U H. & H K. 2007: Biomonitoring kadmia v lesním prostředí Krkonošského národního parku s vazbou na potravní řetězec. Výsledky z let 1998–2005. – In: Š J. & K R. (eds), Geoekologické problémy Krkonoš. Sborn. Mez. Věd. Konf., říjen 2006, Svoboda n. Úpou. Opera Corcontica, 44/2: 517–521.
Biomonitoring kadmia v lesním prostředí Krkonošského národního parku s vazbou na potravní řetězec. Výsledky z let 1998–2005 Biomonitoring of cadmium in the forest environment of the Krkonoše National Park in the connection to the food chain. Results from 1998–2005 Hana Uhlířová & Kateřina Hellebrandová Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v.v.i., Jíloviště-Strnady 136, 156 04 Praha 5 – Zbraslav,
[email protected] V Krkonošském národním parku se pravidelně sleduje zdravotní stav vybraných porostů. Kromě výživy se monitoruje i obsah zátěžových prvků, včetně kadmia. Postupně byly jeho koncentrace zjišťovány v mechorostech a jehličí, v bukových listech, keřících a plodech borůvky černé a v plodnicích jedlých hub. Koncentrace kadmia zjištěné v listoví byly poměrně nízké, v mechorostech byly zjištěny hodnoty nepatrně vyšší a v plodech i keříčcích borůvky nebylo kadmium naměřeno vůbec. Nejvýznamnějšími bioakumulátory kadmia se ukázaly houby, u kterých byly zjištěny koncentrace, které můžeme v porovnání s dříve platnou vyhláškou č. 53/2002 Sb. označit jako nadlimitní, představující riziko pro konzumenty. In the Krkonoše National Park the health state of selected stands is regularly monitored. Besides stand nutrition the content of some stress elements is studied, including cadmium. Its concentrations were stated gradually in mosses, foliage, blueberry shrubs and fruits, and in eatable mushrooms. Cadmium concentrations in the foliage were comparatively low, in mosses they were slightly higher, in blueberry shrubs and fruits no cadmium find at all. Mushrooms were the most important „accumulators“ of cadmium, showing the concentrations which could be stated as over limit (Regulation No. 53/2002 valid in the past), meaning certain risk for the consumer. Klíčová slova: Keywords:
kadmium, bukové listy, smrkové jehličí, mechy, borůvka, houby cadmium, beech leaves, spruce needles, mosses, blueberry, mushrooms
ÚVOD Pomocí mechových bioindikátorů byla v minulých letech zjištěna poměrně vysoká depozice těžkých kovů od krušnohorské oblasti směrem k Mělníku, v oblasti Jizerských hor, dále v okolí Příbrami a Ostravice v oblasti Moravskoslezských Beskyd a také u Sokolova v oblasti Karlovarské vrchoviny (S & S 1995 a 1998). Naše plošné sledování navázalo na tato zjištění a bylo zaměřeno zejména na ty prvky, které jsou vymezeny Protokolem o těžkých kovech
517
k Úmluvě o dálkovém znečišťování ovzduší překračujícím hranice států (CLRTAP). Protokol byl podepsán v červnu 1998 a zatím se omezil jen na kadmium, olovo a rtuť, které prokazatelně mají nepříznivé účinky na lidské zdraví a životní prostředí. Olovo a rtuť mají neurotoxické účinky, kadmium a olovo vykazují hepatotoxické a nefrotoxické účinky. Kadmium a rtuť jsou rovněž označovány za teratogeny a karcinogeny (U & H 1999). Za přírodní zdroje kadmia se považují vulkanické emise a zvětrávání matečných hornin, které mohou být přenášeny na velké dálky (M & al. 1996). Hranice přirozeného výskytu v půdě je velmi nízká, pohybuje se mezi 0,1–1,0 mg.kg-1. Do atmosféry, kde byly ještě nedávno zjištěny koncentrace 2,0–4,8 ng.m-3 se Cd dostává hlavně z mnoha průmyslových zdrojů (elektrovýroby, barvy-laky, stabilizace PVC polymerů aj.), spaloven a metalurgického průmyslu (R 1994, B & al., 1996). V rámci národního lesnického programu se na české straně Krkonoš pravidelně sleduje na vybraných lokalitách zdravotní stav a výživa mladších smrkových porostů. V rámci mezinárodního programu ICP Forests byla v roce 1997 v přírodní rezervaci V bažinkách založena plocha intenzivního monitoringu pod značkou B151-Mísečky, kde se v navazujícím projektu VaV č. 340/1/01 kromě závazných parametrů sledoval v listech a jehličí dřevin i obsah zátěžových prvků, včetně kadmia. Na tato sledování, která mají na zřeteli především vyhodnocení vývoje zdravotního stavu a výživy lesních porostů navázal v roce 1997 projekt „Monitoring sledování cizorodých látek v lesních ekosystémech s vazbou na potravní řetězec“, garantovaný Ministerstvem zemědělství České republiky. V rozmezí let 1998–2006 byly postupně zjišťovány koncentrace kadmia ve smrkovém jehličí, bukových listech, mechorostech Hypnum cupressiforme a Dicranum scoparium, v keřících a plodech borůvky (Vaccinium myrtillus) a především v plodnicích jedlých hub. Nejčastěji byly zastoupeny hřibovité druhy: Xerocomus badius, Xerocomus chrysenteron a Boletus edulis. Cílem projektů bylo a stále je posoudit stav zatížení lesních ekosystémů na celém území České republiky látkami, které jsou významné z hlediska zdravotního stavu lesa a potravního řetězce. Příspěvek v souhrnném vyhodnocení vzájemně kompatibilních výsledků komplexně hodnotí celé období 1998–2005 na území KRNAP. Pro houby jsou připojeny i výsledky roku 2006.
METODY Vzorky mechorostů a vzorky listoví z horní třetiny korun byly sbírány na konci vegetační periody (UN/ECE M 1998), vzorky borůvky černé a hub byly sbírány v průběhu letních a podzimních měsíců v souladu s přílohou 13 vyhlášky č. 157/2003 Sb. Všechny vzorky byly usušeny a homogenizovány. Analýzy těžkých kovů ve vzorcích provedla Zkušební laboratoř VÚLHM. Po mikrovlnném rozkladu v HNO3 byly vzorky analyzovány metodou OES-ICP.
VÝSLEDKY Koncentrace kadmia zjištěné v bukovém listí a smrkovém jehličí byly poměrně nízké (<0,1– 0,24 mg.kg-1), v mechorostech byly zjištěny hodnoty jen nepatrně vyšší a to v bukovém porostu max. 0,32 a ve smrkovém porostu max. 0,66 mg.kg-1. V plodech ani keříčcích borůvky nebylo kadmium naměřeno. Nejvýznamnějšími bioakumulátory kadmia se ukázaly houby a to především hřibovité druhy (U 2005), u kterých byly na území parku zjištěny koncentrace v rozmezí 2,32–38,7 mg.kg-1 v sušině. Vyhodnocení analýz kadmia v houbách je prezentováno v návaznosti na dříve platnou legislativu (Vyhláška MZd č. 53/2002). Současné platné hygienické limity pro těžké kovy v houbách se nám nepodařilo zjistit a tak pokračujeme v hodnocení jako v předchozích letech. Každý rok byly v České republice nalezeny vzorky s vyšší koncentrací kadmia (Cd) a rtuti (Hg).
518
Počet nadlimitních vzorků z celkového množství analyzovaných vzorků v daném roce pro celou ČR a Krkonošský národní park udává Tab. 1. V každém roce překročil koncentraci 2 mg/kg Cd na území celé České republiky značný počet vzorků, který se často blíží nebo někdy i překračuje 50 %. Na území Krkonošského národního parku bylo procento nadlimitních vzorků z poměrně malého počtu analyzovaných vzorků ještě vyšší. Lokality s nejvyššími koncentracemi jsou vyznačeny v mapce (Obr. 1.) červenou barvou. Tab. 1. Porovnání počtu vzorků s nadlimitním kadmiem k celkovému počtu analyzovaných vzorků v rámci celé ČR a KRNAP Comparing of the number of overlimit samples and total number of samples analysed within the whole Czech Republic and the Krkonoše National Park
ČR rok 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
počet vzorků 136 167 251 90 71 85 96 132 131
počet nadlimitních 58 47 106 28 26 41 45 52 53
KRNAP počet vzorků 1 3 12 2 1 2 2 4 8
počet nadlimitních 1 2 10 1 1 1 1 1 6
Obr. 1. Lokality, kde bylo opakovaně kadmium v houbách analyzováno. Modré a červené body značí nadlimitní výskyt koncentrací kadmia. Fig. 1. Localities, where cadmium content in mushrooms was analysed repeatedly. Blue and red spots show places with overlimit cadmium concentration.
519
Z hlediska potravinářského lze označit tyto vzorky jako nadlimitní, představující riziko pro konzumenty. Z hlediska lesnického je možno na akumulaci kadmia mykorrhizními houbami nahlížet jako na pozitivní faktor. Některé mykorrhizní houby mají vysokou kapacitu pro ochranu hostitelské rostliny před zvýšeným příjmem toxických těžkých kovů, včetně kadmia. Právě s chybějící mykorrhizou souvisí zvýšená citlivost bylin a některých listnatých dřevin ke kontaminaci těžkými kovy ve srovnání s jehličnany a s jejich více rozvinutou metal-tolerantní ektomykorrhizou.
SUMMARY In the Krkonoše in Czech, within the National Forestry Programme, health state of the young spruce stand is regularly monitored in selected localities. In 1997 the plot of intensive monitoring under the ICP Forests Programme has been established in the Bažinky Nature Reserve (sign. B151 – Mísečky), where, besides leaf and needle nutrition, also the content of stress elements is studied, including cadmium. Monitoring of foreign matters in forest ecosystems in connection to the food chain was bind to these studies, focused mainly to evaluation of the health and nutrition state of forest stands, in 1997. Concentrations of cadmium were gradually analysed in mosses Hypnum cupressiforme and Dicranum scoparium, in blueberry (Vaccinium myrtillus) shrubs and fruits, and mainly in eatable mushrooms. Among them Boletus sp. were the most frequent: Xerocomus badius, Xerocomus chrysenteron and Boletus edulis. Cadmium concentration in the beech leaves and spruce needles were relatively low (<0.1–0.24 mg.kg-1), in mosses the values were only slightly higher, in the beech stand max. 0.32 and in the spruce stand max. 0.66 mg.kg-1 in dry matter. In blueberry shrubs and fruits no cadmium measured at all. Mushrooms, mainly the Boletus sp., were proved to be the most important bioaccumulators of cadmium, with the concentrations measured within the range of 2.32–38.7 mg.kg-1 in dry matter. From the alimentary viewpoint such samples can be marked as over the limits, which can pose a thread to the consumers. From the forestry viewpoint, cadmium accumulation by mycorrhizae fungi is a positive factor. Some mycorrhizae fungi have a high capacity to protect the host plant against increased uptake of toxic metals, including cadmium. Just missing mycorrhiza is connected to higher sensibility of herbs and some broadleaves to contamination by heavy metals, compared to conifers, and their better developed metal-tolerant ectomykorrhiza.
LITERATURA B S. & al. 1996: Hodnocení stavu životního prostředí. – Monitoring cizorodých látek v potravních řetězcích v roce 1995. VŠCHT Praha, 171 pp. M B. & al. 1996: A comparison of heavy metal deposition in selected Eastern European countries using the moss monitoring method, with special emphasis on the “Black Triangle”. – e Science of the Total Environment, 193: 85–100. R A. 1994: Atmospheric Heavy Metal Deposition in Europe – estimations based on moss analysis. – Nord 9, 53 pp. S J. & S I. 1995: Biomonitoring of the atmospheric deposition of metals and sulphur compounds using moss analysis in the Czech Republic. – Results of the international biomonitoring pragramme 1995. VÚOZ Průhonice, 183 pp. S J. & S I. 1998: Atmospheric deposition levels of chosen elements in the Czech Republic determined in the framework of the International Bryomonitoring Programme 1995. – e Science of the Total Environment, 223: 37–52.
520
U H. 2005: Clasification of heavy metals mushrooms and organic soil horizonts. – In: Forest Condition Monitoring in the Czech Republic, 1984–2003. Min. Agri. CR, FGMRI and ICP Forests, 121–129. U H. & H J. 1999: Těžké kovy v lesních ekosystémech České republiky. – Zprávy lesnického výzkumu, 44/3: 1–10. UN-ECE 1998: International Co-operative Programme on Assessment and Moniotoring of Air Pollution Effects on Forests. MANUAL on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. 4th edition, Hamburg, Germany.
521
