CC BY
11
Ukrainian Journal of Ecology
Ukrainian Journal of Ecology, 2018, 8(1), 953-960 doi: 10.15421/2018_298
ORIGINAL ARTICLE UDC 504.054:581.52 (477.46)
Bioaccumulation of heavy metals by the urban trees around
Cherkassy thermal power plant
N.M. Kornelyuk, O.M. Khomenko
Cherkassy State Technological University 18006, Cherkasy, bul. Shevchenko, 460, Ukraine E-mail: nkornelyuk@ukr.net, homenko@uch.net Received: 12.02.2018Accepted: 21.03.2018
Woody plants are able not only to absorb metals of anthropogenic origin, but also to deposit their significant quantities in wood, leaves, and thereby temporarily remove them from the cycle of substances of urban ecosystems. The paper compares the content of heavy metals - Cu, Zn, Pb, and Cd in the leaves of the bioindicator species Populus pyramidalis Roz and their mobile forms in soils collected from 6 test locations from various functional zones of the Southern industrial district of the City of the Cherkassy. Soil-geochemical associations of Cu, Zn, Pb and Cd content in the investigated locations indicate that the main source of Zn, Cu is the emissions of of the Cherkassy thermal power plant, and Pb, Cd - of urban transport. According to the total accumulation in the leaves of P. pyramidalis. The heavy metals are located as follows: Pb> Cd> Cu> Zn. It was established that the content of mobile forms of Cu, Zn, Pb, and Cd in the soils of the experimental sites was several times higher than background values, and the coefficient of biological accumulation in the leaves fluctuated in insignificant limits. According to the results of indicators of the accumulation coefficient, the leaves of P. pyramidalis have low bioavailability in Cu and Zn, and the availability of Pb and Cd approaches the average. The obtained data can be used for the creation and reconstruction of green plantings of urban transport highways, sanitary protection zones of industrial sites of enterprises, recreational areas, squares. Key words: heavy metals; dendroindication; Populuspyramidalis Roz.; technogenic pollution; soil; bioavailability
Особливост1 бюакумуляцп важких метал1в деревною рослиннктю в зон локально! дм ЧеркаськоТ теплоелектроцентрал1 (на приклад! м. Черкаси)
Н.М. Корнелюк, О.М. Хоменко
Черкаський державний технолог'чний унверситет бул. Шевченка, 460, м. Черкаси, 18006, Украна E-mail: nkornelyuk@ukr.net, homenko@uch.net
У po6oTi представлена порiвняльна оцЫка умпсту важких металiв - Cu, Zn, Pb i Cd у листках бюЫдикаторного виду Populus рyramidalis Roz та Гхнix рухомих форм у фунтах, зiбраних з шести тестових локалтелв з рiзних функцюнальних зон ^вденного району м. Черкас. Г,рунтово-геоxiмiчнi асо^ацп вмкту Cu, Zn, Pb та Cd у дослщжених локалтетах свщчать, що основним джерелом надходження Zn та Cu е викиди ДП «Черкаська ТЕЦ», а Pb та Cd - мкького автотранспорту. За загальним вмктом накопичення в листках P. pyramidalis дослужен важк метали розташувались наступним чином: Pb>Cd>Cu>Zn. З'ясовано, що вмкт рухомих форм Cu, Zn, Pb та Cd в фунтах дослщних дтянок у дектька разiв перевищував фоновi показники, а коефiцiент бюлопчного накопичення в листках коливався в незначних межах. За результатами показниюв коефiцiенту накопичення листки P. pyramidalis мають низьку бюлопчну доступнкть щодо Cu та Zn, а доступнкть Pb та Cd наближаеться до середых показниюв.
Ключов1 слова: важк метали; дендроЫдика^я; Populus рyramidalis Roz.; техногенне забруднення; фунти; бюлопчна доступнкть
Вступ
У мкьких екосистемах рослини постмно пщдаються впливу високих piBHiB техногенного забруднення повГтря i Грунту, що може спричинити хронiчнi пошкодження на анатомiчному, морфологiчному та фiзiологiчному рiвнях, тим самим викликати схильнiсть до Ыших типiв бiотичного ураження та накопичення важких металiв (Baltrenas, 2011; Bräker, 2002). Проведеннi сучас-ii дослiдження вiтчизняних та зарубiжних вчених свщчать, що головним джерелом впливу на рослини е пiдприeмства енергетично', хiмiчноí, металургiйноí промисловостi та мкький автотранспорт (Didukh, 2012; Kardel, 2011; Verma 2006; Chauhan, 2010; Bioindykatsiya, 2016).
Сформовав за останне десятирiччя промисловi агломерацГ'' при показниках низького рiвня модернiзацií виробничого обладнання, збГльшення частки вугГлля енергетичноУ складовоУ е ключовою причиною попршення екологiчного стану фунтово-рослинного комплексу мГських екосистем.
СлГд вiдзначити, що серед бГльшосп деревних порГд Populus pyramidalis Roz. е видом, який широко розповсюджений в озеленены мГст Укра'ни. Експериментальними дослiдженнями доведено високу газо-солеспйюсть тополГ пiрамiдальноí, здатнiсть витримувати низьк температури, що свГдчить про достатньо високу спйюсть до умов зовнГшнього середовища та екологГчну пластичнГсть даного виду. ФГтомаса тополГ здатна бюакумулювати максимальний спектр важких металГв (далГ ВМ), що утворюеться внаслГдок викидГв пГдприемств та автотранспорту. Тополя мае достатньо потужнГ осаджуючГ та середовищеочиснГ функцГ''. НинГ и використовують у якосп тест-об'ектГв при дендротдикацп техногенного навантаження на мГське середовище (Kulagin, 2003;Butkus, 2007).
Принцип екологГчного районування е основним критерГем вГдбору асортименту видГв щодо утворення ефективно функцюнуючоУ системи зелених насаджень.
Отже, питання формування «фГторельефу» мГста з можливГстю перерозподГлу димових газГв вГд стацюнарних джерел та викидГв транспортних засобГв за допомогою утворення «зелених коридорГв» з використанням лГнГйних насадження дерев та формуванням «зелених масивГв» вздовж схилГв ДнГпра е надзвичайно актуальним.
Мета дослщження: оцГнити забруднення ВМ фунлв та листкГв Гндикаторного виду Populus pyramidalis в урбосередовищГ м. Черкас
Завдання дослщження. На основГ екологГчного монГторингу фунлв та тест-параметрГв рослини Гндикатора P. pyramidalis проаналГзувати особливостГ мГграцГ'', накопичення ВМ в системГ фунт-рослина при техногенному пресингу дочГрнього пГдприемства «Черкаська теплоелектроцентраль» (далГ ДА «Черкаська ТЕЦ»).
Матерiали та методи дослщжень
ПГд час дослГдження стану довкГлля територГ'' м. Черкас застосували еколого-геохГмГчний пГдхГд. На початковому етапГ вивчення були проаналГзованГ головы джерела забруднення та особливостГ ландшафтно-функцюнальних зон Ухнього впливу. Для виявлення специфГки зон дм основних джерел аеротехногенного забруднення, а також природних, антропогенних умов формування ореолГв розаювання були здГйсненГ польовГ i лабораторнГ дослГдження вмГсту ВМ у фунт та фГтомасГ форофГтГв родини PopulusL.
Методом атомно-абсорбцмно''' спектрометрГ'' (СМ-115, М-1, РФ, 1989 р.) визначали умГст ВМ - Си, Zn, Pb i Cd у листках бюЫдикаторного виду та УхнГх рухомих форм у фунтах, зГбраних з 6 тестових локалГтелв з рГзним ступенем техногенного навантаження у межах двох адмЫктративних районГв м. Черкас. Для аналГзу вГдбирали середню пробу Гз 30 листкГв та зразки фунту Гз зони прикореневоУ системи. За принципом ландшафтно-функцюнального зонування територГ'' серед урболандшафлв м. Черкас в ПГвденному районГ видГлено такГ зони: транспортних шляхГв, житловоУ забудови, санГтарно-захиснГ та рекреацГйну (Hutsuliak, 2002). Як фоновий локалГтет було обрано умовно чисту територГю - вул. Набережну (мГкрорайон ДахнГвка). ДеревнГ насадження розташованГ вздовж автомагГстралГ та тротуару (картосхема вГдбору проб наведено на рис.1).
_ / - © Чемсаси _ i ^ /
©
T" / —"^ЩШ ®
> Jhr\ 1 ® ©
V ^ / / / \ Jc( , —v / .А/ у.
Ьлоир » Ж Вергуии 4 ^^^,'/ "~ж"и/ч . MartHft3yjyKie J -
Рисунок 1. Картосхема выбору проб у локалтетах м. Черкаси (район ^вденний), 2016 р.:
1) вул. Набережна (фон); 2) саытарно-захисна зона ПАТ «Ммволокно» та ДП «Черкаська ТЕЦ»; 3) саытарно-захисна зона ПАТ «Азот»; 4) рекреацмна зона ППСПМ Жммв; 5) вул. Нечуя-Левицького; 6)зона транспортного шляху: автомагiстраль проспект Хiмiкiв
За фiзико-xiмiчними властивостями Грунту в умовах техногенного забруднення оцЫювали за едафiчними показниками: pH (водна витяжка), вмкт води, гумусу, легкогiдролiзованого азоту, Ca2+ i Mg2+ (рухома форма). Кислотнкть визначали потенцiометричним методом, вмкт гумусу - методом I.B. ТюрЫа, легкогiдролiзованого азоту - за Корнфтьдом, Ca2+ i Mg2+ -трилонометричним методом (Bulygina, 1999).
Коефiцiент накопичення (Кн) розраховували як вiдношення кiлькiсного умiсту елемента в листках тополi вуличних насаджень до його умкту фоновоУ дiлянки тест-об'екту. Згiдно А. I. Перельману, коефiцiент бiологiчного поглинання (накопичення) бтьше 1 вказуе на Ытенсивне поглинання, а менше 1 - на середне i слабке поглинання (Perelman, Kasimov,1999).
Результати та Тх обговорення
Cтворенi за останн 30-40 рокiв лiнiйнi вуличнi насадження P. pyramidalis в мкл Черкаси е одними з найпоширенших елеменлв озеленення, якi виконують важливi природоохоронн та фiтомелiоративнi функцй'. Мiсто Черкаси (площа 77,6 км2 га, населення - 298 тис. чол., густота населення 3840 оаб на 1 км2) - розмщене в межах твычно-схщного схилу Укра'нського кристалiчного щита. Вздовж мкта протiкае територiя головно' водно' артерй' Днiпро, долина якого е субмеридюнальним рiчково-долинним екокоридором Пан'европейського значення. Абсолюты позначки рельефу становлять 95-110 м i збтьшуються у захщному напрямi (р-н Сосывки - близько 125 м).
Черкаси е важливим економiчним центром Укра'ни, з розвиненою xiмiчною промисловiстю та автомобтебудуванням. Головними пiдприемствами мiста е: ПАТ «Азот», «Черкаське xiмволокно», машинобудiвний завод «ТЕМП», ДП «Черкаський завод xiмiчниx реактивiв» та iн.
Серед низки ВМ прюритетними забруднювачами вважаються Hd, Pb, Cu, Ni, Cd, As та Zn, що зумовлено високими темпами 'хнього техногенного накопичення в урболандшафтах. У попереднix роботах було встановлено, що головними джерелами надходження ВМ у довктля м Черкас е: ДП «Черкаська ТЕЦ» (на и частку припадае 75% вiд загально' кiлькостi викидiв ВМ, а за викидами Pb, Cu та Zn внесок ДП «Черкаська ТЕЦ» сягае 85%) та автотранспорт (Korneliuk, 2007; Korneliuk, 2007).
Збтьшення частки вугтьного палива з одночасним попршенням його якосп, використання застартого неефективного обладнання i теxнологiй збтьшуе ризик надходження полютантiв аеротехногенним шляхом (Mysliuk, 2008). Причиною зростання обсяпв викидiв ВМв останнi роки е збтьшення частки вугтля у спожитому паливi на ДП «Черкаська ТЕЦ»у зв'язку iз зростанням цiн на природний газ (табл. 1).
Таблиця 1. Показники роботи ДП «Черкасько''' ТЕЦ» за 2010-2015рр.
Спалено палива Вироблено Выпуск
Роки всього, т.у.п. вугтля, т природного мазуту, т газу, тис.м3 електроенергп, млн. кВт-год теплоенергп, тис. Гкал
2010 419035,1 418036,0 999,1 - 814,4 1069,7
2011 429137,7 428067,0 1070,7 - 848,6 1108,0
2012 467648,0 397570,0 70078,0 - 850,0 1143,5
2013 472425,0 406030,0 66395,0 - 861,3 1038,0
2014 447370,0 391147,0 56223,0 - 833,0 988,6
2015 490554,0 441383,0 49171,0 - 940,2 1080,7
В умовах надлишкового вмкту елеменлв техногенного походження в системi фунт-рослина, катастрофiчного збiднення видового рiзноманiття та попршення функцiонального стану вуличних деревних насаджень важливого значення набувае еколопчний стан фунлв у прикореневiй зоы. Геохiмiчнi дослiдження фунлв урбосистеми мкта свiдчать, що пiд впливом антропогенного порушення i техногенного забруднення сформувались специфiчнi едафотопи, де фiзико-хiмiчнi властивосп, хiмiчний склад фунлв трансформованi i фунтовий покрив, як важливий природой бар'ер на шляху фiтотоксикантiв, деградуе втрачаючи своУ функцп щодо здатносп до депонування, трансформаци та детоксикацп фiтотоксичних сполук (Lustyshyn, 2010).
Необхщно зазначити, що для урбосистем м. Черкаси характерна особлива специфка техногенного забруднення за складом ВМ, де основними ноаями Pb2+i Cd2+ е автотранспортнi викиди (90,0% вщ загального техногенного забруднення) та викиди вщ стацiонарних джерел (ДП«Черкаська ТЕЦ»). ^м того Cd2+забруднення пiдсилюеться за рахунок спалювання смiття та вiдходiв виробництва, що мiстять цей елемент (Berinya, 1989). Фiзико-хiмiчнi показники стану фунтового покриву в умовах техногенного забруднення наведено в табл. 2.
Пщ час дослщжень виявлено, що природний фунтовий покрив в зонах формування зелених насаджень вщсутнм i е в основному складним штучним фунтоподiбним утворенням, яке сформувалось при мехаычному перемiшуваннi родючого шару фунту iз залишками будiвельного смiття. За таких умов антропогенний тиск та високе техногенне забруднення спричинило руйнування природного фунтового покриву iз суттевими змЫами фiзико-хiмiчних властивостей, хiмiчного складу та бар'ерних фунщй щодо забезпечення кнування та харчування фунтовоУ бюти, трансформаци та детоксикацп техногенних сполук.
Таблиця 2. Фiзико-xiмiчнi показники Грунтового покриву з локалтелв м. Черкас, 2016 р.
Територiя дослiдження: Умкт рн Умiст N Ca2+ Mg2+,
район ^вденний вологи, % (водна витяжка) гумусу,% (л/гiдролiз) мг/100 г мг-екв/10 0г мг-екв/100 г
Санiтарно-захисна зона: ДП «Черкаська ТЕЦ» 4,27±0,41 6,74±0,21 2,0 ±0,86 4,71±1,05 4,37±0,1 0,43±0,06
Санiтарно-захисна зона: ПАТ «Азот» 7,27±0,63 7,65±0,4 1,78±0,25 5,03±0,63 5,11±0,94 0,59±0,01
Район житловоУ
забудови: вул. Нечуя 8,66±0,72 7,2±0,16 2,4±1,4 7,17±1,4 6,34±1,3 0,78±0,07
Левицького
Рекреа^йна зона: ППСПМ «ЖмМв» 10,23±0,84 7,0±0,22 2,2±0,83 7,9±0,9 5,5±0,84 1,03±0,14
Зона транспортного
шляху: автомапстраль 5,12±1,40 6,2±0,09 0,80±0,52 4,36±0,85 4,61±0,4 0,47±0,03
проспект Хiмiкiв
Рекреа^йна зона
«Дахн'1вка»: 15,4±0,62 6,1±0,12 6,1±0,41 11,4±1,4 6,5±0,36 2,3±0,51
вул. Набережна (фон)
Вщомо, що при зм^ концентрацй будь якого xiмiчного елемента в Грунт обов'язково змiнюеться рiвновага щодо концентрацiй iншиx елементiв (Mysliuk, Korneliuk 2009). У дослiджениx локалтетах спостерiгаеться значне вiдxилення показникiв вщ íxнix оптимальних значень щодо умкту гумусу, легкогiдролiзованого азоту, Ca2+, Mg2+, умiсту вологи в Грунт при зм^ рН Грунтового розчину.
Для дослщжених Грунлв в зонi впливу ДП «Черкаська ТЕЦ» незалежно вщ мiсця розташування е низькийвмiст гумусу (0,8 - 2,4%). За нормативними показниками таю Грунти характеризуются як малогумуснк Процеси гумусоутворення практично не вщбуваються, що в свою чергу впливае на наявнкть легкодоступного азоту якого в зон коренево' системи (4,3 - 7,9 мг/100г), що значно нижче оптимальних показниюв (оптимум бтьше за 20, 0 мг/100г). Дуже низька е вологiсть Грунту в зон коренево' системи (4,27 -10,23%), що е наслщком 'хньо' техногенно' модифiкацiУ, деградацП' та частково' втрати сво'х середовищетвiрниx функцiй (Vovk, 2007).
Дослiдження змiни кислотно-основних властивостей iз видiлениx локалiтетiв показало, що поверхневий шар (0 - 10 см) мае реащю вщ 6,2 до 7,6. Рiвень рН> 6,7 у Грунт вважаеться лужним. Наслщком вилуговування поверхневих шарiв е зменшення мiграцiйноУ здатностi ВМ. При таких показниках кислотност Грунтового розчину свинець практично нерухомий, мщь, цинк, кадмм малоруxомi. Окрiм того рН - реащя Грунтового розчину е узагальнюючим екологiчним фактором, який впливае на поживнкть Грунту, рiст i розвиток рослин. ЗмЫа на кислу чи лужну вщ оптимально'' супроводжуеться пригыченням ростових процесiв, при цьому таке пригычення у лужному середовищi е бтьш iнтенсивним. Кожний вид дерев мае Ытервал показникiв рН Грунту, який оптимальний для його росту: для тополi трамщально!' 6,5 - 7,0 (Ivanov, 1970; Pasichnyi, 2002).
Для живлення рослин в умовах збщнення поживних речовин важливе значення набувае наявнкть у Грунтовому розчин юыв Ca2+i Mg2+, якi е ключовими для росту i розвитку рослин. Вмкт рухомо'' форми Ca2+Y Грунтах коренево'' зони P. pyramidalis становив (4,3 - 6,3 мг-екв/100 г) i був нижчий ыж у Грунтах фоново' дiлянки рекреацмноУ' зони «Даxнiвка». Вiдомо, що високий чи низький вмкт Ca2+ у Грунтах спричиняе змЫи УхИх xiмiчниx i фiзичниx властивостей. При висоюй концентрацiУ Ca2+ Грунт набувае лужних властивостей, тодi як при низьюй переважае кисла реакцiя. Kонцентрацiя Mg^ Грунтах значно менша нiж Ca2+. Особливо бiднi на гумус i зольнi речовини пiщанi, супiщанi Грунти, а також чорнозем вилуговуваний легкосуглинковий в об'ектному район дослщження. У Грунтах зони лЫмних насаджень P. pyramidalis обраних локалтетв спостерiгаеться зниження концентрацй юыв Mg2+вiдносно фоново' дтянки бiльш нiж у 3,5 рази. Характерно, що концентра^я рухомо' форми Mg2+ у прикореневому шарi Грунту корелюе з високими дозами токсичного забруднення: чим вищий рiвень техногенного забруднення, тим нижча концентра^я юыв Mg2+.
Однак аерозолi i продукти трансформацп димових газiв ДП «Черкаська ТЕЦ»формують значнi ореоли забруднення мкта, що в свою чергу може сприяти пщвищенню кислотностi Грунтового покриву, зм^ фiзико-xiмiчниx властивостей, вилуговуванню з верхах горизонтiв обмiнного Ca2+i Mg2+, збiльшенню частки мiграцiйниx форм ВМ. Геоxiмiчний ряд акумулювання ВМ Грунтовим покривом рiзниx за функцiональним призначенням дослщних дiлянок мае якiсно подiбний вигляд (табл.3), кiлькiснi вiдмiнностi е наслщком незадовiльниx теxнологiчниx циклiв та потужност виробництва. На наш погляд суттеве значення в^грае iнтенсивнiсть транспортного навантаження при незадовтьному транспортно-експлуатацiйному стан автошляxiв та значному зношеннi автотранспортних засобiв.
Таблиця 3. Грунтово-геохЫчы асо^ацп умлсту Cu, Zn, Pb та Cd в фунтах рiзнофункцiональних зон впливу ДП «Черкаська ТЕЦ»_
Дослiдна дтянка
район Пiвденний
Зона впливу
Промислова СЗЗ: «ДП Черкаська ТЕЦ»
Промислова СЗЗ: ПАТ «Азот» Селитебна зона: вул. Нечуя-Левицького Рекреацмна: ППСПМ ЖмМв Зона транспортного шляху: автомапстральпроспект Хiмiкiв
Грунтово-геохЫчы асоцiацií
Cu 15,6 * — Znio,o — Pb2,6 — Cd2,o Zni2,6 — CU9,2— Pb 2,5 — Cd 2,2 Zni0,5 — CU9,0— Pb 2,1 — Cd 1,5 Zn9,4 — CU6,6— Pb 2,1 — Cd 1,8
Cu 18,5 — Zn12,7 — Pb3,0 — Cd2,3
* кoефiцieнт концентрацп
У межах дослiджених локалтелв щодо вмiсту ВМ у фунтовому покривГ сформувалися такi reoxiMi4Hi асо^аци: мiдно - цинко - свинцево - кадмieва (СЗЗ ДП «Черкаська ТЕЦ», транспортна мапстраль проспект Хiмiкiв) та цинко - мiднo - свинцево -кадмieва геoхiмiчнi асо^ацп (СЗЗ ПАТ «АЗОТ», селитебна, рекреацмна зона). Концентрацп важких металiв перевищили фoнoвi показники у 1,5 - 15,6 разiв.
Встановлено найвищий кoефiцieнт концентрацй' та сумарний показник забруднення фунтового покриву (Zc = 33,5; 23,6; 27,4) для рiзнoфункцioнальних територм Пiвденнoгo району загальною площею 4,6 км2.
У вщповщносп до Ытервалу сумарного показника хiмiчнoгo забруднення територм належать до сильно та середньо забруднених (Smirnova, 1989).
Зростання техногенного навантаження та катастрoфiчне збтьшення ктькосп автотранспорту на вулицях мiста супроводжуеться зростанням рухомих форм: Cu2+;Zn2+;Pb2+iCd2+ в фунтах та фтомаа зелених насаджень. Вмкт Cd, Pb, Zn та Cu у фунт та листках Populus pyramidalis (мг/кг сухо' маси) з твденного району м. Черкас подано на рис. 2,3, а коеф^ент накопичення важких металiв у вуличних насадженнях - на рис. 4.
За вмктом Cu2+ (рис. 2) найбтьш забрудненими е фунти локалггелв проспекту Хiмiкiв (50 мг/кг) та СЗЗ зони ДП «Черкаська ТЕЦ» (42,2 мг/кг), де вщповщно рiвень фонових показниюв був перевищений у 18,5 i 15,6 рази. Поряд з тим кoефiцieнт бюлопчного накопичення Cu, який дoрiвнюe стввщношенню вмiсту елемента у бioмасi листав i вмiсту його рухомих форм у прикореневому a^i Грунту варивав у межах 0,12 - 0,38 (рис. 4). НайбшьшМ кoефiцieнти накопичення встановлено для лoкалiтетiв: СЗЗ ДП «Черкаська ТЕЦ» (Кн =0,38); СЗЗ ПАТ «Азот» (Кн =0,34); автомапстраль проспект Хiмiкiв (Кн =0,3) (рис. 4). За вмктом Pb2+ (рис. 2) фунти територГ'' дослщження суттeвo не вiдрiзнялися. Максимальнi рiвнi свинцю були виявленi в зразках фунту з локалтелв автoмагiстраль проспект ХГмшв (18,5 мг/кг), СЗЗ ДП «Черкаська ТЕЦ»(16,6) та ПАТ «Азот» (15,1), м^мальн - вул. Нечуя-Левицького (12,9 мг/кг). Кoефiцieнт накопичення Pb варивав у межах 0,3 - 0,86 (рис. 4). За таких показниюв Кн, можна стверджувати про середый ступГнь iнтенсивнoстi поглинання.
Найвищий вмкт Zn2+ (рис. 2) було виявлено у фунтах з локалтелв проспекту ХГм^в (99,2 мг/кг), ПАТ «Азот» (98,1 мг/кг), вул. Нечуя-Левицького (82,3 мг/кг), СЗЗ ДП «Черкаська ТЕЦ» (78,1 мг/кг). Рiвень забруднення фун^в Zn з рГзних локалтелв виявився пщвищеним за фоновГ показники у 9,5 - 12,7 рази.
Кoефiцieнт накопичення Zn, варивав у межах 0,05 - 0,15 (рис. 4). За таких показниюв Кн можна стверджувати про низьку 6ГологГчну доступнГсть для рослин.
Автомапстраль проспект XiMiKiB Селитебна зона: вул. Нечуя-Левицького Рекреацшна зона: ППСПМ XiMiKiB Промислова СЗЗ ПАТ «Азот» Промислова СЗЗ ДП «Черкаська ТЕЦ» Рекреацшна зона: Вул. Набережна (фон)
■ Cd DPb DZn □ Си
20
40
60
80
100
0
Рисунок 2. Умкт Cd, Pb, Zn, Cu у фунт Populus pyramidalis (мг/кг сухо' маси) з ывденного району м. Черкас, 2016 р.
Автомапстраль проспект 1 \
Хiмiкiв 1 и
Селитебна зона: вул. Нечуя- 1 —,
Левицького I 1
Рекреацшна зона: ППСПМ 1 |
Хiмiкiв I -1
Промислова СЗЗ ПАТ «Азот»
Промислова СЗЗ ДП 1 —|
«Черкаська ТЕЦ» 1
Рекреацiйна зона: Вул. 1 | Набережна (фон) —1
□ CdmPbDZnDСи 0 5 10 15
п.
1
1
1
1
п
1
1
1
■
Рисунок 3. Умкт Cd, Pb, Zn, Cu у листках Populus pyramidalis (мг/кг сухо''' маси) з твденного району м. Черкас, 2016 р.
Автомапстраль проспект Хiмiкiв
Селитебна зона: вул. Нечуя-Левицького
Рекреацшна зона: ППСПМ Хiмiкiв Промислова СЗЗ ПАТ «Азот» Промислова СЗЗ ДП «Черкаська ТЕЦ» Рекреацшна зона: Вул. Набережна (фон)
---1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 □ Кн Cd ПКнPb "Кн Zn ПКнСи
Рисунок 4. Коефщieнт накопичення важких металiв Pb, Zn, Cu) у вуличних насадженнях твденного району м. Черкас, 2016 р.
М^мальний вмiст Cd2+ (рис. 3) у листках становив 0,16 мг/кг (вул. Нечуя Левицького) максимальне - 0,3 мг/кг (автомапстраль проспект <^мшв»). При цьому найвищий та найнижчий рiвень забруднення фунтукадм1ем спостер^ався у тих же локалтетах- вiдповiдно -0,26мг/кг (вул. Нечуя Левицького)та 0,4 мг/кг (автомапстраль проспект <^м^в») (рис. 2). Достатньо висок концентрацп кадмiю встановлено для локалтелв зони ДП «Черкаська ТЕЦ» (0,35 мг/кг) та СЗЗ ПАТ «Азот» (0,35 мг/кг). Рiвень забруднення фунлв виявився вищим за фоновi показники у 1,52 - 2,35 рази. Показник коефiцieнта накопичення (Кн) знаходився у межах вщ 0,61 (вул. Нечуя Левицького) до 0,75 (автомапстраль проспект «^мтв»), що свщчить про середню iнтенсивнiсть бюлопчного поглинання кадмiю (рис. 4). За результати проведених дослщжень створенi дендрограми подiбностi умiсту важких металiв у фунт та листках Пiвденного району м. Черкас (рис. 4-5).
Метод Барда: Евклщова вщстань
Рекреацшна зона: вул. Набережна (фон) Промислова СЗЗДП «Черкаська ТЕЦ®
Зона транспор. шляху: автомапстраль проспект XiMiKiB
Промислова СЗЗПАТ «Азот)
Рекреацшна зона: ППСПМ XiMiKiB
Селитебна зона: вул. Нечуя-Левицького
□ 20 40 60 80 100 120 140
Рисунок 5. Дендрограма подiбностi локалтелв за умктом мiкроелементiв у фунт
Метод Варда Евклидова Е1дстань
Рекреацшна зона: вул. Набережна (фон)
Рекреацшна зона: ППСПМ XImikie
Селитебна зона: вул. Нечуя-Левицького Промислова СЗЗ ДП «Черкаська ТЕЦ»
Зона транспор. шляху: автомапстраль проспект Ximîkîв
Промислова СЗЗПАТ «Азот»
О 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Рисунок 6. Дендрограма подiбностi локалГтелв за умлстом млкроелеменлв у листках (мг/кг сухо)' маси)
Як метод об'еднання використовували Евклидову вщстань, а для об'еднання кластерiв користувались методом Варда, в ocHOBi якого лежить дисперсiйний аналiз оцiнки вiдстаней мiж кластерами. Слщ вiдзначити, що утворена дендрограма (рис.5) мае один великий кластер, що включае два дoдаткoвi кластери. На рис. 6 представлено один великий кластер, що включае чотири пщкластери.
Висновки
Грунти зон зелених насаджень мкта не залежно вщ ступеня антропогенного навантаження мають наближенi до критичних значень вщхилення фiзикo-хiмiчних властивостей, що характеризуе ïx як техногенно трансформованГ, малoпридатнi для росту, розвитку та вщтворення деревних насаджень.
Висок показники концентрацп ВМ в район ПАТ «Азот», яке не е джерелом |'хньо'|' емiciï, пояснюеться тим, що на територп вiдбуваетьcя взаемoдiя техногенних oреoлiв ДП «Черкаська ТЕЦ» за напрямом пануючих вгтргв i транспортних потоюв. Показники сформованих фунтово-геохЫчних аcoцiацiй cвiдчать, що основним джерелом надходження Zn, Cu е викиди ДП «Черкаська ТЕЦ», а Pb, Cd - автотранспорт.
У рядах порГвняльно)' Ытенсивносл накопичення ВМ в листках P. pyramidalis дослужен метали розташувались наступним чином: Pb>Cd>Cu>Zn. Не дивлячись на те, що вмкт рухомих форм Cu, Zn, Pb та Cd в Грунтах дослГдних дГлянок у декГлька разiв перевищував фоновг показники, кoефiцiент накопичення в листках коливався в незначних межах. Вщповщно до показниюв Кн листки P. pyramidalis мають низьку бюлопчну доступнсть щодо Cu, Zn, а доступнсть Pb, Cd наближаеться до середнх пoказникiв.
В умовах надмГрного надходження до мгських ландшафтiв ВМ внаслщок функцioнування ДП «Черкаська ТЕЦ» та автотранспорту, P. pyramidalis слщ розглядати як один гз найважливших 6гофгльтргв за вiднoшенням до свинцю i кадмiю.
References
Baltrenas, P., Vaitkute, D. (2011). Investigation and evaluation of copper and zinc concentration tendencies in Pinussylvestris L. tree-rings. Journal of environmental engineering and landscape management, 19(4), 278-286.
Berinya, D.Z., Kalvinya, L.K. (1989). Raspredeleniye vypadeniy vybrosov avtotransporta i zagryazneniye pochv pridorozhnoy polosy. Vozdeystviye vybrosov avtotransporta na pridorozhnuyu sredu. Riga: Zintane (in Russian).
Bioindykatsiya tekhnohennoho zabrudnennia mista Kyeva: metodychni pidkhody (2016). O.P. Dmitriev (Ed.). Kyiv: Nash format (in Ukrainian).
Bräker, O.U. (2002). Measuring and data processing in tree-ring research - a methodological introduction. Dendrochronologia, 20(1-2), 203 216.
Bulygina, S.Yu. (1999). Metody analiziv hruntiv i roslyn: metodychnyi posibnyk. Kharkiv, 156 p. (in Ukrainian).
Butkus, D., Baltrènaitè, E. (2007). Transport of heavy metals from soil to Pinus sylvestris L. and Betula pendula Roth. trees.
Ekologija, 53(1), 29-36.
Chauhan, A. (2010). Photosynthetic pigment changes in some selected trees induced by automobile exhaust in Dehradun, Uttarakhand. New York Science Journal, 3, 45-5.
Didukh, Ya.P. (2012). Osnovy bioindykatsii, Kyiv: Naukova dumka (in Ukrainian).
Hutsuliak, V.M. (2002). Landshaftna ekolohia: geokhimichnyi aspekt: navchalnyi posibnyk. Chernivtsi: Ruta (in Ukrainian). Ivanov, A.F. (1970). Rost drevesnykh rasteniy i kislotnost' pochv. Minsk: Nauka i tekhnika (in Russian).
Kardel, F., Wuyts, K., Maher, B. A., Hansard, R., Samson, R. (2011). Leaf saturation isothermal remnant magnetization (SIRM) as a proxy for particulate matter monitoring: inter-species differences and in season variation. Atmospheric Environment, 45(29), 5164-5171.
Korneliuk, N.M. (2007). Ekoloho-hihiienichna otsinka zabrudnennia gruntu vazhkymy metalamy, yak pokaznyka intensyvnosti tekhnohennoho vplyvu (na prykladi m. Cherkasy). Visnyk Kremenchuts'koho derzhavnoho politekhnichnoho universytetu im. M. Ostrohradskoho. Kremenchuk, 2 (43), 2, 119-121 (in Ukrainian).
Korneliuk, N.M., Mysliuk, O.O. (2007). Pryrodni i antropohenni faktory aerotekhnohennoho zabrudnennya m. Cherkasy vazhkymy metalamy. Povidomlennya 1. Visnyk L'vivs'ka politekhnika, 590, 260-269 (in Ukrainian).
Kulagin, A.A. (2003). Osobenosti razvitiia topoliabal'zamicheskogo (Populus balsamifera L.) v usloviiakh zagrazneniia okruzhaiushchei sredy metalami. Izvestiia Samarskogo nauchnogo tsentra RAN, 5,23, 334-341 (in Russian). Lutsyshyn, O.H., Radchenko, V.H., Palapa, N.V., Yavorivs'kyi, P.P. (2010). Monitorynh zabrudnennia system grunt - roslyna fitotoksychnymy elementamy v zelenykh zonakh m. Kyiv. Dopovidi NAN Ukrainy, 2, 194-199 (in Ukraine). Mysliuk, O.O., Korneliuk, N.M. (2008). Ekolohichni aspekty funktsionuvannya Cherkas'koyi TETS.Visnyk Kremenchuts'koho derzhavnoho politekhnichnoho universytetu imeni Mykhayla Ostrohrads'koho, 1(48), 111-115 (in Ukrainian). Mysliuk, O.O., Korneliuk, N.M. (2009). Analiz heokhimichnykh chynykiv stiykosti urbolandshaftiv m. Cherkasy shchodo zabrudnennia vazhkymy metalamy. Pytannia stepovogo lisoznavstva ta lisovoyi rekul'tyvatsiyi zemel'. Dnipropetrovs'k, 38, 144153 (in Ukrainian).
Pasichnyi, H.V., Serdiuk, V.M. (2002). Dynamika vazhkykh metaliv v gruntovomu pokryvi u zviazku z tekhnohennym zabrudnenniam otochuyuchoho seredovyshcha (na prykladi m. Dnipropetrovs'ka). Ekolohiia ta pryrodokorystuvannia, 4, 111117 (in Ukrainian).
Perel'man, A.I., Kasimov, I.S. (1999). Geokhimiia landshafta: uchebnik. Moskva: Astreia-2000, 768 p. (in Russian). Smirnova, R.S., Revich, B.A. (1989). Sistema geokhimicheskikh pokazateley dlya otsenki okruzhayushchey sredy pri razrabotke territorial'nykh kompleksnykh skhem okhrany prirody gorodov. Biokhimicheskiye metody pri izuchenii okruzhayushchey sredy. Moscow. Moscow State University Press. (in Russian).
Verma, A., Singh, S. (2006). Biochemical and ultrastructural changes in plant foliage exposed to auto-pollution. Environmental Monitoring and Assessment, 120, 585-602.
Vovk, O.B. (2007). Osoblyvosti hruntovoho monitorynhu v umovakh mista (na prykladi m. Lvova). Ecology and noospherology, 18, 1-2, 57-63 (in Ukrainian).
Citation:
Kornelyuk, N.M., Khomenko, O.M. (2018). Bioaccumulation of heavy metals by the urban trees around Cherkassy thermal power plant. Ukrainian Journal of Ecology, 8(1 ), 953-960. I ("OE^^^MlThk work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0. License
