Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу

В статье представлены результаты исследования литолого-геохимических особенностей донных отложений рек Кальмиус и Кальчик, а также прибрежной части Азовского моря, подверженных влиянию предприятий черной металлургии г. Мариуполя. Выделены техногенные геохимические ассоциации тяжелых металлов и опред...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2014
Main Authors:	Войтюк, Ю.Ю., Кураєва, І.В., Філатов, В.Ф., Кармазиненко, С.П., Матвієнко, О.В.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2014
Series:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99545
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу / Ю.Ю. Войтюк, І.В. Кураєва, В.Ф. Філатов, С.П. Кармазиненко, О.В. Матвієнко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 247-255. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99545
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-995452025-02-23T19:59:49Z Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу Lithologic-Geochemical Features of Bottom Sediments Affected by Human Impact Войтюк, Ю.Ю. Кураєва, І.В. Філатов, В.Ф. Кармазиненко, С.П. Матвієнко, О.В. В статье представлены результаты исследования литолого-геохимических особенностей донных отложений рек Кальмиус и Кальчик, а также прибрежной части Азовского моря, подверженных влиянию предприятий черной металлургии г. Мариуполя. Выделены техногенные геохимические ассоциации тяжелых металлов и определены формы их нахождения в донных отложениях. The results of research into lithologic-geochemical features of bottom sediments of Kalmius River and Kalchik River as well as coastal part of the Azov Sea affected by the impact of Mariupol iron-works are given. Technogenic geochemical associations of heavy metals are identified and forms of their presence in bottom sediments are defined. 2014 Article Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу / Ю.Ю. Войтюк, І.В. Кураєва, В.Ф. Філатов, С.П. Кармазиненко, О.В. Матвієнко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 247-255. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99545 550.4 uk Наукові праці УкрНДМІ НАН України application/pdf 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	Ukrainian
description	В статье представлены результаты исследования литолого-геохимических особенностей донных отложений рек Кальмиус и Кальчик, а также прибрежной части Азовского моря, подверженных влиянию предприятий черной металлургии г. Мариуполя. Выделены техногенные геохимические ассоциации тяжелых металлов и определены формы их нахождения в донных отложениях.
format	Article
author	Войтюк, Ю.Ю. Кураєва, І.В. Філатов, В.Ф. Кармазиненко, С.П. Матвієнко, О.В.
spellingShingle	Войтюк, Ю.Ю. Кураєва, І.В. Філатов, В.Ф. Кармазиненко, С.П. Матвієнко, О.В. Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet	Войтюк, Ю.Ю. Кураєва, І.В. Філатов, В.Ф. Кармазиненко, С.П. Матвієнко, О.В.
author_sort	Войтюк, Ю.Ю.
title	Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу
title_short	Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу
title_full	Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу
title_fullStr	Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу
title_full_unstemmed	Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу
title_sort	літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2014
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99545
citation_txt	Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу / Ю.Ю. Войтюк, І.В. Кураєва, В.Ф. Філатов, С.П. Кармазиненко, О.В. Матвієнко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 247-255. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
series	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv	AT vojtûkûû lítologogeohímíčníosoblivostídonnihvídkladívŝozaznaûtʹtehnogennogovplivu AT kuraêvaív lítologogeohímíčníosoblivostídonnihvídkladívŝozaznaûtʹtehnogennogovplivu AT fílatovvf lítologogeohímíčníosoblivostídonnihvídkladívŝozaznaûtʹtehnogennogovplivu AT karmazinenkosp lítologogeohímíčníosoblivostídonnihvídkladívŝozaznaûtʹtehnogennogovplivu AT matvíênkoov lítologogeohímíčníosoblivostídonnihvídkladívŝozaznaûtʹtehnogennogovplivu AT vojtûkûû lithologicgeochemicalfeaturesofbottomsedimentsaffectedbyhumanimpact AT kuraêvaív lithologicgeochemicalfeaturesofbottomsedimentsaffectedbyhumanimpact AT fílatovvf lithologicgeochemicalfeaturesofbottomsedimentsaffectedbyhumanimpact AT karmazinenkosp lithologicgeochemicalfeaturesofbottomsedimentsaffectedbyhumanimpact AT matvíênkoov lithologicgeochemicalfeaturesofbottomsedimentsaffectedbyhumanimpact
first_indexed	2025-11-24T21:19:41Z
last_indexed	2025-11-24T21:19:41Z
_version_	1849708176845307904
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 247 УДК 550.4 ЛІТОЛОГО-ГЕОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ДОННИХ ВІДКЛАДІВ, ЩО ЗАЗНАЮТЬ ТЕХНОГЕННОГО ВПЛИВУ Войтюк Ю. Ю., Кураєва І. В. (Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М. П. Семененка НАН України, м. Київ, Україна) Філатов В. Ф. (УкрНДМІ НАН України, м. Донецьк, Україна) Кармазиненко С. П. (Інститут географії НАН України, м. Київ, Україна Матвієнко О. В. (Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М. П. Семененка НАН України, м. Київ, Україна) В статье представлены результаты исследования литоло- го-геохимических особенностей донных отложений рек Кальмиус и Кальчик, а также прибрежной части Азовского моря, подвер- женных влиянию предприятий черной металлургии г. Мариуполя. Выделены техногенные геохимические ассоциации тяжелых ме- таллов и определены формы их нахождения в донных отложени- ях. The results of research into lithologic-geochemical features of bottom sediments of Kalmius River and Kalchik River as well as coastal part of the Azov Sea affected by the impact of Mariupol iron- works are given. Technogenic geochemical associations of heavy met- als are identified and forms of their presence in bottom sediments are defined. Актуальність теми. На сьогоднішній день донні відклади України є забрудненими різними хімічними речовинами. З низки численних забруднювачів перевагу складають важкі метали, тех- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 248 ногенне накопичення яких в навколишньому середовищі йде ви- сокими темпами. Донні відклади є депонуючим середовищем для полютантів, тому їх катастрофічний стан у зв’язку з накопиченням шкідливих речовин вимагає невідкладних науково-обгрунтованих заходів, спрямованих на поліпшення їх екологічного стану. В даний час в багатьох регіонах України техногенне забруд- нення донних відкладів досягло такого рівня, що представляє се- рйозну небезпеку для людини. Особливо сильний їх вплив на те- риторії, що примикають до великих промислових підприємств. До таких відноситься територія міста Маріуполя Донецької обла- сті, де найбільшими забруднювачами оточуючого середовища є два великих підприємства чорної металургії – ПАТ «Маріупольський металургійний комбінат імені Ілліча» (працює з 1897 року), і ПАТ «Металургійний комбінат «Азов- сталь» (працює з 1933 року. Їх багаторічна діяльність призводить до зміни літолого-геохімічних особливостей донних відкладів, які акумулюють різні скиди та викиди цих підприємств. Попередні дослідження авторів по оцінці еколого- геохімічного стану об’єктів довкілля (ґрунтів, ґрунтової мікобіо- ти та рослинності) м. Маріуполя [1, 2] дозволили зробити висно- вок про несприятливі умови проживання місцевого населення. На території міста виявлено райони з максимальним поліелементним забрудненням ґрунтів, визначено техногенні геохімічні асоціації забруднення ґрунтів під впливом підприємств чорної металургії, визначено форми знаходження важких металів у ґрунтах та гео- хімічні бар’єри їх концентрації. Значна кількість важких металів сорбується донними відк- ладами, тому вони можуть розглядатися як індикатор забруднен- ня навколишнього природного середовища, у тому числі якості вод. Що і визначає актуальність проведення даного дослідження. Місто Маріуполь є унікальним для вивчення літолого- геохімічних особливостей донних відкладів під впливом техноге- незу, тому що в даному випадку є можливість дослідження як рі- чкових (р. Кальміус, р. Кальчик), так і прибережної частини мор- ських донних відкладів (Азовське море). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 249 Мета роботи – встановлення літолого-геохімічних особли- востей донних відкладів р. Кальміус, р. Кальчик та прибережної частини Азовського моря (м. Маріуполь). Методи досліджень що використовувались. Опробування донних відкладів проведено відповідно до вимог ГОСТ 17.1.5.01- 80, ГОСТ Р 51592-2000 [3, 4]. Загалом у м. Маріуполь відібрано 135 проб поверхневого шару донних відкладів, в тому числі 63 проби з р. Кальміус, 36 проб з р. Кальчик та 36 проб з прибереж- ної частини Азовського моря. Гранулометричний склад донних відкладів визначено відпо- відно до вимог ДСТУ БВ.2.1-19:2009. Рентгенофазовий аналіз до- сліджуваних зразків проведено на дифрактометрі ДРОН-2 та ав- томатичному дифрактометрі ДРОН-3М, на мідному випроміню- ванні (CuKα = 1,54178 Å). Концентрації хімічних елементів у пробах визначено за до- помогою атомно-емісійного спектрального методу на СТЕ-1 спе- ктрографі великої дисперсії (4,7 А0/мм) [5]. Вивчення форм знаходження важких металів у донних відк- ладах виконано методом послідовних витяжок [6]. Концентрації ВМ у витяжках визначено методом атомно-абсорбційного аналізу на спектрометрі КАС-115. Еколого-геохімічну оцінку за сумарним показником забруд- нення здійснено за методикою Ю. Ю. Саєта [7]. Результати досліджень. Проведено літологічні дослідження донних відкладів р. Кальміус, р. Кальчик та прибережної частини Азовського моря. Гранулометричний аналіз донних відкладів показав, що вони представлені алювіальними і алювіально-делювіаними відклада- ми. Дослідження мінерального складу донних відкладів р. Кальміус, р. Кальчик показало, що у складі важкої фракції най- поширенішими мінералами є гематит, магнетит, ільменіт, грана- ти, лейкоксен, рутил. В легкій фракції переважають кварц, польо- ві шпати і слюди (мусковіт), міститься до 40 % рослинних реш- ток, а також присутні уламки шлаків. Особливу увагу приділено дослідженню глинистих мінералів, оскільки вони є сорбентами важких металів і уповільнюють їх міграцію у водне середовище. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 250 Глиниста фракція досліджених донних відкладів представлена переважно гідрослюдою, монтморилонітом, хлоритом. У складі важкої фракції прибережної частини Азовського моря найбільш поширені амфіболи, циркон, гранат, рутил, ільме- ніт, лейкоксен. Легка фракція представлена переважно кварцом, польовими шпатами, кальцитом, трапляються уламки морської фауни та шлаків. Глиниста фракція донних відкладів − гідрослю- дою, монтморилонітом, каолінітом, кварцом. Дослідження хімічного складу донних відкладів (табл. 1) показало, що донні відклади р. Кальміус характеризуються під- вищено часткою оксидів Fe, Mn, Mg, Ca у порівнянні з фоновим вмістом [8, 9]. Вміст органічної речовини змінюється від 7,8 % до 11,3 % для річкових донних відкладів, а для донних відкладів при берегової зони Азовського моря – 3,5–5,2 %. Таблиця 1 Хімічний склад донних відкладів, % Вміст оксидів р. Кальміус р. Кальчик Азовське море SiO2 39,18 69,98 85,85 TiO2 0,44 0,08 0,15 Al2O3 8,63 7,49 3,43 Feзаг 11,66 5,77 1,01 MnO 1,86 0,25 0,01 MgO 3,82 0,85 0,38 CaO 10,08 4,62 2,77 Na2O 0,88 2,1 1,17 K2O 1,06 0,76 0,8 P2O5 <0,01 <0,12 <0,01 H2O- 3,38 1,3 0,38 Sзаг 1,01 0,25 0,1 Сума 99,63 99,67 99,83 Втрата при прокалюванні 18,13 6,22 3,83 Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 251 Визначено вміст важких металів у донних відкладах р. Кальміус, р. Кальчик і прибережної частини Азовського моря на техногенних та фонових ділянках (табл. 2). Встановлено, що для низки елементів характерне перевищення їх вмісту у донних відкладах над фоновими значеннями, що зумовлено, найвірогід- ніше, їх техногенним походженням. Розраховано коефіцієнти концентрації важких металів у донних відкладах та виділено їх техногенні геохімічні асоціації: Mn7,7 > Zn7,5 > V6 > Cr5,6 > Cu4,5 (р. Кальміус), Pb10 > Cr8,3 > Mn4,8 > Cu4,5 > Zn4 (р. Кальчик), Pb11,3 > Zn5,5 > Mo4 > V3,8 > Cu3,1 (Азовське море). Таблиця 2 Валовий вміст важких металів у донних відкладах м. Маріуполя, мг/кг Ел ем ен т р. Кальміус р. Кальчик Фонове значення Азовське море Фонове значення Min Max Med Min Max Med Min Max Med Mn 400 10000 3850 1000 4000 2375 500 300 2000 1050 500 Ni 40 200 83 30 80 68 20 2 70 32 20 Со 5 20 10 4 8 6 10 2 30 10 5 V 70 250 120 60 80 70 20 10 200 75 20 Cr 80 1000 280 100 1000 413 50 10 700 238 100 Mo 1 10 4 2 4 3 2 3 20 8 2 Cu 30 200 67 50 80 68 15 6 100 46 15 Pb 30 100 67 100 300 200 20 30 300 170 15 Zn 100 2000 525 100 300 280 70 100 500 275 50 Sn 2 40 8 4 8 6 2 2 10 6 2 Примітка. Min – мінімальне значення, Max – максимальне, Med – се- реднє. Сумарний показник забруднення донних відкладів р. Каль- міус змінюється від 14 до 115, при середньому значенні 42. Для донних відкладів р. Кальчик сумарний показник забруднення становить 44–79, при середньому значенні 56. Для морських дон- них відкладів сумарний показник забруднення змінюється від 3 до 76, при середньому значенні 37. За середнім значенням сумар- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 252 ного показника рівень забруднення донних відкладів дослідже- них об’єктів оцінено як сильний. Забруднення донних відкладів р. Кальміус у деяких точках досягає дуже сильного рівня. Для задач сучасної геохімії вивчення лише валового вмісту важких металів є недостатнім. Подібні дослідження можуть відо- бражати лише спрямованість процесів, наприклад, міграції (вине- сення чи накопичення речовини). Робити висновки про можливі механізми трансформації техногенних форм важких металів у донних відкладах і про їх подальшу долю в даному випадку скла- дно. Наявність різних форм знаходження важких металів, які від- різняються як по рухомості та біологічній доступності, так і по механізмам їх закріплення компонентами донних відкладів, пе- редбачає їх більш детальне вивчення [6, 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). Досліджено розподіл форм знаходження важких металів у річкових та морських донних відкладах зон впливу підприємств чорної металургії (рис. 1). Іонообмінна Резервна Фіксована Рис. 1. Форми знаходження важких металів у річкових (I) та морських донних (II) відкладах на території санітар- но-захисної зони підприємств чорної металургії м. Маріуполя 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, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 253 Встановлено, що частка важких металів у іонообмінній фо- рмі у донних відкладах поблизу підприємств чорної металургії зменшується в ряду (%): у річкових відкладах – Zn (11,4) > Pb (7) > Ni (4) > Cr (1,8) > Cu (0,9); у морських відкладах – Zn (13,7) > Pb (5,7) > Ni (4,4) > Cr (3) > Cu (1,2). Еколого-геохімічна небезпека забруднення донних відкла- дів, що оцінена по вмісту іонообмінних форм важких металів [8, 9, 10], відповідає напруженій екологічній ситуації. Частка важких металів у резервній формі у донних відкла- дах зменшується в ряду (%): у річкових відкладах – Pb (61) > Cu (53) > Zn (27,5) > Ni (20) > Cr (10,3); у морських відкладах – Cr (57,6) > Pb (44,3) > Cu (41,7) > Zn (33,3) > Ni (21,5). Частка важких металів у фіксованій формі у донних відкла- дах зменшується в ряду: річкові відклади – Cr (87,9) > Ni (76) > Zn (61) > Cu (47,7) > Pb (31,7); морські відклади – Ni (74) > Cu (57) > Zn (52,9) > Pb (50) > Cr (39,4). За допомогою селективних екстрагентів [6] виділено форми знаходження важких металів у донних відкладах р. Кальміус у зоні впливу підприємств чорної металургії м. Маріуполя (рис. 2). Рис. 2. Форми знаходження важких металів у донних відк- ладах р. Кальміус. 1 – водорозчинна, 2 – обмінна, 3 – зв’язана з карбонатами, 4 – зв’язана з оксидами Mn та Fe, 5 – зв’язана з органічною речовиною, 6 – важ- корозчинна 1 2 3 4 5 6 Сu Zn Pb0 10 20 30 40 50 % Сu Zn Pb Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 254 Основною формою знаходження важких металів у донних відкладах р. Кальміус є форма сполук з оксидами Mn та Fe. Част- ка цієї форми становить – 40–42 %. Значна частка форм важких металів зв'язаних з органічними речовинами донних відкладів – 18–20 %. У досліджених донних відкладах 20–22 % важких мета- лів знаходиться у складі геохімічно інертних літогенних форм. Висновки. За геохімічними критеріями (коефіцієнт концен- трації, сумарний показник забруднення) встановлено, що усі дос- ліджені об’єкти характеризуються сильним рівнем забруднення. Техногенне забруднення донних відкладів м. Маріуполя призвело до порушення співвідношення форм знаходження важ- ких металів. В досліджених донних відкладах підвищується вміст іонообмінних форм важких металів у порівнянні з донними відк- ладами фонових ділянок, що сприяє їх міграції у водне середо- вище. Результати досліджень визначають необхідність розробки науково обґрунтованої системи заходів по поліпшенню екологіч- ної ситуації. ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 1. Войтюк Ю. Ю. Вплив діяльності підприємств чорної металу- ргії на вміст і форми знаходження важких металів у об’єктах навколишнього середовища / Ю. Ю. Войтюк, І. В. Кураєва, А. І. Самчук, В. Й. Маничев // Мінералогічний журнал. –– К., 2011. –– № 3. –– С. 77––83. 2. Кураєва І. В. Оцінка впливу діяльності підприємств чорної ме- талургії на оточуюче середовище за геохімічними показника- ми (на прикладі м. Маріуполя) / Кураєва І. В., Войтюк Ю. Ю., Манічев В. Й. // Еколого-геохімічні дослідження об’єктів до- вкілля України. –– К. : «Альфа Реклама», 2012. –– Розд. 3.2. –– С. 104––119. 3. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений для анализа на загрязненность : ГОСТ 17.1.5.01−80. –– [действующий от 1982−01−01]. –– М. : Госстандарт СССР, 1980. –– 5 с. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 255 4. Вода. Общие требования к отбору проб: Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 51592-2000 (принят и введен в действие постановлением Госстандарта РФ от 21 апреля 2000 г. N 117- ст.). [Дата введения 1 июля 2001 г.] –– М. : Изд-во Госстан- дарт, 2000. –– 12 с. 5. Русанов А. К. Основы количественного спектрального анали- за руд и минералов / Русанов А. К. –– М. : Недра, 1971. –– 360 с. 6. Физико-химические условия образования мобильных форм токсичных металлов в почвах / [Самчук А. И. и др.]. // Мине- ралогический журнал. –– К., 1998. –– № 2. –– С. 48––59. 7. Геохимия окружающей среды / [Сает Ю. Е. и др.]. –– М. : Не- дра, 1990. –– 325 с. 8. Митропольський О. Ю., Насєдкін Є. І., Осокіна Н. П. Екогео- хімія Чорного моря. –– К., 2006. –– 279 с. 9. Техногенно-экологическая безопасность биогеосистемы Буг- ского лимана в условиях загрязнения тяжелыми металлами / [Долин В. В., Смирнов В. Н., Ищук А. А., Орлов А. А.]. –– Киев-Николаев: РАЛ-поліграфія, 2011. –– 200 с. 10. Андросова Н. К. Геолого-экологические исследования и кар- тографирование (Геоэкологическое картирование) : учебное пособие / Андросова Н. К. –– М. : Издательство Российского университета дружбы народов, 2000. –– 98 с.

Літолого-геохімічні особливості донних відкладів, що зазнають техногенного впливу

Institution

Similar Items