МАГНІТНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДОННИХ ВІДКЛАДІВ ТА ҐРУНТІВ ЯК ІНСТРУМЕНТ ВИЯВЛЕННЯ НЕБЕЗПЕЧНИХ ГЕОДИНАМІЧНИХ ЕКЗОГЕННИХ ПРОЦЕСІВ НА ПРИКЛАДІ ЗАПОВІДНИКА ХОРТИЦЯ

Олександр МЕНЬШОВ; Лідія ГОРОШКОВА; Олександр ГОЛУБ; Станіслав ГОРОШКОВ

doi:10.17721/1728-2713.108.02

Автор(и)

Олександр МЕНЬШОВ Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0001-7280-8453
Лідія ГОРОШКОВА Національний університет "Києво-Могилянська академія" https://orcid.org/0000-0002-7142-4308
Олександр ГОЛУБ Національний університет "Києво-Могилянська академія" https://orcid.org/0000-0003-1823-2523
Станіслав ГОРОШКОВ Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна https://orcid.org/0009-0009-4310-9165

DOI:

https://doi.org/10.17721/1728-2713.108.02

Ключові слова:

донні відклади, ґрунти, важкі метали, забруднення, магнітна сприйнятливість

Анотація

Вступ. Під час військових дій території з різними типами землекористування зазнають значного негативного впливу. Природні та антропогенні комплекси природно-заповідного фонду острова Хортиця перебувають під постійною загрозою ракетних ударів, атак дронів, керованих авіабомб тощо. Додатковий тиск створює урбанізоване середовище та важка промисловість Запоріжжя. Окрім цього, зникнення Каховського водосховища спричинило незворотні зміни у біорізноманітті, водному режимі та ландшафтних умовах прилеглих територій, зокрема острова Хортиця. Метою даної статті є оцінка змін природних і антропогенних комплексів заповідника Хортиця шляхом аналізу магнітних властивостей та визначення концентрації небезпечних хімічних сполук, зокрема важких металів, у донних відкладеннях осушених озер, що виникли після руйнування Каховської греблі, а також у ґрунтовому покриві.

Методи. Магнітну сприйнятливість вимірювали за допомогою лабораторного капамістка KLY-2 Kappabridge. Питома магнітна сприйнятливість (χ) визначалася шляхом нормалізації на масу. Вміст хімічних елементів аналізували за допомогою рентгенофлуоресцентного (XRF) аналізу, використовуючи обладнання компанії Elvatech.

Результати. Проведено дослідження донних відкладень озер Кам'яне, Прогній, Рисове та Піщане, а також ґрунтового покриву лісової ділянки. Виявлено високу магнітну сприйнятливість. У більшості точок спостереження зафіксовано досить високі значення χ = 50–100 × 10-8 м³/кг, тоді як окремі зразки демонструють ще вищі показники (χ = 100–300 × 10-8 м³/кг). Такі значення можуть бути пов'язані як із техногенним забрудненням, так і з літогенним походженням магнітних мінералів, що надходять із виходів кристалічного фундаменту в околицях Хортиці. Крім того, підвищену магнітну сприйнятливість зафіксовано у піщаних ґрунтах змішаного лісу. Значущу кореляцію магнітної сприйнятливості виявлено лише для хрому (коефіцієнт кореляції – 0,4). Водночас встановлено перевищення гранично допустимих концентрацій (ГДК) важких металів: свинцю у 2–8 разів, цинку у 2–10 разів, хрому у 20–50 разів, міді у 10–20 разів, нікелю у 5–20 разів, кобальту у 5–8 разів.

Висновки. Магнітна сприйнятливість донних відкладів озер та ґрунтового покриву острова Хортиця є високою. Припускається, що це пов'язано з накопиченням літогенного матеріалу від вивітрювання гірських порід кристалічного фундаменту. Концентрація низки елементів, в першу чергу важких металів, перевищує ГДК у 2–50 разів. Однак значущий коефіцієнт кореляції зафіксовано лише між χ та Cr (0,4). Отже, магнітні мінерали не мають генетичного зв'язку з матеріалами, які вміщують важкі метали. Тобто скоріше за все техногенний вплив відсутній.

Посилання

Bonchkovskyi, O., Ostapenko, P., Bonchkovskyi, A., & Shvaiko, V. (2025). War-induced soil disturbances in north-eastern Ukraine (Kharkiv region): Physical disturbances, soil contamination and land use change. Science of The Total Environment, 964, 178594.

Bondar, K. M., Tsiupa, I. V., Sachko, A. V., & Nasiedkin, I. I. (2024). Prewar situation with soil pollution in the city of Zaporizhzhia: Metallurgical industry center in Ukraine – Characterized by magnetic, geochemical and microscopy methods. Acta Geophysica, 72(2), 1355–1375.

Chaparro, M. A., Chaparro, M. A., Córdoba, F. E., Lecomte, K. L., Gargiulo, J. D., Barrios, A. M., ... & Böhnel, H. N. (2017). Sedimentary analysis and magnetic properties of Lake Anónima, Vega Island. Antarctic Science, 29(5), 429–444.

Delbecque, N., Van Ranst, E., Dondeyne, S., Mouazen, A. M., Vermeir, P., & Verdoodt, A. (2022). Geochemical fingerprinting and magnetic susceptibility to unravel the heterogeneous composition of urban soils. Science of the Total Environment, 847, 157502.

Devanesan, E., Chandrasekaran, A., Sivakumar, S., Freny Joy, K. M., Najam, L. A., & Ravisankar, R. (2020). Magnetic susceptibility as proxy for heavy metal pollution detection in sediment. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science, 44, 875–888.

Dubova, O. V. (2008). Ecological-agrochemical assessment and physical properties of soils in the floodplain zone of Khortytsia Island. Bulletin of ZNU. Biology, 2, 53–59.

Fisher R.A., & Frank Y. (1948). Statistical Tables for Biological, Agricultural and Medical Research, 6th ed. Longman Group, Ltd., London.

Ghobadi, F., Khoramnejadian, S., & Alipour, S. (2024). Correlation of soil magnetic susceptibility with heavy metals and physico-chemical profile. Journal of Environmental Engineering and Science, 19(4), 255–261.

Horoshkova, L., Studinska, G., Mamchur, V., Menaker, A., & Menshov, О. (2024). Assessment of the impact of the Russian-Ukrainian war on the agrarian potential in Kherson region. Ekonomika APK, 31(6), 10–26. https://doi.org/10.32317/ekon.apk/6.2024.10

Kusza, G., Kubowicz, A., Kłostowska, Ż., Łuczak, K., Łęczyński, L., & Hulisz, P. (2023). Environmental effects of potentially toxic elements and the magnetic susceptibility distribution in the surface bottom sediments in the Vistula estuary (Gulf of Gdańsk, Poland). Journal of Soils and Sediments, 23(9), 3499–3512.

Lascu, I., & Plank, C. (2013). A new dimension to sediment magnetism: Charting the spatial variability of magnetic properties across lake basins. Global and Planetary Change, 110, 340–349.

Liu, D., Ma, J., Sun, Y., & Li, Y. (2016). Spatial distribution of soil magnetic susceptibility and correlation with heavy metal pollution in Kaifeng City, China. Catena, 139, 53–60.

Marynych, A. M., Pashchenko, V. M., & Shyshchenko, P. G. (1985). Nature of the Ukrainian SSR. Landscapes and physical-geographical zoning. Naukova Dumka.

Menshov, A. I., & Sukhorada, A. V. (2012). Soil magnetism in Ukraine. Scientific Bulletin of National Mining University, 1.

Menshov, O., Bakhmutov, V., Hlavatskyi, D., Poliachenko, I., & Bondar, K. (2024). Magnetic Imprint in the Soils as a Consequence of War Impact in Ukraine. In 85th EAGE Annual Conference & Exhibition (including the Workshop Programme) (Vol. 2024, No. 1, pp. 1–5). European Association of Geoscientists & Engineers.

Menshov, O., Kruglov, O., Vyzhva, S., Horoshkova, L., Pereira, P., Pastushenko, T., & Dindaroglu, T. (2021). Landscape position effects on magnetic properties of soils in the agricultural land Pechenigy, Ukraine. Earth Systems and Environment, 5(3), 739–750. https://doi.org/10.1007/s41748-021-00240-7

Szczepaniak-Wnuk, I., Górka-Kostrubiec, B., Dytłow, S., Szwarczewski, P., Kwapuliński, P., & Karasiński, J. (2020). Assessment of heavy metal pollution in Vistula river (Poland) sediments by using magnetic methods. Environmental Science and Pollution Research, 27, 24129–24144.

Wang, L., Hu, S., Ma, M., Wang, X., Wang, Q., Zhang, Z., & Shen, J. (2018). Responses of magnetic properties to heavy metal pollution recorded by lacustrine sediments from the Lugu Lake, Southwest China. Environmental Science and Pollution Research, 25, 26527–26538.

Yang, W., Fu, H., Zhang, Y., & Ouyang, T. (2025). Sediment magnetic records of human activities in Lake Chaohu Basin over the past 166 years. Anthropocene, 100468.

Yentin, V. A., Hintov, O. B., Orlyuk, M. I., & Marchenko, A. V. (2023). Local magnetic anomalies of the Ukrainian Shield as indicators of different-age stages of focal-channel magmatism. Geophysical Journal, 45(2), 44–62.