Токсикологічний стан грунтів урботериторій

tiz_009_zemlia.gifКожні 5 років площа земель, які відводяться під міську забудову, збільшується у середньому на 20%, що складає 35-40 тис. га, з яких половина орних [7]. Отже, масштаби техногенних процесів, пов’язаних з функціонуванням урботериторій, з роками також розширюються. При цьому слід зважати на невпинну розбудову приміських агроландшафтів, на яких це позначається найбільшою мірою.
       Одним з шляхів формування раціонального процесу урбанізації є дотримання екологічно доцільного співвідношення природної та штучної підстилаючої поверхні. Втім якість міських земель, включаючи приміську зелену зону, має тенденцію до погіршення. Основними причинами цього вважають:
- руйнування ґрунтового покриву підчас будівельних робіт, в тому числі утворення похованих ґрунтів;
- створення штучного ґрунтового покрову із значним вмістом використанням будівельного сміття, так званих насипних ґрунтів;
- зміна властивостей ґрунтів рекреаційних зон у зв’язку з механічним впливом (витоптуванням);
- забруднення ґрунтів побутовим сміттям, та рідкими побутовими і промисловими відходами, викидами автотранспорту.
       Враховуючи такі зміни можна передбачати, що ґрунт урботериторій, накопичуючи токсичні сполуки, може стати джерелом вторинного забруднення довкілля. 
       Метою наших досліджень було встановити токсикологічний стан ґрунтів у місті Києві. Зручним полігоном для таких досліджень є територія Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна. Адже ботанічний сад розміщений в центрі міста, що дозволяє виявити техногенне навантаження, пов’язане з інтенсивним впливом пересувних джерел забруднення (автотранспорт, проведення реставраційних, будівельних робіт тощо) та стаціонарних джерел – завод „Ленінська кузня” (в останнє десятиріччя не функціонує), завод медпрепаратів (нині не функціонує), ТЕЦ тощо.
       Особливо цінним для наших досліджень є те, що ботанічний сад закладено у 1839 році і верхній шар ґрунтового покриву, зазнаючи періодично механічного антропогенного впливу (зріз ґрунтів підчас формування терас, завезення торфу, родючого ґрунту, внесення добрив), все ж більшою мірою залишився цілинним або є тривалим перелогом. За таких умов техногенне забруднення довкілля протягом тривалого часу депонувалось ґрунтом урботериторії. 
Матеріали та методи досліджень
       На відкритій території ботанічного саду площею близько 9 га у 2007- 2008 роках було обстежено 100 точок, які облаштовано як стаціонарні пункти для проведення екологічного моніторингу, складовою якого є екотоксикологічні дослідження. Точки розміщено так, щоб була охоплена вся територія ботанічного саду і максимально врахована непорушність природного шару ґрунту. 
       Серед багатьох токсикологічних характеристик ґрунту звернули особливу увагу на концентрацію важких металів (ВМ). У ґрунті визначали вміст кислоторозчинної фракції (витяжка 1н НСl) та рухомих форм (витяжка ацетатно-амонійного буферного розчину рН 4,8) ВМ. Оскільки саме кислоторозчинна форма є інтегральною характеристикою інтенсивності антропогенного впливу в екосистемі, а ефективний вплив на біологічні об’єкти едафотопу оцінюють за кількістю рухомих форм ВМ.
       Морфологічне обстеження ґрунтового покрову проводили згідно методики, розробленої М.І. Полупаном та ін. [6]. При відборі зразків ґрунту, готуванні їх до аналізу, аналізуванні та оцінюванні результатів користувались чинними в Україні нормативними та методичними документами [1-5]. 
Результати та їх обговорення
       Дослідження показали, що за агрохімічними та екотоксикологічними показниками верхній 0-20 см шар ґрунтового покриву відзначався високою пістрявістю залежно від антропогенного впливу, пов’язаного з доглядом рослин та техногенним пресингом, визначеним процесами, характерними для потужного урбоцентру. В таблиці 1 вказано мінімальні, максимальні та середні значення характеристик грунту.
       Було встановлено, що кількість ніколу майже у всіх випадках знаходиться в межах фону, визначеного нормативним документом [5], і зафіксовано лише одну точку з накопиченням цього елементу у небезпечній для довкілля кількості. Вміст купруму лише у 20% точок був в межах фону, більшість території ботанічного саду характеризувалась слабким та помірним рівнем забруднення. Виявлено лише окремі випадки середнього (7% точок) та дуже високого забруднення (1% точок).
       Серед визначених нами елементів основними носіями токсикологічної небезпеки виявились цинк, плюмбум, кадмій. Кількість точок, що відповідали фоновому вмісту цинку складала 1%, слабко забрудненим був ґрунт в 7% точок, основна ж територія ботанічного саду характеризувалась помірним рівнем забрудненості. Хоча відмічено випадки середнього (10%), підвищеного (7%), високого (1%) та дуже високого рівнів (4%).
Таблиця 1
Токсикологічна характеристика ґрунтового покриву Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна (шар 0-20 см)


Характеристики ґрунтового покриву


Мінімальне значення


Максимальне значення


Середня величина


Кислотність обмінна, рНсол


4,33


7,76


6,19


Кислоторозчинна форма купруму, мг/кг


3,2


83,6


12,1


Кислоторозчинна форма цинку, мг/кг


9,3


354,3


43,0


Кислоторозчинна форма плюмбуму, мг/кг


5,0


230,1


24,1


Кислоторозчинна форма ніколу, мг/кг


1,0


7,4


3,21


Кислоторозчинна форма кадмію, мг/кг


0,1


1,5


0,39


Манган, витяжка ацетат.-амоній. буфер, мг/кг


1,0


187,7


38,25

       Найбільш однорідним було забруднення ґрунтів кадмієм. Більшість точок відзначалась слабким рівнем забрудненості. Лише у 13% точок відмічено підвищення до помірного та у 1% точок - до середнього. Надвисоких концентрацій елементу не виявлено.

       На території ботанічного саду не вдалось виявити точок з фоновим вмістом плюмбуму. Слабким рівнем забрудненості характеризувались лише 11% точок. Основна ж їхня кількість відповідала середньому та підвищеному рівню, а у 9% точок відмічено високий і у 15% - навіть дуже високий вміст металу. 
       Ґрунти території ботанічного саду мають найчастіше нейтральну або близьку до нейтральної реакцію середовища (рНсол.). Лише у 8% точок ґрунти відносилися до групи сильно кислих та кислих. За таких умов більш показовим при виявленні забрудненості ґрунту манганом є ацетатно-амонійної витяжки з рН4,8. Основна частина території ботанічного саду не забруднена манганом, відсоток забруднених точок складає 35%. 
       Загалом, при дослідженні верхнього шару ґрунту території ботанічного саду виявлено, що точки з найвищим вмістом ВМ у кислоторозчинній формі знаходяться у різних частинах обстеженої території. Екстремальні точки ВМ виникли поблизу шляхопроводів та місць колишніх звалищ побутового сміття. 
       З метою дослідження процесів міграції хімічних елементів у ґрунтовому профілі було закладено п’ять розрізів ґрунту у північно-східній частині ботанічного саду: розріз № 1 – це ділянка Пінетуму (ІІІ розсадник (К2), тип ґрунту - дерновий опідзолений на давньоалювіальних псевдофібрових пісках; розріз 2 - ділянка Пінетуму (ІІІ розсадник (К2), тип ґрунту - дерновий опідзолений на давньоалювіальних псевдофібрових пісках; розріз 3 - „Федорова Гора” (ділянка кизильників, середня частина схилу північно-східної експозиції (К7), тип ґрунту - дерновий опідзолений глеюватий; розріз № 4 - квітково-декоративна ділянка В6, тип ґрунту – сірий лісовий на давньоалювіальних псевдофібрових пісках; розріз 5 - північна частина ділянки кизильників („Федорова гора”, пониззя північного схилу (К10-К11), тип ґрунту – сірий лісовий. 
       Встановлено, що профілі №1 і 2 (Пінетум) у верхньому горизонті мали відповідно помірне та слабке забруднення цинком, середнє та підвищене плюмбумом, слабке кадмієм (табл. 2). Дерновий ґрунт „Федорової гори” (профіль №3) у верхньому горизонті мав перевищення фону за купрумом (слабке забруднення), цинком (помірне забруднення), плюмбумом (підвищений рівень забруднення), кадмієм (слабке забруднення).
       Ґрунт в акумулятивній зоні „Федорової гори” (профіль №5) відзначається слабким забрудненням купрумом, кадмієм, помірним - цинком, дуже високим – плюмбумом. Причому кількість свинцю перевищує загально - санітарну норму, встановлену щодо ґрунту [3]. .
       На квітково-декоративній ділянці (профіль №4) виявлено слабке забруднення купрумом і кадмієм, помірне – цинком, високе – плюмбумом.
       Важкі метали є малорухомими у ґрунті і потрапляючи на його поверхню у звичайних умовах концентруються у верхньому 0-10 см шарі ґрунту. Їхня низхідна міграція може відбуватись лише у зв’язку з глибоким обробітком ґрунту, систематичним використанням органічних добрив та достатнім зволоженням.
       Аналіз ґрунту з обстежених профілів засвідчив накопичення кислоторозчинних форм плюмбуму і кадмію не лише у верхньому, а й нижчих горизонтах. Підвищення міграційної здатності ВМ пов’язано з систематичним поливанням рослин на території ботанічного саду, легким гранулометричним складом ґрунту (в більшості випадків), безперервним надходження цих металів на поверхню ґрунту протягом тривалого періоду.
       Встановлено, що обидва профілі Пінетуму (№1 і №2) мали перевищення фону кислоторозчинної фракції за свинцем у всіх генетичних горизонтах, а за кадмієм – лише профіль №1, який розміщений нижче по схилу. Позитивні результати міграції важких металів також встановлено в ґрунтах „Федорової гори”. Ґрунт генетичних горизонтів, включаючи ґрунтоутворювальну породу, в профілі №3 були забруднені плюмбумом та кадмієм, а в профілі підніжжя „Федорової гори” забрудненими виявились лише верхні два горизонти.
       При визначенні ефективного забруднення ґрунту (рухома форма ВМ, визначена у ацетатно-амонійному буфері рН 4,8) встановлено небезпечну для біологічних об’єктів концентрацію плюмбуму і цинку у верхньому горизонті всіх обстежених профілів. Забруднення ґрунту рухомими формами цинку у профілях №1, 2, 3, 5 було слабким, у профілі №4 – помірним, але перевищення загально-санітарного рівня, встановленого санітарними нормами щодо ґрунту [3], не спостерігалось. Тоді як кількість плюмбуму змінювалась від слабкого (профіль №1) та середнього (профілі № 2, 4) до підвищеного (профіль №3) та дуже високого (№5) рівня забруднення. У профілів №1, 2, 3, 5 небезпечна кількість рухомого плюмбуму накопичувалась не лише у верхньому горизонті, а і в усьому профілі, включаючи верхній шар ґрунтоутворювальної породи. 
       Дослідження екотоксикологічного стану ґрунтів ботанічного саду не виявило перевищення фонової кількості [5] марганцю та нікелю як у верхньому горизонті обстежених профілів, так і у тих, що розміщені нижче.
       Кількість ВМ у ґрунті урботериторій зумовлюється різними факторами. Але в межах ботанічного саду вирішальним є техногенний вплив, пов’язаний з тривалим впливом пересувних джерел забруднення. Територія ботанічного саду обмежена напруженими автомагістралями: бульвар Т.Шевченка, вул. Комінтерну, вул. Вєтрова, вул. Толстого. Саме тому верхній шар ґрунту всіх профілів відзначався перевищення фонового вмісту кислоторозчинної фракції деяких ВМ . 
       Накопичення екстремальних кількостей ВМ у ґрунтах урботериторій може створювати загрозу для довкілля, оскільки, частки забрудненого ґрунту можуть з потоками повітря надходити до приземних шарів атмосфери, забруднюючи повітря, або мігрувати з низхідними потоками вологи за межі ґрунтового профілю та зони аерації грунту, забруднюючи гідросферу. 
       Отже, накопичення хімічних елементів та сполук ґрунтами в межах сучасних урботериторій є реальним вторинним джерелом забруднення довкілля. Зниження інтенсивності накопичення токсичних елементів і сполук ґрунтом рекреаційних зон в межах урботериторій можливо за умови: зменшення техногенного пресингу в межах урботериторії; утилізації листяного опаду за межами рекреаційної зони; підтримання постійного покриття ґрунту трав’янистим фітоценозом; розширення територій рекреаційних зон міста Києва.
Таблиця 2
Вміст кислоторозчинної фракції важких металів у генетичних горизонтах ґрунтових профілів
(Ботанічний сад ім. акад. О.В.Фоміна)*


Генетичні горизонти

профілів

ґрунту


Важкі метали, мг/кг грунту


купрум


цинк


нікол


плюмбум


кадмій


манган


ферум


витяжка 1 H   HCl

 


витяжка  0,1 H H2SO4

 


Профіль № 1


Hek


6,2


23,0


3,4


17,3


0,4


55,4


126,9


Нр(i)


4,5


11,3


1,9


17,9


0,2


24,2


42,2


Рi(h)


1,7


3,0


1,5


6,7


0,2


8.0


15,1


Рf


0,1


0,6


0,4


0,9


0


3,5


87,7


Профіль № 2


He


6,3


19,4


2,4


21,1


0,3


36,9


46,1


Нр(i)


4,5


10,3


1,8


15,3


0,1


21,7


32,4


Рi(h)


1,9


3,8


1,3


7,5


0,1


5,7


22,7


Pf


6,4


0,8


0,2


1,0


0


3,2


6,3


Профіль № 3


He(k)


11,3


28,5


6,6


24,8


0,5


62,5


63,8


Нigl(k)


4,0


5,9


6,7


14,8


0,4


22,2


17,2


Рgl(k)


1,8


3,6


6,0


12,6


0,3


16,6


13,6


РGL(k)


2,3


4,2


5,7


11,3


0,4


16,5


13,3


Профіль № 4


HE


11,7


34,8


2,1


26,5


0,2


59,0


59,2


Ih


1,5


4,2


0,5


3,0


0,1


11,7


27,3


Рі


0,5


2,0


0,3


1,0


0


8,2


24,5


P1f


0,4


1,1


0,4


0,9


0


5,2


16,9


P2f


0,7


2,0


0,7


1,7


0,1


3,7


38,5


Профіль № 5



12,5


21,3


3,0


30,1


0,3


44,4


48,7


Ih


2,2


4,6


1,2


8,5


0,2


11,2


45,0


I


0,9


2,6


1,1


4,4


0,1


6,3


31,4


РІf


0,7


2,5


0,9


2,1


0,1


4,6


20,2


PGl


4,3


6,0


2,8


8,2


0,2


18,2


40,8

* в таблиці виділено кольором величини, що перевищують фоновий вміст кислоторозчинних форм елементів у ґрунті відповідно до нормативного документу [5].

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. ДСТУ 4362:2004 Якість грунту. Показники родючості грунтів.
2. ДСТУ ISO10390 :1994, IDT Якість грунту. Визначення рН.
3. Збірник важливих офіційних матеріалів з санітарних і протиепідемічних питань. У 10 томах. Том V. Частина 3, К.: „МОЗ України” , 1999. – 274 с.
4. Методи аналізів ґрунтів та рослин. Методичний посібник. За ред. С.Ю. Булигіна – Харків, 2000.- 157с.
5. Методика суцільного грунтово-агрохімічного моніторингу сільськогосподарських угідь України (Керівний нормативний документ)/ Під. ред. О.О. Созінова, Б.С. Прістера. – К. - 1994.
6. Полупан М.І., Соловей В.Б. та ін. Визначник еколого генетичного статусу та родючості ґрунтів України. – К.: «Колбіг». – 2005. – 303с.
7. Чайка В.Є. Урбоекологія. – Вінниця: 1999. 368 с.

Корсун С.Г., Бонюк З.Г. (Україна, Київ)
Токсикологічний стан ґрунтів урботериторій

Збірник матеріалів ІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю
Скачати в форматі pdf:
http://eco.com.ua/sites/eco.com.ua/files/lib1/konf/2vze/zb_m/0112_zb_m_2VZE.pdf

Оцінка: 
0
No votes yet