ИЗУЧЕНИЕ НАКОПЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ ЛЕКАРСТВЕННЫМ РАСТИТЕЛЬНЫМ СЫРЬЕМ НА ПРИМЕРЕ ТРАВЫ ПУСТЫРНИКА ПЯТИЛОПАСТНОГО

Полный текст

Введение Лекарственные растительные препараты на отечественном фармацевтическом рынке всегда пользовались значительным спросом, что объясняется их хорошим терапевтическим эффектом и относительной безвредностью. На 2022 год насчитывалось более 2,1 тысяч лекарственных растительных препаратов, и почти 8 тысяч биологически активных добавок на основе лекарственного растительного сырья [3]. При этом, большая доля заготовок лекарственного растительного сырья приходится на европейскую часть Российской Федерации, характеризующуюся значительной плотностью населения, высокой активностью хозяйственной деятельности, динамичным развитием транспортных магистралей [2, 8]. В связи с этим увеличивается угроза сбора растительного сырья в экологически неблагоприятных районах, и возрастает актуальность выявления влияния антропогенного загрязнения на химический состав растений [5]. Мониторинговые исследования территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской атомной электростанции, и сегодня не потеряли своей актуальности в связи с длительным периодом полураспада радионуклидов, попавших в атмосферные осадки в 1986 году и разнесенных на значительное удаление от места трагедии [10, 11]. Воронежская область традиционно является важнейшим районом растениеводства и земледелия. Однако, освоение минеральных ресурсов, активная химизация в сельском хозяйстве, последствия Чернобыльской аварии актуализировали вопрос снабжения пищевой промышленностей безопасным и эффективным растительным сырьем [4, 6]. Некачественное растительное сырье и получаемые из него продукты являются важными источниками поступления различных экотоксикантов, в частности, радионуклидов, в организм человека [9, 12]. Известно, что источником поступления в окружающую среду искусственных радионуклидов являются, как правило, атомные электростанции, хранилища радиоактивных отходов, а также предприятия по их переработке, так как, преимущественно все они являются продуктом распада урановых ядер. Естественные радионуклиды присутствуют в том или ином количестве во всех объектах природы, не связаны с деятельностью человека и техногенными катастрофами и распределены на планете относительно равномерно [13, 14]. Пустырник пятилопастной (Leonurus quinquelobatus L.) - многолетнее травянистое растение высотой от 30 до 100 см со слабым запахом и горьковатым вкусом. Пустырник пятилопастной используется в ряде лекарственных препаратов и более чем 40 БАДов, в виде растительного сырья, настойки, жидкого экстракта, сухого экстракта. Препараты пустырника пятилопастного оказывают успокоительное, снотворное действие, корректируют функциональные расстройства центральной и вегетативной нервной системы, регулируют сердечный ритм, проявляют кардиотоническое, гипотензивное, спазмолитическое, диуретическое, общеукрепляющее действие. Пустырник пятилопастной представляет собой рудеральный синантропный евро-азиатский вид, сырье которого заготавливается в дикорастущих особей. Повсеместно встречается во всех регионах средней полосы России. Обладает устойчивостью к облучению. Дает потомство с высокой выживаемостью и малой долей аномалий при дефиците влаги, повышенной температуре, высоком радиоактивном фоне [1, 7]. Цель исследования - изучение накопления наиболее значимых искусственных и естественных радионуклидов в лекарственном растительном сырье Воронежской области на примере травы пустырника пятилопастного. Методика Выбор территорий для заготовки травы пустырника пятилопастного объясняется особенностями антропогенного воздействия (рис. 1, табл. 1) заповедная зона (контроль): Воронежский биосферный заповедник (1); Хоперский заповедник (Новохоперский район); (2), Хоперский заповедник (Борисоглебский район) (3); территория разработки медно-никелевых месторождений (4); зоны, подвергшиеся радионуклидному загрязнению после аварии на Чернобыльской АЭС (Нижнедевицкий (5), Острогожский (6), Семилукский (7) районы); Нововоронежская атомная электростанция (АЭС) (8); высоковольтные линии электропередач (ВЛЭ) (9); зоны с активной сельскохозяйственной деятельностью (Лискинский (10), Ольховатский (11), Подгоренский (12), Петропавловский (13), Грибановский (14), Хохольский (15), Новохоперский (16), Репьевский (17), Воробьевский (18), Панинский (19), Эртильский (20), Верхнехавский (21), Россошанский (22) районы); химические предприятия ОАО «Минудобрения» (23), ООО «Бормаш» (24); города с развитой легкой промышленностью (Борисоглебск (25), Калач (26)); теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) (27); предприятие по выпуску синтетического каучука ООО «Сибур» (28); Воронежское водохранилище (29); аэропорт (30); улица Воронежа (31); территории вдоль дорог разной степени загруженности - трасса М4 «Дон» (32, 34), трасса А144 (33), нескоростная автомобильная дорога (35) и железная дорога (36) [4]. Траву пустырника пятилопастного заготавливали в соответствии с требованиями ФС.2.5.0034.15 «Пустырника трава», в конце июня-начале июля, в фазу начала цветения от дикорастущих растений, в сухую погоду, срезая их ножницами, секатором или ножом верхушки стеблей и ветвей длиной до 40 см. Сушили растительное сырье естественным теневым способом при хорошей вентиляции. Также с исследуемых территорий отбирали пробы верхних слоев почв (глубиной 0-10 см) [1, 4]. Рис. 1. Карта отбора образцов почв и ЛРС (обозначения расшифрованы в тексте) Анализ образцов почв и травы пустырника пятилопастного проводили на гамма-бета-альфа-спектрометре-радиометре МКГБ-01 «РАДЭК» с программным обеспечением «ASW». Определяли удельную активность основных (долгоживущих) искусственных радионуклидов (стронция-90, цезия-137) и часто встречающихся в природе естественных радионуклидов (калия-40, тория-232, радия-226) [1, 4]. Результаты исследования и их обсуждение Определяемые показатели активности естественных и искусственных радионуклидов в траве пустырника пятилопастного приведены в табл. 1. Таблица 1. Результаты определений удельной активности радионуклидов в образцах травы пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus Gilib.) № Территория заготовки образцов Удельная активность, Бк/кг Сумма показателя соответствия тре-бованиям ради-ационной безо-пасности и его пог-решности определения Стронций-90 Цезий-1 37 Торий-232 Калий- 40 Радий-226 1. Воронежский заповедник 4,1±0,9 96,7±13,7 8,2±4,1 615±57 3,2±1,3 0,26 2. Хоперский заповедник 3,2±1,8 43,3±21,8 8,4±3,2 813±89 3,1±0,7 0,12 3. Теллермановский лес 3,3±0,6 37,8±11,9 6,3±1,5 814±68 2,8±0,9 0,11 4. Село Елань-Колено 3,0±1,5 42,5±14,0 7,5±1,6 893±85 4,0±1,0 0,12 5. Село Нижнедевицк 4,1±1,1 86,7±10,5 7,2±2,5 898±90 5,2±2,1 0,24 6. Улица г. Острогожск 3,6±1,0 78,3±7,0 8,3±4,3 893±97 5,9±2,6 0,21 7. Улица г. Семилуки 5,5±0,8 95,2±8,9 7,0±3,0 936±103 6,7±1,3 0,27 8. Улица г. Нововоронеж 3,0±1,4 98,9±16,8 8,7±2,8 908±105 6,2±1,9 0,26 9. Высоковольтн. линии эл.передач 4,6±0,9 101,3±13,4 7,2±1,9 838±76 5,6±0,9 0,28 10. Агробиоценоз Лискинского р-на 3,1±1,3 102,7±21,7 6,9±2,4 715±58 4,3±1,5 0,27 11. Агробиоценоз Ольховатского р-на 3,5±1,0 81,1±14,9 9,3±3,5 918±92 4,4±1,0 0,22 12. Агробиоценоз Подгоренского р-на 3,7±1,9 80,1±12,8 9,7±4,1 983±76 4,2±2,1 0,22 13. Агробиоценоз Петропавловского р-на 4,0±2,3 57,4±7,9 7,5±2,8 1015±108 5,4±1,9 0,16 14. Агробиоценоз Грибановского р-на 4,2±1,8 43,2±19,0 7,8±3,0 898±78 5,0±0,8 0,13 15. Агробиоценоз Хохольского р-на 3,9±1,2 105,7±20,6 8,2±4,4 1112±114 5,2±1,6 0,28 16. Агробиоценоз Новохоперского р-на 3,3±0,9 57,2±12,5 7,3±3,9 814±79 5,7±2,0 0,16 17. Агробиоценоз Репьевского р-на 4,5±1,3 89,5±9,7 7,4±3,8 961±89 4,2±0,9 0,25 18. Агробиоценоз Воробьевского р-на 2,9±1,4 43,8±17,5 6,7±4,0 905±92 4,4±1,8 0,12 19. Агробиоценоз Панинского р-на 3,7±1,8 87,4±17,4 7,5±4,5 941±87 5,3±1,4 0,24 20. Агробиоценоз Верхнехавского р-на 3,9±0,9 97,3±12,8 6,7±3,2 950±86 5,0±2,0 0,26 21. Агробиоценоз Эртильского р-на 4,3±1,3 65,1±7,8 5,9±0,9 883±90 5,2±0,7 0,18 22. Агробиоценоз Россошанского р-на 4,0±1,0 83,5±12,9 6,8±1.3 1180±100 4,7±1,8 0,23 23. Вблизи ОАО «Минудобрения» 4,1±2,0 47,2±21,9 8,3±2.4 1115±109 4,9±1,7 0,14 24. Вблизи ООО «Бормаш» 3,2±1,7 45,3±20,1 6,7±3,0 715±85 4,7±2,3 0,13 25. Улица г. Борисоглебск 3,2±1,4 42,3±19,6 6,2±2,7 821±89 4,3±1,9 0,12 26. Улица г. Калач 4,1±1,7 50,1±8,8 7,9±3,7 979±99 3,7±0,7 0,15 27. Вблизи ТЭЦ «ВОГРЭС» 4,2±1,4 116,8±13,0 10,4±3,8 1341±106 7,4±1,8 0,31 28. Вблизи ОАО «Воронежсинтезкаучук» 3,7±1,9 126,5±16,3 12,1±4,7 1258±115 7,6±1,5 0,33 29. Вблизи Воронежского водохранилища 3,8±2,0 120,1±21,4 9,3±3,7 1197±108 7,0±0,9 0,32 30. Вблизи аэропорта 3,5±0,9 87,3±14,2 5,4±2,2 706±87 5,3±1,2 0,24 31. Улица г. Воронеж 7,6±1,2 134,1±22,9 12,9±3,0 1214±107 7,2±1,9 0,37 32. Автомагистраль М4 в Рамонском р-не 4,3±0,7 87,9±8,0 6,1±4,1 696±78 3,8±2,3 0,24 33. Автомагистраль А144 3,0±1,3 106,7±12,2 7,8±5,2 893±95 2,9±0,8 0,28 34. Автомагистраль М4 в Павловском р-не 3,0±0,8 80,9±12,9 5,5±0,8 718±89 4,3±1,6 0,22 35. Дорога обычного типа 3,4±1,5 50,3±16,3 6,3±1,8 810±84 4,9±1,3 0,14 36. Железнодорожные пути 4,1±1,3 65,9±15,4 6,7±2,2 732±93 4,7±1,8 0,19 Допустимая удельная активность 200 400 - - - <1 Удельная активность стронция-90 в траве пустырника пятилопастного характеризуется значениями от 2,9 Бк/кг до 7,6 Бк/кг (при среднем значении 3,9 Бк/кг), что в десятки раз меньше предела допустимого содержания радионуклидов в лекарственном растительном сырье, установленном фармакопейной статьей в 200 Бк/кг. Удельная активность цезия-137 в траве пустырника пятилопастного, варьируя от 37,8 Бк/кг до 134,1 Бк/кг (среднее по региону значение 78,8 Бк/кг) также не превышает пределов допустимого содержания данного радионуклида в лекарственном растительном сырье, установленных фармакопейной статьей в 400 Бк/кг. Значения суммы показателя соответствия требованиям радиационной безопасности и погрешности его определения для всех изученных образцов, рассчитанные по основе значений удельной активности искусственных радионуклидов, позволили считать заготовленные на территории Воронежской области траву пустырника пятилопастного соответствующей критерию радиационной безопасности (первая группа): данный показатель принимал числовые значения от 0,11 до 0,37, что не превышает установленной фармакопейной статьей нормы 1,0. Удельная активность радионуклида калия-40, определенная в траве пустырника пятилопастного, отличается чуть более высокими значениями, чем для других видов изучаемого лекарственного растительного сырья: она варьирует от 614 Бк/кг до 1341 Бк/кг при среднем значении 919 Бк/кг. Однако в силу отсутствия в настоящее время предельно допустимых норм содержания в лекарственном растительном сырье природных радионуклидов вообще, и калия-40, в частности, судить о качестве заготовленных образцов не представляется возможным. Содержание тория-232 не выделяется высокими показателями и характеризуется значениями удельной активности от 5,5 Бк/кг до 12,9 Бк/кг (в среднем для всех изученных образцов 7,7 Бк/кг). Удельная активность радия-226 варьировала от 2,8 Бк/кг до 7,6 Бк/кг (среднее для всех изученных образов - 5,0 Бк/кг), что также является относительно невысоким уровнем накопления радиоизотопа. Полученные результаты определения удельной активности природных и естественных радионуклидов в данном лекарственном растительном сырье отвечают закону непрерывного равномерного распределения. Несколько более высокими значениями удельных активностей и эффективной удельной активности природных радионуклидов, а также суммы показателя соответствия и погрешности его определения, отмечены в образцах, заготовленных вблизи теплоэлектроцентрали «ВОГРЭС», а также на улице Левобережного района города Воронежа, вдоль Воронежского водохранилища, вблизи химического предприятия ОАО «Воронежсинтезкаучук», которые расположены в ближайшей окружности от теплоэлектроцентрали. Причиной более высоких значений удельной активности калия-40, радия-226, тория-232, а также цезия-137 и показателя соответствия требованиям радиационной безопасности следует считать тот факт, что в качестве топлива на ТЭЦ «ВОГРЭС» более 70 лет использовали каменный уголь, который содержит в качестве естественной примеси различные радиоактивные изотопы, попадающие в окружающую среду вместе с выбросами в атмосферу. В силу близкого расположения указанных районов заготовки, радионуклиды, попадающие в выбросы ТЭЦ при сжигании каменного угля вместе с недожогом и золой могли разноситься ветром на данные территории. Детальный анализ корреляционной зависимости удельной активности искусственных и естественных радионуклидов в почве [4] и траве пустырника пятилопастного (таблица 2) показал наличие тесной взаимосвязи между данными числовыми показателями, что подтверждает преимущественное радионуклидное загрязнение лекарственного растительного сырья через почву. Таблица 2. Коэффициенты корреляции между удельными активностями радионуклидов в почве и траве пустырника пятилопастного Радиоизотоп Стронций-90 Цезий-137 Торий-232 Калий-40 Радий-226 Коэффициент корреляции 0,62 0,94 0,76 0,94 0,94 Данные, представленные на рисунках 1-5, показывают, что при увеличении удельной активности стронция-90, цезия-137, тория-232, калия-40, радия-226 в почве [4] возрастала их удельная активность в траве пустырника пятилопастного. Закономерности перехода описаны математическими зависимостями c максимальным коэффициентом достоверности аппроксимации. Рис. 1. Зависимость удельной активности стронция-90 в траве пустырника пятилопастного от его удельной активности в почве Рис. 2. Зависимость удельной активности цезия-137 в траве пустырника пятилопастного от его удельной активности в почве Рис. 3. Зависимость удельной активности тория-232 в траве пустырника пятилопастного от его удельной активности в почве Рис. 4. Зависимость удельной активности калия-40 в траве пустырника пятилопастного от его удельной активности в почве Рис. 5. Зависимость удельной активности радия-226 в траве пустырника пятилопастного от его удельной активности в почве Заключение Установлено, что вся изученная трава пустырника пятилопастного, заготовленная в естественных и искусственных фитоценозах Воронежской области, соответствует существующим требованиям радиационной безопасности. Полученные результаты определения удельной активности природных и естественных радионуклидов в данном лекарственном растительном сырье отвечают закону непрерывного равномерного распределения. Детальный анализ корреляционной зависимости удельной активности искусственных и естественных радионуклидов в почве и траве пустырника пятилопастного показал наличие тесной взаимосвязи между данными числовыми показателями, что подтверждает преимущественное транспочвенное радионуклидное загрязнение изучаемого лекарственного растительного сырья. Выявлено, что при увеличении удельной активности стронция-90, цезия-137, тория-232, калия-40, радия-226 в почве возрастала их удельная активность в траве пустырника пятилопастного. Закономерности перехода описаны математическими зависимостями c максимальным коэффициентом достоверности аппроксимации.

Об авторах

Нина Алексеевна Дьякова

Воронежский государственный университет

Email: email@example.com
кандидат биологических наук, доцент кафедры фармацевтической химии и фармацевтической технологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет» Россия, 394006, Воронеж, Университетская площадь, 1

Список литературы

Дополнительные файлы