CC BY
12
УДК 631.95:631.416.8 Acnip. С.П. Ромашв - Львiвський НУ iM. 1вана Франка
БУФЕРН1СТЬ БУРОЗЕМ1В ЧОРНОГ1РСЬКОГО МАСИВУ УКРА1НСЬКИХ КАРПАТ ЩОДО ВАЖКИХ МЕТАЛ1В
На пiдставi бально'1 оцiнки буферно'1 здатностi 6ypo3eMiB 4opHoripcbKoro маси-ву Украшських Карпат встановлено, що цим грунтам властивий в основному серед-нш стyпiнь бyферностi для металiв, активних у кислому середовищi (Zn, Cd, Pb, Cu, Co) i пiдвищений - для металiв, мобшьних у лужному середовищi (Mo, As).
Ключовi слова: буроземи, буфернють, важю метали, Укра'шсью Карпати.
Post-graduate S.P. Romaniv - L'viv NUnamed after Ivan Franko
Heavy metals buffering of brown soils of Chornohora region of the Ukrainian Carpathians
Based on numerical score of buffering to heavy metals of brown soils of Chornohora region of Ukrainian Carpathians it was determined that, these soils usually have medium buffering capacity level to heavy metals active in acid medium (Zn, Cd, Pb, Cu, Co) and increased level - for heavy metals mobile in alkaline medium (Mo, As).
Keywords: brown soils, buffering, heavy metals, Ukrainian Carpathians.
Вступ. Актуальшсть дослщження буферних властивостей грунлв, як головного "фшьтра" планети, пов'язана з посиленням антропогенного наван-таження не тшьки на локальш екосистеми, але й бюсферний рiвень. Сьогодш загальновщомими е таю глобальш еколопчш проблеми як ки^ опади, озо-новi дiри, металiзацiя бiосфери, глобальне потеплiння. Зокрема, про важли-вiсть проблеми "металiзацii бiосфери" свiдчить европейський проект "Heavy Metals Deposition in Europe - Estimation Based on Moss Analysis" поширений на бшьшють кра!н Свропи.
В Украiнi залишаеться iснyвати стереотип, що заповщт територii, зокрема i Карпат, якi вiддаленi вщ стацiонарних джерел емiсii тих чи шших по-лютантiв, е еколопчно чистими i, вiдповiдно, не може бути екотоксиколопч-них проблем, зв'язаних з забрудненням середовища. Вiдсyтнiсть достовiрноi iнформацii про бар'ерний вплив прських масивiв на надходження рiзних речо-вин з вологими повiтряними масами з швденно-захщно1" ввропи не дае змоги об'ективно оцiнити потенцiал аеротехногенного забруднення цих територш.
Оскiльки грунт е бюкосним тiлом, яке функцюнуе достатньо тривалий час, не встановлено також значення живого компонента, зокрема фггопогли-нання, для масоперенесення мшеральних речовин у межах грунтового профь лю та його хiмiчнiй диференщаци, зокрема i бiологiчнiй акyмyляцii важких металiв, яка вже в окремих випадках досягнула рiвнiв, що за юнуючо1" санi-тарно-гiгiенiчними нормами вважаються токсичними. Яскравим прикладом цього е дуже високий вмiст Pb у прських грунтах, значш кiлькостi якого по-в,язанi з органiчною речовиною.
Зокрема, Б.1. Pакочiей [6] встановив, що у верхньому 0-4 см шарi пр-сько-лучного легкосуглинкового грунту вмют Pb становить 230 мг/кг, причо-му на глибинi 40-50 см вш зменшуеться до 96 мг/кг, тобто бшьше нiж у два рази. Автор зауважуе, що грунти з бшьшим вмiстом оргашчно1" речовини бiльш збагаченi на цей елемент.
За даними В.1. Козловського [4] вмют Pb у верхньому шарi 0-4 см бурого прського грунту (висота 1780 м н.р.м.) Чорногори, розвиненого шд три-
2. Екологiя довкiлля
87
роздiльно ситничником цетрарiевим, становить 130 мг/кг, тодi як на глибинi 48-65 см - лише 15,7 мг/кг. Збагачення грунту цим елементом простежено до глибини 48 см. Нагромадження РЬ характерно також для грунту (висота 1560 м н.р.м.) шд прськососняком чорницевим (до 121,4 мг/кг в шарi 0-3 см). Акумулювання РЬ у буроземах спостережено i на менших висотах (1340 м н.р.м.) шд смеречиною чорницевою - 91, мг/кг у шарi 0-3 см. Варто зауважи-ти, що в уЫх випадках вмiст РЬ у грунтоутворювальнш породi змiнювався в межах 14,6-23,3 мг/кг, а дослщжуваш грунти пiвнiчно-схiдного макросхилу Чорногiрського масиву збагачеш на РЬ i Сё у 2-3 рази, порiвняно з кларком для грунтiв, причому поверхневi органогенш горизонти - у 3,6-8,3 раза порiв-няно з грунтоутворювальною породою. Еколопчно важливо, що кiлькiсть ру-хомих сполук РЬ i Сё, як головно акумулюються в органогенних горизонтах, сягае для РЬ 20-30, а Сё - 30-50 % вщ валового вмюту, що становить вщпо-вiдний екологiчний ризик для екосистеми. Високий вмют РЬ (92,5142,4 мг/кг) в органогенному шарi буроземiв Чорногори (2057 i 1760 м н.р.м.) виявили польськ дослщники [9].
За даними А. Коцовiча [8], у грунтах Карконошського нацiонального парку, утворених на висотах 600-1350 м н.р.м. вмют РЬ в органогенному горизонт! досягав 227 мг/кг (у грунтоутворювальних породах - 4-30,3 мг/кг. Зага-лом, у буроземах парку середнш вмют РЬ у поверхневому шарi становив 59,2 мг/кг, а в породi - 24,6 мг/кг; у ошдзолених грунтах вщповщно 91,4 i 26,0 мг/кг. Бшьший вмiст РЬ у ошдзолених грунтах пов'язаний iз бшьшим вмю-том в них оргашчно! речовини - 668,9 г/кг, тодi як у буроземах - 106,8 г/кг. Встановлено ютотну кореляцiю мiж вмiстами оргашчно! речовини i Си та РЬ.
Найбшьший вмiст РЬ в органогенних горизонтах прських грунпв -410-467 мг/кг зафiксовано в Центральны Нiмеччинi [7]. Зауважимо, що проблема забруднення грунпв РЬ актуальна не тшьки для заповщних територiй, але й агроекосистем. Так, за даними 1вано-Франювського обласного державного проектно-технолопчного центру охорони родючост грунтiв та якостi продукци (2005 р.), лише 50,4 % грунлв мають фоновий вмiст елемента (кларк 10 мг/кг), 46 % слабо забруднеш (10,1-20 мг/кг), 3,5 % помiрно забруд-ненi (20,1-30 мг/кг) та 0,1 % середньо забруднеш (30,1-40 мг/кг). Площа се-редньо забруднених грунлв РЬ в област сягае 262, 8 га, з них 108, 9 га у Бо-городчанському та 153, 9 - Надвiрнянському районах. Найбiльший вмют РЬ спостережено в грунтах Калуського, Тисменицького та Надвiрнянського ра-йошв, де середнiй вмiст елемента - 15,7-16,6 мг/кг, а максимальний - 28,330 мг/кг, причому забруднення грунлв свинцем збiльшуеться з часом.
Аналiзуючи вищенаведений матерiал видно, що у грунтах заповщних гiрських територш вмiст РЬ iстотно перевищуе його рiвень у грунтах агроекосистем, яю пiдлягають постiйному агрохемогенному впливу. Тому буроземи Украшських Карпат - ушкальний об'ект для дослiджень буферност грунтiв щодо рiзних екзо- i ендогенних впливiв, зумовлених екстремальними умова-ми грунтоутворення i функцiонування та транскордонним перенесенням заб-рудникiв iз швденно-захщно! Свропи. Щорiчно в Карпатах з атмосферними опадами випадае 0,62 млн т розчинених мшеральних речовин або 29,9 т / км (на територш Украши -12,1 т / км ), а кислотшсть атмосферних опадiв в ок-
ремих випадках досягае рН 4,0 од. головно за рахунок атмосферних кислото-утворювальниюв.
Дослiдженнями кислотно-основно1' буферностi буроземiв Чорнопрсь-кого масиву Украшських Карпат показано, що прсью грунти характеризу-ються дуже низькою i низькою стшюстю до пiдкислення [1], а 1'хня кислот-нiсть досягае критичних рiвнiв (рН<4). Цей факт ще недостатньо ощнили екологи i екотоксикологи, осюльки у дослiджуваних буроземах практично виснажеш головнi буфернi системи, зокрема катюнообмшна, i кислотно-ос-новну рiвновагу утримують алюмiнiевий i ферумовий буфери. За такого ни-зького ступеня кислотност порушуеться функцiонування мiкробiоценозу (наприклад штрифжацшний процес) i посилюються екологiчнi ризики щодо урухомлення зв'язаних форм меташв-токсикашгв.
Сьогоднi важко прогнозувати iнтенсивнiсть розвитку процесу подаль-шого пiдкислення прських грунлв та його наслiдки, але наявнi факти ïx низь-ко1 кислотно1 буферностi та постiйне посилення кислотного пресу на щ тери-торiï у формi кислотних опадiв, вилуговування основ, нагромадження у по-верхневих шарах грунту органiчноï речовини з високою кислотнiстю не дае змогу не бачити тут серйозноï екологiчноï проблеми, причому, головно природного походження. У зв'язку з ютотним нагромадженням свинцю та шших металiв-токсикантiв у гiрськиx грунтах, а також ïxньою високою кислотшс-тю, особливо важливо встановити буфернiсть до важких металiв (ВМ).
В основу дослщження покладено методичний пiдxiд, запропонова-ний В.Б Iльïним [3], який грунтуеться на такому: шкода, спричинена забрудни-ком, буде бiльшою мiрою залежати вiд властивостей грунту, головно тих, яю впливають на рухомють важких металiв i як наслщок - 1'хню доступнiсть для рослин i здатшсть до транслокацiï у сумiжнi середовища. Чим вищi захисш можливостi грунту, тим бiльшi кшькосп ВМ вiн здатен переводити у малодос-тупнi для коренево1' системи i малоруxомi сполуки, а це обмежуе рух надлиш-ку xiмiчниx елементiв трофiчним ланцюгом i в довюлля.
Виходячи з теоретичних i практичних розробок агроxiмiкiв щодо зас-тосування мiкроелементiв, автор запропонував для ощнювання захисних мо-жливостей грунту використати таю показники як вмют гумусу, фiзичноï гли-ни, пiвтораоксидiв, карбонатiв i реакцiю середовища (рН). Для юльюсно1" оцiнки цих властивостей грунту за рангами використаш iснуючi шкали гу-мусностi грунту, юнуюча класифiкацiя грунтiв за гранулометричним складом в певнш модифiкацiï автора. Особливу увагу надано реакци середовища, ос-кiльки руxомiсть одних металiв посилюеться в кислому середовищi (Zn, Cd, Pb, Cu, Co), а шших (Mo, As) - у лужному.
Варто зауважити, що цей метод бально1' ощнки буферност грунту от-римав схвальну оцiнку украшських грунтознавщв [5], якi проаналiзували ш-форматившсть запропонованих показникiв буферностi, встановлених за умов закрито1' системи грунт - розчин, для ощнки бар'ерно1' функци грунтiв за не-рiвноважниx умов, зокрема буферно1' емностi, коефiцiента буферно1' емностi, коефiцiента буферностi, потенцiальноï буферно1' здатностi, вiдносного показ-ника буферно1' здатностi, методу бально1' оцiнки буферно1' здатностi i десор-бцiйного способу ощнки стшкосп грунтiв до забруднення. Ми визнали, що 2. Еколопя довкiлля 89
саме бальне оцiнювання буферностi щодо важких металiв е найменш трудо-мiстким iз розглянутих i достатньо характеризуе буфершеть грунпв.
М. Д. Дашiева також устшно застосувала метод бально! оцiнки буфер-ностi для нормування вмiсту кадмда у грунтах Захiдного Забайкалля [2].
Умови та методика дослвджень. Зразки грунпв вiдбирали в альпшсь-кому, субальпiйському та помiрно-холодному поясах швшчно-схщного мак-росхилу Чорногiрського масиву Укра!нських Карпат. Розрiз №1 - бурозем прсько-лучний кислий альпiйський глибокий, що закладений на висотi 1920 м н.р.м. Розрiз №2 закладений на висот 1750 м н.р.м., грунт - бурозем гiрсько-лучний кислий субальпшський. Розрiз №3 закладений на висот 1550 м н.р.м. - бурозем прсько-лучний кислий субальпшський середньогле-юватий. Розрiз №4 закладений на висот 1400 м н.р.м. - бурозем кислий по-мiрно холодний поверхнево-слабоглеюватий. Розрiз №5 закладений на висот 1250 м н.р.м. - бурозем кислий помiрно-холодний глибокий. Розрiз №6 закладений на висот 1000 м н.р.м. - бурозем прсько-люовий кислий помiрно-холодний глеюватий.
Вмiст гумусу у грунтах визначали за Тюршим у модифжаци Симакова; гранулометричний склад - за Качинським; рН - потенщометрично. Ощню-вання буферностi грунлв до важких металiв виконували за В.Б. 1ль!ним [3].
Результати дослвджень та 1хне обговорення. Бальну ощнку буфер-ностi буроземiв Чорногiрського масиву подано в таблищ. Як видно з наведе-них даних, буфершсть гумусовано! частини профiлю бурозему альтйського поясу (Р.1), утвореного на елюви-делюви карпатського флiшу з переважан-ням шсковиюв, до кислотомобiльних елементiв становить 24,3 бала, що вщ-повщае середньому ступеню буферностi, а для мобшьних у лужному середо-вишд цей показник бiльший - 36,8 од, що вщповщае пiдвищенiй буферность Якщо оцiнювати внесок кожного компонента буферност у сумарний показник, видно, що головними чинниками впливу е вмют фiзичноl глини (7,5 бала), гумусу (7,3 бала) i пiвтораоксидiв (7 балiв).
Табл. Буфершсть буроземiв Чорногiрського масиву щодо важких металiв
№ розр1зу Кшьшсть бал1в, отриманих за рахунок Сума бал1в Стутнь буферносп
гумусу ф1зично! глини вмшту Я203 карбонат-ност1 рН
Бурозем кислий прсько-лучний середньо глибокий на елюви-делюви карпатського фл1шу з переважанням тсковик1в
Р. 1 1920 м н.р.м. 7,3 7,5 7 0 2,5 (15) 24,3 (36,8) середня (тдвищена)
5,7 6,2 7 0 2,5 (15) 21,4 (33,9) середня (тдвищена)
Бурозем кислий прсько-лучний середньо глибокий на елюви-делюви карпатського флшу з переважанням аргштв 1 алевролтв
Р. 2 1750 м н.р.м. 5,8 11,7 7 0 2,5 (15) 27 (39,5) середня (тдвищена)
3,3 14,0 7 0 2,5 (15) 26,8 (39,3) середня (тдвищена)
Бурозем кислий прсько-лучний середньо глибокий на елюви-делюви карпатського фл1шу з переважанням тсковишв
Р. 3 1550 м н.р.м. 5,0 5,0 7 0 2,5 (15) 19,5 (32) низька (тдвищена)
4,1 5,0 7 0 2,5 (15) 18,6 (31,1) низька (тдвищена)
Дерново-буроземний кислий середньо глибокий на елювп-делювп карпатського фл1шу з переважанням тсковишв
Р. 4 1400 м н.р.м. 4,3 10 7 0 2,5 (15) 23,8 (36,3) середня (тдвищена)
3,4 10 7 0 2,5 (15) 22,9 (35,4) середня (тдвищена)
Бурозем кислий глибокий на елювп-делювп карпатського фл1шу з переважанням тсковишв
Р. 5 1250 м н.р.м. 4,6 10 7 0 2,5 (15) 24,1 (36,6) середня (тдвищена)
3,7 10 7 0 2,5 (15) 23,2 (35,7) середня (тдвищена)
Бурозем кислий середньоглибокий на елювн-делювп карпатського фл1шу з переважанням аргштв 1 алевролтв
Р. 6 1000 м н.р.м. 4,5 12,5 7 0 2,5 (15) 26,5 (39) середня (тдвищена)
2,9 12,5 7 0 2,5 (15) 24,9 (37,4) середня (тдвищена)
Роль кислотност у формуванш буферностi до важких меташв е знач-но меншою i становить лише 2,5 бала. Це закономiрно, оскiльки висока кис-лотнiсть дослiджуваного грунту сприяе мобшзаци металiв у грунтовий роз-чин, а не iммобiлiзащl в малорухомi форми, що лежить в основi буферного механiзму. Проте, такий високий рiвень кислотностi iстотно впливае на бу-фернi властивостi грунту щодо металiв, якi активнi у лужному середовишд. Саме за рахунок кислотност грунту сумарний показник буферностi для таких металiв як Мо i Лб збiльшуеться вiд 24,3 до 36,8 од.
Про вплив оргашчно! речовини на буфершсть грунту до металiв свщ-чить рiзниця сумарного показника буферност для гумусовано! частини про-фiлю (24,3) i грунтового профшю загалом (21,4). Цi дат св^ать, що змен-шення кшькосп балiв у разi повнопрофшьно1 ощнки, не вплинуло на ступiнь буферност^ яка залишилася середньою.
Для грунту субальпшського поясу, розвинутого на елювп-делюви кар-патського флiшу з переважанням аргштв i алевролiтiв, характерна дещо бь льша буфернiсть як до кислотомобшьних форм металiв - 27 од., так i лужно-мобшьних - 39,5 од., головно за рахунок бшьшого вмiсту дрiбнодисперсних часток фiзичноl глини, що зумовило збшьшення кiлькостi балiв вiд 7,5 до 11,7. Стабшьшсть буферностi цього бурозему у профш грунту, на фот змен-шення вмiсту гумусу, зумовлена збшьшенням вмiсту фiзичноl глини. Зпдно з запропонованою В.Б. 1ль!ним градащею, для бурозему субальпiйського поясу також характерна середня буфершсть щодо металiв.
Для бурозему кислого прсько-лучного середньоглибокого на елюви-делюви карпатського флшу з переважанням пiсковикiв, розташованого також у субальпшському поясi, але на висотi 1550 м н.р.м., властива низька бу-
фернiсть щодо кислотомобшьних MeTaniB: сумарний бал становить 19,5 i шд-вищена (32) щодо лужномобшьних. Зниження буфeрностi пов'язано 3i змен-шенням частки впливу гумусу i фiзичноl глини.
Для бурозeмiв помiрно-холодного поясу (Р. 4-6) буфершсть для кислотомобшьних елеменпв перебувае на рiвнi 23,8-26,5 од., причому максимальне значення - 26,5 од. властиве грунту, утвореному на елюви-делюви карпатського флiшу з переважанням аргштв i алевролтв. Збшьшення сумарного балу буферносп, як i для бурозему субaльпiйського поясу, утвореного на тaкiй сaмiй пород^ вiдбувaеться за рахунок бiльшого вмюту фiзичноl глини.
Отже, для бурозeмiв aльпiйського, субaльпiйського i помiрно-холодно-го пояшв властивий головно сeрeднiй стушнь буфeрностi до мeтaлiв, активних у кислому середовишд (Zn, Cd, Pb, Cu, Co) i шдвищений - для мeтaлiв, мобшь-них у лужному сeрeдовишi (Mo, As). Для грунпв, утворених на елюви-делюви карпатського флiшу з переважанням aргiлiтiв i aлeвролiтiв, буферна здaтнiсть щодо зв'язування важких мeтaлiв бiльшa, порiвняно з буроземами, утвореними на елюви-делюви карпатського флiшу з переважанням шсковиюв.
Лггература
1. Гамкало М.З. Кислотно-основна буфершсть грунпв Чорнопрського масиву Укра'н-ських Карпат : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. геогр. наук, 2002. - 19 с.
2. Дашиева М.Д. Фитотоксичность и уровень транслокации кадмия в кресс-салат, петрушку, овес, и нормирование его содержания в почвах Западного Забайкалья : автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. биол. наук. - Улан-Удэ, 2008. - 21 с.
3. Ильин В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам // Агрохимия. - 1995. - № 10. - С. 109-113.
4. Козловський В.1. Важм метали в екосистемах висотного профшю Чорногори : дис. ... канд. бюл. наук, 2002. - 158 с.
5. Мирошниченко Н.Н. Показатели буферности и устойчивости в оценке барьерной функции почв / Н.Н. Мирошниченко, Я.В. Пащенко, А.И. Фатеев // Почвоведение. - 2003. -№ 7. - С. 808-817.
6. Ракочий Б.И. Микроэлементы в почвах Карпат : автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. с.-х. наук. - Харьков, 1973. - 23 с.
7. Heinrichs H., Mayer R. The role of forest vegetation in the biogeochemical cycle of heavy metals // J. Environment Qual. - 1980. - Vol. 9. - N.1. - P. 11-118.
8. Kocowicz A. Zaleznosc pomiedzy odczynem I kwasowoscia gleb a zawartoscia I rozmieszczeniem wybranych metali ciezkich // Zeszyty problemowe postepow nauk rolniczych. -2002. z. 482. - Р. 281-286.
9. Melke J., Chodorowski J., Debicki R. The content of total and DTPA-TEA extracted forms of Zn, Cu, Mn, Pb, Co and Ni in Chornohora (Ukraine) mountain soils // Polish Journal of Soil Science. - 2005. - Vol. XXXVIIM. - P. 51-60.
УДК 630*182.59 Acnip. О.Б. Шимтв1 - НЛТУ Украши, м. ЛьвЬв
СУЧАСНИЙ САН1ТАРНИЙ СТАН ДУБОВИХ НАСАДЖЕНЬ
ЗЕЛЕНО1 ЗОНИ ЛЬВОВА
Розглянуто сучасний стан рекреацшно-оздоровчих дубових насаджень, з'ясовано особливост 1'хнього всихання залежно вщ лшвничо-таксацшних показниюв. Встанов-лено, що дубовi деревостани за участю дуба звичайного е ослаблеш за саштарним станом i середньо пошкодженими за ступенем деградацп 1'хнього фотосинтетичного апа-рату. Висока стшкють дуба червоного до впливу чинниюв антропогенного характеру,
1 Наук. кер1вник: доц. В.Г. Мазепа, канд. с. - г. наук - НЛТУ Украши, м. Льв1в
