Моніторинг важких металів як основа оцінки якості вод річки Південний Буг
DOI:
https://doi.org/10.26565/2410-7360-2026-64-29Ключові слова:
екологічний моніторинг, забруднення річкових вод, водневий показник рН, забруднення важкими металами, сезонна динаміка забруднення, гідроекосистеми, екологічна безпека, нормативне значення, антропогенне навантаження, річкові басейниАнотація
У статті представлено результати комплексних досліджень хімічного складу річкових вод басейну р. Південний Буг, що формуються під впливом поєднання природних геохімічних процесів та антропогенного навантаження. Будучи головною водною артерією центрального регіону, він виконує роль ключового джерела господарсько- питного водопостачання та виступає стратегічним ресурсом для забезпечення енергетичної та продовольчої безпеки держави. Встановлено, що підземні води, які акумулюють продукти руйнування кристалічних порід Українського щита, є основним джерелом живлення річкової системи, а різна мінералізація водоносних горизонтів зумовлює просторову неоднорідність складу. Детальний аналіз гідрохімічних показників дозволив ідентифікувати зони найбільш інтенсивного техногенного впливу в межах басейну. Особлива увага приділена ролі водневого показника рН як ключового регулятора розчинності, міграції та токсичності важких металів. Сезонні коливання рН (6,5–8,76) відображають вплив температурних та біологічних процесів, що визначають динаміку кислотно-лужного балансу. Дослідження концентрацій заліза, міді та марганцю виявило різну сезонну поведінку. У період весняної повені концентрації Feзаг коливалися в межах 0,23–0,36 мг/дм³, що перевищує нормативне значення. У літньо-осінню межень відзначається певне зниження концентрацій заліза, проте вони залишаються досить варіативними – від 0,2 до 0,31мг/дм³. Аналогічна тенденція простежується і в зимову межень. Вміст міді залишається відносно стабільним (0,0013–0,095 мг/дм³) завдяки здатності зв’язуватися з органічною речовиною. Вміст марганцю в річковій воді демонструє перевищення нормативів (досягаючи рівня 0,12 мг/дм³) унаслідок природних і антропогенних факторів, а також це може бути пов’язано з процесами мобілізації металів із донних відкладів унаслідок зміни окисно-відновного потенціалу та температурного режиму. Встановлено, що інтенсивність вимивання металів корелює з інтенсивністю атмосферних опадів та рівнем сільськогосподарського освоєння водозборів. Отримані результати підтверджують взаємозв’язок між рН та концентраціями металів, що визначає якість води та екологічну безпеку річкових екосистем. Виявлені закономірності просторово-часового розподілуметалів створюють наукове підґрунтя для розробки природоохоронних заходів, спрямованих на зниження негативного впливу антропогенних чинників, запобігання вторинному забрудненню та забезпечення сталого функціонування басейну Південного Бугу.
Посилання
1. Ali, H., Khan, E., Ilahi, I. (2019). Environmental Chemistry and Ecotoxicology of Hazardous Heavy Metals: Environmental Persistence, Toxicity, and Bioaccumulation. Journal of Chemistry, (4):1-14. https://doi.org/10.1155/2019/6730305
2. Ali, B. N. M., Lin, C. Y., Cleophas, F., Abdullah, M. H., Musta, B. (2015). Assessment of heavy metals contamination in Mamut river sediments using sediment quality guidelines and geochemical indices. Environmental Monitoring and Assessment, 187(1): 4190. https://doi.org/10.1007/s10661-014-4190-y.
3. Cengiz, M. F., Kilic, S., Yalcin, F., Kilic, M., Yalcin, M. G. (2017). Evaluation of heavy metal risk potential in Bogacayi River water (Antalya, Turkey). Environmental Monitoring and Assessment, 189, 248. https://doi.org/10.1007/s10661-017-5925-3.
4. Patel, Priyanka, Janardhana Raju, N., Sundara Raja Reddy, B. C., Suresh, U., Sankar, D. B., Reddy, T. V. K. (2018). Heavy metal contamination in river water and sediments of the Swarnamukhi River Basin, India: risk assessment and environmental implications. Environmental Geochemistry and Health, 40, 609–623. https://doi.org/10.1007/s10653-017-0006-7.
5. El-Sharkawy, M., Alotaibi, M. O., Li, J., Du, D., Mahmoud, E. (2025). Heavy Metal Pollution in Coastal Environments: Ecological Implications and Management Strategies: A Review. Sustainability, 17(2), 701. https://doi.org/10.3390/su17020701.
6. Gao, X., Han, G., Zhang, S., Zeng, J. (2025). Sources, Water Quality, and Potential Risk Assessment of Heavy Metal Contamination in Typical Megacity River: Insights from Monte Carlo Simulation. Water, 17(2), 224. https://doi.org/10.3390/w17020224.
7. Hanushchak, M. M. (2012). Interrelationships of variable indicators of the Styr River basin system state as an indicator of environmental stability. Young Science of Volyn: Priorities and Prospects of Research: Materials of the VI International Scientific and Practical Conference of Postgraduate Students and Students, in 3 volumes. 3. May 14–15. Lutsk: Lesya Ukrainka Volyn National University. pp. 46–47.
8. Hanushchak, M. M. (2010). River basin as a geo-ecological system. Volyn through the Eyes of Young Scientists: Past, Present, Future: Materials of the IV International Scientific and Practical Conference of Postgraduate Students and Students, in 2 volumes. 2. May 12–13. Lutsk: RVV "Vezha", Lesya Ukrainka Volyn National University. 87–88.
9. Krainiukov, O. M., Kryvytska, I. A., & Krainiukova, A. M. (2021). Use of bio-testing methods for assessing the ecological state of surface waters. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, Series "Ecology". 24, 103–116. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2021-24-09
10. Krainiukov, O. M., Kryvytska, I. A., Krainiukova, A. M., & Lineman, M. (2022). The problem of assessing the economic consequences of chemical pollution of surface waters. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, Series "Ecology". 26, 89–102. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2022-26-08.
11. Krainiukov, O. M., & Vorobiov, D. S. (2024). Research of the ecological and toxicological state of the Lopan River. Molodyi Vchenyi [Young Scientist]. 4 (128), 8–13. https://doi.org/10.32839/2304-5809/2024-4-128-33.
12. Antonyak, H. L. (2015). Metals in aquatic ecosystems and their impact on hydrobionts. Animal Biology. 17, 2, 9–24.
13. Humeniuk, H. B. (2010). Comparative characteristics of heavy metal distribution in hydroecosystems of various types. Scientific Notes of Ternopil Volodymyr Hnatiuk National Pedagogical University. Series: Biology. Special issue: Hydroecology. 2 (43), 139–148.
14. Bartoszek, L., Gruca-Rokosz, R., Pękala, A., Czarnota, J. (2022). Heavy Metal Accumulation in Sediments of Small Retention Reservoirs – Ecological Risk and the Impact of Humic Substances Distribution. Resources, 11(12), 113. https://doi.org/10.3390/resources11120113.
15. Pathak, H.K., Gandhi, K., Singh, R.P. (2026). Potential Impact of Heavy Metals and Microplastics in River Ecosystem on Aquatic Organisms and Human Health, and Sustainable Mitigation Approaches. Water Air Soil Pollut., 237, 199. https://doi.org/10.1007/s11270-025-08844-9.
16. Latif, M., Nasim, I., Ahmad, M. (2025). Human health risk assessment of drinking water using heavy metal pollution index: a GIS-based investigation in mega city. Appl Water Sci., 15, 12. https://doi.org/10.1007/s13201-024-02341-w.
17. Madjar, R. M., Vasile Scăețeanu, G. (2025). An Overview of Heavy Metal Contamination in Water from Agriculture: Origins, Monitoring, Risks, and Control Measures. Sustainability, 17(16), 7368. https://doi.org/10.3390/su17167368.
18. Jomova, K., Alomar, S.Y., Nepovimova, E., Kuca, K., Valko, M. (2025). Heavy metals: toxicity and human health effects. Arch Toxicol., 99(1): 153-209. https://doi.org/10.1007/s00204-024-03903-2.
19. Mititelu, M., Neacșu, S. M., Busnatu, Ș. S., Scafa-Udriște, A., Andronic, O., Lăcraru, A.-E., Ioniță-Mîndrican, C.-B., Lupuliasa, D., Negrei, C., & Olteanu, G. (2025). Assessing Heavy Metal Contamination in Food: Implications for Human Health and Environmental Safety. Toxics, 13(5), 333. https://doi.org/10.3390/toxics13050333.
20. EU Water Framework Directive 2000/60/EC. (2006). Basic terms and their definitions. Kyiv. 240.
21. Kurlova, Z., Slobodianiuk, T., & Ruda, V. (2018). Methodology of comprehensive field geographical research (Department of Earth Sciences): Educational and methodical publication. Kyiv. 36.
22. Maximum allowable concentrations (MAC) and tentative allowable levels (TAL) of harmful substances in the water of water bodies for domestic, drinking, and cultural-general purposes. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/v5793400-91#Text. (Accessed July 4, 2025).
23. Zhao, S., Zhao, Y., Cui, Z., Zhang, H., & Zhang, J. (2024). Effect of pH, Temperature, and Salinity Levels on Heavy Metal Fraction in Lake Sediments. Toxics, 12(7), 494. https://doi.org/10.3390/toxics12070494.
24. Sharma, R., Kumar, A., Singh, N. (2021). Impact of seasonal variation on water quality of Hindon River: physicochemical and biological analysis. SN Appl. Sci., 3, 28. https://doi.org/10.1007/s42452-020-03986-3.
25. Shazia, Husain, Ram, Kumar. (2022). Temperature and pH values: Impact and assessment of river water. International Journal of Biology Research, 7, 3, 1-4. ISSN: 2455-6548.
26. Chen, X., Zhang, D., Larson, S.L. (2021). Microbially Induced Carbonate Precipitation Techniques for the Remediation of Heavy Metal and Trace Element–Polluted Soils and Water. Water Air Soil Pollut., 232, 268. https://doi.org/10.1007/s11270-021-05206-z.
27. Hunter Adams, Gary Burlingame, Keisuke Ikehata, Laith Furatian, I. H. (Mel) Suffet. (2022). The effect of pH on taste and odor production and control of drinking water. AQUA – Water Infrastructure, Ecosystems and Society, 71 (11): 1278–1290. https://doi.org/10.2166/aqua.2022.133.
28. Hu, M., Zhou, P., Meng, C. et al. (2025). The coupling effect and ecological risk assessment of iron, manganese, and arsenic in the water environment of the central Yangtze River Basin, China. Environ Geochem Health, 47, 8. https://doi.org/10.1007/s10653-024-02307-6.
29. Viana, Lucilene, Crispim, Bruno, Sposito, Juliana, Melo, Milena, Francisco, Luiza, Nascimento, Valter, Barufatti, Alexeia. (2021). High iron content in river waters: environmental risks for aquatic biota and human health. Ambiente e Agua – An Interdisciplinary Journal of Applied Science. 16. 1-20. https://doi.org/10.4136/ambi-agua.2751.
30. Heinrich, Lena, Rothe, Matthias, Braun, Burga, Hupfer, Michael. (2021). Transformation of redox-sensitive to redox-stable iron-bound phosphorus in anoxic lake sediments under laboratory conditions. Water Research, 189, 116609. https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116609.
