Pyrogenic Influence n Geochemistry Migration Ability of Heavy Metal

Authors

  • Ю. В. Буц Simon Kuznets Kharkiv National University of Economics, Ukraine
  • О. В. Крайнюк Kharkiv National Automobile and Highway University, Ukraine
  • В. В. Барбашин O.M.Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv, Ukraine
  • В. Г. Кобзін Simon Kuznets Kharkiv National University of Economics, Ukraine

Keywords:

natural fires, migration ability of chemical elements

Abstract

Purpose. Investigation of dynamics of geochemical migration ability of heavy metals as a result of the effect of man-made loading of pyrogenic origin. Methods. Analytical: atomic absorption analysis, pH-metric; the range of precipitation of hydroxides and the region of predominance of soluble hydroxocomplexes have been studied by constructing concentration-logarithmic diagrams (CRLs). Results. The results indicate the transformation of their migration properties. The diversity and versatility of behavior of chemical elements in environmental components after the fire was noted. In different ecological conditions, it is possible to observe a wide range of quantitative values of geochemical migration or accumulation of any particular chemical element.

Analytical results show that the contents of migrant elements, pH values, areas of incidents, which are approximately in the same conditions, but passed by the grass or upper fire differ quite tangibly.

Heavy metals that hit the environment can form difficult soluble hydroxides. In addition, in the soil solution, there is a probability of the formation of hydroxocomplexes with different amounts of hydroxide ions by metals. The range of precipitation of hydroxides and the region of predominance of soluble hydroxocomplexes have been studied by constructing concentration-logarithmic diagrams.

On the basis of the calculations it can be argued that the influence of the technogenic loading of pyrogenic origin on the geochemical migration of heavy metals takes place. Compounds Fe3+ at the pH = 4.5-14, Cu2+ at pH = 7-14, Cr2+ at pH = 7-9, Zn2+ at pH= 8-11, Ni2+  at pH = 8-14 have the lowest migration potential. Compounds Pb2+ at pH = 9-12, Fe2+- pH = 9.5-14 have the lowest migration potential also. In a more acidic environment, soluble substances are formed, but at a pH increase of only 0,5-1, they can decrease their mobility by an order of magnitude, which contributes to their concentration in the soils after the fire.

In a neutral soil reaction, most of the heavy metals (Al, Cr, Zn, Cu, Fe (II), Ni) are in a slightly soluble form (in the form of hydroxides), with their migration capacity insignificant, which leads to the accumulation of these chemical elements in the soil .

In a separate group it is necessary to allocate heavy metals moving in a neutral environment (Fe (II), Cd, Co, Mg, Mn). Any increase in pH values contributes to their fixation. Conclusions. The obtained calculations can be used to predict the geochemical migration of heavy metals in soils after the man-made consequences of emergencies of pyrogenic origin.

Author Biographies

Ю. В. Буц, Simon Kuznets Kharkiv National University of Economics

канд. геогр. наук, доц.

О. В. Крайнюк, Kharkiv National Automobile and Highway University

канд. техн. наук, доц.

В. В. Барбашин, O.M.Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv

канд. техн. наук, доц.

В. Г. Кобзін, Simon Kuznets Kharkiv National University of Economics

канд. техн. наук

References

Буц Ю.В., Крайнюк О.В. Геохімічна трансформація міграційних властивостей важких металів під впливом техногенного навантаження пірогенного походження . Екологічна безпека. 2017. №2(24). С. 95–100.

Алексеенко И.В., Гамова Н.С. Влияние лесных пожаров на свойства почв таёжных ландшафтов хребта Хамар-Дабан . Биогеохимия техногенеза и современные проблемы геохимической экологии (в двух томах). Барнаул. 2015. Т. 1. С. 171-174.

Журкова И.С., Щербов Б.Л. Миграция химических элементов при лесном низовом пожаре (Алтайский край). Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о Земле, 2016. Т.16. С. 30-41.

Щербов Б. Л., Лазарева Е. В., Журкова И. С. Лесные пожары и их последствия. Новосибирск : ГЕО, 2015. 154 с.

Брянин С.В. Миграция и аккумуляция зольных элементов в лесных ландшафтах под влиянием перио-дических пожаров на Амуро-Зейской равнине // Фундаметальные исследования. 2014. №8. С. 859-863.

Мартынюк Т.А., Половинкина Т.С., Деменкова Л.Г. Постпирогенные изменения лесного почвенного покрова. Инновационные технологи: сборник трудов VIII Международной научно-практической конференции. Юргинский технологический институт. Юрга. 2017. С. 235-238.

Тарасов П.А., Гайдукова А.Ф., Иванов В.А. Послепожарные изменения гидротермических параметров почв балгазынского бора и проблема его восстановления . Хвойные бореальной зоны. 2013. Т. XXXI. № 5-6. С. 15-21.

Журкова И.С. Влияние низового пожара на перераспределение химических элементов. .Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. 2014. №3. С. 11-13.

Щербов Б.Л., Журкова И.С. Лесные пожары - важный фактор рассеяния и концентрирования химичес-ких элементов в ландшафтах Сибири . Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. 2014. №3. С. 37-40.

Щербов Б.Л. Поведение тяжелых металлов и искусственных радионуклидов при лесных пожарах // Тяжелые металлы в окружающей среде: материалы II Международной школы молодых ученых. Но-восибирский государственный аграрный университет. 2017. С. 183-199.

Горбунова Ю. С., Девятова Т. А., Григорьевская А. Я. Влияние пожаров на почвенный и раститель-ный покров лесов центра русской равнины. Вестник ВГУ, Серия: химия. биология. фармация, 2014, № 4. c. 52-56.

Buts Yu. Methodology for studying of influence of fire factor on geosystems // Securitologia : Zeszyty Naukowe European association for security. 2013, № 1(17). – P.13-17

Буц Ю.В., Некос А.Н. Проблема дослідження впливу пірогенних процесів на компоненти геосистем // Збереження та відтворення біорізноманіття природно-заповідних територій : Матеріали ІХ Міжна-родної науково-практичної конференції присвяченої 15-річчю створення Національного природного парку «Сколівські Бескиди». – Львів: ЗУКЦ, 2014. – С. 21-25.

Буц Ю.В., Крайнюк О.В. Геохімічні трансформації грунтового покриву внаслідок впливу пірогенного чинника. Екологічні дослідження лісових біогеоценозів степової зони України: матер. міжнародної наук. конф. (ДНУ ім. О. Гончара 25-27 жовтня).– Дніпро: Ліра, 2016. С. 14–15.

Буц Ю.В., Крайнюк О.В. Оптимізація процесів постпірогенної релаксії у різних типах ПТК після ландшафтних пожеж. Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія Екологія . 2016. Вип. 15. С. 75-80