Accumulation of heavy metals in vegetables and field plant species from contaminated sites in the territory of Kosovo and Metohija - assessment of quality, health safety and potential risk to the health of the local population

[М. М. Станковић ]

PDF/A (337 listova)

Контаминација земљишта тешким металима покрајине Косово и Метохија, представља велики еколошки проблем због дугогодишње експлоатације угља, те интензивног рада термоелектрана, са одлагањем велике количине токсичног отпада. Истраживања у оквиру ове докторске дисертације конципирана су тако, да њихови резултати доприносe јаснијем дефинисању степена загађења животне средине тешким металима, односно, да се добије што поузданија процена утицаја загађења на квалитет и здравствену исправност намирница биљног порекла, поврћа, воћа и житарица, које се узгајају и користе у исхрани људи и стоке локалног подручја. Испитиван је хемијски и биохемијски састав, као и нутритивна вредност јестивих делова биљних врста: шаргарепе, першуна, целера, ротквице, зелене салате, блитве, цвекле, парадајза, паприке, крушке, јабуке, ражи, грахорице, кукуруза и пшенице, у зависности од услова гајења и степена загађености земљишта тешким металима. Мониторинг хемијског састава обављен је у две фазе – на почетку (2018. године) и на крају (2022. године) експерименталног периода, на биљним врстама прикупљеним са (потенцијално) загађених локалитета територије Косова и Метохије. Поред мониторинга на терену, спроведени су и експерименти у (полу)контролисаним условима пластеника и стакленика, у којима су биљне врсте гајене на специфичним земљишним третманима / подтретманима контаминираним тешким металима. Земљиште коришћено као подлога за гајење биљака узимано је са локалитета који су одабрани према полажају и удаљености од великих извора загађења, односно, депонија, јаловишта и наслага пепела. Неки од најважнијих резултата добијених у овом комплексном, вишегодишњем истраживању су: - У свим узорцима земљишта регистровано је присуство тешких метала; јаловиште рудника Кишница се издвојило као изузетан емитер загађења околног земљишта. - Резултати мониторинга указали су на екстремно високе концентрације акумулираног Pb у појединим тест-биљкама, са локалитета Косовске Митровице и Грачанице; вредности акумулираног Cd у 99% испитиваних узорака биљака прикупљених током двогодишњег мониторинга, биле су изнад дозвољених максималних концентрација. - Акумулација Pb у ткиву испитиваних биљака значајно је била смањена са додатком вештачког NPK-ђубрива у земљишни супстрат. Локалитет у околини насеља Грачанице издвојио се по изузетно штетном утицају загађења оловом, што је делимично и у појединачним случајевима сигнификантно, ублажио додатак NPK-ђубрива. - Садржај Cd у ткиву испитиваних биљних врста био је висок, у већини случајева преко МДК. - Индекси биоконцентрације метала (MВСI) за биљне врсте гајене у два независна огледа у пластеничким условима, указују да се по највећем утицају на акумулацију тешких метала издвојио локалитет депоније пепела ТЕ Косово Б. - Највеће вредности коефицијената здравственог ризика (HQ) за одрасле и децу израчунате су за биљке локалитета Грачанице и Липљана, при чему су констатоване веће вредности за децу у односу на одрасле. Високе вредности HQ-Pb и HQ-Cd за дечију популацију израчунате су у листовима першуна, корену шаргарепе и цвекле узоркованих са локалитета Косовске Митровице. Разлике у позиционирању локалитета на PCA дијаграмима указују на значајан утицај агроеколошких услова и степена загађености земљишта на акумулацију полутаната у биљном ткиву. Посебно се истичу локалитeти Косовска Митровица и Грачаница као локације са вишим нивоима контаминације биљака, што се поклапа са резултатима добијеним хемијским анализама.

Soil contamination with heavy metals in the Province of Kosovo and Metohija represents a major environmental problem due to long-term coal exploitation and intensive operation of thermal power plants, with the disposal of substantial amounts of toxic waste. The research within this doctoral dissertation is designed so that its results contribute to a clearer definition of the degree of environmental pollution by heavy metals, that is, to obtain the most reliable assessment of the impact of pollution on the quality and food safety, such as vegetables, fruits and grains, which are grown and used in the diet of people and livestock in the local area. The chemical and biochemical composition, as well as the nutritional value of edible parts of plant species: carrots, parsley, celery, radish, lettuce, chard, beets, tomatoes, peppers, pears, apples, rye, vetch, corn and wheat, have been examined, depending on growing conditions and the degree of soil contamination with heavy metals. Monitoring of the chemical composition was conducted in two phases – at the beginning (2018) and at the end (2022) of the experimental period, on plant species collected from (potentially) contaminated sites in the territory of Kosovo and Metohija. In addition to field monitoring, experiments were also conducted in (semi-)controlled greenhouse and glasshouse conditions, in which plant species were grown on specific soil treatments/sub-treatments contaminated with heavy metals. The soil used as a substrate for growing plants was taken from sites that were selected based on their location and distance from major sources of pollution, i.e. landfills, tailings ponds and ash deposits. Some of the most important results obtained in this complex, multi-year research are: - The presence of heavy metals was registered in all soil samples; the Kišnica mine tailings pond stood out as an exceptional emitter of pollution of the surrounding soil. - Monitoring results indicated extremely high concentrations of accumulated Pb in individual test plants from the Kosovska Mitrovica and Gračanica sites; the values of accumulated Cd in as many as 99% of the tested plant samples collected during the two-year monitoring were above the maximum permitted concentrations. - Pb accumulation in the tissue of the tested plants was significantly reduced with the addition of artificial NPK fertilizer to the soil substrate. The locality in the vicinity of the settlement of Gračanica stood out for its extremely harmful impact of lead pollution, which was partially and in individual cases significantly mitigated by the addition of NPK fertilizer. - The Cd content in the tissue of the plant species was high, in most cases exceeding the maximum permissible concentrations. - Metal bioconcentration indices (MBCI) for plant species grown in two independent experiments in greenhouse conditions indicate that the site of the thermal power plant Kosovo B ash dump was singled out as having the greatest impact on the accumulation of heavy metals. - The highest values of health risk coefficients (HQ) for adults and children were calculated for plants from the Gračanica and Lipljan sites, with higher values for children than for adults. High values of HQ-Pb and HQ-Cd for the children population were calculated in parsley leaves, carrot roots and beetroot sampled from the Kosovska Mitrovica site. Differences in the positioning of sites on the PCA diagrams indicate a significant influence of agro-ecological conditions and the degree of soil contamination on the accumulation of pollutants in plant tissue. The sites of Kosovska Mitrovica and Gračanica stand out as locations with higher levels of plant contamination, which coincides with the results obtained from chemical analyses.

Косово и Метохија, тешки метали, поврће, воће, житарице, коефицијенти здравственог ризика (HQ), индекси неканцерогене опасности (HI)

Kosovo and Metohija, heavy metals, vegetables, fruits, grains, hazard quotients (HQ), non-carcinogenic hazard index (HI)

Текст