Effects of heavy metals contaminated irrigation water on antioxidant potentials of cabbage and lettuce grown along some rivers in Kano

Abstract

The growing problem of water scarcity and absolute constraint in availability of fresh water for irrigation has made the use of wastewater necessary for irrigation in agricultural fields which represents an important route for transmission of heavy metals. The effects of heavy metals contaminated irrigation water from urban and industrial waste from Rivers Jakara and Getsi in Kano, Nigeria on the antioxidant potentials of cabbage and lettuce were studied. Soils, irrigation water, cabbage and lettuce were collected from three locations each along rivers Jakara (Zungeru Road, Airport Road and P.R.P) and Getsi (Gama, Gayawa and Getsi) sites. The levels of heavy metals (Zn. Cu, Cr, Fe, Pb, Cd, As, Ni, Co and Mn) were determined in the water, soil, cabbage and lettuce samples using Atomic absorption spectrophotometer. Total phenolics content was determined using UVVisible spectrophotometer and antioxidant potential of cabbage and lettuce were assessed via 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), 2,2’-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6- sulfonic acid)) (ABTS) and Ferric Reducing Antioxidant Power Assay (FRAP) analysis. All the heavy metals were detected in soil, water and the vegetable samples and were mostly found to be above the WHO/FAO approved limit except Mn and Hg in the soil, Zn, Cu, Cr and Ni in the irrigation water and Cu, Co, Ni and Mn in the vegetables. Total phenolic content was found to be significantly lower than the control in all the lettuce and cabbage except the cabbage collected from Zungeru road. The result of DPPH radical scavenging activity shows an increase with increasing concentration of the extracts and were found to be significantly lower than the control and the standard ascorbic acid solution. Similarly, ABTS and FRAP radical scavenging activity of the vegetables were observed to be lower than the control in all the samples analysed. From the results, it could be observed that the use of heavy metals contaminated water for irrigation purposes has led to the accumulation of heavy metals in the soil and their transfer to the edible parts of the vegetables and interfere with the capacity of the two vegetables studied to produce the right quality and quantity of antioxidant molecules to efficiently scavenge DPPH, ABTS and FRAP radicals.

Le problème croissant de la rareté de l’eau et la contrainte absolue de la disponibilité de l’eau douce pour l’irrigation a rendu l’utilisation des eaux usées nécessaire pour 2 l’irrigation des champs agricoles qui représente une voie importante de transmission des métaux lourds. Les effets de l’eau d’irrigation contaminée par les métaux lourds provenant des déchets urbains et industriels des rivières Jakara et Getsi à Kano, au Nigéria, sur le potentiel antioxydant du chou et de la laitue ont été étudiés. Les sols, l’eau d’irrigation, le chou et la laitue ont été collectés à trois endroits chacun le long des rivières Jakara (Zungeru Road, Airport Road et P.R.P) et Getsi (Gama, Gayawa et Getsi). Les niveaux de métaux lourds (Zn. Cu, Cr, Fe, Pb, Cd, As, Ni, Co et Mn) ont été déterminés dans les échantillons d’eau, de sol, de chou et de laitue à l’aide d'un spectrophotomètre d’absorption atomique. La teneur totale en composés phénoliques a été déterminée à l’aide d’un spectrophotomètre UV-Visible et le potentiel antioxydant du chou et de la laitue a été évalué via le 2,2-diphényl-1-picrylhydrazyl (DPPH), le 2,2’-azino-bis (acide 3- éthylbenzothiazoline-6-sulfonique) (ABTS) et analyse du pouvoir antioxydant réducteur ferrique (FRAP). Tous les métaux lourds ont été détectés dans le sol, l’eau et les échantillons de légumes et se sont avérés pour la plupart supérieurs à la limite approuvée par l’OMS/FAO, à l’exception de Mn et Hg dans le sol, Zn, Cu, Cr et Ni dans l'eau d'irrigation et Cu, Co , Ni et Mn dans les légumes. La teneur totale en composés phénoliques s'est avérée significativement inférieure à celle du témoin dans toutes les laitues et les choux, à l’exception du chou collecté sur la route de Zungeru. Le résultat de l’activité de piégeage des radicaux DPPH montre une augmentation avec l’augmentation de la concentration des extraits et s’est avéré significativement inférieur au contrôle et à la solution standard d’acide ascorbique. De même, l’activité de piégeage des radicaux ABTS et FRAP des légumes s'est avérée inférieure à celle du contrôle dans tous les échantillons analysés. D’après les résultats, il a pu être observé que l’utilisation d’eau contaminée par des métaux lourds à des fins d’irrigation a entraîné l’accumulation de métaux lourds dans le sol et leur transfert vers les parties comestibles des légumes et interfère avec la capacité des deux légumes étudiés produire la bonne qualité et la bonne quantité de molécules antioxydantes pour piéger efficacement les radicaux DPPH, ABTS et FRAP.

مشكلة ندرة المياه المتزايدة والقيود المطلقة على توافر المياه العذبة لها جعلت الريمن استخدام المياه العادمة الالزمة
للريفي الحقول الزراعية والتي تمثل طريقًا مهمًا لنقل المعادن الثقيلة .تمت دراسة آثار المعادن الثقيلة الملوثة لمياه
الريمن النفايات الحضرية والصناعية من ريفرز جاكارا وجيتسي في كانو، نيجيريا على إمكان اتمضادات األكسدة
للملفوف والخس . مجمع التربة ومياه الريو الملفوف والخس من ثالثة مواقع على طول كل من أنهار جاكارا) طريق
Zungeruوطريق المطارو (PRP ومواقع Gama (Getsi و Gayawa و .(Getsi تمت حديد مستويات المعادن
استخدام والخسب والكرنب والتربة الماء عينات في Mn) ، Co ، Ni ، As ، Cd ، Pb ، Fe ، Cr ، (Zn. Cu الثقيلة
مقياس االمتصاص الذري، وتمت حديد محتوى الفينوالت الكليب استخدام األشعة فوق البنفسجية -تمت قييم مقياس
الطيف الضوئي المرئي وإمكان اتمضادات األكسدة للملفوف والخس من خالل 2 ،picrylhydrazyl-1-Diphenyl-2
األكسدة ومضادات2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)) (ABTS) ، 2،(DPPH)
88
3
الحديدي كتحليل .(FRAP (Assay Power تم الكشف عن جميع المعادن الثقيلة في عينات التربة والمياه
والخضروات ووجدت في الغالب أنها أعلى من الحد المعتمد من منظمة الصحة العالمية / منظمة األغذية والزراعة
باستثناء المنغنيز والزئبق في التربة والزنك والنحاس والكروم والنيكل في مياه الريو النحاس والكوبالت، نيو من غنيز
في الخضار .تم العثور على محتوى الفين وال لكل يليكون أقلب كثير من السيطرة في كل الخس والملفوف باستثناء
الملفوف الذي تم جمعه من طريق .Zungeru تظهر نتيجة نشاط الكسح الجذري DPPH زيادة مع زيادة تركيز
المستخلصات ووجد أنها أقلب كثير من مجموعة التحكم ومحلول حمض األسكوربيك القياسي. وبالمثل، لوحظ أن نشاط
الكسح الجذري ABTS و FRAP للخضر واتكان أقل من التحكم في جميع العينات التي تمت حليلها . من النتائج يمكن
مالحظة أن استخدام المياه الملوثة بالمعادن الثقيلة ألغراض الري أدى إلى تراكم المعادن الثقيلة في التربة ونقلها إلى
األجزاء الصالحة لألكل من الخضار وتداخل معقدرة الخضار المدروسة. إلنتاج الجودة والكمية المناسبة من جزيئات
مضادات األكسدة لكبح جذور DPPH و ABTS و FRAP بكفاءة