Городские почвы - это антропогенно измененные почвы, имеющие созданный в результате человеческой деятельности поверхностный слой мощностью более 50 см, полученный перемешиванием, насыпанием или погребением материала урбаногенного происхождения, в том числе строительно-бытового мусора.
Общие черты городских почв следующие:
- материнская порода - насыпные, намывные или перемешанные грунты или культурный слой;
- включения строительного и бытового мусора в верхних горизонтах;
- нейтральная или щелочная реакция (даже в лесной зоне);
- высокая загрязненность тяжелыми металлами (ТМ) и нефтепродуктами;
- особые физико-механические свойства почв (пониженная влагоемкость, повышенная объемная масса, уплотненность, каменистость);
- рост профиля вверх за счет постоянного привнесения различных материалов и интенсивного эолового напыления.
Специфика городских почв состоит в сочетании перечисленных свойств. Для городских почв характерен специфический диагностический горизонт "урбик" (от слова urbanus - город). Горизонт "урбик" - поверхностный органо-минеральный насыпной, перемешанный горизонт, с урбоантропогенными включениями (более 5% строительно-бытового мусора, промышленных отходов), мощностью более 5 см (Федорец, Медведева, 2009).
В результате антропогенного воздействия городские почвы имеют существенные отличия от природных почв, главными из которых являются следующие:
- формирование почв на насыпных, намывных, перемешанных грунтах и культурном слое;
- наличие включений строительного и бытового мусора в верхних горизонтах;
- изменение кислотно-щелочного баланса с тенденцией к подщелачиванию;
- высокая загрязненность тяжелыми металлами, нефтепродуктами, компонентами выбросов промышленных предприятий;
- изменение физико-механических свойств почв (пониженная влагоемкость, повышенная плотность, каменистость и т.д.);
- рост профиля за счет интенсивного напыления.
Можно выделить некоторые группы городских почв: естественные ненарушенные, сохраняющие нормальное залегание горизонтов естественных почв (почвы городских лесов и лесопарков); естественно-антропогенные поверхностно преобразованные, почвенный профиль которых изменен в слое мощностью менее 50 см; антропогенные глубокопреобразованные почвы, формирующиеся на культурном слое или насыпных, намывных и перемешанных грунтах мощностью более 50 см, в которых произошла физико-механическая перестройка профилей или химическое преобразование за счет химического загрязнения; урботехноземы - искусственные почвогрунты, созданные путем обогащения плодородным слоем, торфо-компостной смесью насыпных или других свежих грунтов. В городе Йошкар-Оле, в Заречной части города, целый микрорайон построен на искусственном грунте - песке, который намыт со дна р. Малая Кокшага, толщина грунта доходит до 6 м.
Почвы в городе существуют под воздействием тех же факторов почвообразования, что и природные ненарушенные почвы, но в городах антропогенные факторы почвообразования преобладают над естественными факторами. Особенности почвообразовательных процессов на городских территориях состоят в следующем: нарушение почв в результате перемещения горизонтов с природных мест залегания, деформация структуры почвы и порядка расположения почвенных горизонтов; низкое содержание органического вещества - основного структурообразующего компонента почвы; уменьшение численности популяций и активности почвенных микроорганизмов и беспозвоночных как следствие дефицита органического вещества.
Значительный вред городским биогеоценозам наносит вывоз и сжигание листвы, в результате чего нарушается биогеохимический цикл питательных элементов почвы; почвы постоянно беднеют, состояние произрастающей на них растительности ухудшается. Кроме того, сжигание листвы на территории города приводит к дополнительному загрязнению городской атмосферы, поскольку при этом в воздух поступают те самые вредные загрязнители, в том числе тяжелые металлы, которые были сорбированы листьями.
Основными источниками загрязнения почвы являются бытовые отходы, автомобильный и железнодорожный транспорт, выбросы теплоэлектростанций, промышленных предприятий, сточные воды, строительный мусор.
Городские почвы - это сложные и быстро развивающиеся природно-антропогенные образования. На экологическое состояние почвенного покрова оказывают негативное воздействие производственные объекты через выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух и вследствие накопления и хранения отходов производства, а также выбросы автотранспорта.
Результатом многолетнего воздействия загрязненного атмосферного воздуха является содержание металлов в поверхностном слое городских почв, связанные с изменением технологического процесса, эффективностью пылегазоулавливания, влиянием метрологических и других факторов.
Как показали результаты ряда исследований (Воскресенская, 2009), содержание тяжелых металлов - свинца, кадмия, меди и цинка неравномерно распределено по территории города Йошкар-Олы (табл. 5-6). Анализируя данные исследования, следует отметить, что концентрация тяжелых металлов на территории города в целом не имеет четко выраженной направленности, скорее носит мозаичное распределение.
Таблица 5 - Содержание тяжелых металлов в почве города Йошкар-Олы
(Воскресенская, 2009)
| № | Район исследования, улицы | Содержание тяжелых металлов, мг/кг
|
|||
| свинец | кадмий | медь | цинк | ||
| Лесопарковая зона
|
|||||
| 1 | ООПТ «Сосновая роща» | 4,2±0,01 | 0,9±0,01 | 2,2±0,01 | 21,5±0,03 |
| Промышленная и селитебная зоны
|
|||||
| 2 | Красноармейская | 146,5±8,46 | 1,6±0,06 | 45,6±2,63 | 169,6±9,79 |
| 3 | Советская | 28,1±1,33 | 1,2±0,01 | 22,7±1,08 | 173,7±8,87 |
| 4 | Луначарского | 47,0±2,13 | 0 | 20,8±1,09 | 141,3±7,58 |
| 5 | Машиностроителей | 35,0±0.05 | 0,5±0,01 | 104,9±0,96 | 37,5±0,01 |
| 6 | Воинов интернационалистов | 22,5±0,02 | 0,7±0,01 | 37,5±0,31 | 96,7±0,02 |
| 7 | Водопроводная | 27,5±0,01 | 0,5±0,03 | 25,0±0,03 | 13,8±0,01 |
| 8 | Пушкина | 34,2±0,02 | 2,0±0,01 | 35,2±0,03 | 12,7±0,01 |
| 9 | Панфилова | 25,0±0,02 | 0 | 86,5±0,05 | 33,8±0,01 |
| 10 | Карла Маркса | 30,7±0,02 | 0 | 21,0±0,06 | 82,2±3,02 |
| 11 | Ленинский проспект | 51,7±0,01 | 0,5±0,01 | 82,7±0,02 | 112,5±8,42 |
| 12 | Кирова | 40,0±0,03 | 0 | 25,5±0,03 | 38,2±0,03 |
| 13 | Димитрова | 29,2±0,03 | 0,9±0,02 | 25,5±0,06 | 33,7±0,01 |
| 14 | Коммунистическая | 32,4±0,03 | 0 | 21,7±0,03 | 98,0±7,01 |
| 15 | Эшкинина | 36,7±0,03 | 0 | 35,2±0,03 | 94,2±0,51 |
| 16 | Эшпая | 34,2±0,04 | 0 | 38,0±0,06 | 92,3±3,01 |
| 17 | ЙванаКырли | 93,5±0,04 | 0 | 92,5±0,05 | 232,5±7,02 |
| 18 | Карла Либкнехта | 51,4±0,09 | 0,4±0,01 | 38,3±0,12 | 72,3±1,12 |
| Среднее содержание по городу, без ООПТ | 48,5 | 0,5 | 42,3 | 96,2 | |
| ПДК (валовое содержание) | 130,0 | 2,0 | 132,0 | 220,0 | |
Таблица 6 - Значения комплексного индекса загрязнения почвы, Zc
(Воскресенская, 2009)
| № | Район исследования | Zc | Оценка уровня загрязнения |
| 1 | Красноармейская | 24,97 | умеренно опасная |
| 2 | Советская | 13,62 | допустимая |
| 3 | Луначарского | 11,51 | допустимая |
| 4 | Машиностроителей | 34,94 | опасная |
| 5 | Воинов интернационалистов | 24,79 | умеренно опасная |
| 6 | Водопроводная | 7,03 | допустимая |
| 7 | Пушкина | 11,37 | допустимая |
| 8 | Панфилова | 28,08 | умеренно опасная |
| 9 | Карла Маркса | 8,54 | допустимая |
| 10 | Ленинский проспект | 31,34 | умеренно опасная |
| 11 | Кирова | 8,41 | допустимая |
| 12 | Димитрова | 8,36 | допустимая |
| 13 | Коммунистическая | 9,52 | допустимая |
| 14 | Эшкинина | 13,99 | допустимая |
| 15 | Эшпая | 4,75 | допустимая |
| 16 | Й. Кырли | 22,79 | умеренно опасная |
| 17 | К. Либнехта | 44,31 | опасная |
| 18 | Парк ХХХ-летия ВЛКСМ | 4,92 | допустимая |
| 19 | Завод НП «Искож» | 12,37 | допустимая |
| 20 | ОАО «Марбиофарм» | 22,47 | умеренно опасная |
| 21 | ЗАО «Мясокомбинат» | 5,47 | допустимая |
| 22 | ОКТБ «Кристалл» | 11,47 | допустимая |
| 23 | ОАО «ММЗ» | 21,13 | умеренно опасная |
Несмотря на неоднородность городских почв, полученные результаты дают возможность выявить степень антропогенного влияния на содержание металлов в почвах города Йошкар-Олы. Анализ показал, что в грунтах города содержание свинца в 11,5, меди в 19,2, а цинка в 4,5 раза больше, чем в лесопарке «Сосновая роща». В целом следует отметить, что в исследуемых почвах города Йошкар-Олы не выявлено существенных превышений ПДК по валовому содержанию тяжелых металлов, однако все же остается достаточно высокий уровень содержания ТМ вдоль автомагистралей и в промышленной части города.
При изучении загрязнения городских почв радионуклидами (Воскресенский, 2008) было установлено, что более высокое содержание 40K, 226Ra, 232Th и 90Sr наблюдалось на антрапогенно-загрязненных территориях, это объясняется тем, что в городе Йошкар-Оле до 30% территории занимают почвы с сильной степенью нарушенности профиля, в строении которого присутствуют насыпные гумусовые слои мощностью от 18 до 30 см, а также погребенные органо-минеральные (иногда торфяные) горизонты. Известно, что уровни содержания радионуклидов в почвах в значительной степени обусловлены их содержанием в почвообразующих породах. В целом, содержание радионуклидов в почвах города Йошкар-Олы можно классифицировать как не значительное, более высокий уровень загрязнения городских почв радиоактивными элементами связан с антропогенной деятельностью. В целом, загрязненность почв основными дозообразующими радионуклидами не вызывает опасений, среднее значение по городу Йошкар-Оле намного меньше, чем по России (Государственный доклад …, 2007, 2008, 2009).
Таким образом, почвы г. Йошкар-Олы имеют низкий уровень загрязнения, это свидетельствует о том, что несмотря на высокую антропогенную нагрузку, городские почвы сохранили способность самоочищаться. Кроме того, загрязнение почвы солями тяжелых металлов не является актуальной проблемой, так как на территории города отсутствуют химические, металлургические, нефтехимические и другие предприятия, являющиеся источниками загрязнения атмосферного воздуха и почвы.
Почва непосредственно влияет на среду обитания и качество жизни населения. Поэтому проблемы сбора, хранения, вывоза и утилизации отходов производства и потребления, благоустройства и санитарного содержания населённых мест продолжают оставаться одними из приоритетных направлений в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия человека.
Утилизация отходов. Под отходами понимают остатки сырья материалов и полуфабрикатов, образовавшихся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично потребительские свойства исходного материала; продукты физико-химической переработки сырья, а также добычи и обогащения полезных ископаемых, получение которых не является целью рассматриваемого производственного процесса и, которые могут быть использованы в производстве в качестве сырья для переработки, топлива и др. Отходы относятся к материальным объектам, которые могут обладать высокой потенциальной опасностью для окружающей среды и здоровья населения.
Отходы делятся на бытовые (коммунальные) и промышленные (отходы производства). В свою очередь бытовые и промышленные отходы можно подразделить на две группы: твердые (отходы металлов, дерева, пластмасс, пыли, мусор и т.д.) и жидкие (осадки сточных вод, шламы и т.д.). Отходы по степени возможного вредного воздействия на окружающую среду подразделяются на чрезвычайно опасные (1 класс), высоко опасные (2 класс), умерено опасные (3 класс), мало опасные (4 класс) и практически неопасные (5 класс). Классы опасности отходов введены Федеральным законом от 30.12.2008 N 309-ФЗ.
Количество накопившегося мусора на планете растет, при этом на каждого городского жителя приходится от 150 до 600 кг мусора в год. На одного горожанина Российской Федерации приходится 300-400 кг/год бытового мусора (в г Москве - 300-320 кг).
Основными нерешенными вопросами в сфере санитарной очистки территорий населённых мест являются: наличие несанкционированных свалок, приводящих к загрязнению почвы, грунтовых вод, атмосферного воздуха и являющихся кормовой базой для мышевидных грызунов; увеличение накопления отходов, изменение их структуры, в том числе с большим сроком разложения; неудовлетворительная организация сбора, хранения и вывоза мусора. Такие проблемы наиболее характерны для г. Йошкар-Олы. Мусоросборные площадки, построенные преимущественно 30-40 лет назад под накопление до 1 м3 отходов на одного жителя, сейчас применяются при норме 1,25 м3. Фактически с учётом крупногабаритного мусора, в том числе сложного комбинированного состава в виде изделий, утративших свои потребительские свойства (старая мебель, бытовые приборы, бытовая техника, коляски, упаковка, отходы ремонта жилья и т.п.), эта норма превышает 1,45 м3, а в центральной части города составляет около 2 м3. Открытие значительного количества новых организаций мелкорозничной торговли, общепита, объектов бытового обслуживания населения, офисных помещений продолжает усугублять проблему (Ежегодный доклад..., 2010).
В настоящее время существует несколько способов утилизации отходов. По технологической сущности методы обезвреживания отходов могут быть разделены на: 1) биотермические (свалки, поля запахивания, полигоны складирования, компостные поля и завод биотермического компостирования); 2) термические (сжигание без использования, сжигание отходов как энергетического топлива, пиролиз с получением горючего газа и нефтеподобных масел); 3) химические (гидролиз); 4) механические (прессование отходов в строительные блоки). Но наибольшее распространение получили биотермический и термический методы. На территории России слабо организована система сортировки мусора на полигонах.
Анализ фракционного состава твердых бытовых отходов (ТБО), поступающих на полигон ТБО города Йошкар-Олы, показал, что на долю пищевых отходов приходится 40-42%, бумаги - 31-33, древесины - 4,6-5,0, полимерных материалов - 3,5-5,0, текстиля - 3,5-4,5, стеклобоя - 2,0-2,5, камней и керамики - 1,5-2,0, черных и цветных металлов - 0,5-0,6, костей - 0,3-0,5, кожи и резины - 0,5-1,0, угля и шлака - 0,8-1,5 и отсева - 11,0-20,0% (табл. 7).
Таблица 7 - Состав твердых бытовых отходов в Российской Федерации и г. Йошкар-Оле, %
(Экология города Йошкар-Олы, 2007)
Полигоны захоронения отходов. Полигон по захоронению отходов - это специальное инженерное сооружение, исключающее негативное воздействие на окружающую среду в процессе захоронения отходов. Проект организации и строительства полигона предусматривает создание противофильтрационных многослойных экранов, препятствующих поступлению фильтрата в почвогрунты и водоносные горизонты. Наряду с этим на полигоне образуется сбор и очистка фильтрата. Организация и строительство полигона осуществляются в соответствии с законодательством в области охраны окружающей среды и обращения с отходами, санитарно-эпидемиологического и градостроительного законодательств, а также при наличии положительного заключения государственной экспертизы на проект этого строительства.
Современный полигон ТБО - это комплекс природоохранных сооружений, предназначенный для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения ТБО, предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду, загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, распространения грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов.
В городском округе «Город Йошкар-Ола» имеется два объекта захоронения отходов: один для захоронения твердых бытовых отходов, а второй для промышленных отходов. Свалка твердых бытовых отходов предназначена для складирования твердых отходов, предусматривает постоянную, хотя и очень долговременную переработку отходов при участии кислорода воздуха и микроорганизмов.
На полигон промышленных отходов г. Йошкар-Олы принимаются промышленные отходы 3-4 класса опасности (шламы, содержащие соли тяжелых металлов, кислоты, щелочи и т.д.), образующиеся в ходе производства на промышленных предприятиях города.
Согласно Федеральному закону от 08.08.2001 № 128-ФЗ деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке, размещению отходов I - IV класса опасности подлежит лицензированию. Не подлежит лицензированию деятельность по накоплению отходов I - V класса опасности, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию, размещению отходов V класса опасности (в ред. Федерального закона от 30.12.2008 N 309-ФЗ).
Почвы и почвенный покров ДВ характеризуются большим разнообразием, что определяется биоклиматической неоднородностью условий их формирования от зоны арктических пустынь на севере до зоны лесостепи на юге и от влажного океанического побережья на востоке до континентальных пространств на западе.
История изучения почв ДВ насчитывает более ста лет, но современное представление о почвах, почвообразующих процессах, о своеобразии регионального почвообразования разрабатывалось последние 50 лет. Оно отражено в отдельных публикациях и монографиях ряда авторов. Изученность почв, почвенного покрова различных субрегионов ДВ далеко неоднозначна. Наиболее изученными являются почвы юга ДВ, что связано с его более активным хотя и не более ранним освоением.
Своеобразие природы южной половины ДВ, ее почв описаны в работе Ю.А. Ливеровского, Б.П. Колесникова (1949). В специальных монографических работах Г.И. Иванова (1964, 1966, 1976) наиболее полно освещены вопросы генезиса, классификации почв Приморья. Определенный вклад в изучение почв хвойно-широколиственных и широколиственных лесов низкогорий Приморья сделан Н.А. Крейдой (1970), а почв горных темнохвойных лесов - Н.Ф. Пшеничниковой (1989). В последнее десятилетие появились работы, расширяющие представление о специфике почвообразования в пределах горных (Пшеничников, Пшеничникова, 2002) и низменных территорий (Шляхов, Костенков, 2000) континентально-приокеанических экосистем, а также пойменных почв юго-востока Приморья (Шелест, 2001).
Характеристика почв Хабаровского края и Амурской области наиболее полно отражена в работе А. Т. Терентьева (1969), и позднее в монографиях сотрудников ХабКНИИ Ю.С. Прозорова (1974), Ю.И. Ершова (1984), А.Ф. Махиновой (1989).
Почвы островных экосистем Сахалина и Курил всесторонне представлены в двух монографиях А.М. Ивлева (1965, 1977).
Почвы полуострова Камчатка изучены в значительно меньшей степени. Работа И. А. Соколова (1973) и по настоящее время является единственным наиболее полным источником о взаимосвязи вулканизма и почвообразования на ДВ.
Территория Магаданской области характеризуется наименьшей освоенностью и как следствие - ее почвы наименее изучены. Е.М. Наумов, Б.П. Градусов (1974) одни из первых обобщили материал по особенностям таежного почвообразования на Крайнем Северо-Востоке Евразии. Несколько позднее сотрудниками института Биологических Проблем Севера ДВНЦ АН СССР издается работа "География и генезис почв Магаданской области" под редакцией В. И. Игнатенко (1980).
К настоящему времени вопросы генезиса, классификации почв отдельных частей ДВ разработаны с разной степенью детальности. Целесобразным является обобщение и генерализация имеющегося материала по почвам всего ДВ. Такая попытка сделана Б.Ф. Пшеничниковым (1986) в рамках учебного пособия "Почвы Дальнего Востока".
В настоящем учебном пособии рассматриваются условия формирования, морфологическое строение почв, процессы почвообразования, классификация и районирование почв Дальневосточного региона, что, надеемся, поможет сформировать у начинающих исследователей представление о почвах ДВ.
Сначала кратко остановимся на теоретических вопросах классификации почв и почвенно-географического районирования.
В. В. Докучаев впервые дал научное определение почвы как самостоятельного естественно-исторического тела природы (такого же, как растения, животные и т. п.), образующегося в результате одновременного взаимодействия факторов почвообразования: климата, горной породы, растительности и животного мира, рельефа и возраста. Определенное сочетание факторов почвообразования приводит к образованию генетического типа почв, принятого В. В. Докучаевым за основную классификационную единицу.
Согласно классификации почв, действующей в России (Классификация и диагностика почв СССР, 1977), в основную таксономическую единицу - генетический тип почв - объединяются почвы с единым строением профиля, сформировавшимся в результате развития однотипного процесса почвообразования в условиях со сходным характером водно-теплового режима, на материнских породах сходного состава и под однородной растительностью.
На территории России выделены несколько десятков типов почв. Некоторые из них широко распространены, например, черноземы, подзолистые, бурые лесные. Последние являются зональными почвами юга ДВ.
Каждый генетический тип почв последовательно подразделяется на подтипы, роды, виды, разновидности и разряды.
Подтипом почв является переходная группа почв между типами, различающимися по проявлению основного и сопутствующего процессов почвообразования. Например, при развитии в почве наряду с буроземообразованием процесса оподзоливания формируется подтип бурые лесные оподзоленные почвы; развитие дернового процесса наряду с подзолистым приводит к образованию подтипа дерново-подзолистой почвы. Появление подтипа может быть обусловлено также существенной динамикой основного признака типа (например: светло-серые, серые, темно-серые лесные почвы) или фациальными особенностями природных условий в пределах почвенной зоны (например, южный чернозем).
Род почв выделяется в пределах подтипов и представлен группой почв, качественные генетические особенности которых определяются особенностями состава почвенного поглощающего комплекса и химизма засоления, обусловленными рядом местных условий: составом почвообразующих пород, химизмом грунтовых вод, реликтовыми признаками почвообразующего субстрата.
Вид почв - это группа почв в пределах рода, различающаяся по степени развития основного почвообразовательного процесса. Например, по степени оподзоленности (слабо, средне, сильно оподзоленные), гумусированности (средне, сильно гумусированные).
Разновидность почв - группа почв в пределах рода, отличающаяся по гранулометрическому составу верхних горизонтов (например - глинистая, суглинистая и т. д.).
Почвенные разряды - это группа почв одного вида и одного механического состава, но развитые на материнских породах разного происхождения и разного петрографического состава (например - на гранитах, на известняках, на аллювии).
Для того, чтобы определить типовую принадлежность почвы надо прежде всего определить тип почвенного профиля на основании изучения его морфологического строения. Как это делать, - подробно описано в нашем методическом пособии для первой экологической практики (Урусов и др., 2002). Затем необходимо сравнить морфологические показатели со схемой морфологического строения различных почв. Определив тип почвенного профиля, надо определить тип географического ландшафта, географический ареал данной почвы, основные и сопутствующие элементарные почвообразовательные процессы, тип миграции и аккумуляции веществ в данной почве.
При диагностике почв в первую очередь используются данные морфологического строения профиля, условий формирования почв, данные по содержанию и характеру внутрипрофильной дифференциации гумуса, составу поглощенных оснований, а также внутрипрофильная дифференциация физической глины и песка, ила и валового химического состава.
Почвенно-географическое районирование - это выделение территорий, однородных по структуре почвенного покрова, сходных по условиям почвообразования и по возможному использованию их в сельскохозяйственном производстве.
В 1962 году в МГУ (Почвенно-географическое районирование СССР, 1962), была разработана схема почвенно-географического районирования, которая представлена ниже.
Таксономическая система почвенно-географического районирования:
Почвенный биоклиматический пояс - это совокупность почвенных зон и вертикальных почвенных структур, сходных по радиационным, термическим условиям и характеру их влияния на развитие растительности, выветривание и почвообразование. Определяющим показателем при выделении пояса являются термические условия.
Почвенно-биоклиматическая область Это ареал почвенных зон и вертикальных почвенных структур в пределах почвенно-биоклиматического пояса, выделяющийся своеобразием увлажнения и континентальности, и как следствие этого, - специфическими особенностями развития растительности, выветривания и почвообразования. Диагностическими показателями при выделении области являются условия увлажнения и континентальности.
Вертикальная почвенная структура - это ареал определенного ряда вертикальных почвенных зон, обусловленных положением горной страны в системе почвенно-биоклиматических областей и главными особенностями общей орографии. По своему таксономическому положению в системе районирования вертикальная почвенная структура идентична почвенной зоне на равнине. Ведущими показателями при выделении вертикальных почвенных структур являются термические условия, увлажнение и тип почвообразования нижней зоны. Почвенная провинция - часть почвенной зоны, выделяющаяся своеобразием ее увлажнения и континентальности, температурными различиями, которые обусловливают специфику почв, условий почвообразования. Вертикальная почвенная зона - ареал определенного зонального горного типа почв.
Почвенный округ - часть провинции или вертикальной почвенной зоны с определенным генетическим типом рельефа, в пределах которого прослеживается определенное сочетание почв и почвообразующих пород. Показательные различия округов обусловлены особенностями местного климата и растительного покрова. Почвенный район - это ареал почв в пределах почвенного округа с относительно однородным рельефом, составом почвенного и растительного покрова и определенным микрорельефом.
Специфика географического положения ДВ России (рис. 2) пересекающего с севера на юг три почвенно-биоклиматических пояса: полярного (холодного), бореального (умеренно холодного), суббореального (умеренного), обусловливает широкое разнообразие условий почвообразования и выделение в их пределах нижеследующих почвенных областей, зон и провинций.
1http://www.priroda.ru/regions/info/detail.php?SECTION_ID=&FO_ID=440&ID=6452
2http://xn--80aa2bkafhg.xn--p1ai/article.php?nid=12709
3http://www.kmslib.ru/kraevedenie/geografiya
4http://ecology-of.ru/priroda/klimat-goroda-khabarovsk
5 https://abc.vvsu.ru/books/u_ekologija/page0002.asp
6 http://samanka.ru/osobennosti-landshaftnogo-dizajna.html
Почвенный покров городской территории представлен естественными почвами разной степени нарушенности и почвами антропогенного происхождения (почвогрунтами или, как их сейчас принято называть, урбаноземами). Основная масса почв в городе находится под слоем асфальта, под домами и под газонами. Естественные почвы можно встретить лишь на участках естественных лесов, находящихся в черте города.
Система горизонтов в городских почвах, их мощность, морфологическая выраженность на разных участках городской территории сильно изменяются. Наблюдается полное исчезновение некоторых горизонтов (А 1, А 1 А 2 , А 2 В) или нарушение их последовательности, появление отбеливания и оглеения на контакте слоев разного гранулометрического состава. В степной зоне в городских почвах отсутствуют горизонты А, АВ, часто и горизонт В 1 , встречаются включения мусора, обломков кирпича и т. п.
Почвы разной степени нарушенности, как правило, приурочены к периферийным участкам, селитебным зонам. Эти почвы сочетают в себе ненарушенную нижнюю часть профиля и антропогенно нарушенные верхние слои. По способу образования верхний слой может быть насыпным, перемешанным или перемешанно-насыпным. Нарушение может затрагивать гумусово-аккумулятивный горизонт, а может достигать иллювиальных горизонтов. Так, профиль дерново-подзолистой слабонарушенной почвы имеет следующее строение: U↓ (0...25 см) - урбанизированный слой, образованный в результате перемешивания почвенных слоев, темно-серый, с включениями кирпичей, бытового мусора; далее следуют горизонты: А 2 В, В 1, В 2 и С.
Профиль дерново-подзолистой сильнонарушенной почвы включает горизонты: U 1h (0...15см) - урбанизированный гумусированный слой темно-серого или серого цвета с включениями; U 2h ↓ (15...50 см) - урбанизированный слой с потечным гумусом по ходам корней, серого или светло-серого цвета, содержит обилие включений бытового или промышленного характера; постепенно переходит в горизонт В 1 далее в горизонты В 2 и С.
Для большинства почвогрунтов городов характерно отсутствие генетических почвенных горизонтов А и В. Почвенный профиль представляет собой сочетание различных по окраске и мощности антропогенных слоев с включениями бытового, строительного, промышленного мусора (U 1, U 2 ,U 3 и т.д.). Такие почвогрунты, или урбаноземы, характерны для центральной части городов и территорий новостроек.
Своеобразный почвенный профиль имеют почвы газонов и скверов. Он отличается большой мощностью гумусового горизонта и перегнойно-торфокомпостного слоя (70...80 см и более), который развивается в нижней иллювиальной части почвенного профиля.
По сравнению с природными условиями в городе происходит изменение всех факторов почвообразования, главным из которых является деятельность человека.
Сильно изменяется тепловой режим почвогрунтов. Температура почвы на поверхности в среднем на 1...3 °С (10 °С) выше, чем окружающей местности. В большей степени это наблюдается на автомагистралях и в районах с высокой плотностью застройки. Изнутри почвы подогреваются городской теплосетью. В связи с этим происходит ранний сход снега, увеличивается вегетационный период растений.
Наличие в городе значительных водонепроницаемых участков с пониженной инфильтрационной способностью обусловливает существенное изменение дренажного процесса. Это проявляется в уменьшении времени, увеличении объема и интенсивности стока, что приводит к усилению процессов эрозии, а также к смыву почв. Вследствие таких неблагоприятных явлений происходит уменьшение запасов влаги в корнеобитаемом слое.
В городах наблюдается нивелирование форм рельефа: засыпание оврагов, срезание холмов и склонов.
Характерной особенностью почв городов является отсутствие подстилки, а там, где она имеется, ее мощность очень мала (не более 2 см). Гранулометрический состав почв и почвогрунтов преимущественно легкосуглинистый, реже супесчаный и среднесуглинистый. Примесь скелетного материала в антропогенно нарушенных почвах достигает 40...50 % и более. В почвогрунтах присутствуют включения бытового характера. Вследствие высокой рекреационной нагрузки наблюдается сильное уплотнение поверхности почвогрунтов. Плотность сложения в основном составляет 1,4...1,6 г/см 3 , а на селитебных участках - до 1,7 г/см 3 .
Отличительная особенность городских почв - высокое значение рН. Обменная кислотность в среднем составляет 4,7...7,6, что значительно выше, чем в почвах близлежащих территорий (3,5...4,5).
Следует отметить, что формирование почвенного покрова происходит при активной смене почвообразующих пород, дроблении структуры за счет частичного запечатывания искусственными покрытиями, амортизации или деградации вплоть до полной замены почв на отдельных участках.
Особое место среди проявлений антропогенного воздействия на почвы мегаполисов принадлежит загрязнению городской территории тяжелыми металлами, поскольку быстрое самоочищение почв от металлического загрязнения до требуемого, по соображениям гигиенической и экологической безопасности уровня, затруднено, а во многих случаях практически невозможно.
Основными источниками тяжелых металлов в условиях города являются: транспортно-дорожный комплекс, промышленные предприятия, неутилизированные промышленные и коммунально-бытовые отходы.
Суммарное загрязнение почв химическими элементами
Широко распространены и активно накапливаются в почвах цинк, свинец, медь, ртуть. В основном на уровне фоновых концентраций содержатся молибден, никель, олово, барий, хром, кадмий, бериллий, кобальт и бор.
Изучение почвенного покрова показало, что около 43% площади города относится к категории слабого (допустимого) загрязнения (Zc менее 16). Почвы со средним (умеренно опасным) уровнем загрязнения (Zc 16-32) занимают 28% всей территории. На 27% площади выявлено сильное (опасное) загрязнение почв (Zc 32-128), а на 2% зафиксирован максимальный (чрезвычайно опасный) уровень (Zc более 128).
Почвы с допустимым уровнем загрязнения распространены в основном на периферии Москвы, преимущественно на западе и юго-западе, и приурочены к крупным городским лесопаркам. Фрагментарно такие почвы встречаются на севере, юге и востоке города ().
Сильно загрязненные почвы широкой полосой простираются с северо-запада на юго-восток, охватывая центральную часть города.
Очаги максимального загрязнения почв выявлены, в основном, в районе промышленных зон или находятся в зоне их влияния. Большинство таких очагов зафиксировано в Центральном, Юго-Восточном, Южном и Восточном округах.
Наиболее низка концентрация химических элементов в почвах Западного административного округа.
В зависимости от функционального назначения территорий, уровень содержания химических элементов в почвах убывает в ряду: промзоны (Zc 45) — скверы, бульвары, жилые кварталы (Zc 31) — парки культуры и отдыха (Zc 28) — пустыри (Zc 21) — природные и национальные парки (Zc 12-13).
Почвы промышленных зон подвергаются наиболее мощному техногенному прессу, здесь даже среднее значение показателя загрязнения (Zc) отвечает опасному уровню загрязнения. Приближаются к опасному уровню загрязнения и почвы скверов, бульваров и селитебных территорий. Скверы и бульвары обычно расположены вблизи автомагистралей и подвергаются воздействию выбросов автотранспорта. Основными источниками загрязнения почв жилых кварталов являются коммунально-бытовые отходы и автотранспорт.
Загрязнение почв отдельными химическими элементами
Основными загрязнителями почв города являются цинк, свинец, медь, кадмий, олово, молибден и хром.
Ниже приводится краткая характеристика распределения в почвах на территории города широко распространенных и наиболее токсичных химических элементов.
Ртуть
Установленные концентрации ртути в почвах на территории г. Москвы составляют от 0,02 до 2,1 мг/кг, при среднем содержании 0,2 мг/кг. Повышенные концентрации металла характерны для Центрального и Юго-Восточного округов столицы.
В целом ртутное загрязнение почв города является незначительным и не представляет экологической опасности.
Кадмий
Концентрации данного элемента в почвах города Москвы варьируют в широких пределах при среднем значении 0,3 мг/кг, что значительно ниже установленных ПДК (2 мг/кг).
Наиболее высокие концентрации элемента характерны для Юго-Восточного, Южного и Центрального округов.
Загрязнение почв города Москвы кадмием проявлено в большей мере, чем ртутное загрязнение, однако в целом оценивается как невысокое.
Свинец
Широко распространен в почвенном покрове города, среднее его содержание составляет 96,5 мг/кг. Распределение свинца на территории города показано на рис. 6.5.2.
Приблизительно на 20% площади города уровень концентрации свинца в почве превышает значение ОДК (130 мг/кг), а на 5% территории концентрации элемента превышают ОДК более чем в 2 раза. Почвы с концентрациями свинца меньше ОДК распространены в основном на периферии города. В наибольшей степени загрязнены почвы Центрального административного округа, в наименьшей мере — Западного и Юго-Западного округов.
В сравнении с результатами мониторинга 2006 г., произошло увеличение содержания свинца в почвах Москвы, что, несомненно, связано с постоянно возрастающим количеством автотранспорта в городе и продолжающимся использованием бензина с добавками свинца.
Цинк
В наибольшей степени загрязнена почва округов ЦАО, СВАО, ЮАО, ЮВАО и ВАО, где загрязненная почва с содержаниями, приближенными к ОДК, занимает порядка 70-80% площади. Меньше всего загрязнена почва западного сектора города — округов СЗАО, ЗАО, ЮЗАО ().
Почвы с концентрациями цинка меньше 0,5 ОДК в поверхностных горизонтах распространены в основном на периферии города, но сравнительно небольшие участки почв относительно не загрязненных цинком встречаются по всей его территории.
Медь
На 91,5% площади города содержание меди ниже значения ОДК (меньше 132 мг/кг). При этом на территории ЗАО и СЗАО, а в остальных округах в полосе от окружной железной дороги до границ города, содержание меди обычно не достигает 0,5 ОДК. В центральной части города преобладают концентрации, составляющие от 0,5 до 1 значения ОДК. На 7,5% территории города содержание меди находится на уровне 1-2 ОДК, только на 1,4% территории оно составляет 2-4 ОДК и на 0,6% площади — выше 4 значений ОДК.
Хром
Среднее содержание хрома в почвах города составляет порядка 58 мг/кг. Средние концентрации элемента в почвах административных округов различаются незначительно и не превышают предельно допустимых содержаний (ПДК 90 мг/кг). Наиболее высокие концентрации хрома выявлены в почвах южного сектора города, в наименьшей мере загрязнена почва Западного и Северо-Западного округов.
На 7,5% территории города содержания хрома превышают предельно допустимые концентрации в почвах (ПДК) до 2 раз и только на 1,2% обследованной площади они превышают 2 ПДК.
Никель
Результаты проведенного исследования позволяют оценить загрязнение городских почв никелем, как незначительное и не представляющее существенной экологической опасности.
Марганец
Повышенные содержания указанного элемента выявлены на территориях национального парка Лосиный остров и природного парка Битца. Содержания близкие к фоновому аналогу зафиксированы в парках Царицыно, Тропаревском, Филевском, в Серебряноборском лесничестве. На остальной территории города содержание марганца в почвах, в основном, ниже фонового значения.
Таким образом, анализ содержания тяжелых металлов в почвах города показал, что по суммарному показателю загрязнения (величине Zc) существующее техногенное загрязнение почвенного покрова города на 43% территории характеризуется низким уровнем и удовлетворительной экологической обстановкой. На 28% площади зафиксирован средний уровень загрязнения и на 29% — высокий и максимальный уровни загрязнения, что позволяет отнести их к территориям с повышенным риском для здоровья проживающего здесь населения.
В условиях города наблюдается наиболее наглядное сочетание естественных факторов почвообразования с вновь возникшими, более мощными и, несомненно, доминирующими антропогенными факторами, что ведет к формированию здесь специфических почв и почвоподобных тел. И на сегодняшний день стало очевидным, что почва не всегда является объектом потенцииального плодородия, дарующим жизнь; в условиях современного техногенеза она в большей мере выступает как природное тело, сохраняю щее, за счет высокого потенциала своих протекторных функций, экологиче ское равновесие того или иного ландшафта. И городские почвы наглядный тому пример.
Основным результатом развития процесса урбанизации является значительное отчуждение продуктивных земель под застройки и промышленные объекты, при этом площади таких земель повсеместно увеличиваются. Основная причина трансформации почвенного покрова городов лежит во все прогрессирующей строительной деятельности человечества. С этим связаны изменения почв, включающие снятие, уничтожение или перемещение плодородного слоя, а также накопление, возможно, здесь же вредных промышленных и строительных отходов. Особенно много таких земель в Европе. По данным М.Н. Строгановой (1997), в Бельгии они занимают 28%, Великобритании - 12%, Германии - 11% площади. В Российской Федерации в городах и населенных пунктах, на территории, равной 0,65% от общей площади, проживает около 3/4 населения, т. е. более 100 млн. человек.
Нужно отметить, что возросшая за последние десятилетия интенсив ность антропогенной трансформации почв, привела к существенному изменению компонентного состава и структуры почвенного покрова больших территорий. Все почвы города разделяются на группы: естественные ненарушенные почвы, естественно-антропогенные поверхностно преобразованные, антропогенные глубоко преобразованные урбаноземы и почвы техногенных поверхностных почвоподобных образований - урботехноземы .
Основным отличием городских почв от природных является наличие диагностического горизонта «урбик«. Это поверхностный насыпной, перемешанный горизонт, часть культурного слоя мощностью более 50 см, с примесью - более 5% - антропогенных включений (строительно-бытового мусора, промышленных отходов). Его верхняя часть гумусирована. Наблюдается нарастание горизонта вверх за счет пылевых атмосферных выпадений, эоловых перемещений, антропогенной деятельности. Естественные ненарушенные почвы сохраняют нормальное залегание горизонтов естественных почв и приурочены к городским лесам и лесопарковым территориям, расположенным в черте города.
Естественно-антропогенные поверхностно преобразованные почвы в городе подвергаются поверхностному изменению почвенного профиля менее 50 см мощности. Они сочетают в себе горизонт «урбик» мощностью менее 50 см и ненарушенную нижнюю часть профиля. Почвы сохраняют типовое название с указанием характера нарушенности (например, урбо-подзолистая скальпированная, погребенная и т. д.).
Антропогенные глубоко преобразованные почвы образуют группу соб ственно городских почв урбаноземов , в которых горизонт урбик имеет мощ ность более 50 см. Они формируются за счет процессов урбанизации на культурном слое или на насыпных, намывных и перемешанных грунтах мощностью более 50 см, и подразделяются на 2 группы: физически преобразованные почвы, в которых произошла физико-механическая перестройка профиля (урбанозем, культурозем, некрозем, экранозем); химически преобразованные почвы, в которых произошли значительные хемогенные изменения свойств и строения профиля за счет интенсивного химического загрязнения как воздушным, так и жидкостным путем, что и отражается на их разделении (индустризем, интрузем).
Кроме этого, на территории городов формируются почвоподобные техногенные поверхностные образования - урботехноземы. Они представляют собой искусственно созданные путем обогащения плодородным слоем или торфокомпостной смесью насыпных или других свежих грунтов. Среди них выделяют реплантоземы, конструктоземы.
Несомненно, что естественный почвенный покров на большей части современных городов уничтожен и (или) претерпевает кардинальные изменения, поэтому, наряду с изучением влияния загрязнения городских почв на экологию города, усиливается интерес к особенностям их морфологии и физико-химического строения. Отмечены значительные отличия этих почв от естественных (таблица 1).
Таблица 1 - Признаки вновь возникших городских почв
