Ачасова Алла Олександрівна. Ґрунтово-екологічні умови формування просторової неоднорідності вмісту важких важких металів у ґрунтах Лівобережного Лісостепу України : Дис... канд. наук: 03.00.18 - 2003.
Анотація до роботи:
Ачасова А.О. Ґрунтово-екологічні умови формування просторової неоднорідності вмісту важких металів у ґрунтах Лівобережного Лісостепу України. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.18 – ґрунтознавство. – Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського”, м. Харків, 2003.
У дисертації викладено результати дослідження просторової неоднорідності вмісту рухомих форм важких металів (Ni, Co, Cu, Cd, Mn, Zn, Pb) у ґрунтовому покриві експериментального полігона, що розташований в лісостеповій зоні чорноземів типових, опідзолених та сірих лісових ґрунтів. Розглядається акумуляція металів на латеральних та радіальних геохімічних бар'єрах у межах ґрунтово-геохімічних катен. Розглянуто профільний розподіл важких металів у ґрунтах, просторову неоднорідність вмісту металів у орному шарі ґрунтів на рівні мезо - та мікрорельєфу. Визначено залежність вмісту важких металів у ґрунтах від їх властивостей. Проведено групування важких металів за характером їх біогенної міграції та визначено головні фактори, що формують просторову неоднорідність вмісту елементів у ґрунтах. Проведено кількісне картування радіальних геохімічних бар’єрів.
В лабораторних умовах вивчена сорбційна спроможність ґрунтів та ґрунтотвірних порід щодо важких металів та проведена кількісна оцінка стійкості ґрунтів до забруднення (на прикладі цинку). Оцінка стійкості ґрунту до забруднення проводилась трьома незалежними методами з метою апробації методики кількісної оцінки стійкості ґрунтів до хімічного забруднення, розробленої у ННЦ ІГА. Результати апробації дозволяють рекомендувати методику до використання.
У дисертації наведено теоретичне обґрунтування та нове вирішення проблеми формування просторової неоднорідності вмісту рухомих форм важких металів у незабруднених лісостепових ґрунтах та аргументовано пропозиції до удосконалення методики проведення ґрунтово-екологічного моніторингу.
Суглинкові ґрунти Лісостепу України, багаті на глинисті мінерали з рухомою кристалічною решіткою, характеризуються низькою інтенсивністю міграції більшості важких металів. Слабоконтрастні геохімічні умови за профілем ґрунту (за рН та Еh), та контрастні умови - при сполученні автоморфних та гідроморфних ландшафтів у геохімічних катенах сприяють акумуляції елементів на відповідних геохімічних бар’єрах.
Внаслідок ерозійних та трансформаційних процесів, ґрунти у межах ґрунтової катени неоднорідні за мінералогічним складом мулистої фракції з тенденцією до зменшення відносної кількості мінералів з мобільною кристалічною решіткою у верхніх горизонтах автоморфних ґрунтів та у ґрунтах заплави.
На відміну від сульфатно-кальцієвого типу опадів у середньому для України, атмосферні опади у районі досліджень мають місцеву гідрокарбонатно-кальцієву спеціалізацію. Середньорічний обсяг надходження важких металів (крім Mn) з опадами знаходиться на близькому рівні до їх винесення з надземною частиною трав’янистої рослинності.
В автоморфних умовах гумусово-акумулятивний тип розподілу у найбільшій мірі притаманний Mn, Cu, Zn та Ni; карбонатно-акумулятивний - Co та Cd; у темно-сірих ґрунтах з яскраво вираженою ілювійованістю та низьким вмістом гумусу Mn, Cu, Zn та Ni мають елювіально-ілювіальний тип профільного розподілу. У гідроморфних ґрунтах метали розподіляються спільно за гумусово - та гідрогенно-акумулятивними типами. На локальному рівні вміст рухомих форм важких металів у гумусовому горизонті опідзолених ґрунтів залежить від особливостей просторового сполучення таких факторів як гранулометричний склад, рН та вміст гумусу і може бути описаний цими показниками на 53-85%. На вміст металів у автоморфних ґрунтах також суттєво впливають такі фактори як експозиція схилу (Zn), положення ділянки в елементарному ландшафті (Сd, Ni), а також сумісна дія цих факторів (Co, Cu).
За характером міграції у ґрунтах Лісостепу важкі метали поєднуються у групи, яких, залежно від рівня схожості, виділено від 2 до 5. Найближчими за характером розподілу у ґрунтах є пари Cd та Co а також Cu та Zn. Головними факторами, які зумовлюють відміни у характері міграції та акумуляції окремих важких металів у ґрунтах, є окисно-відновні умови, рН середовища та біофільність елементу. Атомні та іонні характеристики елементів як-то: атомна вага, іонний радіус, заряд тощо мають другорядне значення.
В обстежених ґрунтах, де ЄКО вища, ніж 20 мг-екв/100г ґрунту, вміст рухомих форм важких металів не виявляє достовірного тісного зв’язку з вмістом гумусових речовин. Тобто, вміст гумусу не є лімітуючи фактором, що визначає вміст важких металів у ґрунті. Однак, гумус міцніше за мінеральну частину зв’язує важкі метали, завдяки чому він суттєво впливає на бар’єрні властивості ґрунту.
Уміст важких металів у рослинах залежить від їх виду та вмісту елементів у ґрунті. Біофільність важких металів знижується у ряду: Zn>Cu>Ni> Mn>Pb>Co>Cd>Fe. Елементам, що мають найвищу біофільність, притаманний гумусово-акумулятивний тип розподілу у ґрунтах, що підтверджує провідну роль рослин у формуванні профільної неоднорідності біофільних елементів.
Визначено, що сорбційна спроможність чорноземних ґрунтів відносно цинку змінюється за профілем та є максимальною у шарі нагромадження карбонатів та у гумусовому горизонті і мінімальна у перехідному горизонті ґрунту. Вона прямо залежить від кількості мулистої фракції, а також вмісту гумусу та карбонатів, які значною мірою зумовлюють і рН ґрунту. Відповідно з цим найбільш стійким до забруднення цинком є чорнозем у нижньому перехідному та гумусовому горизонтах, а також ґрунтотвірна порода, найменш стійким чорноземний ґрунт є у перехідній частині профілю, що вилугувана від карбонатів.
У лісостепових ґрунтах виділено такі типи геохімічних бар’єрів, на яких акумулюються ВМ: в автоморфних ґрунтах радіальні – киснево-біогеохімічний в гумусовому горизонті, лужно-карбонатний - у шарі акумуляції карбонатів, а також сорбційний - в ілювіальному горизонті темно-сірих опідзолених ґрунтів; у гідроморфних ґрунтах - кисневий, глейовий та біогеохімічний гумусовий. Найвищий для всього водозбірного басейну ступінь акумуляції важких металів спостерігається у ґрунтах заплави, завдяки контрастності умов міграції та геохімічній підпорядкованості заплавного ландшафту у геохімічній катені. Таким чином, ґрунт можна уявити як шарувату систему радіальних геохімічних бар’єрів, у якій при руйнуванні одного з бар’єрних шарів (наприклад – гумусового горизонту внаслідок ерозії ґрунту), його функції бере на себе наступний бар’єрний шар.
Моніторинг ґрунтового покриву повинен будуватися на ландшафтно-геохімічних засадах. Для моніторингу вмісту елементів у ґрунтах контрольні ділянки доцільно розташовувати на транселювіальних позиціях, де ґрунти найбільш збіднені на мікроелементи, враховуючи при цьому характер ґрунтового покриву (строкатість та генетичні особливості ґрунтів). Оцінку ступеня забруднення ґрунтів рекомендується проводити, розташовуючи майданчики у зоні виносу (елювіальний ландшафт) та зоні акумуляції речовини (акумулятивний ландшафт) відповідної каскадної ландшафтно-геохімічної системи. Оцінку ступеня забруднення ґрунтів важкими металами на підставі порівняння їх вмісту у гумусовому горизонті із вмістом у ґрунтотвірній породі необхідно проводити з обов’язковим урахуванням природної біогенної акумуляції цих елементів.
Публікації автора:
Ачасова А.О. Врахування ландшафтно-геохімічних бар’єрів при проведенні агроекологічного моніторингу // Вісник аграрної науки. – 1998. - №7. – С. 68-69.
Абрамов С.П., Хоролець І.О., Ачасова А.О. Зміна мінералогічного складу високодисперсної частини ґрунтів як показник інтенсивності техногенної дії // Вісник аграрної науки. – 1998. - №10. – С. 49-54. (Узагальнення літературних даних щодо поглинальної здатності глинистих мінералів, визначення профільного розподілу ВМ у ґрунтах).
Ачасова А.О. Методика та деякі результати досліджень геохімічної міграції важких металів у ґрунтах // Агрохімія і ґрунтознавство. Міжвідомчий тематичний збірник. Спец. випуск до V з’їзду УТГА, 6-10 липня 1998, ч. 4. –Рівне, 1998. – С. 155-160.
Медведєв В.В., Лактіонова Т.М., Ачасова А.О., Почепцова Л.Г. Угорський досвід моніторингу ґрунтів та застосування геоінформаційних систем // Агрохімія і ґрунтознавство. Міжвідомчий тематичний науковий збірник. Вип. 63. – Харків: ННЦ “ІГА ім. О.Н. Соколовського”, 2002 – С. 14-20. (Участь у вивченні досвіду угорських колег під час стажування в Інституті ґрунтознавства та агрохімії Угорської АН).
Медведєв В.В., Хоролец И.А., Ачасова А.А. Теоретическое обоснование экологической устойчивости почв и количественный метод ее оценки // Вісник ХДАУ. Сер. Ґрунтознавство, агрохімія, лісове господарство. - 1999. - №1. - С. 192-196. (Участь у проведенні лабораторних експериментів з розробки та апробації методу, підготовка до друку).
Ачасова А.А. К вопросу о роли гумуса в аккумуляции тяжелых металлов в почвах // Вісник ХДАУ. Сер. Ґрунтознавство, агрохімія, лісове господарство. - 1999. - №2. - С. 106-114.
Medvedev V.V., Achasova A.A. Spatial Heterogeneity of the Heavy Metals Mobile Forms Content in the Soils of Forest Steppe of Ukraine // Proceedings of the National Focal Centers workshop on "Mapping and modelling", October 2002; Karcag. Budapest: MTA-TAKI, 2002; CD-ROM. (Проведення досліджень та узагальнення даних щодо просторового розподілу важких металів у ґрунтах полігона та сорбційної здатності ґрунтів полігона відносно цинку).
Хоролець І.О., Ачасова А.О. Інтегральна характеристика мінералогічного складу ґрунтів як спосіб оцінки їх внеску в загальну стійкість геосистем // Захист довкілля від антропогенного навантаження. - 2002 . - № 6-8. – С.11-18. Харків-Кременчук. (Участь в узагальненні матеріалів, написанні та оформленні статті).
Ачасова А.А. Кинетика сорбции цинка в зависимости от свойств почв, как показатель их барьерной функции //Актуальні проблеми сучасної науки у дослідженнях молодих вчених м. Харкова. Сб. статей. Харків: АТ «Бізнес-Інформ», 1988. – С. 142-145.
Хоролець І.О., Абрамов С.П., Ачасова А.О. Розробка та використання характеристик мінералогічного складу мулу для оцінки стійкості ґрунтів // Агрохімія і ґрунтознавство. Міжвідомчий тематичний збірник. Спец. випуск до V з’їзду УТГА, 6-10 липня 1998, ч.2. - Рівне. - 1998, С. 89-90. (Участь у розробці методики та написанні роботи).
Ачасова А.О., Почепцова Л.Г. Сорбція цинку чорноземами Лісостепу залежно від їх фізико-хімічних властивостей та структурного складу// Агрохімія і ґрунтознавство. Міжвідомчий тематичний збірник. Спец. випуск до VІ з’їзду УТГА, 1-5 липня 2002 р., м. Умань. - кн.2. – Харків. - 2002. - с.8-10. (Проведення експерименту з сорбції цинку, аналіз даних та написання тез).
Ачасова А.О. Вивчення просторового розподілу вмісту важких металів у ґрунтах при створенні системи агроекологічного моніторингу // Екологічні проблеми регіону: сутність та шляхи вирішення. Матеріали науково-практичної конференції 23-25 квітня 1997 р.- Полтава, 1997. – С. 154 – 156.
