Презентація на тему:
Екологічна оцінка властивостей природних ґрунтів та ступеню забруднення їх важкими металами в районі Кременчуцького нафтопереробного заводу

«Екологічна оцінка властивостей природних ґрунтів та ступеню забруднення їх важкими металами в районі Кременчуцького нафтопереробного заводу» Науково-дослідницька робота Автор роботи : Нагурнова Анна Сергіївна учениця 11 класу Кременчуцької ЗОШ I-III ст. №31 Науковий керівник : Підоріна Людмила Іванівна, учитель географії Кременчуцької ЗОШ I-III ступенів №31, науковий кореспондент Інституту педагогіки НАПН України 1

АКТУАЛЬНІСТЬ ПРОБЛЕМИ Вибір теми наукового дослідження визначила проблема забруднення важкими металами природних ґрунтів біля промислових підприємств міста,зниження виконання ґрунтами екологічних функцій та відсутність узагалі як таких досліджень властивостей природних ґрунтів міста та їх змін у залежності від ступеню забруднення. Це потребує проведення постійного моніторингу екологічного стану ґрунтів , визначення причин їх деградації, а також, у перспективі-створення карти ґрунтів міста . 2

НАУКОВИЙ АПАРАТ Об'єкт дослідження: природні ґрунти IV тераси Дніпра біля КНПЗ,не задіяні в господарському використанні Предмет дослідження: механічні,фізико-хімічні властивості ґрунтів,їх екологічні функції,ступінь забруднення важкими металами Мета дослідження: проведення дослідження властивостей,забруднення та класифікація природних ґрунтів ,оцінка їх екологічного стану Гіпотеза:природні ґрунти в районі промислових підприємств не виконують свої екологічні функції та забруднені важкими металами 3

ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ: 1.Відібрати ґрунтові моноліти з природним ґрунтом на IVтерасі Дніпра навколо КНПЗ. Визначити генетичні горизонти, морфологічні ознаки. 2.Визначити фізичні властивості ґрунтів. 3. Визначити хімічні властивості і склад ґрунтів. 4. Класифікувати ґрунти : визначити типи , підтипи, роди, види,різновиди досліджуваних ґрунтів. 5.Провести дослідження забруднення грунтів важкими металами. 6. Скласти рекомендації щодо поліпшення екологічного стану природних ґрунтів в районі КНПЗ 4

ВИКОНННЯ ПЕРШОГО ЗАВДАННЯ 5 Відібрати ґрунтові моноліти з природним ґрунтом на IV терасі Дніпра та проби ґрунтів навколо КНПЗ на відстані 0,500,1000,1500м. Визначити генетичні горизонти, морфологічні ознаки кожного горизонту.

6 Відібрано 16 ґрунтових монолітів природних ґрунтів та 16 проб ґрунтів біля КНПЗ для визначення вмісту важких металів. 4 Схема розташування грунтових розрізів та місць відбору проб Р12-16 Р8-12 Умовні позначення Р1 –місце грунтових розрізів Р1-4 Р5-8 6

7 Шурф 1.0м від КНПЗ на схід Шурф 2. 500м від КНПЗ на схід Шурф 3.1000м від КНПЗ на схід Шурф 4. 1500м від КНПЗ на схід Ґрунтові розрізи

Горизонт А-гумусовий (важкий суглинок) до 20 см Горизонт Аt-техногенний(глина) від 20 до 70 см Горизонт А1 (важкий суглинок) від 70 до 90 см Горизонт В (середній суглинок) >90 см АВ- гумусовий 60-90 см ВС- перехідний, материнська порода > 90 см А- гумусовий, 0-60 см АВ- гумусовий, 60-75 см В Ілювіальний Перехідний > 75 см 0 – 70 см 70 – 100 см С 100 – 120 см материнська порода У ході виконання першого завдання визначені ґрунтові профілі 8 0 м 500 м 1000м 1500м Встановлено,що грунти відносяться до чорноземів звичайних та карбонатних А₀- степовий войлок 3-4 см А- гумусовий 4-60 см А гумусовий В1ілювіальний перехідний

ВИКОНАННЯ ДРУГОГО ЗАВДАННЯ Лабораторні дослідження фізичних та хімічних властивостей ґрунтів 9

Лабораторні дослідження фізичних та хімічних властивостей ґрунтів на кафедрі екології Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління 10

У ході досліження визначено: 11 Вологість ґрунту Механічний склад Структура ґрунту Тип структури ґрунту Щільність ґрунту Новоутворення Гігроскопічна волога, % Питома вага, г/см³ Об’ємна вага, г/см³ Пористість, % Кількість гумусу, % Закіпання Кількість карбонатів ,мг/екв рН ґрунту Водна витяжка: хлориди ,сульфати ,кальцій Солянокисла витяжка: сульфати, оксид заліза(ІІІ), лужність, кальцій

Виконання третього завдання 12 Дослідження забруднення ґрунтів важкими металами на ТОВ «Силікон» у Світловодську

Результати дослідження 13

14 Властивості ґрунтів. 0 м від КНПЗ Таблиця 1   Ом від НПЗ, насипний Горизонт ґрунту А гумусовий до 20 см Аtнасипний техногенний 20-70 см A2гумусовий похований 70-90 см Bперехідний ілювіальний>90см Колір ґрунту Темно-сірий Жовто-бурий Чорний Коричневий Тип структури ґрунту - - - - Структура ґрунту Горіховата Призматична Призматична Листувата Вологість ґрунту зволожений зволожений зволожений Зволожений Щільність ґрунту Рихлий Дуже щільний Рихлий Дуже щільний Механічний склад Важкий суглинок Глина Важкий суглинок Середній суглинок Кількість гумусу, % 4,26 - 4,89 - Закипання Сильне закипання Сильне закипання - - Гігроскопічна волога, % 6,68 - - - Питома вага, г/см³ 3,064 2,856 3,133 3,003 Об’ємна вага, г/см³ 1,235 - - - Пористість, % 66 64 67 66 Кількість карбонатів ,мг/екв 4,072 - - - рН ґрунту 7,5   7,5-8 8 8,5- Водна витяжка   Хлориди - - - - Сульфати + + - - Кальцій + + + + Солянокисла витяжка Сульфати - + - - Оксид заліза(ІІ) + + + + Оксид заліза(III) Слабо + + Дуже сильно + Слабо + Лужність 0,04519 0,06222 0,077808 0,131176 Кальцій + + - -   Чорноземкарбонатниймалопотужний малогумусний,похований- чорнозем звичайний мало гумуснийважкосуглинковий

У ході дослідження нами визначені головні особливості першого типу ґрунту: 1.Чорнозем звичайний, малогумусний, важкосуглинковий. 2.Тип водного режиму не промивний, тип ґрунту- автоморфний. 3.Гумусність 4,8%, що типово для чорноземів звичайних. 4.Грунтотворення відбувається на важких суглинках. 1.У горизонті А міститься багато карбонатних желваків-грудочок . 2.Оксиди Fe(ІІ) i Fe(ІІІ) присутні у всіх горизонтах від поверхні. Наявність високодисперсних мінералів та суглинків обумовлює наявність оксидів Fe2+. Руйнування глинистих мінералів супроводжується окисленням Fe2+ до Fe3+. Особливо активно це відбувається в ілювіальному горизонті. Загальні ознаки : Встановлено, що: 15

16 Властивості ґрунтів.500м від КНПЗ Таблиця 2 500м від НПЗ біля болота природний 1.Горизонти А₀- степовий войлок 3-4 см А- гумусовий 4-60 см АВ- гумусовий 60-90 см ВС- перехідний, материн порода> 90см 2. Колір чорний Темно-сірий Коричнево-жовтий 3. Вологість зволожений вологий сирий 4. Механічний склад Важкий суглинок Важкий суглинок Важкий суглинок 5. Структура Зерниста Грудкувато-горіхувата Грудкувато-зерниста 6. Тип стр-ри грунту Кубовидний Кубовидний Кубовидний 7. Щільність Рихлий Дуже щільний Рихлий 8. Новоутворення Вапниста мука, білоглазка 9. Гідроскопічна вологість, % 0,92 10. Питома вага, г/см³ 2,55 2,09 2,024 1,98 11. Об'ємна вага, г/см³ 0,92 12. Пористість, % 64 56 55 54 13. Водна витяжка Хлориди - NaCI +сода MgCI2NaCO3 + дуже сильно Сульфати + + дуже сильно NaSo4+дуже сильно Mg2SO4 Кальцій - - +CaCI2 ОксидиFe²⁺ + + + + Оксиди Fe³⁺ + +дуже слабо + + Сульфати + - CaSO4+ сильно гіпс Кальцій + + + CaCO3+ 14.Кількість гумусу % 5,8 5,5 15. рН 8 7,5 7 16. Лужність % 0,07 0,05 0,04 17. Закіпання Закіпає Закіпає Сильно закіпає 18. Карбонатність % 4,68 - - Чорноземкарбонатний,солонцюватиймалогумуснийважкосуглинковий

У ході дослідження нами визначені головні особливості другого типу ґрунту: 1.Чорнозем карбонатний солонцюватий малогумусний важкосуглинковий. 2.За типом зволоження ґрунт є випітним. 3.Тип ґрунту напівгідроморфний. Внаслідок цього в профілях АВ і ВС простежується невелике засолення. Переважає сульфітно-содове засолення. 17 Загальні ознаки : Встановлено,що: 1.В горизонті А виявлена найкраща для чорноземів класична зерниста структура до глибини 50 см. 2.Є новоутворення у вигляді вапнистої муки та псевдоміцелію. 3.Закіпання спостерігається від поверхні. 4.Є присутність оксидів Fe(II). 5. Можна припустити що озалізнення і карбонатизація ґрунту підсилена атмотехногенним запиленням міста в якому домінують залізо, кальцій, магній.

16 Властивості ґрунтів.1000м від КНПЗ 18 Таблиця 3 1.Горизонти А- гумусовий, 0-60 см АВ- гумусовий, 60-75 см В-ілювіальний Перехідний> 75см 2. Колір чорний сірий Сіро-коричневий 3. Вологість зволожений зволожений зволожений 4. Механічний склад Важкий суглинок 16б Важкий суглинок 16б Важкий суглинок 16б 5. Структура Грудкувато-горіхувата Стовпчасто-тонкопризматична Горіхувато-стовбчаста 6. Тип стр-ри грунту Кубовидний Призмовидний Кубовидо-призмовидний 7. Щільність Ущільнений транспортом Рихлий Дуже щільний з глиною 8. Новоутворення 9. Гідроскопічна вологість, % 2,92 10. Питома вага, г/см³ 2,68 2,61 2,73 2,05 11. Об'ємна вага, г/см³ 1,22 12. Пористість, % 55 53 55 41 13. Водна витяжка Хлориди Сульфати Кальцій ОксидиFe²⁺ + + + Оксиди Fe³⁺ - + дуже сильно + слабо + дуже слабо Сульфати - - - Кальцій - + - 14.Кількість гумусу % 5,8 3,8 - 15. рН 7-7,5 7,5-8 7,5 16. Лужність % 0,05 0,04 0,06 0,05 17. Закіпання - Сильне закіпання Сильне закіпання 18. Карбонатність% - - - Чорнозем звичайний вилужнений малогумуснийважкосуглинковий

1.Чорнозем звичайний малогумусний, важкосуглинковий. 2.Всі горизонти складені важким та середнім суглинком. Такий гранулометричний склад не є сприятливим для аерації, водопроникнення, ґрунт важко обробляється, проте має велику поглинальну здатність і багатий на хімічні елементи. 3.Кількість гумусу-5.8 У ході дослідження нами визначені головні особливості третього типу ґрунту: 19 1.У верхньому горизонті відсутнє закипання карбонатів внаслідок їх вимивання. 2.У профілі даного чорнозему повністю відсутні легкорозчинні солі ( хлориди, сульфати і кальцій),що характерно для ґрунтів з нейтральною реакцією . 3.У всіх горизонтах виявленно присутність оксидів, у нижній частині горизонту А – найбільша кількість оксиду Fe, який надзвичайно шкідливий для рослин. Загальні ознаки : Встановлено,що :

20 Властивості ґрунтів.1500м від КНПЗ Таблиця 4 Характеристика горизонтів А гумусовий 0 – 70 см В1ілювіальний перехідний 70 – 100 см С 100 – 120 см материнська порода Механічний склад пилуватий середнійсуглинок важкийсуглинок глина Колір сірий до 30 см, чорний чорно-коричневий палевий Щільність дуже щільний щільний щільний Структура сланцювато-горіхувата призматично-грудкувата горіхувато-грудкувата Тип структури плитчасто-кубовидна призмовидно-кубовидна кубовидна Вологість зволожений сирий зволожений Новоутворення –– білі плями білі плями Закіпання –– з 0 – 60 см середнє закіпання середнє закіпання Карбонатність, % 7,76 –– –– Кількість гумусу, % 5,5 4,42 –– Гігроскопічна, волога, % 0,23 –– –– Питома вага, г/см3 2,67 – 2,23 3,4 2,33 Обємна вага, г/см3 1,23 –– –– Пористість, % 54 – 44 64 47 рН 8 7,5 – 8 7 Лужність, % 0,1 – 0,06 0,07 0,11 водна витяжка хлориди – – + + сульфати – – + дуже сильний – Кальцій – + + слабо + слабо Соляно-кисла витяжка окис заліза(ІІ) + +   +   + окис заліза(ІІІ) + + рож   +   + сульфати – – + – кальцій – – – –

1.Чорнозем звичайний солонцюватий малогумусний важкосуглинковий. 2.Весь горизонт зволожений.Є припущення, що він складений лесом або лесовим суглинком, адже через декілька місяців після відбору він залишався дещо вологим. 3.Близьке положення ґрунтових вод на глибині 3 м в даному глинистому ґрунті призводить до насичення нижніх горизонтів натрієм і до утворення, зокрема, соди (Na2CO3) та солі(NaCl) які є дуже шкідливими для рослин, поряд з сульфатами (Na2SO4) і (Mg2SO4). Гіпс, знаходиться у великій кількості в горизонті В1. У ході дослідження нами визначені головні особливості четвертого типу ґрунту: 21

Властивості ґрунтів. 2000м від КНПЗ 22 Таблиця 5 1.Горизонти А₀- орний шар 0-40 см А- гумусовоакомулятивний 40- 58см Вк- ілювіально-карбонатний 58-84см Вм- ілювіально-карбонатно-глинистий>84см 2. Колір Темно-сірий Темно-сірий Бурувато-палевий Палевий 3. Вологість Зволожений Зволожений Вологий Вологий 4. Механічний склад Важкий суглинок Середній суглинок Важкий суглинок Глина 5. Структура Зерниста Комкувата Призматична Грудкувата 6. Тип стри-ри грунту Кубовидний Кубовидний Призмовидний Кубовидний 7. Щільність Рихлий Щільний Щільний Щільний 8. Новоутворення 9. Гідроскопічна вологість, % 4,17 1,01 2,04 4,17 10. Питома вага, г/см³ 3,3 2,65 11. Об'ємна вага, г/см³ 1,6 1,4 12. Пористість, % 52 47 13. Водна витяжка Хлориди Сульфати Кальцій Соляно-кисла витяжка Оксиди Fe²⁺ + + + + Оксиди Fe³⁺ + + + + Сульфати Кальцій + сильний осад 14.Кількість гумусу % 3,2 2,7 15. рН 4-5 16. Лужність % 17. Закіпання З глиб. 60см закіпає Закіпає 18. Карбонатність % 6,6 4,4   Чорнозем звичайний вилужений мало гумуснийважкосуглинковий

Санітарна функція ґрунтів 23 Таблиця 6 Відстань від КНПЗ 0м 500м 1000м 1500м 2000м № Показники Ф-ція виконується повністю Ф-ція виконується частково Ф-ція не виконується Чорнозем звичайний малогумусний важкосуглинистий Чорнозем карбонатний солонцюватий малогумусний важкосуглинистий Чорнозем звичайний малогумусний важкосуглинистий Чорнозем звичайний солонцюватий малогумусний важкосуглинистий Чорнозем звичайний вилужнений малогумусний важкосуглинистий 1 Об'ємна вага г/см³ До 16 16-64 >64 1.03 0.92 1.22 1.24 1.6-1.4 2 Вміст гумусу % 3-6 1-3 < 1 4.26 5.8-5.5 5.8-3.8 5.5-4.42 3.2-2.7 3 Кзв. >1 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 4 рН 6.5-7.5 6.6-6.0 7.5-8.0 >8.0

Сорбційна функція ґрунтів 24 Таблиця 7 Відстань від КНПЗ 0м 500м 1000м 1500м 2000м № Показники Ф-ція виконується повністю Ф-ція виконується частково Ф-ція не виконується Чорнозем карбонатний малопотужний звичайний малогумусний важкосуглинистий Чорнозем карбонатний солонцюватий малогумусний важкосуглинистий Чорнозем звичайний малогумусний важкосуглинистий Чорнозем звичайний солонцюватий малогумусний важкосуглинистий Чорнозем звичайний вилужнений малогумусний важкосуглинистий 1 рН 6,7-7,3 5-7,5 8 7,5-8 8-8,5 8-7 7-8 8-7,5 4-5 2 Потужність гумусової товщі См >60 30-60

Вміст важких металів у верхніх горизонтах ґрунтових профілів 25 №п/п. Назви визначених елементів Вміст визначених елементів,0м від КНПЗ Вміст визначених елементів , мг/кг 1000м від КНПЗ ГДК з урахування кларка мг/кг №п/п Назва визначених елементів Вміст визначених елементів,мг/кг,1500м від КНПЗ ГДК мг/кг 1. КупрумCu 0,4 0,2 3,0 1 Купрум Cu 0,2 3,0 2. ПлюмбумPb 1 2 32,0 2 Нікол Ni менше5 4,0 3. СтибійSb 1 2 4,5 3 Цинк Zn менше1 23,0 4. АрсенAs 1 1 2,0 4 Кобальт Co менше1,5 5,0 5. БісмутBi 0,2 0,2 – 5 Хром Cr 3 6,0 6. ХромCr 2 2 6,0 6 Стибій Sb 5 4,5 7. МанганMn 0,6 8 1500,0 7 Манган Mn 10 1500,0 8. СтанумSn 0,8 0,4 – 8 Станум Sn 0,8 - 9. ЦинкZn

Висновки: 26 1.Всі відібрані моноліти відносяться до чорноземів звичайних та карбонатних,малогумусних, важкосуглинкових,половина ґрунтів- солонцюваті. 2.Середня потужність гумусового горизонту-70см,всі моноліти мають перехідний ілювіальний або ілювіально- карбонатний с сильним або середнім закіпанням від поверхні,або з другого горизонту,з білими плямами та грудками карбонатів. 3. ґрунти взагалі не сприятливі для повітряно-водного режиму, мають високу гігроскопічність, капілярну водопідйомну та високу поглинальну здатність, завдяки чому насичені хімічними елементами. 4. ґрунти середньої родючості: гумусність першого горизонту - від4.26 до 5.8% 5. Реакція ґрунтів у цілому слаболужна, сприятлива для накопичення сульфатів, хлоридів,карбонатів. Нижні глинисті горизонти насичені натрієм,мають соду Na2CO3 та NaCl ,які є дуже шкідливими для рослин, поряд з сульфатами Na2SO4 і Mg2SO4. Переважає сульфітно-содове засолення.

Висновки: 27 6. Оксиди Fe(ІІ) i Fe(ІІІ),які надзвичайно щкідливі для рослин,присутні у всіх горизонтах від поверхні. Наявність оксидів заліза пояснюється процесами гінергенезу та формуванням ґрунту на бурих важких суглинках. Припускаємо, що озалізнення і карбонатизація ґрунтів підсилена атмотехногенним запиленням міста, в якому домінують залізо, кальцій, магній. 7. Глинисті горизонти є добрим бар’єром для проникнення забруднюючих сполук у нижні горизонти. 8.Грунтами добре виконується сорбційна функція, (частково виконується за показником рН) :грунти добре затримують забруднювачі, не пропускаючи їх до ґрунтових вод. 9.Грунти майже повністю виконують санітарну функцію : об’ємна вага і вміст гумусу сприятливі для виконання санітарної функції, а при даному зволоженні і рН функція виконується частково.При таких показниках екологічних функцій будь-які надмірні викиди забруднюючих речовин з КНПЗ будуть фіксуватися у грунтах. 10.Забруднення ґрунтів важкими металами, яке б перевищувало ГДК, не спостерігається внаслідок специфіки вмісту забруднюючих речовин у викидах КНПЗ.Лише по стибію,ніколу та бісмуту виявлене незначне перевищення. Але вони є слаборухливими аніогенними елементами, тому часто накопичуються в ґрунтах з непромивним типом водного режиму.

Рекомендації : 1. Попереджувальні (профілактичні) заходи, які не допускають надходження токсикантів у ґрунт 2.Очищення ґрунту від тих токсичних речовин, що вже потрапили до нього. 3. Комплексний підхід :реконструкція підприємства, перехід на маловідходні або безвідходні технології, постійний еколого-токсикологічний контроль і т ін. 4.Для підвищення захищеності ґрунту, потрібно створити зелені насадження з дерев підвищеної групи стійкості , висадити навколо заводу та на берегах р.Сухий Кагамлик захисну лісосмугу За підсумками дослідження ми розробили рекомендації щодо боротьби із забрудненням ґрунту : 28

Дякую за увагу! 29