
Кожні 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
|
HЕ
|
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