Основні технологічні процеси виробництва цементу: подрібнення, перемелювання, обпалювання сировинної суміші, а також подрібнення клінкеру супроводжується виділенням великої кількості пилу. Ступінь знепилення визначається відношенням кількості пилу, захопленого пиловловлювачем, до кількості пилу, що поступив у пиловловлювач, і виражений у % [20].

ВМ є одним з найнебезпечніших техногенних забруднювачів довкілля і негативно впливають на стан здоров’я людини, а також на навколишнє природне середовище в цілому. Найбільш техногенна забрудненість ґрунтово-рослинного покриву характерна для урбанізованих територій [54].

Дослідження свідчать, що надхоження ВМ у навколишнє середовище спричинюється розвитком промисловості, нераціональним використанням природних ресурсів та урбанізаційними процесами [5]. У процесі техногенезу поверхня Землі збагачується різними хімічними елементами. На геохімію ґрунтоутворення значно впливають також сполуки ВМ.

Розподіл техногенних елементів по поверхні ґрунту нерівномірний. Він залежить від джерела забруднення, кліматичних умов регіону, геохімічних факторів і характеру ландшафту.

З ґрунту ВМ засвоюються рослинами, передаються ланцюгами живлення і токсично діють на біоту [49]. Надлишкові концентрації ВМ викликають у рослин малоспецифічні фізіологічні і біохімічні зміни: порушення активності йонтранспортних систем плазмами клітин коренів, інгібування росту кореневої системи тощо. На сьогодні більш небезпечним для довкілля є надходження ВМ із атмосферного повітря, ніж привнесення їх з добривами [12].

Виділяють дві групи ВМ за їх здатністю до аеротехногенного перенесення в залежності від того, до якої фракції пилу вони належать. Такі з них, як Mn, Zn, Pb і Cr входять до складу тонкодисперсного пилу, тому їх вміст у ґрунтах може збільшуватися з віддаленням від джерела емісії. Друга група металів, а саме Сd, Co, Ni та Cu, належать до елементів, вміст яких не залежить від відстані до джерела техногенної емісії, що пов’язано з їх незначним вмістом в нелокалізованому цементному пилові та невеликою різницею в порівнянні з концентрацією у фоновому атмосферному пилі. Встановлено, що вміст валових форм Со, Cu та Ni знаходиться на рівні або нижче фонових значень для регіонів з наявністю великих промислових підприємств [44].

1.3. Фітоіндикація як складова фітомоніторингу

У зв'язку зі збільшенням негативного впливу на довкілля всіх видів людської діяльності останніми роками виникла потреба в організації періодичних і безперервних довгострокових спостережень, оцінці середовища в цілому. Контролюються екологічні умови як навколо окремих об'єктів-забруднювачів, так і в межах районів, регіонів, континентів, усієї планети. Склалася ціла система таких досліджень, спостережень і операцій, яку назвали екологічним моніторингом. Основна мета моніторингу – об'єктивна оцінка стану довкілля, його складових у межах досліджуваних територій, щоб залежно від цієї оцінки приймати правильні рішення щодо охорони природи, раціонального використання її ресурсів [6, 7, 14, 22, 27, 31].

Локальний моніторинг полягає у спостереженні локальних антропогенних впливів на окремих територіях. До різновидності біологічного моніторингу належить і фітомоніторинг – дослідження екологічного стану фітоценозів або використання для оцінки стану довкілля в якості моніторів рослин [40].

Біоіндикація – перший показник наявності (та рівня) шкідливої дії забруднювачів навколишнього середовища (одночасно з проведенням хіміко-аналітичних досліджень) в еколого-токсикологічному аспекті [50]. При біоіндикації зміни в біологічній системі завжди залежать як від антропогенних, так і від природних факторів середовища [45]. Біоіндикація ґрунтується на взаємозв'язках між біосистемами чи їхніми ознаками, характеристиками й абіотичними факторами, тому дозволяє за допомогою індикаторів швидко, надійно та відносно дешево оцінювати вплив і зміну екологічних факторів на різних рівнях організації екосистем. Біологічні методи допомагають діагностувати негативні зміни в природному середовищі при низьких концентраціях забруднюючих речовин [6, 7, 14, 22, 27, 31].

В відповідності організми чи групи організмів, життєві функції яких так тісно корелюють з певними факторами середовища, що можуть застосовуватися для їх оцінки, називаються біоіндикаторами [54]. Розрізняють 2 основні типи біоіндикаторів:

I. біоіндикатори акумуляції або індикатори хімічного складу середовища;

II. індикатори активного моніторингу – організми для нагляду за станом навколишнього середовища.

У вигляді біоіндикаторів забруднення атмосферного повітря найчастіше використовують організми, які не здатні до пересування, а саме – рослини [50]. Методи фітоіндикації широко використовуються в системі моніторингу. Вони суттєво відрізняються від інших методів дешевизною і можливістю одночасно охопити великі території, що підлягають індикації, а також відносною простотою інтерпретації.

Фітоіндикація – це науковий напрям, основою якого є оцінка екологічних факторів або екосистем за допомогою флористичних ознак, тобто ознак видів. Основною індикаційною одиницею виступає вид. Кожному виду відповідає, в окремих випадках, вузька, в інших – більш широка екологічна амплітуда факторів місць існування. Як присутність, так і відсутність виду, може мати певне індикаційне значення.

Процес фітоіндикації складається з наступних операцій:

1. вибір індикату (фактору), що зумовлює мету індикації;

2. вибір способу і масштабу вимірювань його величини або зміни;

3. пошук індикатора на основі логічних доказів його зв'язків з даним фактором;

4. розроблення шкали вимірювання індикаційних ознак;

5. визначення ступеня кореляції між зміною фактора і індикатора, а також засобу його відображення [40].

За особливостями реакції на вплив забруднювачів рослини поділяють на рослини-індикатори й рослини-монітори.

Рослина-індикатор – рослина, у якої ознаки ушкодження виявля-ються при впливі фітотоксичної концентрації забруднюючих речо-вин або їх суміші. Рослина-індикатор є хімічним сенсором, який може виявити в повітрі присутність забруднюючої речовини, але спостереження за нею не дають змоги отримати дані про її кількість.

Індикаторами можуть бути такі рослини, які акуму-люють у тканинах забруднюючу речовину або продукти метаболізму, утворені внаслідок взаємодії рослини із зов-нішніми чинниками: важкими металами (свинець і кад-мій), газоподібними речовинами тощо. Отже, поява у рослин типової ознаки ушкодження вказує на