Юхимчук М. О.

ХНУ, екологічний факультет, студ.  V курсу

Науковий керівник: доц. каф. екології та неоекології, к. геогр. н. Тітенко Г.В.

ВПЛИВ ҐРУНТІВ НА ХІМІЧНИЙ СКЛАД ОВОЧЕВОЇ ПРОДУКЦІЇ В УМОВАХ МІСТА (НА ПРИКЛАДІ ЗОНИ ПРИВАТНОЇ ЗАБУДОВИ МІСТА ХАРКОВА)

Ґрунт виступає в якості комплексногогеохімічного бар’єру. Хімічні реакції та мікробіологічні процеси у ґрунтиобумовлюють трансформацію токсичних сполук або закріплення їх у малорухомійформі. Однак по відношенню до промислових забруднень буферна здатність ґрунтуобмежена. Накопичення у ґрунті токсикантів й продуктів їх взаємодії змінеральними та органічними компонентами призводить до зміни хімічного складута фізико-хімічних властивостей, зміни активності мікробіологічноїтрансформації речовини у ґрунті [1]. 

Процес урбанізації має свої позитивніриси, проте поряд з вирішенням багатьох соціально-економічних проблемам виникаєкомплекс проблем, пов’язаних з екологічною безпекою міського населення, в томучислі екологічна якість компонентів довкілля.

Ґрунтовий покрив міста – це складна йнеоднорідна природно-антропогенна біогеохімічна система. На тлі штучних техногеннихутворень – асфальтованих вулиць, площ, автомобільних доріг – зустрічаютьсяантропогеннозмінені й природні ґрунти (двори, парки, бульвари, пустирі).Продукти техногенезу надходять на земну поверхню, накопичуються у верхніхгоризонтах ґрунтів, змінюють їх хімічний склад та знов включаються в природні ітехногенні цикли міграції. За характером геохімічних змін природних і слабо зміненихміських ґрунтів відносно фонових ґрунтів регіону можна судити про ступінь їхтехногенної трансформації.

Промислові викиди потрапляють у ґрунт затмосферними опадами, осаджуються з пилом та аерозолями, при безпосередньомупоглинанні ґрунтом газоподібних сполук, а також можуть поглинатися з атмосферирослинами, накопичуватися в них та передаватися у ґрунт з опадом [1].

Агроландшафти міст піддаються сильнійтехногенній дії цілого ряду хімічних елементів, зокрема важких металів.Потрапляючи в харчові ланцюги, вони представляють серйозну небезпеку дляздоров'я людини оскільки мають канцерогенні властивості. Саме тому длядослідження було обрано Жовтневій район м. Харкова, на території якогоприватній сектор займає 47% території від загальної площі.

За характером забруднюючої діїпромисловими і побутовими викидами район поділяється на таки зони: 1) активногозабруднення водного й повітряного середовища (промислові підприємства, відкритісклади і звалища, автомагістралі і автостанції – 37,98% площі району); 2) зонажитлової забудови і суспільної інфраструктури – 50,5%; 3) зона зеленихнасаджень, рекреації та відпочинку (сквери, парки, колективні сади, рекреаційніліси, водні простори – 11,52% території району).

Район має мозаїчну структуру розміщенняпромисловості, але можна виділити 2 промвузла, які чинять найбільший вплив наекологічну ситуацію території. Просторово ці промислові вузли розташовані напівночі та заході району.

При такому розташуванні відносножитлової забудови забруднюючий факел від західного промвузла у вегетаційнійперіод орієнтований на східну частину району. Як відомо, найбільші концентраціїважких металів спостерігаються на відстані 2-4 км. від атмотехногенногоджерела за напрямом переважаючого вітру. Саме ці чинники зумовили вибір полігонудля досліджень.

Основними джерелами забруднення ґрунтіврайону є ЗАО «Харківський коксовій завод» (сірчистій ангідрид, сірководень,цинк, свинець), ВАТ «Світло шахтаря» (свинець, мідь, цинк), ЗАТ «Харківськийзавод підйомно-транспортного устаткування» (свинець, мідь, цинк), ЗАТ «Червонійхімік» (окисли азоту, мідь, цинк) та ін. Проте найбільший вплив на екологічнійстан району надає автотранспорт, викиди від якого складають 88,5% в загальнійструктурі викидів.

Транспортні засоби можуть бутиджерелами локального забруднення важкими металами. Вони викидають в атмосфернеповітря з вихлопними газами до 200 різних хімічних сполук. Пріоритетнимметалом, який поступає в довкілля з вихлопними газами, є свинець. Також звихлопними газами в довкілля поступають значні кількості цинку, міді, нікелю. Зпродуктами дизельного палива, змащувальними матеріалами і відходамиавтопокришок в довкілля поступають цинк, мідь, кадмій. Слід зазначити, щокадмій визначається лише у викидах від автотранспорту [2].

У рослинний організм полютанти, в томучислі й важкі метали, потрапляють двома шляхами – повітряним (осідання пилу навегетативних органах рослин) й ґрунтовим (через кореневу систему).

Метою роботи було визначення ступенювпливу ґрунтів на хімічний склад овочевої продукції.

Для оцінки впливу ґрунтів назабруднення рослин проводилось дослідження на вміст важких металів верхньогошару городніх ґрунтів (0-20 см)та овочевихкультур (картоплі такапусти), оскільки мають різні механізми поглинання забруднювачів.

Дослідження проводилось у вересні2008г. Визначався вміст рухомих форм найбільш поширених важких металів: заліза,свинцю, кобальту, хрому, кадмію, міді, нікелю, цинку, марганцю.

Аналіз зразків проводився в аналітичнійлабораторії екологічного факультету ХНУ імені В.Н. Каразіна наатомно-абсорбційному спектрофотометрі С 115 МК, яким визначався вміст рухомихформ важких металів. Вміст мікроелементів розраховувався в мг/кг сухоїречовини, нормувався відносно ГДК, що встановлені для важких металів упродовольчій сировині та продуктах харчування (СанПиН 42–128–4433–87) тафонового вмісту важких металів у ґрунтах.

В результаті проведеного експерименту уґрунті виявлено перевищення фонового вмісту заліза, міді, цинку, марганцю та нікелю.За критерієм ГДК концентрації усіх елементів в межах норми.

Для екологічної тасанітарно-гігієнічної оцінки забруднення рослинної продукції використовуєтьсяГДК. Перевищення нормативного вмісту у картоплі мають кадмій (2,67 разів), хром(у 1,8 разів), свинець (у 1,64 разів) та нікель (у 1,57 разів). У капусті вищенорми концентрації хрому (у 2 рази), кадмію (у 1,3 рази), свинцю (у 1,04 рази).

В результаті аналізу отриманих данихвизначено, що пріоритетними забруднювачами у ґрунті є залізо, марганець, цинкта мідь.

У ґрунті концентрації елементіврозташовані у такій послідовності:

Для картоплі акумулятивний ряднаступний:

Для капусти він має такий вигляд:

Акумулятивні ряди ґрунтів та овочевоїпродукції подібні. Спостерігаються невеликі відмінності у рядах ґрунт –картопля ( у парах елементів Mn – Zn та Cr – Ni змінюється домінуючийелемент). У рядах ґрунт – капуста змінюється домінантний елемент у паріCr – Ni. При аналізі концентрацій рухомих форм металів у рослиннійпродукції спостерігається більший вміст деяких елементів (а саме: Zn, Co, Pb,Cr, Ni) ніж у ґрунтах. Для пояснення цього факту існує кілька точок зору.По-перше, існує ймовірність атмотехногенного надходження важких металів.По-друге, на відмінність концентрацій рухомих форм важких металів у системіґрунт – рослина впливають особливості поглинання мікроелементів рослинами. Та,втретє, така ситуація пояснюється видовими відмінностями поглинання рослинамиречовини.

Вміст кобальту у капусті можливопов'язаний зі значною концентрацією марганцю та заліза, які зменшують засвоєннякобальту рослинами.

При поглинанні рослинами нікелювідбувається взаємодія з залізом, кобальтом, хромом, міддю, цинком, марганцем,що присутні у ґрунті. Іони марганцю не здатні інгібувати, а іони кобальту,міді, заліза, цинку – інгібують абсорбцію нікелю на 25-42% [1]. Тобто високіконцентрації заліза та цинку у картоплі й капусті сприяли зменшенню накопиченнянікелю овочами.

Визначити інтенсивність поглинанняелементів рослинами можна за допомогою коефіцієнту біологічного поглинання, щорозраховується як відношення вмісту хімічного елементу у золі рослин до йоговмісту у ґрунті або гірській породі.

Результати розрахунків можнапредставити у вигляді рядів біологічного поглинання, що відображаютьпорівняльну характеристику інтенсивності біологічного поглинання елементіврослинами.

Для капусти побудовано такий рядбіологічного поглинання:

Ряд для картоплі представлений унаступному вигляді:

Для групування хімічних елементів заінтенсивністю поглинання існують 5 градацій, за якими усі елементи удосліджуваній продукції здатні до сильного та слабкого накопичення. Елементів,що здатні накопичуватися енергійно не має. У побудованих рядах біологічногопоглинання спостерігається певна подібність. Найактивніше в усіх зразкахпоглинається нікель. Для решти виділяються однакові пари з домінуючимелементом. Якщо для пари кобальт – свинець у ряду капусти характернедомінування кобальту, то у ряду картоплі, навпаки, домінантним є свинець. Такатенденція характерна й для інших пар елементів, а саме: цинк – хром, залізо –мідь, кадмій – марганець.

Таким чином, можна зробити висновки, щоінтенсивність поглинання рослинами хімічних елементів може залежати від деякихзовнішніх факторів, наприклад, від виду овочевої культури.

Для визначення залежності вмістумікроелементів у овочах від вмісту рухомих форм сполук металів у ґрунтахвикористовувався коефіцієнт кореляції, що розраховувався за допомогою програмиSTATISTICA 6,0.

Таблиця 1   Ступінь тісноти зв’язку між рядами даних за2008 р.

Такий високий ступінь тісноти зв’язку усистемі «ґрунти – рослина» свідчить про те, що сполуки рухомих форм металів уґрунтах відіграють дуже важливу роль у живленні овочевих культур.

Коефіцієнт кореляції картоплі такапусти складає 0,99, що свідчить про подібність хімічного складу цих овочевихкультур та незначні видові відмінності поглинання елементів рослинами. Можливоце пов’язано з інтенсивністю надходження продуктів техногенезу, що впливають нафактор біологічного механізму вибіркового поглинання притаманних певному виду.

На хімічний склад овочевої продукціївпливає стан ґрунтів та атмосферного повітря. Розрахований коефіцієнт кореляціїсвідчить про достатньо сильне поглинання рослинами важких металів саме зґрунту. Але взагалі, можна сказати, що педогенний фактор забруднення овочевихкультур має суттєве значення лише при дуже високих рівнях концентрації важкихметалів у ґрунтах.

Фактори антропогенного впливу та умов навколишньогосередовища домінують над факторами біологічного механізму вибірковогопоглинання, притаманними певному виду, що робить дану продукцію небажаною длявжитку не стільки за критерієм ГДК, скільки за критерієм відхилення відприродних особливостей функціонування рослини.

Інформаційні джерела

1.Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. – Новосибирск:Наука,1991. – 133 с.

2.Экогеохимиягородских ландшафтов / Под ред. Касимова Н.С. – М.: Изд-во МГУ, 1995. – 336 с.

3.ИлькунГ.М. Загрязнители атмосферы и растения. – К. «Наук. думка», 1978. – 246 с.

4.ДобровольскийГ.В., Гришина Л.А. Охрана почв. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. – 224 с.

5.ЖовинскийЭ.Я., Кураєва И.В. Геохимия тяжелых металлов в почвах Украины. – К.: Науковадумка, 2002. – 215с.