Накопление токсикантов в ягодной продукции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одной из важнейших экологических проблем современности является проблема загрязнения окружающей среды различными токсикантами, например тяжелыми металлами, радионуклидами и т.д. Соединения этих элементов в силу высокой токсичности, подвижности и способности к биоаккумуляции представляют опасность не только для человека, но и для всего живого на планете. Кроме того, в отличие от токсикантов органической природы, подвергающихся деструкции, однажды включившись в биогеохимические циклы, токсиканты неорганической природы могут сохранять свою биологическую активность практически бесконечно.

Актуальность выбранной темы. Среди живых организмов, населяющих природные экосистемы суши, способностью к активной биоабсорбции различных токсикантов обладают грибы, ягоды. Однако биологический смысл и природная целесообразность такого явления, как и вопросы о метаболических функциях многих химических элементов в грибах остаются пока не выясненными. Кроме того, существует прикладной аспект данной проблемы: нормативы содержания тяжелых металлов и других токсичных элементов в плодовых телах съедобных грибов, ягодной продукции требуют доработки, остается открытым вопрос об усвояемости химических элементов организмом человека. В связи с этим, проблема оценки качества дикорастущей грибной и ягодной продукции в настоящее время представляется заслуживающей внимания. Одной из причин этого является ограниченность сведений о видовой специфичности в накоплении тяжелых металлов и других токсичных элементов плодовыми телами съедобных грибов и ягодами.

Как правило, авторы ограничиваются определением повышенных концентраций химических элементов, часто не рассматривая съедобные грибы и ягоды в качестве растительных пищевых ресурсов. Между тем особо важна оценка того, представляет ли это содержание реальную опасность для здоровья лиц, потребляющих эти продукты в пищу. В лучшем случае загрязнение растительной продукции сравнивается с действующими ПДК. Подобные оценки, как правило, не предполагают учета объема потребления пищевых продуктов и основанного на нем уровня поступления токсикантов в организмы человека. Этим объясняется актуальность выбранного направления исследований.

Целью работы было изучение характера биоабсорбции различных токсикантов плодовыми телами грибов и ягодами, а также их влияния на грибную и ягодную продукцию.

Для достижения поставленной цели предполагалось решение следующих задач:

1) изучить абсорбционную способность различных видов грибов и ягод в отношении тяжелых металлов, радионуклидов в условиях экосистем с различным уровнем техногенного загрязнения;

2) выявить виды, обладающие ярко выраженной избирательной способностью к биоабсорбции отдельных токсикантов;

3) оценить возможности использования некоторых видов грибов и ягод в качестве биоиндикаторов состояния окружающей среды;

4) оценить вероятный риск поступления тяжелых металлов, радионуклидов с плодовыми телами съедобных базидиомицетов и ягодами в организм человека.



1. Накопление токсикантов в грибной продукции

1.1 Грибы как носители экзотоксинов

Являясь гетеротрофами, грибы усваивают из почвы питательные вещества и вместе с ними могут накапливать в плодовых телах некоторые опасные для здоровья человека элементы. Это свойство делает грибы чувствительными экологическими индикаторами загрязнения окружающей среды наряду со мхами и лишайниками [2]. Особенно опасно для человека накопление в грибах тяжелых металлов, которых много вблизи промышленных предприятий, теплоэлектростанций, автомобильных и железных дорог. Свинец, таллий, а также мышьяк не накапливаются в грибах селективно, и поэтому их концентрация в плодовых телах грибов, как и овощах и фруктах, находится в прямой зависимости от содержания этих элементов в соответствующих участках почвы. Кадмий способен избирательно аккумулироваться в некоторых видах шампиньонов: шампиньоне обыкновенном (Agaricus campester), шампиньоне лесном (A. silvaricus), шампиньоне полевом (A. arvensis), достигая концентрации 50 мг/кг сухой массы, что соответствует коэффициенту кумуляции 50-300 по отношению к окружающей среде [8]. При концентрации в воде и пище более 15 мг/кг возможно проявление острой токсичности кадмия, а при постоянном многолетнем потреблении его в количестве 350 мкг в день возможны деформации скелета и повреждение почечной паренхимы. Однако не следует преувеличивать опасность случайного употребления в пищу умеренно контаминированных кадмием грибов, поскольку только 3-8% этого металла абсорбируется при приеме внутрь [14]. Некоторые грибы способны селективно накапливать в себе ртуть. В частности, высокий уровень этого металла возможен в грибах семейства рядовковых (Tricholo-mataceae), шампиньоновых (Agaricaceae), дождевиков (Lycoperdales).

В плодовых телах белого гриба (Boletus edulis), калоцибу майского (Calocybe gambosa) и съедобных видов рядовок (Lepista) уровень ртути может превышать 10 мг/кг сухой массы (соответственно 1 мг/кг влажной массы), а пороговая доза, по данным ВОЗ, составляет около 0,3 мг в день. Концентрация железа, кобальта, марганца в грибах обычно ниже, чем в зеленых растениях, а содержание меди, свинца, цинка и серебра обычно такое же, как в окружающих почвах [20]. Определенные грибы способны аккумулировать радионуклиды. По накоплению радионуклидов грибы сильно различаются. Радионуклиды особенно накапливаются в свинущках, моховике желто-буром, польском грибе, сыроежках, лисичках и белом грибе. За аккумуляцию радиоактивности в грибах ответственны полициклические пигменты бадион и норбадион, придающие шляпке гриба коричневый цвет. Эти пигменты образуют комплексы с 40К и особенно 137Cs. Грибы с яркими шляпками более интенсивно аккумулируют радиоактивные вещества, чем грибы со светлой шляпкой. В среднем удельная активность радионуклидов в грибах в 10-30 раз выше, чем в овощах и фруктах, причем она выше в грибах, растущих в хвойных лесах, по сравнению с грибами, собранными в лиственных лесах, в полянах и на лугах [1].

1.2 Накопление радионуклидов в грибах

При радиоактивном загрязнении среды грибы играют особую роль, поскольку, с одной стороны, сорбируют ряд радиоизотопов, а с другой - служат продуктом питания. В лесном биогеоценозе они - чемпионы по накоплению радиоактивного цезия [1]. В среднем в грибах концентрация 137 Cs более чем в 20 раз выше, чем в максимально загрязненном слое лесной подстилки и на два-три порядка больше, чем в наименее загрязненной древесине. Установлено, что грибы поглощают радиоцезий гораздо сильнее, чем такой элемент, как калий (рисунок 1).



Рисунок 1 - Удельная активность 137 Cs в различных компонентах биогеоценоза. О - лесная подстилка

Вместе с тем грибы не отличаются такой способностью по отношению к 90 Sr и изотопам Pu (238-240 Pu). Коэффициенты перехода (Кп = отношение удельной активности грибов к плотности загрязнения почв) изотопов Pu в плодовые тела примерно в 100 раз, а 90 Sr - в 1000 раз меньше, чем для 137 Cs. Интенсивность поглощения 137 Cs сильно зависит от плотности и распределения загрязнения по почвенному профилю, от видовых особенностей, в первую очередь от глубины залегания мицелия и условий произрастания. Как показали исследования, меньше всего радиоцезия в древоразрушающих грибах, а больше - в симбиотрофах, причем накопительная способность у видов этой группы различается в 10 раз [3].

Высокая селективность в поглощении 137 Cs и небольшой срок жизни плодовых тел (всего около 10 дней) позволили рекомендовать грибы как биоиндикаторы радиоактивного загрязнения. В первые годы после Чернобыльской аварии к биоиндикаторам относили гриб польский (Xerocomus badius), свинушку тонкую (Paxillus involutus), горькушку (Lactarius rufus) и масленок обыкновенный (Suillus luteus). Однако уже тогда полагали, что по мере загрязнения более глубоких слоев почвы среди видов-биоиндикаторов возможны перестановки. Сейчас к биоиндикаторам причисляют желчный гриб (Tylopilus felleus) - он аккумулирует 137 Cs в 100 раз сильнее, чем другие виды грибов того же экотопа. Это свойство желчного гриба обусловлено более глубоким расположением мицелия. А вот тонкую свинушку в настоящее время нельзя считать достоверным индикатором, поскольку она относится к двум экологическим группам - сапротрофам на почве и факультативным микоризообразователям. Хотя вначале, когда загрязнение локализовалось в поверхностных слоях, она отлично выполняла эту роль. В последующие годы по мере проникновения загрязнения в более глубокие слои биоиндикатором может стать и белый гриб, мицелий которого расположен достаточно глубоко [4].

Рисунок 2 - Коэффициенты накопления 137 Cs и тяжелых металлов в различных компонентах биоты соснового фитоценоза (рассчитывали, исходя из содержания элементов в слое 0-10 см)

Накопительные свойства грибов определяются также условиями их произрастания, и в первую очередь степенью увлажнения почв. Так, на увлажненных и переувлажненных лесных почвах (аккумулятивные ландшафты) грибы накапливают радиоактивного цезия на порядок больше, чем те же виды, растущие на автоморфных почвах с глубоким залеганием грунтовых вод (элювиальные ландшафты) [9] (таблица 1).

Таблица 1 - Влияние увлажнения на накопление 137Cs различными видами грибов (плотность загрязнения экотопов 185 кБк/м2)

Вид	Элювиальный ландшафт	Аккумулятивный ландшафт
Опенок настоящий (Armillariela mellea)	1,52	37,0
Дождевик жемчужный (Lycoperdon perlatum)	2,11	5,55
Сыроежки (Russula spp.)	2,29	170,2
Гриб-зонтик пестрый (Macrolepiota procera)	4,81	8,14
Груздь черный (Lactarius necator)	8,88	70,3
Свинушка тонкая (Paxillus involutus)	37,0	777,0

Пространственная неоднородность загрязнения почв и огромные площади, занимаемые грибами, не позволяют достоверно оценить влияние других свойств (мощность лесной подстилки, содержание гумуса, рН солевой и водный, содержание обменных Са, Mg, K) на аккумуляцию 137 Cs. Наиболее тесная связь прослеживается между мощностью лесной подстилки и накоплением 137 Cs грибами [12].

В плодовых телах радионуклиды накапливаются неодинаково. Одни исследователи отмечают, что сильных отличий в концентрации 137 Cs между отдельными частями плодовых тел нет, другие считают, что цезий, как и другие микроэлементы, в большей степени скапливается в шляпках. Оба эти положения имеют право на существование. У молодых особей различия в удельной активности шляпок и ножек минимальны, они появляются лишь по мере созревания плодовых тел за счет концентрации 137 Cs в гименофорах (поверхностях, несущих спороносный слой) [15] (таблица 2).



Таблица 2 - Содержание 137Cs в разных частях плодовых тел грибов (кБк/кг сырой массы)

Вид	Гименофор	Шляпки	Ножки	Целиком
Горькушка (Lactarius rufus)	44,5	15,3	19,8	21,6
Зеленушка (Tricholoma flavovirens)	45,6	11,7	11,8	16,0
Свинушка тонкая (Paxillus involutus)	56,0	25,8	21,0	29,0
Волнушка розовая (Lactarius torminosus)	31,4	21,6	17,0	18,0
Подберезовик (Leccinum scabrum)	45,0	26,5	21,1	32,0

Многолетняя динамика содержания 137 Cs в грибах. На этот счет существуют различные точки зрения. По мнению одних исследователей, концентрация 137 Cs в грибах со временем очень медленно уменьшается, по мнению других - остается почти неизменной, с незначительными вариациями по годам, поскольку радионуклиды аккумулируются в мицелии. В результате длительных наблюдений установлено, что многолетняя динамика накопления 137 Cs грибами меняется в зависимости от физико-химической природы радиоактивных выпадений; климатических и экологических условий (типа почвы и особенностей строения подстилки), а также видовых различий грибов, в частности глубины распространения мицелия. Для видов с поверхностным расположением мицелия (например, свинушки тонкой) она снижается в 1,5-6 раз (в зависимости от видовой принадлежности и типа биогеоценоза). Для видов с более глубоким расположением мицелия (желчного и белого грибов) в настоящее время концентрация 137 Cs в плодовых телах увеличивается. По прогнозам немецких специалистов, к 2011 г содержание 137 Cs в грибах, мицелий которых в основном расположен в минеральных горизонтах почвы, вырастет на 140 %, а в видах с мицелием, находящимся в верхних слоях лесной подстилки, уменьшится до 1 % от первоначального уровня [21].



Рисунок 3 - Распределение мицелия грибов (слева) и 137 Cs в почвенном профиле

гриб радиоцезий биогеоценоз мицелий

Рисунок 4 - Многолетняя динамика 137 Cs в грибах с различной глубиной залегания мицелия



Рисунок 5 - Накопление различных радионуклидов в грибах, произрастающих в пределах одного экотопа. Кп - коэффициент перехода

Внутреннее облучение человека. Экспериментальные исследования накопления 137Cs грибами послужили основой для разработки практических рекомендаций. Съедобные грибы, согласно коэффициентам перехода 137Cs в плодовые тела, разделили на группы, внутри которых эта величина изменяется в 2-4 раза. К слабонакапливающим в основном относятся виды из экологической группы древоразрушающих грибов, а к аккумуляторам - виды-симбиотрофы [23].

В странах Западной Европы, где радиоактивное загрязнение природных экосистем невелико, а грибы в рационе населения играют значимую роль, дополнительные нагрузки от их потребления составляют примерно 2/3 дозы внутреннего облучения от использованных всех пищевых ресурсов леса [23]. В ряде стран, в частности скандинавских, наблюдаются сезонные пики загрязнения мяса промысловых животных, связанные с потреблением ими грибов.

Следует учитывать и то обстоятельство, что основная масса мелких сосущих корней, на которых образуется микориза, располагается в подстилке и верхнем 5-см слое почвы, где сосредоточена большая часть радионуклидов - более 90-95%.

В этом отношении максимальной накопительной способностью выделяются гриб польский, свинушка тонкая, масленок поздний. Эти виды грибов можно использовать в качестве биоиндикатора радиоактивного загрязнения лесов. Дело в том, что даже на относительно чистой территории (0,1 Ки/км2) они накапливают l37 Cs значительно выше допустимых норм (370 Бк/кг). Возможно, что в последующем, по мере миграции 137 Cs в более глубокие почвенные слои, в ряду накопления грибов могут происходить перестановки и максимальным накоплением станут характеризоваться другие их виды [26].

Другим, не менее значимым фактором, определяющим накопление радионуклидов съедобными грибами, являются условия их произрастания. По данным грибы в условиях повышенного увлажнения накапливают значительно большее количество радионуклидов, чем те же самые виды, но в условиях автоморфных почв.

Значительное содержание стабильных изотопов цезия в почве предотвращает накопление в грибах радиоактивного цезия. Наибольшее содержание радионуклидов наблюдается в грибах, растущих на кислых почвах.

Вместе с тем грибы не отличаются повышенной накопительной способностью по отношению к 90 Sr и изотопам плутония (238 Pu, 239 Pu, 240 Pu). Установлено, что грибы поглощают радиоцезий гораздо сильнее, чем такой элемент, как калий [22].

Подводя итоги, касающиеся накопления цезия грибами, можно кратко отметить, что концентрация радиоактивного цезия в грибах определяется факторами:

1) величина плотности загрязнения участка произрастания гриба;

2) количеством стабильного цезия в почве;

3) местными характеристиками почв;

4) кислотностью среды;

5) видовыми особенностями грибов.

Накопительные свойства грибов определяются также условиями их произрастания, и, в первую очередь, степенью увлажнения почв. На увлажненных и переувлажненных лесных почвах грибы накапливают радиоактивного цезия на порядок больше, чем те же виды, растущие на почвах с глубоким залеганием грунтовых вод. Пространственная неоднородность загрязнения почв и огромные площади, на которых растут грибы, не позволяют достоверно оценить влияние на аккумуляцию 137Cs таких свойств почвы как содержание гумуса, рН солевой и водный и содержание обменных Са, Mg, К. Установлена только тесная связь между накоплением грибами 137 Cs и мощностью лесной подстилки [13].

Учеными предложена классификация грибов по накопительной способности 137 Cs. В соответствии с этой классификацией съедобные грибы разделяются на четыре группы (приложение):

1) слабо накапливающие: дождевик жемчужный, вешенка, сыроежка, шампиньон, гриб-зонтик пестрый, опенок осенний ? Кп до 5;

2) средне накапливающие: подосиновик, рядовка серая, лисичка настоящая, белый гриб ? Кп от 5 до 20;

3) сильно накапливающие: сыроежки всех видов, груздь черный, волнушка розовая, лисичка, подберёзовик, зеленка ? Кп от 20 до 50;

4) аккумуляторы радиоцезия: масленок поздний, моховик, рыжик, маслёнок, козляк, свинушка тонкая, польский гриб ? Кп > 50.

Анализ коэффициентов перехода радиоцезия в плодовые тела съедобных грибов, опубликованных в различных источниках, показывает, что различия в накоплении 137 Cs обусловлены принадлежностью грибов к различным экологическим группам: почвенным сапрофитам (организмы, существующие за счет разрушения отмерших органических остатков), подстилочным сапрофитам, микоризообразователям (грибы, образующие симбиоз мицелия гриба с корнем высшего растения), ксилофитам (живет на пнях и разлагающихся остатках деревьев), биотрофом (паразитирует на живых растениях). Наименьшие значения коэффициентов перехода наблюдаются у таких экологических групп грибов как подстилочные сапрофиты и ксилофитные паразиты. Максимальной концентрацией характеризуются виды микоризообразователи. Очевидно, это связано с широким варьированием глубины залегания грибного мицелия, а также приуроченностью его к наиболее загрязненным слоям органоминеральной толщи почв [15].

Итак, анализ коэффициентов накопления радиоактивного цезия (отношение концентрации элемента в компоненте к концентрации в почве) показал, что в биоте лесного биогеоценоза грибы - самые сильные накопители всех элементов (в особенности 137 Cs). В травяно-кустарничковой растительности и структурных частях древесного яруса этих элементов гораздо меньше. Значит, при употреблении грибов, собранных в загрязненных радионуклидами и тяжелыми металлами лесах, высока вероятность не только внутреннего облучения, но и усиленного воздействия этих элементов на организм человека. Отсюда очевидно, что в условиях техногенного загрязнения наиболее действенная мера - просто не есть собранные в лесу грибы и выращивать их в искусственных условиях. Сегодня современные технологии вполне могут обеспечить всех любителей грибов этим продуктом [1].



1.3 Аккумуляция тяжелых металлов грибами

Грибы могут накапливать тяжелые металлы: кадмий, ртуть, свинец, медь, цинк и другие. Концентрация этих металлов в грибах выше, чем в почве, на которой они растут. Этой концентрации часто недостаточно, чтобы вызвать тяжелое отравление, но тяжелые металлы могут влиять на ферментные системы, осложняя процессы обезвреживания токсинов, содержащихся в грибах [5, 25].

Концентрация тяжелых металлов в шляпках грибов выше, чем в ножках. Многое зависит от вида гриба. Установлено, что свинушки, а также черные грузди особенно интенсивно накапливают медь, а шампиньоны и белые грибы - ртуть [6].

Грибы обладают избирательной способностью к накоплению элементов, в частности опасных для здоровья людей. Особую опасность представляет тенденция съедобных грибов к накоплению тяжелых металлов. Эта способность выражена у них гораздо резче, чем у высших растений и других организмов. Так, содержание меди у грибов может быть больше в 13 раз, свинца - в 2 раза, кадмия - в 7, никеля - в 2, хрома - в 2.5 раза [16].

Все дело в том, что грибы - нефотосинтезирующие растения (вообще-то, грибы - не растения и не животные, это отдельное царство в классификации живых существ), обладающие иным механизмом питания; они имеют специфическое сродство к некоторым элементам. Самая высокая степень накопления грибами (индекс аккумуляции) характерна для ртути, кадмия, меди, цинка и селена. Биологическим накоплением кадмия отличаются подберезовик и зонтик, а меди - груздь и дождевик. Особой способностью к накоплению кобальта и цинка выделяются опята [18].

Многие исследователи отмечают, что грибы интенсивно накапливают тяжелые металлы, более того, к некоторым из них имеют специфическое сродство. Они могут аккумулировать Cd, Cu, Zn, Hg и ряд других элементов. Так, ртути в них может быть в 550 раз больше, чем в субстрате, на котором они произрастают. Виды рода Leccinum (обабок), Macrolepiota (гриб-зонтик) хорошо поглощают Cd; свинушка тонкая (Paxillus involutus), груздь черный (Lactarius necator) и дождевик гигантский (Lycoperdon maximum) - Cu; виды рода Agaricus (шампиньон) и белый гриб (Boletus edulis) - Hg. Тяжелые металлы необратимо влияют на биохимический аппарат грибов, а их употребление приводит к тяжелым отравлениям [17].

В целом накопление тяжелых металлов, как и радионуклидов, определяется химической природой самого элемента, биологическими особенностями видов грибов, а также условиями их произрастания [24].

По литературным данным для некоторых грибов содержание отдельных элементов оказывается граничным или превышающим нормальное (Cd - в белом и желчном; Cu - в горькушке; Zn - в белом, горькушке и сыроежке). В этом случае их концентрация в грибах увеличивается в 2-5 раз. Среди элементов-загрязнителей минимальные колебания концентраций характерны для Pb, максимальные - для Cu. Более высокое содержание тяжелых металлов в грибах наблюдается в различных по накопительной способности экотопах. Как правило, это тесно связано с наличием в почвах подвижных форм элементов и слабо - с валовым содержанием.

Видимо, грибы плохо или совсем не усваивают труднорастворимые формы. Известно, что обменные процессы наиболее интенсивны в шляпках, поэтому и концентрация макро- и микроэлементов там выше, чем в ножках. По мере развития плодовых тел меняется и интенсивность аккумуляции элементов. В молодых плодовых телах их, как правило, больше, чем в старых [7, 10].

Меньшая концентрация всех тяжелых металлов характерна для сапротрофов, большая - для симбиотрофов. Но поскольку селективность отдельных грибов по отношению к металлам неодинакова, для тяжелых металлов достаточно трудно выделить виды-биоиндикаторы.

Так, Pb максимально поглощается желчным грибом; Zn - белым, горькушкой и сыроежкой; Cu - сыроежкой и горькушкой; Cd - белым. Тем не менее, в первом приближении можно сказать, что лучшими биоиндикаторными свойствами по отношению к тяжелым металлам обладают горькушка (Lactarius rufus) и желчный гриб (Tylopilus felleus) [19].



2. Накопление токсикантов в ягодной продукции

Леса Беларуси богаты ягодными растениями, которые не только обладают целебными свойствами, но и широко используются в качестве продуктов питания. Традиционно население собирает ягоды клюквы, брусники, черники, голубики, земляники, малины, калины, ежевики, рябины, крушины. В результате аварии на ЧАЭС сбор ягод сильно ограничился на загрязненной территории, максимальные потери пришлись на чернику и клюкву.

Полностью отказаться от использования дикорастущих ягод населению не представляется возможным в связи с отсутствием альтернативных продуктов питания. Обоснованные нормы потребления ягод и фруктов составляют 115 кг в год. Ягоды весьма богаты биологически активными веществами: сахарами, витаминами, ферментами, кислотами, минеральными солями. Содержание пектиновых веществ и клетчатки в лесных ягодах обуславливает защитные свойства организма по отношению к радионуклидам, свинцу и другим тяжелым металлам [11].

2.1 Накопление радионуклидов в ягодах

На поступление радионуклидов в ягоды влияет множество факторов, таких как физиологические особенности ягодника и условия произрастания. Наблюдается варьирование величины радиоактивного загрязнения ягод, собранных даже с локальных деляночных участков. Тем не менее, выявлены некоторые общие закономерности накопления радионуклидов дикорастущими ягодами.

Установлено, что содержание радионуклидов в лесных ягодах находится в прямой зависимости от плотности радиоактивного загрязнения почв. Так, с ростом загрязнения почвы по 137Cs в диапазоне 18-1200 кБк/м2 активность черники возрастала от 70 до 5900 Бк/кг, а земляники от 20 до 3200 Бк/кг. На легких почвах происходит более интенсивное накопление радионуклидов, чем на тяжелых. Переход радионуклидов в ягоды, произрастающие в условиях повышенного увлажнения, больше, чем в ягоды, произрастающие в обычных и сухих местах. Выявлено влияние рельефа на накопление радионуклидов лесными ягодами. К примеру, концентрация 137Cs в чернике, собранной на вершине бугра, в 1,5-2 раза ниже, чем на склоне и понижении.

В отличие от грибов лесные ягоды являются концентраторами 90Sr. При равной плотности радиоактивного загрязнения лесных почв 137Cs и 90Sr последний накопится в 10 раз больше в землянике и в 5 раз больше в малине. Однако, в чернику переход 137Cs из почвы по сравнению со 90Sr выше [23].

Анализ многолетних данных по загрязнению ягод показывает устойчивую тенденцию к уменьшению содержания в них радионуклидов во времени. Тем не менее, проведенные в 1998 году службой радиационного контроля исследования показали, что в среднем по республике превышение допустимого уровня содержания цезия-137 наблюдалось в 25% проб клюквы (максимальная концентрация достигала 15750 Бк/кг), в 35% проб черники (содержание достигало 6650 Бк/кг) и 24% проб ягод брусники, голубики, малины и ежевики (содержание достигало 1110 Бк/кг). Допустимая концентрация радионуклидов в дикорастущих ягодах и консервированных продуктах из них составляет 185 Бк/кг. Даже на относительно чистых лесных землях (1-2 Ки/км2) ягоды из семейства брусничных (черника, клюква, брусника, голубика) накапливают радионуклиды в количествах, превышающих нормы РДУ [1].

По интенсивности накопления 137Cs в порядке увеличения дикорастущие ягоды можно расположить следующим образом: калина, рябина, земляника, ежевика (куманика), малина, брусника, голубика, клюква, черника. При равных условиях черника накапливает 137Cs в 2-3 раза больше, чем малина и земляника.

Ягоды по их способности накапливать 137Cs, можно условно поделить на три группы:

Слабонакапливающие: калина, ежевика, малина.

Средненакапливающие: рябина, земляника.

Сильнонакапливающие: голубика, брусника, черника, клюква.

В лесах у которых плотность загрязнения почвы до 2 Ки/км2 допускается сбор дикорастущих лесных ягод, при этом обязательно проверять ягоды на наличие в них радионуклидов.

При сборе и переработке лесных ягод нужно знать, что: приготовление компота и варенья из ягод не меняют общего содержания 137Cs. Уменьшается лишь удельное содержание 137Cs из-за того, что объем увеличивается при добавлении воды и сахара [11].

Когда плотность загрязнения почвы одинакова накопление 137Cs в ягодах происходит больше тогда, когда они произрастают во влажных условиях, чем, когда в сухих.

Когда плотность загрязнения почв одинакова накопление 137Cs в ягодах меньше - в смешанных сосновых лесах с лиственными древесными породами, больше в лесах, состоящих из одних сосен. Самое маленькое накопление 137Cs отмечают в лиственных лесах [15].

Если концентрация радионуклидов в собранных ягодах незначительно превышает нормы РДУ, их можно использовать для приготовления компотов с выбраковкой ягод. Предлагаемый способ заготовки компотов заключается в следующем: ягоды кипятятся в сахарном сиропе, смесь процеживается, жидкость закатывается в банки, а ягоды отбрасываются. Приготовление джемов и варенья из лесных ягод с концентрацией радионуклидов выше допустимых норм не разрешается. Такие ягоды следует исключать из употребления и заменять их альтернативными продуктами питания, например, садовыми ягодами.

Потери ягодной продукции можно компенсировать за счет их культивирования на ягодных плантациях на незагрязненных участках лесных комплексов. Переход на возделывание клюквы, черники, брусники, голубики, ежевики, малины на дачных и приусадебных участках также позволяет получать экологически чистую ягодную продукцию. Например, содержание 137Cs в садовой землянике при плотности загрязнения почвы 15 Ки/км2 составляет 40 Бк/кг, что значительно ниже установленных норм. За рубежом ягоды успешно культивируются давно и в широком масштабе.

Таким образом, в настоящее время для радиоактивно загрязненных лесных территорий Беларуси дикорастущие грибы и ягоды являются критическим звеном в пищевой цепочке человека с точки зрения возможных дозовых нагрузок. Содержание радионуклидов в дарах леса увеличивается с ростом уровня радиоактивного загрязнения почвы. В качестве наиболее значимого фактора, влияющего на поступления радионуклидов в ягоды и грибы, можно также выделить условия увлажнения почвы: степень перехода радионуклидов в лесную пищевую продукцию в условиях повышенного влагосодержания может возрастать в 3-4 раза. Большое влияние на накопление радионуклидов в грибах и ягодах оказывает их видовая принадлежность [12].

В настоящий период сбор грибов и ягод на загрязненной территории весьма ограничен и практически полностью запрещен на территориях с плотностью выпадения более 2 Ки/км2 по 137Cs. Однако, уровень содержания радионуклидов в пищевой продукции леса со временем будет уменьшаться за счет естественного радиоактивного распада и миграции радионуклидов в глубь почвы. Предварительные прогнозные расчеты показывают, что в 2015 году концентрация 137Cs в лесной продукции уменьшится до уровня допустимых норм там, где плотность радиоактивного загрязнения в 1991 году составляла: 4 Ки/км2 - для черники, 8 Ки/км2 - для земляники, 5 Ки/км2 - для группы слабонакапливающих грибов [1].

Следует также отметить, что к настоящему времени разработано множество рекомендаций по выходу из создавшегося кризисного положения в отношении использования даров леса. Перспективным способом является искусственное культивирование экологически чистых грибов и ягод, что позволит снизить поступление радионуклидов в организм человека, а, следовательно, и риск для здоровья населения [11].

2.2 Накопление тяжелых металлов в ягодной продукции

Растения накапливают соединения тяжелых металлов преимущественно в корнях. Но поступают тяжелые металлы в растения не только через корни, но и через листья. Степень накопления металлов в органах растений уменьшается в следующем порядке: корни - стебли - листья - плоды (семена). Что касается плодов, то от 38 до 59 % тяжелых металлов сосредоточивается в кожице, от 15 до 30% - в мякоти (жмыхе) и 16% - в соке [25].

Своевременно собранные лесные ягоды и правильно хранимые практически не накапливают тяжелых металлов в себе.

При одинаковых условиях выращивания в листьях земляники и малины кадмия накапливается в 3-4 раза больше, чем в листьях смородины и вишни (в среднем около 0,04 мг/кг), а свинца в этих же культурах - приблизительно одинаковое количество (в среднем около 0,5 мг/кг), за исключением земляники, в листьях которой его обнаружили в 2 раза меньше по сравнению с другими культурами.

При выборе ключевых участков для исследования содержания тяжелых металлов в ягодах, а также грибах необходимо учитывать следующие условия: выбранный район должен принадлежать к типичным для региона эколого-географическим зонам; выделенные участки должны быть подвержены антропогенному загрязнению промышленными выбросами в различной степени. Мера токсичности воздействия может быть определена по содержанию соединений металлов в почвах или в атмосферных осадках (снежный покров); участки должны располагаться вблизи населенных пунктов, население которых активно использует естественные ресурсы. Степень загрязнения природной среды на выбранных участках характеризуется концентрациями приоритетных поллютантов в подстилке и величине рН [16].

Уровни накопления металлов определяются как видовой спецификой, так и удалением от источника загрязнения. На загрязненных участках средние уровни кадмия и свинца могут быть выше ПДК у шиповника (в 1,2-3,2 раза), брусники (в 1,2-4,8 раза), черники (в 1,4-1,7), малины (в 1,2-5,6 раза), костяники (в 2,3-5,9 раза) и земляники (в 1,3-11 раз). У костяники, земляники и малины с незагрязненных территорий средние концентрации также по некоторым данным превышают ПДК по кадмию (в 2,8-5 раз) и свинцу (в 1,2-1,3 раза) [24].



Заключение

Рационы населения малых городов и сельских поселений основаны на продуктах местного производства (в том числе плодово-овощной продукции из личных подсобных хозяйств, сборах дикорастущих ягод и грибов), санитарный контроль над которыми практически отсутствует. Приоритетными загрязнителями являются тяжелые металлы и радионуклиды. Токсиканты отличаются способностью длительно аккумулироваться в природных депонирующих средах (почва, лесная подстилка) и оказывать хроническое воздействие на растительность и животных. В окрестностях действующих предприятий это воздействие постоянно возрастает вследствие поступления и длительного накопления в объектах окружающей среды токсикантов.

Растения накапливают соединения тяжелых металлов преимущественно в корнях. Но поступают тяжелые металлы и другие токсиканты в растения не только через корни, но и через листья. Степень накопления токсикантов в органах растений уменьшается в следующем порядке: корни - стебли - листья - плоды (семена). Таким образом, из рассматриваемых в данной работе объектов наибольшую опасность для человека представляют грибы.

Элементный состав базидиом грибов разных видов, развивающихся в сходных условиях природных экосистем, не испытывающих существенного техногенного загрязнения, существенно отличается (для некоторых элементов на порядки). Он определяется в первую очередь биологическими особенностями представителей отдельных видов, среди которых выявлены виды-накопители изученных химических элементов.

Способность к накоплению поллютантов грибами по-разному выражена у представителей различных эколого-трофических групп. Максимальная способность к биоабсорбции свинца, цинка и мышьяка отмечена для группы гумусовых сапротрофов, марганца - для симбиотрофов. Содержание тяжелых металлов и мышьяка в базидиомах снижается с возрастом последних.

По способности ингибировать рост и развитие мицелия грибов в чистой культуре химические элементы можно расположить в следующем порядке: хром - свинец - мышьяк.

Для определения влияния тяжелых металлов и мышьяка на базидиальные макромицеты в чистой культуре наиболее информативным является комплексный подход, при котором воздействие химических элементов оценивается не только по ростовым характеристикам мицелия, но и по интенсивности образования продуктов окислительной деструкции липидов.

Можно сделать вывод, что употребление в пищу ягод из зон сильного и умеренного загрязнения не оказывает существенного влияния на формирование дополнительной токсической нагрузки, тогда как грибная продукция вносит значительный вклад.

При всей условности проводимых оценок, связанных, прежде всего, с неопределенностью состава и объема пищевых рационов, очевидна необходимость организации экологического и санитарно-гигиенического мониторинга за уровнем загрязнения природной среды и дикорастущих видов съедобных ягод и грибов. Это позволит снизить риск заболеваемости населения, использующего в пищу эти продукты.



Список использованных источников

1. Алексахин, Р.М. Крупные радиационные аварии: последствия и защитные меры / Р.М. Алексахин, Л.А. Булдаков, В.А. Губанов. - М., 2001. - 192 с.

2. Бурова, Л.Т. Загадочный мир грибов / Л.Т. Бурова. - М., 1991. - 150 с.

3. Банников, А.Г. Основы экологии и охрана окружающей среды / А.Г. Банников, А.А. Вакулин, А. К. Рустамов. - М.: Колос, 1996. - 303 с.

4. Беккер, З.Э. Влияние внешних воздействий на плодоношение грибов / З.Э. Беккер // Успехи современной биологии. - 1936. - № 3. - С. 491-508.

5. Беккер, 3.Э. Физиология и биохимия грибов / З.Э. Беккер. - М.: Изд-во Моск. ун.-та. - 1988. - 230 с.

6. Бухало, А.С. Высшие съедобные базидиомицеты в чистой культуре / А.С. Бухало. - Киев: Наукова думка, 1988. - 144 с.

7. Горленко, Н.В. Грибы как источник пищевых белков / Н.В. Горленко // Микология и фитопатология. - 1983. - Т. 17. - Вып. 3. - С. 177-181.

8. Денисова, Г.В. Об отзывчивости различных штаммов Agaricus bisporus на обработку селеном / Г.В. Денисова // Тез. докл. молодых учёных. - Пенза: РИО ПГСХА, 1998. - С. 102-103.

9. Денисова, Г.В. Влияние неорганических соединений селена на рост и развитие базидиальных макромицетов / Г.В. Денисова // Дис. канд. биол. наук. - М., 1999. -130 с.

10. Денисова, О.Н. Особенности микроэлементного состава растений придорожной зоны в условиях остаточного загрязнения свинцом / О.Н. Денисова // Автореф. дис. канд. хим. наук. Казань, 2006. - 22 с.

11. Зеленин, К.Н. Что такое химическая экотоксикология / К.Н. Зеленин // Соросовский образовательный журнал. - М., 2000. - № 6. - С. 32-36.

12. Зырянова, У.П. Влияние экологических факторов на содержание тяжелых металлов и Cs-137 в микобиоте лесных экосистем / У.П. Зырянова // Автореф. дис. канд. биол. наук. - Ульяновск, 2007. - 26 с.

13. Иванов, А.И. О роли базидиальных макромицетов в трансформации ультрамикроэлементов в экосистемах I. Биоабсорбция селена / А.И. Иванов, А.Ф. Блинохватов // Микология и фитопатология. - 2003. - Т. 37. - Вып. 1. - С. 70-75.

14. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение / В.Б. Ильин. - М., 1991. - 120 с.

15. Ипатьев, В.А. Лес. Чернобыль. Человек. Лесные экосистемы после аварии на Чернобыльской АЭС: состояние, прогноз, реакция населения, пути реабилитации / В.А. Ипатьев, В.Ф Багинский, И.М. Булавик. - Гомель, 1999. - 146 с.

16. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. - М., 1989. - 96 с.

17. Малеев К.И. Использование растений и грибов для индикации загрязнения среды металлами / К.И. Малеев, Л.Е. Механошин // Экологическая безопасность зон промышленных агломераций Западного Урала.: Тез. докл. семин. - Пермь, 1983. - С. 50-51.

18. Поддубный, А.В. Оценка качества среды по содержанию тяжелых металлов в опенке осеннем Armillaria mellea И Микология и фитопатология / А.В. Поддубный, Н.К. Христофорова. - 1999. - Т. 33. - Вып. 4. - С. 271-275.

19. Рязанов, А.П. Воздействие тяжелых металлов и мышьяка на базидиальные макромицеты / А.П. Рязанов // Дис. канд. биол. наук. - М.: МГУ, 2003. - 109 с.

20. Томсон, А.Э. Биосорбция металлов дереворазрушающим грибом Phellinus Robustus / А.Э. Томсон, И.А. Гончарова, В.Г. Бабицкая, Т.В. Соколова // Природопользование. - 1997. - Вып. 3. - С. 8-9.

21. Фостер, Д. Химическая деятельность грибов / Д. Фостер. - М.: Издательство иностранной литературы. - 1950. - 652 с.

22. Цапалова, И.Э. Экспертиза грибов: учеб.-справ. пособие / И.Э. Цапалова, В.И. Бакайтис, Н.Ф. Кутафьева, В.М. Поздняковский. - Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та. - 2002. - 256 с.

23. Цветнова, О.Б. Накопление радионуклидов и тяжелых металлов грибным комплексом лесных экосистем / О.Б. Цветнов, Н.М. Шатрова, А.М. Щеглов // Науч. тр. Ин-та ядерных исследований. - Киев, 2001. - № 3 (5). - С.171-176

24. Чураков, Б.П. Микоиндикация загрязнения лесных экосистем тяжелыми металлами / Б.П. Чураков, Е.С. Лисов, Н.А. Евсеева // Микология и Фитопатология. - 2000. - Т. 34. - Вып. 2. - С. 57-61.

25. Чураков, Б.П. Тяжелые металлы в представителях различных эволюционных групп грибов / Б.П. Чураков, У.П. Зырьянова, С.В. Пантелеев // Микология и фитопатология. - 2004. - Т. 38. - Вып. 2. - С. 68-77.

26. Щеглов, А.И. Грибы биоиндикаторы техногенного загрязнения / А.И. Щеглов, О.Б. Цветнова // Природа. - 2002. - № 11. - С. 7-16.



Приложение

Основные виды грибов, отличающиеся по степени накопления 137 Cs

Размещено на Allbest.ru