistili u obidvoch výluhov najvyššiu preukaznú závislosť pri lineárnom modele, s (r = 0,780 pre výluh 2 M HNO3 a r = 0,790 pre výluh 0,05 M EDTA), čo potvrdzujú aj práce iných autorov (Linkeš, 1996), že príjem ťažkých kovov rastlinami koreluje s  obsahom kovov pri vyšších hodnotách, pri nižších obsahoch je korelácia štatisticky nepreukazná. Le Coultre (2001) vo svojej práci sumarizuje 31 štúdií, ktoré sa zaoberali príjmom ťažkých kovov zeleninou na pôdach s  rôznou kontamináciou a konštatuje, že vzájomný vzťah medzi obsahom Zn v pôde a vybranej zelenine bol štatisticky nepreukazný.

Tabuľka 3 Parametre štatistickej analýzy závislostí obsahu zinku v mrkve od obsahu v pôde vo výluhu 2 M HNO3

parameter

P Zn

P Zn

P Zn

P Zn

R Zn

r
umer.
h.výz.
r-sq%
št.pre.

0,780
P
0,000
60,84
++

0,509
P
0,018
25,98
+

0,607
P
0,003
36,95
++

-0,374
N
0,094
14,04
-

 

model

linear.

multip.

exp.

rec.

R Zn – obsah zinku v mrkve
P Zn – obsah zinku v pôde

model:

r – korelačný koeficient
umer. – úmernosť
h. výz. – hladina významnosti
r-sq% - index determinácie
št. pre. – štatistická preukaznosť

linear. – lineárny model
multip. – multiplikatívny model
exp. – exponenciálny model
rec. - recipročný model

Tabuľka 4 Parametre štatistickej analýzy závislostí obsahu zinku v mrkve od obsahu v pôde vo výluhu 0,05 M EDTA

parameter

P Zn

P Zn

P Zn

P Zn

R Zn

r
umer.
h.výz.
r-sq%
št.pre.

0,790
P
0,000
62,55
++

0,455
P
0,038
20,72
+

0,602
P
0,003
36,29
++

-0,356
N
0,112
12,71
-

model

linear.

multip.

exp.

rec.

Pri štatistickom hodnotení závislosti obsahu Zn v koreni mrkvy od vybraných chemických vlastností pôdy (tabuľka 5), sme zistili len jednu štatisticky preukaznú závislosť, pri parametri obsah horčíku (r = -0,434). Z ostatných sledovaných chemických vlastností pôdy, sme nezistili žiadnu štatisticky preukaznú závislosť. Zaujímavosťou z toho pohľadu je skutočnosť, že pH pôdy, ktorého hodnoty sa pohybovali v rozmedzí od 5,37-7,05 sa štatisticky preukazne nepodieľali na variabilite obsahu Zn. Podobný jav sme zistili aj pri parametri obsah humusu, pričom jeho obsah sa pohyboval od 2,20–6,61 % .

Tabuľka 5 Parametre štatistickej analýzy závislosti obsahu zinku v mrkve od vybraných chemických vlastností pôdy

 

NH4

NO3

P

K

Ca

Mg

pH/KCl

%H

R Zn

r
umer.
h.výz.
r-sq%
št.pre.

-0,244
N
0,284
5,99
-

-0,132
N
0,568
1,75
-

-0,158
N
0,493
2,50
-

-0,185
N
0,421
3,43
-

-0,224
N
0,328
5,03
-

-0,434
N
0,048
18,90
+

-0,179
N
0,437
3,21
-

0,156
P
0,498
2,44
-

model

exp.

linear.

linear.

recip.

recip.

linear.

recip.

exp.

V literatúre značná časť autorov (Alloway 1990; Gupta, Aten 1993; Makovníková 2000), uvádza hodnotu výmennej pôdnej reakcie ako jeden z najdôležitejších parametrov ovplyvňujúci obsah kovov v bioprístupnej forme a tak isto aj kvalitu a obsah organickej hmoty považujú Barančíková (1998) a Passdar (1994) za vlastnosť, ktorá tiež ovplyvňuje bioprístupnosť kovov. Pôdna reakcia, tesne koreluje s obsahom Cd (r = -0,78) a obsahom Pb (r = -0,46) v rastlinách, Makovníková (2000). Nepreukaznú závislosť medzi organickou hmotou a obsahom Zn popisuje Mestek a Volka (1993), ktorý udáva, že je odrazom slabšej afinity Zn ku väzbe s organickou hmotou, kde v prípade Zn dochádza k preferencii väzby na oxidy Fe.

ZÁVER

Zistené výsledky z riešenia uvedenej problematiky je možné zhrnúť nasledovne:

1. Na všetkých sledovaných lokalitách bola v pôde prekročená referenčná hodnota platná pre obsah Zn vo výluhu v 2 M HNO3. Na lokalite Streda nad/Bodrogom bola prekročená aj indikačná hodnota 500mg.kg-1.

2. Zvýšené obsahy Zn v pôde spôsobili jeho akumuláciu v koreni mrkvy a v 9 prípadoch sa prekročil povolený maximálne prípustný limit.

3. Pri štatistickom hodnotení závislosti obsahu Zn v koreni mrkvy od jeho obsahu v pôde vo výluhu 2 M HNO3 a  0,05 M EDTA sme zistili u obidvoch výluhov štatisticky preukaznú závislosť. Vplyv chemických vlastností pôdy na obsah Zn v koreni mrkvy sa štatisticky neprejavil.

4. Pre dopestovanie zdravotne nezávadného produktu by pestovatelia mali pestovať koreňovú zeleninu v neutrálnych pôdach, poznať nielen obsah ťažkých kovov, ale aj mikroelementov a používať overené hnojivá s minimálnym obsahom ťažkých kovov.

LITERATÚRA

ALLOWAY, B. J. (1990): Heavy metals in soils. London, 1990

BARANČÍKOVÁ, G. (1998): Návrh účelovej kategorizácie pôd SR z hľadiska citlivosti k znečisteniu ťažkými kovmi. In: Rostlinná výroba, 44, 1998, č.3, s.117-122

GUPTA, S.K. – ATEN, C. A. (1993): Comparison and evaluation of extraction media and their suitability in a single model to predict the biological rellevance of heavy metals concentration in contaminated solis. In: Intern. Journal Environment. Anal. Chem., 51, 1993, p.25-46

HEGEDUŠOVÁ, A. (1997): Transfer kadmia do rôznych druhov zeleniny. In: Zborník z medzinárodnej vedeckej konferencie. Ntra, 1997, s.82-84.

HECL, J. - DANIELOVIČ, I. (2001): Kontaminácia pôd a rastlín ťažkými kovni na Východoslovenskej nížine. In: 10. Medzinárodné sympózium, O ekológii vo vybraných aglomeráciach Jelšavy - Lubeníka a Stredného Spiša, Hrádok, 2001, s.262-264

HLUŠEK, J. - RICHTER, R. (1995): Rizika pestování mrkve v kontaminované půde. Úroda,9, 1995.s.30-31

KOLÁŘ, L. (1995): Mobilita Cd v půde a jej vztah k chemismu půdniho prostředí z pohledu ekologického zemědělství. In: Trvalo udržatelné hospodárenie v kultúrnej krajine. Zborník so seminára s medzinárodnou účasťou. Nitra, 1995, s. 167-170

KUBIZŇÁKOVÁ, J. (1987): In: Nebezpečne prvky pre agrofytocenózy. Sborník ČSVTS, České Budějovice, 1987, s.25-29

LE COULTRE, T. D. (2001): A Metal-Analysis and Risk Assessment of Heavy Metal Uptake in Common Garden Vegetables. In: Society of Environmental Toxicology and Chemistry , Baltimore, MD, 2001, 64p.

LINKEŠ, V. (1996): Monitoring pôd Slovenska, In: Zborník z medzinárodnej konferencie “Agronomická fakulta a vývoj poľnohospodárstva na Slovensku”, Sekcia-C, Nitra,1996, s. 89-91.

MAKOVNÍKOVÁ, J. (2000): Distribúcia Cd, Pb, Cu a Zn v pôde a je j hodnotenie so zreteľom na potenciály a bariéry transportu kovov do rastlín. In Pedo-Disertationes, 2000, VÚPÚ, Bratislava, 125s.

MESTEK, O. – VOLKA, K. (1993): Interakce ťežkých kovů s půdními složkami. In: Chemické listy. 87, 1993

PASSDAR, D. (1994): Bodenempflindichkeit. Schwermetalle, 1994, 24p.

PETŘÍKOVÁ, V. et al. (1995): Těžké kovy v půdach a zemědělských plodinách v rúzně imisne zatížených lokalitách ČR. Rostlinná výroba,41,1,1995,s. 17-23

PODLEŠÁKOVÁ, E. - NĚMEČEK, J. – HÁLOVÁ, G. (1994): Zatížení nivních půd Labe rizikovými látkami.Rostl. Výr., 40, 1994 ( ): 69 – 79.

ROBSON, A. D. (1993): Zinc in soil and plants. In: Kluwer Academic Publishers, Dordrech, 1993, 208 p.

YONG, R. N., - MOHAMED, A. M. O., - WARKENTIN, B. (1992): Principles contaminant transport in soils, Elsevier, 1992, p.28

ZAVADIL, J. (1999): Kontaminace půdy a zeleniny závlahovou vodou z Labe. In: Rostl. Výr., 45, 1999 (8): 351 – 357.

SÚHRN

V rokoch 1999 – 2001 sme na vybraných lokalitách Východoslovenskej nížiny sledovali obsah Zn v pôde a koreni mrkvy obyčajnej za účelom posúdenia jej kontaminácie a zdravotnej závadnosti.

Na všetkých sledovaných lokalitách bola v pôde prekročená referenčná hodnota platná pre obsah Zn vo výluhu v 2 M HNO3. Zvýšené obsahy Zn v pôde spôsobili jeho akumuláciu v koreni mrkvy a v 9 prípadoch sa prekročil povolený maximálne prípustný limit. Zo štatistickej analýzy závislosti obsahu Zn v koreni mrkvy od vybraných chemických vlastností pôdy je evidentné, že variabilita hodnotených chemických vlastností pôd ovplyvňovala variabilitu obsahu Zn iba minimálne. Výraznejšia závislosť variability obsahu Zn v koreni mrkvy sa zaznamenala od jeho obsahu v pôde vo výluhu 2 M HNO3 a  0,05 M EDTA.

The zinc content at carrote root on soils with increased content risk substances cultivated

SUMMARY

There were observed soil and plant samples (carrot root) removed from the private gardens in the East – Slovakian Lowland over the years 1999 – 2001.

There was excessed reference indexes valid for the zinc concentration in the soil on the all followed localities. In Streda nad Bodrogom there was found the excessed permissive value 500 mg.kg-1.

More increase zinc contents in soil samples caused accumulation of Zn in carrot roots. Maximum permissive limit of zinc content was over excessed at 9 samples.

From statistical evaluation of dependence between the zinc content in the carrot root and selected agrochemical properties of the soil is manifest, that variability of evaluation agrochemical properties influence variability of zinc content only minimal.

Vystavené: 23.9.2004

Autor textu: RNDr. Ján Hecl, PhD.