Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського

Определены физико-химические, минералогические особенности техногенно загрязненных почв зоны влияния промышленного объекта. По геохимическим критериям выделены техногенные ассоциации тяжелых металлов в почвах. Приведены результаты геохимических исследований биокосных систем. Определены формы нахожде...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Войтюк, Ю.Ю., Кураєва, І.В., Манічев, В.Й., Філатов, В.Ф.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2013
Назва видання:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57245
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського / Ю.Ю. Войтюк, І.В. Кураєва, В.Й. Манічев, В.Ф. Філатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 2. — С. 103-117. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-57245
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-572452014-03-06T03:01:21Z Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського Войтюк, Ю.Ю. Кураєва, І.В. Манічев, В.Й. Філатов, В.Ф. Определены физико-химические, минералогические особенности техногенно загрязненных почв зоны влияния промышленного объекта. По геохимическим критериям выделены техногенные ассоциации тяжелых металлов в почвах. Приведены результаты геохимических исследований биокосных систем. Определены формы нахождения и показатели подвижности тяжелых металлов в почвах. Physico-chemical and mineralogical peculiarities of technogenically polluted soils in the impact zone of industrial object are determined. Based on the geochemical criteria technogenic associations of heavy metals in soils are identified. The results of geochemical research into biocosnic systems are described. Occurrence forms and indexes of mobility of heavy metals in soils are defined. 2013 Article Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського / Ю.Ю. Войтюк, І.В. Кураєва, В.Й. Манічев, В.Ф. Філатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 2. — С. 103-117. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57245 550.42:631.41 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Определены физико-химические, минералогические особенности техногенно загрязненных почв зоны влияния промышленного объекта. По геохимическим критериям выделены техногенные ассоциации тяжелых металлов в почвах. Приведены результаты геохимических исследований биокосных систем. Определены формы нахождения и показатели подвижности тяжелых металлов в почвах.
format	Article
author	Войтюк, Ю.Ю. Кураєва, І.В. Манічев, В.Й. Філатов, В.Ф.
spellingShingle	Войтюк, Ю.Ю. Кураєва, І.В. Манічев, В.Й. Філатов, В.Ф. Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet	Войтюк, Ю.Ю. Кураєва, І.В. Манічев, В.Й. Філатов, В.Ф.
author_sort	Войтюк, Ю.Ю.
title	Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського
title_short	Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського
title_full	Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського
title_fullStr	Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського
title_full_unstemmed	Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського
title_sort	закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу дмк ім. ф. е. дзержинського
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57245
citation_txt	Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського / Ю.Ю. Войтюк, І.В. Кураєва, В.Й. Манічев, В.Ф. Філатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 2. — С. 103-117. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv	AT vojtûkûû zakonomírnostírozpodíluvažkihmetalívugruntahzonivplivudmkímfedzeržinsʹkogo AT kuraêvaív zakonomírnostírozpodíluvažkihmetalívugruntahzonivplivudmkímfedzeržinsʹkogo AT maníčevvj zakonomírnostírozpodíluvažkihmetalívugruntahzonivplivudmkímfedzeržinsʹkogo AT fílatovvf zakonomírnostírozpodíluvažkihmetalívugruntahzonivplivudmkímfedzeržinsʹkogo
first_indexed	2025-07-05T08:28:55Z
last_indexed	2025-07-05T08:28:55Z
_version_	1836794916816027648
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 103 УДК 550.42:631.41 ЗАКОНОМІРНОСТІ РОЗПОДІЛУ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ У ҐРУНТАХ ЗОНИ ВПЛИВУ ДМК ІМ. Ф. Е. ДЗЕРЖИНСЬКОГО Войтюк Ю. Ю., Кураєва І. В. (Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М. П. Семененка НАНУ, м. Київ, Україна) Манічев В. Й. (Державна установа «Інститут геохімії навколишнього середовища НАНУ», м. Київ, Україна) Філатов В. Ф. (УкрНДМІ НАНУ, м. Донецьк, Україна) Определены физико-химические, минералогические особен- ности техногенно загрязненных почв зоны влияния промышлен- ного объекта. По геохимическим критериям выделены техноген- ные ассоциации тяжелых металлов в почвах. Приведены резуль- таты геохимических исследований биокосных систем. Определе- ны формы нахождения и показатели подвижности тяжелых металлов в почвах. Physico-chemical and mineralogical peculiarities of technogeni- cally polluted soils in the impact zone of industrial object are deter- mined. Based on the geochemical criteria technogenic associations of heavy metals in soils are identified. The results of geochemical re- search into biocosnic systems are described. Occurrence forms and indexes of mobility of heavy metals in soils are defined. У другій половині двадцятого століття у дослідженнях ін- ститутів геологічного профілю все більше уваги приділяється еколого-геохімічному напрямку. Зростаюче антропогенне наван- таження на об’єкти довкілля викликає сталі зміни у їх структурі Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 104 та функціонуванні. Південно-східні регіони України, що зазнають впливу підприємств чорної металургії становлять особливу небе- зпеку для населення і вимагають комплексного дослідження. Важливою проблемою геохімічних досліджень є відсутність стандартизованої системи визначення форм знаходження ВМ у об’єктах довкілля. При геохімічних дослідженнях техногенних ландшафтів дуже часто не враховуються біогеохімічні показники, які є важливим індикатором розмежування природних і техно- генних аномалій. Мета і задачі дослідження. Метою роботи є визначення закономірностей розподілу ВМ у ґрунтах зон впливу ПАТ «Дніпровський металургійний комбінат імені Ф. Е. Дзер- жинського» (ДМК ім. Дзержинського) та визначення еколого- геохімічних критеріїв оцінки стану оточуючого середовища з урахуванням біогеохімічних показників. Для досягнення мети було поставлено наступні задачі: 1. Встановлення особливостей латеральної та радіальної ди- ференціації ВМ у ґрунтах зон впливу ДМК ім. Дзержинського. 2. Визначення геохімічних асоціацій ВМ у ґрунтах, які за- знають впливу ДМК ім. Дзержинського та визначення еколого- геохімічних критеріїв оцінки стану оточуючого середовища. 3. Визначення форм знаходження і показників рухомості ВМ у ґрунтах зон впливу ДМК ім. Дзержинського. 4. Визначення біогеохімічних показників ґрунтів техногенно забруднених територій. Методика досліджень. Відбір проб ґрунту проведено від- повідно до вимог ГОСТ 17.4.4.02-84. Опробування представниць- ких видів рослинності і пилових випадінь проведено паралельно з відбором ґрунтових проб. Гранулометричний склад ґрунту визна- чено відповідно до вимог ДСТУ БВ.2.1-19:2009. Рентгенофазовий аналіз досліджуваних зразків проведено на дифрактометрі ДРОН-2 та автоматичному дифрактометрі ДРОН-3М, на мідному випромінюванні (CuKα=1,54178 Å). Концентрації хімічних еле- ментів у пробах визначено за допомогою атомно-емісійного спе- ктрального методу на СТЕ-1 спектрографі. Вивчення форм зна- ходження ВМ у ґрунтах та пилових випадіннях виконано мето- дом послідовних витяжок. Концентрації ВМ у витяжках визначе- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 105 но методом атомно-абсорбційного аналізу на спектрометрі КАС-115. Еколого-геохімічну оцінку за сумарним показником забруднення здійснено за методикою Ю. Ю. Саєта [1]. Техноген- ність ВМ розраховано з застосовуванням профільного підходу за методикою Ю. Н. Водяницького [2], S. Baron [3]. Для характерис- тики біогенної міграції ВМ у ґрунтах під впливом підприємств чорної металургії і біогеохімічних особливостей рослин викорис- тано методику І. А Авессаломової [4]. Результати досліджень. Дніпродзержинськ розташований у степовій природно- кліматичній зоні. Ділянка досліджень належить до ландшафтів кальцієвого-магнієвого геохімічного класу. Геохімічні ланд- шафти здатні до самоочищення. Для Дніпродзержинської ділянки було обрано фоновий ана- лог з подібними ландшафтно-геохімічними властивостями на те- риторії Дніпровсько-Орільського заповідника. Оскільки вплив промислового комплексу не виключався, ділянка розглядалася як «умовно чиста зона». Було проведено дослідження пилових випадінь СЗЗ підприємства чорної металургії у м. Дніпродзержинськ. Встанов- лено, що вміст цинку у пилових випадіннях досягає 10000 мг/кг, хрому – 2000 мг/кг, міді – 1000 мг/кг, свинцю 400 мг/кг, що знач- но перевищує фонові величини. Ґрунтово-геохімічні показники. Ґрунти м. Дніпродзержин- ська представлені в основному чорноземами звичайними серед- ньопотужними малогумусними на лесах. Дослідження мінераль- ного складу ґрунтів показало, що у складі глинистої фракції пе- реважає гідрослюда, каолініт, монтморилоніт, хлорит. Легка фра- кція складається переважно із кварцу, кальциту, калієвого польо- вого шпату, присутні також мусковіт, гідрослюда, глауконіт, опал. У складі важкої фракції ґрунтів переважають гідроксиди заліза, лейкоксен, циркон, гранат, ставроліт, ільменіт, рутил. Особливістю досліджених ґрунтів є значний вміст залізовмісних мінералів − гетиту, гематиту, магнетиту, франклініту, що надхо- дять у ґрунти у складі викидів підприємств чорної металургії. ВМ, що надходять із техногенних джерел, потрапляють на поверхню ґрунтів. Процеси їх міграції та акумуляції визначені фі- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 106 зико-хімічними властивостями ґрунтового поглинального ком- плексу (табл. 1). Таблиця 1 Фізико-хімічна характеристика ґрунтів Місце відбору проб ґрунтів Сорг, мг/кг рН Обмінні катіони, мг*екв/100 г Кб Н+ Са2+ Mg2+ К+ Na+ Eсум Дніпродзержинська ділянка 4,6 6,2 10,1 2,3 1,1 0,2 1,2 14,9 4,5 Фонова ділянка 7,8 6,4 10,8 49,3 18,4 0,8 0,6 79,9 87,7 Примітка. Сорг – кількість органічної речовини, рН – водневий пока- зних, Eсум – сума обмінних катіонів, Кб – коефіцієнт буферності. Однією з найважливіших еколого-геохімічних характерис- тик є буферність ґрунтів. Вона залежить від фізико-хімічних вла- стивостей ґрунтового поглинаючого комплексу (ГПК), складу ґрунтової органічної речовини. Коефіцієнт буферності (Кб) прямо пропорційний сорбційній ємності (Е) ГПК і зворотно пропорцій- ний зміні рН. Еколого-геохімічна суть цього показника полягає у відображенні властивостей системи протистояти техногенному впливу [5]. Експериментальне вивчення сорбційної ємності ГПК, буфе- рності ґрунтів під впливом підприємств чорної металургії і на фонових ділянках за методикою А. І. Самчука [5] (табл. 1) пока- зало, що на техногенно забруднених ділянках зменшується буфе- рність ґрунтів у порівнянні з аналогічними ґрунтами природних ландшафтів. Встановлено, що особливістю ґрунтів у зоні впливу ДМК ім. Дзержинського є підвищений вміст оксидів заліза (у 4,2 рази), марганцю (у 3,5 рази) та кальцію (у 2 рази) у порівнянні з ґрунта- ми фонових ділянок (табл. 2). Визначено валовий вміст ВМ у ґрунтах санітарно-захисної зони (СЗЗ) ДМК і регіональні фонові значення (табл. 3). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 107 Таблиця 2 Валовий хімічний склад ґрунтів, % Вміст окси- дів SiO2 TiO2 Al2O3 Feзаг MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 H2O - в.п.п. Сума ДД 50,4 0,11 4,28 17,9 0,39 1,46 7,86 0,42 0,7 0,06 1,94 13,9 99,5 ФД 59,5 0,66 10,71 4,23 0,11 1,57 3,91 0,83 2,4 0,06 4,48 11,2 99,6 Примітка. ДД – Дніпродзержинська ділянка, ФД – фонова ділянка, в.п.п. – втрата при прокалюванні. Таблиця 3 Валовий вміст ВМ у ґрунтах СЗЗ ДМК ім. Дзержинського Елемент Валовий вміст, мг/кг Фонове значення Елемент MaxMin Med  σ Mn 6000100 1984  875 315 Ni 505 36  7 20 Co 82 4  2 3 V 18020 82  34 50 Cr 10006 113  85 55 Mo 101 4  2 2 Cu 4008 60  58 20 Pb 3005 119  47 12 Zn 200030 373  332 52 Sn 202 5  3 2 Примітка. Med – середнє значення елемента, Min – мінімальне зна- чення елемента, Max – максимальне; «σ» - стандартне відхилення. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 108 За методикою Ю. Ю. Саєта [1] розраховано коефіцієнти концентрації ВМ у ґрунтах на основі яких виділено геохімічну асоціацію ВМ у ґрунтах СЗЗ ДМК ім. Дзержинського: Pb9,9>Zn7,1>Mn6,3>Cu3>Sn2,5>Cr2. Для СЗЗ ДМК ім. Дзержинського за методикою Ю. Ю. Саєта [1] визначено сумарний показник забруднення ґрун- тів (ZC). Для СЗЗ ДМК ім. Дзержинського ZC становить – 0-36 при середньому значенні 28. Рівень забруднення території СЗЗ ДМК ім. Дзержинського за середніми значеннями ZC відноситься до помірно небезпечної категорії забруднення. Користуючись методом Ю. Ю. Саєта важко відділити техно- генну аномалію від природної. Саме тому в роботі додатково ви- користано профільний метод визначення частки техногенності металу (ЧТМ) для оцінки аерального забруднення ґрунтів [2, 3]. На основі даних щодо розподілу ВМ по ґрунтовим розрізам (рис. 1) (табл. 4) за методикою Ю. Н. Водяницького [2] розрахо- вано ЧТМ (табл. 5). Рис. 1. Схема розміщення ґрунтових розрізів на плані міста Дніпродзержинська ( − Розріз № 1, − Розріз № 2, − Розріз № 3) Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 109 Таблиця 4 Валовий вміст ВМ у ґрунтових розрізах, мг/кг Горизонт Глиби- на, см Mn Ni Co V Cr Mo Cu Pb Zn Sn Розріз № 1 Нk 0-5 450 20 5 60 30 10 80 30 400 6 5-20 400 10 4 60 40 4 30 10 200 4 Нрk 20-50 200 10 5 60 20 5 10 10 80 3 Рhk 50-75 200 10 3 40 10 4 20 8 50 3 Р 75-130 200 10 3 50 20 5 30 8 40 3 Розріз № 2 Нk 0-5 500 10 3 40 20 3 20 40 500 5 5-10 1000 20 4 50 50 2 20 40 400 5 Нрk 10-20 400 10 2 40 20 8 10 20 100 2 20-30 400 20 5 50 40 5 10 8 80 2 Рhk 30-40 400 10 3 40 30 3 10 20 80 2 Р 40-50 400 20 4 50 40 4 10 6 80 2 Розріз № 3 Нk 0-5 800 10 3 20 30 2 40 60 400 5 5-10 1000 10 2 20 20 4 40 20 200 5 Нрk 10-20 1000 10 3 20 30 4 40 30 100 5 Рh(k) 20-30 1000 20 4 40 20 2 40 50 80 4 Р 30-40 1000 20 5 40 60 3 40 20 50 4 Фонова ділянка Hk 0-5 500 50 6 80 60 5 20 30 80 3 5-10 400 50 5 50 50 5 30 20 200 4 10-20 400 30 4 50 40 4 20 8 100 3 PHk 20-30 600 50 6 60 60 10 30 10 80 3 30-40 500 60 6 60 60 10 30 20 100 3 H(k) 40-50 500 50 5 50 40 4 30 20 100 4 50-60 600 60 6 100 80 5 20 30 300 2 Hрk 60-80 400 40 4 50 40 10 20 10 100 4 PHk 80-100 500 50 5 80 60 4 20 10 100 2 Phk 100-120 300 40 5 50 50 8 20 10 80 2 Pk 120-140 500 50 5 80 60 10 30 10 100 3 Примітка. Горизонти: Н(k) – гумусовий горизонт із невеликою кі- лькістю карбонатів; Нk – гумусовий горизонт, але порівняно з Н(k) гори- зонтом більша кількість карбонатів; Нрk – верхній перехідний горизонт; РНk – нижній перехідний горизонт до породи; Рh(k) – нижній перехідний горизонт до породи (аналогічний до РНk, але менш гумусований і менш Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 110 карбонатний); Рhk – нижній перехідний горизонт до породи (аналогічний Рh(k), але з більшою кількістю карбонатів); Рk – материнська порода з кар- бонатами (карбонатний горизонт); Р – материнська порода. Високу ЧТМ встановлено для Zn (90 %) і Pb (85 %), для Cu (63 %), Sn (60 %) і Mn (56 %) – середню. Це найбільш техногенні метали в ґрунтах, що перебувають під впливом підприємств чор- ної металургії. Для порівняння розраховано ЧТМ на фоновій ді- лянці. В межах цієї ділянки всі приведені ВМ мають низьку, не- достовірну техногенність. Значення техногенності елементів у ґрунтах поблизу ДМК ім. Дзержинського утворюють ряд Zn > Pb > Cu > Sn > Mn. Таблиця 5 Частка техногенності металів (ЧТМ) у ґрунті, %. № з/п Місце відбору проб Mn Ni Co V Cr Mo Cu Pb Zn Sn 1 Дніпродзержинськ (Розріз № 1) 56 50 н н н 50 63 73 90 50 2 Дніпродзержинськ (Розріз № 2) н н н н н н 50 85 84 60 3 Дніпродзержинськ (Розріз № 3) н н н н н н н 67 87 20 4 Фонова ділянка н н н н н н н н н н Примітка. ЧТМ > 75% - висока техногенність, 50% < ЧТМ < 75% - середня техногенність, н – низька техногенність елемента (ЧТМ < 50). Форми знаходження важких металів. Для задач сучасної геохімії ґрунтів вивчення лише валового вмісту ВМ є недостат- нім. Подібні дослідження можуть відображати лише направле- ність процесів, наприклад, міграції (винос чи накопичення речо- вини). Робити висновки про можливі механізми трансформації техногенних форм ВМ у ґрунтах і про їх подальшу долю в дано- му випадку складно. Наявність різних форм знаходження ВМ, які відрізняються як по рухомості та біологічній доступності, так і по механізмам їх закріплення в ґрунті, передбачає їх більш детальне вивчення. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 111 Формою знаходження важких металів у ґрунті далі будемо називати сукупність атомів або іонів хімічних елементів, що пе- реведені із твердої фази в розчин за допомогою певного екстра- гента. Вони мають близьку ступінь рухомості в ґрунті, яка зале- жить від застосованого екстрагенту і/або сполучені в ґрунті з пе- вним типом реакційних центрів [6]. В наш час вивчення форм знаходження ВМ заслуговує осо- бливої уваги. Головним чином це стосується рухомих форм, так як їх дослідження дає можливість оцінити здатність різних хіміч- них елементів і їх сполук переходити із твердої фази ґрунту в ґрунтовий розчин, а після цього переміщуватись по профілю з ґрунтовим розчином і по трофічному ланцюгу переходити в ор- ганізм людини. Для оцінки ступеню рухомості і біологічної доступності ВМ, в тому числі при техногенному забрудненні, не завжди є не- обхідність знати, який саме компонент ґрунту утримує яку кіль- кість іонів ВМ. В даному випадку можна користуватися методи- ками, направленими на вилучення із ґрунту форм ВМ, що мають певну ступінь рухомості не залежачи від того, з якими компонен- тами вони були зв’язані. Найбільше розповсюдження отримали екстрагенти, що до- зволяють виділяти із ґрунтів форми ВМ, які можуть бути погли- нуті рослинами. Основний вибір екстрагента – висока кореляція між сполуками ВМ у витяжці із ґрунту і в рослинах, що ростуть на цьому ґрунті [7]. За допомогою неселективних екстрагентів визначено іоноо- бмінну (ацетатно-амонійний буфер (рН 4,8)), резервну (1 н НСl) та фіксовану форми знаходження ВМ (визначалася з розрахунку, залишок після всіх екстракцій). Розподіл ВМ по формам знахо- дження у ґрунтах представлено на рисунку 2. Частка іонообмінних форм ВМ у ґрунтах Дніпродзержинсь- кої ділянки зменшується в ряду (%): Zn (16,9) > Pb (5,2) > Ni (4,5) > Cu (1,8) > Cr (0,8). Частка резервних форм ВМ у ґрун- тах дослідженої ділянки зменшується в ряду (%): – Pb (55,2) > Cu (40,7) > Zn (39,2) > Ni (35,4) > Cr (16,9). За зменшенням частки фіксованих форм ВМ у ґрунтах (%) можна побудувати ряд: Cr (82,3) > Ni (60,1) > Cu (57,5) > Zn (43,9) > Pb (39,6). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 112 Іонообмінна Резервна Фіксована Рис. 2. Форми знаходження ВМ у ґрунтах (інтервал 0-5 см) Дніпродзержинської (І) та фонової (ІІ) ділянок На фоновій ділянці ВМ розподіляються наступним чином (%): у іонообмінній формі – Pb (5,2) > Zn (3,5) > Ni (0,8) = Cu (0,8) > Cr (0,6); у резервній формі – Pb (30) > Ni (29) > Cu (19) > Cr (16) > Zn (15); у фіксованій формі – Cr (83,4) > Zn (81,5) > Cu (80,2) > Ni (70,2) > Pb (64,8). При дослідженні форм знаходження було виявлено, що час- тка ВМ, які вилучалися з ґрунтів зон впливу підприємств чорної металургії ацетатно-амонійним буфером вища по відношенню до умовно чистих ґрунтів. Рухомість цинку зростає у 4,8 рази, ніке- лю – у 5,6, міді – у 2,6. Таким чином, в ґрунтах техногенно забруднених територій кількість ВМ у рухомих формах зростає порівняно з фоновими, одночасно зменшується їх ПБЗ до забруднення ВМ. Форми знаходження ВМ у пилових випадіннях визначають подальшу долю полютантів у депонуючих геохімічних середо- вищах, тому було досліджено розподіл форм знаходження ВМ у пилових випадіннях (рис. 3). Частка ВМ у іонообмінній формі у пилових випадіннях м. Дніпродзержинськ зменшується в ряду (%): Zn (20,2) > Pb (10,3) > Cr (6,1) > Ni (5,4) > Cu (1,9); у резервній формі: Cr (63,6) > Pb (61,1) > Cu (28) > Zn (26) > Ni (25,4); у фіксованій формі: Cu (70) > Ni (69,3) > Zn (53,7) > Cr (40,2) > Pb (28,5). I 0% 20% 40% 60% 80% 100% Cr Zn Pb Cu Ni II 0% 20% 40% 60% 80% 100% Cr Zn Pb Cu Ni Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 113 Рухомість ВМ у пилових випадіннях є більшою ніж у ґрун- тах. В іонообмінній формі у твердофазних аерозольних випадін- нях міститься до 20 % цинку, до 10 % свинцю, до 6 % хрому, і ві- дповідно зменшується частка фіксованих форм ВМ. Іонообмінна Резервна Фіксована Рис. 3. Форми знаходження ВМ у пилових випадіннях на те- риторії СЗЗ ДМК ім. Дзержинського Біогеохімічні показники. Рослинність є одним з найважли- віших об’єктів довкілля. Техногенне надходження ВМ у оточую- че середовище негативно впливає не тільки на ґрунти, але і на ро- слинність. Тому вивчення процесів переходу ВМ із ґрунту в рос- линність має важливе значення. Актуальність даного питання по- лягає ще й у тому, що рослинність виступає проміжною ланкою міграції ВМ між ґрунтом і організмом людини. Величина інтенсивності накопичення ВМ рослинністю ви- значається відношенням вмісту елемента у золі до його вмісту в ґрунті і називається коефіцієнтом біологічного поглинання (КБП). Сума цих коефіцієнтів називається коефіцієнтом біогеохі- мічної активності виду (БХА). Проведено геохімічне дослідження травнистої рослинності Пирій повзучий (Elytrigia repens). Аналіз коефіцієнтів біологічно- го переходу дозволив виявити деякі закономірності в біологічно- му поглинанні ВМ цією рослинністю з твердої фази ґрунту (табл. 6). 0% 20% 40% 60% 80% 100% Cr Zn Pb Cu Ni Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 114 Таблиця 6 Валовий вміст важких металів у золі трав’янистої рослинності - Пирій повзучий (Elytrigia repens) поблизу комбінатів Елемент Валовий вміст, мг/кг MaxMin Med  σ КБП Mn 1000500 714  186 0,36 Ni 40020 144  146 4 Со 105 7  147 1,75 V 5010 18  14 0,22 Cr 805 21  26 0,19 Mo 304 15  9 3,75 Cu 10030 56  22 0,93 Pb 8010 27  25 0,23 Zn 40080 169  113 0,45 Cd - - - Sn 43 4  0,5 0,8 БХА 12,7 Зольність, % 14,5 Примітка. «–» - елемент не визначено; в чисельнику Med – середнє значення елемента, в знаменнику: Min – мінімальне значення елемента, Max – максимальне; «σ» – стандартне відхилення; «КБП» – коефіцієнт біо- логічного поглинання; «БХА» – коефіцієнт біогеохімічної активності виду. Найбільш інтенсивно поглинаються Ni, Mo, Co і Cu, най- менше – Cr, V та Pb. Коефіцієнт біогеохімічної активності виду, що характеризує інтенсивність поглинання елементів рослинами, в середньому, становить 12,7. Зольність трав’янистої рослинності Пирій повзучий становить 14,5 %, що є підвищеним значенням у Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 115 порівнянні з зольністю трав’янистої рослинності Українського Полісся [8]. Коефіцієнт біологічного поглинання Cu високий, так як цей метал має здатність утворювати міцні комплекси з органічною речовиною, велика кількість коріння і детриту збагачені міддю. Про те, що Пирій повзучий спеціалізується на накопиченні Сu за- значено також у роботі А. І. Самчука з співавторами [8]. Слабко і дуже слабко більшість рослин захоплюють V і Cr, які малорухомі в ґрунтах [1]. Очевидно з цієї причини в процесі видоутворення у рослин не виробилась потреба у цих елементах. Результати геохімічного дослідження деревної рослинності подано в таблиці 7. Таблиця 7 Коефіцієнти біологічного поглинання ВМ рослинами зон впливу ДМК ім. Дзержинського Листя та хвоя Mn Ni Co V Cr Mo Cu Pb Zn Sn БХА Акація біла (Robinia pseudoacacia L.) 0,3 2,2 2 0,2 0,1 5 0,6 0,1 0,3 0,8 11,6 Клен гостролистий (Acer platanoides L.) 0,4 1,1 1 0,2 0,1 0,8 0,7 0,2 0,2 0,8 5,5 Ялина європейська (Рісеа abies) 0,2 0,3 0,8 0,1 0,1 2,5 0,1 0,3 0,3 0,6 5,3 Каштан їстівний (Castanea sativa Mill.) 0,3 5,6 2 0,1 0,1 1 0,8 0,2 0,2 0,6 10,9 Береза бородавчата, (Betula pendula Roth.) 0,3 1,4 1,3 0,2 0,1 1,5 0,3 0,3 1,6 0,8 7,8 Липа європейська (Tilia europaea) 0,3 0,6 1 0,1 0,1 1,3 1,3 0,3 0,2 0,8 6 Примітка. «БХА» - коефіцієнт біогеохімічної активності виду. Деревна рослинність найбільш активно з ґрунту поглинає Mo, Ni, Co, менш інтенсивно Cu, Sn, найменш інтенсивно – V і Cr. Найбільший коефіцієнт біогеохімічної активності із досліджених Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 116 видів мають акація біла і каштан їстівний, найменший – ялина європейська. Коефіцієнт біологічного поглинання Cu високий, так як цей метал має здатність утворювати міцні комплекси з ор- ганічною речовиною, велика кількість коріння і детриту збагачені міддю. Слабко і дуже слабко більшість рослин захоплюють V і Cr, які малорухомі в ґрунтах. Висновки. Внаслідок аерогенних викидів підприємств чор- ної металургії змінюються фізико-хімічні та мінералогічні влас- тивості ґрунтів. Відбувається зменшення рН поверхневого шару ґрунту, катіонно-обмінної ємкості та буферної здатності ґрунтів. Особливістю ґрунтів під впливом підприємств чорної металургії є підвищений вміст оксидів заліза, марганцю та кальцію у порів- нянні з фоновими ділянками. У ґрунтах м. Дніпродзержинська сформувалася техногенна асоціація важких металів: цинк, сви- нець, мідь, марганець, олово, і встановлено значне перевищення над фоновими рівнями таких залізовмісних мінералів як гетит, гематит, магнетит, франклініт, що відповідає промисловій спеці- алізації району досліджень. Рівень забруднення території СЗЗ ДМК ім. Дзержинського за середніми значеннями ZC відноситься до помірно небезпечної категорії забруднення. Забруднення ґрунтів унаслідок роботи пі- дприємств чорної металургії призвело до порушення природного співвідношення форм знаходження важких металів. Унаслідок викидів підприємств чорної металургії у ґрунтах підвищується рухомість важких металів (Zn в 4,8 рази, Ni – у 5,6, Cu – у 2,6) по- рівняно з ґрунтами фонових ділянок. Вміст іонообмінних форм важких металів у ґрунтах зменшується у ряду: Zn > Pb > Ni > Cu > Cr. Вміст резервних форм важких металів зменшується у ряду: Pb > Cu > Zn > Ni > Cr. Збільшення вмісту важких металів у ґрунтах зон впливу пі- дприємств чорної металургії та зміна фізико-хімічних властивос- тей ґрунтів (рН, ємність катіонного обміну, вміст органічної ре- човини) призводить до більш активної міграції важких металів із ґрунту в рослинність. Дослідження рослинного покриву можуть бути використані для біоіндикації забруднення ґрунтів. Таким чином, комплексна характеристика екологічної ситу- ації техногенно забруднених територій може бути одержана тіль- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013 117 ки з урахуванням результатів проведення геохімічних досліджень біокосних систем з використанням кількісних показників техно- генної міграції і акумуляції хімічних елементів. ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 1. Геохимия окружающей среды / [Сает Ю. Е. и др.]. –– М. : Не- дра, 1990. –– 325 с. 2. Водяницкий Ю. Н. Тяжелые и сверхтяжелые металлы и ме- таллоиды в загрязненных почвах / Водяницкий Ю. Н. –– М. : Почвенный институт им. В. В. Докучаева, 2009. –– 95 с. 3. Baron S. Dispersion of heavy metals (metalloids) in soils from 800-year old pollution (Mont-Lozere, France) / Baron S., Carignan J., Ploquin A. // Environ. Sci. Technol, 2006. –– V. 40. – – P. 5319––5326. 4. Авессаломова И. А. Геохимические показатели при изучении ландшафтов. Учебно-методическое пособие / Авессаломо- ва И. А. –– М. : Изд-во МГУ, 1987. –– 108 с. 5. Физико-химические условия образования мобильных форм токсичных металлов в почвах / [Самчук А. И. и др.]. // Мине- ралогический журнал. –– К., 1998. –– № 2. –– С. 48––59. 6. Ладонин Д. В. Соединения тяжелых металлов в почвах – про- блемы и методы изучения / Ладонин Д. В. // Почвоведение. –– М., 2002. –– № 6. –– С. 682––692. 7. Ладонин Д. В. Влияние техногенного загрязнения на фракци- онный состав меди и цинка в почвах / Ладонин Д. В. // Почво- ведение. –– М., 1995. –– № 10. –– С. 1299––1305. 8. Важкі метали у ґрунтах Українського Полісся та Київського мегаполісу / [Самчук А. І. та ін.]. –– К. : Наукова думка, 2006. –– 108 с.

Закономірності розподілу важких металів у ґрунтах зони впливу ДМК ім. Ф. Е. Дзержинського

Репозитарії

Схожі ресурси