К. б. н. Ситнікова І. О.

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Україна

ВМІСТ КАРБОНУ В КОМПОНЕНТАХ ВОДОЗБІРНО‑БАСЕЙНОВОЇ ЕКОСИСТЕМИ р. ПРУТ У ТЕХНОГЕННИХ УМОВАХ

Збільшення кількості вуглекислого газу в атмосфері відбувається швидкими темпами, що викликає занепокоєння науковців, оскільки це сприяє посиленню парникового ефекту та змінам клімату. Проте, співвідношення надходження СО₂ та його концентрації в атмосфері не змінюється, що пов’язують зі здатністю екосистем депонувати вуглекислий газ. Тому вивчення процесів утворення, перетворення та циркуляції Карбону в природних екосистемах за умов антропогенної трансформації їх, змін кліматичного характеру та природного забруднення набуває актуальності.

Біологічні компоненти водойми та прибережних екосистем здаються автономними, проте, це значною мірою відкриті системи, які як складові входять до більш крупних систем – водозбірних басейнів. Водозбірно-басейнова екосистема (ВБЕ) – екосистема, яка об’єднує ріку чи річкову систему та суміжні наземні екосистем, з яких стікають в неї поверхневі та підземні води.

У межах водозбірно-басейнової екосистеми р. Прут на території м. Чернівці міститься ряд об’єктів техногенного характеру, зокрема промислові підприємства такі як: ВАТ «Розма» (спеціалізується на виробництві полімерного та текстильнополімерного взуття, гумотехнічних виробів та інших товарів народного споживання і виробничого призначення), ТОВ «Машзавод» (є одним з найбільших в Україні та СНД виробників сучасного і ефективного обладнання для переробки, транспортування, зберігання та синтезу нафти, газу та конденсату, енергетичного обладнання, устаткування для переробки сільськогосподарської продукції, виноробства, хімічної промисловості та ін.), ПуАТ «Чернівецька меблева фабрика» (освоєний повний цикл виробництва: від переробки деревини до виготовлення готової продукції, зокрема меблів) та ВАТ «Чернівецький завод залізобетонних виробів та конструкцій» (спеціалізується на виробництві різного роду бетонних виробів і конструкцій)

Мета досліджень – з’ясувати вміст Карбону в основних компонентах водозбірно-басейнової екосистеми р. Прут за умов урбогенної трансформації.

Для вивчення вмісту і розподілу Карбону відбирали проби ґрунту, прибережного мулу та річкової води в чотирьохразовій повторності в межах прибережних біоценозів поблизу підприємств на водозборі р. Прут.

У природних водоймах неорганічний Карбон знаходиться у вигляді вуглекислого газу [1]. Основне джерело надходження у воду вуглекислого газу – обмін з атмосферою, процеси біохімічного розпаду органічних решток, окиснення органічних речовин і дихання водних організмів. Фотосинтетична діяльність рослин, навпаки, зменшує присутність у воді СО₂.

Проведено визначення вмісту неорганічного вуглекислого газу у поверхневих водах р. Прут. Показано, що середній вміст СО₂ у поверхневих водах пробних ділянок поблизу усіх досліджуваних підприємств коливається в межах 24,93–26,73 мг/л (табл.1), що свідчить про незначне перевищення ГДК.

Таблиця 1. Вміст СО₂ у поверхневих водах р. Прут у техногенних умовах, мг/л

ТОВ «Машзавод»	ВАТ «Розма»	ВАТ «Чернівецький завод залізобетонних виробів та конструкцій»	ПуАТ «Чернівецька меблева фабрика»
26,73 1,40	25,48 1,31	25,85 0,09	24,93 1,14
ГДК 20 мг/л

Підвищений вміст СО₂, імовірно, пов'язаний із зимовим періодом досліджень. Відомо, що вміст СО₂ має сезонність і тісно пов’язаний з процесами продукції і деструкції органічної речовини [1]. Зазвичай навесні і влітку вміст вуглекислого газу у водоймі знижується, а наприкінці зими досягає максимуму, коли процес фотосинтезу практично відсутній. Крім того, вміст СО₂ легко змінюється навіть протягом доби і залежить як від змін парціального тиску вуглекислого газу, так і від протікання фотосинтетичних процесів і окиснення органічних речовин [2].

Визначено вміст гідрокарбонат-іонів у річковій воді прибережних промислових районів. Помічено підвищення вмісту гідрокарбонат-іонів у воді р. Прут поблизу підприємств «Розма», заводу залізобетонних виробів і меблевої фабрики порівняно з ділянкою ТОВ «Машзавод» на 48 % (табл. 2). Водночас відмічено більший вміст гідрокарбонат-іонів ніж СО₂ у річковій воді усіх досліджуваних промислових територій (табл. 1).

Таблиця 2. Вміст гідрокарбонат-іонів у поверхневих водах р. Прут

у техногенних умовах, мг/л

ТОВ «Машзавод»	ВАТ «Розма»	ВАТ «Чернівецький завод залізобетонних виробів та конструкцій»	ПуАТ «Чернівецька меблева фабрика»
35,691,14	49,563,81*	49,462,42*	49,263,18*
ГДК до 240 мг/л

Примітка: тут і далі: * - достовірна різниця порівняно з показниками ТОВ «Машзавод», Р< 0,05.

З літератури відомо [2], що співвідношення HCO₃^- / СО₂ визначається температурою води, атмосферним тиском, взаємною розчинністю сольових систем, процесами фотосинтезу, деструкцією органічних речовин. Не помічено перевищення граничнодопустимих значень вмісту гідрокарбонат-іонів у річковій воді.

Функціонування водних екосистем пов’язано з переміщенням речовин через товщу води, їх переносом на межі вода-донні відклади, з біогеохімічними потоками елементів. Важливим є вивчення складу детритного матеріалу, який надходить на дно водних систем і вносить свій вклад у формування донних відкладів [3]. Знаходячись під впливом цілого комплексу природних факторів, донні відклади є складною динамічною системою, в якій забезпечується колообіг головних компонентів, здійснюється взаємозв'язок процесів у різних геоекологічних зонах.

Проведено аналіз вмісту органічного Карбону в мулі р. Прут на досліджуваних промислово прибережних територіях. Показано, що найбільший середній вміст Карбону (7,71 мг/г абс. сух. реч.) у прибережному мулі спостерігається на пробній ділянці поблизу ТОВ «Машзавод» (табл. 3).

Таблиця 3. Вміст Карбону в мулі р. Прут у техногенних умовах, мг/г абс. сухої реч.

ТОВ «Машзавод»	ВАТ «Розма»	ВАТ «Чернівецький завод залізобетонних виробів та конструкцій»	ПуАТ «Чернівецька меблева фабрика»
7,71 0,51	1,82 0,74*	2,32 0,82*	1,67 0,39*

Середній вміст Карбону в прибережних відкладах р. Прут поблизу інших досліджуваних промислових підприємств незначний і коливається від 1,67 до 2,32 мг/г абс. сухої речовини.

Загальних закономірностей у розподілі органічного Карбону в поверхневому шарі ґрунтів промислово-прибережних територій у межах водозбірно-басейнової екосистеми р. Прут не виявлено. Вміст органічного Карбону у поверхневому шарі ґрунтів прибережних біоценозів досліджуваних промислових підприємств незначний і коливається в діапазоні 2,33–4,1 мг/г абс. сух. реч. Незначний вміст Карбону в ґрунтах пояснюється, на нашу думку, домінуванням у регіоні дерново-підзолистого типу ґрунтоутворення, який характеризується незначним накопиченням у ґрунтах гумусу й органічних речовин.

Таким чином, на досліджуваних прибережних ділянках з техногенним навантаженням на водозборі р. Прут виявлено незначне перевищення допустимих значень вмісту вуглекислого газу у річковій воді та підвищений порівняно з вмістом СО₂ вміст гідрокарбонат-іонів_. Серед досліджуваних пробних ділянок з техногенним навантаженням на водозборі виділяється територія поблизу підприємства «Машзавод». На даній території помічено низький порівняно з іншими промисловими територіями вміст гідрокарбонат-іонів у річковій воді та підвищений вміст органічного карбону в прибережному мулі.

Список використаних джерел:

1. Калинина И. Б. Материалы по содержанию растворенного углерода и его форм в нерковых водоемах Камчатки и Корякского нагорья / И. Б. Калинина // Исследования водных биологических ресурсов Камчатки и Северо-западной части Тихого океана. – 2004. – Вып. 7. – С. 51–58.

2. Осадча Н. М. Дослідження умов формування величини рН водних екосистем Дніпра, Дунаю, Західного Бугу / Н. М. Осадча, В. І. Осадчий // Наук. праці УкрНДГМІ. – 2003. – Вип. 252. – С. 40–52.

3. Остроумов С. А. О роли биогенного детрита в аккумуляции элементов в водних системах / С. А. Остроумов, Г. М. Колесов // Сибирский экологический журн. – 2010. – № 4. – С. 525–531.