КОМПЛЕКСНА МОДЕЛЬ ВМІСТУ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ ТА МАГНІТНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ГРУНТІВ ТА ДОННИХ ВІДКЛАДІВ ОЗЕР ЗАПОВІДНИКА "ХОРТИЦЯ"

Олександр  МЕНЬШОВ; Лідія  ГОРОШКОВА; Станіслав  ГОРОШКОВ; Тургай  ДІНДАРОГЛУ

doi:10.17721/1728-2713.109.07

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", Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-7142-4308
Станіслав ГОРОШКОВ Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна https://orcid.org/0009-0009-4310-9165
Тургай ДІНДАРОГЛУ Технічний університет Караденіз, Трабзон, Туреччина https://orcid.org/0000-0003-2165-8138

DOI:

https://doi.org/10.17721/1728-2713.109.07

Ключові слова:

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

Анотація

Вступ. Природні та антропогенно змінені комплекси природно-заповідного фонду острова Хортиця зазнають значного впливу внаслідок людської діяльності, техногенних процесів і військових факторів. Важливо також враховувати трансформації, пов'язані з регулюванням течії річки Дніпро, експлуатацією Дніпрогесу та наслідками руйнування Каховського водосховища. Усі ці чинники спричинили суттєві зміни у водному режимі та структурі ландшафтів території. Основною метою запропонованого дослідження є вивчення змін природних і антропогенних ландшафтів заповідника "Хортиця" шляхом аналізу магнітних властивостей та вмісту токсичних хімічних елементів (зокрема, важких металів) у донних відкладах осушених озер, що виникли внаслідок руйнування Каховської греблі, а також у ґрунтовому покриві.

Методи. Лабораторні вимірювання магнітної сприйнятливості проводили за допомогою капамістка KLY-2. Далі визначали питому магнітну сприйнятливість χ (10⁻⁸ м³/кг), нормалізуючи отримані значення на масу зразка. Вміст хімічних елементів визначали методом рентгенофлуоресцентного аналізу (XRF), використовуючи прилад ElvaX Pro — лабораторний РФА-аналізатор, здатний виявляти елементи в діапазоні від Na (11) до U (92).

Результати. Значення магнітної сприйнятливості в досліджених зразках ґрунтів є надзвичайно високими (χ=97–572×10–6 м³/кг). Зафіксовано істотне перевищення ГДК для цинку (у 2–5 разів), хрому (у 20–30 разів), міді (у 1,1–3 рази), нікелю (у 4–10 разів) та кобальту (у 3–4 рази). Подібні показники, ймовірно, пов'язані з наслідками процесів горіння, а також з антропогенним впливом, зокрема промисловим забрудненням, яке походить із Запоріжжя. Водночас характер змін магнітної сприйнятливості та її кореляція із вмістом важких металів донних відкладів у межах озер Хортиці свідчить про інші закономірності. Це дає змогу зробити висновок про існування механізму формування підвищеного магнітного сигналу, що пов'язаний із переважанням речовини літогенного походження, ймовірно привнесеної з навколишніх кристалічних порід Українського щита.

Висновки. Донні відклади озер Хортиці становлять надзвичайно цінний природний матеріал для ретроспективного аналізу формування магнітних частинок, накопичення важких металів і уламкових гірських порід різного походження з метою оцінки як природного, так і антропогенного впливу на екосистеми заповідника "Хортиця" впродовж останніх кількох століть.

Посилання

Barrios, M. D. R., Marques Junior, J., Panosso, A. R., Siqueira, D. S., & La Scala Junior, N. (2012). Magnetic susceptibility to identify landscape segments on a detailed scale in the region of Jaboticabal, São Paulo, Brazil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 36, 1073–1082.

Blumentritt, D. J., & Lascu, I. (2015). A comparison of magnetic susceptibility measurement techniques and ferrimagnetic component analysis from recent sediments in Lake Pepin (USA).

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.

Bondar, K. M., & Tsiupa, I. V. (2024). Long-and short-term pollution effect in megapolis assessed from magnetic and geochemical measurements on soils, tree trunk bark, and air filters. Environmental Monitoring and Assessment, 196(11), 1041.

Cervi, E. C., Maher, B., Poliseli, P. C., de Souza Junior, I. G., & da Costa, A. C. S. (2019). Magnetic susceptibility as a pedogenic proxy for grouping of geochemical transects in landscapes. Journal of Applied Geophysics, 169, 109–117.

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 [in Ukrainian].

Guo, W., Huo, S., & Ding, W. (2015). Historical record of human impact in a lake of northern China: Magnetic susceptibility, nutrients, heavy metals and OCPs. Ecological Indicators, 57, 74–81.

Haltia-Hovi, E., Nowaczyk, N., Saarinen, T., & Plessen, B. (2010). Magnetic properties and environmental changes recorded in Lake Lehmilampi (Finland) during the Holocene. Journal of Paleolimnology, 43, 1–13.

Makvandi, S., Ghasemzadeh-Barvarz, M., Beaudoin, G., Grunsky, E. C., McClenaghan, M. B., & Duchesne, C. (2016). Principal component analysis of magnetite composition from volcanogenic massive sulfide deposits: Case studies from the Izok Lake (Nunavut, Canada) and Halfmile Lake (New Brunswick, Canada) deposits. Ore Geology Reviews, 72, 60–85.

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

Menshov, O., Horoshkova, L., Golub, A., & Horoshkov, S. (2025). Magnetic studies of sediments and soils as a tool for detection of dangerous geodynamic exogenic processes on the example of the Khortysya reserve. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology, 1(108), 15–21 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.17721/1728-2713.108.02

Menshov, O., Vyzhva, S., Horoshkova, L., Tonkha, O., Ivanik, O., Pereira, P., ... & Eiben, H. (2023). Distribution of soil magnetic susceptibility as a pollution indicator in the urban and tourist city of Lviv, Ukraine. Environmental Earth Sciences, 82(21), 486.

Pavlun, M., Gaiovsky, O., & Shvaevsky, T. (2024). Thermobarogeochemistry of ore-formation processes at the balka Shyroka gold-ore deposit (Ukrainian shield). Mineralogical Collection, 74, 45–55 [in Ukrainian].

Shcherbak N.P. (1993). Granitoids of the Ukrainian Shield. Petrochemistry, geochemistry, ore potential. Naukova Dumka [in Russian].

Siqueira, D. S., Marques Jr, J., Pereira, G. T., Teixeira, D. B., Vasconcelos, V., Júnior, O. C., & Martins, E. D. S. (2015). Detailed mapping unit design based on soil–landscape relation and spatial variability of magnetic susceptibility and soil color. Catena, 135, 149–162.

Tolstoy M.I., Hasanov Yu.L., Kostenko N.V. (2003). Petrogeochemistry and petrophysics of granitoids of the Ukrainian Shield and some aspects of their practical use. РPC "Kyiv University" [in Ukrainian].

Usenko, O. (2024). The development of the Ukrainian Shield was 2.7-2.3 billion years ago. Facts and preliminary conclusions. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 12, 61–70 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/dopovidi2018.12.061

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

Yunginger, R., Bijaksana, S., Dahrin, D., Zulaikah, S., Hafidz, A., Kirana, K. H., ... & Fajar, S. J. (2018). Lithogenic and anthropogenic components in surface sediments from Lake Limboto as shown by magnetic mineral characteristics, trace metals, and REE geochemistry. Geosciences, 8(4), 116.