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. Досліджувані полютанти, перебуваючи в нормі з продуктами харчування, в тім числі із грибами та ягодами, потрапляють до організму людини, накопичуються в їх тканинах та викликають цілий ряд змін на клітинному, тканинному, органому і організмовому рівнях. Ці наслідки призводять до змін в біохімічних, фізіологічних і метаболічних процесах, що викликають цілу низку захворювань населення. 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. Автором з’ясовано, що в умовах лісових угідь Вінницької області спостерігається перевищення ГДК кадмію у грибах: гіропорах березових синіючих (синяк) (Gyroporus cyanescens (Lat.)) – у 1,6 раз, трутовиках сірчано-жовтих (Laetiporus sulphureus (Lat.)) – у 1,5 раз, боровиках королівських (Butyriboletus regius (Lat.)) – у 1,4 раз, лецінелумах (бабка) (Leccinellum (Lat.)) – у 1,7 раз, мухоморах червоніючих (маремуха) (Amanita rubescens (Lat.)) – у 6,5 раз, підберезовиках (Leccinum scabrum (Lat.)) – у 1,7 раз, підосиковиках (Leccinum aurantiacum (Lat.)) – у 1,3 раз та опеньках осінніх справжніх (Armillaria mellea (Lat.)) – у 1,7 раз. Вміст свинцю, цинку та міді у грибах був нижчий ГДК в межах від 1,7 – 2,4 раз, 1,8 – 270,2 раз та 3,5 – 166,6 раз відповідно. Встановлено, перевищення ГДК важких металів по кадмію у 3,0 рази у ягодах суниці лісової (Fragаria vеsca (Lat.)). Концентрація цинку і міді була нижча ГДК. Одночасно необхідно відмітити, що у ягодах ожини лісової (Eubatus (Lat.)), плодах яблуні лісової (Malus sylvestris Mill. (Lat.)), плодах груші лісової (Pyrus pyraster (Lat.)), ягодах суниці лісової (Fragаria vеsca (Lat.)) та ягодах черешні лісової (Prunus avium (Lat.)) свинцю не виявлено. В умовах досліджуваних лісових угідь Вінниччини виявлено найвищий коефіцієнт небезпеки свинцю в грибах – опеньках осінніх справжніх (Armillaria mellea (Lat.)) – 0,58, кадмію – у сироїжках (Russula Pers. (Lat.)) – 21,6, цинку – у білих грибах (Boletus edulis (Lat.)) – 0,57 та міді у – опеньках осінніх справжніх (Armillaria mellea (Lat.)) – 0,28. Найвищий коефіцієнт небезпеки цинку і міді спостерігався у ягодах суниці лісової (Fragаria vеsca (Lat.)). Коефіціієнт небезпеки свинцю у лісових ягодах та плодах – не виявлено, а кадмію – тільки у ягодах суниці лісової (Fragаria vеsca (Lat.)) – 0,3. Характеризуючи коефіцієнти накопичення важких металів у харчових недеревних лісових ресурсах рослинного походження, необхідно відмітити, що найвища концентрація свинцю була у трутовиках сірчано-жовтих (Laetiporus sulphureus (Lat.)) – 0,81, кадмію – у сироїжках (Russula Pers. (Lat.)) – 3,82, цинку – у білих грибах (Boletus edulis (Lat.)) – 6,83 та міді – у боровиках королівських (Butyriboletus regius (Lat.)) – 18. Поряд з цим, необхідно відмітити, що серед лісових ягід та плодів, найвищий коефіцієнт накопичення кадмію і цинку спостерігається у ягід суниці лісової (Fragаria vеsca (Lat.)). Зокрема, коефіцієнт накопичення цинку у ягодах суниці лісової (Fragаria vеsca (Lat.)) був вищим порівняно із ягодами ожини лісової (Eubatus (Lat.)) – у 2,04 раз, плодами яблуні лісової (Malus sylvestris Mill. (Lat.)) – у 4,6 раз, плодами груші лісової (Pyrus pyraster (Lat.)) – у 2,21 раз та ягодами черешні лісової (Prunus avium (Lat.)) – у 2,75 раз. По міді найвищий коефіцієнт накопичення був також у ягодах суниці лісової (Fragаria vеsca (Lat.)), в порівняні із ягодами ожини лісової (Eubatus (Lat.)) – у 0,9 раз, плодами яблуні лісової (Malus sylvestris Mill. (Lat.)) – у 9,0 раз, плодами груші лісової (Pyrus pyraster (Lat.)) – у 4,27 раз та ягодами черешні лісової (Prunus avium (Lat.)) – у 3,6 раз. В результаті проведених досліджень, виявлено, що за вимочування грибів протягом 2-х годин у водопровідній воді за температури зовнішнього середовища 22-24 оС концентрація цинку в них знижується від 1,59 до 1,85 раз; міді – від 3,0 до 3,7 раз; свинцю – від 2,41 до 2,62 раз; кадмію – від 1,96 до 2,16 раз. При вимочуванні грибів протягом 2-х годин в одновідсотковому вмісті солі у воді, концентрація цинку в них знижується: від 1,2 до 1,63 раз; міді – від 2,0 до 2,64 раз; свинцю – від 3,62 до 4,4 раз; кадмію – від 3,4 до 6,0 раз. За вимочування грибів протягом 4-х годин в одновідсотковому вмісті солі у воді, концентрація цинку в них знизилась: від 1,23 до 1,48 раз; міді – від 1,34 до 2,15 раз; свинцю – від 12,0 до 23,0 раз; кадмію – від 1,08 до 1,2 раз. А при вимочуванні грибів протягом 6-ти годин в одновідсотковому вмісті солі у воді концентрація цинку в них знизилась: від 1,16 до 1,29 раз; міді – від 1,5 до 1,73 раз; свинцю – від 3,5 до 4,2 раз; кадмію – від 1,5 до 2,0 раз. Доведено, що видалення мінерального залишку з води шляхом температурної обробки (кип’ятіння) сприяє зниженню свинцю у грибах від 1,08 до 1,16 раз, кадмію – від 3,4 до 12,0 раз, цинку – від 1,35 до 2,17 раз та міді – від 5,95 до 16,0 раз (за вимочування грибів протягом 1-ї доби). Досліджено, що вимочування грибів у дистильованій воді знижує у грибах концентрацію свинцю від 1,52 до 1,92 раз, кадмію – від 4,6 до 6,5 раз, цинку – від 1,25 до 1,85 раз та міді – від 0,3 до 1,8 раз. На основі проведених досліджень встановлено що, за маринування грибів маслюків звичайних (Suillus luteus (Lat.)), рижиків смачних (Lactarius deliciosus (Lat.)) та опеньок осінніх справжніх (Armillaria mellea (Lat.)) знижується концентрація в них Pb у 1,14, 1,29 та 1,08 раз; Cd – у 1,62, 1,68, та 1,4 раз; Zn – у 1,2, 1,4 та 1,1 раз; Cu – у 1,3, 2,2 та 1,8 раз відповідно. При сушінні грибів (білих грибів (Boletus edulis (Lat.)) концентрація Pb підвищується у 7,0 раз, Cd та Zn – у 7,1 раз, Cu – у 5,55 раз. 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 culinary processing of edible mushrooms was optimized in order to reduce the concentration of Zn, Cd, Cu, and 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. The author found out that in the conditions of the forest lands of the Vinnytsia region, there is an excess of the MPC of cadmium in mushrooms: Gyroporus cyanescens (Lat.) – by 1.6 time, Laetiporus sulphureus (Lat. ) – 1.5 time, Butyriboletus regius (Lat.) – 1.4 time, Leccinellum (Lat.) – 1.7 time, Amanita rubescens (Lat.) – by 6.5 time, Leccinum scabrum (Lat.) – by 1.7 time, Leccinum aurantiacum (Lat.) – by 1.3 time, and Armillaria mellea (Lat.) – 1.7 time. 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. 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. As a result of the research, it was found that after soaking mushrooms for 2 hours in tap water at an ambient temperature of 22-24 oC, the concentration of zinc in them decreases from 1.59 to 1.85 time; copper – from 3.0 to 3.7 time; lead – from 2.41 to 2.62 time; cadmium – from 1.96 to 2.16 time. When soaking mushrooms for 2 hours in one percent salt content in water, the concentration of zinc in them decreases: from 1.2 to 1.63 time; copper – from 2.0 to 2.64 time; lead – from 3.62 to 4.4 time; cadmium – from 6.0 to 3.4 time. According to after keeping mushrooms for 4 hours in one percent salt content in water, the concentration of zinc in them decreased: from 1.23 to 1.48 time; copper – from 1.34 to 2.15 time; lead – from 23.0 to 12.0 time; cadmium – from 1.08 to 1.2 time. And when mushrooms are soaked for 6 hours in one percent salt content in water, the concentration of zinc in them decreased: from 1.16 to 1.29 time; copper – from 1.5 to 1.73 time; lead – from 3.5 to 4.2 time; cadmium – from 1.5 to 2.0 times. 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. On the basis of the conducted researches it is established that, with use of marinating of mushrooms of Suillus luteus (Lat.), Lactarius deliciosus (Lat.) and Armillaria mellea (Lat.) the concentration in them of Pb in 1.14, 1.29 and 1.08 time; Cd – 1.62, 1.68, and 1.4 time; Zn – 1.2, 1.4 and 1.1 time; Cu – 1.3, 2.2 and 1.8 time, respectively. When drying mushrooms (Boletus edulis (Lat.)), The concentration of Pb increases 7,0 time, Cd and Zn – 7.1 time, Cu – 5.55 time.