Тема: Організація моніторингу забруднення ґрунтів важкими металами
Життєво важливою для населення є інформація про забруднення сільськогосподарських угідь важкими металами. Однак фундаментальні дослідження з цієї проблеми відсутні, а фрагментарні дані неоднозначні, нерідко суперечливі.
Більшість особливо забруднених важкими металами земель зосереджена в промислових зонах та прилеглих до них територіях на відстані 1—5 км, а концентрації важких металів на землях, віддалених більше ніж на 20—50 км від промислових комплексів, перебувають у межах норми. Забруднення важкими металами особливо небезпечне тому, що вони легко переходять із ґрунту в рослинну продукцію, а при її споживанні — в організм тварини і людини.
Моніторинг забруднення ґрунтів важкими металами в містах і їх околицях має експедиційний характер. Перед реалізацією польової програми таких спостережень визначають кількість точок відбору проб, складають схему їх територіального розміщення, планують польові маршрути і послідовність робіт, встановлюють терміни виконання робіт, формують топографічний матеріал і ґрунтові карти, проводять інвентаризацію джерел забруднення прилеглих територій.
Матеріал для аналізу рекомендовано збирати в сухий період року — влітку або ранньою осінню (період збирання врожаю основних сільськогосподарських культур). При стаціонарних спостереженнях відбір проб проводять незалежно від експедиційних робіт. Повторний моніторинг забруднення ґрунтів важкими металами обстеженої території здійснюють через 5—10 років.
При виборі ділянок спостереження вихідним документом є топографічна основа. Контури міста, промислового комплексу розміщують в центрі плану місцевості. Із геометричного центру за допомогою циркуля наносять кола на відстанях 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 8,0; 10,0; 20,0; 30,0; 50,0 км, тобто позначають зону можливого забруднення ґрунтів важкими металами. На план місцевості наносять контури багаторічної «ро- зи вітрів» за 8—16 румбами. Найдовший вектор, який відповідає найбільшій повторюваності вітрів, спрямовують у підвітряну сторону, його довжина становить 25—30 км (на плані — 25—30 см). Отже, контур, утворений розою вітрів, схематично охоплює територію найбільшого забруднення важкими металами. У напрямку радіусів будують сектори шириною 200—300 м поблизу джерел забруднення з поступовим розширенням до 1— З км. У місцях перетину осей секторів з колами розміщуються так звані ключові ділянки.
Ключова ділянка — ділянка (площа 1—10 га), яка характеризує типові поєднання ґрунтових умов і умов рельєфу, рослинності та інших компонентів фізико-географічного середовища.
На цих ділянках розташовують мережу опорних розрізів, пункти і площадки відбору проб.
При спостереженні за рівнем забруднення ґрунтів важкими металами велике значення має порівняння змін, які відбуваються залежно від збільшення чи зменшення впливу того чи іншого фактора. Ці закономірності можна виявити за допомогою ґрунтово-геоморфологічних профілів, які перетинають усю територію вздовж переважаючих напрямків вітру.
Ґрунтово-геоморфологічний профіль — вузька, лінієподібна смуга земної поверхні, на якій встановлена кореляція ступеня забруднення грунтів з одним або кількома екологічними фак-торами.
Комплексний аналіз інформації, отриманої з ґрунтово-геоморфологічних профілів і ключових ділянок дає змогу отримати цілісну характеристику ситуації щодо забруднень важкими металами. Техногенні викиди забруднюють ґрунтовий покрив через атмосферу і нагромаджуються в поверхневих шарах ґрунту, тому відбір проб проводять з глибини 0—10 та 0—20 см на ріллі та з глибини 0—2,5; 2,5—5; 5—10; 10—20; 20—40 см на ці-лині або старому перелозі.
З метою встановлення інтенсивності надходження важких металів у ґрунт щорічно відбирають проби снігу ранньою весною до початку підсніжного стоку талої води. З 1 га отримують 20—30 точкових проб, які утворюють об'єднаний зразок.
Таблица 6.7
Забруднення міських ґрунтів промисловими токсикантами
| Пункти спостережень | Забруднюючі речовини (середній/ максимальний вміст, в перевищеннях ГДК) | Ступінь забруднення | |||||||
| РЬ | Мп | Ni | Cu | Zn | Cd | S | F | ||
| Констянти- нівка | 5,4/24 | 1,1/1,8 | — | 1,0/3,3 | 1,9/5,7 | 3,1/18 | * | * | Сильно- забруднені |
| Маріуполь | 2,4/10 | 1,7/4,0 | *д,о | 1,1/2,9 | */і,з | * | * | */1,9 | Сильно- забруднені |
| Івано- Франківськ | 1,6/20 | */1>2 | */ 1,0 | */8Д | */2,3 | 1,0/1,8 | * | 1,5/2,4 | Сильно- забруднені |
| Київ | */3,4 | */і,з | * | 1,1/4,7 | */1,8 | * | * | * | Сильно- забруднені |
| Кривий Ріг | 4,7/94 | 1,3/4,5 | 1/2,6 | 1,0/5,6 | 1,0/5,1 | */16 | * | */12 | Сильно- забруднені |
| Іллічівськ | 2,7/17 | */1,6 | * | 1,5/7,3 | */1,4 | */2,3 | */1 | * | Сильно- забруднені |
| Харків | 1,4/6,4 | */і,з | */ ІД | */1,5 | */2,3 | */5,5 | */1,0 | 1,4/2,2 | Сильно- забруднені |
| Вінниця | 1/8 | * | * | */4,7 | */1,2 | */1,5 | * | * | Середньо- забруднені |
| Запоріжжя | */ 4,8 | 1,1/5,7 | */ 3 | */1>7 | */2,8 | */1,5 | * | */1,4 | Середньо- забруднені |
| Мелітополь | 1,6/9,9 | * | */ 1,0 | */2,1 | */1,5 | */8,0 | * | */1 | Середньо- забруднені |
| Миколаїв | 1,4/5,1 | * | */ 2 | */і,з | */1>4 | */6,0 | * | */2,7 | Середньо- забруднені |
| Білгород- Дністров- ський | */2Д | * | * | 1,3/9,8 | */3,6 | * | * | * | Середньо- забруднені |
| * Вміст забруднюючих речовин нижче ГДК |
Реалізуючи програму спостережень за рівнем забруднення ґрунтів важкими металами в містах, зважають на планування населеного пункту, рельєф місцевості, висоту будівель, розподілення атмосферних опадів і дощового стоку, частку в забрудненні території міста викидами автотранспорту та місцевих промислових підприємств. Відбір проб проводиться за мережею квадратів. З території 100 га відбирають 5—6 зразків на глибині 20 см.
В Україні 10—30-кратне перевищення ГДК важких металів виявлено в ґрунтах Донецько-Придніпровсько- го промислового регіону і на околицях таких великих міст, як Харків, Одеса, Миколаїв та ін. На вміст промислових токсикантів у ґрунтах були обстежені 15 міст і 2 селища України (табл. 6.7). Максимальний вміст свинцю в ґрунтах — 94 ГДК — зафіксовано в Кривому Розі (в районі фабрики Північного гірничо-збагачувального комбінату), Костянтинівці (в районі заводу «Укрцинк») — 24 ГДК, Івано-Франківську — 20 ГДК, Іллічівську — 17 ГДК. Максимальний вміст кадмію в ґрунтах Костянтинівки був на рівні 18 ГДК, міді в ґрунтах Києва (в районі AT «Більшовик») — 47 ГДК, а в ґрунтах Харкова — 15 ГДК.
Складання карт забруднення ґрунтів важкими металами.При дослідженні забруднення ґрунтів важкими металами складають спеціальні ґрунтовотехнохімічні карти, де вказують не тільки типи, підтипи, види, різновиди ґрунтів, а й ступінь забруднення ґрунтів цими речовинами.
Карта забруднення ґрунту — топографічне зменшене зображення узагальненого математично визначеного розподілення забруднених грунтів на певній території.
Процес побудови карт забруднення ґрунтів передбачає:
— підготовку топографічної основи;
— розроблення шкали ступеня забруднення ґрунту;
— коректування ґрунтових контурів на базі польових обстежень;
— оформлення карти і допоміжних позначень, які характеризують умови забруднення ґрунту.
Оцінювання та картографування ступеня забруднення ґрунту різними інгредієнтами здійснюють за шкалою ступеня забруднення ґрунтів (у відносних одиницях: відношення ГДК концентрації забруднюючої речовини до наявної концентрації її у ґрунті):
— незабруднені ґрунти — менше 1 (для вирощування екологічно чистих продуктів);
— слабозабруднені ґрунти — 1—3 (землі для загального використання без обмежень структури посівних культур);
— середньозабруднені — 3—5 (землі для вирощування кормових культур);
— сильнозабруднені ґрунти — більше 5 (землі з обмеженим сільським призначенням).
Ускладнювати побудову цих карт може відсутність кількісних показників ГДК, оскільки їх нормативи розроблені не для всіх важких металів. Інколи для характеристики ґрунту використовують кларк хімічного елемента — показник, який відображає середній його вміст в незабрудненому ґрунті (табл. 6.8).
Таблица 6.8