Токсични и потенцијално токсични микроелементи као показатељи различитих извора загађења у земљишту

Abstract

У оквиру ове дисертације дефинисана је метода за диференцијацију различитих извора загађења токсичним и потенцијално токсичним елементима у земљишту. Применом минералошких, хемијских и статистичких метода, препоручен је нови приступ у процени порекла, врсте и степена контаминације елементима (Аs, B, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, Mo, V, Ba, Be, Sb и Hg), као и ризика од загађења и употребне вредности земљишта. Комплексна метода, примењена у овом раду, обухватала је употребу референтних вредности - максимално дозвољених садржаја (МДК) и фонских вредности (BG), податке о просторној расподели и саставу геолошке подлоге на којој је формирано земљиште, методу секвенцијалне екстракције и минералошку анализу узорака; употребу коефицијената за процену степена мобилности и потенцијалног ризика од контаминације животне средине токсичним микроелементима и статистичку анализу резултата добијених секвенцијалном екстракцијом (АNOVA тест, Студентов t-тест, мултикомпонентну анализу - РСА, кластерску анализу - СА). Применом наведених метода је извршена процена степена контаминације, потенцијалног ризика, као и био/геодоступности и порекла токсичних елемената у земљишту на простору Срема, Средњег Баната и Бачке (Војводина, Србија). Земљиште које је испитивано у оквиру ове дисертације се налази у близини индустријских објеката, аутопута, а значајно се користи и у пољопривредној производњи. Показано је да, на испитиваном подручју, антропогене активности имају значајан утицај на повишен садржај Cr и Ni у земљишту. Уочен је највећи утицај цементаре, кожаре, а на једном локалитету је показан и утицај непосредне близине аутопута на њихов садржај. Пољопривредна производња није много утицала на контаминацију овим елементима, док је показан утицај употребе фунгицида и стајњака на садржај Cu и Co. На садржај бакра утицај има и непосредна близина аутопута, као и рударење у области Апузена и јужних Карпата у оквиру индустријског комплекса у Румунији. Загађење из Румуније је утицало и на садржај Mo, Hg, Pb, Zn и Sb у испитиваном земљишту. Извори олова и цинка су, још и саобраћај, сагоревање фосилних горива, употреба агрохемије, ђубрива, као и хабање гуме у саобраћају и њено складиштење. Арсен највећим делом потиче од сагоревања горива и примене агрохемије, на појединим локалитетима. Кадмијум је елемент који се, на одређеним локалитетима, обрадивог земљишта, испитиване области, јавља у повишеним садржајима, услед употребе ђубрива, највероватније фосфатног типа. Други извори могу бити саобраћај и то углавном као последица корозије банкина или сагоревања горива и хабања гума. Жива са специфичним начином везивања, односно различитим јачинама веза у адсорпционом комплексу земљишта, поред активности у урбаној средини и сагоревања фосилних горива, може потицати од производње целулозе, као и из цементаре. Антимон може потицати из саобраћаја, а додатно је и загађење из индустрије текстила, утицало на повишен садржај овог елемента. Ванадијум, баријум и берилијум су елементи који су у земљишту испитиваног подручја првенствено природног порекла (V је у асоцијацији са Cr, Ni, Co и Fe, те се јавља у производима распадања ултрабазита; Ве је највероватније из К-фелдспата, а Ва је везан у биотиту, фелдспатима и амфиболима и евентуално карбонититу, као ђубриву). Бор је елемент чији је садржај и расподела по локалитетима детаљно испитана у оквиру ове дисертације...

The Dissertation presents a method for the differentiation of various sources of pollution by toxic and potentially toxic elements within the soil. By applying the mineralogical, chemical and statistical methods, the thesis yields a new approach in the characterization of the source, risk, and degree of pollution affecting the soil. The complex method presented in this study includes the reference values (the maximum allowed concentrations-MAC and background values (BG); spatial distribution and content of the underlying geological data (bedrock underneath the soil layer); sequential extraction and mineralogical analyses; the application of the coefficients for the assessment of the elements mobility levels and potential environmental contamination risk. Additionally, includes statistical analyses of the results, derived by the sequential extraction (ANOVA-test, Student t-test, Multicomponent Analysis – RCA, Cluster analysis – CA). These methods characterize the evaluation of the contamination level, potential pollution risk, and the bio- and geo-availability and the origin of toxic elements in soil distributed in Srem, Central Banat, and Bačka (Vojvodina, Serbia).The examined soil is located near industrial facilities, highway, and has a significant role in agriculture. The results suggest that soils within the investigated area have a significant impact on the increased content of Cr and Ni. The highest impact is registered near the cement, leather factory, whereas in the particular samples illustrates the effect of the immediate highway vicinity. Agricultural production has no significant impact on the aforementioned elevated content. However, the study exhibits that the impact of the use of fungicide and manure effects encreasing of the Cu and Co content. The highway vicinity, mining activities in the Apuseni and South Carpathian Mts. area (Romania), also affect the elevated content of Cu. Pollution sourced from Romania affected increased contents of Mo, Hg, Pb, Zn and Sb, as well. The other sources of Pb and Zn can be traffic, combustion of fossil fuels, use of agrochemicals, fertilizers, including the wear of tires of vehicles in traffic (highway). The sources of higher As content values can be fuel combustion and use of agrochemicals in certain localities. Cd contents is elevated on certain locations in agricultural soil. The use of phosphate fertilizer, tire wears, corrosion of highway bumpers are potential Cd sources. Hg with its distinctive bounding in the soil is sourced by the activity in urban areas, combustion of fossil fuels, cellulose, and cement production. Elevated Sb originates from the traffic, local textile industry. V, Ba and Be in the soil are those of natural geogenic origin (V is associated with Cr, Ni, Co and Fe within the production of the weathering of ultrabasic rocks; Be originates from K-feldspar, Ba is bounded in biotite, feldspars and carbonatites as fertilizers) B is an element meticulously examined within this dissertation study (content and locality distribution). This element is enriched within the surface of most layers and has no regular spatial distribution pattern within the investigated area...