Стаття

Геоекологічна оцінка стану урбоземів та їх трансформація під впливом антропогенних чинників

Оксана Єгорова, Ольга Мислюк, Олена Хоменко
Анотація

Урбанізація та індустріалізація нерозривно пов’язані з трансформацією міських ґрунтів, що становить значний виклик не тільки на місцевому та регіональному рівнях, але й у глобальному масштабі. Метою роботи була комплексна оцінка екологічного стану ґрунтів урбанізованих територій в умовах транспортного та промислового навантаження. Дослідження фізико-хімічних властивостей ґрунтів проводилися за стандартними методиками. Буферність ґрунтів оцінювали за методикою П. Надточого. Розраховані основні статистичні характеристики та проведено регресійний аналіз результатів дослідження з використанням коефіцієнта кореляції Пірсона. Системний аналіз геоекологічного стану урбоґрунтів (урбозолів) міста Черкаси показав, що для них характерним є низький вміст гумусу (від 0,9 % до 7,5 %, при середньому значенні 3,0 %), підлуження ґрунтів (рН = 6,5-10,9, при середньому значенні рН = 7,9), несприятливі окислювально-відновні умови (значення Eh від 184 до 287 мВ, при середньому 239 мВ), незбалансованість поживних елементів та значний вміст токсичних солей (36 % досліджених ґрунтів є слабозасоленими, 23 % – помірнозасоленими та 10 % – високого рівня засоленості) можуть чинити істотний вплив на стійкість урбоекосистем міста. За кислотно-основною буферністю ґрунти перебувають в екологічно стабільному стані. Сума ступенів буферності як в кислому, так і в лужному діапазонах перевищує 70-75 %, при середній константі рівноваги К = 1,4. За допомогою програмного комплексу SURFER та методу Крігінга проведено просторову інтерполяцію даних моніторингу та картографічне зонування території міста за основними фізико-хімічними характеристиками ґрунтів. Створено базу даних та картографічні моделі властивостей ґрунтів міста для моніторингу їх просторово-часових змін, виявлення критичних трансформацій та визначення зон еколого-геохімічної нестабільності, пов’язаних із техногенним впливом

Завантажити статтю

Отримано 05.02.2025

Доопрацьовано 28.04.2025

Прийнято 02.06.2025

https://doi.org/10.63341/esbur/1.2025.51
Сторінки 51-63

ЦИТУВАТИ

Yegorova, O., Mislyuk, O., & Khomenko, O. (2025). Geoecological assessment of the state of urban soils and their transformation under the influence of anthropogenic factors. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 16(1), 51-63. https://doi.org/10.63341/esbur/1.2025.51

Використані джерела

  1. AbdelRahman, M.A.E. (2023). An overview of land degradation, desertification and sustainable land management using GIS and remote sensing applications. Rendiconti Lincei. Scienze Fisiche e Naturali, 34, 767-808. doi: 10.1007/s12210-023-01155-3.
  2. Bangroo, S.A., Bhat, M.I., Wani, J.A., Rasool, R., Madhi, S.S., Bashir, O., & Shah, T.I. (2023). Mapping soil properties using geostatistical methods for mid to high altitude temperate zone of Kashmir Himalayas. Journal of the Indian Society of Soil Science, 71(1). doi: 10.5958/0974-0228.2023.00008.7.
  3. Bilașco, Ș., Roșca, S., Vescan, I., Fodorean, I., Dohotar, V., & Sestras, P. (2021). A GIS-based spatial analysis model approach for identification of optimal hydrotechnical solutions for gully erosion stabilization. Case study. Applied Sciences, 11(11), article number 4847. doi: 10.3390/app11114847.
  4. Chaganti, V.N., & Culman, S.W. (2017). Historical perspective of soil balancing theory and identifying knowledge gaps: A review. Crop, Forage & Turfgrass Management, 3(1), 1-7. doi: 10.2134/cftm2016.10.0072.
  5. Dayo-Olagbende, G.O., Adejoro, S.A., Ewulo, B.S., & Awodun, M.A. (2020). Effects of oxidation-reduction potentials on soil microbes. Agricultura Scientia, 16, 35-42. doi: 10.18690/agricultura.16.1-2.35-42.2019.
  6. DSTU 4115:2002. (2002). Soil quality – methods of sampling. Retrieved from https://surl.li/xuekut.
  7. DSTU 4287:2004. (2005). Soil quality. Sampling. General requirements for sampling. Retrieved from https://surl.li/zdsvng.
  8. DSTU 4289:2004. (2005). Soil quality – methods for determination of organic matter. Retrieved from https://surl.li/rdjfuc.
  9. DSTU 4725:2007. (2007). Determination of ammonium ion activity by potentiometric method. Retrieved from https://surl.li/smoziv.
  10. DSTU 7861:2015. (2015). Soil quality – determination of exchangeable calcium, magnesium, sodium, and potassium in soil by the Schollenberger method in the modification of the O.N. Sokolovsky Institute of Soil Science and Agrochemistry. Retrieved from https://surl.li/wzcqdk.
  11. DSTU 8346:2015. (2015). Soil quality. Methods for determining specific electrical conductivity, pH and solid residue of water extract. Retrieved from https://surl.li/kquvor.
  12. DSTU GOST 17.4.4.02:2019. (2019). Soil quality – methods for sampling and preparation of soil for chemical, bacteriological, and helminthological analysis. Retrieved from https://surl.li/gtnbhk.
  13. DSTU ISO 10381-4:2005. (2005). Soil quality – sampling – Part 4: Guidance on the procedure for investigation of natural, near-natural and cultivated sites. Retrieved from https://surl.lu/ihntmn.
  14. DSTU ISO 10381-5:2009. (2009). Soil quality – sampling – Part 5: Guidance on the procedure for the investigation of urban and industrial sites with regard to soil contamination. Retrieved from https://surl.li/evmzuz.
  15. El Sabagh, A., et al. (2021). Salinity stress in wheat (Triticum aestivum L.) in the changing climate: Adaptation and management strategies. Frontiers in Agronomy, 3, article number 661932. doi: 10.3389/fagro.2021.661932.
  16. Ferreira, C.S.S., Seifollahi-Aghmiuni, S., Destouni, G., Ghajarnia, N., & Kalantari, Z. (2022). Soil degradation in the European Mediterranean region: Processes, status and consequences. Science of the Total Environment, 805, article number 150106. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.150106.
  17. Hasanuzzaman, M., Bhuyan, M.H.M.B., Nahar, K., Hossain, M.S., Mahmud, J.A., Hossen, M.S., Masud, A.A.C., Moumita, & Fujita, M. (2018). Potassium: A vital regulator of plant responses and tolerance to abiotic stresses. Agronomy, 8(3), article number 31. doi: 10.3390/agronomy8030031.
  18. Ishfaq, M., Wang, Y., Yan, M., Wang, Z., Wu, L., Li, C., & Li, X. (2022). Physiological essence of magnesium in plants and its widespread deficiency in the farming system of China. Frontiers in Plant Science, 13, article number 802274. doi: 10.3389/fpls.2022.802274.
  19. Jing, T., et al. (2024). Role of calcium nutrition in plant physiology: Advances in research and insights into acidic soil conditions – a comprehensive review. Plant Physiology and Biochemistry, 210, article number 108602. doi: 10.1016/j.plaphy.2024.108602.
  20. Khosravani, P., Baghernejad, M., Moosavi, A.A., & Rezaei, M. (2023). Digital mapping and spatial modeling of some soil physical and mechanical properties in a semi-arid region of Iran. Environmental Monitoring and Assessment, 195(11), article number 1367. doi: 10.1007/s10661-023-11980-6.
  21. Liu, Q., Du, B., He, L., Zeng, Y., Tian, Y., Zhang, Z., Wang, R., & Shi, T. (2023). Digital soil mapping of heavy metals using multiple geospatial data: Feature identification and deep neural network. Ecological Indicators, 154, article number 110863. doi: 10.1016/j.ecolind.2023.110863.
  22. Melnyk, V., Malovanyy, M., Siaska, I., & Lukіanchuk, N. (2024). Analysis of the results of soil condition monitoring in the territory of the city of Rivne (Ukraine). Ecological Engineering & Environmental Technology, 25(11), 299-307. doi: 10.12912/27197050/192736.
  23. Meza Mori, G., Torres Guzmán, C., Oliva-Cruz, M., Salas López, R., Marlo, G., & Barboza, E. (2022). Spatial analysis of environmentally sensitive areas to soil degradation using MEDALUS model and GIS in Amazonas (Peru): An alternative for ecological restoration. Sustainability, 14(22), article number 14866. doi: 10.3390/su142214866.
  24. Msimbira, L.A., & Smith, D.L. (2020). The roles of plant growth promoting microbes in enhancing plant tolerance to acidity and alkalinity stresses. Frontiers in Sustainable Food Systems, 4, article number 106. doi: 10.3389/fsufs.2020.00106.
  25. Myslyuk, О., Khomenko, О., & Yehorova, О. (2019). Ecological assessment for the acid-base properties of urban soils in Cherkasy City. Scientific Journal “Transactions of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University”, 4, 53-59. doi: 30929/1995-0519.2019.4.53-59.
  26. Nadtochiy, P.P., Myslyva, T.M., & Volvach, F.V. (2010). Soil ecology. Zhytomyr: PP “Ruta”.
  27. Olivier, H., et al. (2021). Soil and plant health in relation to dynamic sustainment of Eh and pH homeostasis: A review. Plant and Soil, 466, 391-447. doi: 10.1007/s11104-021-05047-z.
  28. Parsaie, F., Farrokhian Firouzi, A., Mousavi, S.R., Rahmani, A., Sedri, M.H., & Homaee, M. (2021). Large-scale digital mapping of topsoil total nitrogen using machine learning models and associated uncertainty map. Environmental Monitoring and Assessment, 193(4), 162. doi: 10.1007/s10661-021-08947-w.
  29. Pradeep Kumar, В., Raghu Babu, K., Anusha, B.N., & Rajasekhar, M. (2022). Geo-environmental monitoring and assessment of land degradation and desertification in the semi-arid regions using Landsat 8 OLI / TIRS, LST, and NDVI approach. Environmental Challenges, 8, article number 100578. doi: 10.1016/j.envc.2022.100578.
  30. Sager, M. (2020). Urban soils and road dust – civilization effects and metal pollution – a review. Environments, 7(11), article number 98. doi: 10.3390/environments7110098.
  31. Shekar, P.R., & Mathew, A. (2024). GIS-based assessment of soil erosion and sediment yield using the revised universal soil loss equation (RUSLE) model in the Murredu Watershed, Telangana, India. HydroResearch, 7, 315-325. doi: 10.1016/j.hydres.2024.05.003.
  32. Shi, T., Yang, C., Liu, H., Wu, C., Wang, Z., Li, H., Zhang, H., Guo, L., Wu, G., & Su, F. (2021). Mapping lead concentrations in urban topsoil using proximal and remote sensing data and hybrid statistical approaches. Environmental Pollution, 272, article number 116041. doi: 10.1016/j.envpol.2020.116041.
  33. Shokri, N., Hassani, A., & Sahimi, M. (2024). Multi-scale soil salinization dynamics from global to pore scale: A review. Reviews of Geophysics, 62, article number e2023RG000804. doi: 10.1029/2023RG000804.
  34. Third International Congress of Soil Science. (1935). Nature, 135,  63-64. doi: 10.1038/135063d0.
  35. Trigub, V.I., & Domuschi, S.V. (2023). Ecotoxicological assessment of the influence of fuel stations on the pollution of urban soils with heavy metals. Odesa National University Herald. Geography and Geology, 28(1(42)), 68-83. doi: 10.18524/2303-9914.2023.1(42).282237.
  36. Wang, J., Zhen, J., Hu, W., Chen, S., Lizaga, I., Zeraatpisheh, M., & Yang, X. (2023). Remote sensing of soil degradation: Progress and perspective. International Soil and Water Conservation Research, 11(3), 429-454. doi: 10.1016/j.iswcr.2023.03.002.
  37. Wang, J., Zuo, R., & Liu, Q. (2024). Mapping geochemical anomalies by accounting for the uncertainty of mineralization-related elemental associations. Solid Earth, 15(6), 731-746. doi: 10.5194/se-15-731-2024.
  38. Yehorova, O., Zhytska, L., Bakharev, V., Mislyuk, O., & Khomenko, E. (2024). Assessing the deposition of heavy metals in edaphotopes and synantrophy vegetation under the conditions of technological pollution of the city. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(10(127)), 15-26. doi: 10.15587/1729-4061.2024.297718.