Стаття

Комплексна оцінка забруднення важкими металами в міських середовищах: приклад міста Єлгава, Латвія

Інга Грінфельде, Маріс Бертінс, Йовіта Пілецька-Ульцугацева
Анотація

Якість повітря в міських умовах стала критичною глобальною проблемою і очікується, що темпи урбанізації будуть продовжувати зростати. Мета цього дослідження полягала в тому, щоб на теоретичній основі визначити закономірності формування техногенного фону та просторову структуру забруднення в міському середовищі Єлгави. Методологія базувалася на систематичному та статистичному аналізі для оцінки джерел та рівнів забруднення в місті. Тривалість дослідження, від початку збору даних до завершення аналізу, охоплювало період з 2017 по 2023 рік, протягом якого щорічно проводилась вибірка та всебічний моніторинг. Концентрації важких металів у різних компонентах міської екосистеми Єлгави були в межах таких діапазонів: Ni – 20-60 мг/кг, Cu – 40-90 мг/кг, Pb – 30-70 мг/кг, Zn – 100-200 мг/кг. Ці значення відповідають помірним рівням забруднення, типовим для урбанізованих територій Північної та Центральної Європи. Найвищі концентрації були зафіксовані поблизу основних доріг та промислових зон, тоді як периферійні райони були близькими до фонових значень. Було встановлено, що інтегровані показники якості навколишнього середовища (індекс забруднення = 1,5-2,2, індекс геоакумуляції = 1-3) характеризують Єлгаву як помірно забруднену територію, яка при цьому зберігає загальну екологічну стабільність. Факторний аналіз показав, що структура забруднення формується двома основними джерелами: викидами, пов’язаними з транспортом (Ni, Cu, Zn – знос шин і гальм, вихлопи дизельних двигунів) та викидами від опалення та промисловості (Pb, Cd – спалювання палива та місцеві викиди від малих підприємств). Єлгаву можна класифікувати як помірно забруднену, але стійку міську систему, де антропогенний тиск врівноважується природними механізмами самоочищення. Практична цінність дослідження полягає в тому, що його результати можуть бути використані муніципальними органами з питань охорони навколишнього середовища та планування для оцінки ризиків та управління якістю міського середовища

Завантажити статтю

Отримано 05.05.2025

Доопрацьовано 05.11.2025

Прийнято 10.12.2025

https://doi.org/10.63341/esbur/2.2025.31
Сторінки 31-42

ЦИТУВАТИ

Grinfelde, I., Bertins, M., & Pilecka-Ulcugaceva, J. (2025). Comprehensive assessment of heavy metal pollution in urban environme nts: A case study from Jelgava, Latvia. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 16(2), 31-42. https://doi.org/10.63341/esbur/2.2025.31

Використані джерела

  1. Adewumi, A.J., & Ogundele, O.D. (2024). Hidden hazards in urban soils: A meta-analysis review of global heavy metal contamination (2010-2022), sources and its ecological and health consequences. Sustainable Environment, 10(1). doi: 10.1080/27658511.2023.2293239.
  2. Akomolafe, O.O., Olorunsogo, T., Anyanwu, E.C., Osasona, F., Ogugua, J.O., & Daraojimba, O.H. (2024). Air quality and public health: A review of urban pollution sources and mitigation measures. Engineering Science and Technology: An International Journal, 5(2), 259-271. doi: 10.51594/estj.v5i2.751.
  3. Chen, Q., Marques dos Santos, M., Tanabe, P., Harraka, G.T., Magnuson, J.T., McGruer, V., Qiu, W., Shi, H., Snyder, S.A., & Schlenk, D. (2021). Bioassay guided analysis coupled with non-target chemical screening in polyethylene plastic shopping bag fragments after exposure to simulated gastric juice of fish. Journal of Hazardous Materials, 401, article number 123421. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.123421.
  4. Chu, H., Liu, Y., Xu, N., & Xu, J. (2023). Concentration, sources, influencing factors and hazards of heavy metals in indoor and outdoor dust: A review. Environmental Chemistry Letters, 21, 1203-1230. doi: 10.1007/s10311-022-01546-2.
  5. Dadkhah-Aghdash, H., Rasouli, M., Rasouli, K., & Salimi, A. (2022). Detection of urban trees sensitivity to air pollution using physiological and biochemical leaf traits in Tehran, Iran. Scientific Reports, 12, article number 15398. doi: 10.1038/s41598-022-19865-3.
  6. Fedoniuk, T.P., Pyvovar, P.V., Topolnytskyi, P.P., Rozhkov, O.O., Kravchuk, M.M., Skydan, O.V., Pazych, V.M., & Petruk, T.V. (2025). Utilizing remote sensing data to ascertain weed infestation levels in maize fields. Agriculture, 15(7), article number 711. doi: 10.3390/agriculture15070711.
  7. Fu, L., Yu, Y., Yu, F., Xiao, J., Fang, H., Li, W., Xie, Z., Zhang, F., & Lin, S. (2023). Profiles and spatial distributions of heavy metals, microbial communities, and metal resistance genes in sediments from an urban river. Frontiers in Microbiology, 14, article number 1188681. doi: 10.3389/fmicb.2023.1188681.
  8. Gkoltsou, V.-S., Papadimou, S.G., Bourliva, A., Skilodimou, H.D., & Golia, E.E. (2025). Heavy metal levels in green areas of the urban soil environment of Larissa City (Central Greece): Health and sustainable living risk assessment for adults and children. Sustainability, 17(10), article number 4421. doi: 10.3390/su17104421.
  9. Glevitzky, M., Dumitrel, G.-A., Rusu, G.I., Toneva, D., Vergiev, S., Corcheş, M.-T., Pană, A.-M., & Popa, M. (2025). Microplastic pollution on the beaches of the Black Sea in Romania and Bulgaria. Applied Sciences, 15(9), article number 4751. doi: 10.3390/app15094751.
  10. Grinfelde, I., Siltumens, K., Grybauskiene, V., Bertins, M., & Pilecka-Ulcugaceva, J. (2024). Influence of industry on air pollution in Jelgava city. In Proceedings of the international scientific conference “Engineering for rural development” (pp. 914-920). Jelgava: ERD. doi: 10.22616/ERDev.2024.23.TF182.
  11. Guliyeva, S. (2023). Energy consumption, economic growth and CO2 emissions in Azerbaijan. Multidisciplinary Science Journal, 5(4), article number e2023052. doi: 10.31893/multiscience.2023052.
  12. Ibraimov, T., Satybaldyev, A., Mamatov, E., Tashpolotov, Y., & Sadykov, E. (2025). Extraction of valuable elements from industrial waste in the Kyrgyz Republic based on the process of electrophysical ionization. Evergreen, 12(2), 1154-1166. doi: 10.5109/7363500.
  13. Ilderbayeva, G., Utegenova, A., Ilderbayev, O., Sembaeva, Z., & Askarova, G. (2024). Assessment of the combined effects of heavy metal cobalt and sublethal radiation on the immune system. Biomedical and Biotechnology Research Journal, 8(4), 455-463. doi: 10.4103/bbrj.bbrj_316_24.
  14. Jachimowicz, P., Radzevičius, A., Wojnarová, P., Šadzevičius, R., Horoszko, B., Dapkienė, M., Radziemska, M., & Klik, B. (2025). Two decades of heavy metal fluctuations in wastewater sludge in Lithuania with evolving trends and implications for treatment efficiency. Journal of Geochemical Exploration, 269, article number 107642. doi: 10.1016/j. gexplo.2024.107642.
  15. Kavaldzhieva, K. (2022). Establishment of fair value and analysis of a waste deposit concession. SGEM, 22(5.1), 581-589. doi: 10.5593/sgem2022/5.1/s21.073.
  16. Kozyatnyk, I., Haglund, P., Lövgren, L., Tysklind, M., Gustafsson, A., & Törneman, N. (2014). Evaluation of barrier materials for removing pollutants from groundwater rich in natural organic matter. Water Science and Technology, 70(1), 32-39. doi: 10.2166/wst.2014.192.
  17. Kozyatnyk, I., Lövgren, L., & Haglund, P. (2015). On the leaching of mercury by brackish seawater from permeable barriers materials and soil. Journal of Environmental Chemical Engineering, 3(2), 1200-1206. doi: 10.1016/j. jece.2015.04.017.
  18. Kramer, A., & Minet, L. (2025). Zones of exposure: Urban micro-environments of air pollution and residential intensification. Sustainable Cities and Society, 127, article number 106404. doi: 10.1016/j.scs.2025.106404.
  19. Li, C., Wang, H., Dai, S., Liu, F., Xiao, S., Wang, X., Cao, P., Zhang, Y., & Yang, J. (2024). Source-specific ecological and human health risk analysis of topsoil heavy metals in urban greenspace: A case study from Tianshui City, northwest China. Environmental Geochemistry and Health, 46, article number 445. doi: 10.1007/s10653-024-02228-4.
  20. Liu, H., Chang, J., Zhao, F., Shen, L., Yang, K., & Chen, L. (2025). Impact of urban expansion on soil heavy metal pollution: A comparison of new and old urban blocks. Ecological Frontiers, 45(5), 1407-1418. doi: 10.1016/j. ecofro.2025.05.020.
  21. Merdan, S., Huremović, J., Nuhanović, M., Smječanin, N., Ramić, E., & Karadža, A. (2025). Transplanted lichen Hypogymnia physodes as bioindicator of heavy metals and radionuclides air pollution in Sarajevo, Bosnia and Herzegovina. Journal of Environmental Science and Health Part A, 60(4), 165-171. doi: 10.1080/10934529.2025.2574784
  22. Messager, M.L., Davies, I.P., & Levin, P.S. (2021). Low-cost biomonitoring and high-resolution, scalable models of urban metal pollution. Science of the Total Environment, 767, article number 144280. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.144280.
  23. Niu, S., Wang, R., & Jiang, Y. (2024). Quantification of heavy metal contamination and source in urban water sediments using a statistically determined geochemical baseline. Environmental Research, 263(1), article number 120080. doi: 10.1016/j.envres.2024.120080.
  24. Pilecka-Ulcugaceva, J., Grinfelde, I., Bakute, A., Bertins, M., & Siltumens, K. (2024a). Biomonitoring of heavy metals in the city of Jelgava, Latvia using lichen Xanthoria parietina. In Proceedings of the 24th international multidisciplinary scientific geoconference (pp. 381-388). Sofia: SGEM. doi: 10.5593/sgem2024/4.1/s19.50.
  25. Pilecka-Ulcugaceva, J., Grinfelde, I., Bakute, A., Burlakovs, J., & Bertins, M. (2024b). Assessment of heavy metal contamination in urban snow: A case study of nickel and copper in Jelgava, Latvia. In Proceedings of the 24th international multidisciplinary scientific geoconference (pp. 177-184). Sofia: SGEM. doi: 10.5593/sgem2024v/4.2/ s18.25.
  26. Roy, S., Gupta, S.K., Prakash, J., Habib, G., & Kumar, P. (2022). A global perspective of the current state of heavy metal contamination in road dust. Environmental Science and Pollution Research, 29, 33230-33251. doi: 10.1007/s11356022-18583-7.
  27. Sabegh, S.S., Mansouri, N., Taghavi, L., & Mirzahosseini, S.A. (2023). Pollution status, origin, and health risk assessment of toxic metals in deposited indoor and outdoor urban dust. International Journal of Environmental Science and Technology, 20, 2471-2486. doi: 10.1007/s13762-022-04530-z.
  28. Spriņģe, G., Grīne, I., Melece, I., Melecis, V., Purmalis, O., & Valters, K. (2024). Heavy metal pollution and phytotoxicity of small urban stream sediments. Sustainable Water Resources Management, 10, article number 106. doi: 10.1007/ s40899-024-01096-1.
  29. Stankevica, M., Grinfelde, I., Bakute, A., Pilecka-Ulcugaceva, J., & Purmalis, O (2021). Heavy metals air pollution in Jelgava city Latvia. In Proceedings of the international multidisciplinary scientific geoconference “Surveying geology and mining ecology management” (pp. 75-84). Sofia: SGEM. doi: 10.5593/sgem2021V/4.2/s19.a12.
  30. Tabors, G., Brūmelis, G., Nikodemus, O., Dobkeviča, L., & Viligurs, K. (2023). Decreased atmospheric deposition of heavy metals in Latvia shown by long-term monitoring using the moss Pleurozium schreberi. Environmental Science and Pollution Research, 30, 94361-94370. doi: 10.1007/s11356-023-28922-x.
  31. Taka, M., Sillanpää, N., Niemi, T., Warsta, L., Kokkonen, T., & Setälä, H. (2022). Heavy metals from heavy land use? Spatio-temporal patterns of urban runoff metal loads. Science of The Total Environment, 817, article number 152855. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.152855.
  32. Tastemir, N., Bulatov, N., & Menendez-Pidal De Navascues, I. (2025). A system for the removal of solid household waste from a multi-storey building. Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Transport. doi: 10.1680/jtran.24.00120.
  33. UN projection. (2022). World urbanization prospects: The 2018 revision. Retrieved from https://www.un.org/uk/ desa/68-world-population-projected-live-urban-areas-2050-says-un
  34. Vashist, M., Singh, S.K., & Kumar, T.V. (2025). Urban trees as nature-based solutions for heavy metal biomonitoring: A comparative and uncertainty analysis assessment. Water, Air, & Soil Pollution, 236, article number 769. doi: 10.1007/ s11270-025-08423-y.
  35. Vijayan, A., Österlund, H., Marsalek, J., & Viklander, M. (2024). Traffic-related metals in urban snow cover: A review of the literature data and the feasibility of filling gaps by field data collection. Science of the Total Environment, 920, article number 170640. doi: 10.1016/j.scitotenv.2024.170640.
  36. Wang, D., Zhou, T., & Sun, J. (2022). Effects of urban form on air quality: A case study from China comparing years with normal and reduced human activity due to the COVID-19 pandemic. Cities, 131, article number 104040. doi: 10.1016/j.cities.2022.104040.
  37. Weichenthal, S., et al. (2022). How low can you go? Air pollution affects mortality at very low levels. Science Advances, 8(39), article number eabo3381. doi: 10.1126/sciadv.abo3381.
  38. World Bank. (2024). Urban population (% of total population) – Latvia. Trading Economics. Retrieved from https:// tradingeconomics.com/latvia/urban-population-percent-of-total-wb-data.html