CC BY
17
ЭКОЛОГИЯ
УДК 631.427 DOI:10.30977/BUL.2219-5548.2018.80.0.90
ЕКОТОКСИЧН1 ВЛАСТИВОСТ1 М1ДНО-ЦИНКОВОГО ГАЛЬВАНОШЛАМУ
Даценко В.В., ХНАДУ
Анотаця. Методом б1отестуванння встановлено особливост1 м^грацИ м1д1 й цинку в р1зних типах грунт1в. Подано експериментальт дам щодо впливу важких метал1в, що м1стяться в техногенно-забруднених грунтах, на рослинн об 'екти в контрольованих умовах. Встановлено, що сум1сна д1я м1д1 й цинку проявляеться як в Шг1бувант, так 7 у стимулювант ростових про-цеав тест-рослин 7 визначаеться р1внем та характером забруднення, властивостями грунту 7 б1олог1чною специф1кою самог тест-рослини.
Ключов1 слова: м1дь, цинк, гальваношлам, грунт, тест-рослина.
Вступ
Одшею з найбшьш актуальних еколопч-них проблем промислових тдприемств, що мають у своему технолопчному цикл галь-вашчш процеси, е проблема лшыдаци галь-вашчних шламiв (ГШ). Слщ зазначити, що проблема поводження з промисловими выходами гальвашчних виробництв у краш, в тому чи^ й !х утилiзацiя, поки не виршу-еться на належному науково-техшчному рiв-нi. Утворенi пiсля знешкодження твердi га-льванiчнi вiдходи направляються у шламона-копичувачi [1]. Висока щшьнють розмiщення вiдходiв на промислових майданчиках i роз-ташування на значних просторах мюько! те-ритори дозволяють оцiнити !х як джерело високого техногенного впливу на компонен-ти навколишнього природного середовища (НПС) [1-3]. Тому вирiшення проблеми еко-лопчно! небезпеки ГШ е комплексною: з одного боку, необхщш вщомосп про процеси трансформацп сполук важких металiв (ВМ) з вiдходiв у грунтах; з шшого боку, важливо дослiдити динамiчнi особливосп розчину забруднювачiв, що проникають вглиб грунту.
Аналiз публiкацiй
Мiграцiя хiмiчних елементiв, що мютять-ся у складованих ГШ, вщбуваеться в результат фiзико-хiмiчних процесiв пiд впливом ктматичних i погодних факторiв. У цьому разi забруднення можуть поширюватися з iнфiльтрацiею атмосферних опадiв через шар вщходу у грунт прилеглих дшянок [4, 5]. У вггчизнянш i зарубiжнiй лiтературi е публь кацп, присвяченi вивченню проблеми впливу
ГШ на НПС i здоров'я населення [3-11]. Од-нак шформащя, що мiститься в цих публша-цiях, не в повному обсязi вiдображае сашта-рно-гiгiенiчнi та еколопчш характеристики знешкоджених ГШ. Тому результати викла-дених у роботах дослщжень неможливо ви-користовувати для об'ективно! оцiнки 1х еко-лопчно! безпеки. Оцшюючи екологiчнi характеристики промислових вiдходiв необхiдно вивчати 1х комплексний техногенний вплив на НПС: з одного боку, необхщш вщомосп про процеси мпраци сполук iз вiдходiв до грунту; з iншого боку, важливо дослщити вплив забруднювачiв, що проникають вглиб грунту, на об'екти НПС [3-10].
Мета i постановка завдання
Визначати екотоксичнють промислових вiдходiв найбшьш ефективно за допомогою бюлопчних методiв аналiзу, якi дозволяють, ^м загального неспецифiчного впливу на бютест, видiлити деякi специфiчнi реакци на окремi хiмiчнi речовини або групи речовин [6, 7, 9].
Мета роботи - визначити особливосп мк--рацп мiдi й цинку у грунтах при забрудненш ГШ i встановити 1х вплив на показники активного росту i розвитку тест-рослин. Вщпо-вiдно до поставлено! мети були сформульо-ванi таю завдання: в лабораторних умовах експериментально змоделювати систему «ГШ-грунт», виявити особливосп м^рацп мiдi й цинку в рiзних типах груннв, дослщи-ти вплив ВМ, що мютяться в техногенно-забруднених грунтах, на рослинш об'екти в контрольованих умовах.
Методи дослщження
У рамках лабораторного експерименту для вивчення мпраци у грунт були обранi метали Си i 2п, вибiр яких був обгрунтова-ний !х найбiльшими концентращями у про-мислових ГШ, а також високим класом небе-зпеки [2]. Для встановлення особливостей м^рацп обраних металiв на моделях грунто-вих горизонтiв використовували зразки грунта — дерново-опiдзолений зв'язнопiщаний, лучно-алювiальний супiщаний, лучно-чорно-земний легкосуглинковий, чорнозем типовий середньозмитий важкосуглинковий. Як за-бруднювач в умовах лабораторного експери-менту використовували модельний шлам, який було отримано реакщею нейтралiзащ! сульфатного мiдно-цинкового розчину вапном.
У лабораторних умовах для створення моделi грунтових шарiв використовували пластиковi труби дiаметром 35 см i висотою 100 см. Всього в лабораторних експеримен-тах було задiяно 4 грунтовi колонки. На вер-хнш поверхнi кожно! грунтово! колонки по-мiщали подрiбнений модельний сульфатний мщно-цинковий шлам, який протягом 6 мь сяцiв промивали дистильованою водою в ре-жимi, вiдповiдному природному зволожен-ню. Для встановлення особливостей м^рацп Си i 2п вiдбирали зразки грунта у рiзних шарах: 0-5 см, 10-15 см, 20-25 см, 5075 см i 100 см.
Для вивчення особливостей м^рацп мда й цинку та !х розподiлу у грунтових шарах були розглянуп коефiцieнти накопичення (Кс) елементiв, що показують, у скшьки разiв збь льшений вмiст даного елемента в забрудне-ному грунт в порiвняннi з незабрудненим [8]. Визначення ступеня токсичносп зразкiв грунта проводили за методикою бютесту-вання [9, 10], що являе собою дослщження реакци тест-об'ектiв на дда забруднюючих речовин i дозволяе отримати штегральну оцiнку ступеня !х фгготоксичносп. Як тест-об'екти використовували насшня крес-салату i вiвса, а як показник токсичносп — схожiсть, енерпю, дружнiсть i тривалiсть проростання насшня в рiзних шарах забруднених ГШ грунта. Для вивчення фгготоксичносп мiдно-цинкового ГШ був закладений лабораторний модельний дослiд: повiтряно-суху масу дос-лiджуваних шарiв грунтiв вносили у пласти-ковi судини висотою 15 см i дiаметром 9 см, куди помщали 15 насшня, попередньо замо-чених у водi протягом доби, на глибину 1 см.
У процес пророщування насшня тдтриму-вали постiйну температуру +20 °С.
Аналiз паросткiв насiння здшснювали на 30-ту добу пiсля вирощування. Величину по-казника контрольних (А0) i тих, що було дос-лiджено (Lдосл), обчислювали як середне ари-фметичне (Lсер) iз сукупносп даних про дов-жину надземно! частини або коренiв парост-кв [10]
Lср =
I А-
(1)
де Ь1 — довжина максимально! надземно! частини або кореня кожного паростка, см; £ — сума; п — загальна кшькють паростюв, яку було взято у дослщг
Для оцiнки впливу забруднення грунту Си i 2п на проростання насшня використовували таю показники: схожють, енерпя, дружнiсть i тривалють проростання [9, 10]. Пiд схожютю розумiли число насiння, що проросли за 7 дiб, виражене у вщсотках вiд загально! кшь-косп насiння, взятих для пророщування. Щц енергiею проростання - кiлькiсть насшня, що проросли за першi 3 доби у процентах вщ загально! кшькосп насiння, взятих для пророщування. Для бшьш точно! характеристики швидкосп проростання проводили що-денний облiк пророслого насiння i розрахо-вували дружнiсть i тривалють проростання. При цьому дружнють проростання визначали за формулою
Д =
П
А"
(2)
де Д - дружнiсть проростання (середнiй вщ-соток насiння, що проросли за 1-шу добу), %; П - загальна схожють, %; А - число дiб про-ростання.
Тривалють проростання - за формулою
С =
(а-1) + (Ь • 2) + (Л • 3) +... (а + Ь + Л +...)
(3)
де С - тривалють проростання (середня тривалють проростання одного насшня), дiб; а -число насшня, що проросли за 1-шу добу; Ь -число насшня, що проросли за 2-гу добу; Л -що проросли за 3-тю добу i т.д.
Бютестування мщно-цинкового гальваношламу
Отримаш експериментальш даш досль джень системи «ГШ-грунт» наведено у табл. 1.
п
Таблиця 1 - Основш показники дослщжень системи «ГШ-грунт»
Показник Контрольний зразок Шар грунту, що забруднений ВМ, см
0-5 10-15 20-25 50-75 100
Дерново-ошдзолена зв'язношщана
рН 5,3 4,40 4,25 4,15 4,15 4,45
ССи2+, мг/кг 2,24 21,53 4,16 5,05 5,03 5,92
С2п2+, мг/кг 6,40 497,88 278,32 248,19 90,4 14,9
ГДКг.вщн (Си) 0,75ГДК 7,18ГДК 1,36ГДК 1,68ГДК 1,68ГДК 1,97ГДК
ГДКг.вщн (2п) 0,28ГДК 21,65ГДК 12,1ГДК 10,8ГДК 3,93ГДК 0,65ГДК
Лучно-алюв1альний суп1щаний
рН 7,6 6,40 6,10 5,90 6,20 6,35
ССи2+, мг/кг 1,71 23,08 3,24 1,59 1,66 1,73
С2п2+, мг/кг 1,82 770,32 537,08 181,71 16,97 3,51
ГДКг.вЩн (Си) 0,57ГДК 7,7ГДК 1,1ГДК 0,5ГДК 0,6ГДК 0,6ГДК
ГДКг.вЩн (2п) 0,08ГДК 33,5ГДК 23,35ГДК 7,9ГДК 0,74ГДК 0,15ГДК
Лучно-чорноземний легкосуглинковий
рН 6,9 5,15 5,45 5,8 6,0 6,15
ССи2+, мг/кг 2,68 90,88 5,53 5,07 3,28 5,43
С2п2+, мг/кг 4,01 2634,82 750,95 58,13 6,89 6,07
ГДКг.в,дн (Си) 0,89ГДК 3,29ГДК 1,84ГДК 1,69ГДК 1,09ГДК 1,81ГДК
ГДК,вщн (гп) 0,17ГДК 114,6ГДК 32,65ГДК 2,53ГДК 0,3ГДК 0,26ГДК
Чорнозем типовий середньозмитий важкосуглинковий
рН 8,7 7,65 8,10 8,10 8,25 8,30
ССи2+, мг/кг 21,30 109,70 16,61 17,25 14,62 21,24
С2п2+, мг/кг 71,77 5274,88 173,22 36,66 55,07 39,88
ГДКг.в,дн (Си) 7,10ГДК 36,57ГДК 5,54ГДК 5,75ГДК 4,87ГДК 7,08ГДК
ГДКг.в,дн (гп) 3,12ГДК 229,3ГДК 7,53ГДК 1,59ГДК 2,39ГДК 1,73ГДК
*ГДКг.вщн - розраховаш як спiввiцношення концентрацш Си2+ и гп2+ у забруднених грунтах до !х ГДКГ вщповщно.
Вивчення особливостей м^рацп мiдi й цинку з ГШ у розглянутих типах грунтв (табл. 1) показали, що техногенна м^ращя мда й цинку в системi «ГШ-грунт» поясню-еться в першу чергу хiмiчним складом ГШ. Оскшьки компонентний склад ГШ визначае характер взаемодп й мщнють зв'язку елемен-тiв у ГШ з мшеральними i органiчними компонентами грунтв.
Значне збiльшення вмюту мiдi та цинку спостерiгаеться по глибиш в усiх шарах дос-лiджуваних грунтiв в умовах експерименту. Максимальне накопичення у поверхневому шарi (0-5 см) (Кс(Си)=5,2-33,9 и Кс(2п)=73,5-657,1) значно перевищуе анало-пчш показники у нижнiх (50-100 см) (Кс(Си)=1,0-2,6 и Кс(2п)=0,6-2,3), що пов'я-зано в першу чергу з техногенним надхо-дженням iз шламу. За штенсивнютю мiграцi! мiдi й цинку з ГШ i трансформацi! у поверх-невий шар дослiджуванi грунти можна роз-ташувати в ряд: чорнозем типовий середньо-змитий важкосуглинковий < дерново-отд-золений зв'язнопiщаний < лучно-алювiаль-ний сутщаний < лучно-чорноземний легко-суглинковий.
Вивчення змши кислотностi грунтiв пiсля забруднення !х ГШ (табл. 2) показало, що у вах шарах дослiджуваних грунтiв за фоно-вими зразкiв вiдбуваеться зниження рiвня рН у 1,1-1,3 рази. Керуючим фактором вими-вання мiдi й цинку з ГШ е реакщя середови-ща: у кислому i слабокислому середовищi ГШ здатний створювати iмпактнi, ударнi те-хногеннi навантаження на грунт. Динамша змiни рiвня кислотностi в дослiджуваних грунтах iз глибиною зумовлена внутршньо-грунтовими процесами (хiмiчними реакцiя-ми, що супроводжують вилуговування шламу i трансформащю речовин у грунт): рН у поверхневому шарi (0-5 см) на 0,2-0,5 оди-ницi нижча, шж в пiдповерхневому (1015 см). Найбшьше накопичення металiв спо-стер^аеться в лучно-чорноземному серед-ньосуглинистому грунт (Кс(Си)=34 i Кс(2п)=657), де середовище грунту мае най-бiльш штенсивне зменшення рН з 7,0 до 5,0. Вщзначено, що в дослщжуваних грунтах iз пiдвищенням рН рухливють мiдi й цинку знижуеться: рухливють Си у кислих грунтах вище, шж у нейтральних або лужних, а 2п мае максимальну рухливють у грунтах, реак-
щя яких е нейтральною або наближаеться до не!. Найменша м^рацшна здатнiсть мiдi й цинку вщзначена в чорноземi типовому се-редньозмитому важкосуглинковому, слабо-лужш умови якого пiдсилюють перехiд Си i 2п в нерухомий стан i сприяють закрiпленню грунтовими частинками !х сполук.
Для еколопчно! та саштарно-гшешчно! оцiнки забруднення дослiджуваних грунпв мiддю i цинком пiсля забруднення мщно-цинковим шламом були отримаш порiвняль-нi данi (ГДКгв1дн) про вмют мiдi й цинку в тестованих грунтах (С, мг/кг) з !х гранично допустимими концентрацiями у грунтах (ГДКг(Си) = 3 мг/кг; ГДКг(2п) = 23 мг/кг) (табл. 1). Дослщжуваш грунти пiсля забруднення мщно-цинковим шламом, незалежно вщ глибини шару, характеризуються низьким рiвнем забруднення по Си: у дерново-опiдзоленому зв'язнопiщаному - 7,18-1,36ГДК; у лучно-алювiальнiй супiщанiй 7,7-0,5ГДК; у лучно-чорноземному легкосуглинковому 3,29-0,19ГДК; у чорноземi типовому середньозмитому важкосуглинковому 36,57-4,87ГДК. По цинку характер забруднення визначаеться типом грунту i у важких гуму-сованих грунтах ступiнь забруднення зi зб> льшенням глибини змшюеться вiд дуже ви-сокого у верхньому шар^ що зазнае техногенного навантаження, до допустимого рiвня у нижшх.
Проведений порiвняльний морфолопчний аналiз дозволив встановити наявнiсть залеж-ностi мiж активнiстю росту i розвитку тест-рослин i вмютом ВМ у грунтi, що перевищу-ють !х ГДКг (табл. 2). Змши довжини коренево! та надземно! частин тест-рослин в залеж-ностi вiд перевищення показника ГДКгв1дн. металiв-токсикантiв у грунтах (крiм дерново-опiдзоленого зв'язнопiщаного для крес-салату) вказують на вщсутнють несприятли-во! фгготоксично! ди: Хдосл надземно! частини i коренево! системи майже однаков^ а в де-яких шарах навпъ перевищуе показники L0 в контрольному зразку.
Вщзначено, що рiст i розвиток тест-рослин не тшьки мають ютотну залежнiсть вiд типу забрудненого грунту, а й визнача-ються фiзiологiею самих рослин. Так для грунту дерново-отдзоленого зв'язнот-щаного характерно достовiрне пригнiчення розвитку салату, де насшня зiйшли тiльки в нижшх шарах грунту (20-25, 50-75, 100 см), а на 20 добу загинули вс паростки. Для вiвса ж спостер^аеться достовiрна тенденцiя сти-
муляцi! росту в аналогiчних умовах цього ж грунту. Так, в нижньому шарi (100 см) навггь вiдзначено перевищення довжини паросткiв в 1,2 рази i коренево! системи в 3,3 рази, по-рiвняно з контрольними зразками. Це можна пояснити тим, що крес-салат е бшьш чутли-вим до наявносп iонiв ВМ у грунтах, шж овес. Iнгiбуюча дiя iонiв-токсикантiв на крес-салат не знижуеться з часом, як у вiвса. У результат цього, через виснаження власних ресурав надшносп, рослини салату стають ослабленими i гинуть.
Серед показниюв проростання насiння в умовах модельного забруднення грунпв ВМ найбiльш шформативними виявилися ростовi показники [9, 10] - схожють, енергiя, друж-нють i тривалiсть проростання (табл. 2).
Аналiз показникiв проростання насiння в умовах модельного забруднення грунпв ВМ показав, що до 7 дiб стимулюючий ефект м> дi й цинку на рют дослiджуваних тест-рослин в середньому проявився сильшше, а токсична дiя - слабше. За збшьшення термiну зрос-тання до 30 дiб характер розвитку рослин змшюеться. Для крес-салату за цей перюд часу в середньому достовiрно проявляеться пригшчуючий ефект дп металiв. Для рослин вiвса цей вплив в основному проявляеться у стимулюванш зростання. Таю змши в розвитку рослин у ходi вирощування можна пояс-нити не тшьки типом забруднених грунпв i фiзiологiею самих рослин, а i впливом ВМ на дослщжуваш тест-об'екти. Осюльки вщомо [11], що 2п i Си вiдносяться до групи металiв середнього ступеня поглинання рослинами, то на початкових термшах розвитку насiння тест-культур мали достатнш потенцiал по-живних речовин для придушення негативного впливу ВМ. Однак на бшьш шзшх терм> нах розвитку руйнiвна дiя металiв-токсикантiв посилюеться.
Аналiз даних енерги проростання (табл. 2) для насшня дослщжуваних тест-рослин пока-зуе досить висою показники у всiх шарах забруднених ВМ грунпв. У порiвняннi з кон-трольними зразками, перевищення показника енергi! проростання для насшня вiвса вiдзна-чено практично в ушх тестованих грунтах (^м лучно-чорноземного легкосуглинкового). Для крес-салату аналопчне перевищення вiдмiчено у нижшх шарах лучно-алювiального супiщаного i чорнозему типового середньозмитого важкосуглинкового, де кратнiсть перевищення, вщповщно, стано-вить 1,3-3,4 i 1,4-1,8.
Таблиця 2 - Значения основних ростових показнишв тест-рослин
Показники проростання тест-рослин, % Шар грунту, що забруднений ВМ, см
0 0-5 1015 2025 5075 100 0 0-5 1015 2025 5075 100
салат овес
Дермово-омвдзолемий зв 'язмомщамий
Енерпя 100 9 9 2,3 53,33 71,11 84,44 71,11 77,78 57,78
Схожесть 73 9 9 16 66,67 100,0 100,0 77,78 93,33 86,67
Дружнють 25 1,3 1,3 1,8 13,33 16,66 20,00 20,00 25,00 12,5
Тривалють 16 0,3 1,2 0,7 2,82 4,32 3,65 3,13 3,82 5,91
Лучно-алювiальний сумщамий
Енерпя 7 9 24 27 27 11 60,0 71,11 100 88,89 88,89 86,67
Схожесть 7 11 28 25 22 22 66,67 100 100 100 100 100
Дружнють 1,8 0,5 0,15 0,2 1,5 1,9 11,11 14,29 33,33 25,00 20,00 13,33
Тривалють 1 1,2 3,4 2,8 2,9 4,4 4,21 4,08 2,71 3,16 3,83 2,68
Лучмо-чормоземмий легкосуглимковий
Енерпя 13 31 42 47 100,0 16,65 83,33 80,0 73,33 77,77
Схожесть 13 22 27 42 100,0 70,0 86,67 86,67 93,33 100,0
Дружнють 1,3 3,1 4,2 4,7 33,33 7,3 21,67 14,44 18,66 16,67
Тривалють 1,2 1,9 5,2 2,4 2,48 5,57 3,14 3,03 3,63 3,17
Чормозем тимовий середмьозмитий важкосуглимковий
Енерпя 27 24 27 37 40 49 13,33 73,34 73,32 66,66 56,65 60,0
Схожесть 27 40 20 27 30 45 33,33 100,0 100,0 86,67 73,33 93,33
Дружнють 6,8 3,4 6,8 4 5,7 7 20,00 25 25 21,67 16,00 13,33
Тривалють 4 3,2 2,2 0,9 4 6 7,03 3,95 3,41 3,46 3,90 5,20
Слщ зазначити, що енерпя проростання у насшня в1вса е значно вищою, шж у насшня крес-салату. Так, у дерново-ошдзоленому зв'язнотщаному грунт кратнють такого пе-ревищення становить 9-23, у лучно-алювь альному супщаному - 4-6, у лучно-чорно-земному легкосуглинковому й у чорнозем1 типовому середньозмитому важкосуглинко-вому — 2. Це може бути пов'язано з бшьш тривалим перюдом проростання насшня крес-салату пор1вняно з насшням в1вса.
Показник схожосп насшня (табл. 2) практично у вс1х вар1антах тестованих грунпв також е досить високим для обох тест-рослин. Вщзначено наявнють помггно! зале-жносп м1ж вмютом ВМ у грунту що переви-щують ГДКГ, активнютю росту { розвитком, енерпею проростання { схожютю насшня тест-рослин. Так, за зменшення показника перевищення ВМ в шарах тестованих грунпв (табл. 1) проявляеться стимулювання надзе-мно! й коренево! систем паростюв дослщже-них тест-культур за шдвищення !х енергп проростання { схожост (табл. 2). Тобто зме-ншення концентрацп метал1в призводить до зниження токсично! ди метал1в на тест-рослини. Це особливо помггно в нижшх шарах грунпв (20-25, 50-75, 100 см), де вмют ВМ знижуеться, а схожють збшьшуеться в пор1внянш з контрольними зразками (кр1м
дерново-ошдзоленого для крес-салату). Таким чином, можна вщзначити, що тестоваш грунти не е фгготоксичними, а певне перевищення в них показника ГДКгв1дн для мщ й цинку в деякш м1р1 сприяе стимулюванню процешв росту { розвитку рослин.
У перюд спостережень за ростом I розвитком тест-рослин при вирощуванш на забру-днених ВМ грунтах встановлено, що друж-нють { тривалють проростання (табл. 2) насшня цих рослин мають низью показники. Для насшня в1вса показник дружносп проростання, в пор1внянш з контрольними зразками, мае достов1рно висою значення практично в ус1х грунтах, кр1м лучно-чорноземного легкосуглинкового грунту. А для насшня крес-салату, навпаки, достов1рне перевищення у 2-4 рази спостер1гаеться лише у лучно-чорноземному легкосуглинковому грунтг
Тривалють проростання для насшня крес-салату в 2-4 рази вище у лучних { чорнозем-них грунтах, у пор1внянш з контрольними зразками. Для насшня в1вса аналопчне перевищення вщм1чено у дерново-ошдзоленому зв'язнотщаному грунт у 2 рази { лучно-чорноземному легкосуглинковому грунт - у 1,3 раза.
Зазначеш вище вщмшносп в розвитку { зростанш дослщжуваних тест-рослин (табл. 2), вочевидь, залежать вщ ф1зюлого-
бiохiмiчних процесiв, що протiкають у самих рослинах. Схоже, що бшьш висою показники схожостi, енергi!, дружносп та тривалостi проростання у насшня вiвса, в порiвняннi з аналопчними показниками у крес-салату, пояснюються бшьш високою збалансованю-тю в них запашв поживних речовин i бшьш високим рiвнем фiтогормональних процесiв. Крiм того, встановлено, що рослини вiвса виявилися менш чутливими до токсично! дп мiдi та цинку, що, можливо, визначено !х бiльш високою здатнютю переводити сполу-ки важких металiв у фiзiологiчно неактивний стан.
У ходi проведення дослiджень встановлено зв'язок мiж ростовими показниками (схо-жiсть, енергiя, дружнiсть i тривалiсть проростання) (табл. 2) дослщжуваних тест-рослин i забрудненими ВМ грунтами (табл. 1). Однак ця залежнють простежуеться тiльки в шарах одного окремо взятого грунту i не завжди мае однозначне трактування для рiзних типiв грунтiв. Так, наприклад, у верхшх шарах (5, 10-15 см) грунту чорнозему типового серед-ньозмитого важкосуглинкового з високим вмютом Си i гп (табл. 1) показники схожосп, енергi!, дружносп та тривалостi проростання (табл. 2) значно перевищують аналопчш показники в шших типах грунтiв, де переви-щення ГДКгшдн ВМ нижче. Пояснення може бути пов'язане з фiзико-хiмiчними властиво-стями самого грунту. Глинист чорноземнi грунти за сво!ми характеристиками вщно-сяться до грунтв, якi мiстять великий запас поживних речовин i мають високi адсорбцш-нi властивостi, що здатнi мщно зв'язувати ВМ i, вiдповiдно, обертати вiд забруднення рослинну продукцiю [5].
Проведений порiвняльний аналiз показ-ниюв проростання, росту i розвитку насшня тест-рослин зi значеннями ГДКгшдн мщ й цинку в усiх тестованих грунтах показав, що найчаспше зменшення концентрацп металiв у шарах грунтв призводить до зниження токсично! ди металiв. Однак не завжди ця залежнють е однозначною. У деяких варiантах дослав, як було зазначено вище, тдвищен-ня показника ГДКгшдн мiдi й цинку у грунтах призводить до полшшення росту рослин. Розбiжностi у результатах, можливо, пояснюються дозою забруднення грунтв ВМ. Вщомо, що залежно вщ концентрацi! металу, валентностi його юна, розчинност та трива-лост впливу, ВМ у малих дозах сприяють зростанню i розвитку рослин (оскшьки е для них необхщним мiкроелементом), проте !х
високi концентрацп здатш пригнiчувати рiст рослин, порушуючи !х життево важливi фун-кцп [11]. Отже, проведенi нами дослщження дозволяють припустити, що середнi значення показниюв ПДКгшдн для мiдi й цинку у грунтах призводять до ефекту стимуляци росту насшня рослин за рахунок полшшення режиму живлення.
Так само зазначено, що дiя мщ й цинку мае рiзну спрямованють на активнють розви-тку тест-рослини. За даними експерименту, у пробах тестованих грунтв, де ГДКгшдн (Си) перевищуе ГДКгшдн (гп) (табл. 1), спостер^а-еться стимуляцiя зростання i розвитку тест-рослин. Так, однозначно висок показники проростання тест-культури вщзначеш в чор-ноземних суглинкових грунтах, де кратнють перевищення ГДКr.вiдн (Си) над ГДКг.вЩн (гп) становить 2-7. Однак така залежнють е характерною не для вшх тест-рослин i простежуеться не у вшх шарах грунтв. Неоднознач-нють кореляцi! мiж вмiстом мiдi й цинку у грунт, що перевищують !х ГДКг i активнiстю росту тест-рослин, можливо, пов'язана iз комплексною дiею мiдi та цинку. При спшь-ному впливi цих двох металiв у несприятли-вих для рослин дозах може вщбуватися як посилення, так i ослаблення !х токсичного ефекту. Синергiчну дiю цинку i мiдi визначае розташування цих елементв у сусiднiх гру-пах перюдично! системи. Причому, як ствер-джують автори робiт [11], особливо високу фпотоксичнють мае мiдь, посилення токсичного ефекту яко! спостертаеться за наявностi цинку.
Висновки
У лабораторних умовах тд час дослi-дження особливостей мiграцi! мiдi й цинку в рiзних типах грунтiв при забрудненш ГШ i вивченнi !х впливу на показники активного росту i розвитку тест-рослин експеримента-льно встановлено:
- техногенна м^ращя мiдi й цинку в сис-темi «ГШ-грунт» характеризуеться специфь кою грунтiв i пояснюеться в першу чергу хь мiчним складом ГШ. Значне збiльшення вмь сту мiдi та цинку спостертаеться по глибинi в усiх шарах дослщжуваних грунтв в умовах експерименту;
- за штенсивнютю мiграцi! мiдi й цинку зi шламу i транслокацп у верхнiй шар грунту дослщжуваш грунти можна розташувати в ряд: чорнозем типовий середньозмитий важ-косуглинковий < дерново-опщзолений зв'язнопiщаний < лучно-алювiальний супi-
щаний < лучно-чорноземний легкосуглинко-вий;
- рухливють важких металiв залежить вщ кислотностi rрунтiв: рухливiсть Cu в кислих грунтах е вищою, нiж у нейтральних або лу-жних, а Zn мае максимальну рухливють у грунтах, реакщя яких е нейтральною або на-ближаеться до не!. Найменша мiграцiйна зда-тнiсть мiдi й цинку вщзначена у чорноземi типовому середньозмитому важкосуглинко-вому, слаболужнi умови якого пщсилюють перехiд Cu i Zn у нерухомий стан i сприяють закршленню грунтовими частинками !х спо-лук;
- за Cu ус шари дослщжуваних грунтiв мають низький рiвень забруднення. За цинком характер забруднення визначаеться типом грунту, i у важких гумусованих грунтах стутнь забруднення зi збiльшенням глибини змiнюеться вiд дуже високого у верхньому шар^ що зазнае техногенного навантаження, до допустимого рiвня в нижнiх;
- грунти, забрудненi мiддю i цинком, на-дають комплексний фiтотоксичний ефект. Спшьний вплив мiдi й цинку проявляеться як у пригнiченнi, так i у стимулюваннi ростових процесiв дослщжуваних тест-рослин - крес-салату i вiвса та визначаеться, перш за все, рiвнем i характером забруднення, властивос-тями грунту i бюлопчною специфiкою само! тест-культури;
- для грунту дерново-опщзоленого зв'язнопiщаного е характерним пригшчення розвитку тест-рослини, а для чорнозему типового середньозмитого важкосуглинкового практично у всiх шарах грунтв вiдзначено достовiрне стимулювання;
- насшня вiвса мають бiльш високi показ-ники активностi росту i розвитку в порiвнян-нi з аналопчними показниками у крес-салату. Це пояснюеться тим, що насiння вiвса мають бшьш високу збалансованiсть поживних ре-човин i бiльш високий рiвень фггогормона-льних процесiв. Також рослини вiвса вияви-лися менш чутливими до токсично! ди мiдi та цинку, що визначаеться !х бшьш високою здатнiстю переводити сполуки важких мета-лiв у фiзiологiчно неактивний стан.
Лггература
1. Касимов А.М. Проблемы образования и накопления промышленных отходов в Украине / А.М. Касимов, Е.Е. Решта // Экология и промышленность. - 2011. -№1. - С. 65-69.
2. Liu Yan. The significance and prospect of water treatment technology in sewage treatment / Yan Liu // Science and Technology Innovation and Application. - 2013 (1). -р. 12-21.
3. Gegely T. Maps of heavy metals in the soils of the European Union and proposed priority areas for detailed assessment / T. Gegely, H. Tamas, S. Gabor, P. Laszlo / Science of The Total Environment. - 2016. - Vol. 565.
- P.1054-1062.
4. Даценко В.В. Миграция тяжелых металлов из гальваношламов в почву / В.В. Дацен-ко, Ю.В. Свашенко // Экономика в промышленности. - 2015. - № 2. - С. 35-41.
5. Larsen A.W. Waste collection systems for recyclables: An environmental and economic assessment for the municipality of Aarhus (Denmark) / A.W. Larsen, H. Merrild, J. Moller, T.H. Christensen // Waste Management. - 2010. - Vol. 5, no. 30. -P.744-754.
6. Ольхович О.П. Фггошдикащя та фггомош-торинг / О.П. Ольхович, М.М. Муаенко. -Ки!в: Фггосоцюцентр, 2005. - 64 c.
7. Hussain A. Effects of diverse doses of lead (Pb) on different growth attributes of Zea mays / A. Hussain, N. Abbas, F. Arshad // Agricultural Sciences. - 2013. - vol. 4, no. 5.
- p.262-265.
8. Datsenko V.V. Evaluation of heavy metal complex phytotoxicity / V.V. Datsenko, N.L. Khimenko // Eurasian J Soil Sci. -2016. - Vol. 5 (3). - Р. 249-254.
9. Методика выполнения измерений всхожести семян и длины корней проростков высших растений для определения токсичности техногенно-загрязненных почв / Л.П. Капелькина, Т.В. Бардина, Л.Г. Баки-на и др. - С.Пб: Фора-принт, 2009. - 19 с.
10. Гладков Е.А. Оценка комплексной фито-токсичности тяжелых металлов и определение ориентировочно допустимых концентраций для цинка и меди / Е.А. Гладков // Сельскохозяйственная биология. -2010. - № 6. - С. 94-99.
11. M. Friedlova The influence of heavy metals on soil biological and chemical properties / Friedlova M. // Soil and Water Research. -2010. - vol. 5, № 1. - P. 21-27.
References
1. Kasimov, A.M., Reshta, E E. (2011). Prob-lemy obrazovaniya i nakopleniya promysh-lennyh othodov v Ukraine [Problems of formation and accumulation of industrial
wastes in Ukraine]. Ehkologiya i promysh-lennost - Ecolody and industry, 1, 65-69 [in Russian].
2. Liu, Yan. (2013). The significance and prospect of water treatment technology in sewage treatment. Science and Technology Innovation and Application, 1, 12-21.
3. Gegely, T., Tamas, H., Gabor, S., Laszlo, P. (2016). Maps of heavy metals in the soils of the European Union and proposed priority areas for detailed assessment. Science of The Total Environment, 565, 1054-1062.
4. Dacenko, V.V., Svashenko, YU.V. (2015). Migraciya tyazhelyh metallov iz gal'va-noshlamov v pochvu [Migration of heavy metals from galvanic sludge to soil]. Ehkonomika v promyshlennosti - Ekonomics in indusry, 2, 35-41 [in Russian].
5. Larsen, A.W., Merrild, H., Moller, J., Christensen, T.H. (2010). Waste collection systems for recyclables: An environmental and economic assessment for the municipality of Aarhus (Denmark). Waste Management, 5, 30, 744-754.
6. Olhovich, O.P., Musienko, M.M. (2005). Fitoindikaciya ta fitomonitoring [Phytoindi-cation and phytomonitoring]. Kyiv: Fito-socio-centr, 64 [in Ukraian].
7. Hussain, A., Abbas, N., Arshad, F. (2013). Effects of diverse doses of lead (Pb) on different growth attributes of Zea mays. Agricultural Sciences, 4, 5, 262-265.
8. Datsenko, V.V., Khimenko, N.L. (2016). Evaluation of heavy metal complex phyto-toxicity Eurasian J Soil Sci, 5 (3), 249-254.
9. Kapel'kina, L.P., Bardina, T.V, Bakina, L.G., Chugunova, M.V., Gerasimov, A.O., Ma-yachkina, N.V., Galdiyanc, A.A. (2009). Metodika vypolneniya izmerenij vskhozhesti semyan i dliny kornej prorostkov vysshih rastenij dlya opredeleniya toksichnosti tekhnogenno-zagryaznennyh pochv [Methods for performing measurements of seed germination and root length of seedlings of higher plants to determine the toxicity of technogenically contaminated soils]. SPb: Fora-print, 19 [in Russian].
10. Gladkov, E.A. (2010). Ocenka kompleksnoj fitotoksichnosti tyazhelyh metallov i opre-delenie orientirovochno dopustimyh koncen-tracij dlya cinka i medi [Assessment of the complex phytotoxicity of heavy metals and determination of roughly permissible concentrations for zinc and copper]. Selskohozyajst-vennaya biologiya - Agricultural biology, 6, 94-99 [in Russian].
11. Friedlova, M. (2010). The influence of heavy metals on soil biological and chemical properties. Soil and Water Research, 5, 1, 21-27.
Даценко Вгга Васишвна, к.х.н., доцент, кафедра технологи дорожньо-бущвельних MaTepianiB та xiMii iменi М.1. Волкова, Хар^вський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет, м. Хартв, вул. Ярослава Мудрого, 25 тел. (057)707-36-52 chemistry@khadi.kharkov.ua
ЭКОТОКСИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕДНО-ЦИНКОВОГО ГАЛЬВАНОШЛАМА
Даценко В.В., ХНАДУ
Аннотация. Методом биотестирования установлено особенности миграции меди и цинка в разных типах почв. Представлены экспериментальные данные по влиянию тяжелых металлов, содержащихся в техногенно-загрязненных почвах, на расширительные объекты в контролируемых условиях. Установлено, что совместное воздействие меди и цинка проявляется как в ин-гибировании, так и стимулировании ростовых процессов тест-растений и определяется, прежде всего, уровнем и характером загрязнения, свойствами почвы и биологической спецификой тест-растения.
Ключевые слова: медь, цинк, гальваношлам, почва, тест-растение
ECOTOXICITY PROPERTIES OF COPPER-ZINC GALVANIC WASTES
Datsenko V., KhNAHU
Abstract. Problem. The problem of elimination of galvanic sludge is one of the most pressing environmental problems of industrial enterprises, which have galvanic processes in their technological cycle. Goal. Due to the high density of waste placement on industrial sites and location on large areas of the urban area they can be estimated as a source of high technogenic impact on the components of the environment. Methodology. To establish the peculiarities of copper and zinc migration in soils contaminated with copper-zinc galvanizing and to determine their impact on the indicators of active growth and development of test plants in order to solve some of the above problems, the purpose of the research was defined. Results. In the work the method of biotest-ing, allowing to conduct research of behavior of test objects on action of polluting substances, was used. The specific features of the migration of copper and zinc in various types of soils under contamination with galvanic slime in laboratory conditions was
98
Вестнмк XHAfly, Bun. 80, 2018
investigated. Experimental data on the effect of heavy metals contained in technogenically contaminated soils on plant objects under controlled conditions were presented. The comparative analysis of the germination, growth and development indices of testplant seeds with values exceeding the maximum permissible concentration in soils (MPC) for copper and zinc in all tested soils was carried out. Originality. The joint effect of copper and zinc is manifested both in inhibition and stimulation of growth processes of lettuce and is determined, first of all, by the level and nature of the contamination, the soil prop-
erties and the biological specificity of the test plant. Practical value. Scientifically grounded data in the paper are of interest from the point of view of methods for biotesting contamination of environmental objects due to the openness and topicality of this issue at the present stage of the development of ecology was presented. By the obtained results the necessity of conducting agro-ecological monitoring in order to prevent possible negative consequences of anthropogenic activity on the environment was confirmed.
Key words: copper, zinc, galvanic ash, soil, test-plant.
