Вісник НАН України. 2017. № 6. С.61-76
https://doi.org/10.15407/visn2017.06.061
ГРОДЗИНСЬКА Ганна Андріївна —
кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник відділу фітоекології Інституту еволюційної екології НАН України
РАДІОНУКЛІДНЕ ЗАБРУДНЕННЯ МАКРОМІЦЕТІВ
У статті на основі результатів літературних та власних досліджень розглянуто проблему, пов’язану з тим, що дикорослі гриби з регіонів, забруднених внаслідок Чорнобильської катастрофи, в разі їх харчового або лікарського застосування й дотепер становлять небезпеку для здоров’я людей. Наведено дані щодо вмісту радіонуклідів природного і техногенного походження в плодових тілах макроміцетів. Враховуючи комплексний характер радіонуклідного забруднення дикорослих макроміцетів, підкреслено необхідність довгострокового радіоекологічного моніторингу довкілля.
Ключові слова: радіонукліди, гриби, біоіндикатори.
Планетарні масштаби ядерних аварій та їх тяжкі екологічні наслідки зумовлюють необхідність довготривалого моніторингу довкілля. Ключова роль мікобіоти полягає не лише в її участі в процесах біогенної міграції радіонуклідів у ґрунтах, а й у іммобілізації та утримуванні значної кількості радіонуклідів ґрунтовою міцеліальною біомасою [1–4].
Численні публікації останніх десятиліть присвячені високим акумулятивним властивостям шапинкових грибів щодо важких металів, радіонуклідів природного і техногенного походження [5–43]. Уперше явище накопичення макроміцетами радіонуклідів внаслідок їх глобальних викидів після випробувань ядерної зброї було встановлено Г. Грютером у 1963 р. У зразках шапинкових грибів із Західної Німеччини було виявлено вибіркове накопичення не лише 137Cs, а й інших продуктів розпаду — 144Ce, 106Ru,90Rh і 90Sr [44]. У дочорнобильський період найвищу активність 137Сs (до 25,2 кБк/кг сухої маси) було зафіксовано австрійським ученим К. Хазельвандтером у Cortinarius armillatus [45]. Дослідження біоакумуляції та переносу радіонуклідів з ґрунту у плодові тіла макроміцетів після чорнобильської катастрофи були зосереджені переважно на радіоцезії (137Cs, у перші роки після аварії у поєднанні з 134Cs) і частково на 90Sr, оскільки їх було визнано головними дозоутворювальними радіонуклідами. Цим пояснюється недостатня вивченість акумуляції макроміцетами інших радіонуклідів як природного, так і техногенного походження, інтерес до яких посилився лише в останні роки.
Серед радіонуклідів природного походження у грибах спостерігаються найвищі рівні 40К, який у плодових тілах розподіляється нерівномірно, кількісно знижуючись у послідовності шапинка ˃ ніжка ˃ пластинки, або трубочки гіменофора ˃ спори. Активність 40К, визначена у багатьох видів дикорослих макроміцетів Центральної Європи в період між 1984 і 1992 р., перебувала в межах 800–1500 Бк/кг сухої маси [30, 31]; у зразках грибів Українського Полісся, взятих у період 1990–2010 рр., — була на такому самому рівні, лише у деяких видів відзначено підвищені рівні цього ізотопа, зокрема у Boletus chrysenteron (українські назви грибів наведено в додатку) — до 11000, у видів роду Amanita — до 7000, тоді як рівень 40К у ґрунтах з місцезростань грибів становив 100–700 Бк/кг с.м. (рис. 1) [4, 18]. Найвищий рівень активності 40К виявлено у Laccaria laccata — до 12000 Бк/кг с.м. [46]. Мінімальні коефіцієнти накопичення (Кн дорівнює співвідношенню активності радіонукліда в плодовому тілі гриба до його активності у ґрунті/субстраті в точці збору) 40К (близько 2,0) були встановлені нами у сапротрофних і лігнотрофних видів — Macrolepiota procera, M. rachodes, Tricholomopsis rutilans, максимальні — у B. chrysenteron (98), Amanita citrina (63), Coltricia perennis (48), Agaricus sylvaticus та A. rubescens (20).
У мінеральному складі плодових тіл шапинкових грибів калій є макроелементом, тому поглинання його з ґрунтів/субстратів (у тому числі 40К) неминуче. Зважаючи на те, що 40К, на відміну від 137Сs з радіоактивних опадів, рівномірно розподілений по вертикальному профілю лісових ґрунтів, припускають, що на його акумуляцію плодовими тілами рівень залягання міцелію не впливає [47].
Активність 210Pb (продукт розпаду природних ізотопів 238U, 226Ra, 222Rn) у грибах зазвичай на два порядки нижча, ніж 40К [31]. Максимальну активність 210Pb було виявлено в шапинках та цілих плодових тілах Boletus edulis, відповідно 58,9 і 36,6 Бк/кг с.м. [48]. Також у грибах з Польщі було знайдено природний ізотоп 210Po (продукт розпаду 238U) [33]. Слід зазначити, що у досліджених зразках 20 їстівних та неїстівних видів грибів максимальні рівні активності 210Po виявлено у B. edulis, Leccinum scabrum — до 40 Бк, а мінімальні 2,1–4,3 Бк/кг с.м. у Xerocomus badius (Boletus badius) і X. subtomentosus (B. subtomentosus) (до речі, обидва види є типовими акумуляторами радіоцезію). У шапинках рівні цього радіонукліда вищі, ніж у ніжках. За умови річного споживання людиною 5 кг свіжих плодових тіл B. edulis, отримана ефективна доза від 210Po досягає 37 мкЗв [33]. Автори зазначають, що активність 210Po в грибах була істотно вищою, ніж у продуктах харчування рослинного і тваринного походження. У роботі [49] також встановлено найвищі рівні 210Po у болетальних грибах (а саме, у Leccinum vulpinum), а низькі — у представників родини Russulaceae. При цьому розрахована річна доза від 210Po внаслідок споживання грибів в умовах Фінляндії становить близько 4 мкЗв.
Результати досліджень, проведених у національному парку Евре Дівідал (Øvre Dividalen) на півночі Норвегії, свідчать, що дикорослі їстівні гриби та ягоди мали близькі рівні акумульованого 210Pb, але рівні накопичення 210Po та 40K у грибах були вищими, ніж у ягодах. Середні концентрації активності 210Po в L. scabrum досягали 94, а в L. versipelle — 198 Бк/кг с.м., що набагато перевищувало активність цього радіонукліда у плодових тілах інших досліджених мікосимбіотрофних видів — Russula paludosa (4,7) і R. decolorans (7,4). З огляду на те, що болетальні види є визнаними акумуляторами селену (аналога полонію), автори роботи [50] висловили припущення, що значне перевищення рівнів акумуляції 210Po у видів роду Leccinum порівняно з Russula spp. пов’язане саме з цим фактом. Співвідношення активностей 210Po/210Pb в усіх досліджених зразках грибів завжди було більшим за одиницю. При цьому автори підкреслюють, що в цьому регіоні внесок 137Сs чорнобильського походження не такий вагомий, як у центральній частині Норвегії, тому доза (за умов високого рівня споживання лісової продукції), зумовлена переважно комбінацією 210Po, 210Pb і 40K, досягає 0,05 мЗв/рік за рахунок ягід і 0,50 мЗв/рік за рахунок грибів [50].
Нечисленні літературні дані свідчать про досить низький рівень активності 226Ra в плодових тілах макроміцетів з європейських країн [51, 52]. В Україні 226Ra і 228Ra ми виявили в 1991 р. у деяких зразках грибів, зокрема 226Ra у Pholiota destruens — 22 Бк/кг с.м. (м. Київ), 226Ra і 228Ra у Marasmius oreades — відповідно 22 і 15 Бк/кг с.м. (Київська обл., Обухівський р-н) і 228Ra у A. campestris — 71 Бк/кг с.м. (Чернігівська обл., Бобровицький р-н) [18].
Здатність грибів акумулювати природні ізотопи 234,238U і 228,230,232Th привертає особливу увагу. Дослідження, проведені у двох географічно віддалених (понад 250 км), але екологічно подібних екосистемах Іспанії з високою продуктивністю макроміцетів, показали, що TF (transfer factor, або коефіцієнт переносу) урану був у межах 0,043–0,049, а TF торію — 0,030–0,62. Найвищі коефіцієнти біодоступності (визначаються так само, як і Кн) 234U і 238U спостерігалися у Hebeloma cylindrosporum (8,2 і 6,3), Amanita muscaria (6,0 і 4,5), Tricholoma terreum (4,0 і 3.8) і T. pessandatum (4,0 і 3,1).
Водночас найвищі коефіцієнти біодоступності 228,230,232Th встановлено для T. terreum (відповідно 64, 316 і 272), H. cylindrosporum (62, 371 і 360) та A. muscaria (38, 195 і 188). Порівняння коефіцієнтів переносу досліджених природних радіонуклідів з техногенними показало, що біодоступність торію близька до біодоступності цезію, а урану — вища, ніж у 90Sr, 239+240Pu і 241Am.
Отже, незважаючи на загальну достатньо низьку доступність торію і урану у ґрунтах, макроміцети все ж здатні до переносу і накопичення цих елементів. Автори роботи [53], враховуючи ці результати й отримані раніше дані щодо високих рівнів акумуляції радіоцезію Н. cylindrosporum та іншими представниками роду Hebeloma, вважають, що вони є надійними біоіндикаторами радіонуклідного забруднення довкілля.