Изучение аккумуляционной способности сельскохозяйственных культур при исследовании динамики остаточных количеств медьсодержащих пестицидов

П очва является ключевым ресурсом, который загрязняется избытком меди, попадающей в нее из материнских пород и в результате техногенной дея- тельности, и является одним из основных источников загрязнения металлом, особенно в результате применения агрохимикатов.

В частности, агрохимикаты на основе меди, такие как удобрения и пестициды, предназначенные для борьбы с вредителями растений, широко используются в сельскохозяйственной практике и могут служить причиной повышенных содержаний меди в плодах. Вместе с тем известно, что многократное применение подобных препаратов приводит к чрезмерному накоплению меди в почве, что может оказывать влияние на ее биологическую активность и впоследствии приводить к загрязнению грунтовых вод.

Медь как микроэлемент является участником многих физиологических и биохимических процессов в растениях. Медь необходима для реализации процессов фотосинтеза и дыхания, играет важную роль в процессах транскрипции белков, окислительного фосфорилирования и т.д. Поддержание уровней меди в диапазоне естественных концентраций необходимо растениям для нормального развития и роста, а ее дефицит или избыточное содержание может иметь выраженный токсический эффект, отражающийся в прерывании транспорта электронов через систему фотосинтеза II (PS^II). Реакционный центр PS^II состоит из гетеродимера двух интегральных мембранных белков, названных D 1 и D 2 , которые связывают простети-ческие группы переноса электронов, такие как P 680 , феофитин и пластохинон. PS^II использует энергию света для запуска двух химических реакций - окисления воды и восстановления.

Комплекс фотосистемы II состоит из более чем пятнадцати полипептидов и по меньшей мере девяти различных окислительно-восстановительных компонентов (хлорофилл, феофитин, пластохинон, тирозин, Mn, Fe, цитохром b559, каротиноиды и гистидин). Однако известно, что только пять из этих окислительно-восста- новительных компонентов участвуют в переносе электронов от молекул воды к пулу пластохинона. Существуют также окисляющий воду кластер марганца, аминокислота тирозин, хлорофилл реакционного центра (P680), феофитин и молекулы пластохинона, QA и QB. Ингибирование выделения кислорода, сопровождающееся тушением переменной флуоресценции, является наиболее очевидным эффектом токсического действия меди на PSII [1].

Степень выраженности токсического эффекта во многом обусловлена механизмами транспортировки меди в растениях и способностью ее накопления отдельными частями растений, что опосредованно влияет на потребление данного микроэлемента человеком.

Медь является необходимым элементом также для животных и человека. Здоровому взрослому человеку необходимо поступление меди в количестве 0,9 мг в день [2]. Она встречается в большом количестве ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь и цинк ферменте супероксиддисмутазе и в переносящем молекулярный кислород белке гемоциа- нине. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином.

Предполагается, что медь и цинк конкурируют друг с другом в процессе усваивания в пищеварительном тракте,поэтому избыток одного из этих элементов в пище может вызвать недостаток другого элемента.

Избыток меди в организме человека может вызывать медную интоксикацию в различной степени, приводящую к серьезным последствиям: циррозу печени, неврологическим расстройствам, острой почечной недостаточности, депрессии и даже коме.

При недостатке меди в хондро- и остеобластах снижается активность ферментных систем и замедляется белковый обмен, в результате замедляется и нарушается рост костных тканей.

Для растений медь может иметь выраженный токсический эффект, даже когда она присутствует в концентрациях, лишь немного превышающих ее оптимальный уровень. Основное накопление меди происходит в корнях, хотя при очень высоких внешних концентрациях может происходить транслокация в побеги, в результате, при достижении токсичных уровней медь может нарушать многие физиологические процессы в надземных органах растений.

Пороги токсичности меди для растений весьма изменчивы, верхний токсический уровень обычно варьируются от 0,02 до 0,1 мг/г меди в листьях [3].

В загрязненных медью почвах растения справляются с потенциальным стрессом разными способами. Некоторые виды растений применяют стратегию исключения, чтобы избежать чрезмерного поглощения и переноса ионов металла.Эти растения обычно накапливают относительно низкие концентрации металлов в своих тканях, даже при выращивании на сильно загрязненных почвах.

Напротив, растения - аккумуляторы могут накапливать большие количества тяжелых металлов в растительных тканях, даже в надземных частях [4]. Зная стратегию поглощения металлов, накопления и толерантности определенного вида, можно оценить его потенциал для использования в восстановлении растительности на загрязненных почвах или даже для фитоэкстракции металлов в сильно загрязненных районах [5]. Было обнаружено, что ряд водно-болотных растений активно растет на различных загрязненных металлами участках, что указывает на наличие у этих видов определенной степени устойчивости к металлам. Так, например Limoniastrum monopetalum (L.) Boiss. является вечнозеленым растением семейства плюмбагиновых, достигающим от 50 до 120 см в высоту. Он растет на болотах, а также на песчаных и каменистых почвах прибрежных районов и солончаков Средиземноморья и юга Португалии [6]. В нескольких эстуариях Пиренейского полуострова L. monopetalum растет в отложениях с чрезвычайно высокими концентрациями металлов. В совместном эстуарии рек Тинто и Одиель (ЮВ. Испания), одной из самых загрязненных зон в мире по содержанию тяжелых металлов, L. monopetalum может произрастать в отложениях, содержащих 300-3,000 ppm меди. Более того, египетские исследователи [7] обнаружили, что этот вид способен выживать в присутствии тяжелых металлов (таких как Ni и Pb) в тканях растений. Эта особен- ность, в сочетании с высокой продуктивностью и низкой скоростью разложения листьев этого вида, а также его способностью к укоренению в широком разнообразии экосистем, указывает на то, что L. Monopetalum может быть пригоден для использования в технологиях фиторемедиации.

С гигиенической точки зрения особый интерес представляют исследования остаточных количеств пестицидов, применяемых для защиты растений с целью предотвращения негативного воздействия на организм человека. Таким образом, установление корреляций между обработками и фактическим изменением содержания действующего вещества в растениях очень важно при обосновании безопасности применения препарата. Поэтому вывод о наличии негативного эффекта для потребителя, вызванного избыточным накоплением меди в растениях, связанным с обработками пестицидными препаратами, играет значительную роль при проведении регистрационных испытаний.

Однако, процессы распределения меди в растениях, обусловленные ее аккумуляцией из внешней среды, а также механизмы поддержания концентраций металла, необходимых и достаточных для протекания жизненно важных клеточных процессов, остаются слабо изученными.

Результаты исследований, посвященных изучению гомеостаза меди в растениях, показывают, что корневая система, являясь своеобразным барьером для поступления меди в побег, поглощает от 60 до 80% общего содержания меди в растении. Как правило, медьсодержащие препараты представляют собой фунгициды контактного противогрибкового действия, наносимые на поверхность растений до начала прорастания спор. При этом с поверхности растений фунгициды довольно легко смываются водой или уносятся в результате ветрового воздействия, но особый интерес представляет поступление меди в растение из почвы и через покровные ткани плодов в период вегетации культуры. В свою очередь установлено, что способность транспортировки меди в плоды сильно зависит и от изучаемой культуры [8].

Таким образом, взаимосвязь между обработками медьсодержащими фунгицидами и изменением содержания меди в плодах в процессе их развития представляется предметом более глубокого изучения.

Цель работы. Обоснование безопасности продукции после применения медьсодержащих пестицидов на основе изучения динамики остаточных количеств действующих веществ и их накопления в товарной части обрабатываемых сельскохозяйственных культур.

Материалы и методы

В качестве объектов исследования выбрано несколько видов культур, различающихся по морфологии и агротехнике – корнеклубнеплоды (картофель), луковичные (лук на репку), пасленовые (томат) и тыквенные (огурец). Выбранные культуры представляются наиболее удобными при изучении влияния обработок сред- ствами защиты растений на аккумуляцию меди ввиду кардинальных различий в степени контакта препарата с органами растений, употребляемыми в пищу.

Отбор проб проводили в течение сезонов 20202021 годов в трех различных почвенно-климатических зонах Российской Федерации. Обработка культур проводилась препаратами на основе сульфата и оксихлорида меди, трехкратно, при норме расхода по действующему веществу 198,9 г/га для сульфата меди (в пересчете на медь) и 592,1 г/га для оксихлорида (в пересчете на медь). Подробные условия проведения агротехнических мероприятий приведены в таблице 1.

Отбор образцов картофеля при обработке препаратом на основе меди сульфата производили через 0, 5, 10, 15, 20 дней после последней обработки1. В качестве образцов для исследования, отбираемых в день обработки препаратом, выступали пробы картофельной ботвы, в последующие сроки – клубни картофеля.

Отбор образцов огурца при обработке препаратом на основе меди оксихлорида проведен через 0, 1, 2, 3 и 4 дня после 1-й обработки препаратом; через 0, 1, 2, 3 и 4 дня после 2-й обработки препаратом и через 0, 1, 2, 3, 4, 7 и 10 дней после 3-й обработки препаратом

Отбор образцов томата при обработке препаратом на основе меди сульфата производился через 0, 5, 10, 15, 20 после последней обработки, при обработке препаратом на основе меди оксихлорида - через 0, 1, 2, 3 и 4 дня после 1-й обработки препаратом; через 0, 1, 2, 3 и 4 дня после 2-й обработки препаратом и через 0, 1, 2, 3, 4, 7 и 10 дней после 3-й обработки препаратом.

Отбор образцов лука при обработке препаратом на основе меди сульфата проводился через 0, 5, 10, 15, 20 дней после последней обработки, при обработке препаратом на основе меди оксихлорида – через 0, 3, 5, 7 и 10 дней после последней обработки. В качестве образцов для исследования, отбираемых в день обработки препаратом, выступали пробы целого растения лука, включая репку и зеленую массу, в последующие сроки отбора образцов отбирали исключительно репку.Единовременно отбирались образцы овощной продукции с двух участков – обработанного пестицидным препаратом (опытные пробы) и не обработанного (контрольные пробы).

Метеорологические данные, включающие температуру, количество осадков и влажность воздуха отражены в таблице 2.

До анализа образцы хранились в контролируемых условиях при температуре минус 18oС. Перед анализом образцы измельчали методом криогомогенизации с сухим льдом при помощи куттера Robot Coupe R10 c максимальной скоростью вращения ножей 3000 об/мин и объемом чаши 11,5 л. Весь объем отобранного образца (300-1000 г, в зависимости от исследуемой культуры) загружался в чашу куттера в соотношении 1:2 относительно объема сухого льда. Измельчение каждой пробы проводили в течение 5 минут. Образцы после гомогенизации хранились в контролируемых условиях при температуре минус 18oС.

Таблица 1. Условия проведения агротехнического опыта на исследуемых культурах Table 1. Conditions for conducting an agrochemical experiment on the studied crops

Название культуры	Сорт	Географическое положение	Годы выращивания	Площадь участка	Количество повторностей	Технологии выращивания
Solanum tuberosum (картофель)	Ред Скарлет	Ленинградская область	2020	Площадь опытной делянки: 25 м2	4-х кратная	Внесение удобрений: не вносились Обработка почвы: зяблевая вспашка, культивация, боронование, нарезка борозд Открытый грунт; Характеристика почвы: подзолистая, тяжелосуглинистая, с содержанием гумуса 3,5 %, pH = 5,5. Экстремальные метеоусловия: не отмечены
Solanum tuberosum (картофель)	Ред Скарлет	Ленинградская область	2021	Площадь опытной делянки: 25 м2	4-х кратная	Внесение удобрений: не вносились Обработка почвы: зяблевая вспашка на глубину 24-25 см, боронование, нарезка борозд Открытый грунт Характеристика почвы: подзоли стая, легкосуглинистая, с содержанием гумуса 2,5%, pH = 6,2 Экстремальные метеоусловия: проливные дожди во 2-й и 3-й декадах мая, засуха, жара в июне и июле
Allium cepa (лук репчатый)	Спэниш медальон F	Астраханская область	2020	Площадь опытной делянки: 10 м2	4-х кратная	Внесение удобрений: не вносили; Обработка почвы: предпосадочная культивация с боронованием Открытый грунт Характеристика почвы: Почва аллювиально-луговая, среднесуглинистая, слабозасоленная, содержание гумуса 2,0 % Экстремальные метеоусловия: не отмечены
Allium cepa (лук репчатый)	Аруба F	Астраханская область	2021	Площадь опытной делянки: 10 м2	4-х кратная	Внесение удобрений: не вносили; Обработка почвы: предпосадочная культивация с боронованием; Открытый грунт; Характеристика почвы: почва аллювиально-луговая, среднесуглинистая, слабозасоленная, содержание гумуса 2,0 % Экстремальные метеоусловия: не отмечены
Solanum lycopersicum (томат)	Новичок розовый	Астраханская область	2020	Площадь опытной делянки: 25 м2	4-х кратная	Внесение удобрений: не вносили; Обработка почвы: предпосадочная культивация с боронованием; Открытый грунт; Характеристика почвы: Почва аллювиально-луговая, среднесуглинистая, слабозасоленная, содержание гумуса 2,0 % Экстремальные метеоусловия: не отмечены
Solanum lycopersicum (томат)	Новичок розовый	Астраханская область	2021	Площадь опытной делянки: 25 м2	4-х кратная	Внесение удобрений: не вносили; Обработка почвы: предпосадочная культивация с боронованием; Открытый грунт; Характеристика почвы: Почва аллювиально-луговая, среднесуглинистая, слабозасоленная, содержание гумуса 2,0% Экстремальные метеоусловия: не отмечены
Solanum lycopersicum (томат)	Санька	Краснодарский край	2020	Площадь опытной делянки: 25 м2	4-х кратная	Внесение удобрений: не вносили; Обработка почвы: лущение стерни, вспашка под огороды, выравнивание почвы и культивация Открытый грунт Характеристика почвы: выщелоченный малогумусный сверхмощный чернозем, гумус 3,2 %, содержание NO3 29 мг/кг, P2O5 – 47 мг/кг, K2O – 302 мг/кг, pHcl 5,8 Экстремальные метеоусловия: не отмечены
Solanum lycopersicum (томат)	Санька	Краснодарский край	2021	Площадь опытной делянки: 25 м2	4-х кратная	Внесение удобрений: не вносили; Обработка почвы: лущение стерни, вспашка под огороды, выравнивание почвы и культивация Открытый грунт Характеристика почвы: выщелоченный малогумусный сверхмощный чернозем, гумус 3,2 %, содержание NO3 34 мг/кг, P2O5 – 43 мг/кг, K2O – 310 мг/кг, pHcl 5,9 Экстремальные метеоусловия: не отмечены
Cucumis sativus (огурец)	Меренга	Волгоградская область	2020	Площадь опытной делянки: 10 м2	4-х кратная	Внесение удобрений: аммиачная селитра 250 г/кг (весна 2020 г.) Обработка почвы: Зяблевая вспашка на 23 – 25 см, покровное боронование весной в два следа, культивация Открытый грунт Характеристика почвы: темно-каштановая суглинистая с содержанием гумуса 2,6 %; pH = 6,9 – 7,1 Экстремальные метеоусловия: почвенная и воздушная засуха с июля
Cucumis sativus (огурец)	Меренга	Волгоградская область	2021	Площадь опытной делянки: 10 м2	4-х кратная	Внесение удобрений: Аммиачная селитра 300 кг/га (весна 2021 г.) Обработка почвы: Зяблевая вспашка на 23-25 см, покровное бороно вание весной в два следа, культивация Открытый грунт Характеристика почвы: темно-каштановая суглинистая с содержанием гумуса 2,6 %; pH = 6,9 – 7,1 Экстремальные метеоусловия: почвенная и воздушная засуха в августе

Таблица 2. Метеорологические данные Table 2. Meteorological data

Культура	Действующее вещество	Год проведения опыта	Показатели	Месяцы и декады
Allium cepa	Меди сульфат	2020	Температура, oС	Июль 28,8	Август 24,0
(лук)			Осадки, мм	2,3	2,3
			Относительная влажность воздуха, %	36,6	45,6
Allium cepa (лук)	Меди сульфат	2021	Температура, oС	Август
				28,5
			Осадки, мм	0,0
			Относительная влажность воздуха, %	48,4
Solanum tuberosum	Меди сульфат	2020	Температура, oС	Июль 17,0	Август 16,7
(картофель)			Осадки, мм	22,3	31,5
			Относительная влажность воздуха, %	70,7	72,3
Solanum tuberosum (картофель)	Меди сульфат	2021	Температура, oС	Июль	Август
				22,4	15,9
			Осадки, мм	14,6	69,5
			Относительная влажность воздуха, %	55	72,5
Allium cepa	Меди оксихлорид	2020	Температура, oС	Август 24,0
(лук)			Осадки, мм	21,7
			Относительная влажность воздуха, %	45,6
Allium cepa (лук)	Меди оксихлорид	2021	Температура, oС	Август
				28,5
			Осадки, мм	0,0
			Относительная влажность воздуха, %	48,4
Solanum lycopersicum	Меди сульфат	2020	Температура, oС	Август 24,0
(томат)			Осадки, мм	21,7
			Относительная влажность воздуха, %	45,6
Solanum lycopersicum (томат)	Меди сульфат	2021	Температура, oС	Август
				28,5
			Осадки, мм	0,0
			Относительная влажность воздуха, %	48,4
Solanum lycopersicum	Меди оксихлорид	2020	Температура, oС	Июль 26,7	Август 25,2
(томат)			Осадки, мм	34,2	2,8
			Относительная влажность воздуха, %	51	39,7
Solanum lycopersicum (томат)	Меди оксихлорид	2021	Температура, oС	Июль	Август
				26,8	25,9
			Осадки, мм	7,35	23,9
			Относительная влажность воздуха, %	52	62
Cucumis sativus	Меди оксихлорид	2020	Температура, oС	Июнь 20,2	Июль 24,4
(огурец)			Осадки, мм	27,1	1,6
			Относительная влажность воздуха, %	63,3	48
Cucumis sativus (огурец)	Меди оксихлорид	2021	Температура, oС	Июнь	Июль
				22	24,4
			Осадки, мм	25,1	13,1
			Относительная влажность воздуха, %	65,7	54,7

Дальнейшая пробоподготовка выполнена методом микроволновой минерализации при повышенном давлении при помощи микроволновой системы пробоподго-товки реакторного типа Milestone Ultra Wave. Перед разложением около 1 г гомогенизированной пробы помещали в сосуд для разложения и заливали 4 см3 концентрированной азотной кислоты квалификации ACS (American Chemical Society). После окончания бурной реакции сосуды с образцами помещали в реактор микроволновой системы пробоподготовки. Разложение образцов выполнялось в несколько стадий в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя оборудования, по программе для разложения фруктов и овощей. Для приготовления базового раствора для микроволнового реактора использовали 130 см3 деионизированной воды и 5 см3азотной кислоты высокой степени чистоты. Условия разложения и физические параметры протекания процесса минерализации представлены на рисунке 1. После завершения процесса минерализации сосуды с образцами вскрывали в вытяжном шкафу, к каждому образцу добавляли по 1 см3 37% перекиси водорода для ускорения процесса дегазации. Далее образцы переносили в полипропиленовую пробирку, где доводили деионизированной водой I класса чистоты по ГОСТ Р 52501-20052, свежеприготовленной и полученной при помощи системы очистки воды Milli-Q Integral 5 (Merck, Германия) до объема 25 см3.

Измерения концентрации меди проводилось методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией при использовании атомно-абсорбционного спектрометра Contra AA 800-D. Источником внешнего излучения служила ксеноновая короткодуговая лампа сплошного спектра. Измерения проводились на длине волны 327,3960 нм, учет неселективного поглощения осуществлялся с помощью измерения поглощения на длине волны вблизи атомной линии поглощения. Измерения проводились при использовании 3 оценочных пикселей. Ввод пробы осуществляли автоматически в кювету, объем вводимой пробы – 20 мкл. Температурный режим ЭТА: высушивание – 20 секунд при температуре 80oС, 20 секунд при температуре 90oС, 10 секунд при температуре 110oС, озоление – 20 секунд при температуре 350oС и 10 секунд при температуре 800oС, атомизация – 4 секунды при температуре 2150oС, отжиг – 4 секунды при температуре 2450oС.

Различия в содержании меди в контрольных и опытных образцах оценивались путем статистической обработки данных с использованием пакета «Анализ данных» программы Microsoft Excel: двухвыборочного F-теста для дисперсии, двухвыборочных t-тестов с одинаковыми и различными дисперсиями для уровней значимости 0,05.

МДУ медьсодержащих препаратов (по меди) для томата, огурца, лука составляет 5,0 мг/кг, для картофеля – 2,0 мг/кг.3

Результаты и обсуждение

Результаты измерений концентраций медьсодержащих пестицидов (по меди) в образцах овощной продукции представлены на рисунке 2.

На графиках отражены даты обработок, даты отбора проб для исследования, а также разброс в содержании меди в опытных и контрольных пробах, выраженный как величина относительного стандартного отклонения.

Для оценки влияния обработок медьсодержащими препаратами на рост концентрации меди в товарной части овощной продукции проведен анализ полученных зависимостей.

В первую очередь увеличение содержания меди наблюдается в образцах, отбираемых в день обработки, особенно в исследованиях, где в качестве анализируемых в нулевой день опыта органов выступала зеленая масса, имеющая непосредственный контакт с препаратом. Такая зависимость выявлена при исследовании картофеля после обработки препаратом на основе сульфата меди, где в качестве отбираемых в день обработки органов растения выступала ботва, и лука после обработки меди оксихлори-

Рис. 1. Условия минерализации. (Ось Y – температура,oС; Ось X – время,мин.)T1 – температура в сосуде для минерализации; T2 – температура стенки реактора; P1 – давление в сосуде для минерализации

Fig. 1. Conditions of mineralization. (Y-axis - temperature,oС; X-axis - time,min.)T1 is the temperature in the mineralization vessel; T2 is the temperature of the reactor wall; P1 is the pressure in the mineralization vessel.

Рис. 2. Динамика содержания меди в различных образцах овощной продукции Fig. 2. Dynamics of copper contentin various samples of vegetable products

дом, где в день обработки отбиралась надземная часть растения или растение целиком.

Так, содержание меди сульфата в ботве картофеля, отобранной в сезон 2020 года в Ленинградской области, составило 64,1±14,2 мг/кг в опытной пробе и 3,5±0, мг/кг в контрольном образце. В сезон 2021 года наблюдается аналогичная картина, что подтверждается концентрацией меди в 17,6±12,5 мг/кг в опытных образцах ботвы и 1,96±0,88 мг/кг в контрольных пробах.

Листья лука, отбираемые после обработки препаратом на основе меди оксихлорида в сезон 2020 года в Астраханской области, характеризуются содержанием 8,5±1,1 мг/кг в опытных пробах и 0,43±0,18 мг/кг в конт- рольных, в сезон 2021 года – 14,1±3,8 мг/кг в опытных пробах и 1,1±0,2 мг/кг в контрольных пробах соответственно.

Исследование динамики содержания меди в картофеле и луке показало отсутствие достоверных отличий между опытными и контрольными образцами.

Аналогично, при исследованиилука,обрабатываемого препаратом на основе сульфата меди, в день обработки производился отбор растения целиком (листья + луковицы). В 2021 году концентрация меди в опытной пробе, отобранной в день обработки составила 34,03±11,02 мг/кг, в контрольной пробе – 4,03±2,21 мг/кг соответственно. Различия, отмеченные в содержании меди в листьях лука, отбираемых в 2020 году также заметны, но

Рис. 3. Динамика содержания меди в овощной продукции при проведении расширенных исследований Fig.3. Dynamics of coppercontentin vegetable products during extended studies

принимая во внимание величину разброса естественных содержаний меди в однотипных пробах, достоверных отличий между опытными и контрольными образцами не обнаружено ни в день обработки, ни при дальнейшем исследовании динамики.

Целесообразно сравнить опыты со схожими условиями исследования динамики медьсодержащих фунгицидов, рассмотрев образцы томата, обрабатываемые препаратами на основе меди сульфата в сезонах 2020-2021 года.

Данные опыты отличались от вышеописанных тем, что в соответствии с утвержденной рабочей программой проведения испытаний в части оценки эффективности в день обработки препаратом исследования зеленой массы не проводились, а сразу осуществлялся отбор образцов плодов исследуемых культур.

При этом из представленных на графиках данных видно, что обработка медьсодержащим препаратом не сказывается на содержании меди в исследуемых культур на протяжении всего опыта, включая и день отбора непосредственно после проведения обработки: содержание меди в плодах томата в 2020 году, отобранных в день последней обработки составило 0,61±0,16 мг/кг и 0,47±0,08 мг/кг в опытной и контрольной пробе соответственно. В 2021 году тенденция сохраняется, а концентрация меди в день обработки составила 0,80±0,15 мг/кг и 0,64±0,12 мг/кг соответственно в опытной и контрольной пробах. Отдельно наблюдаемое повышение концентрации меди в опытных образцах по сравнению с контрольными статистически не значимо на фоне разброса данных.

С целью подтверждения наблюдаемых закономерностей проведены расширенные исследования динамики накопления и разложения меди в плодах томата и огурца, отличающееся тем, что пробы для исследования динамики содержания меди отбирали и анализировали после каждой из трех обработок, а не только после последней обработки.

Изменение содержания меди в течение вегетационных периодов при проведении расширенных опытов представлено на рисунке 3.

Помимодаты обработок, даты отбора пробдля исследования, а также разброса в содержании меди в опытных и контрольных пробах, выраженный как величина относительного стандартного отклонения, на графиках отражены линии тренда линейной аппроксимации.

Зависимость, наблюдаемая при анализе содержания меди в образцах огурца и томата, отражает периодическое увеличение содержания металла в пробах, отобранных в день обработки, относительно контрольных образцов, что может быть связано с наличием еще не смывшегося препарата на поверхности обрабатываемой культуры.

Полученные результаты показывают присутствие медьсодержащих препаратов только в пробах зеленой массы, отбираемой в день обработки, что можно объяснить наличием не смывшегося препарата на поверхности наружных органов. Наблюдение в последующие сроки после обработки показывает, что в плодах исследуемых культур при обработке медьсодержащими пестицидами накопления металла не происходит.

Также отмечены единичные случаи увеличения концентраций меди в пробах томата, не связанные с обработками, что указывает на отсутствие корреляций между проведенными опрыскиваниями и ростом содержания металла в плодах. При этом наблюдается практически полное совпадение трендов, отражающих изменение содержания меди в опытных и контрольных образцах.

Полученные данные полностью совпадают с литературными [9], а также подтверждают информацию о том, что основное поступление микроэлемента в растение происходит через корневую систему, которая также блокирует накопление избыточных концентраций в надземных органах.

Опираясь на данные, полученные при изучении гомеостаза меди в растениях [9] сделан вывод, что активное накопление элемента в плодах реализуется только на стадии формирования плода. По мере созревания поглощение меди плодами сводится к минимуму, а различие в ее содержании между плодами одного растения обусловлено механизмами перераспределения от медленно развивающегося плода к более активно растущему. Описанная закономерность сохраняется независимо от химической формы действующего вещества.

Заключение

Употребление в пищу загрязненных тяжелыми металлами овощей, в частности медью, являющийся наиболее популярным компонентом сельскохозяйственных химикатов, может стать причинойдисбаланса этого микроэлемента в человеческом организме.

Аналитическая задача определения меди в овощной продукции в настоящее время достаточно просто реа- лизуема, основная сложность заключается в интерпретации получаемых результатов, а именно выводов о том, что избыточные концентрации элемента связаны с обработкой препаратами, а не в результате естественных процессов роста и перераспределения микроэлементов между различными органами растения.

Со статистической точки зрения заключение о присутствии препарата в исследуемых органах растения может быть сделано при установлении достоверных отличий между параллельными пробами с опытных и контрольных делянок.

Традиционный способ пробоподготовки не позволяет выявить достоверность отличий на фоне значительного разброса естественного содержания меди в исследуемом материале. Примененные в данном исследовании методические подходы позволяют получить пробы с более высокой степенью гомогенности, что позволяет проследить динамику накопления меди в растении.

Анализируя полученные результаты, можно прийти к заключению, что обработка исследуемых культур медьсодержащими фунгицидами не приводит к увеличению содержания меди в товарной части на протяжении всего вегетационного периода, не считая пиков в день применения, что сходится с имеющимися в литературе данными о гомеостазе этого микроэлемента и подтверждает безопасность продукции после применения агрохимикатов на его основе.

Для дальнейших исследований отдельный интерес может представлять также изучение изменения содержания металлов, являющихся конкурентными по отношению к меди, что может являться маркером избытка или дефицита концентраций металла в различных частях растения. В свою очередь, становится актуальным изучение подобных закономерностей и на других видах сельскохозяйственных культур.

Об авторах:

Наталия Евгеньевна Федорова – доктор биологических наук, главный научный сотрудник отдела аналитических методов контроля, автор для переписки, , ,

Aboutthe Authors:

Natalia E. Fedorova – Dr. Sci. (Biol.) Chief Researcher of an analytical control methods, Corresponding Author, , ,

Marina V. Egorova – Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher of an Analytical Control Methods Department, ,

Alexander S. Rodionov – Junior Researcher of an