Системний аналіз геоeкологiчного стану урбоземів міста Черкаси

Abstract

The results of a comprehensive analysis of the geoecological state of urban soils in the city of Cherkasy are presented, along with an assessment of their degree of transformation and their capacity to provide ecosystem services. Using the SURFER software package, a cartographic zoning of the city area was conducted based on the physicochemical properties of the soils. It is demonstrated that the soils are predominantly poor in organic matter, which creates unfavorable conditions for plant growth and diminishes their ability to adsorb heavy metals. Based on the pH values of the water, the soils are characterized as homogeneous (with a coefficient of variation of 9 %), predominantly alkaline, which hinders their role in supplying plants with essential macro- and micronutrients. 63 % of the studied soils can only partially perform the adsorption function, while 44 % are capable of performing the sanitation function. According to their acid-base buffering capacity, the soil ecosystems of the city mainly operate in a relatively ecologically stable mode. Regarding the content of toxic salts, nearly 30 % of the soils are non-saline, 36 % are weakly saline, 23 % are moderately saline, and 10 % exhibit high salinity levels. The primary contributors to the overall salinity of the soils are chloride ions and bicarbonates. The redox potential of the soils ranges from 184 to 287 mV, with an average value of 239 mV. At these redox potential values and a pH ≥ 8.0, denitrification processes are likely to dominate in the soil, and plants may experience deficiencies in Fe and Mn. The developed databases and cartographic models of the physicochemical properties of urban soils enable the analysis of their transformation over time and space in relation to anthropogenic influences, the detection of significant changes, the identification of areas prone to hazardous exogenous processes and ecologically geochemically unstable ecosystems, and the formulation of effective environmental protection measures.

Висвітлено результати комплексного аналізу геоeкологiчного стану урбоземів міста Черкаси, дана оцінка ступеня їхніх трансформацій і здатності до забезпечення екосистемних послуг. З використанням програмного пакета SURFER проведено картографічне зонування території міста за фізико-хімічними властивостями ґрунтів. Показано, що досліджені ґрунти є переважно слабо гумусними. Це створює несприятливі умови для росту рослин, зменшується здатність до адсорбції важких металів. За величиною рНвод. ці ґрунти характеризуються як однорідні (коефіцієнт варіації 9 %), переважно лужні, що не сприяє виконанню ними такої екосистемної функції як забезпечення рослин необхідними макро- та мікроелементами. 63 % досліджених ґрунтів здатні тільки часткового виконувати сорбційну функцію, 44 % — санітарну функцію. За показниками кислотно-основної буферності ґрунтові екосистеми міста функціонують переважно у відносно екологічно стійкому режимі. За вмістом токсичних солей майже 30 % ґрунтів є незасоленими, 36 % — слабко засолені, 23 % — помірно засолені і 10 % мають високий рівень засоленості. Основний внесок у загальну засоленість ґрунтів мають хлорид- і гідрокарбонат-іони. Окисно-відновний потенціал ґрунтів варіює від 184 до 287 мВ з середнім значенням 239 мВ. За таких значень ОВП і рН ≥ 8,0 у ґрунті переважатимуть процеси денітрифікації, рослини можуть відчувати дефіцит Fe, Mn. Створені база даних і картографічні моделі фізико-хімічних властивостей урбоземів дають можливість досліджувати у часі і просторі їхню трансформацію в прив’язці до техногенних об’єктів, виявляти початок значних змін, визначати зони розвитку небезпечних екзогенних процесів та еколого-геохімічно нестійких екосистем, розробляти ефективні природоохоронні заходи.