CC BY
40
2. ЕКОЛОГ1Я ДОВК1ЛЛЯ
УДК 662.271.4; 581.143; 549.28; 577.15 Доц. В.1. Баранов, канд. бюл. наук -Львiвський НУ iM. 1вана Франка; проф. М.М. Гузь, д-р с.-г. наук -НЛТУ Украти, м. Львiв; асист. М.С. Гавриляк -ЛьвiвськаКА;
студ. С. П. Ващук -Львiвський НУ iM. 1вана Франка
ВИВЧЕННЯ ВМ1СТУ ВАЖКИХ МЕТАЛ1В У ДЕРЕВНИХ РОСЛИН НА ДЕВАСТОВАНИХ ГРУНТАХ ПОРОДНОГО В1ДВАЛУ ВУГ1ЛЬНИХ ШАХТ
Дослщжено вмют важких металiв (ВМ) у грунтах та хво! сосни, листках робшп звичайно!, верби козячо! - пiонерних рослин породного вiдвалу вугiльних шахт. Виз-начено коефiцieнт нагромадження ВМ тканинами рослин, на основi якого вс три де-ревнi породи можна вщнести до групи акумуляторiв ВМ, а за нагромадженням залiза i кадмiю навiть до гiперакумуляторiв, що дае змогу використовувати !х як фггореме-дiанти. Встановлено, що сосну звичайну, вербу козячу i робiнiю псевдоакацiю можна рекомендувати для масових посадок на породних вщвалах вугшьних шахт Львiв-сько! областi як не тшьки грунтоутримувальних рослин, але i рослин - ф^оремедь аторiв важких металiв, що зменшить !х вимивання з грунту вщвалу та надходження у грунтовi води i покращить екологiчну ситуащю в районi.
Проблема рекультиваци девастованих грунлв мае два основних аспек-ти - власне рекультиващя грунту та пщб1р асортименту стшких рослин для фггорекультиваци. На територи Центрально! збагачувально! фабрики (ЦЗФ) в с. Сшець Сокальського району Льв1всько! област знаходиться породний вщ-вал вугшьних шахт. На ЦЗФ збагачуеться вугшля практично вЫх шахт району. Висота вщвалу 68 метр1в, площа 76 га. Кислотшсть водних стоюв з вщва-лу досить висока (рН 3-4), в породах високий вмют важких метал1в (в окре-мих мюцях вщбору перевищення ГДК у 6-8 раз1в), у грунт вщвалу практично вщсутня оргашчна речовина (вмют !! менше 1-2 %), майже провальна водоп-роникшсть, висока крихюсть порщ грунту вщвалу, а отже i висока можли-вють пилоутворення - вс щ показники характеризують грунти вщвалу як ма-лосприятлив1 для росту рослин, а сам вщвал як еколопчно небезпечний об'-ект [3]. Потреба рекультиваци та озеленення вщвалу таким чином, ставить низку проблем - це нейтрал1защя кислотност грунту, пщб1р оргашчного субстрату та рослин, стшких до цих несприятливих умов, та рослин - концентра-тор1в важких метал1в (гшеракумулятор1в), як можуть виконувати функци фь торемед1ацп [1, 8]. Основними шонерними рослинами на вщвал1 е кшька ек-земпляр1в сосни звичайно!, верби козячо!, берези, а з трав'яних - куничник наземний (Calamagrostis epigeios (L.) Roth.), який росте поодинокими кущами або невеликими куртинами.
Метою роботи було вивчення вмюту важких метал1в у грунтах вщвалу та надземнш мас дерев, як ростуть на ньому, визначення коефщенлв бюло-пчного нагромадження (КБН) важких метал1в для з'ясування мехашзму !х стшкосл до умов вщвалу та питання, чи е щ рослини акумуляторами метал1в, що дасть змогу використовувати !х для фггоекстракци.
Проби грунту та рослин вщбирали у 2008 р. - дослщт рослини на породному вщваш, контрольш в еколопчно чистiй зонi - в лiсi та на його узбiч-чi за кiлька км вщ вiдвалу методом "конверту". Проби рослин висушували до повiтряно сухо! маси, а проби грунту у термостат за 105 0С до абсолютно сухо! маси, дат проби розтирали до однорiдного стану. Для визначення важких меташв проби спалювали у фарфорових тиглях у муфельнш печi за темпера-тури 400-450 0С протягом 4-6 годин до отримання однорiдного кольору золи. Шсля охолодження наважки золи розчиняли у амоншноацетатному буферi рН 4,8, в якому визначаються рухомi форми ВМ, фшьтрували розчини через фiльтр Шота № 3 пiд вакуумом i визначали вмiст елементiв на атомно-адсор-бцiйному спектрофотомерi ААС-115 з селективними свплофшьтрами. Пара-лельно визначали вмют елементiв в стандартних розчинах i за калiбруваль-ним графiком визначали вмют елементiв [6]. Актуальну кислотнiсть визначали на електронному iонометрi марки рН-150, гiдролiтичну кислотшсть визначали за методом Каппена [2].
Породний вщвал вугшьних шахт - це природна модель ди багатофак-торного стресу на рослини, до чинниюв якого можна вщнести високий вмiст важких металiв, кислотнiсть, високу температуру грунту, низький вмют орга-нiки та поживних елемешгв, часто - вiдсутнiсть вологи [4]. Виживання рослин у цих умовах е досить проблемним. Одним з найбшьш токсичних за дiею на рослини е високий вмют важких металiв [1, 9], тодi як iншi негативнi при-роднi чинники можуть збiльшувати або зменшувати ефект !х дД1, наприклад змша кислотностi середовища в той чи шший бiк або змша температури можуть регулювати поглинання окремих ВМ рослинами [8, 10].
Як вщомо у рослин юнуе три основних групи, як розрiзняються за ме-ханiзмом стiйкостi до високого вмюту ВМ у грунп: рослини - гшеракумулято-ри, з вмютом ВМ набагато бiльшим за !х вмiст у грунтi, рослини - iндикатори з вмiстом ВМ приблизно таким, як у грунт! i рослини - уникачi, у яких вмiст ВМ значно нижчий за вмют у субстратi [5]. Який з цих механiзмiв стшкосп сфор-мувався у деревних рослин, як ростуть на породному вiдвалi було невiдомо.
Для вивчення еколопчно! ситуаци насамперед варто було з'ясувати величини основних негативних чинникiв грунту вщвалу - кислотностi та вмь сту важких металiв, якi одними з перших визначають токсичнiсть грунту для рослин. Актуальна кислотшсть водних стоюв визначена у 2007-2009 рр., пе-ребували в межах рН 2,74-2,9, водних витяжок з рiзних зразюв породи - в межах рН 3,0-4,5 [3]. Така висока кислотшсть вказуе на безумовну потребу вап-нування грунту вщвалу шд час його рекультиваци [7], ^м цього, бiльшiсть рослин потребуе для нормального росту i розвитку нейтрального або слабокислого середовища, тому було визначено також пдролгтичну кислотшсть, за якою було обраховано дозу вапна для вапнування порщ вщвалу. Величина пдрол^ично! кислотностi (ГК) у рiзних зразках породи вщвалу була така -ГК червоно! породи =1.4175 мг/екв., ГК чорно! породи =0.62 мг/екв., ГК шро! породи = 0.28 мг/екв на 100 г грунту. Вщповщно, перераховаш дози вапна для нейтралiзацi!' кислотност за породами становили такi величини - для червоно! - 2,12, чорно! - 0.93 i Ыро! - 2.12, а в середньому з 3 порщ 1.15 тонн/га. У перерахунку на умовно орний шар (глибина 25-30 см) вше! плошд вщвалу, тобто 76 га, це становить 87,4 тонни вапна. Далi було здшсне-
но анашз вмiсту важких металiв у породах вщвалу. У табл. 1 наведено серед-нiй вмiст важких меташв (iз загально! кiлькостi 212 проб) i мiнiмальнi, про-мiжнi та максимальш показники вмiсту металiв, наведет в таблищ, виведенi як середне з цих 212 показниюв, тсля чого було виведено середне (умовно кларкове) значення з цих трьох показникiв.
Табл. 1. Визначення рухомих форм важких металiв _у tрунтi породного вiдвалу ЦЗФ_
Вм1ст елементу Вм1ст важких метал1в (мг/кг золи)
ги еа N1 Со РЬ Си Сг Бе
Мшмальний 0 0 16.53 0 7.64 12.59 31.19 6.8
Промшний 35.67 0.1 37.56 5 35.67 89.04 235.36 10.2
Максимальний 62.07 0.8 79.48 40 73.25 244.16 2159.1 15.6
Середне значення 48.87 0.45 44.52 22.5 38.85 115.26 808.6 10.9
ГДК 23 0,5 (ОДК) 4 5 6 3 6 -
ПередуЫм варто вщзначити, що в багатьох мюцях вiдбору проб вмют важких металiв значно перевищував ГДК, навгть за середнiм значенням, ви-веденим як середне (умовно кларкове) на всю породу вщвалу, вмют важких металiв - свинцю, мщ i особливо хрому (в 134 рази) значно перевищуе ГДК.
Пщ час порiвняння вмiсту всiх ВМ у контрольних рослин з рослина-ми, як ростуть на вщвал^ можна загалом сказати, що елементи поглинались селективно, однак за вмютом окремих елементiв простежуються певнi зако-номiрностi !х нагромадження. Вмiст цинку знижувався у вЫх трьох рослин за росту на породах, винятком е верба на червонш породь На чорнш породi у сосни спостершалось зниження вмiсту всiх елеменлв, крiм свинцю, вмiст якого шдвищувався, що певною мiрою дае змогу вщнести сосну до групи рослин--уникачiв, але за нагромадженням свинцю до рослин - акумуляторiв.
Табл. 2. Визначення рухомих форм важких металiв в рослинах _породного вiдвалу ЦЗФ_
Назва рослини (кол1р породи) Зм1ст важких метал1в (мг/кг золи)
ги еа N1 Со РЬ Си Сг Бе
Сосна (контр) 896,0 24,0 423,23 60,25 69,68 159,8 155,2 280,8
Сосна (чорна) 196,1 24,6 307,52 54,86 79,79 92,56 78,00 269,8
Сосна (червона) 319,8 20,1 422,37 52,99 73,45 105,4 83,36 167,0
Робшя (контр.) 1289,2 26,5 431,81 56,47 16,35 340,4 161,6 987,6
Робшя (чорна) 928,87 24,6 200,14 64,85 40,28 286,8 186,8 1336
Верба (контр.) 354,78 8,79 52,39 24,86 56,59 18,11 13,69 75,50
Верба (чорна) 264,44 11,9 343,87 43,11 28,14 23,84 67,69 77,97
Верба (червона) 389,81 29,9 197,64 63,63 67,22 64,02 170,6 235,6
У робши псевдоакаци на чорнш породi (на вiдвалi на червонш породi вщсутня, росте на чорнiй в околицях вщвалу) знижувався вмiст цинку, кад-мiю, нiкелю, мiдi, але збшьшувався вмiст кобальту, свинцю, хрому i залiза, тобто робiнiя являе собою рослину промiжного типу з бшьш чiтким селек-тивним поглинанням елеменпв. У верби козячо! вмют всiх елементiв (виня-ток - верба на чорнш пород^ за росту на обох породах збшьшувався, що дае змогу вщнести !! до групи рослин-акумуляторiв елементiв, але за умови шд-вищеного вмюту ВМ у грунтi, тобто у стресових умовах.
Однак цифри визначення вмюту ВМ у рослинах та !х змiни за дн стре-сового чинника не дають однозначно! вiдповiдi на питання, до яко! групи вщ-нести рослину i бiльш чiтку вiдповiдь про ставлення дослщжуваних рослин до певно! групи може дати аналiз показниюв коефщента бiологiчного нагро-мадження (КБН) важких меташв у рослинах, тобто вщношення вмiсту у рос-лиш до вмiсту металу у грунл, за величини якого, бiльшо! за одиницю, рослину можна вщнести до рослин акумуляторiв. За показниками КБН ус дерева можна вщнести до групи акумуляторiв, за винятком нагромадження окре-мих елемент1в, а за нагромадженням, наприклад залiза i, особливо кадмiю, навiть до гiперакумуляторiв.
Табл. 3. Визначення коеф'щкнта бiологiчного нагромадження важких металiв
Назва рослини (кол1р породи) Коефщ1ент бюлопчного нагромадження ваз (вмют у сухш мас рослини/вм1ст у г кких метал1в рунт1)
ги еа N1 Со РЬ Си Сг Бе
Сосна - контроль 18,3 53,4 9,5 2,67 1,79 1,38 0,19 25,8
Сосна (чорна) 4,01 54,6 6,9 2,43 2,05 0,8 0,09 24,8
Сосна (червона) 6,54 44,66 9,97 2,35 1,89 0,91 0,1 15,36
Робшя - контроль 26,38 58,22 9,69 2,5 0,42 2,95 0,19 90,85
Робшя (чорна) 19,0 54,66 4,49 2,88 1,03 2,48 0,23 122,9
Верба - контроль 7,25 19,53 1,17 1,1 1,45 0,15 0,02 6,94
Верба (червона) 7,97 66,44 4,43 2,82 1,73 0,55 0,21 21,67
Верба (чорна) 5,41 26,44 7,72 1,91 0,72 0,20 0,08 7,17
До винятюв можна вщнести те, що сосна не нагромаджуе хром, робь нiя псевдоакацiя хром i свинець, верба козяча - хром i мщь. За росту на грунтах вщвалу величина КБН змшюеться, хоча однотипно! реакцi! не спостер^а-лось - вiдзначено i збшьшення, i зниження вмiсту ВМ залежно вiд виду породи, однак навггь внаслiдок зниження величини КБН рослини можна вщнести до групи акумуляторiв важких металiв. Варто зазначити, що за наявност велико! кшькосп ВМ у грунтi у рослин спостер^аеться ефект "уникання", тобто знижуеться коефщент нагромадження важких металiв.
Таким чином, сосну звичайну, вербу козячу i робiнiю псевдоакацш можна рекомендувати для масових посадок на породних вiдвалах вугшьних шахт Львiвсько! области як не тшьки грунтоутримувальних рослин, але i рослин - фь торемедiаторiв важких металiв, що зменшить !х вимивання з грунту вщвалу та надходження у грунтовi води i покращить екологiчну ситуацiю в районi.
Лггература
1. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. - Л. : Изд-во "Агропромиздат". - 1987. - 142 с.
2. Александрова Л.Н. Лабораторно-практические занятия по почвоведению / Л.Н. Александрова, О. А. Найденова. - Л. : Изд-во "Агропромиздат", 1986. - С. 57-58.
3. Баранов В.1. Еколопчний опис породного вщвалу вугшьних шахт ЦЗФ ЗАТ "Льв1в-системенерго" як об'екта для озеленення / В.1. Баранов // Вюник Льв1вського ушверситету. Сер. Бюлопчна. - 2008. - Вип. 46. - С. 172-178.
4. Баранов В.1. Х!м1ко-мшералопчний склад порщ вщвалу вугшьних шахт ЦЗФ "Льв1в-системенерго" та !х вплив на проростання насшня / В.1. Баранов, 1.Б. Книш // Промислова бота-тка: стан та перспективи розвитку : матер. V м1жнар. наук. конф. - Донецьк, 2007. - С. 36-37.
5. Кузнецов Вл.В. Физиология растений / Вл.В. Кузнецов, Г. А. Дмитриева. - М. : Изд-во "Высш. шк.", 2006. - 742 с.
6. Определение содержания тяжелых металлов в пробах почвы // В сб.: Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. - изд. 2-е, [перераб. и доп.]. - М. : Изд-во ЦИНАО, 1992. - 32 с.
7. Правила проведення бюлопчноТ рекультивацп породних вiдвалiв вугшьних шахт Украши. Видання офщшне. - К. : Вид-во "Мшвуглепром Украши", 2007. - 30 с.
8. Прасад И.М. Практическое использование растений для восстановления экосистем, загрязненных металлами / И.М. Прасад // Физиология растений. - 2003. - Т. 50, № 5. - С. 764-780.
9. Ototoxicity, Mutagenicity and Carcinogenetic Potencial of Heavy Metals Related to Human Environment. NATO-ASI, ser. 2. - Vol. 26 / Ed. Hadjiliadis N.D. Dordrecht: Kluwer, 1997. - 629 p.
10. Phytoremediation. Methods and Rewiews / Ed. Neil Willey / Bristol: Humana Press / Univ. West England. - 2007. - Р. 516.
11. Raskin I. Phytoremediation of Toxic Metals. Using Plants to Clean Up the Environment / I. Raskin, B.D. Ensley // New-York: Wiley and Sons. - 2000. - Р. 685.
Баранов В.И., Гузь М.М., Гавриляк М.С., Ващук С.П. Изучение содержания тяжелых металлов у древесных растений на девастированных почвах породного отвала угольных шахт
Исследовано содержание тяжелых металлов в почве и хвое сосны, листьях робинии лжеакации, ивы козьей - пионерских растениях породного отвала угольных шахт. Определенно коэффициент нагромождения тканями растений, на основе которого все три древесных породы можно отнести к группе аккумуляторов ТМ, а за нагромождением железа и кадмия даже к гипераккумуляторам, что дает возможность использовать их как фиторемедианты. Установлено, что сосну обычную, иву козячу и робинию псевдоакацию можно рекомендовать для массовых посадок на породных отвалах угольных шахт Львовской области как не только почвоудерживающих растений, но и растений - фиторемедиаторив тяжелых металлов, что уменьшит их вымывание из почвы отвалу и поступление в грунтовых воды и улучшит экологическую ситуацию в районе.
Baranov V.I., Guz M.M., Gavrilak M.Ja., Vaschuk S.P. Investigation of the heavy metals contents in the plants on the devastated soil in the result of coal mine's rock debris
The article is devoted to the investigation of the heavy metals content in the soil and in the wood plants in the result of coal mine's rock debris of the Central concentrating factory. The index of suitability to the phitoremediation and the plants stability to the unfavorable conditions of rock debris has been motivated scientifically. It is set that a pine-tree ordinary, willow of kozyachu and robiniyu pseudoacacia, can be recommended for the mass landings on the pedigree dumps of coal mines of the Lvov area as not only gruntoutrimuval'nikh plants but also plants - fitoremediatoriv of heavy metals, that will decrease their washing from soil a dump and entering ground of water and will improve an ecological situation in a district. _
УДК 712.41 Доц. М.П. Курницька, канд. с.-г. наук - НЛТУ Украши, м. Лье1е КОМПОЗИЦ1Я ДЕКОРАТИВНИХ ГРУП СТРИЙСЬКОГО ПАРКУ
Проаналiзовано основш закономiрностi формування декоративних деревних груп Стрийського парку за структурними особливостями, композицшними чинниками побудови, систематикою та естетичшстю. Зроблено узагальнення переважних власти-востей дослщжуваних декоративних груп. Встановлено, що основш вади груп пов'яза-ш не так з композицшними моментами, як з ретельнютю догляду i формування. У ча-гарниюв не здшснюють формувального обрiзування, прорщження крон, не виполю-ють випадкових домшок, спостер^аеться поростеве загущення композицш. Вплива-ють на вигляд груп i благоустрш територп, стан газошв, дорожш покриття i т. ш.
Ключов1 слова: композищя, парковий пейзаж, декоративш групи, проектуван-ня, декоратившсть.
