Научная статья на тему 'Особенности аккумуляции тяжёлых металлов дикорастущими видами ягод и грибов'

Особенности аккумуляции тяжёлых металлов дикорастущими видами ягод и грибов Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
709
137
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Т.Л. Егошина, А.Е. Скопин, Н.А. Шулятьева

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE PECULARITIES OF HEAVY METALS ACCUMULATION BY WILD SPECIES OF BERRIES AND MUSHROOMS

The data on Cu, Ni, Cd, Pb, Zn, Fe, Cr, Mn concentration in fruits and berries of wild plants and mushrooms in Kirov region is given. As a result of the research it is determined that wild fruits, berries and mushrooms gathered in man-caused polluted areas offer direct danger for the population. Lead and cadmium are the most dangerous pollutants, they accumulate in fruits and berries in bigger concentrations than in mushrooms. Maximum accumulation of the analyzed elements is observed in pore fungi, less in agarics. Minimum heavy metal accumulation ability is typical for ascomycetes. Plants and mushrooms growing near large enterprises, towns and roads accumulate some heavy metals in dangerous concentrations that are several times bigger that maximum permitted concentrations.

Текст научной работы на тему «Особенности аккумуляции тяжёлых металлов дикорастущими видами ягод и грибов»

Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения

ОСОБЕННОСТИ АККУМУЛЯЦИИ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ ДИКОРАСТУЩИМИ ВИДАМИ ЯГОД И ГРИБОВ

Т.Л. Егошина, А.Е. Скопин, H.A. Шулятъева

ВНИИОЗ РАСХН, Киров.

E-mail: wild_grass@vniioz1.kirov.ru

THE PECULARITIES OF HEAVY METALS ACCUMULATION BY WILD SPECIES OF BERRIES AND MUSHROOMS

T.L. Egoshina, A.E. Skopin, N.A. Shulatjeva

Russian Research Institute

of Game Management

and Fur Farming of RAAS, Kirov.

The data on Cu, Ni, Cd, Pb, Zn, Fe, Cr, Mn concentration in fruits and berries of wild plants and mushrooms in Kirov region is given. As a result of the research it is determined that wild fruits, berries and mushrooms gathered in man-caused polluted areas offer direct danger for the population. Lead and cadmium are the most dangerous pollutants, they accumulate in fruits and berries in bigger concentrations than in mushrooms. Maximum accumulation of the analyzed elements is observed in pore fungi, less in agarics. Minimum heavy metal accumulation ability is typical for ascomycetes. Plants and mushrooms growing near large enterprises, towns and roads accumulate some heavy metals in dangerous concentrations that are several times bigger that maximum permitted concentrations.

В материалах представлены результаты исследования содержания Cu, Ni, Cd, Pb, Zn, Fe, Cr, Mn в плодах 14 видов дикорастущих плодовых и ягодных растений (n = 355) и в карпофорах 20 видов съедобных грибов (n = 305) методом атомно-абсорбционной спектрофото-метрии. Результаты анализов выражены в мг/кг воздушно-сухой массы. Образцы отобраны на территории Кировской области в различных по уровню техногенного загрязнения экосистемах: в условно чистых местообитаниях и с территорий, подверженных техногенному загрязнению (дороги, свалки, промышленные предприятия, территории городов).

Железо. Его концентрация в плодах из условно-чистых местообитаний довольно высока. Отмечено значительное накопление этого элемента в плодах калины обыкновенной (Viburnum opulus L.) -71.74±10.32 мг/кг, земляники лесной (Fragaria vesca L.) - 75.7±6.55 мг/ кг, малины лесной (Rubus idaeus L.) - 77.39±4.68 мг/кг, черники обыкновенной ( Vaccinium myrtillus L.) - 80.77± 11.6 мг/кг, клюквы болотной (Oxycoccus palustris Pers.) - 92.92±18.23 мг/кг, рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) - 95.95±6.84 мг/кг. Минимальные концентрации железа выявлены в плодах брусники обыкновенной (Vaccinium vitis-idaea L.) - 42.57±9.26 мг/кг, шиповника коричного (Rosa majalis Herrm.) - 46.71±3.21 мг/кг, голубики обыкновенной (V. uliginosum L.) - 48.98±16.46 мг/кг, толокнянки обыкновенной (Arctostaphylos uva-ursi L.) - 53.69±11.59 мг/кг.

На загрязнённых территориях в плодах различных растений содержание железа различно: в зависимости от вида растений и характера загрязнения территории оно либо увеличивается, либо уменьшается. Высокое содержание железа характерно для таких видов как брусника, земляника, черника и шиповник коричный. Максимальной концентрацией железа в плодах отличается облепиха (Hippopha rhamnoides L.) - до 202.0 мг/кг.

Концентрация железа в плодовых телах большинства видов трубчатых грибов выше, чем в плодовых телах пластинчатых грибов. В минимальных концентрациях накапливают железо аскомицеты. Содержание железа в карпофорах подосиновика красного (Leccinum aurantiacum (Bull.) S.F. Gray) из фоновых территорий составляет 67.96±5.42 мг/кг, лисички настоящей (Cantharellus cibarius Fr.) - 52.92±3.95 мг/кг, а у аскомицета саркосомы шаровидной (Sarcosoma globosum (Fr.) Caspary) - всего 42.31±4.34 мг/кг. У пластинчатых грибов не выявлено достоверных отличий по средним значениям концентрации железа между загрязнёнными и условно чистыми местообитаниями. У трубчатых грибов эти отличия всегда проявляются отчётливо. В частности, средняя концентрация железа в плодовых телах моховиков (Xerocomus sp.) с техногенных территорий составляет 104.2±19.85 мг/кг и всего 56.8±10.45 мг/кг - в плодовых телах с фоновых территорий. Некоторые пластинчатые грибы, произрастающие на загрязнённых территориях, также способны к аккумуляции железа. Например, в образцах свинушки толстой (Paxillus atrotomentosus (Batsch.:Fr.) Fr.), отобранных в г. Кирове, содержание железа достигает 118.2 мг/кг. Максимальная для грибов концентрация железа выявлена в плодовых телах зонтика высокого (Macrolepiota procera (Scop.:Fr.) Sing) из окрестностей г. Кирово-Чепецка - 350.1 мг/ кг. Наибольшие колебания концентрации железа отмечены в плодовых телах сыроежек (Russula sp.) (в 27.5 раз), подберезовика обыкновенного (Leccinum scabrum(Bull.: Fr.) S.F. Gray) (в 24 раза) и масленка зернистого (Suillus granulatus (L.: Fr..) Roussel ) (в 21.5 раз).

Марганец. Наибольшая концентрация отмечена в плодах растений сем. Брусничные (Vacciniaceae) - брусники (391.4 мг/кг) и черники (321.5 мг/кг), что близко к данным и других авторов (Белоногова, Литинская, 2001; Руш, Лизунова, 1972). Минимальные концентрации выявлены в плодах растений сем. Розоцветные (Rosaceae) - малины лесной (до 78.3 мг/кг), черемухи обыкновенной (Padus avium Mill.) (до

81.2 мг/кг) и шиповника коричного (до 80.8 мг/кг).

В плодах некоторых растений на загрязнённых территориях содержание марганца увеличивается. Так средняя концентрация мар-

ганца в плодах рябины увеличивается в 1.28 раза, черемухи - в 1.48 раза, облепихи - в 2.95 раза, брусники - в 3.56 раза. В то же время снижается содержание марганца в плодах земляники (в 3.43 раза), яблони (в 1.51 раза), шиповника (в 1.16 раза).

Наибольшее варьирование концентрации марганца выявлено в плодах калины (в 51 раз), клюквы (в 36 раз), рябины (в 31 раз), брусники (в 26 раз), черники (в 24 раза), малины (в 23 раза).

В накоплении марганца высшими грибами не отмечено достоверных отличий между территориями и различными видами. Концентрация марганца у них составляет в среднем от 13.0 до 16.0 мг/кг. Минимальная средняя концентрация марганца среди изученных видов выявлена у саркосомы шаровидной - 7.63±0.45 мг/кг. Грибы р. подберезовик (Leccinum) и р. шампиньон (Agaricus), вероятно, обладают максимальной способностью накапливать марганец на техногенных территориях (до 70.1 и 40.5 мг/кг соответственно).

У большинства видов грибов концентрация марганца в плодовых телах довольно постоянна. Максимальные колебания концентрации этого элемента отмечены для сыроежек (в 16.2 раза), масленка зернистого (в 14 раз) и белого гриба (Boletus edulis Bull.) (в 12.8 раз).

Цинк. В большинстве (94%) образцов плодов и ягод содержание цинка не достигает уровня ПДК. Это объясняется цинкодефицитнос-тью почв исследуемого региона (Шихова, Егошина, 2004). Концентрации цинка, превышающие ПДК в 6.9 - 10.1 раз, выявлены лишь на техногенных территориях: в плодах рябины, произрастающей вблизи очистных сооружений г. Кирова (81.1 мг/кг), а также в плодах земляники лесной из района шламоотвала завода ОЦМ (101.5 мг/кг) и в районе Кирово-Чепецкого химкомбината (68.9 мг/кг).

В пробах плодовых тел грибов концентрация цинка также невелика и обычно не превышает ПДК. Максимальная концентрация цинка, несколько превышающая ПДК, зарегистрирована в плодовых телах зонтика высокого из окрестностей КЧХК - 118.2 мг/кг и строчков (Gyromitra esculenta (Pers.:Fr.) Fr. s.l.) из окрестностей д. Стеклофилины Слободского района - 81.5 мг/кг.

Медь. В плодах из естественных фитоценозов концентрация этого элемента не превышает 10 мг/кг. В плодах всех изученных видов растений техногенных местообитаний концентрация меди выше. Но степень увеличения концентрации значительно отличается. В плодах брусники содержание меди увеличивается на 12.5%, шиповника коричного -в 3 раза, яблони - почти в 5 раз, облепихи - в 36.5 раз. Наиболее высокие концентрации меди выявлены в плодах яблони (51.8 мг/кг), земляники лесной (82.1 мг/кг), облепихи обыкновенной (112.4 мг/кг) и шиповника коричного (49.94 мг/кг), собранных со шламоотвала ОЦМ. Этот участок загрязнён медьсодержащими веществами.

В плодовых телах грибов, произрастающих на загрязнённых территориях, медь накапливается в более значительных количествах, чем на фоновых. Но обычно эти значения не превышают рекомендованных величин содержания меди в грибах. В техногенной среде в карпо-форах белых грибов содержание меди составляет в среднем 14.37±0.92 мг/кг, в маслёнке зернистом - 12.25±2.37 мг/кг, в моховике зелёном (Xerocomus subtomentosus (L.: Fr.) Quel.) - 15.1 ±1.2 мг/кг. На фоновых территориях содержание меди в карпофорах этих видов грибов составляет соответственно 10.39±0.76 мг/кг, 6.62±0.42 мг/кг, 9.13± 1.06 мг/кг.

Максимальный уровень накопления меди зарегистрирован в плодовых телах сыроежки возле автомобильных дорог (до 33.34 мг/кг), шампиньонов и масленка зернистого - вблизи КЧХК (54.7 мг/кг и 37.51 мг/кг соответственно).

Различия в аккумуляции меди плодовыми телами базидиальных грибов разных видов незначительны. Исключение составляют аско-мицеты. У одних видов (сморчковая шапочка Verpa bohemica (Krombh.) Boud. и строчок обыкновенный Gyromitra esculenta (Pers.:Fr.) Fr. s.l.) содержание меди в 2 раза ниже, чем в пластинчатых и трубчатых грибах и составляет 6.29±1.55 мг/кг и 6.47±0.88 мг/кг, соответственно. Другие виды, например, саркосома накапливают

Международная конференция

Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения

а)

0,2 0,3 0,4

мг/кг сух.в-ва

Брусни ка Земляни ка Рябина Черемуха Ч ерни ка Шиповни к ПДК

РЬ

1'

1

1

г)

мг/кгсух.в-ва Н -Загрязнённые местообитания СИ -Фоновые местообитания

Рис. 1. Средние концентрации кадмия и свинца в ягодах и грибах разных местообитаний

максимальное количество меди на фоновых территориях (21.28±0.72 мг/кг); по этому показателю она превосходит многие агариковые грибы. Наибольшие отличия между максимальными и минимальными значениями отмечено для маслёнка зернистого (в 15.3 раза) и шампиньонов (в 17.8 раз).

Хром. Плоды, отобранные с растений техногенных территорий, имеют более высокую концентрацию хрома по сравнению с растениями из природных фитоценозов. Это характерно для плодов брусники (2.65±0.57 мг/кг и 1.39±0.25 мг/кг соответственно), земляники лесной (5.11±1.58 и 1.50±0.54 мг/кг), рябины обыкновенной (3.47±0.18 и 2.32±0.28 мг/кг), черемухи обыкновенной (2.24±0.25 и 1.67±0.34 мг/ кг), шиповника коричного (2.42±0.37 и 1.81 ±0.25 мг/кг). Данные показатели превышают рекомендуемые нормы.

Максимальная концентрация хрома выявлена в плодах черники (50.15 мг/кг) и рябины (13.1 мг/кг) из городских и пригородных местообитаний. Способность к аккумуляции хрома этими видами растений подтверждается значительными различиями между показателями его концентраций у отдельных проб. Так, плоды рябины по содержанию хрома могут отличаться в 87 раз, а плоды черники - даже в 456 раз.

Не все изученные виды грибов накапливают хром в больших количествах, произрастая на фоновых и загрязнённых территориях. Достоверные отличия в содержании хрома получены только при сравнении величины концентраций данного элемента у плодовых тел подберезовиков и подосиновиков. Содержание хрома в подберезовиках из фоновых территорий составляет 0.87±0.12 мг/кг, а в подосиновиках - 1.17±0.16 мг/кг. На загрязнённой территории эти показатели составляют 2.83±0.5 мг/кг и 8.35±4.95 мг/кг соответственно. Максимальные концентрации хрома зарегистрированы в плодовых телах подосиновика (23.0 мг/кг) и сыроежки (7.5 мг/кг) из пригородных местообитаний. Содержание хрома значительно варьирует в различных пробах одного вида грибов: в подберезовиках - в 60 раз, в подосиновиках - в 58 раз.

Никель. Содержание никеля в плодах растений изученных видов довольно постоянно. Повышение уровня антропогенного загрязнения не всегда сопровождается адекватным увеличением содержания никеля в пробах. Не выявлено достоверных отличий между видами по содержанию этого элемента. Максимальное содержание никеля, отмечено в плодах земляники (18.9 мг/кг) и шиповника коричного (12.4 мг/кг), произрастающих в районе шламоототвала ОЦМ.

Никель, подобно другим техногенным элементам, в большей степени накапливается в грибах (особенно - в трубчатых) на загрязнённых территориях. Содержание никеля в грибах, произрастающих на загрязнённых и фоновых территориях, составляет: для белого гриба 2.23±0.33 мг/кг и 1.66±0.29 мг/кг, для маслёнка зернистого - 3.40±0.31 мг/кг и 2.22±0.24 мг/кг, для моховика -5.00±1.04 мг/кг и 1.37±0.24 мг/ кг, для подберезовика - 3.15±0.65 мг/кг и 1.11 ±0.16 мг/кг, для подосиновика - 4.55±0.65 мг/кг и 1.38±0.27 мг/кг соответственно. Максимальными величинами концентрации никеля характеризуются свинушка толстая (9.1 мг/кг) и сыроежка (8.2 мг/кг) в городской черте г. Кирова, а также моховик зелёный, произрастающий возле дорог (до

8.2 мг/кг). Никель один из немногих элементов, концентрация которого сильно варьирует, в частности, в подберезовиках - в 41 раз, в подосиновиках - в 61 раз.

Свинец. В плодах земляники, произрастающей на фоновой территории, средняя концентрация свинца составляет 1.50±0.54 мг/кг, а в загрязнённых местообитаниях - 3.24±0.86 мг/кг, в плодах рябины 4.13±0.25 и 1.50±0.20 мг/кг соответственно (см. рис.). Максимальное содержание свинца отмечено в плодах земляники лесной из окрестностей КЧХК (5.1 мг/кг), что выше ПДК в 3.2 раза; в плодах калины (3.8 мг/кг) и рябины (до 8.11 мг/кг) из г. Кирова; в плодах облепихи крушиновидной (9.1 мг/кг) и шиповника коричного (12.5 мг/кг), произрастающих на шламоотвале ОЦМ. У последних двух видов содержание свинца превышает ПДК в 5.7 и в 7.8 раз, соответственно.

ЛИТЕРАТУРА

Белоногова Т.В., Литинская Н.Л. 2001. Особенности накопления тяжёлых металлов в лекарственном сырье и ягодах под влиянием выбросов автотранспорта // Биоэкологические аспекты мониторинга лесных экосистем Северо-Запада России. - Петрозаводск: ИЛ КНЦ РАН. С.232-246.

Кириллов Д.В., Егошина Т.Л., Скопин А.Е., Шулятьева Н.А. 2004. Особенности накопления тяжёлых металлов в плодовых телах некоторых видов грибов из класса Ascomycetes// Актуальные вопросы ботаники и физиологии растений: Матер. межд. конф. - Саранск: МГУ. С.113-115.

Ловкова М.Я., Рабинович А.М., Пономарева С. М., Бузу к Г.Н., Соколова С.М. 1990. Почему растения лечат. - М.: Наука. 256 с.

Руш В.А., Лизунова В.В. 1972. Макро- и микроэлементы дикорастущих ягод Сибири // Продуктивность дикорастущих ягодников и их хоз. использование. Киров. С.44-47.

СанПиН 2.3.4.560-96. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. Санитарные нормы и правила. М. 1997. 270 с.

СанПиН 2.3.2. 1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. 2002. // Бюллетень нормативных и методических документов Госсанэпиднадзора. - М. № 4 (10) 144 с.

Скопин А.Е., Егошина Т.Л., Шулятьева Н.А. 2004. Кадмий, свинец и цинк в плодовых телах съедобных грибов Кировской области // Матер. науч. сессии Киров.отд. РАЕН, 30-31 марта 2004 г. - Киров. С.209-210.

Шихова Л.Н., Егошина Т.Л. 2004. Тяжёлые металлы в почвах и растениях Северо-Востока европейской части России. - Киров. 264 с.

Наибольшее количество проб, концентрация свинца в которых превышала ПДК, отмечено для рябины (64.8% от общего количества проб), яблони (50%) и облепихи (40%). В целом 34.9% проб плодов и ягод имели концентрации свинца, превышающие ПДК.

Исследованные виды грибов характеризуются повышенным накоплением свинца вблизи предприятий, городов, дорог и прочих территорий с техногенным загрязнением. Максимальные концентрации свинца отмечены в плодовых телах маслёнка (до 11.2 мг/кг), свинушки толстой (10.5 мг/кг), рядовки майской (Lyophyllum gambosum (Clus.:Fr.) Sing.) (9.8 мг/кг) и сыроежек (до 8.5 мг/кг) в населённых пунктах. Наибольшее варьирование концентрации свинца в плодовых телах зарегистрированы для сыроежек (в 42.5 раз), маслёнка (в 37 раз) и у различных видов моховиков (в 35 раз) - видов, достаточно часто произрастающих по обочинам и вблизи дорог.

Наибольшее количество проб, концентрация свинца в которых превышала ПДК, отмечено для маслёнка (15.8% от общего количества проб), подосиновика (12.5%), белого гриба (10.7%). В целом, 7.5% проб имели концентрации свинца выше ПДК (Скопин и др., 2004).

Кадмий. В плодах шиповника коричного, малины лесной, брусники, черники, земляники лесной, черёмухи обыкновенной и рябины обыкновенной средняя концентрация кадмия составляет от 0.16 до 0.46 мг/кг. Это, вероятно, можно объяснить геохимическими особенностями Кировской области (Шихова, Егошина, 2004) и видоспецифическими особенностями аккумуляции кадмия (Ловкова и др., 1990). На загрязнённых территориях зарегистрировано еще более высокое содержание кадмия в плодах земляники, рябины, шиповника. Концентрация кадмия в плодах брусники и черники из загрязнённых местообитаний несколько ниже таковой фоновых территорий. Это, возможно, объясняется физиологически обусловленной видоспецифич-ностью аккумуляции данного элемента, антагонизмом поллютантов и снижением кислотности почвенного раствора загрязненных территорий. Наибольшее превышение ПДК кадмия отмечено в плодах рябины из г. Кирова (в 10 раз), шиповника и облепихи со шламоотвала ОЦМ (в 41 и в 10 раз, соответственно), земляники лесной из окрестностей КЧХК (в 12.5 раз).

Наибольшее количество проб, концентрация кадмия в которых превышала ПДК, отмечено для рябины (68.9% от общего количества проб), земляники (66.7%), шиповника коричного (50.0%) и калины (45.5%). В целом, 50.1% проб плодов и ягод имели концентрациивыше ПДК.

В плодовых телах всех изученных видов грибов из фоновых местообитаний средняя концентрация кадмия не превышала значения ПДК. На загрязнённых территориях для многих видов грибов, особенно трубчатых, отмечено значительное накопление кадмия, превышающее ПДК. Максимальная концентрация кадмия, выявлена в белых грибах (до 10.1 мг/кг, что выше ПДК в 2-5 раз,), свинушки толстой (до 2.1 мг/кг), рядовки майской (до 1.9 мг/кг), сыроежки (до 1.9 мг/кг) и опёнка осеннего (Armillariella mellea (Vahl.in Fl.Dan.:Fr.)P.Karst ) (до 0.9 мг/кг), произрастающих в пределах населённых пунктов. В белых грибах концентрация кадмия колеблется в 273 раза, в строчках - в 90 раз.

Наибольшее количество проб, концентрация кадмия в которых превышала ПДК, отмечено для маслёнка (15.8% от общего количества проб), белого гриба (14.3%), моховиков (11.8%) и подосиновика (11.1%). В целом, 8.7% проб грибов имели концентрации выше ПДК.

Общей тенденцией при сравнении накопления тяжелых металлов различными группами макромицетов является максимальная аккумуляция элементов трубчатыми грибами, в меньшей степени - пластинчатыми грибами. Минимальной способностью накапливать тяжёлые металлы характеризуются аскомицеты.

Таким образом, дикорастущие плоды, ягоды и грибы, собираемые населением на территориях, подверженных техногенному загрязнению, представляют непосредственную опасность для здоровья. Они накапливают тяжёлые металлы в опасных концентрациях, порой, многократно превышающих ПДК.

Международная конференция

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.