2.2 Методи дослідження

В ході роботи був проведений аналіз літературних джерел з означеної тематики, а також проведено ряд польових і лабораторних досліджень.

Польові дослідження полягали у відборі проб ґрунту, лісної підстилки, коріння та кори дерев, а також відбір проб кропиви. Зразки проб відбиралися на правому березі річки Сіверський Донець, а саме на території Кочетоцького заказника Чугуївського району Харківської області рис [ 2.1].

У лісових екосистемах ґрунт є головним джерелом надходження більшості елементів в підстилку. Основними елементами круговороту елементів живлення в системі ґрунт – рослина служать поглинання рослинами, повернення з наземним і кореневим опадом, а також кореневі виділення. Вимивання і вивітрювання мінералів вносять свої доповнення в кількість елементів, що знаходяться в біологічному круговороті. Лісова підстилка є головним накопичувачем усіх елементів, наявних у біогеоценозі та в ній сконцентрована найбільш активна діяльність рослинного та тваринного світу, яка забезпечує високий вміст елементів живлення. З відібраних частин (органів) рослини найбільш ефективним індикатором є кора сосни. Вона володіє кумулятивним ефектом і характеризується, відсутністю фізіологічних бар’єрів. За допомогою кори (як і ґрунтів) дістають просторово – часову картину стану повітряного басейну території, що досліджується, індукують атмогеохімічні потоки розсіювання речовин, що дозволяє точніше визначити джерела забруднення.

Відбір ґрунту та лісної підстилки проводився за допомогою лопати (змішаний зразок із п’яти прикопок) на глибині 0 – 20 см згідно з вимогами ДСТУ4287:2004 Якість ґрунту. Відбирання проб. З початкового ґрунтового зразка (1 кг) відібрали пробу вагою приблизно 250 - 300 г за допомогою методу квартування. Зразки транспортували в паперових пакетах. Відібраний для роботи зразок висушували, з ґрунту вибирали включення (коріння рослин), потім розтирали в агатовій ступці та пропускали крізь сито (діаметр отворів 1 мм). З отриманого зразка відбирали наважку 10 г для проведення подальшого хімічного аналізу [20].

- м ісце відбору проб

Рисунок 2.1 – Досліджувана територія [за автором].

Проби кори і коріння сосен змішані. Зразки відбирали з 10 – 15 дерев. Підготовка деревини до хімічного аналізу включала висушування сирого рослинного матеріалу, подрібнення та його сухе озоління в муфельній печі (t= 500^оС) впродовж 6 годин та розчинення золи у 10 % -му розчині HCl [20].

Лабораторні дослідження полягали у визначення вмісту рухомих форм 10 металів (Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, Pb, Al, Co, Cr і Cd).

Визначення вмісту важких металів у відібраних зразках проводилось за допомогою методу атомно-абсорбційного спектрального аналізу на приладі С-115 М1. Метод має ряд суттєвих переваг: висока чутливість, вибірковість, досить високий рівень відтворюваності результатів, простота проведення аналізів. Він дозволяє визначити до 70 хімічних елементів, забезпечуючи поріг визначення на рівні 0,1 – 0,01 мкг/мл, що дає можливість аналізувати ґрунти і рослинність без попереднього концентрування елементів [20].

Метод базується на використанні здатності вільних атомів хімічних елементів селективно поглинати резонансне випромінювання з певною довжиною хвилі, яка притаманна кожному елементу [21].

Атомізовані елементи здатні вибірково поглинати у вузькому діапазоні довжини хвиль емісію збуджених атомів тих самих хімічних елементів. Атомізація досягається вприскуванням розчину елементу, що аналізується, у полум’я, де іони металу переходять у стан атомної пари. Механізм атомізації розчину зразка складається з декількох ступенів. Розпилювач перетворює розчин в аерозоль, який подається на пальник і вприскується в полум’я. В полум’ї краплі повинні висохнути, залишок – розплавитись і випаритись, а всі сполуки – дисоціювати до вільних атомів [20].

Більшість атомів у полум’ї знаходиться в енергетичному стані, в якому вони можуть поглинати резонансне випромінювання з відповідною довжиною хвилі, яке створюється лампою з порожнистим катодом, виготовленим з елементу, що визначається. Поглинання випромінювання обчислюється монохроматором, який ізолює дану лінію від інших ліній спектру і вимірюється реєструючим обладнанням.

Оскільки тільки елемент, який випробовується, може поглинати випромінювання хвиль даної довжини в певній, дуже вузькій області спектру, цей метод дуже специфічний. Він дозволяє з високою чутливістю визначати багато елементів, тому що не збуджені атоми, на яких базується аналіз, складають абсолютну більшість від загального числа атомів та їх чисельність мало змінюється від температури та інших умов [22].

Даний метод забезпечує виконання вимірювання масової концентрації елементів у ґрунтах із відносною похибкою, значення якої при довірчій імовірності P=0,95, для результату, середнього з двох паралельних вимірювань, не перевищує для цинку 23 %, кадмію 30 %, нікелю 11 %, кобальту 7 %, мангану 21 %, заліза 19 %, свинцю 4 %, міді 9 %.

Графічний метод дослідження використовується в багатьох областях діяльності, в основному для зображення даних, залежностей, для зрівняння.

У даній роботі використані стовпчасті та кругові діаграми, за допомогою яких порівнювалися концентрації речовин в різних компонентах навколишнього середовища. Цей метод є дуже зручним. Він демонструє наочність відповідних даних для визначення ступеня навантаження компонентів навколишнього середовища.

Статистичні методи дослідження використовуються майже в усіх областях діяльності людини. Їх використовують завжди, коли необхідно отримати та пояснити які-небудь дані про групу (об`єктів чи суб`єктів) з деякою внутрішньою неоднорідністю.

Виділяють три види наукової та прикладної діяльності в області статистичних методів аналізу даних (за ступенем специфічності методів з конкретними проблемами):

- розробка та дослідження методів загального значення, не враховуючи специфіку області застосовування;

- розробка та дослідження статистичних моделей реальних явищ та процесів з розрахунком потреб той чи іншої області діяльності;

- застосування статистичних методів і моделей для статистичного аналізу конкретних даних.

При виконанні роботи на практиці застосовувалися статистичний метод у вигляді конкретних даних про викиди хімічних елементів з різних джерел у повітря, водні об`єкти, грунт та ін. в розрахунку на одну людину за рік на одиницю площі; про стан об`єктів забруднення в різні роки та періоди року та інші зміни у середовищі за рахунок діяльності людини та природних процесів.