Стаття

Багатоіндексний геохімічний аналіз забруднення урбоземів в умовах техногенного навантаження

Ольга Мислюк, Оксана Єгорова, Олена Хоменко, Олександр Лобода
Анотація

Забруднення ґрунтів важкими металами стає дедалі серйознішою проблемою в усьому світі. З цих причин комплексна кількісна оцінка якісного стану урбоземів, які знаходяться під техногенним навантаженням, є важливою для розуміння закономірностей забруднення та потенційних екологічних ризиків. Метою проведення дослідження був просторово-часовий аналіз вмісту і оцінка впливу важких металів на стан урбоземів м. Черкаси, ідентифікація джерел забруднення для прийняття обґрунтованих управлінських рішень. Оцінювання ризиків проводили за допомогою багатоіндексного геохімічного аналізу з використанням однофакторних (індекс геоакумуляції Igeo, індекс забруднення PI, індекс екологічного ризику Er) і комплексних індексів (індекс забруднення PLI, індекс забруднення Немерова та потенційний екологічний ризик RI). Для виявлення імовірних джерел забруднення використовували статистично-кореляційний аналіз. Проведений аналіз продемонстрував значні просторові відмінності в концентраціях досліджених металів. Коефіцієнт варіації для Mn, Zn, Pb, Cu та Cd мав високу (51 % < CV ≤ 100 %) мінливість на різних ділянках, що свідчить про сильну просторову гетерогенність. Натомість значення коефіцієнтів варіації Ni були помірними (21 %<CV≤50), що вказує на його природно-антропогенне походження у ґрунті. Сильний зв’язок для Pb і Cu, виявлений при кореляційному аналізі, свідчить про спільні джерела забруднення, ймовірно, теплоелектроцентраль, підприємства з виробництва лакофарбової та електротехнічної продукції, автотранспорт. Високі значення коефіцієнта кореляції між Ni і Mn вказують на змішаний вплив геогенних (ерозія ґрунтів) і антропогенних джерел (підприємства машинобудівної та хімічної промисловості, теплоелектроцентраль та автотранспорт). Значний потенційний екологічний ризик для ґрунтових екосистем при забрудненні ґрунтів на дослідженій території виявлений для Cd. Багатоіндексний підхід до оцінки впливу забруднення важкими металами досліджених ґрунтів на різних локаціях міста показав, що найбільш небезпечна ситуація склалася в південно-східному і східному промислових вузлах. В селітебно-промислових районах урбоземи мали переважно незначний та помірний рівень забруднення. Основним потенційно екологічно небезпечним важким металом виявився Cd. Результати цього дослідження можуть бути основою для розробки та впровадження цілеспрямованих методів управління ризиками

Завантажити статтю

Отримано 08.12.2025

Доопрацьовано 29.04.2026

Прийнято 12.06.2026

Опубліковано 30.06.2026

https://doi.org/10.63341/esbur/1.2026.30
Сторінки 30-48

ЦИТУВАТИ

Mislyuk, O., Yegorova, O., Khomenko, O., & Loboda, O. (2026). Multi-index geochemical assessment of urban soil contamination under technogenic pressure. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 17(1), 30-48. https://doi.org/10.63341/esbur/1.2026.30

Використані джерела

  1. Cheng, H., Huang, L., Ma, P., & Shi, Y. (2019). Ecological risk and restoration measures relating to heavy metal pollution in industrial and mining wastelands. International Journal of Environmental Research and Public Health, 16(20), article number 3985.https://doi: 10.3390/ijerph16203985.
  2. Fateiev, A.I., & Pashchenko, Ya.V. (2003). Background content of microelements in the soils of Ukraine. Kharkiv: Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry Research named after O.N. Sokolovsky.
  3. Ferreira, S.L.C., da Silva, J.B., dos Santos, I.F., de Oliveira, O.M.C., Cerda, V., & Queiroz, A.F.S. (2022). Use of pollution indices and ecological risk in the assessment of contamination from chemical elements in soils and sediments – practical aspects. Trends in Environmental Analytical Chemistry, 35, article number e00169. doi: 10.1016/j.teac.2022.e00169.
  4. Ghosh, B., Padhy, P.K., Niyogi, S., Patra, P.K., & Hecker, M. (2023). A comparative study of heavy metal pollution in ambient air and the health risks assessment in industrial, urban and semi-urban areas of West Bengal, India. Environments, 10(11), article number 190. doi: 10.3390/environments10110190.
  5. Hakanson, L., & Charlesworth, S. (1980). An ecological risk index for aquatic pollution control: A sedimentological approach. Water Research, 14(8), 975-1001. doi: 10.1016/0043-1354(80)90143-8.
  6. He, L., Wang, S., Liu, M., Chen, Z., Xu, J., & Dong, Y. (2023). Transport and transformation of atmospheric metals in ecosystems: A review. Journal of Hazardous Materials Advances, 9, article number 100218. doi: 10.1016/j.hazadv.2022.100218.
  7. Iakovyshyna, T.F. (2022). Use of environmental risk indicators to assess the degree of danger of metal compounds pollution of urban ecosystem soils. Environmental Sciences, 3(42), 67-71. doi: 10.32846/2306-9716/2022.eco.3-42.11.
  8. Jin, M., Tang, M., Liu, J., Zhang, J., & Xiao, R. (2025). Multi-index assessment of heavy metal contamination and ecological risks in paddy soils along national highways in southern Henan Province, China. Agronomy, 15(6), article number 1348. doi: 10.3390/agronomy15061348.
  9. Kowalska, J.B., Mazurek, R., Gasiorek, M., & Zaleski, T. (2018). Pollution indices as useful tools for the comprehensive evaluation of the degree of soil contamination – a review. Environmental Geochemistry and Health, 40, 2395-2420. doi: 10.1007/s10653-018-0106-z.
  10. Kuang, Y., Chen, X., & Zhu, C. (2024). Characteristics of soil heavy metal pollution and health risks in Chenzhou City. Processes, 12(3), article number 623. doi: 10.3390/pr12030623.
  11. Mislyuk, O., Khomenko, E., Yehorova, O., & Zhytska, L. (2023). Assessing risk caused by atmospheric air pollution from motor vehicles to the health of population in urbanized areas. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(10), 19-26. doi: 10.15587/1729-4061.2023.274174.
  12. Mustapha, L.S., Obayomi, O.V., & Obayomi, K.S. (2025). A comprehensive review on potential heavy metals in the environment: Persistence, bioaccumulation, ecotoxicology, and agricultural impacts. Ecological Frontiers, 46(2), 434-449. doi: 10.1016/j.ecofro.2025.10.009.
  13. Papadimou, S.G., Kantzou, O.D., Chartodiplomenou, M.A., & Golia, E.E. (2023). Urban soil pollution by heavy metals: Effect of the lockdown during the period of COVID-19 on pollutant levels over a five-year study. Soil Systems, 7(1), article number 28. doi: 10.3390/soilsystems7010028.
  14. Rahman, M.S., Ahmed, Z., Seefat, S.M., Alam, R., Islam, A.R.M.T., Choudhury, T.R., Begum, B.A., & Idris, A.M. (2022). Assessment of heavy metal contamination in sediment at the newly established tannery industrial estate in Bangladesh: A case study. Environmental Chemistry and Ecotoxicology, 4, 1-12. doi: 10.1016/j.enceco.2021.10.001.
  15. Reznikova, O.O., Voitovskyi, K.Ye., & Lepikhov, A.V. (2020). National risk and threat assessment systems: Best world practices, new opportunities for Ukraine. Kyiv: NISD.
  16. Rybalova, O.V., Korobkova, H.V., Hudzevich, A.V., Artemiev, S.R., & Bondar, O.B. (2022). Risk assessment for public health from air pollution in the industrial regions of Ukraine. Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, Series “Geology. Geography. Ecology”, 56, 204-215. doi: 10.26565/2410-7360-2022-56-15.
  17. Swain, C.K. (2024). Environmental pollution indices: A review on concentration of heavy metals in air, water, and soil near industrialization and urbanization. Discovery Environment, 2, article number 5. doi: 10.1007/s44274-024-00030-8.
  18. Taghavi, M., Darvishiyan, M., Momeni, M., Eslami, H., Fallahzadeh, R.A., & Zarei, A. (2022). Ecological risk assessment of trace elements pollution and human health risk exposure in agricultural soils used for saffron cultivation. Research Square. doi: 10.21203/rs.3.rs-2381307/v1.
  19. Wang, Z., Wang, Y., Chen, L., Yan, C., Yan, Y., & Chi, Q. (2015). Assessment of metal contamination in coastal sediments of the Maluan Bay (China) using geochemical indices and multivariate statistical approaches. Marine Pollution Bulletin, 99(1-2), 43-53. doi: 10.1016/j.marpolbul.2015.07.064.
  20. Wu, C., Bao, J., Wang, Z., Chen, Z., Zheng, Y., & Lu, H. (2025). Interplay of natural and anthropogenic factors in source and distribution of heavy metals in Pingtan coastal area, Fujian Province. Frontiers in Marine Science, 12, article number 1624141. doi: 10.3389/fmars.2025.1624141.
  21. Yang, Q., Li, Z., Lu, X., Duan, Q., Huang, L., & Bi, J. (2018). A review of soil heavy metal pollution from industrial and agricultural regions in China: Pollution and risk assessment. Science of The Total Environment, 642, 690-700. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.06.068.
  22. Yehorova, O., Mislyuk, O., Khomenko, О., & Postryhan, V. (2025). Risk-based assessment of atmospheric air pollution by heavy metals. Ecological Engineering & Environmental Technology, 11, 118-128. doi: 10.12912/27197050/211761.
  23. Yu, Z., Liu, E., Lin, Q., Zhang, E., Yang, F., Wei, C., & Shen, J. (2021). Comprehensive assessment of heavy metal pollution and ecological risk in lake sediment by combining total concentration and chemical partitioning. Environmental Pollution, 269, article number 116212. doi: 10.1016/j.envpol.2020.116212.
  24. Zhou, Y., Jiang, D., Ding, D., Wu, Y., Wei, J., Kong, L., Long, T., Fan, T., & Deng, S. (2022). Ecological-health risks assessment and source apportionment of heavy metals in agricultural soils around a super-sized lead-zinc smelter with a long production history, in China. Environmental Pollution, 307, article number 119487. doi: 10.1016/j.envpol.2022.119487.