Моніторинг земель поблизу ВАТ "Рівнеазот"

Зміст
Вступ………………………………………………………………………………    2
Розділ 1.Забруднення ґрунтів промисловими підприємствами. 6
1.1        Охорона тамоніторинг земель. 6
1.2        Боротьба ззабрудненням ґрунтів промисловими відходами. 9
1.3        Контроль занакопиченням важких металів у ґрунті та рослинах. 13
1.4        Закономірностірозподілу і поведінки металів у ґрунті 17
1.5        Надходженняважких металів у рослини та їх фітотоксичність. 26
1.6        Нормування вмістуважких металів у ґрунті 32
1.7        Способидетоксикації важких металів, техногенно накопичених у ґрунті 34
1.8        Токсична діяважких металів. 36
Розділ 2.Методикаобстеження земель навколо підприємств-забруднювачів. 42
2.1  Обстеженняземель навколо підприємства ВАТ «Рівнеазот». 44
Висновки. 49
Списоквикористаних джерел та літератури. 52
Вступ
 
Актуальністьтеми. Постійнозростаючий негативний вплив діяльності людини нерідко призводить докатастрофічного стану довкілля, що визначається насамперед руйнуванням і навітьрозривом сталих взаємозв`язків у живих екосистемах. В ряду першочерговихскладових охорони природи особливо важливого значення набуває екологічнозбалансоване природокористування із систематичним визначенням якості територіїчистих і забруднених земель на основі нових високочутливих інструментальнихметодів.
Відповідно доКонституції України ст. 14 Земля є основним національним багатством, щоперебуває під особливою охороною держави. В останні роки спостерігаютьсясуттєві негативні зміни у якісному стані земель, обумовлені посиленнямінтенсивності впливуантропогенних та техногенних факторів на земельніресурси. Незбалансоване навантаження на землі всіх категорій, визначенихЗемельним кодексом України, досягло рівня, за яким можливі катастрофічнінаслідки не тільки для всієї системи природокористування, але і для соціальноїсфери в цілому. Як свідчать статистичні дані, спостерігається стала тенденціяпогіршення родючості якісного стану земельного фонду.
Особливезанепокоєння викликає зростання в останні роки процесів техногенногозабруднення та порушень водно-хімічних показників якості ґрунтів. Для підтримкирішень по забезпеченню виконання вимог закону України «Про охорону земель» іряду інших законодавчих актів, регулюючих сучасні земельні відносини в Україні,необхідно мати достовірні, точні і своєчасні дані про якісні і топографічніхарактеристики забруднених та деградованих земель, природу і параметри чинниківдеградації та забруднення [7, 349].
Моніторинг земель– це система спостереження за станом земель з метою своєчасного виявлення змін,їх оцінки, відвернення та ліквідації наслідків негативних процесів. У системімоніторингу земель проводиться збирання, оброблення, передавання, збереження тааналіз інформації про стан земель, прогнозування їх змін і розробленнянаукового обґрунтувальних рекомендацій для прийняття рішень щодо запобіганнянегативним змінам стану земель та дотримання вимог екологічної безпеки.Моніторинг земель є складовою частиною державної системи моніторингу довкілля.
Завданняммоніторингу земель є періодичний контроль динаміки основних гнунтових процесіву природних умовах і при антропогенних навантаженнях, прогнозеколого-економічних наслідків деградації земельних ділянок з метою запобіганняабо усунення дії негативних процесів. До завдань монітор гину земельвідносяться: довгострокові систематичні спостереження за станом земель, аналізекологічного стану земель, своєчасне виявлення змін стану земель, оцінка цихзмін, прогноз і вироблення рекомендацій про попередження і усунення наслідківнегативних процесів, інформаційне забезпечення ведення державного земельногокадастру, землекористування, землеустрою, державного контролю за використаннямі охороною земель, а також власників земельних дільниць.
Моніторинг земельє однією із функцій управління в сфері використання та охорони земель. Йогооб’єктом є земельний фонд України незалежно від форм власності на землю,цільового призначення та характеру використання. Моніторинг земель складаєтьсяіз систематичних спостережень за станом земель (зйомки, обстеження івишукування), виявлення змін, а також оцінки: стану використання угідь, полів,ділянок, процесів, пов’язаних із мінами родючості грунтів, заростаннісільськогосподарських угідь, забруднення земель токсичними речовинами, стануберегових ліній, річок, морів, озер, водосховищ, гідротехнічних споруд,процесів, пов’язаних з утриманням ярів, сальовими потоками, землетрусами таіншими явищами, стану земель населених пунктів, територій, зайнятихнафтогазовими об’єктами, очисними спорудами, а також іншими промисловимиоб’єктами.
Моніторингуземель поблизу хімічного підприємства «Рівнеазот», як потенційного забруднювачаприлеглих ґрунтів присвячене дане дослідження.
Мета і задачідослідження.Мета дослідження полягала у науковому обґрунтуванні методів визначення забрудненняґрунтів поблизу ВАТ «Рівнеазот».
Для досягненняозначеної мети необхідно було вирішити такі задачі:
- Проаналізуватипоняття «Охорона ґрунтів», його структуру та функції;
- Визначитиосновні показники забруднення прилеглих ґрунтів промисловими підприємствами;
- Розробитисистему моніторингу ґрунтів навколо ВАТ «Рівнеазот»;
- Виявитиступінь забруднення ґрунтів на різних відстанях від підприємства-забруднювача«Рівнеазот».
Об’єктомдослідження єтериторія – ґрунти навколо ВАТ «Рівнеазот».
Предметдослідження— проведення моніторингу ґрунту навколо ВАТ «Рівнеазот».
Методи дослідження. Теоретичні – опрацювання таузагальнення теоретичного наукового матеріалу щодо охорони та моніторингуґрунтів та їх забруднення промисловими підприємствами. Методи експериментальнихдосліджень –для вивчення забруднення ґрунтів викидами ВАТ «Рівнеазот» булозакладено пробні площадки розміром 1га по 8-ми напрямках рози вітрів в радіусі1 км, 2,5 км, 5 км, 10 км. Змішаний зразок складався з 20-40 індивідуальнихпроб відібраних на пробних площадках розміщених на віддалі 5 і 10 км і 40-60проб відібраних на віддалі 1 і 2,5 км буром на глибину 20 см.
Визначення міді, цинку, кадмію та свинцюпроводилось у витяжці 0,1н азотної кислоти з послідуючою атомно-абсорбційноюспектрофотометрією на С-115. Визначення ртуті проводилось у витяжцісуміші концентрованих азотної та сірчаної кислоти в співвідношенні 1:1 методомбезполум'яної атомної абсорбції на приладі «Юлія-2».
Практичне значенняодержаних результатів. Результати дослідження дали можливість оцінити стан забрудненняґрунтів навколо одного з найкрупніших в Україні хімічного заводу – ВАТ«Рівнеазот».
Структура дослідження.Дослідженняскладається зі вступу, двох розділів, заключних висновків, списку використаноїлітератури, який налічує 27 найменувань.
Розділ 1. Забруднення ґрунтів промисловими підприємствами1.1 Охорона та моніторинг земель
Основна метаохорони земель – це впровадження правових, організаційних та економічнихзаходів, спрямованих на відтворення та підвищення родючості ґрунтів, захист відшкідливих антропогенних впливів.
Земля –специфічний вид матеріальних ресурсів є базисом, головним засобом виробництва всільському господарстві, сховищем природних багатств, носієм інфраструктури,врешті-решт – годувальницею всього людства.
Продуктивні земліцілком справедливо відносять до унікальних природних і виробничих ресурсів.Саме вони, на відміну від інших природних ресурсів, за умов раціонального таекологічно виваженого використання здатні фізично не зменшуватися і не втрачатисвоєї родючості.
Еколого-економічнийпідхід відповідає вимогам основного економічного принципу господарювання — досягненнянайвищої економічної ефективності виробництва при мінімальних затратах ресурсіві коштів, а також основного екологічного принципу – забезпечення раціональноговикористання природних ресурсів, зведення до мінімуму шкоди, яка завдаєтьсясуспільству і навколишньому природному середовищу функціонуванням того чиіншого підприємства, виробництва тощо. Раціональне використання земельнихресурсів веде до підвищення ефективності матеріального виробництва. Тобто маєзабезпечити екологічну безпечність і економічну ефективність виробничо-господарськихі науково-технічних рішень в агропромисловому виробництві.
Заходи по охороніземель перш за все передбачають:
·  отриманняінформації про стан земель (моніторинг земель);
·  захистземель від водної ерозії;
·  захистземель від підтоплення і зсувів;
·  контрольпо охороні та використанню земель;
·  економічнестимулювання раціонального використання та охорони земель [1, 36].
На виконання «Положенняпро державну систему моніторингу довкілля», затвердженого постановою КабінетуМіністрів України від 30 березня 1998 року № 391 та «Положення про моніторингземель», яке затверджене постановою Кабінету Міністрів України від 20 серпня1993 року № 661 в Рівненькій області необхідно впровадити систему моніторингуземель [22, 11].
На сьогоднішнійдень відсутні надійні дані про зміни в площах еродованих ґрунтів та їхньомупросторовому розподілу.
Геохімічніобстеження території Рівненської області виявили ареали ґрунтів із вмістомважких металів, що у декілька разів перевищують допустимі норми. Присутністьлегкодоступної форми важких металів у ґрунті, а також постійне надходження їх затмосфери обумовлюють значне накопичення забруднювачів у рослинницькій татваринницькій продукції.
Значнезабруднення природного середовища та ґрунтів відбувається головним чином підвпливом промислових, господарчо-побутових стічних вод і стоків з тваринницькихкомплексів.
Аналізекологічного стану земельних ресурсів Рівненської області, навіть на основідалеко неповних даних, відкриває цілий ряд негативних моментів, які є результатомнераціонального їх використання, та відсутності належної уваги до своєчасноговиявлення відхилень від норми, тобто відсутності екологічного контролю.
Серед негативнихфакторів впливу на земельні ресурси області, які потребують постійного контролюслід визначити такі:
·  ерозіяґрунтів, не зменшується, а навпаки – є підстави констатувати її зростання;
·  техногеннезабруднення ґрунтів важкими металами – явище відносно нове, яке веде дозабруднення рослинницької та тваринницької продукції і ґрунтових вод іпідвищенню захворюваності населення;
·  вториннеосолонцювання та накопичення забруднювачів у ґрунтах при їх зрошенні стічнимиводами промислових центрів та тваринницьких комплексів [20, 45].
На перший поглядвказані процеси існують окремо і не пов’язані один з одним, але в умовахпроведення земельної реформи загальним знаменником стає ціна на землю абооподаткування землевласників.
В цьому зв’язкуназвані проблеми потребують постійного контролю, прогнозу їх розвитку ірозробки управлінських заходів по їх усуненню чи призупиненню, тобтомоніторингу.
Моніторингвключає три основні задачі:
1.  Інформаційна – забезпеченнясистематичною, повною і оперативною інформацією про екологічний стан земельнихресурсів.
2.  Прогнозна – відпрацюваннянайближчого і перспективного прогнозу змін земельних ресурсів.
3.  Управлінська – наданнярекомендацій, пропозицій для відпрацювання управлінських рішень щодораціонального землекористування [19, 142-143].
Головнимзавданням моніторингу земельних ресурсів і мережі його виконавців є створеннябази об’єктивної інформації для оцінки стану, в якому перебувають земельніресурси, та обґрунтування управлінських рішень, спрямованих на йогостабілізацію або покращення.
Оцінкаекологічного стану земель – це складний процес, що включає декількаобов’язкових етапів: збирання інформації за спеціальним переліком показників,створення банку даних, аналіз і обробка інформації, порівняння фактичнихпараметрів з нормативними, групування земель за категоріями згідно нормативів(районування), розробка мір реагування, адекватних екологічному стану земель звизначенням площ.
Основнимизаходами реалізації програми з моніторингу земель є:
·  створенняобласної системи та програми ведення моніторингу земель;
·  створеннябази даних та карти деградації ґрунтів Рівненської області;
·  розробка техніко-економічногообґрунтування (ТЕО) заходів з усунення деградації та забруднення;
·  проведенняспостережень та оцінки стану земель базових господарств, створенняавтоматизованої інформаційно-аналітичної системи моніторингу [13, 51].
 1.2 Боротьба з забрудненням ґрунтів промисловими відходами
Бурхливий розвиток промисловості і накопиченняпродуктів техногенезу в ґрунті обумовлює необхідність розробки і впровадженняінтенсивних методів захисту ґрунтового покриву. Стратегічним напрямом в охороніприроди є впровадження безвідходних технологій, замкнутих циклів виробничоговодопостачання, ефективних пилогазоочисних споруд, що дозволило б зменшитинавантаження на ґрунт в 100—250 разів.
При вирішенні проблеми використання вжезабруднених ґрунтів слід виявити джерела забруднення, вивчити їх склад тазакономірності територіального поширення, з'ясувати особливості їх накопиченняі трансформації у ґрунтах і рослинах, визначити ступені забруднення та ГДК,намітити шляхи екологічно безпечного ведення сільськогосподарськоговиробництва.
Інвентаризацію рівнів забруднення потрібнорозпочинати з обрахунку кількості та хімічного складу твердих, рідких ігазоподібних викидів. Наступний етап — визначення рівнів і характерузабрудненості ґрунтів та рослинного покриву. Під істотним забрудненнямґрунтового покриву розуміють такий його рівень, при якому домінуючіелементи-забруднювачі (кадмій, цинк, свинець, ртуть, алюміній та ін.) у складівикидів мають чітко виражений негативний вплив на біоту ґрунту, йогоагрохімічні властивості, розвиток сільськогосподарських культур, якість врожаюта становлять загрозу для здоров'я людини.
При визначенні рівня техногенного забруднення ґрунтівважливо знати ГДК металів-забруднювачів. Перспективною є шкала екологічногонормування важких металів (Табл. 1.1.), яка розроблена вМосковськомудержавному університеті (Росія) [14, 62]. Ця шкала враховує і те, що багатоважких металів є необхідними для життєдіяльності рослин і лише надмірний їхвміст у ґрунті спричинює пригнічення культур і надмірне накопичення впродукції. Тому рівень дуже високого вмісту металу в ґрунті прийнято у данійшкалі за низький рівень забруднення.
Межітоксичності важких металів установлюються за їх дією на рослини. Наприклад,якщо рослина знижує врожай на 5—10%, то такий рівень вмісту металу у ґрунтівважається токсичним.
Таблиця 1.1
Шкала екологічного нормування валовоговмісту важких металів у ґрунтах з слабо-кислою та кислою реакцією, мг/кгГрадація Pb Cd Zn Cu Ni Hg Рівень вмісту: дуже низький 1000 > 10 > 1000 > 500 >600 > 10
Таблиця 1.2.
Стратегія ведення сільського господарстваза умов техногенного забрудненняЗона порушення, відстань від заводу, км Характер промислового впливу Рівень впливу за виділенням металургійного пилу, т/км2 за рік Характер порушень Тип стратегії
Зона порушення середовища сільськогосподарської
діяльності, 0—5 Постійний або періодичний 150 ±30 Рівень забруднення ґрунту і сільськогосподарських культур вищий і значно нижчий ГДК, знижено врожайність
Припинення
діяльності Зона локальних пошкоджень і біохімічних порушень культур, 5—15 Періодичний або епізодичний Від 150 ±30 Рівень накопичення забруднювачів перевищує ГДК у деяких культурах, у низці випадків — у верхньому горизонті необроблюваних ґрунтів Перебудова Зона геохімічного порушення території, 15—50 Епізодичний або разовий до 50 ±20' Накопичення забруднень в окремих біоіндикаторах Профілактика
Враховуючи ступінь забруднення, намічають шляхивикористання ґрунтового покриву. Згідно із рекомендаціями Ґрунтового інститутуім. В.В. Докучаєва (Росія), виділяють три ступеня забруднення території звластивою їм стратегією сільськогосподарської діяльності: профілактики,перебудови та припинення (табл. 1.2.) [14, 62].
Профілактичні заходи рекомендують для територій, якізазнають промислового забруднення важкими металами у дозах, що не приводять доперевищення ГДК у ґрунтах і рослинах. При цьому накопичення забруднювачівфіксується лише на найчутливіших біоіндикаторах (лишайниках, мохах), а інколи ів поверхневих горизонтах необроблюваних ґрунтів. В окультурених ґрунтахконцентрації важких металів, як правило, не перевищують фонових. На такихтериторіях слід здійснювати моніторинг стану ґрунтів і рослин.
На землях, де накопичення важких металів у ґрунтах,а також в окремих сільськогосподарських культурах (бобових, овочевих)перевищують ГДК і існує небезпека для здоров'я людей, вдаються до системногозастосування всіх сучасних методів захисту: меліоративного, агрономічного,селекційного та раціональноїорганізації використання території.
Щоб перевести важкі метали в малорухомі форми, накислих ґрунтах проводять вапнування, на лужних — гіпсування. З цією ж метоюможна використовувати фосфорні та органічні добрива. Утворюючи комплекси, важкіметали стають менш рухомими і в менших кількостях надходять до рослин. Знизитинадходження важких металів у рослини можна і шляхом внесення у ґрунт органічнихіонообмінних речовин — цеолітів, гранул полістиролу, кремнійорганічних сполук.Заслуговує на увагу і підбір культур та сортів, якінакопичуютьмінімальну кількість важких металів. На забруднених ґрунтах перевагу сліднадавати технічним культурам (льону, коноплі, бавовнику та ін.). Найбільшзабруднені ґрунти відводять під заліснення.
Припиненнясільськогосподарської діяльності рекомендується на територіях, де забрудненняважкими металами повітря, вод, ґрунтів і рослин досягає критичного рівня дляздоров'я людей, а система сучасних захисних методів не є ефективною. Поверненнятаких земель у сільськогосподарське виробництво можливе лише після різкогозниження рівня промислового забруднення та докорінної рекультивації.

 1.3Контроль за накопиченням важких металів у ґрунті та рослинах
Упродовж останніх десятиліть у зв'язку збурхливим розвитком промисловості спостерігається значне зростання рівня важкихметалів (ВМ) у біосфері. Нині вони є одним із пріоритетних забруднювачівагроекосистеми. В умовах інтенсивного антропогенного впливу надходження їх уагроекосистему перевищує їх захисні (буферні) властивості. Це призводить дозниження врожайності та якості продукції рослинництва, робить її небезпечноюдля людей і тварин. У добривах мікроелементи містяться, як правило, у рухомійкислоторозчинній формі. Так, наприклад, у калійних добривах вміст мідістановить 1,5-15 мг/кг, а в гної – 19,8 мг/кг. Період напіввидалення міді –310-1500 років. На, характер профільного розподілу впливає комплекс ґрунтовихфакторів: гранулометричний склад, кислотність та ін. [16, 98].
Термін «важкі» застосовують для металів, питомамаса яких перевищує 5 г/см3, або атомний номер більше 20, хоча існуєй інше визначення, за яким до важких металів належить понад 40 хімічнихелементів із атомною масою вище 50 ат.од. Окремі з них, зокрема мідь, цинк, бортощо, є необхідними елементами живлення рослин, але у кількості вищедопустимого рівня є токсикантами. Фітотоксичність важких металів визначаєтьсяїхніми хімічними властивостями (валентністю, іонним радіусом, здатністю докомплексоутворення). За ступенем токсичності їх можна розмістити у такомупорядку: Co>Ni>Cd>Zn>Pt»Hg> Fe>Mo>Mn. Цей ряд можезмінюватись через різне перетворення елементів у ґрунті, зокрема переведення їху недоступні для рослин сполуки [16, 101].
Ґрунт є основним джерелом надходження важкихметалів і мікроелементів у харчові ланцюги. Він забезпечує мікроелементамибезпосередньо рослини і непрямим шляхом – тварин і людину. Але притехногенномузабрудненні саме ґрунт є початковою ланкою надходження важких металів та іншихтоксичних речовин по харчових ланцюгах у організм людини.
Джерелом важких металів у незабруднених ґрунтах єгірські породи, на продуктах вивітрювання яких сформувався ґрунтовий покрив.Серед інших можна виділити природні й техногенні. До техногенних джерел важкихметалів у ґрунті відносять:
Надходження важких металів із атмосфери.
Основними джерелами атмосферного забруднення є:теплові й інші електростанції (27%); підприємства чорної металургії (24,3%);підприємства з видобування й переробки нафти (15,5%); транспорт (13,1%); підприємствакольорової металургії (10,5%); підприємства з видобування й виготовленнябудматеріалів (8,1%).
Надходження важких металів у ґрунт ізмінеральними добривами.
Підвищення продуктивності рослинництва нерозривнопов'язане з інтенсивним використанням мінеральних і органічних добрив, а такожвапнуванням кислих ґрунтів. Усі ці заходи, крім своєї специфічної спрямованоїдії – компенсації фактору, якого не вистачає, – не можуть не чинити істотноговпливу на мікроелементний склад ґрунтів і режим живлення мікроелементамирослин, що вирощуються на цих ґрунтах. До мінеральних добрив важкі металипотрапляють із сировиною через недосконалі технологічні параметри їхвиробництва. Н.А. Макаренко зазначає, що, з токсикологічної точки зору, можливанегативна дія мінеральних добрив на агроекосистеми, обумовлена певними їхнімивластивостями, і пропонує наступне групування мінеральних добрив [19, 172]:
А. Мінеральні добрива директивної дії (direct –прямо, англ.) – негативний вплив на природне середовище відбувається за рахуноктоксичних домішок у складі мінеральних добрив, серед яких найнебезпечнішими є важкіметали, радіонукліди, галогени та ін., що надходять у ґрунт при застосуваннідобрив і є безпосередніми забруднювачами. Це, перш за все, фосфорні добрива, щопов'язано з геологічним положенням та хімічною будовою сировини, з якої вонивиготовляються.
У вітчизняній фосфатній сировині вміст кадміюстановить 0,8 г/т Р2О5, або 0,3 мг/кг. У фосфоритахМарокко і Йорданії концентрація Cd – 18,6 та 11,6 мг/кг, у простому суперфосфатіз них –11,6 і 7,5 мг/кг. У фосфоритах різних родовищ США кількість елемента –35-150 г/т Р2О5.
Азотні добрива як домішки можуть міститипевну кількість мікроелементів (мг/кг): As – 2,2-120, Вг – 185-716, Cd –0,05-8,5, Co – 5,4-12, Cr – 3,2-19, Cu —
Небезпеку можуть становити також токсичнідомішки, які містяться у калійних добривах. Калійні добрива за вмістоммікроелементів займають проміжне положення між азотними і фосфорними.Узагальнені літературні джерела показують, що концентрація важких металів ухлористому калії коливається у наступних межах (мг/кг): Мn – 1,5-140, Pb –12-20, Zn – 0,5-22, Ni – 2-19, Cu – 1,5-15, Cd – 4, Fe -403.
Комплексні добрива можуть вміщувати доситьвисоку кількість мікроелементів, у тому числі токсичних. Так, вміст їх унітрофосці складає (n*10'3%): Sr – 5420, Pb – 145, F – 82, В – 0,6,As – 15, Zr – 61, Nb – 3, Br – 32, Y – 2; у нітроамофосці відповідно: Sr – 10,Pb – 12, F – 212, В – 0,5 As – 15, Zr – 6; в амофосці – Zn – 13,6-14, Cu –2,5-7,4, Pb – 6,2-7,0, Cd – 0,2-0,5 мг/кг.
Вміст важких металів у вапні, як правило, неперевищує їх концентрації у фосфорних добривах. У найбільших кількостях у вапніприсутні Мn — 295 мг/кг та Fe — 1035 мг/кг. Кількості інших металів всередньому становить (мг/кг) Zn — 5-36, Cu – 6-10/ Pb – 0,5-47, Cd – 5.5, Ni –10-46.
Органічні добрива характеризуютьсяневисокими концентраціями важких металів. Однак елементи, що відіграють важливуфізіологічну роль у житті рослин (Fe, Мn, Zn, Cu), присутні в гної у підвищенихкількостях (мг/кг сухої речовини): Fe – 406, Мn – 275, Zn – 121,7, Cu – 19,8.Значно нижчим є рівень вмісту в гної елементів-приоритетних забруднювачівнавколишнього середовища (мг/кг): Pb – 3,3, Cd – 0,20, Ni – 6,54. При щорічномувнесенні 50 т/га гною валовий вміст кадмію в ґрунті може змінитися на 0,6%,цинку – на 1,2%, міді – на 0,5%, нікелю, свинцю, марганцю – на 0,1-0,15%.
Б. Мінеральні добрива індирективної дії (indirect– непрямий, англ.) – негативний вплив на природне середовище відбуваєтьсявнаслідок фізико-хімічних властивостей мінеральних добрив, які, потрапляючи вґрунт, проявляють себе як хімічно, фізіологічно, біологічно кислі/лужні іпевним чином впливають на стан ГВК, у першу чергу на такі показники, як: рНґрунтового розчину, направленість процесів синтезу та розпаду гумусових сполук,активність біохімічних, мікробіологічних та інших процесів, тим самим змінюючирухливість біогенів та токсикантів, і, як правило, активізують процеси міграціїостанніх у системі «добриво – ґрунт – рослина», «добриво – ґрунт – підґрунтовіводи».
Як правило, внесення азотних добрив сприяєзбільшенню рухливості Мn, Fe, Zn, Cd уґрунтах, практично не змінюєтьсярухливість Cu і Ni, а рухливість Pb при цьому зменшується.
Органічні добрива і вапно сприяютьзакріпленню важких металів у ґрунтах, тим самим зменшуючи доступність їх длярослин.
Фосфорні добрива також зменшуютьрухливість важких металів у ґрунті за рахунок утворення важкорозчинних фосфатівметалів.
Калійні добрива меншою мірою чинять впливна зміну доступності металів для рослин, ніж азотні чи фосфорні.
Надходження важких металів у ґрунт ізпестицидами.
Надходження важких металів у ґрунт з осадамистічних вод, стічними водами і побутовим сміттям.
Надходження у ґрунт важких металів із відходамипромисловості (різноманітні шлаки, зола вугілля і сланців, фосфогіпс, цементнийпил).
1.4 Закономірності розподілу і поведінки металів у ґрунті
Вивчення закономірностей розподілу і поведінкимікроелементів у ґрунтовому покриві в цілому і в окремих його компонентахсприяє розумінню основних процесів руху атомів мікроелементів у біологічномуколообігу і обґрунтуванню необхідних практичних заходів, що покликані покращитиживлення організмів.
Нарозподіл важких металів у ґрунті чинять вплив наступні фактори:
Гранулометричний склад ґрунту
По-перше, проглядається прямий зв'язок міжступенем дисперсності ґрунтових частинок і їх адсорбуючою властивістю.Підвищена дисперсність субстрату гальмує винос атомів мікроелементів за межіґрунтового профілю, сприяє їх накопиченню в ґрунті.
За розрахунками Єрмоленко Н.Ф., лише 20%адсорбованих іонів знаходиться на поверхні мінералів, більше ж частина їхпроникає у міжплощинний простір і стає малодоступною для рослин [19, 174]. Меншефективною буде захисна роль мінеральних часточок, коли у ґрунт будутьпоступати хімічні елементи-забруднювачі, що можуть існувати уґрунтіпереважно в аніонній формі, наприклад, бор і молібден. Це зумовлено тим, щоглинисті мінерали мають мало точок, які несуть позитивний заряд, і тому їхадсорбційні можливості по відношенню до аніонів невеликі.
По-друге, завжди мається на увазі та обставина,що частинки різного розміру різняться за мінералогічним складом. Зі зміною жмінералогічної основи частинок часто може різко змінюватися збагачення їхмікроелементами. Найбільші частинки мінерального субстрату – піщані – восновному, складаються з кварцу і бідні на мікроелементи. Дрібні частинки,наприклад, мулисті, переважно представлені глинистими мінералами, укристалічній решітці яких може знаходитися досить багато атомів мікроелементів.
Оксиди і гідроксиди
Найбільший вплив на рухомість металів у ґрунтічинять оксиди і гідроксиди Fe, AI і Мn. Механізм сорбції являє собою ізоморфнезаміщення іонів Fe і Мn на катіони металів і окислювальні ефекти на поверхніоксидів. При цьому найбільша спорідненість гідроксидів Fe і Мn проявляється доаналогічних за розміром металів (Со2+, Со3+, Ni2+,Cu2+, Zn2+, Cd2+, Pb2+, Ag+).
Реакція середовища іокисно-відновлювальний потенціал
Важкі метали, потрапивши у ґрунтовий розчинкислих ґрунтів, утворюють, в основному, розчинні органо-мінеральні комплекси. Уґрунтах же з нейтральною реакцією середовища, наприклад, у чорноземах, у складілегкорозчинних мінеральних солей переважають бікарбонат і сульфат кальцію [19,179]. Наявність у ґрунтовому розчині значної кількості кальцію при гуматномутипі органічної речовини призводить до різкого скорочення частки розчинноїфракції гумусу. Тому Pb, Zn, Hg, Co, потрапляючи у ґрунтовий розчин, взаємодіє,в основному, з мінеральною частиною, утворюючи нерозчинні і слабкорозчиннікарбонати і сульфати.
Від значення рН і окисно-відновного потенціалу(ОВП) залежить рухомість сполук практично всіх Зd-металів. Високі значення ОВПздатні знижувати активність електронів у ґрунті, густину електронної хмари ізаряду ацидоїдів. Із збільшенням ОВП відбувається селективне поглинання ґрунтомкатіонів із меншою густиною заряду. Найбільш сильно залежить від ОВП рухомістьсполук Fe і Мn.
Кислотно-основні умови і окисно-відновлювальнеоточення чинять великий вплив на міграційні можливості важких металів у ґрунті.Уявлення про це дає класифікація важких металів за особливостями водноїміграції, виконана А.І. Перельманом (1979) [19, 182]:
 

 
Катіоногенні елементи                                  Аніоногенні елементи
Рухливі з постійною валентністю
Sr
Слабкорухливі з постійною валентністю
Rb                      Cs
Слабкорухливі зі змінною валентністю
Ті                                                                         Sn      Sb       As
Рухливі й слабкорухливі в окисних і              Рухливій слабкорухливі в
глеєвих умовах і інертніу                                 окисних умовах і інертні у
відновній сірководневих умовах                  відновних (глеєвій і
                                                                       сірководневій) умовах:
                                                                        V       Mo        Se
а) Добре мігрують у кислих водах окисної і
глеєвої природи і осаджуються на лужному бар'єрі:
Zn      Cu        Ni        Pb       Cd
б)  Мігрують і у кислих, і у лужних водах окисних
умов:
Hg        Ag        Bi 
Рухливі й слабкорухливі у відновному
глеєвому середовищі і інертні в окисному
 і відновному сірко­водневому середовищі:
Мn         Co
Малорухливі за більшості умов
Слабка міграція з органічними комплексами,частково мігрують
 у сильно кисломусередовищі                          у лужному середовищі
Ті               Сг                                                               Zr            W
Дані свідчать про те, що група пріоритетнихважких металів – Cd, Pb, Zn, Cu, Ni – має значну рухомість у кислому середовищіі стає інертними при зміні реакції середовища в бік підлужування. Далі требавідмітити, що такий сильний токсикант, як ртуть, здатний за наявності умов дляокислення мігрувати в широкому діапазоні рН. Малорухливим елементом у більшостіприродних умов є хром.
Карбонати
Карбонати – це ті сполуки, які сильно знижуютьрухомість мікроелементів у ґрунтах. Механізм цієї дії обумовлений яксорбційними властивостями високодисперсних фракцій карбонатів, так і їхвпливом, опосередкованим через регуляцію реакції середовища.
Застосування добрив
Систематичне застосування добрив певним чиномвпливає на вміст мікроелементів у ґрунті і накопичення їх у рослинах. Вплив цейрізнобічний і складний: добрива змінюють рН ґрунтового розчину і таким чиномвпливають на ступінь розчинності сполук мікроелементів; вони певним чиномвпливають на інтенсивність і направленість обмінних реакцій, на процесиакумуляції; підвищуючи врожайність сільськогосподарських культур, добривасприяють росту виносу мікроелементів із ґрунту; порушують баланс мікроелементіву ґрунті, часто у негативний бік.
Органічна речовина ґрунту
Органічна речовина є прекрасним інактиватором важкихметалів у ґрунті, збільшуючи його буферність, сприяючи зниженню токсичної дії важкихметалів, концентруючи солі у ґрунтовому розчині, зменшуючи фітотоксичністьбагатовалентних важких металів і перешкоджаючи надходженню їх у рослини.
Процеси взаємодії органічної речовини ґрунту зіонами металів ідентифікуються як іоноутворення, адсорбція на поверхні,хелатування, реакції коагуляції і пептизації. Основними продуктами взаємодії єпрості солі (гумати, фульвати) і хелатні сполуки. Швидкість взаємодії металівіз гуміновими кислотами визначається стандартним окислювально-відновнимпотенціалом і стійкістю утворених комплексів (Гарнст, Савич) [19, 187].Відомості про стійкість сполук металів з органічною речовиною ґрунту дужесуперечливі. Орієнтовні інтервали значень ІgK для ГК (Орлов, 1990) [19, 191]:
Гумати      ІgК             Фульвати    ІgК
ГК – Сu    7,0-9,7        ФК – Сu     3,2-8,7
ГК – Zn     2,9-10,8      ФК – Zn     1,7-9,3
(мінімальні величини ІgК виміряні при рН 2-4,максимальні – рН 8-10).
Коефіцієнти констант стійкості варіюють узалежності від ґрунтових умов, методу вимірювання і відібраних значень молекулярнихмас (Орлов, 1990). Із підвищенням рН стійкість органо-мінеральних комплексів,як правило, зростає.
Загальний порядок стабільності комплексних сполукгумусових речовин з важкими металами, за Р.С. Беквізом [Beckwith, 1959],виглядає наступним чином: Рb2+>Сu2+> Ni2+>Co2+>Zn2+>Cd2+>Fe2+>Mn2+.
Ґрунтова біота
Багатьма авторами було показано, що вміст уґрунті рухомої форми важких металів динамічний у часі. Причини змін можуть бутирізні, однак у більшості випадків коливання пояснюються діяльністю ґрунтових мікроорганізміві віковими змінами рослин в інтенсивності поглинання хімічних елементів. Намікробіологічну діяльність великий вплив чинить волога ґрунту, яка тіснопов'язана з погодними умовами і тому не може мати певного ритму. Динамікарухомих форм важких металів може бути значною: максимальні величини можутьпереважати мінімальні у 5 разів і більше.
Тип ґрунту
За здатністю міцно фіксувати важкі метали ішвидкістю процесу трансформації вивчені Н.Г. Зиріним зі співав. (1985) ґрунтирозташовуються у такий ряд: чорнозем типовий > дерново-підзолистийокультурений > дерново-підзолистий не окультурений [19, 196].
Вміст обмінних форм Zn і Cd у чорноземах нижчий,ніж у ґрунтах інших типів. Очевидно, обмінні Zn і Cd утримуються чорноземнимиґрунтами більш міцно (специфічна сорбція), ніж іншими.
Чорноземи за рахунок функціональних груп своїх ГКможуть утримувати найрізноманітніші іони металів і звичайно є багатшими намікроелементи за інші ґрунти.
Обухов А.І. (1989): чорноземні ґрунти страждаютьвід післядії забруднення значно менше, ніж підзолисті і дерново-підзолистіґрунти [19, 203].
Рb інтенсивніше надходить у рослини надерново-підзолистому ґрунті, ніж на чорноземі.
Міграція за профілем ґрунту
Важкі метали, що потрапили у ґрунт, перш за все,їх мобільна форма підлягають різним трансформаціям. Один з основних процесів,що впливає на долю їх у ґрунті, – закріплення гумусовою речовиною. Міграційніможливості важких металів при цьому, в основному, знижуються. Саме цієюобставиною значною мірою пояснюється підвищений вміст важких металів уверхньому, тобто найбільш гумусованому, шарі ґрунту.
Низхідній міграції важких металів перешкоджаютьтакож гідроксиди і оксиди Fe і Мn, які звичайно концентруються у верхнійчастині профілю ґрунту. Доля захоплених ними важких металів може бути значною.
Б.К. Блинов і Г.К. Вертинська (1978) дійшливисновку, що 57-74% Рb і Нg при антропогенному забрудненні закріплюються в шарі0-10 см і тільки 3-8% мігрує до глибини 30-40 см. Ф. Стівенсон і Дж. Уейч(Stivenson, Weich, 1979) встановили, що переміщення Рb вглиб ґрунтувідбувається у вигляді халату [19, 206-208].
Глибина проникнення важких металів у забрудненихґрунтах звичайно не перевищує 20 см, при сильному забрудненні вони проникаютьна глибину до 160 см. Найбільшою міграційною здатністю характеризуються Нg іZn, які, як правило, рівномірно розподіляються у шарі ґрунту на глибині 0-20см. Рb частіше накопичується у поверхневому шарі (0-2,5 см), Cd займає проміжнеположення між ними.
Особливості металу
Встановлено, що метали-забруднювачі маютьнеоднакову здатність до адсорбції, від чого токсичність їх для рослин приоднаковому забрудненні може бути різною. Таж, при рівних умовах іон Сuадсорбується у більшій кількості, ніж іон Cd (Cavallano, Mebride, 1978; Mayer,1978) [19, 211].
Цинк утримується ґрунтами більш міцно, ніжкадмій. Найбільша кількість цинку зв'вязана з оксидами заліза. Кадмій, восновному, знаходиться в обмінній формі, і невелика його кількість зв'язана зоксидами заліза.
Трансформації у ґрунті і переходу в міцнофіксований стан більшою мірою підлягає свинець, значно менше – цинк і кадмій,які переходять, в основному, в іонообмінні форми.
Форми знаходження важких металів у ґрунті
Важкі метали у ґрунтах присутні у різних формах:у ґрунтовому розчині – у формі вільних катіонів і асоціатів із компонентамирозчину, у твердій частині ґрунтової маси – у формі обмінних катіонів і їхзаряджених комплексних сполук, адсорбованих на поверхні ґрунтових часточок, увигляді ізоморфних домішок у структурах глинистих мінералів, оклюдованих іоніву складі осадків макрокомпонентів, гелів заліза, алюмінію і марганцю, а також уформі власне мінералів і стійких осадів малорозчинних солей.
Так, Н.Г. Зирін та ін. (1972) пропонує розрізнятитри групи елементів у ґрунтах за їх рухомістю: мобільні (безпосереднє джерело інайближчий резерв елементів живлення для рослин); фіксовані (потенційнийрезерв); ізоморфні домішки (стратегічний резерв елементів живлення рослин) [19,215].
За методом видалення елементів із ґрунтурозрізняють: водорозчинні; легкорозчинні; обмінні; кислоторозчинні; фіксовані;міцно фіксовані, зв'язані з тими чи іншими компонентами ґрунтової маси(органічною речовиною, оксидами Fe, АІ і Мn).
Встановити границі безпечного вмісту того чиіншого елементу в ґрунті складно. Рівень токсичності елементів залежить відгранулометричного складу ґрунту, його кислотності, вологості, вмісту гумусу,виду рослин тощо. Якщо культура знижує урожайність через присутність у ґрунтітого чи іншого елементу на 5-10%, то рівень його вмісту в ґрунті вважається токсичним.Л.Г. Бондарєв відмічає, що у багатьох випадках на ґрунтах, забруднених важкимиметалами, урожайність зернових культур знизилася на 20-30%, цукрових буряків –на 35, бобових – на 40, картоплі – на 47% [19, 221]. Негативний впливзабруднення важкими металами посилюється при вирощуванні рослин у екстремальнихумовах. При внесенні під картоплю 30 кг/га міді, цинку і марганцю урожайністьза звичайних погодних умов знижувалася на 10-15%, у посушливі роки – у 2-3рази, а вміст мікроелементів у бульбах картоплі виріс у 4-5 разів.
Гранично допустима концентрація (ГДК) важкихметалів у ґрунті – поріг їх токсичності. При вмісті важких металів нижче ГДКможливо отримання сільськогосподарської продукції, яка відповідаєсанітарно-гігієнічним нормам. Присутність вказаних металів нижче граничнихзначень повинна гарантувати відсутність фітотоксичної дії, яка викликаєзниження врожаю сільськогосподарських культур, і важких металів у харчовомуланцюзі «тварина-людина». При цьому важкі метали не будуть вимиватисяз ґрунтової води у кількості, яка відповідає загрозі питної води.
Підхід до нормування забруднення по валовомувмісту важких металів потрібно розглядати як суто орієнтовним. При рівностівалових форм будь-якого металу в ґрунті ступінь його рухливості може бути різним,У результаті у харчовий ланцюг надходить неоднакова кількість токсиканта. Більшоб'єктивну оцінку дає визначення вміст рухомих форм важких металів.
При забрудненні ґрунту не одним, а декількомаметалами оцінюють сумарну їх фітотоксичність. Наприклад, у Англії для цьогозапропоновані цинкові одиниці, якими порівнюють фітотоксичність того чи іншогоелементу з цинком. Коефіцієнти переводу в цинкові одиниці отримані емпірично.Знаючи вміст важких металів у цинкових одиницях і безпечну його кількість у ґрунті,можна встановити дозу внесення, наприклад, осад стічних вод як органічногодобрива або дати кількісну оцінку забруднення ґрунту важкими металами.
При використанні осадів стічних вод та іншихвідходів необхідно враховувати ГДК того чи іншого елементу в ґрунті і динамікуйого накопичення за систематичного його застосування. Гранично допустимий вмістважких металів у осадах стічних вод, які використовуються в сільськомугосподарстві, такий (мг/кг сухоїречовини): Рb, Сг, і Сu – 1200, Cd –20,Ni – 200, Hg – 25, Zn – 3000. Важливо також знати рівень надходження токсичнихелементів у рослини і можливе накопичення їх у господарській частині врожаю.Оскільки такий комплексний підхід часто відсутній, рекомендації щодозастосування промислових і комунальних відходів досить суперечливі.
Надзвичайно важливо не піддавати людей ризикузахворювання від перевищення вмісту важких металів у продуктах харчування. Запопередніми нормами МОЗ, гранично допустиме надходження з продуктами харчуваннясвинцю становить 3 мг у тиждень, кадмію – 0,4, ртуті – 0,3 мг. Зазвичай цінорми не порушуються [20, 47]. Гранично допустимий вміст важких металів упродуктах харчування наведено у таблиці 1.3. При кулінарній обробці вміст важкихметалів у овочах і картоплі знижується. При промивці, очистці, знятті шкірки,бланшуванні кількість свинцю і ртуті в овочах зменшується на 50%, в картоплі –на 80-85%, а кадмію, який знаходиться в середині бульби, – на 20%. Простапромивка салату зменшує вміст свинцю на 90%. Найбільш небезпечними з цієї точкизору є атмосферні забруднення і використання як добрив осаду стічних вод,компостів із побутового сміття, промислових відходів. Зниженню надходження важкихметалів у рослини сприяють такі прості агротехнічні заходи, як: вапнуванняґрунту і внесення органічних добрив, комплексне агрохімічне окультурюванняполів, застосування природних цеолітів тощо. Внесення гною і фосфорно-калійнихдобрив знизило рухомість цинку в ґрунті на 27%, міді – на 5,5%, внесення 5 т/гaсоломи і фосфорно-калійних добрив – відповідно на 16 і 19%.
Таблиця 1.3.
Гранично допустимі концентрації деякиххімічних елементів в основних групах харчових продуктів, мг на 1 кг сирогопродуктуЕлемент Продукти Хлібобулочні вироби і зерно Овочі Фрукти Соки і напої рибні м'ясні молочні Ртуть 0,5 0,03 0,005 0,01 0,02 0,01 0,005 Кадмій 0,1 0,05 0,01 0,02 0,03 0,03 0,02 Свинець 1 0,5 0,05 0,2 0,5 0,4 0,4 Миш'як 1 0.5 0,05 0,2 0,2 0,2 0,2 Мідь 10 5 0,5 10 10 10 5 Цинк 40 40 5 25 10 10 10 Нікель 0,5 0,5 0,1 0,5 0,5 0,5 0.3 Хром 0,3 0,2 0,1 0,2 0,2 0,1 0,1 Олово 200 200 100 - 200 100 100 Селен 1 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,3 Алюміній 30 10 1 20 ЗО 20 10
На забруднених важкими металами ґрунтах не можнавирощувати листові овочі і коренеплоди, які сильніше за інші культурипоглинають метали з ґрунту. Відносно небагато їх накопичують у товарній частиніурожаю томати і баштанні. Але краще на таких ґрунтах вирощувати технічнікультури: льон, коноплю, картоплю, а також цукрові буряки.
При сильному забрудненні важкими металами верхнійшар ґрунту знімається і замінюється «чистим».1.5 Надходження важких металів у рослини та їхфітотоксичність
Важкі метали є протоплазматичними отрутами,токсичність яких збільшується по мірі збільшення відносної атомної маси.
За фітотоксичністю сполуки можна розподілити утакий ряд:
•    дуже фітотоксичніелементи – чинять дію на тест-організми при концентраціях в розчині до 1 мг/л:Аg+, Ве2+, Нg2+, Sn2+ і можливо Со2+,Ni2+, Pb2+ і СrO2- .
•    помірно токсичні:1-100мг/л викликає інгібуючу дію: AsO42-, ВO33-,ВгО4-, СІО4-, МnО42-,МоО42- антимоніт селену; іони As, Se, Al, Ba, Cd, Cr, Fe,Mn, Zn.
•    слаботоксичні:рідко чинять негативний ефект при рівнях більше 1800 мг/л: Сl-, Вr-,L-, Са2+, Mg2+, K+, Na+,Rb2+, Sr2-, Li+, NO3 —.
Токсичність важких металів може проявлятисяпо-різному:
-  Сu, Нg: при токсичній концентрацій інгібують активність ферментів,утворюють комплекси з органічними молекулами, що здатні проникати крізьклітинну мембрану.
-   Al, Ba, Fe:утворюють преципітати з РО43-, SO42-,утворюють хелатоподібні комплекси з обмінними метаболітами.
Взаємодіють із клітинними мембранами, змінюючи їхпроникність і інші властивості. Au, Cd, Cu і Fe2+ іноді викликаютьрозрив клітинних мембран.
Конкуренція: Li – з Na; Cs – з К; Ва і Sr – з Са;Cd – з Zn.
На фітотоксичність впливають такі показники:концентрація металу в ґрунтовому розчині. Деякі рослини здатні акумулюватиметали; ґрунтові фактори: рН (впливає на рухомість металів і засвоєння їхкореневою системою), вміст органічної речовини та інші фактори. При рН близько7 у ґрунтах з істотним вмістом важких металів попереджується фітотоксичністьбагатьох з них, але ті ж концентрації при рН 5,5 і нижче можуть статилетальними для рослин; забезпеченість рослин елементами живлення, фази росту,глибини проникнення коренів, тривалості вегетаційного періоду; удобрення,вапнування; зміна освітленості, температури і зволоження впливає на рух ітрансформацію важких металів у ґрунтовому середовищі і рослинах, на взаємодіюміж рослинами і металами.
Для характеристики вибіркового поглинанняхімічних елементів рослинами Б.Б. Полинов (1945) ввів у обіг величину, щопізніше була названа А.І. Петельманом (1961) коефіцієнтом біологічногопоглинання (КБП), що представляє собою часткове відношення кількостіхімічного елемента у золі рослин до його вмісту в літосфері [16, 105]:
/>
де Ср – вміст елемента в золі рослини; Сп – вмістелемента в ґрунті.
КБП змінюється від 0,001 до 100. У складених нимрядах біологічного поглинання виділено п'ять груп елементів: інтенсивно накопичувані– КБП=10...100; сильно накопичувані – КБП=1...10; слабо накопичувані ісереднього захвату – КБП=0,1...1,0; слабкого захвату – КБП=0,001-0,01. КБПхімічного елемента для одного і того ж виду рослин не є сталим і можезмінюватись.
Сучасні уявлення фізіологів щодо надходження іповедінки важких металів у рослинах (Вахмістров, 1966; Tiffin, 1977;Вахмістров, Мазель, 1973; Лібберт, 1976; Клаксон, 1978) зводяться до наступного[16, 116].
Важливу роль у захисті рослин від надлишку важкихметалів, що надходять із ґрунту в корені, виконує коренева система. Затримуючинадлишкові іони, корені тим самим сприяють зберіганню в надземних органахсприятливих (чи нешкідливих) концентрацій хімічних елементів.
Захисні можливості коренів дуже великі, але івони мають межу; при дуже високій кількості токсиканта у середовищі його потіку надземні органи посилюється. Спочатку це відмічається у листках, потім – і узернах.
Іони металу, потрапивши у корінь, займаютьвільний простір, адсорбуються на стінках і залишаються в розчині. Щоб братиучасть у метаболізмі коренів, їм необхідно подолати плазмалему. Подоланняклітинних мембран необхідне і для досягнення іонами ксилеми: обійти перешкоду –поясок Каспарі – вони можуть тільки шляхом переходу із апопласта у симпласт.Однак цей шлях долається важко, оскільки у мембранах локалізований механізмвибіркового поглинання іонів, який обмежує проникнення у клітину баластних інадлишкових іонів. Якщо все ж таки у клітинах кореня іонів виявиться понаддопустимий ліміт, то включається ще один механізм захисту, який переводитьнадлишок у вакуолі.
Таким чином, частина іонів металу затримується увільному просторі чи переправляється у вакуолі, інша частина використовується упроцесі метаболізму, третя – із ксилемним соком підіймається у надземні органи.
При просуванні по ксилемі метали можутьадсорбційно поглинатися її стінками, а також закомплексуватися присутніми уклітинному соці органічними сполуками. Однак, як вказує У. Ліндсей (Lindsay,1972), важкі метали – Zn, Ni, Cu, Fe – не зв'язані тут у високостабільніліганди [16, 123]. Проходячи переважно транзитом шлях по ксилемі, іонипотрапляють у листки, перш за все, в апопласта. Для того, щоб проникнути вклітини листка, у якому відбувається основна синтетична діяльність рослин,іонам знову потрібно подолати клітинні мембрани. За аналогією з коренями тутдіють механізми вибіркового поглинання. Основна його функція – забезпеченнянормального вмісту іонів у цитоплазмі, тобто вона пов'язана з захистом життєвоважливих органів і процесів. При потраплянні важких металів у листок їхнадлишок може акумулюватися у різноманітних структурах листка і клітини:провідні тканини, апопласта, вакуолі.
Як відомо, елементи з ґрунту поглинаютьсяпереважно у вигляді іонів. Однак у рослинній тканині ця форма вже не домінує.Метали в іонній формі, очевидно, у помітній кількості можуть зустрічатися вксилемі, апопласті і вакуолях, тоді як у цитоплазмі вони входять, в основному,у склад органічних сполук. Органічні сполуки, що виходять за межі клітин,можуть хелатувати іони металів, роблячи їх менш активними і пом'якшуючи тимсамим вплив несприятливого ефекту (Wallace et. c, 1968) [16, 127].
За ступенем рухомості А.Л. Курсанов (1976)виділяє у тканинах три зони [16, 132]:
-   вільний простір,звідки іони вимиваються легко;
-   цитоплазму, якаважко віддає іони;
-   вакуолі, де іониутримуються міцно.
Викладені уявлення допомагають пояснити ситуації,що виникають при забрудненні середовища важкими металами.
Важкі метали негативно впливають на різні бокижиття рослин. М.Д. Степановою і Н.Ю. Гармаш було встановлено, що при високомувмісті у рослинних тканинах свинцю змінюється кількість N, Р, Са і Мо, принадлишку Cd – Са, Mn, Cu, Мо. Більшою мірою це стосувалося листків, меншою –насіння [19, 231].
При більш детальному вивченні білкового обмінувиявилося, що надлишкова концентрація важких металів у рослинах впливає на йогофракційний склад, при постійності вмісту глобулінів зростає кількістьпроламінів, глютелінів і нерозчинного залишку і дещо зменшується вмістальбумінів. Ця обставина вказує на погіршення складу білків, зокрема назниження вмісту лізину.
Важкіметали, починаючи з певної концентрації, гальмують процес фотосинтезу ізменшують транспірацію рослин. При високому вмісті у середовищі, наприклад РЬ,продуктивність фотосинтезу в різних сільськогосподарських культурах виходить нарівень 10% від максимальної, а транспірація скорочується майже у 20 разівпорівняно з контролем (Bazzaz et al., 1985) [16, 148].
Результатом пригнічення токсикантамифізіолого-біохімічних процесів є загальне послаблення опору рослин до хвороб ішкідників, що називається «вторинною» дією токсикантів.

/>
Рис. 1. Фітотоксичність важких металів
Токсичну дію металів на рослини можнапрослідкувати по росту:
·   0-2 – ріствідсутній;
·   2-3 – гостранестача;
·   3-4 – середнянестача;
·   4-5 – оптимальнийвміст;
·   5-6 – слабкатоксичність;
·   6-7 – сильнатоксичність;
·   7 – загибельрослини.
На відміну від симптомів нестачі, які для кожногоелементу є специфічними, ознаки надлишку більш-менш однакові. Згідно зі схемоюBusser, при поступовому зростанні концентрації іонів у середовищіспостерігається поступова поява ознак пригнічення рослинного організму:
·   1 – гальмуванняросту;
·   2 – хлорозлистків;
·   3 – некрозиверхівок і країв листків;
·   4 – відмираннякоренів.
Якщо некрози листків і відмирання кореніввиступають як прямий наслідок надлишкового вмісту елементу в рослиннихтканинах, то хлороз і обмеження росту можуть бути також і результатомантагоністичних взаємовідносин надлишкового іону з іонами поживних речовин івиникнення таким чином індукованої нестачі у тканині.
Висока фітотоксичність властива Нg і Cd. Менштоксичними є Cu, Zn, Pb. У дослідах із зеленними культурами встановленонаступний ряд токсичності вивчених хімічних елементів: Cd > Ni > Zn, Cr> Pb [Foroughi et al., 1975] [19, 239]. Згідно з даними, фітотоксичністьважких металів розміщується таким чином: Cd > Cu > Co = Ni > As = Cr> Zn > Mn = Fe > Pb.
K.V. Smilde (1981) розташував метали зафітотоксичністю в такий ряд: Cd> Ni> Cu> Zn> Cr і РЬ. Він вказує нате, що метали у чистому вигляді менш токсичні, ніж у поєднанні з іншимиметалами.
За чутливістю до кадмію рослини можна розміститиу такій послідовності (по зростаючій): томат, овес, салат, лугові трави,морква, редька, квасоля, горох. Цинк слаботоксичний для рослин, малотоксичний імолібден, навіть якщо він попадає у ґрунт у великій кількості. Мідь у високихконцентраціях може мати токсичну дію на рослину, особливо на легких імалогумусних ґрунтах. Ознаки хлорозу й утворення численних зафарбованих укоричневий колір бічних корінців відмічалось у рослин при вмісті у ґрунті0,7-1,1 кг/га сполук міді, які вилучаютьсь з водою. Найменшу безпеку становитьсвинець, оскільки у рослинах добре відлагоджена система захисту при проникненнійого у кореневу систему.1.6 Нормування вмісту важких металів у ґрунті
Зберігання головної функції ґрунту – забезпеченняумов для нормальної життєдіяльності сільськогосподарських культур – в умовахзростаючого забруднення оточуючого середовища стає завданням першочерговогозначення. Успішне вирішення його залежить, зокрема, від дієвості контролю занадходженням забруднювачів у ґрунт, а із ґрунту – у харчовий ланцюг.
ГДК важких металів – це така їх концентрація,яка при тривалому впливі на ґрунт і рослини, що ростуть на ньому, не викликаєяких-небудь патологічних змін чи аномалій у ході біологічних процесів, а такожне призводить до накопичення токсичних елементів у сільськогосподарськихкультурах і, відповідно, не може порушувати біологічний оптимум длясільськогосподарських тварин і людини (табл.1.4.).
Макаренко Н.А. вказує на те, що валовий вміст важкихметалів доцільно використовувати для загальної характеристики стану ґрунтів іпотенційної небезпечності важких металів [19, 251]. Лише вміст рухомих формбуде зумовлювати рівень їхньої токсичності.
Метали саме у рухомих сполуках негативновпливають на ґрунтовий біоценоз, що неодноразово було доведено вітчизняними ізарубіжними спеціалістами. Згідно з ГОСТ 17.4.1.02-83, у ґрунтах, у першучергу, необхідно проводити контроль за вмістом As, Cd, Hg, Se, Pb, Zn (/ класнебезпечності), у другу чергу – за вмістом В, Co, Mo, Ni, Cu, Sb, Cr (// класнебезпечності), у третю чергу – Ва, V, W, Mn, Sr (/// клас небезпечності).
Існування зворотного зв'язку між вмістом важкихметалів у ґрунті і врожаєм враховується, наприклад, румунськими дослідникамипри класифікації ступеня забруднення ґрунтів (Rauta, Carstea, 1986) [19, 153]:
Ступінь забруднення ґрунту Зниження врожаю і(чи)
його якості, %
практично незабруднені
злегка забруднені 6-10
середньо забруднені 11 -25
сильно забруднені 26-50
дуже сильно забруднені 51-75
надлишкове забруднення >75
Слід зазначити, що, згідно з багатьмадослідженнями, пороговим слід вважати зниження урожаю на 15-20%, оскільки прицьому відбувається важлива у гігієнічному плані обставина – накопичення важкихметалів у частині рослин, що вживаються у їжу, вище ГДК.
Такимчином, вивчення результатів антропогенного забруднення оточуючого середовищауданий час набуло виключно важливого значення, оскільки багато з хімічнихінгредієнтів, які накопичуються у повітрі, воді і ґрунтах, є надзвичайнонебезпечними для живих організмів. На найбільшу увагу заслуговує техногенненакопичення важких металів, особливо у ґрунтах – початковій ланці харчовоголанцюга. Так само актуальними є вивчення забруднення сільськогосподарськихкультур, тому що 70-80% від загальної кількості важких металів, що надходять ворганізм людини, припадає на рослинну продукцію.
Таблиця 1.4.
ГДК важких металів, мг/кгЕлемент ГДК валових форм ГДК рухомих форм Кисіль В.І., 1997 (ацетатно-амонійний буфер, рН 4,8) ГДК валового вмісту в рослинній продукції, мг/кг сух. реч.(Кисіль В.І.) Мінеєв, 1990 Черних, Ладинін, 1995 Сu 100 100 3 5 Ni 50 4 - Co 50 5 - Zn 300 300 23 10 Cd 5 3 0,7 0,003 Pb 100 32 2 0,5 Cr 100 100 6 0,3
 1.6 Способи детоксикації важких металів, техногеннонакопичених у ґрунті
Серед заходів детоксикації надлишку важкихметалів у ґрунті можна виділити наступні:
1. Вапнування ґрунту
Установлено, що при рН 6,5 спостерігаєтьсянайменша розчинність важких металів. У дослідах, проведених Карповою іПотатуєвою, встановлено, що вапно значно знижує надходження кадмію в рослини. Улітературі часто відмічається переважно антагонізм між Са і важкими металами.Даних про взаємодію Мg з важкими металами дуже мало.
2. Застосування гною, торфу, органо-мінеральнихкомпонентів та інших дозволяє використовувати властивість багатьох органічнихсполук до комплексоутворення з важкими металами. Утворені металоорганічнікомплекси є або малорухомими, або неспроможними до подолання клітинних мембранна контакті ґрунт – корінь. Поряд із цим використання органічних добрив вирішуєінше важливе для забруднених ґрунтів завдання – збагачує їх органічним вуглецемі елементами мінерального живлення рослин.
3. Значну здатність до детоксикації важких металівмають фосфорні добрива. Фосфати Pb, Zn та інших металів являють собоюважкорозчинні сполуки, малодоступні для рослин. Внесення 3 т/га однозаміщеногофосфату кальцію в ґрунти за ефектом детоксикації Pb (враховувався вміст Pb урослинах) відповідало внесенню від 1 до 4 т СаСO3 /га. Для зниженнявидатків на суперфосфат доцільно використовувати фосфоритне борошно. Томуфосфоритування кислих ґрунтів з метою інактивації надлишкових важких металіврозглядається як один з важливих заходів охорони здоров'я людини і тварин.[1,47].
4. Для детоксикації надлишку важких металів у ґрунті,можливо, ефективним стане використання цеолітів як природних, так і штучних.Слід зазначити, що це відноситься до металів, що знаходяться у ґрунтовомурозчині у вигляді катіонів. Надходження у рослини аніонної форми металів відприсутності цеолітів не знижується [1, 48].
При застосуванні різних видів цеоліту в кислихґрунтах, забруднених свинцем, вдавалося знизити вміст цього металу на 30%.Разом з тим, у деяких ґрунтах ефект від присутності цеоліту виявився слабким[1, 49].
5 Як відомо з агрохімії, при поглинанні рослинамиз ґрунту хімічних елементіввиникають протилежно направлені взаємодії: синергічні, коли присутність одногоелемента сприяє надходженню в корені іншого, і антагоністичні, коли всепротікає навпаки.
Антагоністичні взаємодії між хімічнимиелементами, мабуть, можна використовувати для зменшення надходження важкихметалів із ґрунту в рослини. Зокрема, було вказано на антагонізм між На та Zn ідоводилася можливість використання цинку, в даному випадку як значно менштоксичного, для обмеження надходження ртуті в харчові ланцюги [1, 50].
У США є рекомендації по застосуванню добрив, щомістять Cd, з врахуванням співвідношення Zn: Cd. Якщо воно більше за 100, токількість Cd, що вноситься на 1 га, не повинна бути більшою за 6-7 кг. Якщоменше 100, то норма внесення Cd із добривами 3-4 кг/га.
Поряд з цими існують і біологічні заходи, щодіють у тому ж напрямку. До них відноситься вирощування толерантних культур чисортів, що використовуються в їжу, вирощування технічних і лісових культур,розведення квітів.
7 Як надзвичайний захід пропонується створеннянового орного горизонту як за рахунок плантажної оранки, що забезпечуєзахоронення шару на глибині 40-50 см і вивертання на поверхню підорногонезабрудненого, так і шляхом створення насипної товщі за рахунок ґрунту,привезеного з незабрудненої території. Можливе також видалення токсичного шаруі розміщення на його місці нормального ґрунту.1.7 Токсична дія важких металів
 
Цинк. Ґрунт: кларк цинку вземній корі 7*10-3%. Існує 72 цинкових мінерали (мінеральних видів).Вміст його у ґрунтах залежить від материнської породи, вмісту органічноїречовини реакції ґрунтового розчину. Вміст валового Zn у ґрунтах змінюється від5,5 до 132 5 мг/кг. Ґрунти України бідні на рухомі форми Zn і мають від слідів до 0,30 мг/кг сухого ґрунту Zn іCd є супутниками: чим більше у ґрунті Zn, тим більше у ньому Cd Відношення Znдо Cd становить близько 1000:1 (Виноградов А.П., 1950). У гумусовому шарі вмістZn підвищується. За даними наукових установ, цинкові добрива треба вносити уґрунт тоді, коли вміст у ньому рухомої форми в орному шарі менше 0,3 мг/кг.зв'язку з можливою шкідливою дією надлишків Zn на живі організми встановленойого ГДК, яке становить 300 мг/кг у ґрунті для валових форм і 23 мг/кг – длярухомих форм цинку [19, 258-261].
Рослини: вміст Zn у рослинах коливається від 15 до22 мг на 1 кг сухої речовини, винос з урожаєм різних культур від 75 до 188 г на1 га (Каталимов М.В., 1960), за іншими джерелами (Федюшкін Б. Ф., 1989) від1200 до 2100 г/га. На думку Р.Брукса (Brooks, 1983) середній вміст цинку врослинах 50 мкг/г сухої речовини. Zn має слабку фітотоксичність що проявляєтьсятільки при збільшенні його вмісту в ґрунті. Ознаки фітотоксичності проявляютьсяпри вмісті Zn в тканинах 300-500 мг/кг сухої речовини. Zn входить до складуферментів, бере участь у білковому, вуглеводневому, фосфорному обміні речовин,у біосинтезі вітамінів та росткових речовин [19, 261-262].
ГДК для цинку становить 200-400 мг/кг сухої масирослин.
Тварини і людина: цинк, як і іншімікроелементи, поступає у тваринний організм із кормами.
Цинк активізує гормони статеві, передньої частинигіпофізу і підшлункової залози. Цинк входить до складу гормону підшлунковоїзалози інсуліну, регулюючи при цьому вуглеводневий обмін; статевих гормонів,активізуючи тестостерон, фолікулін, пролін; відіграє важливу роль у процесахзапліднення і відтворення. Тісний зв'язок цинку з гормонами, ферментами івітамінами зумовлює його регулюючий вплив на відтворну функцію, обмінвуглеводів, білків, жирів, систему кровотворення, ріст і розвиток організмутварин. Цинк виявлений у складі ферментів дегідрогенази, пептидази,трансфосфорилази, карбоксипептидази, карбоангідрази, уреази. Ці ферменти берутьучасть у обміні білків і вуглеводів. Цинк каталізує ферменти аргіназу,дегіропептидазу, амінопемтидазу, енолазу та ін. Отже, він бере участь упроцесах клітинного дихання та окислення вуглеводів.
Цинк є необхідним для утворення і дозріваннясперматозоїдів. При надлишковому надходженні до організму людей і тваринтоксично діє на серце, кров та інші органи, виявляє канцерогенну дію. Засвоєннятваринами цинку з різних кормів неоднакове. Наприклад, цинк кукурудзизасвоюється у кількості 52%, пшениці – 60%, гороху, ячменю, вівсу і бобів –66-68%, люпину – 80% від прийнятого (табл. 1.5.).
Таблиця 1.5.
Допустимий вміст у рослинному матеріалі йвинос елементів із врожаємЕлемент
Допустимий вміст
мг/кг сухої речовини Винос із врожаєм, г/га Елемент Допустимий вміст, мг/кг сухої речовини Винос із врожаєм, г/га Берилій 0,1 0,5-1,0 Фтор 0,4-3,0 10-30 Бром - 50-150 Нікель 0,1-5,0 1-80 Кадмій 0,015-0,5 0,3-8,0 Свинець 0,06 1-5 Миш'як 0,1-1,0 1,0-50,0 Сурма 2-20 20-200 Хром 0,2-1,0 1,0-10,0 Селен 0,2-2,0 1-15 Pртуть 0.05-0,10 0,2-1,5 Олово 0,8-6,0 5-50
Таблиця 1.6
Природний та допустимий вміст важкихметалів у ґрунті (мг/кг) і рослинному матеріалі, мг/кг сухої речовини Свинець Хром Ртуть ґрунт рослина ґрунт рослина ґрунт рослина Максимальний 60,2 20,6 0,32 2,40 0,25 0,07 Мінімальний 5,5 1,6 0,14 1,20 0,03 0,007 Допустимий 21,5 6,8 0,24 1,55 0,11 0,041

Таблиця 1.7
Кларки і МДР важких металів у ґрунтах (заН.А. Черних, В.Ф. Ладиніним)Елемент Кларк, мг/кг МДР, мг/кг Свинець 10 32 Стронцій 300 1000 Ртуть 0,02 2 Кадмій 0,5 3 Хром 75 100 Ванадій 100 . Марганець 850 1400 Кобальт 8 50 Нікель 40 50 Мідь 20 100 Цинк 50 300 Селен 0,01 10
Таблиця 1.7
Регіональні кларки важких металів дляґрунтів України, мг/кг (за А.І. Фатєєвим)Ґрунтово- Елемент кліматична зона РЬ Zn Мn Cu Co Mo Sr Cr V Ni Полісся
11,4*
6-25**
42
8-96
395
75-1400
8
1,4-20
10
2,5-20
2,4
1,5-5,0
118
80-520
39
20-67
16
8-29
12
9-20 Лісостеп
10
10-10
52
20-90
735
240-3000
20
10-48
17
8-40
2,8
0,9-6,3
119
52-250
51
18-100
52
16-201
26
10-80 Степ
13
10-15
62
33-100
670
200-1600
27
10-64
16
8-27
3,8
2,9-5,6
142
100-220
85
40-150
68
42-130
25
19-40 Крим: степові
10
10-10
69
40-190
845
520-1100
31
12-47
24
10-30
1,8
2,0-3,8
112
30-300
96
40-156
119
33-120
53
10-47 гірські
-
10
60
45-70
933
500-1267
83
55-125
27
23-32
1,1
0,5-1,7
-
-
-
130 253 148-267
53
43-63 Карпати: передгір'я
-
23-168
84
45-237
676
150-1575
23
5-76
17
5-32
-
0,4-3,0
-
138-145
90
30-282
106
49-302
39
8-110 гірські
61
-
50
45-70
924
500-1500
25
20-40
21
15-40
-
-
-
126-145
140
100-160
71
46-90
31
25-40
·  * – середній вміст
·  ** – діапазон коливань
Свинець. Ґрунт: кларк Рb улітосфері – 1,6*10-3%, 16 мг/кг. У ґрунті кількість його коливаєтьсявід 0,37*10 -3 до 4,33*10 -3%. Розроблені ГДК значновідрізняються один від одного. За одними даними, ГДК валових форм Рb у ґрунтістановить 100 мг/кг, за іншими – 15-20 мг/кг; 32 мг/кг. ГДК рухомих форм свинцюв ґрунті становить 2 мг/кг.
Рослини: свинець має невисоку фітотоксичність:наявність діючої у рослинах системи інактивації елементів, що проникають укореневу систему, затримує основну частину Рb у коренях рослин. Дуже високіконцентрації Рb можуть суттєво пригнітити ріст рослин і викликати хлороз,обумовлений порушенням надходження Fe.
Звичайний вміст Рb у сільськогосподарськихкультурах, що використовуються в їжу, – 1-5 мг/кг сухої речовини. ГДК Рbовочевих і зернових культур становить 0,3 мг/кг, але є і більш високі показники(до 10 мг/кг сухої маси). Допустима концентрація у кормах –до 10 мг/кг.
Тварини і людина: отруєння тварин свинцемтрапляється у місцевостях, де трава містить до 150 мг і більше свинцю в 1 кгсухої речовини. Крім того, часто причиною отруєнь тварин цим елементом єтранспортні засоби, у яких перевозять корми, забруднені сполуками свинцю, щошироко застосовується у промисловості й потрапляє в атмосферу та воду.
Кадмій. Ґрунт: кларк Cd ілітосфері 1,3*10-5% або 0,13 мг/кг. У ландшафті Cd є рідкимрозсіяним елементом. Cd численні основні, подвійні і комплексні: сполуки. ГДК уводі 10 мг в 1 л. Для ґрунтів Франції встановлено ГДК Cd 3 мг на 1 кг ґрунту,, унашій країні – 3 мг/кг для валових форм і 0,7 мг/кг – для рухомих. Більшінтенсивно надходить Cd у рослини на кислих ґрунтах і значно менше – нанейтральних і лужних, тому для зниження надходження його у рослини велику рольвідіграє їх вапнування.
Токсичний вплив на рослини: цей елемент, маючинадзвичайно високу токсичність, легко пересувається у ґрунтах, швидкозасвоюється рослинами і нагромаджується у них. Він має кумулятивні властивості.Унаслідок надмірного вмісту кадмію в рослинах спостерігається почервоніння іхлороз листків, стебел, черешків.
У природній рослинності західних штатів СШАконцентрація кадмію коливається у межах 0,03-0,3 мкг/г сухої речовини. У зернізлаків з різних країн вміст кадмію змінюється від 0,02 до 0,2 мкг/г сухоїречовини. Згідно деяких даних, середня концентрація кадмію в рослинах суходолудорівнює 0,005 мкг/г сухої речовини.
Середній вміст в органах рослин: зерно – 0,2-4мг/кг; солома – 0,1-12 мг/кг. Фітотоксичність Cd пояснюється його близькістю захімічними властивостями до Zn. Може виступати у ролі Zn у багатьох біохімічнихпроцесах, порушуючи роботу ферментів. Це призводить до цинкової недостачі і, якнаслідок, пригнічення рослини та її гибелі.
Токсичний вплив на тварин і людину, токсичністькадмію проявляється досить сильно. Є дані про ембріофобну і канцерогенну діюкадмію. Цей метал здатен заміщувати цинк у ензиматичних системах, необхіднихдля формування кісткової тканини, що супроводжується важкими захворюваннями.Відоме гостре захворювання, що вражає кісткову систему (хвороба ітаї-ітаї).Негативний вплив на тварин виявляється не відразу після поїдання корму, щомістить надмірну кількість кадмію, а через деякий час.
Кадмій знижує здатність організму протистоятихворобам. Він має мутагенні і канцерогенні властивості, негативно впливає наспадковість, а також руйнує еритроцити крові, сприяє захворюванням нирок ісім'яних залоз, викликає гастрит і анемію (МінєєвВ.Г. та ін., 1981) [19, 264].
Для людини допустима доза Cd становить 70 мкг надобу для дорослих і повністю виключає його присутність у питній воді та їжі длядітей.
 

 Розділ2. Методика обстеження земель навколо підприємств-забруднювачів
 
Як свідчить багаторічний досвід з цього питання,що зона істотного забруднення ґрунтового покриву навколо промисловихпідприємств охоплює територію в напрямку пануючих вітрів до 20-30 км і із іншихнапрямків 10-15 км. Розподіл атмосферних викидів по площі довкола відбуваєтьсяв певній закономірності на промисловій площадці підприємства переважаютьвикиди, що надходять із заводських труб і вентиляційної системи: в радіусі0,5-1 км випадають найбільш великі і важкі частки; на відстані 1,5-2,5 кмзнаходиться зона максимального і різноманітного забруднення; на відстані2,5-5,0 км при високих заводських трубах розташована зона такого жрізноманітного забруднення, але викиди мають більш тонкий гранулометричнийсклад; у смузі 5-10 км зосереджуються газопилові викиди різноманітного складу,однак щільність покриття ними тут значно менша.
Перед обстеженням забрудненості ґрунтовогоздійснюють рекогностировочний об'їзд територій під час якого уточняютьрозміщення населених пунктів напрямок сільськогосподарського виробництва тавипадки захворювання жителів населених пунктів. Обстежуючи умови забрудненнянавколишнього середовища промисловими викидами, необхідно підтримувати зв'язокз державними органами охорони природи, місцевими установамисанітарно-епідеміологічної та гідрометеорологічними службами, які мають пунктиконтролю за станом повітря, води, ґрунту. Ступінь забруднення ґрунтовогопокриву попередньо оцінюється за показниками кислотності, лужності,засоленості, співвідношення C/N в гумусі, вмісту сірки тощо. Висновок продальність переносу техногенних викидів робиться на підставі всієї зібраноїінформації, яка використовується також при виготовленні прогнозної (загальної)картосхеми. Вона обов'язково потрібна на початковому етапі обстеження, якпервісна основа. Загальну картосхему виготовляються у такий спосіб: на планімісцевості навколо підприємства забруднювача в радіусі 10 км по периметрупроводять зовнішню мережу території підвищеного вмісту важких металів, післячого намічають виїзні маршрутні лінії для відбору зразків ґрунту, а такожорієнтовні місця розташування, розмір і конфігурацію ключових, та елементарнихділянок і пробних (робочих) площадках.
Розуміти терміни і назви ділянок потрібно так:
Ключова ділянка – це найменша геоморфологічнаодиниця ландшафту, що в достатній мірі відображає тип, підтип тобто генезис івластивості ґрунту, ґрунтотворної породи, а також рельєф території, гідрологію,рослинність і т. д. В її межах виділяють елементарні ділянки.
Елементарнаділянка – це частина площі ключової ділянки, яка досить однорідна замезорельєфом і ґрунтовим покривом на рівні виду і різновиду. В межах ключовоїділянки їх може бути одна або декілька. Розмір елементарної ділянки величина непостійна і збільшується по мірі віддалення від джерела забруднювача. Чим далівід підприємства, тим більше елементарних ділянок.
Робоча (пробна) площадка. В межах елементарної ділянкивиділяється робоча площадка, яка призначена безпосередньо для відбирання пробґрунту з яких складається гніздова проба, основний розмір ділянки 1 га, алеякщо її ґрунтовий покрив різноманітний виділяють 2-3 робочі ділянки.
На плані місцевості орієнтовне розміщення пробнихплощадок здійснюється за такою схемою: безпосередньо навколо підприємстванамічають пробні площадки по 8 румбах; в радіусі 1,5-2,5 км (зона найбільшогозабруднення) – по 10-12; в радіусі 2,5-5,0 км – по 12-16; в радіусі 5-10 км –по 16-24 румбах і так далі. В полі місця розташування, як пробних площадок такі елементарних та ключових ділянок, уточнюють з урахуваннямландшафтно-геохімічних особливостей території, що обстежується. При розміщенніза румбами відстань між пробними площадками становитиме 1,5-2 км, а їх загальнакількість складатиме на орних землях 100-200, а з урахуванням площ під лісами,луками пасовищами – приблизно 200.
Кількістьточкових проб ґрунту, необхідних для складання гніздової проби, повинна бутитим більше чим сильніше варіювання (строкатість) вмісту важких металів. Навеликій відстані від джерела забруднення, де рівень забруднення і вміст важкихметалів мало відрізняється від фонового (природного), кількість точкових пробможе бути такою як при картографуванні мікроелементів – 20-30 проб. Знаближенням до підприємства для складання гніздової проби беруть 40-60 точковихпроб ґрунту. Час відбору ґрунтових проб не має істотного значення, алегосподарської точки зору дану роботу краще виконувати до сівби на весні, абовосени після збирання врожаю.2.1 Обстеження земель навколо підприємства ВАТ «Рівнеазот»
За літературними даними зона істотного забрудненняґрунтового покриву навколо промислових підприємств охоплює територію в напрямкупануючих вітрів до 20 — 30 км, а з інших боків – 10-15 км. В 2008 роцірозпочато обстеження сільгоспугідь на вміст важких металів в ґрунті навколо ВАТ«Рівнеазот». У викидах цього підприємства залежно від сировини можутьзнаходитись солі важких металів. За десятки років у відвалах підприємстванакопичилось тисячі тонн промислових відходів, основним з яких є фосфогіпс.
Методи досліджень Для вивченнязабруднення ґрунтів викидами ВАТ «Рівнеазот» було закладено пробні площадкирозміром 1га по 8-ми напрямках рози вітрів в радіусі 1 км, 2,5 км, 5 км, 10 км.Змішаний зразок складався з 20-40 індивідуальних проб відібраних на пробнихплощадках розміщених на віддалі 5 і 10 км і 40-60 проб відібраних на віддалі 1і 2,5 км буром на глибину 20 см.
Визначення міді, цинку, кадмію та свинцюпроводилось у витяжці 0,1н азотної кислоти з послідуючою атомно-абсорбційноюспектрофотометрією на С-115. Визначення ртуті проводилось у витяжцісуміші концентрованих азотної та сірчаної кислоти в співвідношенні 1:1 методомбезполум'яної атомної абсорбції на приладі «Юлія-2» [10].
В таблицях 2.1. – 2.5 наведено визначення вмістуважких металів в ґрунті сільгоспугідь поблизу ВАТ «Рівнеазот».
Дослідження показали, що вміст ртуті(табл. 2.1) в орному шарі ґрунту за всіма напрямками не перевищує ГДК (2,1мг/кг). Максимальні значення цього елементу складають 0,05 мг/кг. Розподілзабруднення рівномірний незалежно відстані та напрямку і не пов'язане звикидами підприємства.
Рівні забруднення ґрунтів кадмієм (табл.2..2) значно вищі як ртуттю, але не перевищують допустимих значень (3,0 мг/кг),Забруднення ґрунтів кадмієм найбільше на відстані 1 км. Максимальні значеннявідмічаються у південно-східному, північно-східному та північно-західномунапрямках і складають 2,05- 2,28 мг/кг.
Вміст свинцю (табл. 2.3) в ґрунті складає3,48-20,6 мг/кг і не перевищує ГДК (30 мг/кг). В східному, північному,північно-східному та північно-західному напрямках він зменшується звіддаленістю від підприємства. За іншими напрямками спостерігається зворотнатенденція. Максимальні значення відмічаються на відстані 2,5 км впівденно-східному і південно-західному напрямках, на відстані 5 і 10 км впівденному напрямку.
Вміст цинку (таблиця 2.4) в ґрунті складає0,98 — 16,68 мг/кг, значно нижче гранично-допустимих значень (100, мг/кг). Прицьому, відмічається збільшення концентрації елементу з віддаленістю відпідприємства в південному та південно-східному напрямку, де спостерігаютьсямаксимальні значення.
Щостосується забруднення ґрунтів міддю (таблиця 2.5), слід відмітити, щовміст її в ґрунті складає 2,5 — 33,55 мг/кг (ГДК – 55 мг/кг).Слід відмітити, щоконцентрація елементу зростає лише в північно-східному і південно-західномунапрямку. Максимальні рівні зустрічаються на віддалі 2,5 та 10 км відпідприємства в південному та північно-східному напрямку.

Таблиця2.1.
Вмістртуті в ґрунті навколо ВАТ «Рівнеазот»Напрямок Віддаль від підприємства, км 1 2,5 5 10 Схід 0,04 0,04 0,04 0,04 Захід 0,03 0,04 0,03 0,04 Північ 0,04 0,04 0,03 0,03 Південь 0,03 0,03 0,03 0,04 Північний схід 0,03 0,04 0,04 0,04 Північний захід 0,03 0,03 0,04 0,05 Південний схід 0,04 0,04 0,03 0,05 Південний захід 0,04 0,04 0,04 0,04
Таблиця2.2.
Вмісткадмію в ґрунті навколо ВАТ «Рівнеазот»Напрямок Віддаль від підприємства, км 1 2,5 5 10 Схід 1,82 1,08 0.7 2.2 Захід 1,62 1,75 1,43 1,03 Північ 1,52 1,25 1,66 1,57 Південь 1,89 0,70 1,3 0,72 Північний схід 2,28 1,75 2,05 1,42 Північний захід 2,05 1,5 1,03 2,16 Південний схід 2,09 0,51 0,78 1,29 Південний захід 1,49 1,65 1,21 1,68
Таблиця2.3.
Вмістсвинцю в ґрунті навколо ВАТ «Рівнеазот»Напрямок Віддаль від підприємства, км 1 2,5 5 10 Схід 7,91 8,31 6,39 5,16 Захід 3,79 5,77 6,05 7,37 Північ 6,49 4,36 5,43 3,86 Південь 7,75 9,11 20,6 19,64 Північний схід 7,95 3,68 4,82 3,87 Північний захід 7,56 5,04 5,79 6,53 Південний схід 5,47 12,58 7,76 9,11 Південний захід 3,48 14,53 5,58 5,15
Таблиця2.4.
Вмістцинку в ґрунті навколо ВАТ «Рівнеазот»Напрямок Віддаль від підприємства, км 1 2,5 5 10 Схід 3,41 9,71 9,25 5,14 Захід 8,9 3,4 2,89 8,55 Північ 6,99 1,84 3,92 0,98 Південь 7,52 7,08 16,68 14,06 Північний схід 5,82 0,40 1,24 1,02 Північний захід 11,89 4,15 3,20 3,80 Південний схід 2,22 7,17 4,28 9,68 Південний захід 4,10 9,23 1,72 3,46
Таблиця 2.5
Вміст міді в ґрунті навколо ВАТ «Рівнеазот»Напрямок Віддаль від підприємства, км 1 2,5 5 10 Схід 22,14 25,65 32,7 14,94 Захід 10,35 19,40 9,63 4,14 Північ 18,73 9,22 15,61 15,78 Південь 26,58 33,55 5,40 4,56 Північний схід 26,51 2,5 3,4 32,15 Північний захід 22,42 8,53 9,46 9,99 Південний схід 12,99 25,95 21,44 6,59 Південний захід 8,07 23,6 9,32 26,54
 
Висновки:
1. Вміст ртуті та свинцю в ґрунті на полях поблизу ВАТ «Рівнеазот» невідрізняється від середніх значень отриманих при агрохімічній паспортизації с/гугідь
2. Середній вміст кадмію і міді в ґрунті вищий в 3 і 2 разивідповідно, а цинку в 3 рази менший порівняно з результатами агрохімічноїпаспортизації.
 
Висновки
Бурхливий розвиток промисловості і накопиченняпродуктів техногенезу в ґрунті обумовлює необхідність розробки і впровадженняінтенсивних методів захисту ґрунтового покриву. Стратегічним напрямом в охороніприроди є впровадження безвідходних технологій, замкнутих циклів виробничоговодопостачання, ефективних пилогазоочисних споруд, що дозволило б зменшитинавантаження на ґрунт в 100—250 разів.
Особливезанепокоєння викликає зростання в останні роки процесів техногенногозабруднення та порушень водно-хімічних показників якості ґрунтів. Для підтримкирішень по забезпеченню виконання вимог закону України «Про охорону земель» іряду інших законодавчих актів, регулюючих сучасні земельні відносини в Україні,необхідно мати достовірні, точні і своєчасні дані про якісні і топографічніхарактеристики забруднених та деградованих земель, природу і параметри чинниківдеградації та забруднення.
Моніторинг земель– це система спостереження за станом земель з метою своєчасного виявлення змін,їх оцінки, відвернення та ліквідації наслідків негативних процесів. У системімоніторингу земель проводиться збирання, оброблення, передавання, збереження тааналіз інформації про стан земель, прогнозування їх змін і розробленнянаукового обґрунтувальних рекомендацій для прийняття рішень щодо запобіганнянегативним змінам стану земель та дотримання вимог екологічної безпеки.Моніторинг земель є складовою частиною державної системи моніторингу довкілля.
Завданняммоніторингу земель є періодичний контроль динаміки основних гнунтових процесіву природних умовах і при антропогенних навантаженнях, прогнозеколого-економічних наслідків деградації земельних ділянок з метою запобіганняабо усунення дії негативних процесів. До завдань монітор гину земельвідносяться: довгострокові систематичні спостереження за станом земель, аналізекологічного стану земель, своєчасне виявлення змін стану земель, оцінка цихзмін, прогноз і вироблення рекомендацій про попередження і усунення наслідківнегативних процесів, інформаційне забезпечення ведення державного земельногокадастру, землекористування, землеустрою, державного контролю за використаннямі охороною земель, а також власників земельних дільниць.
За літературними даними зона істотного забрудненняґрунтового покриву навколо промислових підприємств охоплює територію в напрямкупануючих вітрів до 20 — 30 км, а з інших боків – 10-15 км. В 2008 роцірозпочато обстеження сільгоспугідь на вміст важких металів в ґрунті навколо ВАТ«Рівнеазот». У викидах цього підприємства залежно від сировини можутьзнаходитись солі важких металів. За десятки років у відвалах підприємстванакопичилось тисячі тонн промислових відходів, основним з яких є фосфогіпс.
Дослідження показали, що вміст ртуті в орномушарі ґрунту за всіма напрямками не перевищує ГДК (2,1 мг/кг). Максимальнізначення цього елементу складають 0,05 мг/кг. Розподіл забруднення рівномірнийнезалежно відстані та напрямку і не пов'язане з викидами підприємства.
Рівні забруднення ґрунтів кадмієм значно вищі якртуттю, але не перевищують допустимих значень (3,0 мг/кг), Забруднення ґрунтівкадмієм найбільше на відстані 1 км. Максимальні значення відмічаються упівденно-східному, північно-східному та північно-західному напрямках іскладають 2,05- 2,28 мг/кг.
Вміст свинцю в ґрунті складає 3,48-20,6 мг/кг іне перевищує ГДК (30 мг/кг). В східному, північному, північно-східному тапівнічно-західному напрямках він зменшується з віддаленістю від підприємства.За іншими напрямками спостерігається зворотна тенденція. Максимальні значеннявідмічаються на відстані 2,5 км в південно-східному і південно-західномунапрямках, на відстані 5 і 10 км в південному напрямку.
Вміст цинку в ґрунті складає 0,98 — 16,68 мг/кг,значно нижче гранично-допустимих значень (100, мг/кг). При цьому, відмічаєтьсязбільшення концентрації елементу з віддаленістю від підприємства в південномута південно-східному напрямку, де спостерігаються максимальні значення.
Щостосується забруднення ґрунтів міддю, слід відмітити, що вміст її в ґрунтіскладає 2,5 — 33,55 мг/кг (ГДК – 55 мг/кг). Слід відмітити, що концентраціяелементу зростає лише в північно-східному і південно-західному напрямку.Максимальні рівні зустрічаються на віддалі 2,5 та 10 км від підприємства впівденному та північно-східному напрямку.

Списоквикористаних джерел та літератури
 
1.   Белюк С.А., Блохіна Н.М., Билолипський В.О. та ін. Методикамоніторингу земель, що перебувають в кризовому стані. – Харків, 1998.
2.   Бiлявський Г.О.Основи загальної екологiї: Пiдручник/Г.О.Бiлявський, М.М.Падун, Р.С.Фурдуй. — К.: Либiдь, 1993. — 304 c.
3.   Боков В.А. Основы экологической безопасности: Учеб. пособие/ В.А.Боков,А.В.Лущик. — Симферополь: СОНАТ, 1998. — 224 c.
4.   Герасимчук А.А. Основи екологiї: Опор. курс лекцiй: Навч.посiб./ А.А.Герасимчук, Ю.I.Палеха. — К: Укр.-фiн. iн-т менедж. i бiзнесу, 1999.— 68 c.
5.   Джигирей В. С. Екологія та охорона навколишнього природногосередовища: Навч. посіб. — К.: Знання, 2000.
6.   Довідник з агрохімічного та агроекологічного стану ґрунтів/ заредакцією Б.С. Носко та ін… – К.: Урожай, 1994.
7.   Закон України/> «Про охорону земель» // />Відомості Верховної Ради (ВВР), — 2003// № 39 — С.349.
8.   Екологічний енциклопедичнийсловник / Під заг. ред. І.І.Дедю. – Кишинів, 1990.
9.   Екологія: Навч. посібник,2-е вид. – Львів: «Новий світ», 2004.
10.  Інструкція доаналізатора ртуті «Юлія-2».
11. Корсак К. В., Плахотнік О. В. Основи екології. — 2-ге вид. — К.:МАУП, 2000.
12. Методика агрохімічної паспортизації сільськогосподарськогопризначення /за редакцією член-кор. УААН С.М. Рижука. – К., 2003.
13. Методика суцільного ґрунтово-агрохімічного моніторингусільськогосподарських угідь / за редакцією О.О.Созінова, Б.С. Прістера. – К.,1994. – С.51.
14. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвахсельхозугодий и продукции растениеводства. – М.: ЦИНАО, 1989. – С.62.
15.  Мякишев І. Проблеми українського ґрунтознавства. – Чернівці, 2001.
16.  Основи ґрунтознавства. – Чернівці, 1999.
17.  Основи екології: Навч. Посібник – 2-е видання. – К.: МАУП, 2000.
18.  Охорона ґрунтів:Навч. посібник / М.К.Шикула, О.Ф.Гнатенко, Л.Р. Петренко, М.В. Капштик. – К.:Знання, 2001. – 398 с.
19.  Панас P. M.Ґрунтознавство: навчальний посібник. – Львів: «Новий Світ – 2000»,2006. – 372 с.
20.  Патика М.В.Відновлення здоров’я ґрунту //Матеріали міжнародної науково-практичноїконференції «Оптимізація агроландшафтів: раціональне використання,рекультивація, охорона». — Дніпропетровськ, 2-4 червня 2003. — С. 45-47.
21. Петров К. М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы:Учеб. пособие для вузов. — 2-е изд., стер. — СПб.: Химия, 1998.
22.  Про затвердженняПоложення про моніторинг земель: Постанова… 20 серп. 1993 р. № 661 // Уряд.кур’єр. – 1993. – № 136 – 137. – С. 11.
23.  Про суцільнуагрохімічну паспортизацію земель с. — г. призначення: Указ… 2 груд. 1995 р. №1118 // Уряд. кур’єр. – 1995. – 14 груд. – С. 7.
24. Чернова Н. М., Былова А. М. Экология.— М.: Просвещение, 1988.
25.  Экология города: Учебник длявузов/ Под ред. Ф.В.Стольберга. — К.: Либра, 2000. — 464 c.
26.  Эффективность сельскохозяйственногоприродопользования/Отв. ред. П. Ф. Веденичев. — К., 1982.
27.  Якість ґрунтів тасучасні стратегії удобрення /за редакцією Д. Мельничука, Дж. Хофман, М.Городнього. – К.: Арістей, 2004.