Особливості забруднення важкими металами ґрунтового покриву міста Одеса
Альтернативна назва
Peculiarities of heavy metal contamination of the soil cover in the city of Odesa
Вантажиться...
Дата
2025
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
2311-0902
E-ISSN
2616-7271
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Серед речовин, що забруднюють довкілля урбанізованих територій, зокрема, ґрунтовий покрив, особливе місце займають важкі метали, до яких, зазвичай, належать метали з масою понад 50 атомних одиниць та густиною більше ніж 5 г/см3. Залежно від джерел надходження до ґрунтового покриву і властивостей ґрунтів розрізняють важкі метали, що пов’язані з особливостями материнських порід та важкі метали, що надходять до ґрунтового покриву внаслідок антропогенної діяльності. Забруднення важкими металами сприяє зменшенню пористості ґрунтів та негативно впливає на процеси циркуляції повітря, води та поживних речовин. На відміну від більш динамічного повітряного басейну та поверхневих природних вод, де відбуваються активні процеси самоочищення, ґрунтовий покрив практично не має такої здатності, процеси очищення від важких металів відбуваються дуже повільно, лише під час вилуговування, поглинання рослинами й у процесі водної ерозії, що зумовлює екологічну небезпеку на урбанізованих територіях впродовж тривалого часу. Тому метою цієї роботи є аналіз особливостей забруднення важкими металами ґрунтового покриву міста, територія якого характеризується досить різноманітними ґрунтово-геохімічними умовами. В процесі інтенсивної урбанізації ґрунтовий покрив зазнав вплив численних антропогенних факторів, у результаті якого відбувалася зміна його фізико-хімічних властивостей та підвищення концентрацій важких металів. Аналіз результатів раніше проведених досліджень показує, що найбільш забрудненими окремими важкими металами (Pb, Zn, Cu, Co) є ґрунти промислової зони та ділянок, прилеглих до автотранспортних магістралей з інтенсивним рухом. Серед цих техногенно-напружених ділянок урбанізованої території особливе місце займають ділянки парків і скверів, де зафіксовано перевищення значення фонових концентрацій свинцю та цинку, в той час, як вміст міді на всіх ділянках зафіксований нижче фонової концентрації. Але діапазон розрахованих значень індексів геоакумуляції для цих важких металів відповідає рівню забруднення ґрунтів від слабкого до середнього, залежно від відстані ділянок від джерел техногенного забруднення. За результатами експериментального біосенсорного біолюмінесцентного аналізу зазначених ґрунтів окремих парків та скверів міста Одеса не зафіксовано вираженого інгібування рівня люмінесценції мікробних клітин, які слугують основою сенсорних елементів. Це свідчить про відсутність речовин, токсичних для ґрунтових мікроорганізмів. У процесі аналізу зафіксовано незначний рівень стимуляції люмінесценції мікробних клітин, що може бути пов’язано з впливом підвищеного вмісту органічної компоненти у зразках ґрунту; проаналізовані проби ґрунтів віднесено до низького рівня екологічної токсичності, що відповідає їхньому рівню забруднення за значенням індексу геоакумуляції. Найбільші розрахункові значення загального екологічного ризику (RI) характерні для промислової (27,19) та транспортної (10,19) функціональних зон м. Одеса, причому ці показники відповідають незначній характеристиці величини ризику.
Among the substances that pollute the environment of urbanized areas, particularly the soil cover, a special place is occupied by heavy metals, which are usually defined as metals with an atomic mass exceeding 50 atomic mass units and a density greater than 5 g/cm³. Depending on the sources of entry into the soil cover and the properties of soils, heavy metals associated with the characteristics of parent rocks are distinguished from those entering the soil cover as a result of anthropogenic activity. Pollution with heavy metals contributes to a decrease in soil porosity and adversely affects the processes of air, water, and nutrient circulation. Unlike the more dynamic atmospheric and surface water environments, where active self-purification processes take place, the soil cover practically lacks such an ability; the processes of purification from heavy metals occur very slowly, only through leaching, plant uptake, and water erosion, which determines the long-term ecological hazard in urbanized territories. Therefore, the aim of this study is to analyze the peculiarities of heavy metal contamination in the soil cover of a city whose territory is characterized by rather diverse soil-geochemical conditions. In the process of intensive urbanization, the soil cover has been exposed to numerous anthropogenic factors, resulting in changes in its physicochemical properties and increased concentrations of heavy metals. Analysis of previously conducted studies shows that the most contaminated soils with certain heavy metals (Pb, Zn, Cu, Co) are those of industrial zones and areas adjacent to highways with heavy traffic. Among these technogenically stressed areas of urban territory, a special place is occupied by park and square areas, where the recorded concentrations of lead and zinc exceed background levels, while copper content at all sites remains below the background concentration. However, the calculated range of geoaccumulation index values for these heavy metals corresponds to soil contamination levels ranging from low to moderate, depending on the distance of the sites from sources of technogenic pollution. According to the results of experimental biosensor bioluminescent analysis of the studied soils from certain parks and squares of the city of Odesa, no pronounced inhibition of luminescence levels in microbial cells, which constitute the basis of sensor elements, was detected. This indicates the absence of substances toxic to soil microorganisms. During the analysis, a slight stimulation of microbial cell luminescence was recorded, which may be associated with the influence of an increased content of organic components in the soil samples; the analyzed soil samples were classified as having a low level of ecological toxicity, corresponding to their contamination level as indicated by the geoaccumulation index. The highest calculated values of the total ecological risk index (RI) are characteristic of the industrial (27.19) and transport (10.19) functional zones of Odesa, and these indicators correspond to a minor risk magnitude.
Among the substances that pollute the environment of urbanized areas, particularly the soil cover, a special place is occupied by heavy metals, which are usually defined as metals with an atomic mass exceeding 50 atomic mass units and a density greater than 5 g/cm³. Depending on the sources of entry into the soil cover and the properties of soils, heavy metals associated with the characteristics of parent rocks are distinguished from those entering the soil cover as a result of anthropogenic activity. Pollution with heavy metals contributes to a decrease in soil porosity and adversely affects the processes of air, water, and nutrient circulation. Unlike the more dynamic atmospheric and surface water environments, where active self-purification processes take place, the soil cover practically lacks such an ability; the processes of purification from heavy metals occur very slowly, only through leaching, plant uptake, and water erosion, which determines the long-term ecological hazard in urbanized territories. Therefore, the aim of this study is to analyze the peculiarities of heavy metal contamination in the soil cover of a city whose territory is characterized by rather diverse soil-geochemical conditions. In the process of intensive urbanization, the soil cover has been exposed to numerous anthropogenic factors, resulting in changes in its physicochemical properties and increased concentrations of heavy metals. Analysis of previously conducted studies shows that the most contaminated soils with certain heavy metals (Pb, Zn, Cu, Co) are those of industrial zones and areas adjacent to highways with heavy traffic. Among these technogenically stressed areas of urban territory, a special place is occupied by park and square areas, where the recorded concentrations of lead and zinc exceed background levels, while copper content at all sites remains below the background concentration. However, the calculated range of geoaccumulation index values for these heavy metals corresponds to soil contamination levels ranging from low to moderate, depending on the distance of the sites from sources of technogenic pollution. According to the results of experimental biosensor bioluminescent analysis of the studied soils from certain parks and squares of the city of Odesa, no pronounced inhibition of luminescence levels in microbial cells, which constitute the basis of sensor elements, was detected. This indicates the absence of substances toxic to soil microorganisms. During the analysis, a slight stimulation of microbial cell luminescence was recorded, which may be associated with the influence of an increased content of organic components in the soil samples; the analyzed soil samples were classified as having a low level of ecological toxicity, corresponding to their contamination level as indicated by the geoaccumulation index. The highest calculated values of the total ecological risk index (RI) are characteristic of the industrial (27.19) and transport (10.19) functional zones of Odesa, and these indicators correspond to a minor risk magnitude.
Опис
Ключові слова
важкі метали, забруднення, ґрунтовий покрив, екологічний ризик, heavy metals, pollution, soil cover, ecological risk
Бібліографічний опис
Шелінговський Д. В., Сафранов Т. А. Особливості забруднення важкими металами ґрунтового покриву міста Одеса. Український гідрометеорологічний журнал. 2025. № 34–35. С. 67–75.
ORCID:
УДК
504.064.4