ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ІВАНА ФРАНКА

МАТВІЙЧУК ЛЮДМИЛА ЮРІЇВНА

УДК 504.54.054

ОСОБЛИВОСТІ ЗАБРУДНЕННЯ ВАЖКИМИ МЕТАЛАМИ ПРИАВТОМАГІСТРАЛЬНИХ ТЕРИТОРІЙ ВОЛИНСЬКОЇ ОБЛАСТІ

11.00.01 – фізична географія, геофізика і геохімія ландшафтів

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Львів-2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі раціонального використання природних ресурсів і охорони природи Львівського національного університету імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор географічних наук, професор

ВОЛОШИН Іван Миколайович,

Львівський національний університет

імені Івана Франка, професор кафедри

раціонального використання природних

ресурсів і охорони природи

Офіційні опоненти: доктор географічних наук, професор

ГУЦУЛЯК Василь Миколайович,

Чернівецький національний

університет імені Юрія Федьковича,

професор кафедри фізичної географії

та раціонального природокористування

кандидат географічних наук, доцент

МІЩЕНКО Лариса Володимирівна,

Івано-Франківський національний

технічний університет нафти і газу,

доцент кафедри екології

Захист відбудеться „5” лютого 2008 року о 15 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 35.051.05 у Львівському національному університеті імені Івана Франка за адресою: 79000, м. Львів, вул. Дорошенка, буд. 41, географічний факультет, ауд. 26.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка (79005, м. Львів, вул. Драгоманова, ).

Автореферат розісланий 4 січня 2008 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат географічних

наук, доцент П.М. Горішний

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Технічним проблемам та нормативним положенням доріг різних категорій присвячена значна частина літературних джерел, в яких висвітлюються принципи класифікації доріг, їх призначення та особливості озеленення.

До найбільш вивчених доріг відносяться Карпатські магістралі (Герасимчук, 1998), де детально досліджено негативні явища з геоморфологічних позицій.

Еколого-географічні проблеми приавтодорожніх смуг (стан рослинності, ґрунтів, вод, повітря) у літературних джерелах висвітлені недостатньо. Однак, дороги та приавтодорожні смуги можна віднести до екологічно небезпечних, у зв’язку із інтенсивним рухом автомобільного транспорту та неконтрольованим розсіюванням різних хімічних елементів, які викидаються з вихлопними газами та розповсюдженням різних речовин, що перевозяться автомагістралями.

Актуальність даної проблеми важлива з погляду на те, що у приавтодорожніх смугах розміщуються земельні ділянки, які використовуються під вирощування сільськогосподарських культур. З цих міркувань детальне вивчення екологічного стану ґрунтів, рослинності, водних об’єктів, атмосфери є надзвичайно актуальним.

Слід підкреслити, що важливим напрямком дослідження є закономірності розсіювання хімічних елементів у залежності від гіпсометричного рівня, форми дороги, її крутизни на підйомах та спусках, вітрового режиму. Від цих характеристик залежать акумулятивні тенденції та віддаль розсіювання хімічних елементів різного генезису у природних об’єктах.

Серед хімічних елементів, що накопичуються у приавтодорожніх смугах особливу увагу приділено найбільш токсичному хімічному елементу - автомобільному плюмбуму.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Напрям досліджень накопичення техногенних полютантів у приавтомагістральних територій узгоджується з планами оптимізації довкілля обласних, районних адміністративних і виробничих організацій та науковими дослідженнями навчальних закладів, органів екобезпеки з метою запобігання екологічних кризових ситуацій на приавтомагістральних територіях та розробками запобігання негативних явищ у межах доріг загальнодержавного значення. Наукові напрями також узгоджуються з сучасними дослідженнями довкілля на основі завдань, які висвітлені в національних доповідях за останні роки.

Тема дисертаційної роботи співпадає з напрямком наукових досліджень кафедри раціонального використання природних ресурсів і охорони природи ЛНУ імені Івана Франка „Екологічне картографування та оцінка природно-антропогенних систем”, „Географічні проблеми розвитку депресивних регіонів України” (державний реєстраційний номер Вс – 220 Ф).

Метою дослідження була комплексна оцінка впливу техногенних полютантів на формування геохімічних ландшафтів та виявлення залежності ступеня акумуляції від типу ПТК приавтомагістральних територій Волинської області.

Завдання наших досліджень полягали:

- у проведенні польових та лабораторних досліджень з ціллю виявлення закономірностей розсіювання та акумуляції хімічних елементів у грунтово-рослинному покриві приавтодорожніх смуг;

- у аналізі геохімічних показників грунтово-рослинного покриву приавтомагістральних територій та зонуванні транспортно-шляхової мережі;

- розробці та апробації методичних засад оцінки розсіювання і акумуляції дорожніх полютантів та їх картографічного відображення;

- удосконаленні методів ландшафтно-геохімічного картографування приавтомагістральних територій;

- у виявленні та різносторонній геоекологічній характеристиці негативних процесів у межах транспортно-шляхової мережі Волинської області на основі статистичних, картографічних та фондових матеріалів.

Об’єктом дослідження є приавтомагістральні смуги доріг загальнодержавного значення Волинської області М-07 (Київ-Ковель-Ягодин), М-08 (Устилуг-Луцьк-Рівне) та М-19 (Доманове-Ковель-Чернівці-Мамалига).

Предметом дослідження є виявлення загальних закономірностей розсіювання та акумуляції техногенних хімічних елементів у ґрунтах та рослинах приавтомагістральних ПТК області.

Методи дослідження. У дисертаційній роботі використано дослідницькі підходи: польовий, ландшафтно-геохімічний, лабораторний, діаграмно-профільний та статистичний аналіз.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше проведено оцінку розсіювання та акумуляції хімічних елементів у ґрунтово-рослинному покриві приавтомагістральних територій транспортно-шляхової мережі Волинської області (М-07 Київ-Ковель-Ягодин, М-08 Устилуг-Луцьк-Рівне та М-19 Доманове-Ковель-Чернівці-Мамалига);

- розроблено методику польових геохімічних досліджень приавтодорожніх територій;

- визначено ширину смуги розсіювання хімічних елементів (Pb, Cu, Zn, Cd) за розробленою методикою та відповідними доповненнями автора;

- проведено обстеження екологічного стану придорожніх лісових насаджень та визначено ступінь їх забруднення;

- виявлено метал-аномальні ділянки та їх зв’язок з мезоформами дорожнього рельєфу у приавтомагістральних територій;

- встановлено закономірності розсіювання та інтенсивність акумуляції автодорожніх полютантів у межах різних морфоскульптурних типах ПТК;

- розроблено методику картографічного моніторингу приавтодорожніх лісових насаджень і ґрунтового покриву;

- застосовано багатопрофільний двохсторонній метод вивчення акумулятивних тенденцій дорожніх полютантів;

- обґрунтовано закономірності формування метал-аномальних ділянок (ґрунт, рослини) у межах транспортно-шляхової мережі у 25-ти, 50-ти та 100 метрових двохсторонніх смугах.

Обґрунтованість і достовірність наукових результатів, висновків та рекомендацій.

Результати дисертаційних досліджень базуються на теоретичних засадах розсіювання хімічних елементів, польових та лабораторних досліджень. Вони є наслідком опрацювання статистичних матеріалів, більш чотирьохсот лабораторно-хімічних показників на чисельних приавтомагістральних полігонах. Одержані результати опрацьовані з застосуванням своєрідних картографічних моделей. У дослідженнях також використовували: а)порівняльно-географічний, б)історико-географічний методи та в)метод картографічного моделювання закономірностей розсіювання хімічних елементів. Дослідження проводились у межах геохімічних ландшафтів на основних еталонних ділянках головних автомагістралей. Це дає підстави констатувати достовірність одержаних результатів.

Практичне і наукове значення одержаних результатів. Результати дають можливість розробити загальний напрям екологічних досліджень та заходи покращення екологічної ситуації у межах приавтомагістральних територій загальнодержавного значення, розробити та удосконалити мережу моніторингових полігонів з стаціонарними спостереженнями за екологічним станом транспортно-шляхової мережі.

Результати дослідження рекомендуються для практичного застосування в лекційній роботі, дипломних проектах. Крім цього, методичні та теоретичні надбання будуть передані Харківському національному автомобільно-дорожньому університету для використання та розширення досліджень приавтомагістральних зон.

Особистий внесок здобувача:

- проведено польові та лабораторні дослідження грунтово-рослинного покриву трьох автомагістралей на чотирнадцяти полігонах та п’ятдесятишести акумулятивних, елювіальних та транс-елювіальних придорожніх елементарних геохімічних комплексах;

- на основі лабораторних досліджень встановлено ступінь навантаження техногенними полютантами на ґрунти та рослинність приавтомагістральних смуг основних автомобільних доріг області;

- запропонована методика багатопрофільної екологічної оцінки пришляхових смуг транспортної мережі на репрезентативних екологічних приавтомагістральних полігонах;

- виявлено нерівномірний розподіл хімічних елементів у ґрунтах і рослинності стометрових приавтомагістральних територій доріг загальнодержавного значення;

- проведено картографування за вмістом полютантів у ґрунтах, приавтодорожніх лісових насадженнях за 2005 – 2006 рр.

Апробація результатів дисертації. Матеріали і висновки роботи доповідались на конференції викладачів і студентів Луцького біотехнічного інституту (2005), науково-практичній конференції „Природа Західного Полісся та прилеглих територій” Волинського державного університету імені Лесі Українки (Луцьк, 2005), Всеукраїнській науково-практичній конференції “Екологія. Енергозбереження. Економіка”, яка відбулася у Сумському державному університеті (2005), конференції Харківського інституту управління “Технологія управління в науці, економіці, освіті в ХХІ столітті: проблеми, перспективи, рішення” приуроченої до 2 річниці V загальноєвропейської конференції Міністрів охорони навколишнього середовища (Харків, 2005), конференції Львівського національного університету імені Івана Франка (2006), на Всеукраїнських наукових Таліївських читаннях присвячених 100–річчю громадського природоохоронного руху (Харків, 2006) та науковому семінарі Львівського національного університету (Львів, 2007).

Публікації дисертанта. На тему дисертації автором (у співавторстві з науковим керівником) опубліковано 10 статей, серед них 6 у фахових наукових журналах.

Структура та обсяги дисертації. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Робота викладена на 246 сторінках (з яких 155 сторінок – текстова частина), містить 37 таблиць, 43 рисунки та 27 додатків. Список використаних літературних джерел нараховує 341 позицію (26 сторінок).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі висвітлено актуальність теми, сформульовано мету та завдання дослідження, зазначено наукову новизну, виділено особистий внесок здобувача у виконанні дисертаційної роботи і реалізацію її результатів.

У першому розділі „Методика ландшафтно-геохімічних досліджень приавтомагістральних територій” з методологічних позицій розкрито основні поняття, концепції та підходи до вивчення проблематики дослідження приавтомагістральних територій, а також розглянуто спектр методів та алгоритм їх вирішення.

Ландшафтно-геохімічний метод дав можливість встановити закономірності територіального розподілу міграції, розсіювання й акумуляції хімічних елементів на різних типах рельєфу та приуроченість окремих інгредієнтів до конкретних елементарних геохімічних ландшафтів. Його використання сприяло виявленню певних геохімічних аномальних полів у різних компонентах ландшафтів на основі кількісних показників. Основне завдання ландшафтно-екологічного методу полягало у встановленні приуроченості окремих видів забруднень до типових ділянок доріг та виявленні причин, якими обумовлені ці забруднення.

Картографічно-екологічний метод полягав у відображенні на картах розподілу полютантів по обабіч доріг в межах стометрових смуг профільно-графічним та діаграмним методами.

Статистичний метод застосовувався паралельно з іншими методами. Він полягав у опрацюванні статистичних та лабораторних величин хімічних елементів, що викидаються у атмосферу автотранспортом, розрахунку величини забруднення ґрунтово-рослинного покриву приавтомагістральних територій.

Оцінку акумулятивних тенденцій у ґрунтах та лісових придорожніх насадженнях здійснено на основі відношення світових кларкових величин до конкретних індивідуальних показників, фонових значень, місцевих і регіональних кларкових одиниць.

Коефіцієнти акумуляції розраховували відношенням абсолютних величин хімічних елементів (Сі) до середнього арифметичного з 10 мінімальних показників, які визначені у ґрунтових розрізах, розміщених на певній віддалі від основних джерел забруднення або знаходяться у тіні руху забруднених повітряних мас за формулою:

Кх10 = Сі / Сіх10min,

Cix10 = n1 + n2 + … + n10 / n,

де Сі – вміст хімічного елементу у ґрунті, Сіх10min – середнє з 10 мінімальних величин хімічних елементів, які не піддались інтенсивному впливу антропогенного забруднення.

Серед варіантів розрахунку акумулятивних тенденцій у ґрунтах та листі рослинних угрупувань використаний наступний методичний прийом.

За фоновий кларк приймали хімічні елементи з мінімальним показником для кожної листяної породи, яка не піддавалась інтенсивному впливу забруднених повітряних мас і росла в порівняно чистих зонах.

Коефіцієнт акумуляції визначали:

Kа = Ci / Сі min,

де Сі – абсолютна величина хімічного елементу у листі дерев, Сі min – мінімальна величина хімічного елементу серед вимірів кожного дерева, прийнята за місцеву фонову величину.

З метою визначення ступеня техногенного навантаження використано наступний методичний прийом.

Кларк концентрації (КК) розраховували за формулою:

КК = kі/Кі,

де kі – вміст (кількість) і-го елемента у n-компоненті, Кі – кларк і-го елемента в літосфері.

Якщо КК>1 – показник характеризує ступінь концентрації і-го елемента, у випадку коли КК<1 – це свідчить про розсіювання його в компоненті певної природної системи.

Кларк розсіювання розраховували за формулою:

КР = Кі/kі,

Коефіцієнти акумулятивних тенденцій придорожніх смуг розраховано за різницею між 50-ти і 25-ти метровими смугами і відношенням до контрольної цифри у дольових частинах або у відсотках:

Ка=(0,5 – 0,25)/Сі

Різницю між 25-ти і 50-ти метровою смугою ділили на індивідуальну величину (істину), отриманий результат переводили у відсотки та віднімали від 100%.

Для визначення максимального розсіювання хімічних елементів у приавтомагістральних смугах використано формулу М.Є. Берлянда, що застосовується для визначення санітарної зони, у межах якої передбачається максимальна акумуляція газових викидів.

hmax = ?h (10+14) ,

2

де ?h – у даному випадку різниця між найнижчим і найвищим гіпсометричним рівнем; 12 – коефіцієнт розрахунку радіусу розсіювання.

Використано методичний прийом розрахунку концентрації плюмбуму у ґрунті приавтодорожньої смуги за „Методикою, оцінки та ранжування потенційних екологічно-небезпечних місць автомобільної дороги”, яка розроблена Харківським національним автомобільно - дорожнім університетом:

СPh = 10 + а2 l-0,65 ,

а2 = 20 h0,65,

де l – відстань від брівки земляного полотна, (м); а2 – коефіцієнт, що враховує ширину зони забруднення.

Проведено модифікацію даної формули з застосуванням різниці у відносних висотах у межах всіх магістральних доріг. Тобто, знаходилась різниця між найнижчим і найвищим гіпсометричним рівнем кожного екополігону. Враховуючи істотні розбіжності між даними розсіювання плюмбуму, що розраховані за вище наведеною методикою та лабораторними величинами, нами запропоновано доповнити формулу поправочними коефіцієнтами. Вони одержані на підставі коефіцієнту, що розрахований від ділення імперичних показників на лабораторні величини Рb для двадцятип’яти, п’ятдесяти та стометрової зони. Розраховані коефіцієнти дорівнюють:

kn25=2,3; kn50=2,7;

kn100=7,3.

З поправочним коефіцієнтом формула має вигляд:

СPh = (10 + а2 l-0,65) / k

Також розраховано коефіцієнт біологічного поглинання Ах, запропонований Б.Б. Полиновим, визначають за формулою:

Ах = lx/nx,

де lx – вміст х - елемента у попелі рослин; nх - вміст х - елемента у гірській породі або ґрунті, або кларк літосфери.

У другому розділі „Історія розбудови та характеристика автомобільних доріг загальнодержавного значення Волинської області” викладено географічні чинники розвитку транспортно - шляхової мережі.

Винятково вагомою передумовою розвитку транспортної мережі у межах Волинської області визнано її суспільно-географічне положення, що визначається сусідством з двома країнами Польщею та Білорусією. Загальна протяжність автомобільних шляхів загальнодержавного значення у межах області станом на 01.01.2007 р. становить 445,8 км.

До магістральних доріг області відносяться: М-07 – Київ-Ковель-Ягодин (на Люблін), М-08 - Устилуг-Луцьк-Рівне, М-19 - Доманове-Ковель-Чернівці-Мамалига.

Всього доріг з твердим покриттям у Волинській області налічується 5678,8 км. Станом на 01.01 2007р. мережа автомобільних доріг Волині нараховує 6311 км, у тому числі магістральні дороги складають 445,8 км; регіональні – 204,9 км; територіальні – 760,0 км; районні – 3668,0 км; сільські – 1233,1 км.

У дисертації досліджено розвиток шляхів в період з Х століття до сучасності. Важливу роль у розвитку транспортної сітки області зіграли так звані „Торгівельні шляхи”. У ХІ – ХІІ століттях з країн романського світу на Волинь потрапляла зброя, засвідчена знахідками романських мечів у Белзі, Городищі біля Шепетівки, Сонсядці та ін. Особливо жваву торгівлю Волинь вела з країнами Балтії. Важливим осередком міжнародного значення на північному заході Волинської землі був Дорогичин. Товари надходили з Києва по Прип’яті, а потім їх транспортували сушею і знову водою по Західному Бугу. Привезені у Дорогичин, вони розкуповувались іншими купцями, які везли їх для продажу у західні землі.

У третьому розділі „Ґрунтовий покрив та особливості акумуляції полютантів приавтомагістральних смуг” розглянуто поширення різних типів ґрунтів у межах території дослідження. Ґрунтовий покрив приавтомагістральних смуг представлений: дерново-підзолистими, дерново-карбонатними, сірими та темно-сірими опідзоленими ґрунтами, чорноземами, лучно-болотними, торф’яно-болотними ґрунтами та торфовищами.

Лабораторним та емперичним методами визначено валовий вміст хімічних елементів (Pb, Cu, Zn, Cd) у ґрунтах приавтомагістральних смуг на віддалі сто метрів (табл. 1).

Таблиця 1.

Вміст важких металів у ґрунті приавтомагістральних територій

дороги М-07 (Київ-Ковель-Ягодин)

№ проби | Вміст важких металів в ґрунті (мг/кг ґрунту)

Cu | Zn | Pb | Cd

Полігони (ґрунти*) | №1 | 1 (25 м) від дороги на пд. | 10,5 | 13,1 | 69,8 | 0,79

2 (50 м) від дороги на пд. | 3,3 | 9,5 | 19,2 | 0,21

3 (25 м) від дороги на пн. | 10,9 | 12,8 | 70,1 | 0,8

4 (50 м) від дороги на пн. | 3,2 | 9,1 | 10,0 | 0,22

№2 | 5 (25 м) від дороги на пн. | 2,3 | 7,2 | 50,2 | 0,13

6 (50 м) від дороги на пн. | 4,0 | 6,8 | 9,7 | 0,31

7 (25 м) від дороги на пд. | 3,0 | 7,4 | 45,0 | 0,22

8 (50 м) від дороги на пд. | 3,75 | 6,7 | 12,0 | 0,3

№3 | 9 (25 м) від дороги на пд. | 3,8 | 6,9 | 12,9 | 0,15

10 (50 м) від дороги на пд. | 3,0 | 6,2 | 10,5 | 0,1

11 (25 м) від дороги на пн. | 3,9 | 6,7 | 12,6 | 0,2

12 (50 м) від дороги на пн. | 2,8 | 6,1 | 10,3 | 0,1

№4 | 13 (25 м) від дороги на пн. | 9,7 | 8,5 | 69,3 | 0,3

14 (50 м) від дороги на пн. | 6,3 | 7,1 | 50,5 | 0,1

15 (25 м) від дороги на пд. | 9,2 | 8,6 | 68,7 | 0,27

16 (50 м) від дороги на пд. | 5,8 | 6,9 | 51,4 | 0,2

* - дерново-підзолисті ґрунти (1-3 полігони), дерново-карбонатні ґрунти (4 полігон).

За величинами вмісту хімічних елементів у ґрунтах приавтомагістральних смуг перше місце займає Pb, валовий вміст якого змінюється від 9,7 до 70,1 мг/кг ґрунту. За О.П.Виноградовим (1962) та Л.О.Карпачевським (1993) вміст Pb у земній корі становить 10-16 мг/кг ґрунту, що перевищує місцевий кларк у чотири рази.

Визначені кларки концентрації та розсіювання хімічних елементів досліджуваних полігонів на прикладі автодороги М-07 (табл. 2).

Найвищі коефіцієнти концентрації характерні для плюмбуму всіх екополігонів с. Вишнів Любомльського району і с. Луків Турійського району. Досить високі коефіцієнти розсіювання купруму виявлено в с. Луків Турійського району, с. Пісочне Ковельського району. Розрахунки ширини розсіювання за модифікованою формулою із застосуванням різниці у відносних висотах у межах магістральних доріг подані у таблиці 3.

Таблиця 2.

Кларки концентрації та розсіювання хімічних елементів у ґрунтах приавтодорожньої смуги дороги (М-07 Київ-Ковель-Ягодин)

Екологічні

полігони | Хімічний елемент | Кларк за Виноградовим мг/кг ґрунту | Середня

кількість | КК* | КР*

25м | 50м | 25м | 25м | 50м | 25м

№ 1

с.Вишнів Любомльського району | Pb | 16 | 69,95 | 14,4 | 4,37 | 0,9 | 0,23 | 1,11

Сu | 47 | 10,7 | 3,25 | 0,23 | 0,07 | 4,39 | 14,46

Zn | 83 | 12,95 | 9,3 | 0,16 | 0,11 | 6,41 | 8,93

Cd | - | 0,8 | 0,22 | - | - | - | -

№ 2

с.Луків

Турійського району | Pb | 16 | 47,6 | 10,85 | 2,98 | 0,68 | 0,34 | 1,48

Сu | 47 | 2,65 | 3,88 | 0,06 | 0,08 | 17,74 | 12,11

Zn | 83 | 7,3 | 6,75 | 0,09 | 0,08 | 11,37 | 12,3

Cd | - | 0,18 | 0,31 | - | - | - | -

№ 3

с.Пісочне Ковельського району | Pb | 16 | 12,75 | 10,4 | 0,8 | 0,65 | 1,26 | 1,54

Сu | 47 | 3,85 | 2,9 | 0,08 | 0,06 | 12,21 | 16,21

Zn | 83 | 6,8 | 6,15 | 0,08 | 0,07 | 12,21 | 13,5

Cd | - | 0,18 | 0,1 | - | - | - | -

№ 4

с.Череваха Маневицького району | Pb | 16 | 69,0 | 51,0 | 4,31 | 3,19 | 0,23 | 0,31

Сu | 47 | 9,45 | 6,05 | 0,2 | 0,13 | 4,97 | 7,77

Zn | 83 | 8,55 | 7,0 | 0,1 | 0,08 | 9,71 | 11,86

Cd | - | 0,29 | 0,15 | - | - | - | -

КК* - кларк концентрації, КР* - кларк розсіювання

Таблиця 3.

Вміст та ширина зони розсіювання автомобільного плюмбуму у приавтомагістральних смугах Волинської області

Еко-полігон | Показник СPb | Максимальне розсіювання h max=?h 12 | Коефіцієнт2

25м | 50м | 100м | ?h | h max

1 | 28,3 | 21,7 | 18,3 | 2 | 24 | 166,4

2 | 21,5 | 17,3 | 15,4 | 1 | 12 | 104,8

3 | 103,3 | 69,4 | 52,4 | 23 | 276 | 848,0

4 | 76,9 | 52,6 | 40,4 | 14 | 168 | 608,0

5 | 21,5 | 17,3 | 15,4 | 1 | 12 | 104,8

6 | 73,6 | 50,5 | 38,9 | 13 | 156 | 578,0

7 | 91,6 | 61,9 | 47,1 | 19 | 228 | 741,6

8 | 91,6 | 61,9 | 47,1 | 19 | 228 | 741,6

9 | 66,6 | 46,0 | 35,7 | 11 | 132 | 514,2

10 | 88,8 | 60,2 | 45,8 | 18 | 216 | 716,6

11 | 103,3 | 69,4 | 52,4 | 23 | 276 | 848,0

12 | 76,9 | 52,6 | 40,4 | 14 | 168 | 608,0

13 | 130,9 | 86,9 | 65,0 | 34 | 408 | 1099,2

14 | 170,6 | 112,2 | 83,0 | 52 | 624 | 1460,0

*Розрахунковий коефіцієнт для 25-ти метрової смуги становить 0,11, 50м – 0,07, 100 м – 0,05,

?h – різниця у гіпсометричних рівнях, h max – ширина зони розсіювання

На підставі детального аналізу мезоформ рельєфу через які проходять траси встановлено загальну закономірність ширини розсіювання Рb по обабіч доріг.

Найширші зони розсіювання притаманні частинам доріг, які займають найвищі гіпсометричні рівні. Наприклад, при ?h - 52м зона розсіювання сягає 624м, при ?h - 23м – 276 м, при ?h - 19 м – 228 м по обабіч дороги, при ?h - 34м – 408 м, при перевищені різниці у гіпсометрії дороги у2 м зона розсіювання сягає 24 м (табл. 3).

На підставі різниці у гіпсометричних висотах розрахована ймовірна концентрація Pb у придорожніх 25-ти, 50-ти та 100 метрових смугах (табл. 4).

Як видно з таблиці 4, цифрові показники максимального вмісту плюмбуму припадають на двадцятип’ятиметрову смугу у ґрунтах усіх чотирнадцяти полігонів основних автомагістралей. Максимальні величини Pb приурочені до найбільш високих ділянок дороги. Накопичення плюмбуму у двадцятип’ятиметровій смузі складає 170,6 мг/кг ґрунту, що відповідає різниці у мезорельєфі - 52 м, 103,3 мг/кг ґрунту характерні для ділянок доріг з ?h = 23м. На ділянці дороги, де ?h змінюється у межах 2 м накопичення плюмбуму у 25-ти метровій смузі складає тільки 21,5 мг/кг ґрунту.

Таблиця 4.

Порівняльні величини вмісту автомобільного плюмбуму у ґрунтах приавтомагістральних смуг Волинської області

Еко-полігон | Вміст плюмбуму у ґрунті (мг/кг ґрунту) | Коефіцієнт поправки

25м | 50м | 100м | 25м | 50м | 100м | 25м | 50м | 100м

1 | 28,3 | 21,7 | 18,3 | 14,6 | 16,4 | - | 1,9 | 1,3 | -

2 | 21,5 | 17,3 | 15,4 | 94,8 | 57,8 | 17,3 | 0,2 | 0,3 | 0,9

3 | 103,3 | 69,4 | 52,4 | 52,5 | 37,7 | - | 2,0 | 1,8 | -

4 | 76,9 | 52,6 | 40,4 | 11,5 | 8,8 | 4,0 | 6,7 | 6,0 | 10,1

5 | 21,5 | 17,3 | 15,4 | 51,5 | 31,4 | - | 0,4 | 0,6 | -

6 | 73,6 | 50,5 | 38,9 | 78,8 | 10,5 | - | 1,9 | 4,8 | -

7 | 91,6 | 61,9 | 47,1 | 70,0 | 14,6 | 1,8 | 1,3 | 4,2 | 26,1

8 | 91,6 | 61,9 | 47,1 | 47,6 | 10,9 | - | 1,9 | 5,7 | -

9 | 66,6 | 46,0 | 35,7 | 12,8 | 10,4 | - | 5,2 | 4,4 | -

10 | 88,8 | 60,2 | 45,8 | 69,0 | 51,0 | 28,0 | 1,3 | 1,2 | 1,6

11 | 103,3 | 69,4 | 52,4 | 38,0 | 28,0 | 14,6 | 2,7 | 2,5 | 3,6

12 | 76,9 | 52,6 | 40,4 | 48,5 | 42,5 | 24,0 | 1,9 | 1,1 | 1,7

13 | 130,9 | 86,9 | 65,0 | 72,5 | 69,5 | - | 1,8 | 1,3 | -

14 | 170,6 | 112,2 | 83,0 | 62,5 | 57,5 | - | 2,7 | 2,0 | -

Значно нижчі показники характерні для ґрунтів у межах п’ятдесятиметрової смуги. Кількість розсіюваного плюмбуму переважно зменшується від 20 до 30%. У стометровій смузі показник концентрації плюмбуму зменшується відносно п’ятдесятиметрової на 11-26%.

Автомобільний плюмбум у ґрунтах придорожніх смуг на віддалі 100 м від брівки акумулюється ще від 28 до 51%. Цей висновок свідчить про те, що від 49 до 72% автомобільного плюмбуму розсіюється за межами стометрової відмітки і акумулюється у межах території до 624 м розрахованої зони забруднення (табл. 4).

Складено комплексний профіль автомагістралі М-08, на якому відображено розподіл плюмбуму у двадцятип'яти та п’ятдесяти метровій смузі та проведено співставлення його вмісту у природно-територіальних комплексів, які пересікає магістраль.

Профіль дороги прокладений через різні за гіпсометричним рівнем ділянки і змінюється з заходу на схід від 200 до 240 м над рівнем моря. У відповідності із зміною висот збільшується кількість акумульованого плюмбуму від 38 до 72,5 мг/кг ґрунту (рис. 1 ).

Співставленням геохімічних показників з ландшафтними комплексами встановлено, що у межах дослідженої магістралі виділяється дві групи ПТК: сформовані на воднольодовикових та лесових відкладах. Відповідно в перших групах ПТК з достатнім промивним водним режимом величини хімічних елементів значно нижчі ніж у ПТК лесових рівнин. Найвищі показники характерні для пологовипуклих вершин лесових гряд. Серед елементарних геохімічних ландшафтів переважають елювіальні та транселювіальні типи.

Розподіл плюмбуму у грунтово-рослинному покриві різних типів елементарних ландшафтів приавтомагістральних двохсторонніх стометрових смуг залежить від гіпсометрії, форми, експозиції, підйому та спуску дороги (рис. 2-3).

Полігон 1 автодороги М-07 (Київ-Ковель-Ягодин) закладений у межах елювіального ландшафту з переважанням східної експозиції. Вміст Pb у дерново-слабопідзолистих ґрунтах складає 70 мг/кг ґрунту, що перевищує ГДК у 4,4 рази, свідчить про інтенсивне накопичення автомобільного плюмбуму на тій ділянці траси (рис. 2). Інтенсивне накопичення цього елементу першого класу токсичності в основному пов’язано з рухом автотранспорту на малих швидкостях через спадисту ділянку дороги і збільшенням викиду різних хімічних елементів при згорянні палива.

Полігон 2 автодороги М-07 розміщений у межах транс-елювіального типу ландшафту на навітряних схилах західної експозиції. У смузі на віддалі двадцять п’ять метрів від магістралі зафіксовано 47,9 мг/кг, на віддалі п’ятдесят метрів вміст Pb у ґрунтовому покриві не перевищує 10,9 мг/кг ґрунту. Тобто акумулятивний процес у чотири рази або на 25% менший, ніж у безпосередній близькості до магістралі (рис. 3). Накопичення Pb у від’ємних елементах рельєфу пов’язано з поверхневим та геохімічним перерозподілом з підвищених ділянок дороги у понижені. Така закономірність прослідковується і на інших полігонах.

Діаграмним та графічним метод двохстороннього відображення величин розсіювання хімічних елементів на кожному полігоні одержано загальні закономірності розсіювання та акумуляції дорожніх полютантів (рис.4-5).

Із збільшенням віддалі від полотна дороги кількість автомобільного плюмбуму зменшується у всіх випадках екополігонів. У ґрунтах автомобільної дороги М-07 (полігон 1) вміст полютанта у двадцятип’ятиметровій смузі змінюється в межах 69,8 - 70,1 мг/кг, а у п’ятдесятиметровій смузі –від 10,0 до 19,2 мг/кг ґрунту. Найнижчі показники розподілу плюмбуму характерні для полігону 2 даної автодороги. Його вміст тут змінюється від 12,6-12,9 мг/кг ґрунту у двадцятип’ятиметровій смузі до 10,3-10,5 мг/кг у п’ятдесятиметровій смузі (рис. 4).

Високий вміст автомобільного плюмбуму накопичений у ґрунтах села Вишнів Любомльського району (автомобільна дорога М-07), ґрунтах села Замшани Ратнівського району, села Копачівка Рожищенського району (автодорога М-19) та ґрунтах всіх досліджених ділянок Луцького району, а саме смт Торчин та села Гаражджа (автодорога М-08), що узгоджується з техногенним впливом (рис. 5).

У четвертому розділі „Екологічний стан приавтомагістральних лісових насаджень” поданий флористичний склад області та приавтомагістральний рослинний покрив. Флористичний склад рослинного покриву Волині налічує 1525 видів вищих рослин, представників 654 родів та 142 родин. Тут росте понад 20 видів листяних і хвойних порід, які зустрічаються у придорожніх насадженнях. Найпоширенішими є такі деревні породи, як сосна – 42,9 тис. га, ялина – 0,6 тис. га, дуб високорослий – 16,0 тис. га, дуб низькорослий – 0,6 тис. га, граб – 0,7 тис. га, ясен – 0,2 тис. га, береза – 7,3 тис. га і вільха чорна – 9,9 тис. га. Насадження з переважанням у їх складі цих порід займають 93,0% вкритої лісом площі. Насадження інших деревних порід становлять лише 7%. Ліси регіону багаті на домішку таких порід, як клен, явір, черешня, груша, липа.

Дослідні полігони приавтомагістральних територій автодороги М-08 та південної частини автодороги М-19 пролягають через західноукраїнський лісостеповий округ.

У придорожніх лісових зелених насадженнях проведено лабораторні дослідження листя берези повислої, липи американської, клена гостролистого, клена несправжньоплатанового, дуба звичайного, липи європейської, ясена звичайного, клена ясенелистого, тополі пірамідальної, гіркокаштана звичайного.

У листі порід автомобільної дороги М-08, атомно-адсорбційним методом визначено Cu, Zn, Pb, Cd (табл. 5).

Серед важких металів у насадженнях автодороги М-08 інтенсивно накопичується цинк. Його вміст змінюється від 47,6 до 89,5 мг/кг. Досить високі показники плюмбуму та купруму. Так, вміст плюмбуму у 16-ти пробах змінюється від 39,0 до 96,0 мг/кг, купруму від 3,9 до 6,45 мг/кг сухої маси. У незначних концентраціях спостерігається накопичення у листі кадмію, вміст його становить 0,32-0,7 мг/кг сухої маси.

Величини коефіцієнтів акумуляції хімічних елементів засвідчують активні тенденції накопичення полютантів у золі листової поверхні деревних порід приавтомагістральних територій (табл. 6).

Інтенсивне накопичення характерне для плюмбуму. Так, у переважній частині проб коефіцієнт акумуляції позитивний і перевищує місцевий кларк у 2 рази. Коефіцієнт акумуляції змінюється від 1,0 до 2,46.

Таблиця 5.

Вміст важких металів в листі придорожніх лісових насаджень

автомагістралі М-08 (Устилуг-Луць-Рівне)

№ проби | Вміст важких металів у листі (мг/кг сухої маси)

Cu | Zn | Pb | Cd

Полігони (рослини) | №5 | 1 (25 м) від дороги на пд. | 6,45 | 49,0 | 48,0 | 0,43

2 (50 м) від дороги на пд. | 5,9 | 47,6 | 41,0 | 0,37

3 (25 м) від дороги на пн. | 6,05 | 89,5 | 51,0 | 0,7

4 (50 м) від дороги на пн. | 3,2 | 60,1 | 49,5 | 0,41

№6 | 5 (25 м) від дороги на пн. | 5,75 | 53,9 | 96,0 | 0,58

6 (50 м) від дороги на пн. | 4,35 | 48,65 | 44,0 | 0,41

7 (25 м) від дороги на пд. | 4,55 | 76,5 | 44,5 | 0,32

8 (50 м) від дороги на пд. | 4,4 | 64,1 | 39,0 | 0,32

№7 | 9 (25 м) від дороги на пд. | 4,0 | 52,2 | 43,5 | 0,35

10 (50 м) від дороги на пд. | 3,7 | 50,1 | 41,0 | 0,33

11 (25 м) від дороги на пн. | 4,1 | 52,5 | 43,0 | 0,33

12 (50 м) від дороги на пн. | 3,9 | 51,12 | 39,0 | 0,32

№8 | 13 (25 м) від дороги на пн. | 5,5 | 62,2 | 44,0 | 0,44

14 (50 м) від дороги на пн. | 4,41 | 60,6 | 42,0 | 0,42

15 (25 м) від дороги на пд. | 4,0 | 65,1 | 43,5 | 0,43

16 (50 м) від дороги на пд. | 3,9 | 63,0 | 41,9 | 0,41

Таблиця 6.

Коефіцієнт акумуляції хімічних елементів у листі придорожніх лісових насаджень приавтомагістральних смуг автодороги М-08 (Устилуг-Луцьк-Рівне)

№ проби | Коефіцієнт акумуляції, перевищення разів

Cu | Zn | Pb | Cd

Полігони (рослини) | №5 | 1 (25 м) від дороги на пд. | 2,02 | 1,03 | 1,23 | 1,34

2 (50 м) від дороги на пд. | 1,84 | м.к. | 1,05 | 1,16

3 (25 м) від дороги на пн. | 1,89 | 1,88 | 1,31 | 2,18

4 (50 м) від дороги на пн. | м.к. | 1,26 | 1,27 | 1,28

№6 | 5 (25 м) від дороги на пн. | 1,79 | 1,13 | 2,46 | 1,81

6 (50 м) від дороги на пн. | 1,36 | 1,02 | 1,13 | 1,28

7 (25 м) від дороги на пд. | 1,42 | 1,61 | 1,14 | м.к.

8 (50 м) від дороги на пд. | 1,37 | 1,35 | м.к. | 1,0

№7 | 9 (25 м) від дороги на пд. | 1,25 | 1,1 | 1,11 | 1,09

10 (50 м) від дороги на пд. | 1,16 | 1,05 | 1,05 | 1,03

11 (25 м) від дороги на пн. | 1,28 | 1,1 | 1,12 | 1,03

12 (50 м) від дороги на пн. | 1,21 | 1,07 | 1,0 | 1,0

№8 | 13 (25 м) від дороги на пн. | 1,72 | 1,31 | 1,13 | 1,38

14 (50 м) від дороги на пн. | 1,38 | 1,27 | 1,07 | 1,31

15 (25 м) від дороги на пд. | 1,25 | 1,37 | 1,11 | 1,34

16 (50 м) від дороги на пд. | 1,21 | 1,32 | 1,07 | 1,28

мк – місцевий кларк

Активне накопичення у листі дерев характерне для кадмію. Коефіцієнт акумуляції кадмію перевищує кларкові величини від 1,0 до 2,18 рази. Наступне місце за величиною коефіцієнтів акумуляції займає купрум. Для всіх проб характерне перевищення над величинами місцевих кларкових показників. Повільніше накопичується у листовій поверхні деревних порід цинк. Коефіцієнт акумуляції не перевищує місцевий кларк у 2 рази і змінюється від 1,02 до 1,88.

Розраховано біологічне поглинання елементів рослинами придорожніх смуг (табл. 7).

Відбувається інтенсивне біологічне поглинання рослинами придорожніх смуг. У двадцятип’ятиметровій смузі коефіцієнт біологічного поглинання купруму змінюється від 0,83 до 5,27. Для п’ятдесятиметрової смуги цей показник у порівнянні з двадцятип’ятиметровою смугою зменшується у 3,4 рази і коливається від 1,53 до 2,69 одиниці.

Серед хімічних елементів найбільш активне біологічне поглинання рослинним покривом характерне для цинку. Його величини змінюються від 13,21 до 22,88 – у двадцятип’ятиметровій смузі. Коефіцієнт поглинання у п’ятдесятиметровій смузі зменшується у 9,4 рази і коливається від 2,44 до 13,13 одиниць.

Низький коефіцієнт поглинання рослинами плюмбуму пов’язаний з високим поглинанням цього хімічного елементу через кореневу систему і у незначній мірі через листову поверхню. У двадцятип’ятиметровій смузі він дуже низький і не перевищує 2,3 одиниці. Однак у п’ятдесятиметровій смузі на окремих полігонах (полігон 2) коефіцієнт поглинання перевищує 4 одиниці, що пов’язано з окремим видовим складом деревних порід приавтомагістральних смуг(табл. 7).

Таблиця 7.

Величини біологічного поглинання важких металів рослинами приавтомагістральних смуг М-07 (Київ-Ковель-Ягодин)

№ полігонів, проб та двостороння віддаль від автодороги | Коефіцієнт переходу елементів

Cu | Zn | Pb | Cd

Полігон 1 | 1 | 25 м | 0,89 | 13,58 | 0,36 | 0,28

2 | 50 м | 1,62 | 6,19 | 0,67 | 0,95

3 | 25 м | 0,83 | 13,81 | 0,44 | 0,31

4 | 50 м | 1,59 | 6,36 | 1,50 | 0,91

Полігон 2 | 5 | 25 м | 5,27 | 16,45 | 0,53 | 6,23

6 | 50 м | 2,53 | 2,56 | 4,05 | 1,19

7 | 25 м | 4,0 | 16,10 | 0,56 | 2,73

8 | 50 м | 2,69 | 2,44 | 2,50 | 1,33

Полігон 3 | 9 | 25 м | 2,37 | 22,06 | 2,09 | 4,0

10 | 50 м | 2,17 | 12,79 | 1,43 | 2,0

11 | 25 м | 2,44 | 22,88 | 2,30 | 3,15

12 | 50 м | 2,54 | 13,13 | 1,26 | 3,0

Полігон 4 | 13 | 25 м | 1,45 | 13,21 | 0,45 | 1,23

14 | 50 м | 1,56 | 7,34 | 0,36 | 2,0

15 | 25 м |