SUNKIŲJŲ METALŲ PERNAŠOS IŠ DIRVOŽEMIO Į MEDĮ TYRIMAI IR ĮVERTINIMAS

Abstract

Sunkieji metalai (SM) yra gamtinė žemės plutos sudedamoji dalis, tačiau žmogaus veikla drastiškai keičia jų geocheminį ir biocheminį balansą. Intensyvus miestų augimas, pramonės plėtra, transporto intensyvumo didėjimas ir žemės ūkio vystymasis kelia dirvožemio užtaršos SM problemas. Aplinkos tarša SM yra svarbi problema, nes pagal suminį Korte indeksą, kuris rodo pavojingumą gyvybei, sveikatai ir paveldimumui, SM užima vieną iš pirmųjų vietų tarp tokių ekologinių problemų, kaip pesticidai, rūgštūs lietūs, naftos išsiliejimo pasekmės, cheminių trąšų ar triukšmo poveikis. Dideli žemės plotai yra užteršti SM, susidariusiais nuotekose, atliekų deginimo įrenginiuose, žemės ūkyje naudojant trąšas, pesticidus, pramonėje –apdirbant metalus, odą ir kt. SM yra ilgalaikiai teršalai, besikaupiantys dirvožemyje ir augaluose, tačiau gamtiniu būdu negalintys iš jų pasišalinti. Labiausiai pavojingi yra toksiški SM (švinas, chromas, nikelis, varis, cinkas, manganas ir kt.) bei jų tirpūs junginiai. Vieni SM (pvz., cinkas, manganas, nikelis) yra svarbios augalui maistinės medžiagos, kiti (pvz., švinas, kadmis, gyvsidabris) yra labiau kenksmingos negu naudingos augalams medžiagos. SM patekimas į augalą, jų pernaša ir pasiskirstymas augale turi įtakos augalo mitybai. Augalų gebėjimas kaupti SM savo organizme leidžia spręsti dirvožemių užtaršos SM problemą. Kasmet Lietuvoje susikaupia apie 200 tūkst. tonų nuotekų dumblo. Šiuo metu dumblas sandėliuojamas, juo tręšiami laukai, tačiau sandėliuojamo dumblo kiekiai vis didėja, o dėl didelės SM koncentracijos laukų tręšimui dumblą naudoti draudžiama. Reikalingi ekonominiu požiūriu patrauklūs, darnaus vystymosi principais paremti nuotekų dumblo tvarkymo metodai. Darbo tikslas – nustatant SM koncentraciją skirtingos užtaršos dirvožemiuose ir skirtingų rūšių medžiuose, įvertinti jų pernašą iš dirvožemio į medį. Darbo uždaviniai: 1. Įvertinti paprastosios pušies (Pinus sylvestris L.) ir karpotojo beržo (Betula pendula Roth) bioindikatorines savybes pagal SM koncentracijas metinėse rievėse, klimato sąlygas ir tiriamos vietovės aplinkos taršą SM praeityje. 2. Palyginti SM koncentracijas skirtingais metodais paimtuose medienos metinės rievės ėminiuose. 3. Nustatyti ir įvertinti SM pasiskirstymą dirvožemyje po medžių lajomis. 4. Nustatyti ir įvertinti SM koncentracijų pušies medienoje ir puvinio sukėlėjo tarpusavio ryšį. 5. Nustatyti ir įvertinti SM pernašą iš dumblu patręšto dirvožemio į Lietuvoje paplitusių medžių (paprastosios pušies, karpotojo beržo ir juodalksnio) sodinukus. 6. Atlikti SM pernašos iš dirvožemio į medį modeliavimą.

Heavy metals (HMs) are natural components of the earth crust the geochemical and biochemical balance of which is undergoing drastic changes caused by anthropogenic activities. Rapid urbanisation, industrialisation, growing transport intensity as well as agricultural activities create problems of soil contamination with HMs. The environmental pollution with HMs is an acute problem because, according to the Korte index designed to show hazard to life, health and heridity, HMs are among such major ecological problems as contamination with pesticides, acid rain, oil spills, chemical fertilizers, and noise. Large areas of land are contaminated with HMs formed in sewage, waste incineration plants, in farming with fertilizers and pesticides, as well as in industrial metal and leather processing, etc. HMs are long-term contaminants with the ability accumulate in the soil and plants, and cannot disappear in a natural way. The most hazardous are toxic metals (e.g. lead, chromium, nickel, copper, zinc, manganese and others), including their soluble compounds. Some HMs (e.g. zinc, manganese, nickel) are nutrients essential to plants, whereas lead and cadmium are more harmful elements. The transfer of HMs to the plant and their distribution therein make an impact on plant nutrition. Each year witness an accumulation of around 200 000 tons of sewage sludge in Lithuania. The sludge is being stored and used for fertilisation, yet the amount of the stored sludge is constantly increasing, whereas due to high concentrations of HMs sludge is prohibited from being used for fertilisation. The environmentfriendly methods of sewage sludge treatment based on the principles of sustainable development should to be followed. Aim of research is to determine HMs concentration in the soils with different contamination levels and in trees of different species as well as to evaluate their transfer from the soil to the tree. Tasks of the work: 1. Evaluate bio-indicator properties of the Scots pine (Pinus sylvestris L.) and the birch (Betula pendula Roth) based on the concentrations of HMs in annual rings, on climate conditions, and on the past environmental contamination with HMs of the site studied. 2. Compare HMs concentrations in differently sampled tree ring wood. 3. Determine and evaluate distribution of HMs in the soil under tree foliage. 4. Determine and evaluate the correlation between HMs concentrations and the rot pathogen in the pine wood. 5. Determine and evaluate the transfer of HMs from the soil treated by sludge to the seedlings of the local Lithuanian trees (Scots pines, birches and black alders). 6. Perform a mathematical modelling of the transfer of HMs to the tree.