Екотоксикологічна оцінка харчових недеревних лісових ресурсів Лісостепу Правобережного

Abstract

Дисертація присвячена дослідженню інтенсивності забруднення їстівних грибів та лісових ягід важкими металами – свинцем, кадмієм, цинком і міддю в умовах Лісостепу Правобережного. На основі проведених досліджень оптимізовано технологічні аспекти заходів по зменшенню вмісту важких металів у грибах для підвищення їх рівня екологічної безпеки. На основі проведених досліджень встановлені рівні забруднення грибів та лісових ягід важкими металами. Визначено коефіцієнти небезпеки та накопичення їх в залежності від рівня забруднення грунтів, їх типів, оптимізовано обробку їстівних грибів з метою зниження в них концентрації Zn, Cd, Cu, Pb. На прикладі Тиврівської міської об’єднаної територіальної громади, що включали Гніванське та Тиврівське лісництва Вінницької області досліджено інтенсивність забруднення ґрунтів лісових угідь важкими металами (Zn, Cd, Cu, Pb) та проведено моніторинг забруднення їстівних грибів та ягід. Виявлено перевищення гранично допустимих концентрацій Cd у грибах гіропорах березових синіючих (синяк) – у 1,6 раз, трутовиках сірчано-жовтих – у 1,5 раз, боровиках королівських – у 1,4 раз, лецінелумах (бабка) – у 1,7 раз, сироїжках – у 6,5 раз, білих грибах – у 1,7 раз, мухоморах червоніючих (маремуха) – у 1,5 раз, підберезовиках – у 1,7 раз, підосиковиках – у 1,3 раз та опеньках осінніх справжніх – у 1,7 раз. Концентрація Pb, Zn та Cu у грибах перерахованих видів була нижча за ГДК. Найвищою концентрацією Pb характеризуються опеньки осінні справжні, Cd – сироїжки, Zn – білі гриби, Cu – опеньки осінні справжні. Виявлені зміни концентрації важких металів у грибах після вимочування їх у водно-сольовому розчині, що показали певний вплив на вміст Zn, Cu, Pb та Cd у даній продукції. Інтенсивність зниження Pb у грибах складала від 3,79 до 18,6 раз, Cd – від 1,13 до 4,19 раз, Zn – від 1,25 до 1,35 раз та Cu – від 1,64 до 2,45 раз. Найвища інтенсивність зниження у грибах Pb, Zn та Cu спостерігалась за 4-х годинної витримки їх у водно-сольовому розчині, після чого дана тенденція знижувалась. Вимочування грибів, протягом однієї доби у воді, з якої видалений мінеральний залишок шляхом її переварювання і відстоювання дало змогу знизити концентрацію Pb, Cd та Zn у 2,03, 2,8 та 1,14 раз відповідно тоді як за використання дистильованої води вміст даних токсикантів знизився у 3,94, 4,57 та 1,15 раз відповідно. The dissertation is devoted to the study of the intensity of contamination of edible mushrooms and forest berries with heavy metals – lead, cadmium, zinc and copper in the conditions of the Forest-Steppe of the Right Bank. On the basis of the conducted research, the technological aspects of measures to reduce the content of heavy metals in mushrooms were optimized to increase their level of environmental safety. The studied pollutants, being in the norm with food products, including mushrooms and berries, enter the human body, accumulate in their tissues and cause a number of changes at the cellular, tissue, organ and organismal levels. These consequences lead to changes in biochemical, physiological and metabolic processes that cause a number of diseases of the population. Based on the conducted research, the levels of heavy metal contamination of mushrooms and wild berries were established. The coefficients of danger and their accumulation depending on the level of soil pollution and their types were determined, the processing of edible mushrooms was optimized in order to reduce the concentration of Zn, Cd, Cu, Pb in them. Using the example of the Tyvrivsk urban united territorial community, which included the Hnivansk and Tyvrivsk forests of the Vinnytsia region, the intensity of soil contamination of forest lands with heavy metals (Zn, Cd, Cu, Pb) was investigated and the contamination of edible mushrooms and berries was monitored. Exceeding the maximum allowable concentrations of Cd in the fungi of Gyroporus cyanescens (Lat.) – by 1.6 time, Laetiporus sulphureus (Lat.) – by 1.5 time, Butyriboletus regius (Lat.) – by 1.4 time, Leccinellum (Lat.) – by 1.7 time, Russula Pers. (Lat.) – by 6.5 time, Boletus edulis (Lat.) – by 1.7 time, Amanita rubescens (Lat.) – by 1.5 time, Leccinum scabrum (Lat.) – by 1.7 time, Leccinum aurantiacum (Lat.) – by 1.3 time, and Armillaria mellea (Lat.) – 1.7 time. The concentration of Pb, Zn and Cu in the mushrooms of the listed species was lower than the MPC. The content of lead, zinc and copper in mushrooms was lower than the MPC in the range of 1.7 – 2.4 time, 1.8 – 270.2 time and 3.5 – 166.6 time, respectively. The highest concentration of Pb is characterized by the Armillaria mellea (Lat.), Cd – Russula Pers. (Lat.), Zn – Boletus edulis (Lat.), Cu – Armillaria mellea (Lat.). It was established that the maximum limit of heavy metals for cadmium was exceeded by 3.0 times in Fragaria vesca (Lat.) berries. The concentration of zinc and copper was lower than the MPC. At the same time, it should be noted that in berries Eubatus (Lat.), fruits Malus sylvestris Mill. (Lat.), fruits Pyrus pyraster (Lat.), berries Fragaria vesca ( Lat.) and berries Prunus avium (Lat.) no lead was detected. In the conditions of the investigated forest areas of Vinnytsia region, the highest danger coefficient of lead was found in mushrooms – Armillaria mellea (Lat.) – 0.58, cadmium – in Russula Pers. (Lat.) – 21.6, zinc – in Boletus edulis (Lat.) – 0.57, and copper in Armillaria mellea (Lat.) – 0.28. The highest hazard ratio of zinc and copper was observed in Fragaria vesca (Lat.) berries. The hazard ratio of lead in wild berries and fruits was not detected, and cadmium was only found in berries Fragaria vesca (Lat.) – 0.3. Characterizing the coefficients of accumulation of heavy metals in food non-wood forest resources of plant origin, it should be noted that the highest concentration of lead was in Laetiporus sulphureus (Lat.) – 0.81, cadmium – in Russula Pers. (Lat. ) – 3.82, zinc – in Boletus edulis (Lat.) – 6.83, and copper – in Butyriboletus regius (Lat.) – 18. Along with this, it should be noted that among forest berries and fruits, the highest coefficient of accumulation of cadmium and zinc is observed in berries Fragaria vesca (Lat.). In particular, the coefficient of zinc accumulation in wild berries Fragaria vesca (Lat.) was higher compared to berries Eubatus (Lat.) – by 2.04 time, Malus sylvestris Mill. (Lat.) – by 4.6 time, by fruits of Pyrus pyraster (Lat.) – by 2.21 time and by berries of Prunus avium (Lat.) – by 2.75 time. In terms of copper, the highest coefficient of accumulation was also found in berries Fragaria vesca (Lat.), in comparison with berries Eubatus (Lat.) – by 0.9 time, fruits Malus sylvestris Mill. (Lat.) – by 9.0 time, by fruits of Pyrus pyraster (Lat.) – by 4.27 time and by berries of Prunus avium (Lat.) – by 3.6 time. The detected changes in the concentration of heavy metals in mushrooms as a result of soaking them in a water-salt solution showed a certain effect on the content of Zn, Cu, Pb and Cd in these products. The intensity of reduction of Pb in mushrooms was from 3.79 to 18.6 time, Cd – from 1.13 to 4.19 time, Zn – from 1.25 to 1.35 time, and Cu – from 1.64 to 2.45 time. The highest intensity of reduction of Pb, Zn and Cu in mushrooms was observed after 4 hours of keeping them in a water-salt solution, after which this trend decreased. Soaking mushrooms for one day in water, from which the mineral residue was removed by boiling and settling, made it possible to reduce the concentration of Pb, Cd, and Zn by 2.03, 2.8, and 1.14 time, respectively, when using distilled water, the content of these toxicants decreased by 3.94, 4.57 and 1.15 time, respectively. It is proved that the removal of mineral residue from water by heat treatment (boiling) reduces lead in mushrooms from 1.08 to 1.16 time, cadmium – from 3.4 to 12.0 time, zinc – from 1.35 to 2.17 time and copper – from 5.95 to 16.0 time (for soaking mushrooms for 1 day). It was studied that soaking mushrooms in distilled water reduces the concentration of lead in mushrooms from 1.52 to 1.92 time, cadmium – from 4.6 to 6.5 time, zinc – from 1.25 to 1.85 time and copper – from 0.3 to 1.8 time.