Оцінка забруднення грунтів важкими металами у зоні впливу теплових електростанцій

  • Elina Borysivna Khobotova Харківський національний автомобільно-дорожний університет https://orcid.org/0000-0001-6377-5186
  • Vasyl Ivanovich Larin Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0002-1136-9626
  • Inna Valeriivna Hraivoronska Харківський національний автомобільно-дорожний університет https://orcid.org/0000-0002-8537-0435
Ключові слова: ґрунти, важкі метали, забруднення, викиди, теплові електростанції, рН ґрунтів

Анотація

За масштабами впливу на навколишнє середовище теплова енергетика посідає одне з перших місць. Викиди ТЕС в основному осідають на грунт. Сполуки ґрунту на тривалий термін зв'язують іони важких металів (ВМ), перешкоджають їх міграції. Буферна ємність ґрунту щодо металів залежить від багатьох факторів: складу ґрунту, кислотності, процесів комплексоутворення, окиснення–відновлення, сорбції–десорбції та ін. Вивчення вмісту ВМ у ґрунтах необхідне для контролю за станом навколишнього середовища, охорони його від забруднення. Одним з найкрупніших забруднювачів навколишнього середовища в Харківській області є Зміївська ТЕС. Мета роботи – визначення особливостей забруднення ВМ ґрунтів поблизу Зміївської ТЕС та розробка рекомендацій щодо покращення ситуації.

Для досягнення поставленої мети вирішені наступні задачі: встановлення особливостей акумулювання окремих ВМ у ґрунтах; визначення залежності між рН ґрунтів та наявністю в них певних хімічних елементів; вивчення залежності між складом забруднення і утворенням малорозчинних сполук у ґрунтах.

Результати роботи. Встановлено, що найбільш забрудненою є територія, розташована від джерела викиду в радіусі 10 км. Найбільш поширеними забруднювачами є Cu, Sr, Co, V, Cr. Ґрунти басейна р. Сіверський Донець більшою мірою утримують іони Cu, Zn і Pb. Наукова новизна. Метали V, Cr є аніоногенами, кислотні залишки утворюються в слабо лужних ґрунтах і з ВМ утворюють нерозчинні або малорозчинні сполуки, що приводить до їх накопичення. У ґрунтах виявлено сполуки SrCrО4, SrCr2О7, Sr(VО3)2, Zn2V2О7, Zn3(VО4)2, Zn(VО3)2. На підставі визначення коефіцієнтів поліелементного забруднення показано, що в ґрунтах з високою гумусністю, буферністю і здатністю утворювати комплекси з іонами металів вище максимальні концентрації ВМ і ширше розкид концентрацій за винятком Pd, Zn і Cd. Визначені кореляційні залежності між рН і вмістом макро- і мікроелементів в різних ґрунтах. Найбільший коефіцієнт кореляції між концентрацією Al і рН (0,6-0,9). Розроблено рекомендації для зниження рівня забруднення ВМ ґрунтів поблизу Зміївської ТЕС: реконструкція котлоагрегату, встановлення електрофільтру для вловлювання золи, використання золошлакових відходів у виробництві портландцементу, вапнування ґрунтів з метою дискримінації ВМ.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

Elina Borysivna Khobotova, Харківський національний автомобільно-дорожний університет

доктор хімічних наук, професор

Vasyl Ivanovich Larin, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

доктор хімічних наук, професор

Inna Valeriivna Hraivoronska, Харківський національний автомобільно-дорожний університет

кандидат технічних наук, доцент

Посилання

Yakovishina, T. F. (2017). Kompleksna otsinka poelementnoho zabrudnennya vazhkymy metalamy gruntiv ur-boekosystem z urakhuvannyam norm ekobezpeky [Comprehensive evaluation of elemental heavy metal contamina-tion of soil of urban ecosystems taking into account ecological safety standards]. East European Science Journal, 11, 96–103. [in Ukrainian]

Yakovishina, T. F. (2018). Udoskonalennya metodyky vyznachennya ekolohichnoho ryzyku za umov riznykh rivniv zabrudnennya svyntsem gruntiv urboekosystem [Improvement of the methodology for determining the ecological risk in different levels of lead contamination of soil of urban ecosystems]. Scientific Heritage, 1(24), 66–71. [in Ukrainian]

Bolshakov, V., Shcherbak, S., Yakovishina, T., Shcherbak, O. (2010). Ekologicheskaya otsenka vliyaniya Mn, soderzhashchegosya v otval'nykh shlakakh, na pochvu [Environmental assessment of the effect of Mn contained in the dumps of slag on the soil]. Theoretical Foundations of Сivil Engineering, 18, 455–458. [in Russian]

Yakovishina, T. F. (2017). Biotestuvannya toksychnosti gruntiv dlya otsinky stupenya nebezpeky zabrudnennya ur-boekosystem [Soil toxicity biotesting to assess the degree of contamination of urban ecosystems]. Scientific Herit-age, 17, 66–71. [in Ukrainian]

Rind, A. M., Mastoi, G. M., Hullio, A. A. (2013). Impacts of Jamshoro thermal power station on soil of the surround-ing area. Ind. J. Sci. Res. and Tech., 1(2), 65–71. Online Available at: http://www.indjsrt.com.

Mandal, A., Sengupta, D. (2006). Assessment of soil contamination due to heavy metals around a coal-fired thermal power plant in India. Environmental Geology, 51(3), 409–420. https://dx.doi.org/10.1007/s00254-006-0336-8

Adesuyi, A. A., Njoku, K. L., Akinola, M. O. (2015). Assessment of heavy metals pollution in soils and vegetation around selected industries in Lagos state. Nigeria Journal of Geoscience and Environment Protection, 3(7), 11–19. https://dx.doi.org/10.4236/gep.2015.37002

Ćujić, M., Dragović, S., Đorđević, M., Dragović, R., Gajić, B. (2016). Environmental assessment of heavy metals around the largest coal fired power plant in Serbia. Catena, 139, 44–52. https://dx.doi.org/10.1016/j.catena.2015.12.001

Noli, F., Tsamos, P. (2016). Concentration of heavy metals and trace elements in soils, waters and vegetables and assessment of health risk in the vicinity of a lignite-fired power plant. Sci. Total Environ., 563–564, 377–385. https://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.04.098

Mugoša, B., Đurović, D., Nedović-Vuković, M., Barjaktarović-Labović, S., Vrvić, M. (2016). Assessment of ecologi-cal risk of heavy metal contamination in coastal municipalities of Montenegro. Int. J. Environ. Res. Public Health, 13(4), 393–401. DOI: 10.3390/ijerph13040393.

Huang, X., Hu, J., Qin, F., Quan, W., Cao, R., Fan, M., Wu, X. (2017). Heavy metal pollution and ecological assess-ment around the Jinsha coal-fired power plant (China). Int. J. Environ. Res. Public Health, 14(12), 1589–1600. https://dx.doi.org/10.3390/ijerph14121589

You, M., Huang, Y., Lu, J., Li, C. (2015). Characterization of heavy metals in soil near coal mines and a power plant in Huainan. China Analytical Letters, 48(4), 726–737. https://dx.doi.org/10.1080/00032719.2014.940531

Xu, X., Meng, B., Zhang, C., Feng, X., Gu, C., Guo, J., Bishop, K., Xu, Z., Zhang, S., Qiu, G. (2017). The local impact of a coal-fired power plant on inorganic mercury and methyl-mercury distribution in rice (Oryza sativa L.) Envi-ron. Pollut., 223, 11–18. https://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2016.11.042

Zhu, C., Tian, H., Cheng, K., Liu, K., Wang, K., Hua, S., Gao, J., Zhou, J. (2015). Potentials of whole process control of heavy metals emissions from coal-fired power plants in China. J. Clean. Prod., 114, 343–351. https://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.05.008

Shmatkov, H. H., Yakovyshyna, T. F. (2018). Systema pokaznykiv kompleksnoyi otsinky poliementnoho za-brudnennya vazhkymy metalamy hruntiv urboekosystem [System of indicators of complex estimation of elemental heavy metal contamination of soil of urban ecosystems]. Ekolohichni nauky – Ecological Sciences, 2(1), 25–29. [in Ukrainian]

Shcherbachenko, O. I. (2014). Vazhki metaly yak toksychnyy faktor zabrudnennya pryrodnoho seredovyshcha. Stiykistʹ i adaptatsiya roslyn do yikh vplyvu [Heavy metals as a toxic factor of pollution of the natural environ-ment. Resilience and adaptation of plants to their influence]. Naukovi zapysky Derzhavnoho pryrodoznavchoho muzeyu. Lʹviv – Scientific notes of the State Natural History Museum. Lviv, 30, 157–182. [in Ukrainian]

Shulika, B., Porvan, A., Vysotska, O., Nekos, A., Zhemerov, A. (2017). Control over grape yield in the North-Eastern region of Ukraine using mathematical modeling. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(3), 51‒59. https://dx.doi.org/10.15587/1729-4061.2017.97969

Chernyavskiy, N. V., Provalov, A. YU., Kosyachkov, A. V. (2012). Osnovnyye napravleniya povysheniya effektivnosti toplivoispol'zovaniya na TES Ukrainy [The main directions of improving the efficiency of fuel use at TPPs of Ukraine]. Sb. nauchn. statey «Sovremennaya nauka» – Collection of scientific articles "Modern science", 3, 114–121. [in Russian]

Zmiyevskaya TES PAO «Tsentrenergo» / Katalog predpriyatiy Ukrainy [Zmievskaya TPP PC "Centrenergo" / Cat-alog of Ukrainian Enterprises]. [E-reader version]. www.rada.com.ua. [in Russian]

Ekolohichna sytuatsiya v zoni vplyvu Zmiyivsʹkoyi TES [Ecological situation in the area of influence of the Zmiiv TPP] / edited by S. A. Balyuk, A. I. Fateev, V. P. Voron and others. Kharkiv: Brovin O. V. 2019. [in Ukrainian]

Metodicheskiye ukazaniya po opredeleniyu tyazhelykh metallov v pochvakh sel'khozugodiy i produktsii ras-teniyevodstva [Guidelines for the determination of heavy metals in soils of farmland and crop production]. Mos-cow (1992). [in Russian]

DSanPiN 2.2.7.029-99. Hrunt, ochystka naselenykh mistsʹ, pobutovi ta promyslovi vidkhody, sanitarna okhorona gruntu. "Hihiyenichni vymohy shchodo povodzhennya z promyslovymy vidkhodamy ta vyznachennya yikh klasu nebezpeky dlya zdorov'ya naselennya". [Sanitary rules and regulations 2.2.7.029-99. Soil, cleaning of settlements, domestic and industrial waste, sanitary protection of soil. "Hygienic Requirements for the Treatment of Industrial Waste and Determination of their Class of Hazard for the Health of the Population"]. Kyiv (1999). [in Ukrainian]

GOST 17.4.1.02-83. Okhrana prirody. Pochvy. Klassifikatsiya khimicheskikh veshchestv dlya kontrolya zagrya-zneniya [State Industry Standard 17.4.1.02-83. Protection of Nature. Soils. Classification of chemicals for pollu-tion control]. (1984). [in Russian]

Ashurbekova, T. N., Musinova, E. M. (2018). Izucheniye zagryazneniya pochvy tyazhelymi metallami i otsenka svyazi etogo zagryazneniya s onokologicheskimi zabolevaniyami [Study of soil contamination with heavy metals and assessment of the connection of this contamination with oncological diseases]. Samarskiy nauchnyy vestnik – Samara Scientific Bulletin, 7(4), 10–14. [in Russian]

Alekseyenko, V. A., Alekseyenko, A. V. (2013). Khimicheskiye elementy v geokhimicheskikh sistemakh. Klarki pochv selitebnykh landshaftov: monografíya [Chemical elements in geochemical systems. Clarks of the soil of residential landscapes: monograph]. Rostov on/D: Publishing House of the Southern Federal University. [in Russian]

Achasova, A. O. (2003). Gruntovo-ekolohichni umovy formuvannya prostorovoyi neodnoridnosti vmistu vazhkykh metaliv u gruntakh Livoberezhnoho Lisostepu Ukrayiny [Soil and ecological conditions of spatial heterogeneity of heavy metals content formation in the soils of the Left Bank Forest-steppe of Ukraine]. Extended abstract of candidate thesis. Kharkiv. [in Ukrainian]

Humenyuk, H. V., Chenʹ, I. B., Zinʹkovsʹka, N. H. (2018). Osoblyvosti nakopychennya vazhkykh metaliv u hi-droekosystemi r. Saksahanʹ (m. Kryvyy Rih) [Features of the accumulation of heavy metals in the hydroecosystem of the Saksagan River (Kryvyi Rih city)]. Naukovi zapysky Ternopilʹsʹkoho natsionalʹnoho pedahohichnoho uni-versytetu. Ser. Biolohiya – Scientific notes of the Ternopil National Pedagogical University. Series Biology, 2, 118–122. [in Ukrainian]

Nekos, A. N., Kholin, Yu. V. (2015). Trofoheohrafiya: teoriya i praktyka: monohrafiya [Trophogeography: theory and practice: monograph]. Kharkiv: V. N. Karazin KhNU. [in Ukrainian]

Balyuk, S. A. (2010). Ahrokhimiya i gruntoznavstvo: mizhvid. temat. nauk. zb. Kn. 1 [Agrochemicals and Soil Sci-ence: interagency thematic scientific collection. Book 1]. Kharkiv. [in Ukrainian]

Dudurych, V. M. (2007). Ekolohichna bezpeka gruntiv i vyrobnytstva silʹsʹkohospodarsʹkoyi produktsiyi v umovakh Livoberezhnoho Lisostepu [Ecological safety of soils and production of agricultural products in the conditions of the Left Bank Forest-steppe]. Extended abstract of candidate thesis. Kharkiv. [in Ukrainian]

Abashyna, K. O., Khandohina, O. V. (2016). Utylizatsiya promyslovykh vidkhodiv [Utilization of industrial waste]. Kharkiv: A. M. Beketov Kharkiv National University of Municipal Economy. [in Ukrainian]

Tchounwou, P. B., Yedjou, C. G., Patlolla, A. K., Sutton, D. J. (2012). Heavy metal toxicity and the environment. Molecular, Clinical and Environmental Toxicology, 101, 133–164. https://dx.doi.org/10.1007/978-3-7643-8340-4_6

Опубліковано
2020-01-18
Як цитувати
Khobotova, E., Larin, V., & Hraivoronska, I. (2020). Оцінка забруднення грунтів важкими металами у зоні впливу теплових електростанцій. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна, Cерія «Геологія. Географія. Екологія», (51), 243-253. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2019-51-18