Investigation of the migration of arsenic and mercury from the substrate to mushrooms
Authors: Шевченко С.Е. , Базаркин А.Ю. , Самойлова А.М. 
Published: August 2024

На основании существующей технологии культивации шампиньонов провели анализ рисков этапов технологии Agaricus bisporus L. и выявили возможные причины содержания тяжёлых металлов в готовой продукции как свежих шампиньонов, так и переработанных, поставляемой в торговые сети. Одной из основных причин возможного присутствия тяжёлых металлов в культивируемых грибах является переход металлов в тело гриба из субстрата, взятого для культивации. Цель работы – изучение миграции мышьяка и ртути из субстрата в шампиньоны Agaricus bisporus L. на примере искусственно контаминированных разными концентрациями модельных систем субстратов (далее МСС). В статье приведены результаты исследования миграции и проанализированы уровни содержания ртути и мышьяка в грибах и субстратах. В качестве объектов исследования были взяты образцы свежих шампиньонов (Agaricus bisporus L.), полученных в лабораторных условиях из разных МСС. При культивировании грибов были использованы МСС на основе готовых наборов для выращивания Agaricus bisporus L. в домашних условиях «Домашняя грибница» (ИП Десятникова Е. В., г. Иваново, Россия). Субстраты были искусственно загрязнены водными растворами неорганических солей ртути и мышьяка различных концентраций. Уровень содержания ртути и мышьяка в выращенных шампиньонах и субстратах (нижнем соломистом слое среды для выращивания гриба) определяли методом инверсионной вольтамперометрии, в покровном слое (верхнем торфяном слое среды для выращивания гриба) атомно-абсорбционной спектрометрией. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в грибах согласно ТР ТС 021/2011 установлена 0,05 мг/кг по ртути и 0,5 мг/кг по мышьяку. ПДК почвы согласно СанПиН 1.2.3685-21 составляет 2,10 мг/кг по ртути и 2,0 мг/кг по мышьяку. Значительное превышение ПДК в полученных шампиньонах наблюдали только по ртути в случаях с искусственно загрязнёнными субстратами, если загрязнение составило выше 10 % от ПДК почвы. Самый низкий уровень ртути и мышьяка зафиксирован в шампиньонах, выращенных на исходном, специально не загрязненном субстрате, где при поливе в течение всего процесса культивации применяли исключительно дистиллированную воду. Он составил 0,0054±0,0016 мг/кг по ртути и 0,0053±0,0013 мг/кг по мышьяку. Было проанализировано содержание ртути и мышьяка в грибах и МСС. Показана прямая пропорциональная зависимость содержания мышьяка и ртути в теле гриба от концентрации металлов в субстрате. По мышьяку прямую зависимость наблюдали в образцах, выращенных на слабо загрязнённых субстратах, с контаминацией субстрата до 25 % от ПДК почвы. По ртути характерную зависимость наблюдали при загрязнении более высокими концентрациями: 50–150 % от ПДК почвы.
Based on the existing champignon cultivation technology, we conducted a risk analysis of the Agaricus bisporus L. technology stages and identified possible reasons for the content of heavy metals in finished products, both fresh champignons and processed ones, supplied to retail chains. One of the main reasons for the possible presence of heavy metals in cultivated mushrooms is the transfer of metals into the body of the fungus from the substrate taken for cultivation. The aim of this work is to study the migration of arsenic and mercury from the substrate to Agaricus bisporus L. using the example of artificially contaminated with different concentrations of model substrate systems (hereinafter MSS). The article presents the results of a migration study and analyzes the levels of mercury and arsenic in mushrooms and substrates. The objects of study were samples of fresh champignons (Agaricus bisporus L.), obtained in laboratory conditions from different MSS. When cultivating mushrooms, we used MSS based on ready-made kits for growing Agaricus bisporus L. at home «Home Mycelium» (IP Desyatnikova E. V., Ivanovo, Russia). The substrates were artificially contaminated with aqueous solutions of inorganic mercury and arsenic salts of various concentrations. The level of mercury and arsenic in grown champignons and substrates (the lower straw layer of the mushroom growing medium) was determined by inversion voltammetry (IVA), in the cover layer (the upper peat layer of the mushroom growing medium) by atomic absorption spectrometry (AAS). The maximum permissible concentration (MPC) in mushrooms according to TR CU 021/2011 is set at 0.05 mg/kg for mercury and 0.5 mg/kg for arsenic. The maximum permissible concentration of soil according to SanPiN 1.2.3685-21 is 2.10 mg/kg for mercury and 2.0 mg/kg for arsenic. A significant excess of the MPC in the resulting champignons were observed only for mercury in cases with artificially contaminated substrates, if the contamination was above 10 % of the soil MPC. The lowest levels of mercury and arsenic were recorded in champignons grown on the original, especially uncontaminated substrate, where exclusively distilled water were used for irrigation throughout the entire cultivation process. It was 0.0054±0.0016 mg/kg for mercury and 0.0053±0.0013 mg/kg for arsenic. The content of mercury and arsenic in mushrooms and MSS was analyzed. A direct proportional dependence of the content of arsenic and mercury in the body of the fungus on the concentration of metals in the substrate is shown. For arsenic, a direct relationship was observed in samples grown on slightly contaminated substrates, with substrate contamination up to 25 % of the soil MPC. For mercury, a characteristic dependence were observed when polluted with higher concentrations: 50–150 % of the soil MPC.