Особливості аеротехногенного забруднення грунтів в індустріальних регіонах Алжиру та України

Abstract

Результати дисертаційного дослідження рекомендується використовувати службам екологічної інспекції та моніторингу стану навколишнього природного середовища в Алжирі і в Україні, а також у навчальному процесі Дніпропетровського державного аграрно-економічного університету, Херсонського державного аграрного університету, Національного гірничого університету при викладанні курсів «Екотоксикологія», «Нормування антропогенного навантаження на навколишнє середовище», «Моніторинг навколишнього середовища», «Моделювання і прогнозування стану довкілля», «Методологія та організація наукових досліджень», «Інформаційні технології». У дисертації викладено результати досліджень аеротехногеного забруднення грунтів внаслідок викиду газів NO2, SO2 та техногенного пилу промисловими підприємствами на півночі Алжиру і на південному сході України. Формування циркуляційних потоків аерозолів диоксиду азоту і сірки пов'язано з фотохімічними властивостями токсикантів, особливостями клімату і мегарельєфу місцевості. Просторові розподіли річних періодичних складових атмосферних забруднювачів іноді антикорелюють з розташуванням промислових центрів, що може пояснюватися впливом збережених природних рослинних екосистем, піддаються сезонним циклам активності атмосферної абсорбції. Відчутний вплив на циркуляцію атмосферних потоків у межах індустріальних агломерацій надають річкові екосистеми. Їх існування є вірогідним чинником зміщення зони найбільшої концентрації повітряних полютантів із зони безпосереднього знаходження підприємств забруднювачів у райони передмістя. Згідно з даними ГІС-картографування діяльність індустріальних агломерацій приводить до формування ореолів аеротехногенного забруднення не лише на промисловому майданчику, але і в прилеглих житлових районах. При наявності безлічі розосереджених джерел відбувається накладення окремих викидів і утворюється сумарний факел, який поширюється на відстані в кілька десятків кілометрів. Порівняння даних дистанційного і наземного спостереження за станом забруднення атмосфери індустріальних агломерацій свідчить про тенденцію збільшення ризику випадіння азотнокислих дощів. В результаті промислової діяльності металургійного комбінату компанії Арселор Міттал-Аннаба в районі Ель Хаджар в зоні аеротехногенного забруднення опинилися житлові райони Сіді Амар і Ель Буні, а на південному сході України – селітебні масиви міст Дніпро, Кам’янське і Кривий Ріг. Аеротехногенне забруднення грунтів важкими металами пов'язано із випаданням техногенного пилу. Кореляції, отримані між вмістом важких металів і різними фракціями дозволяють припустити, що трьома основними джерелами частинок техногенного пилу є: промислові підприємства, дорожній рух (для часток 2,5мкм) і теригенні джерела (для часток 10мкм). Створення декількох ГІС карт відповідних розмірам часток техногенного пилу дало можливість визначитись із територіями екологічних ризиків розвитку процесів деградації ґрунту та небезпеки для здоров’я людей у мегаполісі Алжир. Найбільший рівень аеротехногеннго забруднення ґрунтів важкими металами зафіксований у 5-ти кілометровій зоні дії сталеливарних комбінатів. За значенням сумарного показника забруднення ґрунтів важкими металами загальна екологічна ситуація оцінюється як «помірно небезпечна». Встановлені значення концентрацій робочих розчинів важких металів за яких поглинання елементів пробами ґрунтів міста Алжир проходять досить інтенсивно. Насичення ґрунтового розчину кадмієм становить 50 мг/дм3 , цинком– 100 мг/дм3 , міддю – 200 мг/дм3 , свинцем – 400 мг/дм3 . Значення максимальної ємності поглинання для кадмію, свинцю, міді та цинку в нижележачому шарі грунтоутворюючому шарі породи (50 – 60 см) було майже в 2-5 разів вище в порівнянні з шарами на глибині 0-10см. Найбільше значення граничної ємності поглинання по всіх важких металів зафіксовані для проб ґрунту з найменш забрудненої зони аеропорту міста Аннаба. Зафіксовано достовірне зниження значення біомаси проростків і вмісту білку в коренях рослин редиски в трьох зонах міста Аннаба порівняно з показниками зони аеропорту. Велика гетерогенність білків ізопероксидаз 4-денних коренів проростків редиски відзначена і в індустріальних містах Дніпро і Кам’янське на грунтах з великим рівнем забруднення важкими металами. Порівняльна оцінка ЕФспектрів свідчить, що різний рівень забруднення ґрунтів тестових ділянок, різниться за інтенсивністю активно реорганізації в системі біосинтезу білку. Адаптивний потенціал тестових рослин редису відносно різного ступеню токсичності грунтів реалізується за рахунок мінливості активності ферменту пероксидаза в межах норми реакції. Rezultaty dysertatsiinoho doslidzhennia rekomenduietsia vykorystovuvaty sluzhbam ekolohichnoi inspektsii ta monitorynhu stanu navkolyshnoho pryrodnoho seredovyshcha v Alzhyri i v Ukraini, a takozh u navchalnomu protsesi Dnipropetrovskoho derzhavnoho ahrarno-ekonomichnoho universytetu, Khersonskoho derzhavnoho ahrarnoho universytetu, Natsionalnoho hirnychoho universytetu pry vykladanni kursiv «Ekotoksykolohiia», «Normuvannia antropohennoho navantazhennia na navkolyshnie seredovyshche», «Monitorynh navkolyshnoho seredovyshcha», «Modeliuvannia i prohnozuvannia stanu dovkillia», «Metodolohiia ta orhanizatsiia naukovykh doslidzhen», «Informatsiini tekhnolohii». U dysertatsii vykladeno rezultaty doslidzhen aerotekhnohenoho zabrudnennia hruntiv vnaslidok vykydu haziv NO2, SO2 ta tekhnohennoho pylu promyslovymy pidpryiemstvamy na pivnochi Alzhyru i na pivdennomu skhodi Ukrainy. Formuvannia tsyrkuliatsiinykh potokiv aerozoliv dyoksydu azotu i sirky poviazano z fotokhimichnymy vlastyvostiamy toksykantiv, osoblyvostiamy klimatu i mehareliefu mistsevosti. Prostorovi rozpodily richnykh periodychnykh skladovykh atmosfernykh zabrudniuvachiv inodi antykoreliuiut z roztashuvanniam promyslovykh tsentriv, shcho mozhe poiasniuvatysia vplyvom zberezhenykh pryrodnykh roslynnykh ekosystem, piddaiutsia sezonnym tsyklam aktyvnosti atmosfernoi absorbtsii. Vidchutnyi vplyv na tsyrkuliatsiiu atmosfernykh potokiv u mezhakh industrialnykh ahlomeratsii nadaiut richkovi ekosystemy. Yikh isnuvannia ye virohidnym chynnykom zmishchennia zony naibilshoi kontsentratsii povitrianykh poliutantiv iz zony bezposerednoho znakhodzhennia pidpryiemstv zabrudniuvachiv u raiony peredmistia. Zghidno z danymy HIS-kartohrafuvannia diialnist industrialnykh ahlomeratsii pryvodyt do formuvannia oreoliv aerotekhnohennoho zabrudnennia ne lyshe na promyslovomu maidanchyku, ale i v prylehlykh zhytlovykh raionakh. Pry naiavnosti bezlichi rozoseredzhenykh dzherel vidbuvaietsia nakladennia okremykh vykydiv i utvoriuietsia sumarnyi fakel, yakyi poshyriuietsia na vidstani v kilka desiatkiv kilometriv. Porivniannia danykh dystantsiinoho i nazemnoho sposterezhennia za stanom zabrudnennia atmosfery industrialnykh ahlomeratsii svidchyt pro tendentsiiu zbilshennia ryzyku vypadinnia azotnokyslykh doshchiv. V rezultati promyslovoi diialnosti metalurhiinoho kombinatu kompanii Arselor Mittal-Annaba v raioni El Khadzhar v zoni aerotekhnohennoho zabrudnennia opynylysia zhytlovi raiony Sidi Amar i El Buni, a na pivdennomu skhodi Ukrainy – selitebni masyvy mist Dnipro, Kamianske i Kryvyi Rih. Aerotekhnohenne zabrudnennia hruntiv vazhkymy metalamy poviazano iz vypadanniam tekhnohennoho pylu. Koreliatsii, otrymani mizh vmistom vazhkykh metaliv i riznymy fraktsiiamy dozvoliaiut prypustyty, shcho troma osnovnymy dzherelamy chastynok tekhnohennoho pylu ye: promyslovi pidpryiemstva, dorozhnii rukh (dlia chastok 2,5mkm) i teryhenni dzherela (dlia chastok 10mkm). Stvorennia dekilkokh HIS kart vidpovidnykh rozmiram chastok tekhnohennoho pylu dalo mozhlyvist vyznachytys iz terytoriiamy ekolohichnykh ryzykiv rozvytku protsesiv dehradatsii gruntu ta nebezpeky dlia zdorovia liudei u mehapolisi Alzhyr. Naibilshyi riven aerotekhnohennho zabrudnennia gruntiv vazhkymy metalamy zafiksovanyi u 5-ty kilometrovii zoni dii stalelyvarnykh kombinativ. Za znachenniam sumarnoho pokaznyka zabrudnennia gruntiv vazhkymy metalamy zahalna ekolohichna sytuatsiia otsiniuietsia yak «pomirno nebezpechna». Vstanovleni znachennia kontsentratsii robochykh rozchyniv vazhkykh metaliv za yakykh pohlynannia elementiv probamy gruntiv mista Alzhyr prokhodiat dosyt intensyvno. Nasychennia gruntovoho rozchynu kadmiiem stanovyt 50 mh/dm3 , tsynkom– 100 mh/dm3 , middiu – 200 mh/dm3 , svyntsem – 400 mh/dm3 . Znachennia maksymalnoi yemnosti pohlynannia dlia kadmiiu, svyntsiu, midi ta tsynku v nyzhelezhachomu shari hruntoutvoriuiuchomu shari porody (50 – 60 sm) bulo maizhe v 2-5 raziv vyshche v porivnianni z sharamy na hlybyni 0-10sm. Naibilshe znachennia hranychnoi yemnosti pohlynannia po vsikh vazhkykh metaliv zafiksovani dlia prob gruntu z naimensh zabrudnenoi zony aeroportu mista Annaba. Zafiksovano dostovirne znyzhennia znachennia biomasy prorostkiv i vmistu bilku v koreniakh roslyn redysky v trokh zonakh mista Annaba porivniano z pokaznykamy zony aeroportu. Velyka heterohennist bilkiv izoperoksydaz 4-dennykh koreniv prorostkiv redysky vidznachena i v industrialnykh mistakh Dnipro i Kamianske na hruntakh z velykym rivnem zabrudnennia vazhkymy metalamy. Porivnialna otsinka EFspektriv svidchyt, shcho riznyi riven zabrudnennia gruntiv testovykh dilianok, riznytsia za intensyvnistiu aktyvno reorhanizatsii v systemi biosyntezu bilku. Adaptyvnyi potentsial testovykh roslyn redysu vidnosno riznoho stupeniu toksychnosti hruntiv realizuietsia za rakhunok minlyvosti aktyvnosti fermentu peroksydaza v mezhakh normy reaktsii.