Застосування методів математичної статистики Для характеристики поелементного забруднення ґрунтів урбоекосистеми важкими металами

T. F. Yakovyshyna

Анотація


Постановка проблеми. Стійкий розвиток урбоекосистем з урахуванням забезпечення норм екологічної безпеки життєдіяльності людини в межах міста та раціонального використання і відновлення природноресурсного потенціалу території потребує пошуку ефективних методів характеристики ступеня гостроти екологічної ситуації. В умовах прогресуючого пресингу на навколишнє середовище провідна роль належить методам математичної статистики як інструменту, що дає можливість дослідження і детального аналізу екологічних систем різного рівня складності. З усіх абіотичних складових довкілля ґрунту приділено найменшу увагу, що пов’язано, по-перше, з неоднозначністю характеристики екологічної ситуації за валовим вмістом елемента-забруднювача, а, по-друге, з проблемою вибору його додаткових форм, за якими буде здійснено статистичний аналіз. Мета статті ‑ обґрунтування використання в системі екомоніторингу методів математичної статистики поряд із загально прийнятими для характеристики поелементного забруднення ґрунтів урбоекосистеми важкими металами шляхом визначення статистичних характеристик та встановлення зв’язків між валовим вмістом, потенційно-рухомими та рухомими формами на прикладі забруднення Zn м. Дніпро. Для визначення поелементного забруднення Zn використовували його валовий вміст, потенційно-рухомі та рухомі форми. Масив даних щодо вмісту досліджуваних форм Zn був одержаний в мережі екологічного моніторингу ґрунтів урбоекосистеми м. Дніпро: розмір сітки (2 км × 2 км), загальна кількість ключових ділянок відбору проб – 65. У відібраних зразках визначали валовий вміст Zn атомно-абсорбційним методом після кислотної обробки ґрунту, її потенційно-рухомі форми у витягу 1 H HСl, а рухомі форми – у ААБ (рН 4,8) за стандартними методиками. Для встановлення закономірностей поширення Zn по території застосовували методи математичної статистики та пакет прикладних програм Microsoft Excel 2010. Висновок. Науково підтверджено доцільність застосування методів математичної статистики для характеристики масивів даних, як первинних величин, у блоці оцінки системи екомоніторингу забруднення важкими металами ґрунтів урбоекосистем. Виявлено інтенсивне техногенне забруднення Zn ґрунтів усієї території м. Дніпро відносно валового вмісту та збільшення строкатості забруднення за потенційно-рухомими та рухомими формами за допомогою статистичних методів та під час нормування за санітарно-гігієнічними (ГДК) та екологічними показниками (природний геохімічний фон). Установлено тісний кореляційний зв’язок між валовим вмістом Zn у ґрунтах урбоекосистеми м. Дніпро та потенційно-рухомими формами, на відміну від рухомих форм, де він не простежувався, що свідчить про вибіркове спрацювання механізмів буферності відносно Zn.

Ключові слова


методи математичної статистики; ґрунт; важкі метали; екологічна оцінка; забруднення

Повний текст:

PDF

Посилання


Kondrateva T.A., Maksimov Yu.V. and Ismailova R.N. Statisticheskij analiz i modelirovanie ekologicheskix processov v vodnyx ekosistemax na primere r. Kazanka [Statistical analysis and modeling of ecological processes in aquatic ecosystems r. Kazanka]. Vestnik Kazanskogo texnicheskogo universiteta [Bulletin of the Kazan Technical University]. 2013, iss. 21, vol. 16. pp. 309–314. (in Russian).

Rajchuk D.Yu. and Muzalevskij A.A. Indikatorno-riskologicheskij podxod k ocenke effektivnosti deyatelnosti nauchnyx organizatsionnyx sistem [Indicator-risk approach to assessing the effectiveness activities of the scientific organizational systems]. Universitetskij nauchnyj zhurnal. Ser. Fiziko-matematicheskie, texnicheskie i biologicheskie nauki [University scientific journal. Series physical-mathematical, technical and biological sciences]. Sankt-Peterburg un-t. konsorcium [Sankt-Petersburg University Konsortium]. 2015, iss. 15, pp. 108–118. (in Russian).

Rozenerg G.S. Protsedury izmereniya v sisteme “osnovaniya” ekologicheskoj teorii [Measurement procedures in the "foundation" system of the ecological theory]. Teoriticheskie problemy ekologii i evolyucii (Vtorye Lyubishchevskie chteniya) [Theoretical problems of ecology and evolution (Second Lyubishchev's readings)]. In-t ekologii Volzh. basejna Ros. akad. nauk [Institute of Ecology of Volzhski Basin of Scientific Academy of Russia].Tolyatti, 1995, pp. 47–57. (in Russian).

Kostina N.V., Rozenberg G.S., Xasaev G.R. and Shlyaxtin G.V. Statisticheskij analiz indeksa razvitiya chelovecheskogo potentsiala [Statistical analysis of the human development index]. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Ser. Ximiya. Biologiya. Ekologiya [Proceedings of the Saratov University. Series. Chemistry. Biology. Ecology.]. 2014, iss. 3, vol. 14, pp. 54–69. (in Russian).

Baron S., Carignan J. and Ploquin A. Dispersion of heavy metals (metalloids) in soil from 800-years-old pollution (Mont-Lozere, France). Environmental Science & Technology. 2006, vol. 40, pp. 5319–5326.

Dobrovolskij V.V. Landshaftno-geoximicheskie kriterii ocenki zagryazneniya pochvennogo pokrova tyazhelymi metallami [Landscape-geochemical criteria for assessment of soil contamination by heavy metals]. Pochvovedenie [Soil science]. 1999, no. 5, pp. 639–645. (in Russian).

Ghazaryan K.A., Gevorgyan G.A., Movsesyyan H.S., Ghazaryan N.P. and Grigoryan K.V. The evaluation of the heavy metal pollution degree in the soil around the Zangtzur copper and molubdenum combine. International journal of environmental, chemical, ecological, geological and geophysical engineering. 2015. vol. 5, pp. 405–410.

Bogdanov N.A., Chujkov Yu.S. and Rybkin V.S. Metod ocenki sostoyaniya zemel po indeksu zagryazneniya pochv [Assessment method of land condition to the soil pollution index]. Astrahanskij vestnik ekologicheskogo obrazovaniya [Astrakhan bulletin of environmental education]. 2013, no 1(23), pp. 102–112. (in Russian).

Kolesnikov S.I., Spivakova N.A. and Kazeev K.Sh. The effect of model soil contamination with Cr, Cu, Ni and Pb on the biological properties of soil in the Dry Steppe and Semidesert Regions of Southern Russia. Eurasian soil science. 2011, vol. 44, no 9, pp. 1001–1007. (in Russian).

Yakovishyna T.F. Ekolohichnyi monitorynh: kontrol i detoksykatsiia vazhkykh metaliv v gruntakh urboekosystem [Ecological monitoring, control and detoxification of the heavy metals in soils of the urban ecosystems]. Dnipropetrovsk: Nova ideolohiia, 2013, 101 p. (in Ukrainian).

Bulyhin S.Yu. Metody analizu gruntu i roslyn [Analysis methods of soil and plants]. Kharkiv: Instytut hruntoznavstva i ahrokhimii im. O.N. Sokolovskoho. 1999, 157 p. (in Ukrainian)

Metodicheskie ukazaniya po opredeleniyu tyazhelykh metallov v pochvah sel’xozugodij i produkcii rastenievodstva [Guidelines for determination of heavy metals in agricultural soils and crop production]. M-vo sel. xoz-va Ros. Federacii, Centr. in-t agroxim. obsluzhivaniya sel. hoz-va [Ministry of Agriculture of the Russian Federation, Central Institute of Agricultural Agrochemical Services]. Moskva, 1992, 61 p. (in Russian).

Tarasova V.V. Ekolohichna statystyka [Ecological statistics]. Kyiv: Centr uchbovoi literatury. 2008, 392 p. (in Ukrainian)

Vinogradov A.P. Geoximiya redkix i rasseyannyx elementov [Geochemistry of rare and scattered elements]. Moskva: Izd-vo AN SSSR, 1957, 276 p. (in Russian).

Fatieiev A.I. and Pashchenko I.V. Fonovyi vmist mikroelementiv u gruntakh Ukrainy [Background content of microelements in soils of Ukraine]. Kharkiv, 2003. 117 p. (in Ukrainian)

Vodyanitskij Yu.N. Tyazhelye i sverxtyazhelye metally i metalloidy v zagryaznennyx pochvax [Heavy and superheavy metals and metalloids in contaminated soils]. Moskva: Pochv. institut im. V. V. Dokuchaeva, 2009, 96 p. (in Russian).

Snakin V.V. Ximicheskoe zagryaznenie pochv i vozmozhnost’ ego normirovaniya [Chemical pollution of soils and the possibility of rationing]. Teoreticheskie osnovyi ohranyi pochv [Theoretical basis of soil protection]. Nauch.-issled. in-t oxrany prirody [Scientific-research institute of Nature Safety]. Moskva, 1992, pp. 17-21. (in Russian).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Кондратьева Т. А. Статистический анализ и моделирование экологических процессов в водных экосистемах на примере р. Казанка / Т. А. Кондратьева, Ю. В. Максимов, Р. Н. Исмаилова // Вестник Казанского технического университета. – 2013. – Вып. 21, т. 16. – С. 309–314.

 

Райчук Д. Ю. Индикаторно-рискологический подход к оценке эффективности деятельности научных организационных систем / Д. Ю. Райчук, А. А. Музалевский // Университетский научный журнал. Физико-математические, технические и биологические науки / Санкт-Петербург. ун-т. консорциум. – 2015. – Вып. 15. – С. 108–118.

 

Розеньерг Г. С. Процедуры измерения в системе “основания” экологической теории / Г. С. Розенберг // Теоретические проблемы экологии и эволюции (Вторые Любищевские чтения) / Ин-т экологии Волж. басейна Рос. акад. наук. – Тольятти, 1995. – С. 47–57.

 

Статистический анализ индекса развития человеческого потенциала / Н. В. Костина, Г. С. Розенберг, Г. Р. Хасаев, Г. В. Шляхтин // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. – 2014. – Вып. 3, т. 14. – С. 54–69.

 

Baron S. Dispersion of heavy metals (metalloids) in soil from 800-years-old pollution (Mont-Lozere, France) / S. Baron, J. Carignan, A. Ploquin // Environmental Science & Technology. – 2006. – Vol. 40. – P. 5319–5326.

 

Добровольский В. В. Ландшафтно-геохимические критерии оценки загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами / В. В. Добровольский // Почвоведение. – 1999. – № 5. – С. 639–645.

 

The evaluation of the heavy metal pollution degree in the soil around the Zangtzur copper and molubdenum combine / K. A. Ghazaryan, G. A. Gevorgyan, H. S. Movsesyyan, N. P. Ghazaryan, K. V. Grigoryan // International journal of environmental, chemical, ecological, geological and geophysical engineering. – 2015. – Vol. 5. – P. 405–410.

 

Богданов Н. А. Метод оценки состояния земель по индексу загрязнения почв / Н. А. Богданов, Ю. С. Чуйков, В. С. Рыбкин // Астраханский вестник экологического образования. – 2013. – № 1(23). – С. 102–112.

 

Kolesnikov S. I. The effect of model soil contamination with Cr, Cu, Ni and Pb on the biological properties of soil in the Dry Steppe and Semidesert Regions of Southern Russia / S. I. Kolesnikov, N. A. Spivakova, K. Sh. Kazeev // Eurasian soil science. – 2011. – Vol. 44, № 9. – P. 1001–1007.

 

Яковишина Т. Ф. Екологічний моніторинг: контроль і детоксикація важких металів в ґрунтах урбоекосистем / Т. Ф. Яковишина. – Дніпропетровськ : Нова ідеологія, 2013. – 101 с.

 

Методи аналізу ґрунту і рослин : метод. посіб. / за заг. ред. С. Ю. Булигіна. – Харків : Ін-т грунтознавства і агрохімії ім. О.Н. Соколовського, 1999. – 157 с.

 

Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства / М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации, Центр. ин-т агрохим. обслуживания сел. хоз-ва. – Москва, 1992. – 61 с.

 

Тарасова В. В. Екологічна статистика / В. В. Тарасова. – Київ : Центр учбової літ., 2008. – 392 с.

 

Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных элементов / А. П. Виноградов. – Москва : Изд-во АН СССР. – 1957. – 276 с.

 

Фоновий вміст мікроелементів у ґрунтах України / за ред. А. І. Фатєєв, Я. В. Пащенко. – Харків : [б.в.], 2003. – 117 с.

 

Водяницкий Ю. Н. Тяжелые и сверхтяжелые металлы и металлоиды в загрязненных почвах / Ю. Н. Водяницкий. – Москва : Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2009. – 96 с.

 

Снакин В. В. Химическое загрязнение почв и возможность его нормирования / В. В. Снакин // Теоретические основы охраны почв : сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т охраны природы. – Москва,1992. – С. 17–21.



Коментарі цієї статті

Дивитися всі коментарі