Акімова Оксана

молодший науковий співробітник

Кураєва Ірина

докт. геол. наук, с.н.с., завідувач відділу

Інститут геохімії, мінералогії

та рудоутворення ім. М.П.Семененка НАН України

м. Київ

ЛІТОЛОГО-ГЕОХІМІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДОННИХ ВІДКЛАДІВ М.КИЄВА ТА ЇХ ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА

Важкі метали відносяться до найбільших забруднювачів гідросфери. Водойми і водотоки служать колекторами всіх видів забруднення, які осідають у донних відкладах (ДВ). Ці осадки накопичують відомості о потоках елементів, є джерелом інформації про геохімічні і екологічні умови у водоймах і водотоках, дозволяють оцінити сучасний екологічний стан водного середовища. Господарська діяльність людини призводить до забруднення поверхневих вод важкими металами, значна кількість яких є токсичними елементами.

Обʼєктом дослідження є донні відклади водойм і водотоків території м. Києва. Територія Києва розташована в межах трьох орографічних областей: Придніпровської височини, Поліської та Придніпровської низовин. Піднятою є вся південно-західна частина міста, де абсолютні висоти досягають 130–160 м. Переважаючі позначки на лівобережжі – 99–104 м. Тектонічне підняття правобережної частини міста і значна відмінність висотного положення окремих його частин спричинює досить сильну ерозію земної поверхні (передусім на правобережжі), що призводить до досить значної розчленованості рельєфу, поширенню зсувних процесів і ярів.

Донні відклади водойм і водотоків м. Києва, як зони антропогенного впливу, відмічаються специфічними відкладами і є основою «арени» розвитку техногенних потоків розсіювання хімічних елементів. Однією з основних характеристик сучасних донних осадків є їх гранулометричний (механічний, зерновий) аналіз. Особливості гранулометричного складу донних відкладів, їх речовинна складова вважаються важливими показниками, які визначають характер концентрації в них забруднюючих речовин.

Для розподілу на фракції донних відкладів застосований аналіз Безрукова П.Л. і Лісіцина А.П.(1960), розподіл осадків в яких наступний: в якості одного з основних показників гранулометричного складу прийняті переважаючі фракції. Числові границі між окремими типами осадків прийняті по найбільш поширеній десятичній системі (наприклад, розмірність зерен піску – від 1,0 до 0,1 мм, алеврита – від 0,1 до 0,01 мм і т.д.). який показав, що найбільше розповсюдження мають псамітові відклади, найбільша кількість серед яких припадає на фракцію 0,25–0,10 мм з оз. Святошинське і складає 54 %, при усередненій вазі по цій фракції 43,5 %; найменша кількість по цій фракції виявлена в оз. Мінське – 25,4 %. Серед пелітових осадків у фракції 0,01 – 0,005 мм наявність їх майже відсутні; виняток складає проба з оз. Алмазне – лише 0,06 %. В цих же осадках фракція <0,005 мм присутня в усіх пробах і усереднена вага її дорівнює 3,25 % (від 2,17 до 4,66 %). Взагалі, розподіл фракцій за величиною (мм) та по складу (%) має слідуючи діапазони: фракція 1,0 – 0,5 від 0,95 до 58,62; фракція 0,5 – 0,25 від 21,73 до 48,96; фракція 0,25 – 0,10 від 25,39 до 53,94; фракція 0,10 – 0,05 від 11,49 до 19,09; фракція 0,05 – 0,01 від 0,10 до 0,58; фракція 0,01 – 0,005 тільки 0,06; фракція <0,005 від 2,17 до 4,66.

Досліджувані зразки донних відкладів за мінеральним складом, по даним мікроскопічного аналізу, належать, в основному, до піщаних осадків і складаються з кварцу (який, як відомо, має головне породотвірне значення і є одним з найбільш розповсюджених мінералів уламкових порід) і польового шпату. Їх вміст у донних відкладах коливається від 55 % до 95 %. Найбільше (95 %) відмічено в оз. Алмазне і оз. Партизанської слави; розмірність зерен середньо і мілко зернисті, кварц чистий і прозорий. Основним джерелом надходження кварцу в донні відклади є алювіальні виноси стоку і людська діяльність, що особливо притаманно лівобережній частині міста, яка забудована на привозному грунті, в основному супесі.

Наведені в табл. 1 розрахунки показали, що переважають псамітові (піщані) відклади на долю яких припадає 83,97 % від загальної ваги, а на долю фракції 0,50–0,25 мм (ці ж осадки) приходиться максимальна кількість псамітових відкладів – 30,44 % від загальної ваги. На долю фракції 0,25 – 0,10 мм (теж в межах піщаних відкладів) припадає 29,31 %. На алевритові відклади приходиться 11,44 %, з них 11,32 % – фракція 0,10–0,05 мм. Грубоуламкуваті осадки (псафіти), як видно з табл. 1, присутні в усіх пробах, за винятком відкладів з оз. Нижній Тельбін. В табл. 1 представлені дані для найбільш забруднених вод і донних осадків.

Проведений спектральний аналіз показав міру забрудненості донних відкладів важкими металами [3]. Основна концентрація нікелю виявлена в озерах Мінське і Нижній Тельбін: при фоновому показнику 10,3 мг/кг [4] валовий вміст дорівнює 1000 мг/кг та 340 мг/кг, відповідно. Максимальна валова величина кобальту (72 мг/кг) відмічена в оз. Мінське, що значно перевищує фон (3,0 мг/кг). Максимальне валове значення хрому показала проба також з оз. Мінське (1430 мг/кг), що набагато перевищує фон (21,3 мг/кг). Забрудненість міддю, свинцем, цинком також найвища в оз. Мінське і перевищує фонові значення по елементам у десятки разів. Донні відклади оз. Нижній Тельбін надзвичайно забруднені цинком – валове значення дорівнює 13250 мг/кг при фоновому 7,5 мг/кг; тільки в цьому озері в більшості фракцій виявлено кадмій.

Як відомо, міграція – це процесс переміщення хімічних елементів в просторі і в часі, який призводить до їх концентрації, або розсіюванню.Для оцінки цього процессу велике значення має визначення міграційно-здібних форм знаходження елементів.

З метою вивчення міграції важких металів в обʼєктах довкілля проведено визначення форм знаходження їх у донних відкладах території м. Києва. Основні статистичні розрахунки складу досліджуваних мікроелементів наведені в табл. 2.

Таблиця 1

Розподіл гранулометричних фракцій донних відкладів м. Києва, мас. %.

Таблиця 2

Статистичні параметри ВМ в донних відкладах м. Києва, мг/кг

Для оцінка забруднення водних об'єктів м. Києва по отриманим концентраціям важких металів використана методика визначення коефіцієнта

і ступеня забрудненості за Л. Хокансоном [5]. Коефіцієнт забрудненості (C_f), який характеризує забруднення данної акваторії як окремими елементами, так і сумарним впливом за допомогою визначення степені забруднення (C_d) і який кваліфікує загальне забруднення обʼєкта досліджуваним єлементом. Він (C_f) розраховувався як частка від ділення концентрації елемента до фону (значення фону взято з роботи Лютої Н.Г. [4]). Ступінь забрудненості (C_d) визначався як сума коефіцієнтів забрудненості (C_f) в точці відбору проби (табл.4). Отримані дані підтвердили, що найбільше забрудненими (C_d=81,8) важкими металами є донні осадки оз. Нижній Тельбін. Мінімальні значення ступеня забрудненості (C_d=1) відмічені в оз. Лугове і каналі по вул. Закревського.

Визначення форм знаходження важких металів в ДО проведено методом [6]. Селективними екстрагентами слугували етанол (H2O+20 % C2H5OH), ацетат амонію (1 М СH3COONH4), ацетат натрію (1 M CH3COONa), кислоти: оцтова(0,04 HCl+25 % CH3COOH (95º C), азотна (HNO3+H2O (90º C) і хлорна (HF+HClO4 (3:1)). За результатами зʼясовано, що у донних відкладах найбільша кількість ВМ перебуває у формі, асоційованій з оксидами й гідроксидами заліза та мангану (42–37 % від валової ваги елементів), найменша – у водорозчинній формі (0,1–1,0 %).

Таким чином, еколого-геохімічна ситуація території Київської міської агломерації визначається особливостями розподілу хімічних елементів в природних утвореннях, серед яких важкі метали, як токсичні елементи, займають провідне місце.

Результати літолого-геохімічних досліджень донних відкладів показав, що водойми і водотоки території м. Києва надзвичайно забруднені важкими металлами і знаходяться у дуже незадовільному стані. Отримані дані стану донних відкладів свідчать про складні санітарно-гігієнічні умови, про необхідність запровадження заходів з метою поліпшення екологічного стану довкілля.

Література

1. Набиванець Б.Ф., Осадчий В.І., Осадча Н.М., Набиванець Ю.Б. Аналітична хімія поверхневих вод. К.: Наук. думка. 2007. – 456 c.
2. Грунти. Методи лабораторного визначення гранулометричного (зернового) та мікроагрегатного складу. ДСТУ Б В.2.1.–19: 2009. – Київ. Мінрегіонбуд України. – 2010. – 23 с.
3. Кураєва І.В., Самчук А.І., Слободяник М.С., Стадник В.О., Манічев В.Й., Єгоров О.С., Красюк О.П., Злобіна К.С., Огар Т.В., Батієвський Б.О., Локтіонова О.П., Гайдіхович К.В., Неведомська О.О. Еколого-геохімічні дослідження природних вод Київського мегаполісу. – К.: Наук. думка. – 2008. – 218 с.
4. Люта Н.Г. Екологічний стан довкілля та Європейська перспектива України / Н.Г. Люта // Мінеральні ресурси України. – 2011. - № 1. – С. 6–9.
5. Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control – asedimentological approach // Water Res. 1980.– V. 14.–P. 975–2001.
6. Самчук А.И., Огарь Т.В., Дмитренко К.Э. Формы нахождения тяжелых металлов в почвах Украинского Полесья // Пошукова та екологічна геохімія. ­ 2007. ­ № 1 (6). – 33-37 с.