Особливості розподілу важких металів в органах calamagrostis epigeios за умов росту на відвалах вугільних шахт

УДК 581.5:631.416.8

С. В. Бешлей, В. І. Баранов, М. П. Козловський, В. І. Козловський
Інститут екології Карпат НАН України, Львів, Україна
Львівський національний університет ім. Івана Франка

S. V. Beshley, V. І. Baranov, М. P. Kozlovsky, V. І. Kozlovsky
Institute of Ecology of the Carpathians NAS of Ukraine, Lviv, Ukraine
Ivan Franko National University, Lviv, Ukraine

На території України знаходиться понад півтори тисячі породних відвалів вугільних шахт. На західній території країни вони сконцентровані в межах Червоноградського гірничопромислового району. Породні відвали вугільних шахт – це чинники тотального забруднення землі, води, повітря. Лише з одного середнього терикона щороку вимивається та здувається у вигляді пилу понад 400 тонн породи. Крім того, з нього вилужується понад 8 тонн солей, у тому числі сполуки важких металів. Усі ці речовини та їх сполуки створюють навколо терикону зону техногенного забруднення. Самозаростання відвалів триває десятки та сотні років. Спочатку відбуваються процеси окиснення породи та вивітрювання і лише потім оселяються рослини, які з часом фор-мують рослинний покрив.

Один із перших видів трав’яних рослин, який оселяється на відвалах – куничник наземний – росте поодинокими кущами або формує суцільні куртини. Процес формування рослинного покриву дуже важливим, адже відбувається як накопичення важких металів у рослинах, так і зв’язування субстрату їх коренями та кореневищами, що зменшує процес вивітрювання та вимивання породи. Питання перерозподілу важких металів у субстратах, надземних, підземних частинах і відпаді куничника наземного важливе для з’ясування умов формування едафотопу при поселенні піонерних видів, перерозподілі важких металів між субстратом і рослинами та стабілізації умов техногенного ґрунтового покриву відвалів.

Для вивчення поставленого завдання як модельні об’єкти обрано відвали Центральної збагачувальної фабрики (ЦЗФ), шахт «Надія» та «Візейська» (Львівська область), які розрізнялися за ступенем природного заростання та рекультивації. ЦЗФ почала своє виробництво у 1979 році, і до сьогодні в результаті її діяльності вже сформовано відвал загальною площею понад 76 га. За досить незначний період часу на північній і північно-східній сторонах відвалу почав формуватися рослинний покрив, домінантне місце в якому займає куничник наземний. Для порівняння відібрано пробні зразки субстрату по елементах рельєфу та рослини на відвалі ЦЗФ із природно зарослого відвалу шахти «Візейська» під куртинами куничника наземного, де він уже не є домінантним видом у рослинному угрупуванні, яке сформувалось, та під куничником на рекультивованому відвалі шахти «Надія».

Проби субстрату з глибини 0–20 см відбирали на пробних ділянках відвалів методом «конверту» у 2010 році. Для визначення важких металів проби спалювали у фарфорових тиглях у муфельній печі за температури 400–450 ºС протягом 4–6 годин до отримання однорідного кольору золи. Після цього обробляли проби субстрату сумішшю HCl та HNO3 у співвідношенні 3 : 1. Вміст металів у частинах рослин визначали у середній пробі, яку формували з відібраної у п’яти місцях у межах пробної ділянки. Проби повітряно-сухого рослинного матеріалу озоляли за температури 450 ºC. Отриману золу після зважування розчиняли розведеною HNO3. Валовий вміст металів визначали атомно-абсорбційним методом на спектрофотометрі С115М1 у пропан-бутановому полум’ї з використанням дейтерієвого коректора неселективної абсорбції.
Одна з проблем геохімічного обстеження територій і встановлення рівнів техногенного забруднення ґрунтів – порівняння одержаних результатів аналізу. Для цього одні дослідники використовують ГДК (ОДК) того чи іншого елемента, інші – кларковий вміст елементів за А. П. Виноградовим (1952). На думку багатьох вчених як ГДК, так і кларк за Виноградовим мають недоліки, що не дозволяють об’єктивно оцінювати стан техногенного впливу. Тому А. І. Фатєєв і Я. В. Пащенко (2003) для нормування техногенних впливів запропонували використовувати фоновий вміст мікроелементів у ґрунтах України та застосовувати його як місцеві кларки окремих елементів.

Слід зауважити, що, характеризуючи пусту породу відвалів, не спостерігалося перевищення ГДК для валового вмісту важких металів, але, порівнюючи з фоновим вмістом на цій території, яка представлена дерново-слабопідзолистими ґрунтами, спостерігається збільшення вмісту Zn і Mn у 2 та Cu – у 40 разів, перевищення кількості Pb спостерігається лише у субстраті під заростями куничника на схилі відвалу ЦЗФ із червоною породою. Отже, вміст цих важких металів аномальний для прилеглої території: шляхом вимивання та вивітрювання важкі метали потенційно забруднюють оточуючі екосистеми. Тому актуальним було дослідження ланцюга міграції та розподілу важких металів у органах куничника.

Аналізуючи вміст важких металів у надземних, підземних органах і відпаді куничника слід зазначити, що відбувається селективне їх накопичення та перерозподіл по частинах рослин. Вміст також залежить від фази розвитку рослини та можливих взаємодій між хімічними елементами у ґрунті. При аналізі вмісту важких металів у різних частинах рослин куничника наземного визначено, що більшість їх концентрується в кореневій частині: корінь – первинний бар’єр при надходженні елементів із ґрунту до рослини. Особливо цікаве накопичення заліза коренями та кореневищами куничника на рекультивованому відвалі шахти «Надія», де його вміст удвічі більший, ніж у субстраті. Перерозподіл елементів між живими надземними органами та відпадом характеризується збільшенням їх в останніх. Отже, прослідковується така схема зменшення кількісного вмісту важких металів у субстраті та куничнику: субстрат, підземна частина, відпад, надземна частина.

Куничник наземний, який володіє широкою екологічною амплітудою, стійкий до негативних чинників техногенних едафотопів, зокрема збільшеного вмісту важких металів, можна використовувати для рекультивації схилів відвалів. Практичне значення заростання відвалів куничником полягає у зв’язуванні субстратів його коренями та кореневищами, запобіганню вимивання та видування важких металів із породи.


Zoocenosis — 2011
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 5-6

Розповісти колегам:

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Tags: , , , ,

Trackback from your site.