Біологічні системи: теорія та інновації

Несанкціоновані сміттєзвалища як джерело важких металів: вплив морфологічного складу відходів

Сергій Лелюшок, Олена Наумовська
Завантажити статтю
Анотація

В умовах зростання кількості локальних, неконтрольованих місць розміщення відходів в Україні проблема оцінки їх впливу на стан ґрунтів набуває особливої актуальності, зважаючи на високий потенціал міграції токсичних елементів та тривалий період їхньої екологічної активності. Метою дослідження був аналіз взаємозв’язку між морфологічною структурою відходів на несанкціонованих сміттєзвалищах та рівнями накопичення важких металів у ґрунтах техногенно навантажених територій. У дослідженні застосовано стандартизовану методику відбору проб твердих побутових відходів та ґрунтів згідно з національними та міжнародними вимогами. Морфологічний склад твердих побутових відходів визначали шляхом фракційного сортування за категоріями: пластик, папір і картон, скло, метали, органічні відходи, текстиль, будівельні матеріали та інші змішані фракції. Відбір ґрунтових зразків здійснювався з глибини 0-20 см, що відповідає зоні найбільшої акумуляції техногенних металів. Концентрації Cd2+, Cu2+ та Zn2+ визначали із застосуванням атомно-абсорбційної спектрометрії, що забезпечило високу точність кількісного аналізу. Для статистичної обробки результатів використано кореляційний аналіз, оцінку коефіцієнтів детермінації та побудову регресійних моделей для визначення зв’язку між часткою окремих морфологічних фракцій та рівнями забруднення ґрунтів. Додатково проведено оцінку екологічного ризику за індексами накопичення, коефіцієнтом забруднення та модифікованим індексом потенційної екологічної небезпеки. Отримані дані виявили статистично значущі зв’язки між підвищеним вмістом важких металів у ґрунтовому покриві та наявністю у складі відходів таких фракцій, як металобрухт, дрібнодисперсний пластик, електронні та електротехнічні компоненти, а також будівельні матеріали, що містять фарби, лаки та інші полімерні суміші. Найбільш інтенсивно до ґрунту мігрують Pb2+ та Cd2+, що корелюють з фракціями старих батарейок, дрібних металевих предметів та електронних відходів. Органічна фракція, хоча і не є прямим джерелом важких металів, сприяє їх мобілізації внаслідок процесів мінералізації та утворення органічних кислот

Ключові слова

коефіцієнт концентрації; індекс забруднення; рухомі форми елементів; адсорбція; фільтрати

ЦИТУВАТИ
Leliushok, S., & Naumovska, O. (2026). Unauthorised landfills as a source of heavy metals: The influence of waste morphological composition. Biological Systems: Theory and Innovation, 17(2), 10-30. https://doi.org/10.31548/biologiya/2.2026.10
Використані джерела
  1. Ahmad, W., Alharthy, R.D., Zubair, M., Ahmed, M., Hameed, A., & Rafique, S. (2021). Toxic and heavy metals contamination assessment in soil and water to evaluate human health risk. Scientific Reports, 11, article number 17006. doi: 10.1038/s41598-021-94616-4.
  2. ASTM D5231-92. (2016). Standard test method for determination of the composition of unprocessed municipal solid waste. Retrieved from https://www.eawag.ch/fileadmin/Domain1/Abteilungen/sandec/E-Learning/Moocs/Solid_Waste/Further_resources/Week_1/standard_test_method_composition_unprocessed_msw.pdf.
  3. Baranovska, O.V., Baranovsky, M.O., Smal, V.V., & Smal, I.V. (2000). Chernihiv region: Nature, population, economy (comprehensive geographical study). Nizhyn: Nauka-Servis.
  4. Bernardo, B., Candeias, C., & Rocha, F. (2025). Seasonal dynamics and leachate-induced alteration of soils and associated risk of surface water contamination around the Hulene-B waste dump, Maputo, Mozambique. Applied Sciences, 15(21), article number 11663. doi: 10.3390/app152111663.
  5. Cakaj, A., Lisiak-Zielińska, M., Hanć, A., Małecka, A., Borowiak, K., & Drapikowska, M. (2023). Common weeds as heavy metal bioindicators: A new approach in biomonitoring. Scientific Reports, 13, article number 34019. doi: 10.1038/s41598-023-34019-9.
  6. Chen, J., Zhang, L., Song, L., Ye, M., Wang, L., Fan, B., Li, B., Yang, Z., Jin, R., & Jia, P. (2025). Effects of illegal solid waste dumping on the structure of soil bacterial communities: A case study in China. Toxics, 13(1), article number 20. doi: 10.3390/toxics13010020.
  7. Climate-Data.org. (n.d.). Retrieved from https://en.climate-data.org/.
  8. Drall, J.K., Rautela, R., Jambhulkar, R., Kataria, A.K., & Kumar, S. (2025). Effect of heavy metals contamination due to leachate migration from uncontrolled dumpsites: A comprehensive analysis on soil and groundwater. Journal of Environmental Management, 373, article number 123473. doi: 10.1016/j.jenvman.2024.123473.
  9. El-Komy, M.S., Abuzaid, A.S., Fadl, M.E., Drosos, M., Scopa, A., & Abdel-Hai, M.S. (2025). Spatiotemporal variations affect DTPA-extractable heavy metals in coastal salt-affected soils of arid regions. Soil Systems, 9(1), article number 26. doi: 10.3390/soilsystems9010026.
  10. Filipović, L., et al. (2023). Leached copper correlation with dissolved organic carbon in sloped vineyard soil. Water, 15(4), article number 800. doi: 10.3390/w15040800.
  11. Godyń, K., Dutka, B., Rosik-Dulewska, C., Ciesielczuk, T., & Głowacki, M. (2025). Assessment of the possibility of heavy metals elution from municipal solid waste incineration bottom ash into the soil and water. Desalination and Water Treatment, 323, article number 101282. doi: 10.1016/j.dwt.2025.101282.
  12. Hölzle, I., Somani, M., Ramana, G.V., & Datta, M. (2022). Heavy metals in soil-like material from landfills – resource or contaminants? Journal of Cleaner Production, 369, article number 133136. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.133136.
  13. Kachmar, H., Datsko, T., Ivankiv, M., & Dydiv, A. (2023). Effects of lead soil pollution on physical and chemical properties of leached forest-meadow chernozem under conditions of the Western Forest-Steppe of Ukraine. Bulletin of Lviv National Environmental University. Series Agronomy, 27, 52-57. doi: 10.31734/agronomy2023.27.052.
  14. Kravchenko, O., Satin, I., Shevchenko, L., & Panchenko, O. (2018). Influence of the morphological composition of solid municipal waste on the species composition of microbiocenoses that are formed in the body of landfill. Innovations in Biosystems and Bioengineering, 2(3), 203-209. doi: 10.20535/ibb.2018.2.3.146100.
  15. Liu, X., Zhang, H., Zhang, W., Jia, Q., Chen, X., & Chen, H. (2024). Comparative transcriptome analysis between two different cadmium-accumulating genotypes of soybean (Glycine max) in response to cadmium stress. BMC Genomic Data, 25, article number 43. doi: 10.1186/s12863-024-01226-w.
  16. Osra, F.A., Ozcan, H.K., Alzahrani, J.S., & Alsoufi, M.S. (2021). Municipal solid waste characterization and landfill gas generation in Kakia landfill, Makkah. Sustainability, 13(3), article number 1462. doi: 10.3390/su13031462.
  17. Pathak, G., Nichter, M., Hardon, A., & Moyer, E. (2024). The open burning of plastic wastes is an urgent global health issue. Annals of Global Health, 90(1), article number 3. doi: 10.5334/aogh.4232.
  18. Peter, A.E., Shiva Nagendra, S.M., & Nambi, I.M. (2019). Environmental burden by an open dumpsite in urban India. Waste Management, 85, 151-163. doi: 10.1016/j.wasman.2018.12.022.
  19. Podlasek, A., Vaverková, M.D., Koda, E., Jakimiuk, A., & Barroso, P.M. (2023). Characteristics and pollution potential of leachate from municipal solid waste landfills: Practical examples from Poland and the Czech Republic and a comprehensive evaluation in a global context. Journal of Environmental Management, 332, article number 117328. doi: 10.1016/j.jenvman.2023.117328.
  20. Podzerei, R. (2024). Optimization of agricultural land in Cherkasy region through alternative farming systems. Public Administration and Law Review, 1(17), 13-19. doi: 10.36690/2674-5216-2024-1-13.
  21. Razanov, S., Piddubna, A., Gucol, G., Symochko, I., Kovalova, S., Bakhmat, M., & Bakhmat, O. (2022). Estimation of heavy metals accumulation by vegetables in agroecosystems as one of the main aspects in food security. International Journal of Ecosystems and Ecology Science, 12(3), 159-164. doi: 10.31407/ijees12.320.
  22. Samadi, M.T., Leili, M., Asgari, G., & Chavoshi, S. (2024). The potential of Phragmites australis to bioaccumulate and translocate heavy metals from landfill leachate. Journal of Water Process Engineering, 64, article number 105657. doi: 10.1016/j.jwpe.2024.105657.
  23. Štofejová, L., Fazekaš, J., & Fazekašová, D. (2021). Analysis of heavy metal content in soil and plants in the dumping ground of a magnesite mining factory Jelšava-Lubeník (Slovakia). Sustainability, 13(8), article number 4508. doi: 10.3390/su13084508.
  24. Szulc, J., Okrasa, M., Nowak, A., Ryngajłło, M., Nizioł, J., Kuźniar, A., Ruman, T., & Gutarowska, B. (2024). Chemical and microbiological hazards associated with illegal waste dumps in post-industrial areas: A case study from Poland. Molecules, 29(7), article number 1496. doi: 10.3390/molecules29071496.
  25. Trofymchuk, O.M., Kuraeva, I.V., Azimov, O.T., Karmazinenko, S.P., & Zlobina, K.S. (2020). Geochemical characteristics for the soil deposits within the municipal waste disposal areas by the environment study results. Environmental Safety and Natural Resources, 35(3), 5-21. doi: 10.32347/2411-4049.2020.3.5-21.
  26. Tziouvalekas, M., Noulas, C., Thalassinos, G., Shaheen, S.M., Rinklebe, J., & Antoniadis, V. (2024). Temperature-induced changes in DTPA-extractable trace elements: Predicting the potential impact of climate change on the availability of soil elements. Chemosphere, 350, article number 141064. doi: 10.1016/j.chemosphere.2023.141064.
  27. Wang, Q., Ko, J.H., Liu, F., & Xu, Q. (2021). Leaching characteristics of heavy metals in MSW and bottom ash co-disposal landfills. Journal of Hazardous Materials, 416, article number 126042. doi: 10.1016/j.jhazmat.2021.126042.
  28. Wydro, U., Wołejko, E., Sokołowska, G., Leszczyński, J., & Jabłońska-Trypuć, A. (2022). Presence of microorganisms in soil and water: Investigating landfill leachate influence on soil microbial biodiversity and cytotoxicity. Water, 14(22), article number 3634. doi: 10.3390/w14223634.
  29. Zhan, M., Sun, Y., Lan, H., Zhou, T., Zhao, Y., & Yang, L. (2025). Spatio-temporal distribution of soil microbial communities and nutrient availability around a municipal solid waste landfill. Frontiers in Microbiology, 16, article number 1583149. doi: 10.3389/fmicb.2025.1583149.