Assessment of health risks posed by heavy metal contamination of wild mushrooms and berries

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: One of the primary objectives in ensuring food security for the population is to reduce the mitigate the risk of chemical contamination in food. Wild mushrooms and berries have the potential to accumulate heavy metals from the environment, posing a threat to human health if consumed.

AIM: To assess the risk of developing general toxic effects associated with the consumption of wild mushrooms and berries on health of the adults living in the Arkhangelsk region.

MATERIAL AND METHODS: The amount and frequency of mushroom and berry consumption by the adult population of the Arkhangelsk region was assessed by a survey (n=445). Intake of heavy metals contaminating mushrooms and berries was calculated using four scenarios. Hazard Quotients (HQ) were used to characterize the risk of developing overall toxic effects due to exposure to mercury, arsenic, lead, and cadmium. Hazard Indexes (HI) for substances with unidirectional effects were employed to assess the risk of non-cancerous effects on critical organs and systems. Quantitative data were presented as medians (Me) with 95% confidence intervals (95% CI), and the 90th percentile (P90).

RESULTS: In total, 82% and 70% of respondents were engaged in collection of mushrooms and wild berries, respectively. On average, they reported consuming 180 grams of fresh or frozen berries, 133 grams of berries with juice, and 50 grams of mushrooms in soup or boiled/fried form per week. The Hazard Quotients (HQ) for all heavy metals did not exceed 1.0. The Hazard Index (HI) calculated for the average consumption of mushrooms and berries, as well as the average heavy metal contamination of wild plants was below 1.0.

However, at high levels of mushroom (P90 — 417 g/week) and berry (P90 — 900 g/week) consumption, along with high levels of heavy metal contamination, elevated risk of developing general toxic effects on the endocrine- (HI=2.27), cardiovascular- (HI=2.0), digestive- (HI=2.0), nervous- and immune systems (HI =1.81 for both) and kidneys (HI=1.25) were detected. Forest mushrooms and wild berries can be consumed without restriction at an average level of their contamination. However, in cases of heavy metal contamination of mushrooms and berries at the P90 level or above, it is not recommended to exceed daily consumption of 400 grams of forest mushrooms and 650 grams of wild berries.

CONCLUSION: Consuming high amounts of wild mushrooms and berries at the upper limit of exposure to heavy metals, may lead to an elevated risk of developing toxic effects on endocrine, nervous, immune, cardiovascular, and digestive systems.

About the authors

Daria A. Stepovaia

Northern State Medical University

Email: stepovaia.d.a@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1512-9838
SPIN-code: 8759-1012
Russian Federation, 51 Troitsky avenue, 163000, Arkhangelsk

Tatiana N. Unguryanu

Northern State Medical University

Author for correspondence.
Email: unguryanu_tn@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8936-7324
SPIN-code: 7358-1674

MD, Dr. Sci. (Medicine), Associate Professor

Russian Federation, 51 Troitsky avenue, 163000, Arkhangelsk

References

  1. Popova AYu. Risk analysis as a strategic sphere in providing food products safety. Health Risk Analysis. 2018;(4):4–12. EDN: YUGRWH doi: 10.21668/health.risk/2018.4.01
  2. AMAP, 2015. AMAP Assessment 2015: Human Health in the Arctic. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), Oslo; 2015.
  3. Bezel VS, Mukhacheva SV, Trubina MR, Vorobeichik EL. Environmental chemical pollution: accumulation of heavy metals in berries and edible mushrooms, risk assessment by their consumption for population of Middle Urals. Problemy biogeokhimii i geokhimicheskoi ekologii. 2012;(3):39–47. (In Russ.) EDN: THABUH
  4. Katsnelson BA, Mazhayeva TV, Privalova LI, et al. The significance of the lead and cadmium accumulation in wild-growing edible mushrooms as a population health risk factor. Journal of Ural Medical Academic Science. 2011;(1):12–16. (In Russ.) EDN: OPFCPD
  5. Zhang J, Barałkiewicz D, Hanć A, et al. Contents and health risk assessment of elements in three edible ectomycorrhizal fungi (boletaceae) from polymetallic soils in Yunnan province, SW China. Biol Trace Elem Res. 2020;195(1):250–259. doi: 10.1007/s12011-019-01843-y
  6. Tchounwou PB, Yedjou CG, Patlolla AK, Sutton DJ. Heavy metal toxicity and the environment. Exp Suppl. 2012;101:133–164. doi: 10.1007/978-3-7643-8340-4_6
  7. Bakhireva LN, Rowland AS, Young BN, et al. Sources of potential lead exposure among pregnant women in New Mexico. Matern Child Health J. 2013;17(1):172–179. doi: 10.1007/s10995-012-0963-5
  8. Ermagambetova AP, Kabdrakhmanova GB, Kozbagarov KE, et al. Influence of xenobiotics on nervous system (review). Herald of Almaty State Institute of Advanced Medical Education. 2011;3:22–24. EDN: VYTSOD
  9. Kumar S, Sharma A. Cadmium toxicity: effects on human reproduction and fertility. Rev Environ Health. 2019;34(4):327–338. doi: 10.1515/reveh-2019-0016
  10. Heidari S, Mostafaei S, Razazian N, et al. The effect of lead exposure on IQ test scores in children under 12 years: a systematic review and meta-analysis of case-control studies. Syst Rev. 2022;11(1):106. doi: 10.1186/s13643-022-01963-y
  11. Kuznetsova EG, Shilyaev RR, Gromova OA, Fadeeva OYu. Toxic microelements and their role in the development of nephropathies in children. Nephrology. 2007;11(2):31–38. EDN: JUEQOV doi: 10.24884/1561-6274-2007-11-2-31-38
  12. Guidelines for assessing the risk to public health from exposure to chemicals that pollute the environment (R 2.1.10.3968-23). Moscow: Federal'nyi tsentr gossanepidnadzora Minzdrava Rossii; 2023. (In Russ.)
  13. Determination of exposure and assessment of the risk of exposure to chemical contaminants of food products on the population. Methodological guidelines. Moscow: Federal'nyi tsentr gigieny i epidemiologii Rospotrebnadzora; 2010. (In Russ.)
  14. Unguryanu TN, Stepovaia DA, Belyaevskaya IA, et al. Assessment of the chemical and radiological safety of wild mushrooms and berries growing in the Arkhangelsk region. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2023;30(1):17–27. EDN: GHBMFA doi: 10.17816/humeco11097
  15. Kalinina EA, Boykova TE, Belozerova TI, et al. Control of the content of heavy metals (Ni, Cu, Cr, Pb, Fe) in mushrooms of the Arkhangelsk region. In: Engineering technologies: chemistry, biology, medicine and information technologies in industry: collection of scientific articles of the international scientific conference. Volgograd; 2020. P. 50–53. (In Russ.) EDN: YFSBID
  16. Zimovec AA. Some features of heavy metals distribution in soils of the North European territory of Russia (on example Arkhangelsk area's soils). Anthropogenic Transformation of Nature. 2010;1:303–309. EDN: WKXDQZ
  17. Dudarev AA, Yamin-Pasternak S, Pasternak I, Chupakhin VS. Traditional diet and environmental contaminants in Coastal Chukotka IV: recommended intake criteria. Int J Environ Res Public Health. 2019;16(5):696. doi: 10.3390/ijerph16050696
  18. Evaluation of certain contaminants in food: seventy-second report of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives // WHO technical report series. N 959.
  19. Evaluation of certain contaminants in food: seventy-second report of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives // WHO technical report series. N 960.
  20. Pöykiö R, Mäenpää A, Perämäki P, et al. Heavy metals (Cr, Zn, Ni, V, Pb, Cd) in lingonberries (Vaccinium vitis-idaea L.) and assessment of human exposure in two industrial areas in the Kemi-Tornio region, Northern Finland. Arch Environ Contam Toxicol. 2005;48(3):338–343. doi: 10.1007/s00244-004-0074-4
  21. Dudarev AA, Dushkina EV, Sladkova YuN, et al. Evaluating health risk caused by exposure to metals in local foods and drinkable water in Pechenga district of Murmansk region. Russian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology. 2015;11:25–32. EDN: UXVBYZ
  22. Liu S, Fu Y, Shi M, et al. Pollution level and risk assessment of lead, cadmium, mercury, and arsenic in edible mushrooms from Jilin Province, China. Journal of Food Science. 2021;86(8):3374–3383. doi: 10.1111/1750-3841.15849
  23. Rashid MH, Rahman MM, Correll R, Naidu R. Arsenic and other elemental concentrations in mushrooms from Bangladesh: health risks. Int J Environ Res Public Health. 2018;15(5):919. doi: 10.3390/ijerph15050919
  24. Orywal K, Socha K, Nowakowski P, et al. Health risk assessment of exposure to toxic elements resulting from consumption of dried wild-grown mushrooms available for sale. PLoS One. 2021;16(6):e0252834. doi: 10.1371/journal.pone.0252834
  25. Širić I, Kumar P, Eid EM, et al. Occurrence and health risk assessment of cadmium accumulation in three tricholoma mushroom species collected from wild habitats of Central and Coastal Croatia. J Fungi (Basel). 2022;8(7):685. doi: 10.3390/jof8070685
  26. Fu Z, Liu G, Wang L. Assessment of potential human health risk of trace element in wild edible mushroom species collected from Yunnan Province, China. Environ Sci Pollut Res Int. 2020;27(23):29218–29227. doi: 10.1007/s11356-020-09242-w
  27. Zsigmond AR, Varga K, Harangi S, et al. Elemental profile of edible mushrooms from a forest near a major Romanian city. Acta Universitatis Sapientiae, Agriculture and Environment. 2015;7:98–107. doi: 10.1515/ausae-2015-0009
  28. Dudarev AA, Chupakhin VS, Vlasov SV, Yamin-Pasternak S. Traditional diet and environmental contaminants in coastal Chukotka III: metals. Int J Environ Res Public Health. 2019;16(5):699. doi: 10.3390/ijerph16050699

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Contribution of wild mushrooms, berries, and dishes made from them to the total intake of heavy metals, %.

Download (575KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».