DOI: https://doi.org/10.3390/environments13060312
تاريخ النشر: 2026-06-03
المؤلف: Gurminderjeet S. Jagdev وآخرون
الموضوع الرئيسي: المعادن الثقيلة في البيئة
نظرة عامة
هذه الدراسة حققت في تراكم الكادميوم (Cd) والنحاس (Cu) والزنك (Zn) في التربة السطحية والفطر البري من المساحات الخضراء الحضرية والريفية في ليسترشير، المملكة المتحدة. باستخدام تحليل الهضم الحمضي و ICP-MS، وجدت الأبحاث أن التربة السطحية الحضرية كانت تحتوي على تركيزات متوسطة أعلى من النحاس والزنك مقارنة بالمناطق الريفية، بينما كانت مستويات الكادميوم مشابهة عبر كلا البيئتين. ومن الجدير بالذكر أن الربع الجنوبي الغربي (SW) أظهر أعلى تركيزات متوسطة لجميع المعادن الثلاثة في التربة السطحية. بالمقابل، أظهرت الفطر البري تباينًا كبيرًا في تراكم المعادن، حيث حقق الربع الجنوبي الغربي أعلى تركيز متوسط للكادميوم، متأثرًا بشكل خاص بالأنواع *P. foenisecii*. أظهرت الأنواع *Agaricus bitorquis* أعلى تركيزات متوسطة من الكادميوم والنحاس، بينما كانت *Mycena citrinomarginata* تحتوي على أعلى تركيز متوسط من الزنك.
تشير عوامل التركيز الحيوي الظاهرة (BCFs) إلى انتقال أقوى للكادميوم مقارنة بالنحاس والزنك، مما يشير إلى أن الفطر البري يمكن أن يكون بمثابة مراقبين حيويين فعالين لتوافر الكادميوم في المساحات الخضراء العامة. على الرغم من أن تركيزات الكادميوم المتوسطة في الفطر كانت أقل من المستوى الأقصى الأوروبي للفطريات البرية، إلا أن بعض عينات *A. bitorquis* تجاوزت هذا العتبة. خلصت الدراسة إلى أنه بينما ظل التعرض الغذائي المقدر من هذه الفطر أقل من القيم الإرشادية الصحية، فإن الاعتبار الدقيق لهوية الأنواع ونوع الأنسجة والعوامل البيئية المحلية أمر ضروري لتفسير تراكم المعادن والمخاطر الصحية المحتملة المرتبطة باستهلاك الفطر. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على أهمية مجموعات بيانات التربة السطحية والفطر البري في فهم توزيع المعادن وديناميات النقل في النظم البيئية الحضرية والريفية.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث القضية الحرجة لتلوث التربة بالعناصر السامة المحتملة (PTEs)، مع التأكيد على استمرارها وعدم قابليتها للتحلل الحيوي، مما يشكل مخاطر كبيرة على الصحة البيئية ورفاهية الإنسان. يعتبر التلوث مصدر قلق خاص في المناطق الحضرية والمناطق شبه الحضرية حيث يمكن أن تتراكم التربة المعادن من مصادر إنسانية متنوعة، مثل انبعاثات المرور والأنشطة الصناعية. تبرز الدراسة ضرورة وجود طرق تقييم تتجاوز تركيزات المعادن الكلية لتشمل التوافر الحيوي لهذه العناصر للنباتات والفطريات والبشر، حيث قد تعمل المساحات الخضراء الحضرية كمناطق تفاعل بين هذه الكيانات والملوثات.
تركز الأبحاث بشكل خاص على تراكم الكادميوم (Cd) والنحاس (Cu) والزنك (Zn) في الفطر البري والتربة السطحية عبر المساحات الخضراء الحضرية والريفية في ليسترشير، المملكة المتحدة. تم اختيار هذه المعادن بسبب أدوارها البيولوجية المتناقضة وأهميتها في المراقبة البيئية. تهدف الدراسة إلى قياس تركيزات المعادن، ومقارنة توزيعها المكاني، وتقييم التراكم في أنواع الفطر المختلفة، وتقييم انتقال التربة إلى الفطر باستخدام عوامل التركيز الحيوي. من خلال دمج بيانات التربة والفطريات، تسعى الأبحاث إلى سد فجوة في الأدبيات الحالية بشأن العلاقة بين تلوث التربة والتراكم البيولوجي في البيئات الحضرية، مما يوفر رؤى قيمة حول توافر المعادن المحلية والمخاوف المحتملة بشأن سلامة الغذاء.
طرق
في قسم “المواد والطرق”، يقدم المؤلفون مواد إضافية تتضمن بيانات أداء تحليلية مفصلة وقياسات تركيزات الكادميوم (Cd) والنحاس (Cu) والزنك (Zn) في التربة السطحية والفطر البري المجمعة من ليسترشير، المملكة المتحدة. على وجه التحديد، تقدم الجدول S1 التركيزات العامة لهذه المعادن الثقيلة، بينما يتضمن الجدول S2 عينات محددة من الأنسجة من حديقة برادغيت التي لم تكن جزءًا من المجموعة التحليلية للأنواع *C. atramentaria*. بالإضافة إلى ذلك، يوضح الجدول S3 تركيزات الكادميوم والنحاس والزنك الموجودة في *Panaeolus foenisecii* من حديقة أبي. تعمل هذه الجداول على تعزيز فهم مستويات التلوث البيئي وآثارها المحتملة على الصحة البيئية وسلامة الغذاء.
نتائج
تشير نتائج فحص التعرض الغذائي للفطر البري الصالح للأكل إلى أن تناول الكادميوم (Cd) من الأنواع التي تم تقييمها يبقى أقل من الحد الأقصى المقبول من قبل هيئة سلامة الغذاء الأوروبية (EFSA) البالغ 2.5 ميكروغرام لكل كيلوجرام من وزن الجسم (bw) في الأسبوع. على وجه التحديد، كانت أعلى مساهمة مقدرة للكادميوم من *Agaricus bitorquis*، مع تناول مقدر يبلغ 0.55 ميكروغرام لكل كيلوجرام من وزن الجسم في الأسبوع، مما يمثل 22.2% من الحد الأقصى المقبول. بالمقابل، ساهم *Marasmius oreades* بشكل أقل بكثير عند 0.03 ميكروغرام لكل كيلوجرام من وزن الجسم في الأسبوع (1.1% من الحد الأقصى المقبول)، بينما حقق فرع *Macrolepiota procera* تناولًا قدره 0.12 ميكروغرام لكل كيلوجرام من وزن الجسم في الأسبوع (4.9% من الحد الأقصى المقبول). كانت تناولات النحاس (Cu) والزنك (Zn) أيضًا منخفضة مقارنة بقيمها الإرشادية الصحية، حيث بقيت جميع الأنواع التي تم تقييمها تحت الحدود المحددة.
تسلط الدراسة الضوء أيضًا على التباين المكاني والنوعي في تركيزات المعادن، حيث أظهرت التربة السطحية الحضرية مستويات متوسطة أعلى من النحاس والزنك مقارنة بالتربة الريفية، بينما كانت مستويات الكادميوم مشابهة عبر كلا البيئتين. ومن الجدير بالذكر أن *A. bitorquis* أظهرت أعلى تركيزات متوسطة من الكادميوم والنحاس بين الأنواع المحتفظ بها، بينما كانت *M. citrinomarginata* تحتوي على أعلى تركيز متوسط من الزنك. تتماشى النتائج مع الدراسات السابقة التي تشير إلى أن الفطر البري يمكن أن يتراكم المعادن بطريقة تعتمد على الأنواع، متأثرة بكيمياء التربة المحلية والعوامل البيئية. بشكل عام، تشير النتائج إلى أنه بينما يعتبر الكادميوم العنصر الأكثر أهمية للتعرض الغذائي بين المعادن المدروسة، فإن التناول المقدر من الأنواع الصالحة للأكل يقع ضمن الحدود الآمنة، مما يتطلب تفسيرًا حذرًا بسبب الافتراضات التي تم اتخاذها في منهجية التقييم.
مناقشة
تبحث الدراسة في تركيزات الكادميوم (Cd) والنحاس (Cu) والزنك (Zn) في التربة السطحية والفطر البري عبر البيئات الحضرية والريفية في ليسترشير، المملكة المتحدة. شمل تصميم العينة جمع التربة السطحية من 18 حديقة حضرية في ليستر و8 مساحات خضراء ريفية، مع التركيز على المناطق المتأثرة بالأنشطة الصناعية التاريخية. تبرز الأبحاث أهمية السياقات البيئية الحضرية والريفية، بالإضافة إلى الضغوط البشرية المختلفة مثل جريان الطرق وتراكم النفايات، والتي قد تؤثر على تركيزات المعادن في التربة والفطر. تضمنت منهجية الدراسة أخذ عينات منهجية، وتحضير عينات بعناية، وتقنيات تحليلية صارمة، مما يضمن بيانات عالية الجودة لتقييم انتقال المعادن من التربة إلى الفطر.
استخدم تحليل عينات التربة والفطر التحليل الطيفي الكتلي بالاقتران مع البلازما (ICP-MS) لتحديد العناصر، مع وجود تدابير صارمة لمراقبة الجودة لتقليل التلوث. تم أيضًا تحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة لفهم دورها في حركة المعادن وتوافرها الحيوي. تم إجراء التحليلات الإحصائية باستخدام برنامج R، مع استخدام طرق مناسبة للتعامل مع البيانات المقيدة من اليسار، وهو أمر شائع في الدراسات البيئية. تساهم النتائج في فهم أوسع لتراكم المعادن في النظم البيئية الحضرية والمخاطر المحتملة المرتبطة باستهلاك الفطر البري من هذه المناطق، مما يبرز الحاجة إلى المراقبة المستمرة والتقييم للمساحات الخضراء الحضرية.
القيود
تقدم الدراسة عدة نقاط قوة، لا سيما تقييمها المتكامل لمصفوفات التربة السطحية والفطر البري ضمن سياق جغرافي محدد، مما يعالج فجوة في بيانات المملكة المتحدة بشأن العلاقة بين تركيزات التربة السطحية في المساحات الخضراء وتراكم الفطر البري. يعزز استخدام التحليل الطيفي الكتلي بالاقتران مع البلازما (ICP-MS) والمواد المرجعية المعتمدة والأساليب الإحصائية المتقدمة موثوقية البيانات التحليلية. يخفف التمييز الواضح بين التربة السطحية الحضرية والريفية، بالإضافة إلى مجموعات الفطر المحددة، من خطر التعميم المفرط ويضمن تفسيرًا أكثر دقة للنتائج على مستوى الأنواع ونوع الأنسجة.
ومع ذلك، فإن البحث محدود بطبيعة أخذ عينات الفطر البري العشوائية، مما قد يؤدي إلى مجموعة بيانات غير متوازنة تتأثر بالعوامل الموسمية والبيئية. يتطلب هذا التباين تفسيرًا حذرًا للأنماط على مستوى الأنواع والحدائق، خاصةً للمجموعات الأصغر. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي الاعتماد على عينات التربة السطحية المركبة على مستوى المنطقة إلى إخفاء ظروف الركيزة الدقيقة، مما يجعل عوامل التركيز الحيوي (BCFs) المحسوبة أكثر دلالة على النقل على مستوى المنطقة بدلاً من الامتصاص الفردي. تواجه الدراسة أيضًا قيودًا في تقييم سلامة الغذاء، حيث لم تقم بقياس محتويات رطوبة الفطر المحددة أو تقييم الأنواع والتوافر الحيوي للكادميوم (Cd) والنحاس (Cu) والزنك (Zn)، مما قد يؤدي إلى عدم اكتمال توصيفات التعرض الغذائي. أخيرًا، بينما يعتبر التركيز على هذه العناصر الثلاثة مبررًا، فإن استبعاد عناصر أخرى محتملة الضار مثل الرصاص (Pb) والزرنيخ (As) والزئبق (Hg) والنيكل (Ni) قد يحد من شمولية تقييمات مخاطر جمع الفطر.
DOI: https://doi.org/10.3390/environments13060312
Publication Date: 2026-06-03
Author(s): Gurminderjeet S. Jagdev et al.
Primary Topic: Heavy metals in environment
Overview
This study investigated the accumulation of cadmium (Cd), copper (Cu), and zinc (Zn) in topsoil and wild mushrooms from urban and rural green spaces in Leicestershire, UK. Using acid digestion and ICP-MS analysis, the research found that urban topsoils had higher median concentrations of Cu and Zn compared to rural areas, while Cd levels were similar across both environments. Notably, the southwest (SW) quadrant exhibited the highest median concentrations for all three metals in topsoil. In contrast, wild mushrooms displayed significant variability in metal accumulation, with the SW quadrant yielding the highest median Cd concentration, particularly influenced by the species *P. foenisecii*. The species *Agaricus bitorquis* showed the highest median concentrations of Cd and Cu, while *Mycena citrinomarginata* had the highest median Zn concentration.
The apparent bioconcentration factors (BCFs) indicated a stronger transfer of Cd compared to Cu and Zn, suggesting that wild mushrooms can serve as effective biomonitors for Cd availability in public green spaces. Although median Cd concentrations in mushrooms were below the European maximum level for wild fungi, some samples of *A. bitorquis* exceeded this threshold. The study concluded that while the estimated dietary exposure from these mushrooms remained below health-based guidance values, careful consideration of species identity, tissue type, and local environmental factors is essential for interpreting metal accumulation and potential health risks associated with mushroom consumption. Overall, the findings highlight the importance of paired topsoil and wild mushroom datasets in understanding metal distribution and transfer dynamics in urban and rural ecosystems.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the critical issue of soil contamination by potentially toxic elements (PTEs), emphasizing their persistence and non-biodegradability, which poses significant risks to environmental health and human well-being. The contamination is particularly concerning in urban and peri-urban areas where soils can accumulate metals from various anthropogenic sources, such as traffic emissions and industrial activities. The study highlights the necessity for assessment methods that extend beyond total metal concentrations to include the bioavailability of these elements to plants, fungi, and humans, as urban green spaces may serve as zones of interaction between these entities and contaminants.
The research specifically focuses on the accumulation of cadmium (Cd), copper (Cu), and zinc (Zn) in wild mushrooms and topsoil across urban and rural green spaces in Leicestershire, UK. These metals were chosen due to their contrasting biological roles and relevance to environmental monitoring. The study aims to quantify metal concentrations, compare their spatial distribution, assess accumulation in different mushroom species, and evaluate soil-to-fungus transfer using bioconcentration factors. By integrating soil and fungal data, the research seeks to fill a gap in the existing literature regarding the relationship between soil contamination and biological accumulation in urban settings, thereby providing valuable insights into local metal availability and potential food safety concerns.
Methods
In the “Materials and Methods” section, the authors provide supplementary materials that include detailed analytical performance data and concentration measurements of cadmium (Cd), copper (Cu), and zinc (Zn) in topsoil and wild mushrooms collected from Leicestershire, UK. Specifically, Table S1 presents the overall concentrations of these heavy metals, while Table S2 includes tissue-specific samples from Bradgate Park that were not part of the analytical subset for the species *C. atramentaria*. Additionally, Table S3 details the concentrations of Cd, Cu, and Zn found in *Panaeolus foenisecii* from Abbey Park. These tables serve to enhance the understanding of the environmental contamination levels and their potential implications for ecological health and food safety.
Results
The results of the dietary exposure screening for edible wild mushrooms indicate that cadmium (Cd) intake from the assessed taxa remains below the European Food Safety Authority (EFSA) tolerable weekly intake (TWI) of 2.5 µg kg\(^{-1}\) body weight (bw) week\(^{-1}\). Specifically, the highest estimated Cd contribution was from *Agaricus bitorquis*, with an estimated intake of 0.55 µg kg\(^{-1}\) bw week\(^{-1}\), representing 22.2% of the TWI. In contrast, *Marasmius oreades* contributed significantly less at 0.03 µg kg\(^{-1}\) bw week\(^{-1}\) (1.1% of the TWI), while the *Macrolepiota procera* stem subset yielded an intake of 0.12 µg kg\(^{-1}\) bw week\(^{-1}\) (4.9% of the TWI). Copper (Cu) and zinc (Zn) intakes were also low relative to their respective health-based guidance values, with all assessed taxa remaining well below established limits.
The study further highlights spatial and taxon-specific variability in metal concentrations, with urban topsoils exhibiting higher median Cu and Zn levels compared to rural soils, while Cd levels were similar across both environments. Notably, *A. bitorquis* showed the highest median concentrations of Cd and Cu among the retained taxa, while *M. citrinomarginata* had the highest median Zn concentration. The findings align with previous studies indicating that wild mushrooms can accumulate metals in a species-dependent manner, influenced by local soil chemistry and environmental factors. Overall, the results suggest that while Cd is the most significant element for dietary exposure among the metals studied, the estimated intakes from the edible taxa are within safe limits, warranting cautious interpretation due to the assumptions made in the assessment methodology.
Discussion
The study investigates the concentrations of cadmium (Cd), copper (Cu), and zinc (Zn) in topsoils and wild mushrooms across urban and rural settings in Leicestershire, UK. The sampling design involved collecting topsoil from 18 urban parks in Leicester and 8 rural green spaces, with a focus on areas impacted by historical industrial activities. The research highlights the significance of urban and rural environmental contexts, as well as various anthropogenic pressures such as road runoff and litter accumulation, which may influence metal concentrations in soils and mushrooms. The study’s methodology included systematic sampling, careful sample preparation, and rigorous analytical techniques, ensuring high-quality data for assessing soil-to-fungus transfer of these metals.
The analysis of topsoil and mushroom samples utilized inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) for elemental determination, with strict quality control measures in place to minimize contamination. The physicochemical properties of the soils were also characterized to understand their role in metal mobility and bioavailability. Statistical analyses were performed using R software, employing appropriate methods for handling left-censored data, which is common in environmental studies. The findings contribute to a broader understanding of metal accumulation in urban ecosystems and the potential risks associated with consuming wild mushrooms from these areas, emphasizing the need for ongoing monitoring and assessment of urban green spaces.
Limitations
The study presents several strengths, notably its integrated assessment of topsoil and wild mushroom matrices within a specific geographical context, addressing a gap in UK data regarding the relationship between greenspace topsoil concentrations and wild mushroom accumulation. The use of Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS), certified reference materials, and advanced statistical methods enhances the dataset’s analytical reliability. The clear distinction between urban and rural topsoils, as well as specific mushroom subsets, mitigates the risk of overgeneralization and ensures a more accurate interpretation of species-level and tissue-specific results.
However, the research is limited by the opportunistic nature of wild mushroom sampling, which can lead to an unbalanced dataset influenced by seasonal and ecological factors. This variability necessitates cautious interpretation of species- and park-level patterns, particularly for smaller subsets. Additionally, the reliance on area-level composite topsoil samples may obscure micro-scale substrate conditions, making the calculated bioaccumulation factors (BCFs) more indicative of area-level transfer rather than individual uptake. The study also faces limitations in its food-safety assessment, as it did not measure sample-specific mushroom moisture contents or evaluate the speciation and bioaccessibility of cadmium (Cd), copper (Cu), and zinc (Zn), potentially leading to incomplete dietary exposure characterizations. Lastly, while the focus on these three elements is justified, the exclusion of other potentially harmful elements such as lead (Pb), arsenic (As), mercury (Hg), and nickel (Ni) may limit the comprehensiveness of foraging risk assessments.