Токсикологічний стан грунтів урботериторій
Submitted by s_kvt on Птн, 04/15/2011 - 13:34
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.
- 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)
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)*
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.
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
Матеріали конференції:
Теми:
Оцінка:
No votes yet
