ПОЧВА

Почвы городских территорий

 

Разнообразие природных условий на Земле привело к формированию не­однородного почвенного покрова с определенной закономерностью смены типа почв по природным зонам и в связи с высотной зональностью. В любой точке местности почва также неоднородна и характеризуется дифференциацией про­филя на более или менее четко выраженные генетические горизонты.

Пример дифференцированного почвенного профиля представлен ниже.

 

 

 

А – гумусово-аккумулятивный горизонт;

А2 – элювиальный горизонт;

А2В – элювиально-иллювиальный горизонт;

В – иллювиальный горизонт;

С – материнская порода

 

Рис. Схема строения почвенного профиля:

 

На формирование определенного типа почвы и почвенного профиля вли­яют климат, материнские горные породы, которые ее подстилают, рельеф, характер водообменных процессов, тип природной растительности, харак­терной для данной климатической зоны, животные и микроорганизмы, оби­тающие в почве. Типичными для Украины являются черноземы, серые и бу­рые лесные, каштановые и дерново-подзолистые почвы.

В последние столетия важным фактором почвообразования стала дея­тельность человека. На урбанизированных территориях, по сравнению с при­родными, антропогенный фактор в почвообразовании можно считать веду­щим. Для городов характерны так называемые техноземы – почвы, создава­емые человеком в процессе рекультивации тех или иных объектов или хозяйственного освоения участков земли. Техноземы частично наследуют свойства зональных нарушенных почв и горных пород, частично формиру­ются под влиянием мощной техники, используемой при укладке почвенного слоя. Для них характерно отсутствие четко выраженных горизонтов, зачас­тую мозаичный характер окраски, повышенная плотность и, соответственно, меньшая пористость.

Полнопрофильные почвы, близкие к естественным, могут сохраняться в городе в зоне лесопарков и старых парковых насаждений.

Вне зависимости от типа почв основным свойством, по которому прово­дится их оценка, является плодородие. Плодородие почв обусловлено наличи­ем в их составе органических и минеральных питательных веществ, определен­ными параметрами структуры, поддерживающими нормальный газообмен и водообмен, физико-химическими характеристиками (концентрацией водород­ных ионов и солевым режимом), поддерживающими нормальное протекание физиологических процессов в растениях. Плодородие почвы обеспечивает оп­ределенную биологическую продуктивность природной растительности и уро­жай сельскохозяйственных культур. Являясь важнейшим звеном биологичес­кого круговорота веществ, почва продуцирует основной пищевой и энергети­ческий материал для остальных обитателей планеты. При этом она выполняет функции регулятора, поддерживающего естественный состав атмосферы за счет преобразования отмирающей биоты и продуктов производственной деятель­ности человека. Именно эта сторона участия почвы в биологическом кругово­роте веществ делает ее важнейшей составляющей экосистем городов. Исполь­зование почв в городах, как правило, имеет несельскохозяйственный характер. Важнейшее направление их использования – создание парков, скверов, газо­нов, покрытий для спортивных сооружений. Дерновый слой почвенного про­филя используют для крепления откосов при строительстве транспортных вы­емок, насыпей и т.п. Неплодородные почвы наряду с суглинками и другими грунтовыми материалами применяют для оснований при строительстве зда­ний. Благодаря высокой поглотительной способности почва выполняет роль фильтра для очистки поверхностного стока. Глины и суглинки используют для противофильтрационных экранов полигонов захоронения бытовых и произ­водственных отходов.

 

Загрязнение почв

На территории городов почвы подвергаются загрязне­нию, которое можно подразделить на механическое, химическое и биологи­ческое.

Механическое загрязнение заключается в засорении почв крупнообломоч­ным материалом в виде строительного мусора, битого стекла, керамики и других относительно инертных отходов. Это оказывает неблагоприятное вли­яние на механические свойства почв.

Химическое загрязнение почв связано с проникновением в них веществ, изменяющих естественную концентрацию химических элементов до уровня, превышающего норму, следствием чего является изменение физико-хими­ческих свойств почв. Этот вид их загрязнения является наиболее распростра­ненным, долговременным и опасным.

Биологическое загрязнение связано с привнесением в почвенную среду и размножением в ней опасных для человека организмов. Бактериологические, гельминтологические и энтомологические показатели состояния почв город­ских территорий определяют уровень их эпидемиологической опасности. Эти виды загрязнения подлежат контролю прежде всего на территории селитеб­ных и рекреационных зон.

Рассмотрим более детально процессы химического загрязнения почв.

На урбанизированных территориях загрязнение почв обычно происходит в результате выбросов промышленных предприятий, транспорта, предприя­тий теплоэнергетики, утечек из канализации и отстойников, воздействия про­мышленных и бытовых отходов, а также в определенной мере за счет исполь­зования удобрений и пестицидов.

Выбросы промышленных предприятий являются источником загрязне­ния почв городских территорий тяжелыми металлами, канцерогенными ве­ществами, соединениями азота и серы. Однако данных, позволяющих оце­нить корреляционные связи между содержанием химических элементов в выбросах, их концентрацией в атмосферном воздухе, в выпадениях на поверх­ность земли и степенью загрязнения почв, недостаточно. Поэтому оценить зависимость распределения химических элементов в выбросах и выпадениях из воздушных потоков можно лишь приближенно.

Иловые осадки станций биологической очистки сточных вод и компост из городских бытовых отходов содержат большое количество органических и питательных для растений минеральных веществ, поэтому их используют как удобрение. Однако они, как правило, содержат многие металлы в концентра­циях, которые являются токсичными.

При внесении в почвы иловых осадков и компоста в дозах, определяемых по их удобрительной ценности, можно прогнозировать увеличение содержа­ния токсичных элементов в почвах в несколько раз.

Внесение отходов с повышенным содержанием токсичных элементов как удобрений приводит к концентрации металлов в растениях.

На рисунке ниже показан уровень накопления химических элементов в салате при выращивании его на участках с использованием компоста из городских бытовых отходов.

Рис. Избыточное накопление химических элементов в салате, выращенном на участках с компостом (в процентах относительно контрольного участка)

 

Более предпочтительным является использование удобрений, получен­ных на основе городских отходов, для повышения плодородия почв город­ских зеленых насаждений.

Поступление загрязняющих химических веществ из почвы в организм человека связано с процессом их миграции по биологическим цепям:

 

почва – растение – человек;

почва – растение – животное – человек;

почва – вода – человек;

почва – атмосферный воздух – человек.

 

Для почв сельскохозяйственного использования оценку уровня загрязне­ния вредными веществами ведут на базе предельно допустимых концентра­ций, причем приоритетным является транслокационный показатель вредно­сти, учитывающий поступление в организм человека вредных веществ из почвы через растения.

Для городских условий загрязненные почвы рассматривают прежде всего как источник вторичного загрязнения атмосферного воздуха. На основе со­пряженных геохимических и гигиенических исследований установлена воз­можность использования уровня химического загрязнения почв как индика­тора неблагополучного состояния атмосферы и оценки степени опасности загрязнения территории для здоровья населения. Базой для оценки уровня загрязнения почв в этом случае является значение фоновой концентрации рассматриваемого вещества в почвах региона. Обычно такие подходы исполь­зуют при анализе загрязнения территории тяжелыми металлами и другими токсичными элементами.

Геохимическим фоном называют среднее содержание химического эле­мента в почвах по данным изучения статистических параметров его распре­деления. Геохимический фон является региональной или местной характе­ристикой почв и пород.

Участок территории, в пределах которого статистические параметры рас­пределения химического элемента достоверно отличаются от геохимического фона, называется геохимической аномалией. Геохимические аномалии, в пре­делах которых содержание загрязняющих веществ достигает концентраций, оказывающих неблагоприятное влияние на здоровье человека, называют зона­ми загрязнения. Уровень загрязнения характеризуется величиной коэффици­ента концентрации Кс, которую определяют из соотношения:

 

КCi = Сi/Сфi,

где Сiконцентрация загрязняющего вещества в почве;

Сфiфоновая кон­центрация загрязняющего вещества, мг/кг почвы.

 

Загрязнение обычно бывает полиэлементным, и для его оценки рассчи­тывают суммарный показатель загрязнения, представляющий собой аддитивную сумму превышений коэффициентов концентраций над фоновым уровнем:

 

где КCiкоэффициент концентрации элемента;

п – число элементов с КC > 1.

 

Химические элементы, условно называемые тяжелыми металлами (сви­нец, цинк, медь, кадмий, ванадий и др.), не только сами являются опасными для здоровья человека, но и служат индикаторами присутствия более широ­кого спектра загрязняющих веществ (газов, органических соединений). Ве­личину суммарного показателя загрязнения почв используют для оценки уровня опасности загрязнения территории города. Значения суммарного показателя загрязнения до 16 соответствуют допустимому уровню опасности для здоро­вья населения; от 16 до 32 – умеренно опасному; от 32 до 128 – опасному; более 128 – чрезвычайно опасному.

Геохимическое изучение почв в городе на регулярной основе позволяет получить пространственную структуру загрязнения селитебных территорий и выявить участки, проживание на которых сопряжено с наибольшим риском для здоровья населения.

Отрицательное влияние на состояние почвы в городе оказывает исполь­зование поваренной и других солей для борьбы с гололедом в зимний период и утечки высокоминерализованных технологических растворов. Это приво­дит к возрастанию количества фитотоксичных соединений в составе почв. Известно, что хлориды натрия и кальция разрушительно действуют на поч­венные коллоиды и вызывают при определенных концентрациях гибель рас­тений. В талой снеговой воде крупного промышленного города может содер­жаться хлор-иона в 150 раз больше, чем в природной речной воде.

Аналогичные последствия может иметь использование сточных вод с вы­соким солесодержанием для полива зеленых насаждений. Поэтому предельная величина минерализации воды, используемой для полива, не должна превы­шать 2–3 г/дм3, а концентрация бикарбоната натрия в воде – 2, 5 мг • экв/дм3.

Во избежание осолонцевания почв необходимо поддерживать оптималь­ное соотношение катионов в составе солевого комплекса. Критерием являет­ся показатель SAR, который рассчитывают по формуле Ричардсона:

Предельно допустимая величина SAR составляет 10 при минерализации вод до 1 г/дм3 и снижается до 4 при повышении минерализации до 3 г/дм3.

 

Сохранение почвенного слоя при инженерно-строительной деятельности

Не­обходимым условием создания в городе благоприятной среды проживания человека с достаточным количеством зеленых насаждений является бережное отношение к плодородному слою почвы.

Интенсивная инженерно-строительная деятельность в пределах городских агломераций включает большой объем земляных работ (прокладка дорог, ком­муникаций, рытье котлованов под фундаменты, мелиоративные работы и т.д.), при выполнении которых страдает почвенный слой. Для его сохранения необходимо проводить обязательное снятие плодородного и потенциально плодородного слоя почвы отдельно от подстилающих слоев на всех категори­ях земель.

К плодородным почвам относят такие, у которых содержание гумуса на нижней границе слоя составляет не менее 1,5–2 %, величина рН водной вы­тяжки не выходит за пределы интервала 5,5–8,2, гидролитическая кислот­ность по Аl3+ не превышает 3 мг экв на 100 г почвы, а содержание Na+ в обменном комплексе – не более 5 %. Количество токсичных солей в почвах должно быть не более 0,25 %, а в гранулометрическом составе почв количе­ство частиц размером менее 0,01 мм должно быть в пределах 10–75 %. Если количество гумуса снижается до 1%, почвы относят к потенциально плодо­родным.

Мощность снимаемого слоя почвы определяется уровнем плодородия ма­лопродуктивных угодий, подлежащих землеванию в данном районе. Если снятый плодородный слой не используется сразу же для землевания или ре-культивационных работ, проводят его селективное складирование в виде бур­тов, откосы и поверхность которых при длительном хранении (сроком более 2 лет) засевают травами.

Если санитарные показатели плодородного слоя соответствуют требова­ниям, предъявляемым к почвам сельскохозяйственных территорий, снятый плодородный слой почвы может быть использован для восстановления эро­дированных почв сельскохозяйственной зоны.

Поскольку почвы в городе часто загрязнены токсикантами, необходимо производить закрепление их поверхности посевом трав во избежание вторич­ного загрязнения атмосферы.

 

Мелиорация загрязненных почв

Для восстановления почв, сильно за­грязненных тяжелыми металлами и другими токсичными веществами, нет универсальной методики. Действие каждого метода обработки зависит от особенностей почвы и специфики произрастающих на ней растений. По­этому для каждого случая необходимы специальные исследования. Самы­ми распространенными методами восстановления почв, загрязненных ме­таллами, является выщелачивание легкоподвижных элементов из почв пу­тем их промывки и перевод катионов тяжелых металлов и микроэлементов в трудноподвижные формы внесением извести и фосфатов с добавкой органических веществ. Однако иммобилизация микроэлементов при этом достигается не всегда, так как металлы, присутствующие в почве в форме сложных органических комплексов, даже после сильного известкования могут сохранять подвижность.

Кроме способов физико-химической обработки загрязненных металлами почв, используют перемешивание верхнего слоя с незагрязненной почвой или снятие верхнего загрязненного слоя и засыпку привозным незагрязнен­ным грунтом.

Для восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, ис­пользуют методы микробиологической очистки и обработку почв негашеной известью с поверхностно-активными веществами.

Для предотвращения загрязнения почв необходимо сокращать выбросы в атмосферу от транспортных средств и промышленных предприятий, ликви­дировать на территории города неорганизованные свалки бытового мусора, а захоронение отходов проводить в соответствии с существующими экологи­ческими нормами.

 

Рекультивация земель промышленных агломераций

Городские агломера­ции крупных промышленных центров нередко включают участки техноген­ного ландшафта, т.е. территорий, основные особенности которых, выражен­ные прежде всего в рельефе, связаны с добычей и переработкой полезных ископаемых. Пространственно техногенный ландшафт часто сочетается с урболандшафтом. Примерами городов с элементами техногенного ландшафта являются промышленные центры Донбасса, Кривой Рог, Марганец, Нико­поль. При разработке полезных ископаемых и строительстве промышленных комплексов нарушается растительный и почвенный покров, литологический разрез толщи и гидрогеологический режим, изменяются рельеф и животный мир, загрязняются поверхностные воды и атмосферный воздух. После завер­шения строительства или отработки участка месторождения необходимо про­вести рекультивацию земель, т.е. комплекс работ, направленных на восста­новление их продуктивности и улучшение условий окружающей среды в со­ответствии с интересами общества. Ценность рекультивированных земель и почв должна быть не ниже той, что была до их нарушения.

Рекультивация земель должна являться завершающим этапом тех произ­водственных процессов, которые приводят к нарушению почвенного покро­ва или литогенной основы территории. Составление проектов рекультивации следует проводить одновременно с проектированием основного производ­ственного объекта и учитывать весь комплекс природных, хозяйственных, экономических, социальных и санитарно-гигиенических факторов. Они оп­ределяют выбор направления рекультивационных работ, например, рекреа­ционного (создание зон отдыха и спорта с парками, водоемами для оздоро­вительных целей, туристических баз и др.), водохозяйственного, строитель­ного и др.

Многостороннее воздействие техногенеза на природные ландшафты и раз­личная ответная реакция экосистем не позволяют однозначно подходить к решению вопроса о рекультивации какой-либо территории. Не всегда оказы­вается целесообразным восстановление прежних комплексов, которые были до нарушения природной среды. Однако рекультивируемые земли и прилега­ющие к ним территории после завершения всего комплекса работ должны представлять собой организованный и устойчивый к техногенному воздей­ствию ландшафт.

 


Многоразовый промокод AmoCRM тариф «Профессиональный»
Многоразовый промокод AmoCRM тариф «Профессиональный»


Скидка 50% на оплату коллтрекинга Погоди Tracker
Скидка 50% на оплату коллтрекинга Погоди Tracker


Многоразовый промокод AmoCRM тариф «Профессиональный»
Многоразовый промокод AmoCRM тариф «Профессиональный»