Vliv kontaminace půdy na nutriční hodnotu pěstované zeleniny

Filip Šimík

Bachelor's thesis

The effect of soil contamination of the nutritional value of cultivated vegetables

Anotácia:

Bakalářská práce se zabývala vlivem kontaminace půdy rizikovými prvky (Cd, Pb, Zn) na zeleninu. Úkolem bylo potvrdit nebo vyvrátit dvě hypotézy. První hypotéza se zabývá vlivem kontaminace rizikovými prvky na živiny v zelenině, což má vést ke zvýšení obsahu nitrátů. Druhá hypotéza se zabývá vlivem kontaminace na nárůst obsahu rizikových prvků v zelenině. Pokus byl proveden v nádobách ve skleníku. Půda z Podlesí (Příbramsko) byla v minulosti kontaminována antropogenní činností. Vyznačuje se zvýšeným obsahem kadmia (6,5 mg/kg), olova (1560,2 mg/kg) a zinku (243,4 mg/kg) s hodnotou pH 6,1. Kontrolní půda pochází ze Suchdola bez kontaminace rizikovými prvky. Jako bioindikátory byly vybrány ředkev setá (Raphanus sativus L. var. Sativus odrůda TERCIA) a locika setá (Lactuca sativa L. odrůda ADINAL). První hypotéza byla potvrzena pouze výsledky z ředkvičky. Statisticky významná změna obsahu nitrátů byla zaznamenána pouze v bulvách ředkviček, kde došlo k 212% nárůstu obsahu NO3-. Zvýšený obsah nitrátů poukazuje na narušení metabolismu dusíku vlivem kontaminace půdy. Stres vyvolaný rizikovými prvky nám potvrzuje zvýšený obsah síry v rostlinách. Ke zvýšenému obsahu síry došlo jak u ředkviček ve všech pozorovaných částech (kořen, bulva, listy) tak u salátu v kořeni i listech. Vliv na výnos biomasy byl nejvíce zaznamenán v salátu, kde byl statisticky významně zvýšen výnos čerstvé biomasy kořene i listů. Byly zaznamenány viditelné změny na listech salátů pěstovaných na kontaminované půdě. Listy byly výrazně více vlnité, než byly listy salátů na kontrolní půdě. U ředkvičky došlo ke zvýšení biomasy pouze kořene s 134% nárůstem hmotnosti čerstvé biomasy. Bulvy ředkviček pěstovaných na kontaminované půdě vykazovaly morfologické změny, projevující se vyšší variabilitou velikostí oproti ředkvičkám na kontrolní půdě. Druhá hypotéza byla zcela potvrzena. Obsah rizikových prvků byl statisticky významně zvýšen, jak v kořeni, bulvě, listech ředkvičky, tak v kořeni a listech salátu. Kadmium v ředkvičce bylo nejvíce akumulováno v listech s obsahem 38,8 mg/kg, nejméně v bulvě s obsahem 9,0 mg Cd/kg. V salátu bylo kadmium nejvíce akumulováno v kořeni s obsahem 42,2 mg/kg. Olovo bylo jak u ředkvičky (539,3 mg Pb/kg), tak u salátu (290,2 mg Pb/kg) nejvíce koncentrováno v kořenech. Obsah olova v nadzemních částech byl desetkrát menší než v kořenech. Zinek byl nejvíce akumulován v listech ředkvičky (216,8 mg Zn/kg) nejméně v bulvě (102,0 mg Zn/kg). V salátu byl obsah zinku téměř stejný, jak v kořeni (210,2 mg/kg) tak v listech kde se průměrně akumulovalo o 5,0 g méně zinku. Z výsledků jsme vyhodnotili vliv kontaminace kadmiem, olovem a zinkem na zeleninu. V rostlinách došlo k zhoršení kvality a k akumulaci rizikových prvků v jedlých částech. Dlouhodobá konzumace této zeleniny může vést k chronické otravě uvedenými prvky.

Abstract:

The bachelor thesis dealt with the impact of soil contamination with hazardous elements (Cd, Pb, Zn) on vegetables. The aim was to confirm or refute two hypotheses. The first hypothesis concerns the impact of contamination with hazardous elements on nutrients in vegetables, which should lead to an increase in nitrate content. The second hypothesis concerns the impact of contamination on an increase in the content of hazardous elements in vegetables. The experiment was carried out in containers in a greenhouse. The soil from Podlesí (Příbramsko) was contaminated in the past due to anthropogenic activities. It is characterized by an elevated cadmium content (6.5 mg/kg), lead (1560.2 mg/kg), and zinc (243.4 mg/kg) with a pH value of 6.1. The control soil was from Suchdol without contamination by hazardous elements. Radish (Raphanus sativus L. var. Sativus TERCIA cultivar) and lettuce (Lactuca sativa L. ADINAL cultivar) were selected as bioindicators. The first hypothesis was only confirmed by the results of radish. A statistically significant change in nitrate content was recorded only in radish bulbs, where the nitrate content increased by 212%. The elevated nitrate content indicates disruption of nitrogen metabolism due to soil contamination. Stress caused by hazardous elements was confirmed by elevated sulphur levels in plants. Elevated sulphur content was found in radishes in all observed parts (root, bulb, leaves) and in lettuce, both in roots and leaves. The effect on biomass yield was most pronounced in lettuce, where the fresh biomass yield of both roots and leaves was significantly increased. Visible changes in lettuce leaves grown on contaminated soil were recorded. The leaves were significantly wavier than those grown on the control soil. In radish, an increase in biomass was observed only in the root with a 134% increase in fresh biomass weight. Radish bulbs grown on contaminated soil showed morphological changes, manifested by higher variability in size compared to radishes grown on control soil. The second hypothesis was fully confirmed. The content of hazardous elements was statistically significantly elevated in radish roots, bulbs, and leaves, as well as in lettuce roots and leaves. Cadmium in radish was most accumulated in leaves, with a content of 38.8 mg/kg, and least in the bulb, with a content of 9.0 mg Cd/kg. In lettuce, cadmium was most accumulated in the root with a content of 42.2 mg/kg. Lead was most concentrated in roots in both radish (539.3 mg Pb/kg) and lettuce (290.2 mg Pb/kg). The lead content in above-ground parts was ten times lower than in roots. Zinc was most accumulated in radish leaves (216.8 mg Zn/kg) and least in the bulb (102.0 mg Zn/kg). The zinc content in lettuce was almost the same, both in the root (210.2 mg/kg) and in the leaves, where it accumulated on average 5.0 g less zinc. We have evaluated the influence of cadmium, lead, and zinc contamination on vegetables. The quality of the plants deteriorated, and there was an accumulation of hazardous elements in the edible parts. Long-term consumption of such vegetables may lead to chronic poisoning by these elements.

Kľúčové slová

Kontaminace potravin, Rizikové prvky, Zelenina, Zdraví

Keywords

Food contamination, Hazardous elements, Health, Vegetables

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 25. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 24. 5. 2023
• Vedúci: prof. Ing. Daniela Pavlíková, CSc.
• Oponent: Marie Lhotská, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products