CC BY
13
2. ЕКОЛОГ1Я ТА ДОВК1ЛЛЯ
НАТУ
УКРЛ1НИ
t ,
Hl/IUB
Науковий в1сник НЛТУУкраТни Scientific Bulletin of UNFU
http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40270613 Article received 13.09.2017 р. Article accepted 28.09.2017 р.
УДК 630.23:631.433.3:504.5:553.661.1
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
! EE3 Correspondence author Z. G. Hamkalo zenon.hamkalo@gmail.com
З. Г. Гамкало1, М. Л. Котй2
1 Львiвський нацюнальний утверситет iм. 1вана Франка, м. Львiв, Украша 2 Нацюнальний лкотехтчний утверситет Украши, м. Львiв, Украша
ПИТОМИЙ ПОТ1К СО2 З ПОВЕРХН1 ТЕХНОЗЕМ1В ЯК КРИТЕР1Й ЕФЕКТИВНОСТ1
СПОСОБ1В Ф1ТОМЕЛЮРАЦН
Встановлено сезонну залежшсть питомого потоку СО2 з поверхш техноземiв на мiсцi тдземно! виплавки сiрки родови-ща "Язгвське" вiд варiантiв фгтомелюрацп. У зимовий перюд (08.12) емiсiя СО2 була найменшою (50,2-267,6 мг СО2м"2год" 1), що зумовлено низькими температурами Грунту i вiдповiдно слабкою бiотичною актившстю едафотопу, i коливалася, за-лежно вiд варiанта фгтомелюрацп, бгльше шж у 5 разiв. Навеснi (23.05) питомий потiк СО2 з поверхш техноземiв збшьшив-ся, порiвняно з зимовим, в 1,5-12,1 раза. Найбшьше посилення емгсп СО2 спостерггали на варiантi, розташованому поза межами тдземно! виплавки арки, а мгтмальне - тд штучно створеним сосновим насадженням. Влгжу (16.08) емiсiя СО2 з поверхнi техноземiв збiльшилася, повито з весняним перiодом, у 1,1-3,0 раза, причому максимальне зростання характер-не для варiанта тд тдростом берези разом Гз сосною - 2134,3 мг СО2м"2тод-1. Характеру сезонних змш питомого потоку СО2 з поверхш техноземГв властивий ефект "амплггудно! модуляци", коли змгна температури середовища зумовлюе адекват-ний характер посилення (послабления) процесу емки дюксиду карбону, а його штенсившсть регулюеться яюстю субстрату (С: N) та фГзичними Г фГзико-хГмГчними умовами едафотопу (рН, дисперсшстю твердо! фази), яю залежать ввд структурно-функцюнально! оргашзацп системи грунт-рослина.
Ключовi слова: техноземи; виплавка арки; ем1ая СО2 з Грунту; сезонш змши; яюсть субстрату.
Вступ. Проблема деградацп сучасних екосистем взагал i особливо !х базово! основи - грунту - набувае глобального характеру. Видобуток мшерально! сирови-ни i так види дiяльностi людини, як створення звалищ, золовiдвaлiв, хвостосховищ, буд!вництво об'ектiв вшсь-кового, промислового i цившьного призначення призво-дять до виведення з використання щор!чно 6-7 млн га цшних для нацюнального господарства земель. Така проблема характерна i для Укра!ни, де загальна площа земель, порушених добуванням корисних копалин та зайнятих промисловими вiдxодaми, становить 270 тис. га. Зокрема, внаслщок видобутку самородно! арки Яво-р!вським державним прничо-х!м!чним тдприемством (ДГХП) "Орка" на Льв!вщиш, що здшснювали протя-гом 1969-2005 рр., шляхом кар'ерного вiдпрaцювaння поклад!в Яз!вського родовища та методом тдземно! виплавки арки (ПВС) на Немир!вському родовищ^ ви-лучено !з земельного фонду Явор!вського р-ну маже 5 % земель (7400 га). Шсля припинення розробки Яз!вського родовища самородно! арки сформувався посттехногенний ландшафт, який представлений двома типами екосистем: водними, яш створенi у межах
кар'ерно! ви!мки площею 1080 га, водосховищ i акуму-люючих бaсейнiв (1520 га) i наземними, як1 приуроченi до зовшшшх вiдвaлiв (918 га), пдроввдвалу (794 га), хвостосховищ (680 га) та видобувних пол!в тдземно! виплавки арки (77 га) (Gaydin & Zozulya, 1996).
Враховуючи, що наявшсть земель, порушених про-мисловою д!яльшстю, завдае велико! еколого-економ!ч-но! шкоди i погiршуе соцiaльнi умови життя людей, проблема повернення !х в народногосподарське вико-ристання стае невiдклaдним завданням. Вирiшуеться це питания здiйсненням комплексу р!зних зaxодiв, одним з яких е використання технологи техшчно! рекультивацп, як засобу формування теxноземiв та подальшою !х фь томелiорaцiею. Виконаш рашше дослвдження свщчать, що вщновлення грунтового покриву порушених техно-генних територш у межах арчаних родовищ може здшснюватися природним шляхом як ход! первинно! сукцесп рослинного покриву, так i з використанням ме-тод!в бюлопчно! рекультивацп земель (Bilonoga, & Ma-linovskiy, 2001), а розкривш та вмщувальш породи ма-ють природний потентал родючосп, який сприяе коло-шзацп таких субстрапв вищими рослинами. Сприятли-
1нформащя про aBTopiB:
Гамкало Зенон Григорович, д-р бюл. наук, професор кафедри рацюнального використання природних pecypciB.
Email: zenon.hamkalo@gmail.com Копш Марiя Леонiдiвна, аcпipант кафедри екологм. Email: marykop16@ukr.net.
Цитування за ДСТУ: Гамкало З. Г., Котй М. Л. Питомий потiк СО2 з повepхнi тeхнозeмiв як критерш eфeктивноcтi cпоcобiв
фп-омелюрацп. Науковий вкник НЛТУ УкраУни. 2017. Вип. 27(6). С. 66-70. Citation APA: Hamkalo, Z. G., & Kopiy, M. L. (2017). Specific Flow of СО2 From the Surface of Technosemes as a Criterion of the Efficiency of Phytomelioration Methods. Scientific Bulletin of UNFU, 27(6), 66-70. https://doi.org/10.15421/40270613
Bi фiзичнi i фiзико-хiмiчнi власгивостi цих порiд, а та-кож наявтсть достатньо1 кiлькостi бiофiльних елемен-TiB зумовлюють 1хню значну цiннiсть як грунтоутворю-вальник1в у формуваннi техноземiв на вiдвалах видо-бувних тдприемств (Trofimov, 1975). Треба зазначити, що саме пухк1 розкривнi породи складають основу лгто-генних ресурсiв рекультивацп, оск1льки ïхнi фiзико-xi-мiчнi властивосп сприятливi для створення кореневого шару рослин. У р^ ïx рацюнального використання у процесi рекультивацiï можна значно полiпшити грунто-во-екологiчний стан техногенних ландшафпв.
З огляду на це, дослщження процесiв, як1 вщбува-ються у техноземах протягом уах циклiв ïx утворення, е дуже важливим i теxнологiчно, i еколопчно виправда-ним завданням ревiталiзацiï порушеного ландшафту. Отримана при цьому шформащя може знайти наукове i практичне застосування у сферi природооблаштування. Ïï також потрiбно враховувати й тд час оцiнювання впливу девастованих земель на величину емки парни-кових газiв з педосфери в атмосферу i розрахунку глобального балансу Карбону.
Що стосуеться дослвдження емси СО2 з поверxнi тех-ноземiв найбiльшиx за розмiрами пiслярудниковиx лан-дшафтних систем у Заxiдному регют Украïни, зумовле-них видобуванням самородно1' сiрки у Передкарпатсько-му арконосному басейнi, то це питання залишаеться ввд-критим. Правда, В. Левик (Levik, 2009; Levyk, & Brze-zinska, 2008) у лабораторному експерименп з викорис-танням газового хроматографа GC-14 Shimadzu визначи-ла ресшрацшну активнiсть грунту i показала, що м^об-на бiомаса та активтсть респiрацiйниx процесiв в ембрь оземах техногенних територш сiркодобувниx тд-приемств Львiвщини варшють залежно вiд способу ви-добутку сiрки, глибини вщбору зразк1в та кислотностi грунту. Зокрема, на територи вщкритих гiрничиx робгг (Язiвський рудник) грунти вiдвалу № 3 та дамби пдро-ввдвалу характеризувалися вищим рiвнем бiотичноï ак-тивностi порiвняно з ембрiоземами хвостосховища фло-тацiï, де високий вмют сполук сiрки iнгiбуе розвиток мш-робних популяцiй та процеси дихання.
У зв'язку з недостатньою ощнкою рiвня емiсiï СО2 з поверхт ембрiоземiв та теxноземiв досл1джувано1' територи, наша увага головно звернута на вирiшення цього питання. Останне також важливе у зв'язку з пошуком ш-тегрального експрес-iндикатора еколопчно1' якостi тех-ноземiв, який би характеризував ефективнiсть застосова-них технолопчних прийомiв рекультивацiï, зокрема ввд-новлення характерного для зонального грунту сшвввдно-шення процесiв синтезу i розкладу органiчноï речовини. Таким експрес-iндикатором, у комплекс з iншими показ-никами (вмiстом лабiльноï органiчноï речовини, фiзичноï глини, шпаруватiстю аерацiï, рН, C:N), може стати величина питомого потоку СО2 з поверxнi грунту.
Вщомо, що видiлення CO2 грунтами сильно варше в рiзниx едафотопах i залежить вiд якостi субстрату мше-ралiзацiï (вмiсту i лабшьносп органiчноï речовини, за-безпеченостi поживними речовинами, ступеня кислот-ностi, гранулометричного складу), температурного чин-ника, антропогенного навантаження тощо (Bedernichek, & Hamkalo, 2014; Hamkalo, et al., 2015; Hamkalo, & De-rekh, 2014; Partyka, & Hamkalo, 2013; Partyka, & Hamkalo, 2015).
Встановлено, що емiсiя дiоксиду карбону, як висо-кочутливий iндикатор процесiв, що вщбуваються в кон-
кретному грунтовому середовищ^ ввдображае також швидк1сть рекультивацп земель, деградованих внасль док видобутку корисних копалин, зокрема ввдкритих прничих робiт (Bçs, 2010; Rogalski, & Bçs, 2008). Це пов'язано з тим, що провщним меxанiзмом перетворен-ня породи в ембрiоземи чи еволюцп теxноземiв е процеси окиснювально1' мiнералiзацiï i трансформацiя орга-нiчноï речовини за участi мжробюти. Тому метою дос-лвджень е вивчення к1льк1сно-як1сних характеристик теxноземiв та сезонних змш питомого потоку СО2 з 1'хньо1' поверxнi пiд рiзними рослинними асоцiацiями в межах тдземного видобутку сiрки Яворiвського арча-ного кар'еру.
Об'екти та методика дослвдження. Дослвдження виконано впродовж зимового, весняного та лiтнього пе-рiодiв 2015-2016 рр. на таких дослщних об'ектах: П 1.1 (рекультивована дiлянка у межах тдземного видобутку арки з куничниково-стенактисовою рослинною асоць ацiею); П 2.1 (рекультивована дмнка у межах тдземного видобутку арки з появою тдросту берези повисло!' та сформованою березово-куничниково-стенактисо-вою рослинною асотатею); П 3.1 (рекультивована дь лянка у межах пiдземного видобутку арки з появою тдросту берези повислоï i сосни звичaйноï та сформо-ваною березово-сосново-осоково-моховою рослинною асотатею); П 4.1 (рекультивована дмнка у межах пiдземного видобутку арки зi штучно створеним сос-новим лiсом та сформованою сосново-мгтлицево-ожи-ново-моховою рослинною aсоцiaцiею); 5.1 (дшянка поза межами пiдземного видобутку арки, за межами люу з сформованою подорожниково^знотравною рослинною асотатею).
Питомий потiк СО2 з поверхт теxноземiв дослвджу-вали за допомогою камерно-статичного методу з вико-ристанням портативного 1Ч (NDIR)-aнaлiзaторa серiï К-30 (США) - USB CO2 Probe Data Logger (0 - 1 % (10,000 ppm) i програмного забезпечення GasLab® Sensor Configuration & Data Logging Software. Як статичну камеру використовували пластиковий, свилонепропус-кний цилiндр дiaметром 10 i висотою 20 см, який втис-кували у грунт, звiльнений вiд рослинносп. Через 10 хв (час необхщний для стaбiлiзувaння газового режиму порушеного грунту) у нього встановлювали IЧ-aнaлiзa-тор. Реестрaцiю динaмiки емiсiï СО2 здiйснювaли впродовж 5 хв (з Сервалом 15 с), що дае змогу, за трендом змш, оцшити iнтенсивнiсть дихання грунту. Перед нас-тупним вимiрювaнням виймали aнaлiзaтор iз камери, провiтрювaли його рiзкими рухами на висотi зросту. Переконавшись, що прилад показуе фонову концентра-цiю СО2 (390-420 ppm), приступали до чергового вимь рювання.
Розрахунок питомого потоку газу здшснювали з урахуванням тангенса кута нахилу лiнiï тренду, тобто кутового коефщента в рiвняннi лiнiйноï регресiï (А), за такою формулою:
Q _ 19,3 • A -1000 • h ( см ) _ 273 + t°C ' де: Q - питомий потш СО2 з поверxнi грунту (мг СО2 м-
2 год-1); h - висота камери; t °C - температура повиря в кaмерi (°C). Фiзико-xiмiчнi показники грунту визначали за стандартними в Укрaïнi методиками, а грануломет-ричний склад - згiдно iз стандартом ISSS.
Результата дослiдження та ïx обговорення. Зпдно
3 даними табл., iстотний вплив на вмют елеменпв-орга-
ногешв та Калш, особливо у верхшх кореневмiсних верствах TexH03eMiB, мають сформован на них рослин-m асощацп. Так, саме пiд штучно створеним сосновим лiсостаном (П 4.1), у верхньому 10-сантиметровому ша-рi технозему, виявлено найменшi вмiсти Фосфору (13,1 мгкг-1) i Калiю (15,0 мгкг-1) i найбiльший вмiст Нiтрогену. Варто зауважити, що профiльний розподiл вмету оргашчного Карбону на цьому варiантi вiдрiз-няеться вiд iнших тим, що не встановлено його переважного накопичення у шарi 0-10 см, як це характерно для шших варiантiв, а вiдбуваeться збагачення вае1 дослвджувано! товщi 0-40 см. Розбалансовашсть пулiв органiчного Карбону i Нiтрогену зумовило зменшення у поверхневому шарi цього технозему C:N ствввдно-шення до мiнiмального значення - 5,4, тодi як на шших варiантах воно коливалося вiд 8,1 до 14,5, що можна пояснити особливетю сформовано! рослинно! асощацп, в як1й домiнуюче значення мае сосна звичайна.
Вiдомо, що величина C:N е одним з найважливших iндикаторiв екологiчного стану грунту. Вона вказуе на
штенсившсть i направлешсть перебiгу мшробюлопч-них i хiмiчних процесiв, що призводять до накопичення та трансформацп оргашчно! речовини. Це також важли-ва iнформацiя про процеси, що вiдбуваються у грунто-утворювальнiй породi пiд час формування грунтового покриву (Wojcik, & Kowalik, 2014). Встановлено також, що субстрати з дуже високою концентрацiею Карбону i малою Нiтрогену погано мiнералiзуються бактерiями i грибами, якщо немае додаткових джерел Нiтрогену. Найактивнiше йде розкладання органiчних речовин за C:N, що становить 25-30:1. Як видно з даних табл., сшвввдношення цих елеменпв iстотно вiдрiзняеться у дослвджуваних техноземах. Так, найбiльшим показни-ком (14,5) у шарi 0-10 см характеризуемся технозем дослвдно! дiлянки П 1.1, де сформувалась куничниково-стенактисова рослинна асощащя, представлена видами, що сприяють накопиченню органiчного опаду на його поверхш
Табл. Загальна характеристика якост техноземiв на мiсцi тдземного видобутку сiрки
Шифр зразка Глибина ввдбору, см рн Н2О Пдролггич-на, Hh Сума ввiбраних основ (S) C N C:N Mg P K Вмют фракцш, %
2-0,05 0,050,002 пил <0,002 мул Z пил+мул
смоль (+) кг-1 % мг кг-1
Куничниково-стенактисова
П 1.1 0-10 4,8 7,60 8,60 1,42 0,10 14,5 95,2 43,6 90,0 88 10 2 12
11-20 6,4 1,20 50,00 0,51 0,11 4,6 240,0 15,3 65,0 58 37 5 42
21-30 6,3 0,40 7,60 0,69 0,10 7,0 155,0 28,3 25,0 81 10 9 19
31-40 5,0 2,00 5,00 0,24 0,08 2,9 107,0 34,9 25,0 85 8 7 15
Березово-куничниково-стенактисова
П 2.1 0-10 5,7 2,00 20,60 1,02 0,13 8,1 16,2 39,2 22,5 67 30 5 35
11-20 4,8 4,00 6,00 0,78 0,11 7,0 8,7 32,7 15,0 65 31 4 35
21-30 5,1 4,00 8,00 0,84 0,13 6,7 8,6 45,8 0,0 61 34 5 39
31-40 4,9 3,20 7,20 0,60 0,10 6,1 6,2 26,2 5,0 61 34 5 39
Бе резово-сосново-осоково-мохова
П 3.1 0-10 4,5 4,40 9,40 1,30 0,10 13,3 34,0 26,2 25,0 71 23 6 29
11-20 4,9 3,20 7,40 0,54 0,06 9,6 19,6 32,7 5,0 70 23 7 30
21-30 4,9 2,80 7,20 0,27 0,08 3,2 25,5 15,3 5,0 70 24 6 30
31-40 5,9 2,00 6,00 0,42 0,08 5,0 16,2 21,8 5,0 83 15 2 17
Сосново-мгглицево-ожиново-мохова
П 4.1 0-10 4,6 4,80 10,00 0,76 0,14 5,4 14,3 13,1 15,0 72 22 6 28
11-20 4,9 3,60 9,60 0,72 0,10 7,3 8,8 26,2 5,0 74 23 3 26
21-30 4,9 3,20 8,40 0,66 0,14 4,7 5,9 19,6 0,6 75 23 2 25
31-40 4,8 1,60 6,4 0,75 0,10 7,6 6,8 17,4 0,0 89 9 2 11
Подо рожниково^знотравна
П 5.1 0-10 5,1 3,60 8,60 2,06 0,17 12,2 41,1 61,0 65,0 55 43 2 45
11-20 5,0 4,40 9,60 1,68 0,15 10,9 34,9 24,0 27,5 52 46 2 48
21-30 5,6 2,40 6,40 0,84 0,10 8,6 17,2 37,1 20,0 66 32 2 34
31-40 5,2 2,40 7,80 0,45 0,07 6,4 67,3 32,7 35,0 67 31 2 33
Дещо менша величина сшвввдношення C:N (13,3) характерна для дослвдно! дiлянки П 3.1, на якш сформу-вався мiшаний березово-сосновий шдрют та березово-сосново-осоково-мохова рослинна асощащя, що сприяють утворенню оргашчного опаду перехвдного типу (модер). Подiбнi тенденцп виявлено i на дослвднш дiлянцi П 5.1 пiд трав'яною рослиннiстю.
Варто зауважити, що найменше пiдкислення верх-нього 10-сантиметрового шару техноземiв спостерпа-лося на варiантi П 2.1, де ступiнь кислотносп становив 5,7, а гiдролiтична кислотшсть - 2,0 смоль(+) кг-1, а найбшьше - на варiантах П 3.1 i П 4.1, вiдповiдно 4,5 i 4,4 смоль(+)кг-1 та 4,6 i 4,8 смоль(+)кг-1. Проте най-бiльша гiдролiтична кислотнiсть - 7,6 смоль(+)кг-1 характерна для поверхневого шару технозему П 1.1, за ступеня кислотностi 4,8 од. Звертае також увагу рiзке накопичення в шарi 0-10 см варiанту П 2.1 увiбраних
мально високий вмiст - 50,0 смоль(+)кг-1 у шарi 1120 см варiанту П 1.1, що вплинуло на гiдролiтичну кис-лотнiсть техноземiв у цих шарах.
Особливостi питомого потоку СО2 з поверхнi дос-л1джуваних техноземiв. Як видно з рис., питомий по-тiк СО2 з поверхнi дослвджуваних техноземiв залежить вiд сезону року. Так, у зимовий перюд (8.12), емiсiя СО2 е найменшою (50,2-267,6 мг СО2м-2год-1), що, го-ловно, зумовлено низькими температурами грунту (6°С) i, ввдповвдно, слабкою бiотичною активнiстю едафото-пу. Проте, навiть за зимових умов, величина емюп СО2, залежно ввд варiанта рекультивацп, коливаеться бiльше шж у 5 разiв: мiнiмальнi значення характерш для д^н-ки з тдростом берези (П 2.1), а максимальш - у разi штучно створеного соснового насадження (П 4.1).
У весняний перюд (23.05), за температури грунту 13 °С i повиря 21 °С, питомий потiк СО2 з поверхнi тех-ноземiв збшьшуеться, порiвняно зi зимовим, у 1,512,1 раза, залежно вiд дослшжуваного варiанту. Найбiльшi посилення емюп СО2 (у 12,1 раза) спостерь гали на варiантi П 5.1, розташованому на луцi (поза межами шдземно! виплавки сiрки) i 10,4 раза - на варiантi п 2.1, де розмщений пiдрiст берези, а мшмальне (в 1,5 раза) - шд штучно створеним сосновим насаджен-ням (варiант П 4.1) i найменшого значения С: N у по-верхневому (0-5 см) шарi технозему.
Варто зауважити, що едафотопи П 2.1 i 5.1, для яких властиве найбiльше весняне посилення емюи СО2, по-рiвияно зi зимовим перiодом, характеризувалися най-меншим ступенем кислотностi (рН вод.=5,1-5,7 од.) i бiльшим вмiстом (у товщi 0-40 см) пилуватих фракцш (0,05-0,002 мм) - 30-43 % та меншим - пiщаних (20,05 мм) - 67-55 %.
П3.1 Вар1анти
Рис. Особливоси сезонних змш питомого потоку СО2 з поверхш технозем1в на м1сщ тдземного видобутку арки, тд р1зни-ми рослинними асощащями: П 1.1 - куничниково-стенактисо-вою; П 2.1 - березово-куничниково-стенактисовою; П 3.1 - бе-резово-сосново-осоково-моховою; П 4.1 - сосново-мгглицево-ожиново-моховою тд штучно створеним сосновим лгсом i П 5.1 - подорожниково-р1знотравною за межами лгсу (лука)
Звертае також увагу, що найбшьше збiльшения весною питомого потоку СО2 вiдбуваеться з поверхш контрольного грунту (за межами шдземно! виплавки сiрки) з найбшьшим вмiстом Сорг - 2,06 % i N3^. - 0,17 %, а також Фосфору (61 мгкг-1) i Калiю (65 мгкг-1), тобто за найкращих трофних умов.
Влгтку (16.08), емiсiя СО2 з поверхш дослщжуваних техноземiв, за температури грунту 22-30 °С i повиря 28-34 °С, знову збiльшилася, порiвняно з весняним пе-рiодом, у 1,1-3,0 раза, причому максимальне зростання характерне для варiанта П 3.1, з тдростом берези i сосни звичайно! - 2134,3 мг СО2м-2год-1. Дещо менше, у 2,5 раза, збшьшилося видiления СО2 тд штучно створеним сосновим насадженням (варiант П 4.1), але цей питомий потж газу становив тшьки 1011,8 мг СО2м-2год-1, тобто був у 2,1 раза меншим, порiвняно з варiаитом П 3.1. Це зумовлено меншим вмютом у техноземi варь анта П 4.1 Сорг (0,76 проти 1,30), показника С^ (5,4 проти 13,3), Фосфору (13,1 проти 26,2 мгкг-1) i Ка-лiю (15,0 проти 25,0 мгкг-1), тобто значно пршим за-безпеченням процесу окиснювально! мiнералiзацil орга-нiчним субстратом та його яшстю. Важливим також е те, що на варiантi П 5.1, де спостер^алася максимальна емiсiя СО2 у весняний перiод, лiтне збшьшення И було мiнiмальним, тiльки в 1,1 раза, i становила 1892 мг СО2-м-2-год-1.
Зрозумiло, що лггня емiсiя СО2 з noBepxHi технозе-MiB залежить вiд до багатьох чинникiв, серед яких домь нують температура грунту i вологiсть (Rogalski, & B§s, 2008), а також його забезпечення лабiльними фракць ями Карбону i Нiтрогену (Bedernichek, & Hamkalo, 2014; Partyka & Hamkalo, 2015). В ^убацшних експе-риментах з розкривною породою найбшьше видшення СО2 спостерiгалося за температури 30 °С (Rogalski, & B§s, 2008), а збшьшення температури ввд 10 до 30 °С, збiльшувало викиди вуглекислого газу на 573 %.
Висновки. Встановлено залежнiсть питомого потоку СО2 з поверхнi техноземiв на мiсцi шдземно! виплавки арки вш сезону року i вaрiaнгiв фггомелюрацп. У зимовий перюд емгая СО2 була найменшою (50,2267,6 мг СО2м-2год-1), що зумовлено низькими температурами грунту i вiдповiдно слабкою бiотичною актив-шстю едафотопу та коливалася, залежно вш вaрiaнту фиомелюрацп, бiльше нiж у 5 рaзiв. У весняний перюд питомий потж СО2 з поверхш техноземiв збiльшився, порiвняно зi зимовим, у 1,5-12,1 раза, залежно вш дослшжуваного вaрiaнтa. Нaйбiльше посилення емюп СО2 спостерiгaли на вaрiaнтi, розташованому поза межами шдземно! виплавки арки, а мшмальне - шд штучно створеним сосновим насадженням. Влику емь сiя СО2 з поверхш дослшжуваних техноземiв збшьши-лася, порiвняно з весняним перiодом, у 1,1-3,0 рази, причому максимальне зростання характерне для вaрiaн-та тд тдростом берези разом iз сосною - 2134,3 мг СО2м-2год-1.
З результапв дослщжень добре видно ефект "ампль тудно! модуляш!" сезонних змш питомого потоку СО2 з поверхш грунту, коли змша температури середовища зумовлюе адекватний характер посилення (послаблен-ня) процесу емiсi! дюксиду карбону, а його штенсив-нiсть регулюеться як1стю субстрату (C:N) та фiзичними i фiзико-хiмiчними умовами едафотопу (рН, диспер-снiстю твердо! фази), яш залежать вiд структурно-фун-кцiонaльно! оргашзацп системи трунт-рослина.
Перелiк використаних джерел
Bedernichek, T. Y., & Hamkalo, Z. G. (2014). Labilnaya organiches-koye veshchestvo pochvy: teoriya, metodologiya, indikatornaya rol. Kyiv: Kondor, 180 p. [in Ukrainian]. B^s, A. (2010). Carbon dioxide emissions from fly-ash in the reclamation process. Ecological chemistry and engineering, 17(8), 23-31. Bilonoga, V., & Malinovskiy, A. (2001). Pervichnyye suktsessii tekhnogennykh landshaftov sernykh mestorozhdeniy. Ekologiches-kiye problemy prirodopolzovaniya i bioraznoobraziya Lvovshchiny: Trudy NOSH, VII, 76-82. [in Ukrainian]. Gaydin, A., & Zozulya, I. (1996). Sovremennost i budushcheye predpriyatiy gorno-khimicheskoy promyshlennosti Lvovshchiny. Problemy ekologicheskoy bezopasnosti i upravlyayemogo kontrol-ya dinamicheskikh prirodno-tekhnogennykh sistem. Materialy praktich. konf., (pp. 116-122), Lvov, 24-26.09.1996. Kyiv. [in Ukrainian].
Hamkalo, Z. G., Grytsev, L. S., Kurilko, L. G., Bedernichek, T. Yu., & Partyka, T. V. (2015). Ekologicheskoye kachestvo pochvy agro-ekosistem: teoreticheskiye, metodologicheskiye i metodicheskiye aspekty. Predgornyy i gornyy zemledeliye i zhivotnovodstvo, 55(1), 41-50. [in Ukrainian]. Hamkalo, Z.G., & Derekh, A. I. (2014). Otsenka emissii CO2 s po-verkhnosti pochv zelenoy zony g. Lvova pri razlichnykh stadiy rek-reatsionnoy digressii lesnykh ekosistem. Vestnik Lvovskogo natsi-onal. agrarnogo universiteta: agronomiya, 18, 7-17. [in Russian]. Levik, V. I. (2009). Respiratsiyna aktivnost yembriozemiv tekhno-gennykh territoriy sernykh mestorozhdeniy Lvovshchiny. Na-uchnyye zapiski gosudarstvennogo prirodovedcheskogo muzeya, 25, 111-116. [in Ukrainian].
Levyk, V., & Brzezinska, M. (2008). The effect of pH on the soil respiration processes of technogenic territories of former sulphur mines in Nemyriv (Ukraine) and Jeziorko (Poland). 7th International Workshop for Young Scientists, (pp. 40-41), 29-30.05.2008. Bi-oPhys Spring, Prague, Czech Republic.
Partyka, T. V., & Hamkalo, Z. G. (2015). Osobennosti emissii CO2 s poverkhnosti mineralnykh i organogennykh pochv Verkhnodnis-terskoi allyuvialnoy ravniny za raznogo zemlepolzovaniya. Biologi-ya i ekologiya pochv: Materialy I-y vseukrainskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiyem, (pp. 57-58), 14-16 oktyabrya 2015, Lvov. [in Ukrainian].
Partyka, T. V., & Hamkalo, Z. G. (2013). Indikatory ekologicheskogo kachestva organicheskogo veshchestva pochv Verkhnodnisterskoi
allyuvialnoy ravniny. Nauk. zap. Ternop. nats. ped. un-ta imeni Vladimira Gnatyuka. Ser.: Geografiya, 2, 184-192. [in Ukrainian].
Rogalski, L., & Bçs, K. A. (2008). Warminski Carbon Dioxide Emission to the Atmosphere from Overburden under Controlled Temperature Conditions. Polish J. of Environ. Stud., 17(3), 427-432.
Trofimov, S. S. (1975). Ekologiya pochv i pochvennyye resursy Ke-merovskoy oblasti. Novosibirsk: Nauka. Sib. otd-niye, 300 p. [in Russian].
Wôjcik, J., & Kowalik, S. (2014). The Content of the Organic Carbon and Total Nitrogen in the Soil of the Reclaimed Repository of the Sulphur Mine "Machôw" after Many Years of Agricultural and Forestry Management. Geomatics and Environmental Engineering, 8(4), 91-101. https://doi.org/10.7494/geom.2014.8A91
З. Г. ГамкалоМ. Л. Копий2
1 Львовский национальный университет им. Ивана Франко, г. Львов, Украина 2 Национальный лесотехнический университет Украины, г. Львов, Украина
УДЕЛЬНЫЙ ПОТОК СО2 С ПОВЕРХНОСТИ ТЕХНОЗЕМОВ КАК КРИТЕРИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ ФИТОМЕЛИОРАЦИИ
Установлена зависимость удельного потока СО2 с поверхности техноземов на месте подземной выплавки серы от сезона года и вариантов фитомелиорации. В зимний период эмиссия СО2 была наименьшей (50,2-267,6 мг СО^м^ч-1), что обусловлено низкими температурами почвы и соответственно слабой биотической активностью эдафотопов, и колебалась, в зависимости от варианта фитомелиорации, больше чем в 5 раз. Весной (23.05) удельный поток СО2 с поверхности техноземов увеличился, по сравнению с зимним, в 1,5-12,1 раза. Наибольшее увеличение эмиссии СО2 наблюдали на варианте, расположенном за пределами подземной выплавки серы, а минимальное - в искусственно созданном сосновом насаждении. Летом (16.08) эмиссия СО2 с поверхности исследуемых техноземов звеличилась, по сравнению с весенним периодом, в 1,1-3,0 раза, причем максимальный рост характерен для варианта под подростом березы вместе с сосной - 2134,3 мг СО^м^ч-1. Характеру сезонных изменений удельного потока СО2 с поверхности техноземов присущ эффект "амплитудной модуляции", когда изменение температуры среды приводит к адекватному характеру усиления (ослабления) процесса эмиссии диоксида углерода, а его интенсивность регулируется качеством субстрата (С: N), физическими и физико-химическими условиями эдафо-топа (рН, дисперсностью твердой фазы), которые зависят от структурно-функциональной организации системы почва-растение.
Ключевые слова: техноземы; выплавка серы; эмиссия СО2 с почвы; сезонные изменения; качество субстрат.
Z. G. Hamkalo1, M. L. Kopiy2
1 Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine
2 Ukrainian National Forestry University, Lviv, Ukraine
SPECIFIC FLOW OF СО2 FROM THE SURFACE OF TECHNOSEMES AS A CRITERION OF THE EFFICIENCY OF PHYTOMELIORATION METHODS
Degradation of modern ecosystems in general, and especially their basic foundation - soil becomes global. Thus, minerals extractions and such human activities as the creation of landfills, ash dumps, tailings, construction of military, industrial and civil objects use leads to removal from use annually 6.7 mln. ha of lands valuable for the national economy. This problem is typical for Ukraine, where the total area of land affected by mining operations and engaged in industrial wastes is 270 thousand ha. In particular, due to extraction of native sulfur by Yavoriv State mining and chemical enterprise (SMCE) "Sulfur" in Lviv region, which was held during the 1969-2005 years, by the way of working of Yaziv deposits and by underground sulfur melting in Nemyriv, removed from the land fund of Yavoriv district almost 5 % of lands (7400 ha). According to availability of lands, affected by industrial activity, causes significant ecological and economic damage and worsens the social conditions of life, the problem of returning lands into national economic use becomes a priority. The lack of assessment of CO2 emissions from the surface and embriozems and tehnozems of study area, our attention has been paid to this issue. It was also established that emission of carbon dioxide, as a highly sensitive indicator of the processes occurring in a specific soil environment reflects the speed of reclamation of degraded lands due to extraction, including open-mining extraction. Thereby, the study of processes that occur in tehnozems during all cycles of education is very important and technologically and environmentally justified by task revitalization of damaged landscape. Thus resulting information can be found in science and practical application in landscapes formation. It is also necessary to take into account when assessing the impact of degraded lands on amount of greenhouse gases emission from pedosphere into atmosphere and calculating the global carbon balance. The season dependence of the specific flow of СО2 from the surface of the technozems at the site of underground sulfur smelting from the variants of phytomelioration has been established. In winter (08.12), СО2 emission was the lowest (50.2-267.6 mg СО2■m"2■h"1), which is caused by low soil temperatures and, accordingly, weak biotic activity of edaphotopes and depending on the variant of phytomelioration, fluctuated more than 5 times. In the spring (23.05), the specific flow of CO2 from the surface of technozems increased, in comparison with the winter one, by 1.5-12.1 times. The greatest increase in СО2 emissions was observed on the variant located outside the underground smelting of sulfur, and the minimum - in the artificially created pine plantation. In summer (16.08), the СО2 emission from the surface of the studied technozems increased 1.1-3.0 times in comparison with the spring period, with the maximum increase characteristic for the variant under the birch, along with the pine - 2134.3 mg CO^m^h-1. The nature of seasonal changes in the specific flow of CO2 from the surface of technozems has the effect of "amplitude modulation", when the change in the temperature of the medium leads to an adequate character of the amplification (weakening) of the carbon dioxide emission process, and its intensity is regulated by the quality of the substrate (C: N) and physical and physicochemical Conditions of edaphotop (pH, dispersion of the solid phase), which depend on the structural and functional organization of the soil-plant system.
Keywords: technozems; sulfur smelting; СО2 emission from soil; seasonal changes; substrate quality.
