Стійкість ґрунту як основа педоекологічного нормування забруднення

Размещено на http://www.allbest.ru/

Українська академія аграрних наук

Національний науковий центр

“Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського” УААН

УДК 631.6.02; 631.415.12

СТІЙКІСТЬ ҐРУНТУ ЯК ОСНОВА

ПЕДОЕКОЛОГІЧНОГО НОРМУВАННЯ ЗАБРУДНЕННЯ

03.00.18 - ґрунтознавство

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора біологічних наук

Мірошниченко Микола Миколайович

Харків - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному науковому центрі “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського” Української академії аграрних наук

Науковий консультант доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Фатєєв Анатолій Іванович, Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського” Української академії аграрних наук, завідуючий лабораторією

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Топольний Федір Пилипович, Кіровоградський національний технічний університет, професор кафедри екології і охорони навколишнього середовища

доктор біологічних наук, професор Бєлова Наталія Анатоліївна; Академія митної служби України, начальник кафедри товарознавства та митної експертизи

доктор сільськогосподарських наук, професор Канівець Віктор Іванович, Чернігівський державний інститут економіки і управління, завідуючий кафедри аграрних технологій

Провідна установа: Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, кафедра ґрунтознавства та землевпорядкування, Міністерство освіти і науки України, м.Чернівці

Захист відбудеться “22“ лютого 2005 р. о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.354.01 у Національному науковому центрі “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського” УААН за адресою: 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного наукового центру “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського” УААН за адресою: 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4. Автореферат розісланий “ 22 “ січня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.Ф.Павленко



АНОТАЦІЯ

Мірошниченко М.М. Стійкість ґрунту як основа педоекологічного нормування забруднення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.18 - ґрунтознавство.

ННЦ “Інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. О.Н.Соколовського” УААН, Харків, 2005. метал ґрунт забруднення транслокація

Дисертація присвячена удосконаленню методології нормування забруднення ґрунту екзогенними хімічними речовинами. На прикладі забруднення важкими металами, вуглеводнями і солями лужних металів доведено провідне значення властивостей ґрунту у процесах перетворення, міграції, транслокації забруднюючих речовин, їх небезпеку для суміжних середовищ. Основою об'єктивного нормування є урахування кількісних показників стійкості ґрунту до забруднення. Удосконалено термінологію проблеми стійкості, розвинуто теорію агрегативної стійкості ґрунту .

Розроблено методологію і нормативи екологічної, господарської і меліоративної регламентації забруднення ґрунту нафтою і нафтопродуктами. Визначено концептуальні принципи педоекологічного нормування забруднення: функціональність і комплексність оцінки, ґрунтово-кліматичну адаптованість і стандартизованість нормативних параметрів.

Ключові слова: ґрунт, стійкість, хімічне забруднення, нормування, важкі метали, вуглеводні, лужні метали.



АННОТАЦИЯ

Мирошниченко Н.Н. Устойчивость почвы как основа педоэкологического нормирования загрязнения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.18. - почвоведение.

ННЦ “Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н.Соколовского” УААН, Харьков, 2005.

Диссертация посвящена усовершенствованию методологии нормирования загрязнения почвы экзогенными химическими веществами. На примере загрязнения тяжелыми металлами, углеводородами и солями щелочных металлов доказано ведущее значение свойств почвы в процессах превращения, миграции, транслокации загрязняющих веществ, их опасность для сопредельных сред. Основой объективного нормирования является учет количественных показателей устойчивости почв к загрязнению.

Усовершенствована терминология проблемы устойчивости. Разделены понятия устойчивости как меры внешнего воздействия относительно реакции почвы и буферности как меры внутрисистемных сил, компенсирующих это воздействие. На высших уровнях организации почвы (биогеоценоз, ландшафт, агроландшафт) целесообразно разделять понятия функциональной устойчивости, т.е. устойчивости биосферных функций (среды обитания, фитопродуктивной, барьерной) и модальной (структурной) устойчивости - способности к сохранению характерных модальных параметров при внешнем воздействии. Обратные связи между функциональной устойчивостью и изменением свойств почвы могут существенно усиливать последствия химического загрязнения и, в зависимости от вида загрязняющего вещества и уровня нагрузки, первостепенное значение для нормирования приобретает функциональная либо модальная устойчивость почв.

При поступлении в почву солей щелочных металлов ведущее значение имеет агрегативная устойчивость тонкодисперсной части почвы. Агрегативную устойчивость можно непосредственно измерить только через определенное дезагрегирующее воздействие, например, проведением пептизационного анализа. Разработано методику пептизационного анализа, объединяющую принципы дробной пептизации с процедурой выделения тонкодисперсной части почвы путем центрифугирования суспензии. С помощью пептизационного анализа и электрокинетических показателей проанализированы последствия характерных примеров агрогенного (орошение водами повышенной минерализации) и техногенного (выбросы высокоминерализованных пластовых вод на нефтепромыслах) засоления.

Установлено, что при загрязнении почвы тяжелыми металлами происходят существенные изменения физико-химических свойств (изменение кислотности, вытеснение кальция и магния). Дисперсная система почвы очень устойчива к этому виду загрязнения, за исключением кратковременного промежутка сразу после адсорбции тяжелых металлов при промывном водном режиме.

Ведущее значение для нормирования загрязнения тяжелыми металлами принадлежит устойчивости барьерной функции почвы. Регламентацию миграции тяжелых металлов целесообразно осуществлять только для кислых (рН_КCl<5,9 и pH_H2O<7,0) почв. Доказано, что для оценки протекторных свойств почвы в процессе транслокации тяжелых металлов оптимальной для Украины является классификация на основе двух характеристик: содержания физической глины гранулометрического состава и рН водной вытяжки.

В случаях углеводородного загрязнения одинаково важными для нормирования являются как изменение свойств самой почвы, так и процессы миграции и прямая токсичность загрязняющего вещества. Тяжелые компоненты нефти (смолы, асфальтены и т.д.) обладают высокой персистентностью в почве и обусловливают ее устойчивые гидрофобные свойства. Легкие фракции высокотоксичны для растений и почвенной фауны, легко мигрируют, но доступны микробиологическому разложению. Гидрофобные свойства, обусловленные этими фракциями, постепенно исчезают в течении 2-3, максимум 5-летнего периода. Устойчивый гидрофобный эффект является решающей причиной снижения плодородия нефтезагрязненных почв, что особенно проявляется в неблагоприятные по увлажнению годы. Динамика восстановления продуктивности растений противоположна динамике процессов микробиологической деградации углеводородов.

В диссертации дан анализ существующей системы оценки загрязнения на основе предельно-допустимых концентраций и показана целесообразность перехода на принципы педоэкологического нормирования: функциональность и комплексность оценки, почвенно-климатическую адаптированность и стандартизированность нормативных параметров. Дифференциация нормативов для земель различного функционального назначения, учет буферности почв и толерантности растений позволяют значительно повысить объективность оценки опасности загрязнения. Разработано методику почвенно-геохимического обследования урбанизированных территорий, в которой первостепенное значение придается сравнению техногенной нагрузки с устойчивостью почв к загрязнению, искусственно созданного геохимического фона - с природным, свойственным данному ландшафту.

Впервые для Украины разработаны нормативы экологической, хозяйственной и мелиоративной регламентации загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами. Нормативы экологической регламентации учитывают действие нефти и нефтепродуктов на растения, почвенную микрофлору и физические свойства почвы. Хозяйственной регламентацией являются коэффициенты снижения плодородия нефтезагрязненных почв.

Ключевые слова: почва, устойчивость, химическое загрязнение, нормирование, тяжелые металлы, углеводороды, щелочные металлы.



ANNOTATION

Miroshnichenko N.N. Soil sustainability as a basis of pedoecological normalization of pollution. - Manuscript.

The thesis for a doctor's of Biological Sciences degree on a speciality 03.00.18 - soil science.

NSC "Institute for Soil science and Agrochemistry Research named after O.N. Sokolovsky " UAAS, Kharkiv, 2005.

The thesis is devoted to improvement of normalization methodology of soil pollution by exogenous chemical substances. On an example of pollution by heavy metals, hydrocarbons and salts of alkaline metals a fundamental importance of soil properties in processes of transformation, migration, translocation of polluting substances, their danger to adjacent environments is proved. A basis of impartial normalization is taking into account of quantitative indices of soil sustainability to pollution. The terminology of a sustainability problem is advanced, the theory of soil aggregate stability is developed.

The conceptual principles of pedoecological normalization of pollution are determined: functionality and integrated approach of an estimation, soil - climatic adaptedness and unification of normative parameters. Specifications of an ecological, economic and ameliorative regulation of soil pollution by petroleum and mineral oil are developed.

Key words: soil, sustainability, chemical pollution, normalization, heavy metals, hydrocarbons, alkaline metals.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Якість навколишнього середовища є визначальним фактором здоров'я нації, збереження його генофонду. У колі сучасних екологічних проблем першочергового значення набуває нормування допустимих рівнів антропогенного навантаження на ландшафти, що викликано необхідністю удосконалення природоохоронного законодавства України, проведення екологічних експертиз, екологізації науки і виробництва. Все це потребує розробки наукових засад екологічного нормування в Україні, створення сучасної методології оцінки небезпеки забруднення навколишнього середовища.

Ключове положення, яке займає ґрунт у наземних екосистемах, робить оцінку наслідків його забруднення вкрай важливою, а багатофункціональність, полікомпонентність і гетерогенність цього природного тіла - надзвичайно важкою. Складність регламентації допустимого навантаження на ґрунт призвела до явної недостатності та недосконалості нормативної бази, що неодноразово відзначалося провідними вченими. До цього часу в Україні основним способом оцінки забруднення ґрунту важкими металами (ВМ) є порівняння з гранично-допустимими концентраціями (ГДК), які базуються на методології 70-80 років минулого сторіччя. В Україні практично відсутня нормативна база оцінки іншого небезпечного виду забруднення - вуглеводневого.

Дослідженнями М.Г.Зиріна, В.Б.Ільїна, І.Г.Важеніна, М.А.Глазовської, В.В.Добровольського, А.Кабата-Пендіас, А.І.Обухова, Б.О.Ягодина, М.С.Соколова, Ю.І.Піковського та інших було закладено фундамент нового напряму ґрунтознавства - охорони ґрунтів від забруднення, визначено основні закономірності міграції і трансформації забруднювачів у ґрунтах. Але проблема об'єктивної оцінки небезпеки забруднення у різних грунтово-кліматичних умовах залишалася невирішеною. Поступово, у працях М.А.Глазовської, А.Д.Фокіна, В.В.Добровольського, В.В.Медведєва та інших дослідників відокремився новий підхід у вивченні проблеми забруднення - через стійкість окремих ґрунтових систем, ґрунту в цілому і ґрунтового покриву ландшафтів. Перспективність таких досліджень підтверджується і останніми науковими працями українських вчених: С.А.Балюка, А.І.Фатєєва, В.І.Кисіля, Р.С.Трускавецького, Н.А.Макаренко, В.М.Кавецького, В.А.Барановського, Е.Я.Жовинського, І.В.Кураєвої, О.С.Єгорова, Б.А.Горлицького та інших. Подальший розвиток цього напряму дозволяє впритул підійти до створення сучасного ефективного екологічного нормування в Україні і вирішити численні проблеми теорії і практики охорони ґрунтів у нашій країні.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дослідження, що склали основу дисертаційної роботи, виконані в Національному науковому центрі “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім.О.Н.Соколовського” УААН (колишні Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім.О.Н.Соколовського УААН і Український науково-дослідний інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. О.Н.Соколовського УААН) за тематичними планами НДР у відповідності із завданням “Розробити теоретичні основи і високоефективні методи підвищення родючості техногенно забруднених ґрунтів” НТП “Фундаментальні дослідження” (проведення експериментальних досліджень, 1991-1995 рр., № держреєстрації UA01002163P ), “Розробити високоефективні колоїдно-хімічні технології запобігання зруйнування органо-мінеральної плазми, вимивання поживних речовин і детоксикації хімічними сполуками чорноземних ґрунтів” НТП “Український чорнозем” (проведення експериментальних досліджень, 1992-1995 рр.,), “Встановити допустимі рівні вмісту забруднювачів у ґрунтах та закономірності їх міграції в системі ґрунт-рослина” НТП “Родючість ґрунтів” (відповідальний виконавець, 1996-2000 рр., № держреєстрації 0196U012533); “Розробити критерії, нормативну базу з оцінки небезпеки техногенно забруднених ґрунтів та технології їх меліорації” НТП "Родючість і охорона ґрунтів" (відповідальний виконавець, 2001-2003 рр., № держреєстрації 0101U006048); “Розробити базові нормативи до регламентації забруднення ґрунтів України нафтою та нафтопродуктами" НТП "Родючість і охорона ґрунтів" (керівництво завданням, 2001-2003 рр. № держреєстрації 0101U006051).

Мета і задачі досліджень. Головна мета - розвиток теорії стійкості ґрунтів до дії зовнішніх чинників, розробка методології екологічного нормування хімічного забруднення ґрунтів, створення наукових засад оцінки небезпеки забруднення за допомогою ґрунтово-адаптованих функціонально-диференційованих систем.

Для досягнення поставленої мети було необхідним вирішення наступних задач:

удосконалити термінологічний апарат і методологію проблеми стійкості ґрунту до забруднення;

розвинути теорію агрегативної стійкості тонкодисперсної системи ґрунту та зміни останньої під зовнішнім впливом;

встановити основні механізми, що забезпечують стійкість ґрунту до різних видів хімічного забруднення;

вирішити проблему оцінки негативної дії багатокомпонентних забруднюючих речовин;

розробити нову систему оцінки небезпеки забруднення ґрунтів та методологію її застосування для вирішення нагальних практичних задач.

Об'єкт дослідження - стійкість ґрунтів до забруднення різними хімічними речовинами (важкими металами, вуглеводнями, лужними і лужноземельними металами).

Предмет дослідження - зміна характерних властивостей ґрунтів, їх біосферних і біогеоценотичних функцій та якості суміжних природних об'єктів під дією забруднюючих речовин.

Методи дослідження. Дослідження проводили шляхом активних і пасивних модельних експериментів, стаціонарно-польовим, ландшафтно-геохімічним і лабораторно-аналітичним методами. Одержану інформацію обробляли за методами математичної статистики..

Наукова новизна одержаних результатів.

Удосконалено методологію вчення про стійкість ґрунту до дії зовнішніх чинників. Розмежовано поняття “стійкість” і “буферність” для ґрунту як відкритої системи, що знаходиться у нерівноважних умовах. Стійкість є мірою зовнішнього впливу відносно відгуку системи, а буферність - мірою внутрішньосистемних сил, які компенсують цей вплив. Виділено функціональну стійкість - здатність ґрунту зберігати свої біосферні або біогеоценотичні функції, та модальну (структурну) стійкість - здатність до збереження характерних модальних параметрів при зовнішньому впливові. Встановлено, що функціональна і модальна стійкість пов'язані прямими і зворотними зв'язками і, залежно від виду забруднення, провідного значення набуває одна з них.

Удосконалено класифікацію стійкості ґрунтів до забруднення важкими металами, яка полягає в об'єднанні ґрунтів за їх кількісними параметрами та механізмами формування буферності. За цим принципом ґрунти України поділено на три класи буферності.

Дістала подальшого розвитку теорія агрегативної стійкості ґрунту. Агрегативна стійкість залежить від ступеню гідратації ґрунтових колоїдів і глибини потенційної ями коагуляційних структур та не може бути вимірювана іншим шляхом, ніж через певну дезагрегуючу дію.

Розроблено теоретичні основи і методологію регламентації вуглеводневого забруднення ґрунтів. Негативну дію нафтових вуглеводнів поділено на сталі деградаційні зміни, обумовлені гідрофобними плівками стійких до розкладу компонентів, і тимчасове погіршення родючості внаслідок прямої токсичності, зміни водно-повітряного і поживного режиму ґрунту. Відповідно до цього розроблено нормативи екологічної, господарської і меліоративної регламентації забруднення ґрунту нафтою і нафтопродуктами.

Розроблено наукові засади педоекологічного (ґрунтово-екологічного) нормування забруднення і визначено його основні принципи: функціональність і комплексність оцінки, ґрунтово-кліматичну адаптованість і стандартизованість нормативних параметрів. Передумовою педоекологічного нормування є регламентація стійкості ґрунтів до забруднення.

Практичне значення отриманих результатів.

Результати досліджень знайшли практичне втілення в:

Концепції екологічного нормування допустимого антропогенного навантаження на ґрунтовий покрив, розробленій у співавторстві з іншими фахівцями згідно Постанови бюро Президії УААН (протокол № 8 від 30 жовтня 2003 р. );

методичних рекомендаціях “Ґрунтово-геохімічне обстеження урбанізованих територій”;

стандарті Держкомітету природних ресурсів України СОУ 73.1-41-10.01:2004 “Охорона довкілля. Оцінка забруднення ґрунтів та визначення втрат сільськогосподарського виробництва внаслідок погіршення якості земельних ділянок під час спорудження нафтових і газових свердловин” і галузевому стандарті ГСТУ 41-00032626-00-023-2000 “Охорона довкілля. Рекультивація земель під час спорудження нафтових і газових свердловин”;

методиках визначення агрегативної стійкості ґрунту і визначення вмісту нафтопродуктів у ґрунті за методом інфрачервоної спектроскопії (МВВ 31-497058-014-2003 і МВВ 31-497058-009-2002 відповідно).

Використання практичних розробок дозволяє значно підвищити ефективність прикладних екологічних досліджень, одержувати об'єктивну різнопланову інформацію щодо екологічних наслідків від забруднення ґрунту, складати прогноз імовірного екологічного ризику і розраховувати розмір завданих господарських збитків, здійснювати контроль і моніторинг забруднення ґрунтів.

Особистий внесок здобувача полягає у формулюванні основних постулатів і ідей, що складають наукову новизну дисертації, розробці програми і методики досліджень, організації їх проведення. Дисертант є автором концептуальної схеми педоекологічного нормування забруднення земель ВМ і системи регламентації вуглеводневого забруднення, основним автором вищенаведених методичних розробок. Фактичний матеріал, що наведено у дисертації, одержаний особисто дисертантом, або під його керівництвом співробітниками лабораторії охорони ґрунтів від техногенного забруднення. Аналіз експериментального матеріалу і його узагальнення виконано самим автором. Наукові ідеї за темою дисертації, викладені у сумісних статтях і втілені у патентах, належать безпосередньо автору.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались і обговорювались на IV (Херсон, 1994) і VI (Умань, 2002) з'їздах УТГА, міжнародних науково-практичних конференціях в Умані (1993), Києві (1997), Харкові (2001, 2002), Мінську (2003), Бердянську (2004) і Чернігові (2004), міжнародній науково-технічній нараді “Екологія в нафтогазовій промисловості” (Київ, 1998), ювілейних конференціях ХНАУ (1994, 1996).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 75 наукових праць, у тому числі 27 статей у фахових виданнях і 3 патенти України на винаходи.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, дев'яти розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку літератури з 529 джерел, додатків. Повний обсяг дисертації 439 стор., у тому числі 74 таблиці, 71 рисунок, 5 додатків на 68 стор.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У розділі наведено відомості щодо основних джерел техногенного забруднення ґрунтів, обсягів і перебігу цих процесів в Україні, Росії та світі. Розділ спрямований на систематизацію існуючої інформації щодо поведінки досліджуваних забруднюючих речовин (важких металів, нафтових вуглеводнів, солей лужних і лужноземельних металів) у ґрунті, їх здатність до міграції і транслокації, дію на рослини і ґрунтові мікроорганізми. Розмаїтість чинників хімічного забруднення обумовлює різноплановість їх шкідливої дії на компоненти біогеоценозу, і насамперед, ґрунти - центральну ланку біологічного кругообігу елементів і головне депо забруднюючих речовин. Потужність техногенного впливу порівняна з дією основних природних факторів ґрунтоутворення, а в окремих випадках - набагато перевищує їх. Це визначає головну проблему - стійкість ґрунтів до цього впливу та напрям їх еволюції в процесі техногенезу. Припускається, що існує так званий “поріг стійкості” (Трускавецький, 2003), “діапазон стійкості” (Смагин, 1994), або “таксономічний діапазон толерантності” (Фрид, 1999), який відповідає тому чи іншому об'єму і характеру зовнішніх впливів, вище якого ґрунт еволюціонує до нового стану із набуттям інших якостей і режимів функціонування. Отже, вирішення проблеми стійкості ґрунту до забруднення потребує встановлення кількісних значень цього діапазону з метою нормування допустимого рівня зовнішнього хімічного навантаження.

Залишається відкритим питання, чи існують властивості, що обумовлюють загальну, “універсальну” стійкість ґрунтів, або механізми її формування виключно специфічні. Незважаючи на те, що основу відомих нам прогнозних оцінок стійкості й буферності складають переважно одні й ті самі ґрунтові показники (Ільїн, 1995; Глазовська, 1999; Медведєв, Хоролець, 1999; Жовинський, Кураєва, 2002; Макаренко, 2002; та ін.), більшість дослідників вважає ступінь їх участі мінливою.

Аналіз існуючих підходів до нормування забруднення ґрунту екзогенними речовинами показує, що об'єктивізація критеріїв допустимого ризику є надзвичайно складною методологічною проблемою, далекою від остаточного розв'язання. Удосконалення нормативної бази є передумовою об'єктивної оцінки небезпеки і прогнозу наслідків хімічного забруднення. Оцінка небезпеки полягає у співставленні реального стану ґрунту з екологічними і гігієнічними нормативами, первісним станом ґрунту, його властивостями, що визначають стійкість до забруднення конкретною речовиною у конкретних біогеохімічних умовах, застосовуючи ландшафтно-геохімічний, біогеохімічний, балансовий, хіміко-аналітичний, картографічний та інші методи.

Дослідження проводились шляхом модельних дослідів та експериментів у лабораторних умовах, мікропольових дослідів, ґрунтово-геохімічних обстежень і натурних спостережень на об'єктах, що зазнали техногенного забруднення. У 20 модельних дослідах і експериментах встановлювали закономірності взаємодії ґрунту і забруднюючих речовин, здатність останніх до міграції і транслокації, досліджували фітотоксичну дію і взаємний вплив їх складових. Дослідження окремих аспектів хімічного забруднення ґрунту (дія забруднюючих речовин у часі, їх персистентність у ґрунті і транслокація до різних органів рослин) проводили у 7 тривалих мікропольових дослідах на території дослідного господарства “Комунар” Харківського району Харківської області. Основним об'єктом досліджень був чорнозем опідзолений важкосуглинковий на лесі з наступними характеристиками: рН водний - 5,7; рН сольовий - 5,2; гумус - 3,7%; сума поглинутих основ - 240 ммоль/кг; валовий вміст азоту 0,20%, фосфору 0,12%, калію 2,8%; азоту, що легко гідролізується - 3,8 мг/100 г ґрунту; рухомих P₂O₅ і K₂O за Чириковим - 4,8 і 10,3 мг/100 г ґрунту відповідно. Фоновий вміст ВМ становив: Zn - 58 мг/кг, Cd - 0,8 мг/кг, Ni - 24 мг/кг, Co - 16 мг/кг, Cu - 24 мг/кг, Pb - 10 мг/кг, Cr - 44 мг/кг ґрунту.

Техногенне забруднення ґрунтового покриву ВМ досліджували на об'єктах, які мали значні відмінності окремих ґрунтових виділів за основними властивостями, що визначають стійкість до забруднення. Дослідження різних за масштабом об'єктів мало метою розробку методології проведення ґрунтово-геохімічних обстежень окремих промислових підприємств, прилеглих земель сільськогосподарського призначення, а також урбанізованих територій багатофункціонального використання. Методологічну основу проведених польових досліджень забруднення ґрунтів складали методики еколого-геохімічних, санітарно-гігієнічних, ґрунтово-екологічних та еколого-агрохімічних обстежень, з урахуванням вимог чинних стандартів та інших нормативних документів.

Основними об'єктами цього напряму досліджень були:

територія промислового підприємства АТ ”Харківський завод харчових кислот” (площа відкритого ґрунтового покриву 1,5 га);

землі південного сектору від заводу “Укрцинк”, місто Костянтинівка Донецької області (близько 15000 га);

територія міста Бердянськ Запорізької області (8500 га);

територія міста Маріуполь Донецької області (23000 га).

Аналіз ґрунтів проводили за наступними методиками: гранулометричний і мікроагрегатний склад за методом піпетки в модифікації Качинського, загальний вміст гумусу за Тюріним, гідролітичну кислотність за методом Каппена в модифікації ЦИНАО, рН і катіонно-аніонний склад водної витяжки з ґрунту за ГОСТ 26423-85 - ГОСТ 26428-85, рН сольової витяжки за ГОСТ 26423-85 - ГОСТ 26490-85, ємність поглинання за Крупським, вміст увібраних катіонів за Шоленбергером, вміст рухомого фосфору і калію за Чириковим, вміст півтораокисів за Таммом, вміст карбонатів ацидометрично, вміст нафтопродуктів за методами гравіметрії та інфрачервоної спектроскопії, повну вологоємність за методом колонок; інтенсивність дихання за виділенням СО₂ в модифікації Макарова, нітрифікаційну та амоніфікаційну здатність за методом Кравкова в модифікації Болотиної та Абрамової, дегідрогеназну та інвертазну активність за Галстяном.

Електрокінетичний потенціал ґрунту визначали за методом електроосмосу за Злочевською. Електрокінетичні показники визначали у ґрунтовій пасті, яку ущільнювали центрифугуванням за 1500 об/хв протягом 10 хвилин. Груповий склад тонкодисперсної частини, показники якості її поверхні (питома поверхня, ємність вбирання та вміст гумусу в колоїдах) та показник агрегативної стійкості визначали за методикою, розробленою автором.

Валовий вміст ВМ у ґрунті визначали атомно-емісійним методом на ДФС-8, вміст їх рухомих форм (в ацетатно-амонійній буферній витяжці з рН 4,8 і у витяжці 1н НСl), а також вміст у рослинах (після мінералізації за ГОСТ 26929-86) і елюаті (після випаровування та розчинення у 10% HCl) - атомно-абсорбційним методом на С-115М. Вміст азоту, фосфору і калію у рослинах - методом мокрого озоління .

Чисельність мікроорганізмів основних еколого-трофічних груп визначали у секторі мікробіології ННЦ “ІГА ім. О.Н.Соколовського” (керівник -С.І.Христенко) методом посіву ґрунтової суспензії відповідного розведення на тверді живильні середовища.

Дані, одержані в мікропольових і модельних дослідах, обробляли методами математичної статистики за програмами Statisticа, Microcal Origin 3.0, Mathcad 8.0, Exel, пакет Новикова.

Поняття стійкості та буферності у ґрунтознавстві є традиційними для опису хімічного впливу на об'єкт, але довгий час не мали чіткого розмежування. Цим термінам звичайно надавали практично ідентичний зміст, або, у кращому випадку, буферність вважали за один з механізмів стійкості (Szabolcs, 1994; Снакин, 1995), або за сукупний результат реалізації усіх механізмів (Фрид, 1999; Золотарева, 1982). На наш погляд, принципове розходження між стійкістю як здатністю до збереження й відновлення системних характеристик (властивості, процеси, режими) і буферністю - здатністю до протидії зовнішньому впливу, полягає в тому, що перша є співвідношенням зовнішнього фактору (навантаження) і відгуку, а друга - мірою внутрішньосистемних сил, що компенсують вплив цього фактору.

Співвідношення зовнішнього фактору і відгуку традиційно використовують для визначення стійкості екосистем. З іншого боку, у ґрунтознавстві ці поняття не завжди розділяються внаслідок того, що до основи теорії буферності ґрунтів до хімічного впливу було покладено термодинамічні принципи, які визначають стан рівноваги у закритих системах, або для стаціонарних режимів відкритих систем.

Внаслідок виключення зовнішнього впливу в рівноважній термодинаміці немає необхідності співвіднесення навантаження і відгуку, які зведені до єдиного інтенсивного показника - хімічного потенціалу (активності, концентрації) речовини в ґрунтовому розчині. Отже, не має сенсу й використання терміну "стійкість" стосовно до закритої системи ґрунт-розчин, яка знаходиться у рівноважних умовах.

Істотне розходження між поняттями "буферність" і "стійкість" з'являється на вищих рівнях системної організації (біогеоценоз, ландшафт), коли фазова рівновага елементного складу виступає як буферний механізм, що регулює екзо- і ендогенні потоки речовини. За цих умов стійкість ґрунту визначається його функціональним положенням у вищій системі та набуває сенсу поділ понять "стійкість до хімічного впливу" й "стійкість до забруднення". У першому випадку термін характеризує внутрішні зміни ґрунту, в другому - його захисні, або буферні властивості стосовно до контактуючого середовища (забруднення чого?). У розвитку цієї продуктивної ідеї вважаємо за доцільне використовувати поняття функціональної стійкості ґрунтів, тобто стійкості їх біосферних функцій (середовища існування, фітопродуційної, бар'єрної). Відповідно до оціночних параметрів функціональної стійкості можна прийняти обмежений набір найбільш чутливих (сенсорних) показників: співвідношення привнесення та виносу хімічних елементів із ґрунту, кількість і якість рослинної продукції, кількість і співвідношення нативних та ініційованих зовнішнім впливом мікроорганізмів.

Функціональне призначення ґрунту як геохімічного бар'єру, засобу і об'єкту виробництва, середовища життєдіяльності та природного тіла можна вважати парадигмою охорони ґрунтів від забруднення. Здатність здійснювати бар'єрну функцію визначається стійкістю до забруднення системи ґрунт-ґрунтові води, здатність перешкоджати надходженню токсикантів до біологічного кругообігу - стійкістю системи ґрунт-рослина, здатність забезпечувати умови мешкання організмів - стійкістю ґрунтового мікробіоценозу. Відправлення цих функцій характеризує ґрунтовий покрив як буферну систему в біогеохімічному кругообігу елементів з певними механізмами саморегуляції та самоочищення. Здатність ґрунту до регулювання водної міграції та транслокації елементів тісно пов'язана з його хімічним і мінералогічним складом, фізико-хімічними та водно-фізичними властивостями. Затримання елементів супроводжується зміною стану фізико-хімічної та дисперсної системи ґрунту, і навпаки - зміна властивостей ґрунту призводить до зміни буферної ємності ґрунту в цілому. Таким чином, стійкість бар'єрних, або буферних функцій ґрунту безпосередньо пов'язана з його станом як фізико-хімічної й дисперсної системи.

Значимість такого зворотного зв'язку у випадках надходження до ґрунту лужних катіонів добре відома. Як показали наші дослідження, схожі явища можуть відбуватися і після залпового забруднення ВМ і неполярними речовинами.

Стійкість і буферність відкритих неврівноважених систем є динамічними показниками, які вимірюються в конкретних координатах навантаження та часу. Певну динаміку після надходження екзогенної хімічної речовини мають і зміни властивостей ґрунту як фізико-хімічної та дисперсної системи. Зазначимо деякі зворотні зв'язки функціональної та “модальної” стійкості, які було виявлено у наших дослідженнях:

- надходження сполук лужних металів значно зменшує агрегативну стійкість тонкодисперсної частини ґрунтів, а це, в свою чергу, уповільнює вилуговування цих елементів;

- надходження сполук ВМ призводить до витискування водню до ґрунтового розчину внаслідок їх специфічної адсорбції, що сприяє посиленні міграції цих елементів;

- надходження неполярних вуглеводнів призводить до гідрофобізації поверхні ґрунтових часточок, що послаблює утилізацію забруднювача вуглеводнеокислювальною мікрофлорою.

З наведених прикладів випливає, що зворотні зв'язки між функціональною стійкістю ґрунтових систем та зміною характерних (модальних) властивостей ґрунту під дією забруднюючих речовин можуть суттєво посилювати негативний ефект від хімічного забруднення. Водночас це показує штучність поділу хімічних речовин на біохімічно та педохімічно активні. За досягнення певного рівня забруднення негативний екологічний ефект обох складових може бути доволі порівняним (найближча зона навколо підприємств кольорової металургії, осередки аварійних викидів нафти і пластових вод тощо). З цього випливає необхідність диференційованого підходу до оцінки негативної дії забруднення на якість земельних ресурсів різного функціонального призначення. У одних випадках пріоритетне значення потрібно надавати зміні ґрунтових параметрів, зокрема, тих, що визначають родючість, у інших - здійсненню ґрунтом його бар'єрної функції.

У наступних розділах ці питання детально розглядаються на прикладі трьох дуже різних видів техногенного забруднення: важкими металами, солями лужних і лужноземельних металів, та вуглеводнями.

Особливістю взаємодії ВМ з ґрунтом є значно вища за лужні і лужноземельні метали енергія поглинання, яка також різниться між самими ВМ. Цей фактор набуває вирішального значення для специфічної адсорбції ВМ, наприклад, для рівноеквівалентної суміші найбільше поглинання було властиве свинцю, найменше - нікелю і кобальту.

Реакцією ґрунту як фізико-хімічної системи є зміна кислотності (переважно у бік збільшення) і вилучення лужних і лужноземельних катіонів зі складу ґрунтового вбирального комплексу (ҐВК), насамперед кальцію і магнію. Під час поглинання ВМ ґрунтом, за умови рН нижчого за точку нульового заряду, відбувається конкурентна адсорбція ВМ і протонів, що має наслідком зменшення кислотності врівноваженого розчину. Напрямок змін кислотності врівноваженого розчину дозволяє порівняти кислотні властивості ВМ і основні властивості ґрунту (рис.1). Базоїдна активність чорнозему південного переважає за І10^-4,4 , чорнозему типового - за І10^-5,4 , дерново-підзолистого ґрунту - за І10^-4 . Наведені графіки свідчать про якісну протилежність чорнозему південного і дерново-підзолистого ґрунту, для першого з яких існує нижня межа, а для другого - верхня межа базоїдних властивостей.

Таким чином, залежно від кислотності забруднюючої речовини і рівня забруднення, може спостерігатись як вилучення Н⁺ з ҐВК, так і його поглинання, тобто, кислотна рівновага в системі ґрунт-розчин є індивідуальною для окремих ґрунтів у конкретних умовах.

Декальцинація ґрунтів після забруднення розчинними сполуками ВМ може визначатися наступними факторами: вмістом обмінного кальцію і магнію та наявністю їх мінеральних форм (природна вилугованість від карбонатів), кислотністю опадів і ґрунтового розчину, характером навантаження, кількістю поглинутої забруднюючої речовини, водним режимом і терміном із моменту надходження полютанту.

За певних умов, а саме, при нестабільному стані тонкодисперсної частини одразу після зміни складу ҐВК і промивному водному режимі, є можливими і зміни стану ґрунту як дисперсної системи, а саме, зниження агрегативної стійкості колоїдів та їх переміщення за градієнтом вологи. Проте, у реальних умовах поступового розвитку процесів техногенного забруднення таке явище малоймовірне і пріоритетне значення для нормування важких металів є їх транслокація і міграція.

На відміну від цього, при забрудненні ґрунту солями лужних і лужноземельних металів основним негативним наслідком є зміна його фізико-хімічних і дисперсних властивостей, а провідного значення набуває агрегативна стійкість тонкодисперсної частини ґрунту.

Агрегативна стійкість тонкодисперсної частини ґрунту - це її здатність зберігати свій агрегативний стан при зміні зовнішніх факторів (хімічний склад і концентрація дисперсійного середовища, тиск, температура тощо). Ґрунти, як і інші природні дисперсні системи, що утворилися внаслідок вивітрювання, знаходяться у термодинамічно досить нестійкому стані. Агрегативна стійкість таких систем є проміжним положенням між станом неагрегованої системи та станом термодинамічної рівноваги з мінімумом потенційної енергії. Практично це забезпечується існуванням двох енергетичних мінімумів у взаємодії часточок, розділених енергетичним бар'єром. Подолання колоїдними часточками енергетичного бар'єру становить сутність процесу "старіння" колоїдів, наявність якого відома для ґрунту, починаючи з робіт О.Н.Соколовського.

Стабільний стан дисперсної системи ґрунту, насамперед його колоїдного комплексу, обумовлений існуванням агрегатів з невеликою енергією зв'язку між ними. Агреговані часточки відокремлені одна від одної товстими прошарками дисперсійного середовища (нещільно пов'язана волога), що дозволяє їм зберігати певну рухомість. Внаслідок відносно великої відстані (близько п'яти дебаєвських радіусів) агрегації ґрунтових колоїдів у другому потенційному мінімумі, потенціал дуже слабо впливає на поріг коагуляції. Здатність часточок до виходу з дальнього потенційного мінімуму в разі зменшення концентрації дисперсійного середовища (ґрунтового розчину) визначає водотривкість мікроагрегатів ґрунту. Розпаду коагуляційної структури у дальньому потенційному мінімумі сприятимуть усі чинники (механічний, адсорбційний, диссолюційний, концентраційний), які посилюють розклинювальний тиск між часточками.

За механічної дії розрив зв'язків може відбуватися за рахунок посилення кінетичної енергії (штучне - розминанням ґрунту у тугопластичному стані, природне - під дією дощових крапель, антропогенне -обробітком вологого ґрунту поза межами "фізичної стиглості"). Обов'язковою умовою цього є наявність дисперсійного середовища у кількості, достатній для максимуму розклинювального тиску.

Адсорбційний чинник розриву коагуляційних контактів полягає у збільшенні розклинювального тиску за рахунок обміну протиіонів подвійного електричного шару на більш гідратовані. Класичним прикладом цього є пептизація ґрунтових колоїдів після насичення ҐВК натрієм, що є достатнім для виходу деяких часточок з потенційної ями (збільшення вмісту водопептизованого мулу). Для інших випадків обміну посилення гідратації може бути недостатнім для диспергації часток, проте в поєднанні з механічною дією призводить до зростання розклинювального тиску.

Внаслідок полідисперсності ґрунтових колоїдів втрата ними агрегованого стану відбувається поступово: із зростанням розклинювального тиску з потенційного мінімуму виходять все нові часточки. Принцип поступової пептизації покладено до основи цілого ряду методик дослідження ґрунтових колоїдів (Тюлин, 1958; Горбунов, 1977; Степанов, 1981; Мазур, Єрмолаєв, 1997), незважаючи на те, що наявність принципової різниці у складі та властивостях колоїдів різних категорій є дискусійною.

Таким чином, агрегативна стійкість ґрунту не може бути вимірювана іншим шляхом, ніж через певну дезагрегуючу дію. Для практичного визначення агрегативної стійкості ґрунту доцільне здійснення поетапної дезагрегації однієї наважки, тобто проведення пептизаційного аналізу. Нами розроблено методику пептизаційного аналізу, яка поєднує принципи дрібної пептизації з процедурою виділення і розподілу тонкодисперсної частини ґрунту шляхом центрифугування суспензії (рис.2). Показником агрегативної стійкості є співвідношення маси тонкодисперсних часточок, що видаляються за допомогою чинників різної сили дії (розминання ґрунту у природному і Na-насиченому стані).

Пептизаційний аналіз разом із системою електрокінетичних показників дозволяє досить повно охарактеризувати агрегативну стійкість тонкодисперсної частини ґрунту в конкретних умовах і є необхідною ланкою досліджень у ланцюгу “поглинання забруднюючої речовини - зміна агрегативного стану колоїдів - зміна фізичних властивостей ґрунту”. Зокрема, при невисоких навантаженнях, як це буває при зрошенні водою підвищеної мінералізації, спостерігається певне розширення подвійного електричного шару колоїдів, але агрегативна стійкість залишається без змін, або змінюється слабо. На відміну від цього, при залповому забрудненні внаслідок аварійних викидів пластових вод на нафтопромислах, зміни агрегативної стійкості тонкодисперсної частини ґрунту набувають катастрофічних розмірів.

У випадках вуглеводневого забруднення (під цим терміном ми об'єднуємо усі випадки надходження до ґрунту нафти і нафтопродуктів) основним механізмом негативної дії нафтових вуглеводнів є створення стійкої гідрофобної плівки на поверхні ґрунтових часточок. Проте, залежно від ряду факторів, а саме: хімічних і фізичних властивостей забруднюючої речовини, водного режиму і гранулометричного складу ґрунту, рівня і терміну забруднення, вплив вуглеводнів на властивості ґрунту як фізико-хімічної та дисперсної системи значно різниться. Набуті зміни можуть мати сталого характеру, можуть зменшуватися з часом, а можуть проявлятися лише в окремі, несприятливі за зволоженням роки.

Гідрофобні властивості ґрунтів, що зазнали вуглеводневого забруднення, значною мірою визначені концентрацією забруднюючої речовини та її якісним складом. Легкі фракції нафти та відповідні нафтопродукти (бензин, гас) впливають на ці властивості ґрунту слабо і короткочасно, а гідрофобізуюча дія мазуту та інших “важких” нафтопродуктів є дуже сильною і не зникає принаймні протягом п'яти років спостережень (рис. 3).

Час всмоктування краплі води у ґрунт, забруднений бензином, гасом та дизпаливом, на цей період становив 3-5 с, мазутом - 20-30 с, а у дуже забруднений бітумізований ґрунт - більше 10 хвилин. Отже, вирішальне значення у тривалості негативної дії забруднення має створення гідрофобних умов “важкими” вуглеводнями. Внаслідок цього найбільшу небезпеку становлять мазут, гудрон, бітум та інші стійкі до розкладу нафтопродукти.

Співставлення гідрофобних властивостей ґрунту, забрудненого окремими нафтопродуктами, з динамікою гідрофобності нафтозабрудненого ґрунту дозволяє зробити наступні висновки:

педохімічна активність нафти визначається “важкими” фракціями вуглеводнів, завдяки розчиненню яких у рідких “легких” вуглеводнях гідрофобна плівка на поверхні ґрунтових часточок займає більшу площу і діє сильніше;

гідрофобні властивості ґрунту, набуті внаслідок забруднення нафтою, мають певну етапність у часі: протягом першого року по забрудненні спостерігається сильний сумарний ефект, на другий-четвертий рік гідрофобність значно меншає, але залишається на одному рівні, що на два порядки перевищує фоновий.

Очевидно, що саме цей незмінний рівень набутої гідрофобності і обмежує врожайність рослин у несприятливі за зволоженням роки.

Основними механізмами функціонування ґрунту як адсорбційного бар'єру щодо ВМ є іонообмінний (з вилуговуванням лужноземельних, лужних елементів і водню) і специфічно-сорбційний (з вилуговуванням Н⁺ ). Різниця у кількості ВМ, здатних до вертикальної водної міграції з верхнього (орного) шару окремих ґрунтів, є дуже великою. Головною причиною цього явища є різна спорідненість катіонів ВМ з обмінними центрами специфічної природи, яка залежить передусім від хімічного складу ҐВК і кислотності розчину. Селективність поглинання має виняткове значення в регулюванні міграції ВМ у профілі ґрунтів: міцність зв'язків специфічної адсорбції призводить до практично необмінного поглинання елементів у певних горизонтах і відповідного зменшення надходження до ґрунтових вод. Стійкість моделей орного шару досліджуваних ґрунтів до вертикальної міграції ВМ, які складали тестове забруднення, визначали за формулою



,

де ДX - привнесення елементу до ґрунту;

У_забр. - винос елементу із забрудненого ґрунту;

У_фон - винос елементу із незабрудненого ґрунту,

і виражали у вигляді логарифмічного показника pR. Одержані дані підтверджують той факт, що різниця у стійкості верхнього шару ґрунтів сягає трьох математичних порядків.

Це означає, що концентрація ВМ у елюаті із забрудненого орного шару різних ґрунтів може становити 10^-5-10^-2 частку від привнесеної кількості забруднюючої речовини. Наведений графік наочно показує пріоритетність водно-міграційної небезпеки кадмію і нікелю серед досліджуваних ВМ.

Головними параметрами, що визначають стійкість бар'єрної функції ґрунтів, є кислотність і гранулометричний склад, які характеризують дію двох основних механізмів: осадження гідроксидів ВМ та їх адсорбції твердою фазою. Значне підвищення концентрації ВМ у елюаті спостерігається з показників кислотності ґрунту, що близько рН 5,5-5,9 за сольовою витяжкою, або рН 6,8-7,0 - за водною. Такий розподіл ґрунтів добре узгоджується із гіпотезою про існування домінантних реакцій, що визначають рівень концентрації ВМ у ґрунтовому розчині (Рудакова, 1983). Звідси витікає необхідність класифікаційного виокремлення усієї групи ґрунтів з відповідною реакцією середовища і встановлення для неї нормативів граничного забруднення за водно-міграційним критерієм.

Подальше пересування ВМ у ґрунтовому профілі, як правило, гальмується за рахунок адсорбційних властивостей підорного шару, внаслідок чого ці забруднюючі речовини залишаються переважно у орному шарі, а небезпека їх міграції є реальною лише за промивного водного режиму і легкого гранулометричного складу ґрунтів.

Вертикальна міграція нафтових вуглеводнів залежить від трьох основних факторів: властивостей забруднюючої речовини (щільність, в'язкість), умов середовища (температура) і властивостей ґрунту. Серед останніх визначальне значення мають вологість, щільність складення і гранулометричний склад. У сухому ґрунті процеси міграції практично не залежать від його щільності у інтервалі від 1 до 1,4 г/см³, але припиняються у вологому ущільненому ґрунт. Ґрунту притаманна певна нафтоємність, внаслідок чого небезпека вертикальної міграції вуглеводнів стає реальною, починаючи з навантаження близько 10 л/м² і вмісту фізичного піску у ґрунті понад 50%.

Фітопродукційна функція ґрунту як складової агроекосистеми полягає у створенні необхідних умов для зростання культурних рослин і одержання якісної сільськогосподарської продукції. У цьому відношенні доцільно розглядати ґрунт і рослини у єдиній системі, яка має абіотичні та біологічні механізми регуляції потоків речовини, зони оптимальних концентрацій і співвідношень елементів та певні порогові рівні їх токсичної дії. Стійкість системи ґрунт-рослина до транслокації ВМ складається зі здатності ґрунту зменшувати їх концентрацію у ґрунтовому розчині та толерантності самих рослин. За останньою властивістю є високотолерантні (столовий буряк) та низькотолерантні (ячмінь) культури, для яких характерний різний рівень концентрації ВМ у тканинах за звичайних умов та неоднакова здатність їх поглинати з техногенно забрудненого ґрунту. Ця різниця в толерантності проявляється вже на перших етапах онтогенезу і є незмінною на різних ґрунтах.

Серед ґрунтових параметрів визначальними також є ті, що характеризують кислотність (рН водний і сольовий) та адсорбційні властивості ґрунту (вміст тонкодисперсних часточок, гумусу тощо) .

Очевидно, що для характеристики ґрунту у цьому відношенні достатньо тільки двох показників, адже збільшення їх чисельності практично не впливає та тісноту кореляційного зв'язку з транслокацією ВМ .

Розподіл експериментальних даних у координатах “кислотність - гранулометричний склад” наочно показує існування дуже великої різниці у транслокації Zn, Cd, Ni, Pb в ґрунтах з нейтральною і слаболужною та з кислою реакцією середовища і свідчить про доцільність здійснення регламентації стійкості системи ґрунт-рослина до забруднення ВМ на основі відомостей про кислотність і гранулометричний склад ґрунтів.

Сталий гідрофобний ефект є вирішальною причиною зниження родючості нафтозабруднених ґрунтів, що особливо проявляється у несприятливі за зволоженням роки. Без урахування кліматичних коливань, врожайність тест-культур на нафтозабрудненому ґрунті наближається до стабільного рівня по мірі біодеградації нафтових вуглеводнів у ґрунті .

У першу чергу це стосується вегетативної частини рослин, ріст якої певною мірою стимулюється окремими компонентами нафти. Динаміка відновлення продуктивності рослин протилежна динаміці процесів мікробіологічної деградації вуглеводнів. При цьому на 2-3 рік у нафтозабрудненому ґрунті спостерігається найбільший дефіцит азоту, який інтенсивно споживається вуглеводнеокислювальною мікрофлорою.

Стійкість функціонування ґрунту як середовища мешкання організмів - це здатність забезпечувати нативні форми життя необхідними умовами (повітря, вода, поживні речовини) для нормальної життєдіяльності. Надходження до ґрунту екзогенних речовин може чинити як прямий, та і зворотний вплив на ґрунтову флору і фауну, змінюючи чисельність окремих популяцій і призводячи до структурної перебудови біоценозів.

Одержані дані свідчать про наявність адаптивних механізмів у мікробному комплексі досліджуваного чорнозему опідзоленого. За найменшого з досліджених рівнів ВМ відігравали роль стимуляторів розвитку для мікроорганізмів, які засвоюють мінеральні форми азоту. Для цих мікроорганізмів, головним чином представлених бактеріальною мікрофлорою, ВМ (або один з них, наприклад, цинк) могли відігравати роль фізіологічно корисних мікроелементів. Загальне зменшення біогенності ґрунту спостерігалося за десятиразового перевищення над фоном ВМ.

Забруднення ВМ впливає на механізми перетворення вуглецю, а саме на накопичення мікробної біомаси та руйнування лабільної частини органічної речовини ґрунту. За чисельністю амоніфікуючих бактерій, мікроскопічних грибів та дегідрогеназною активністю негативний вплив забруднення ВМ може бути зафіксований на початкових його стадіях за низьких концентрацій, що не перевищують ГДК, але більші за регіональні кларки.