Ориентировочно допустимые концентрации валовых форм тяжелых металлов в различных типах почв, мг/кг

Элемент	Гранулометрический состав и рН почвы
	Песчаные и супесчаные	Суглинистые и глинистые кислые почвы (рНКCl<5,5)	Суглинистые и глинистые нейтральные и близкие к ним почвы (рНКCl>5,5)
Кадмий	0,5	1,0	2,0
Никель	20,0	40,0	80,0
Цинк	55,0	110,0	220,0
Медь	33,0	66,0	132,0

Однако показатель ПДК – непостоянная величина и меняется, если установлены новые, ранее не замеченные эффекты воздействия. Не учитывают ПДК и эффект совместного синэргетического воздействия на живые организмы нескольких химических элементов, которые содержатся в почве в разных формах и концентрациях [149].

По полученным и интерпретированным данным выявляются механизмы миграции и концентрации элементов в городских ландшафтах, степень их техногенной трансформации, выполняется почвенно-геохимическое зонирование территории города.

Установлено, что почвы городских территорий могут существенно отличаться от своих аналогов в пределах природной зоны [150, 151, 152]. Среди важнейших изменений следует отметить подщелачивание городских почв, увеличение содержания органического вещества и элементов питания растений, изменение макро- и микроэлементного состава почв.

Подщелачивание обусловлено осаждением на поверхность почвы строительной и другой пыли, содержащей карбонаты кальция и магния. Подщелачивание почв городов возможно также и за счет золы, образующейся при сгорании большинства видов топлив и имеющей щелочную реакцию. Кроме того, под действием осадков с большим количеством растворенной углекислоты, в почвах происходит образование бикарбонатов, которые являются гидролитически щелочными солями [94].

Результаты исследований свидетельствуют также об обогащении городских почв гумусом. Как видно из таблицы 21.12, среднее содержание гумуса в минеральных почвах городов находится в пределах 3,6–4,7 %, тогда как в дерново-подзолистых ненарушенных автоморфных почвах Беларуси его содержание колеблется в пределах 0,1–3 %. Наиболее высокое содержание гумуса характерно для почв промышленных и селитебных ландшафтов, где верхние почвенные горизонты полностью или частично заменены техногенным субстратом или насыпным гумусовым горизонтом.

Таблица 21.12

Содержание гумуса в почвах различных функциональных зон городов, % [153]

Функциональная зона	Минск			Гомель			Светлогорск
	среднее	пределы	среднее		пределы	среднее		пределы
Селитебная	4,7	1,1–13,6	4,4		4,1–4,9	2,4		2,3–2,5
Агроселитебная	4,1	2,0–8,8	4,2		1,3–10,9	2,9		1,8–6,2
Промышленная	7,9	3,0–9,5	5,7		2,0–13,0	не опр.		0,99
Сельскохозяйственная	2,5	1,0–7,9	2,6		0,9–6,2	3,6		1,0–7,5

В условиях города происходят изменения почвенного поглощающего комплекса (ППК). Установлено, что в городских почвах содержится повышенное по сравнению с фоном количество обменных оснований. В почвах г. Минска сумма обменных кальция и магния примерно в 40 % проб более чем вдвое превышает фоновое значение. Наибольшими изменениями ППК отличаются почвы промышленной и селитебной застройки. Изменение содержания обменных оснований сопровождается увеличением сорбционной способности почв к загрязняющим веществам. Максимальные значения емкости поглощения достигают 21–27 мг-экв/100 г (при фоновых в пределах 6–9). Насыщенность основаниями достигает 95–99 % [153].

Увеличиваются в почвах городов концентрации подвижных форм питательных элементов: фосфора, калия, легкогидролизуемого азота и серы, хотя уровни содержания могут существенно варьировать. Это связано, с одной стороны, с общими тенденциями трансформации физико-химических свойств городских почв, с другой – со спецификой источников воздействия и составом поступающих в окружающую среду загрязняющих веществ.

В высоких количествах в городских почвах содержатся тяжелые металлы. К настоящему времени этот вид трансформации почв хорошо изучен, при этом установлено, что металлы поступают в почву в основном из атмосферного воздуха и с твердыми отходами, включая золу. Далее они вовлекаются в биологический круговорот и вызывают целый ряд негативных последствий. При максимальном проявлении процесса химического загрязнения почва теряет способность к продуктивности и биологическому самоочищению, происходит потеря экологических функций и гибель урбосистемы. Изменяется состав, структура и численность микрофлоры и мезофауны. «Перегрузка» почвы тяжелыми металлами может полностью или частично блокировать течение многих биохимических реакций. Тяжелые металлы уменьшают скорость разложения органического вещества почв.

В почвах городов наиболее контрастные аномалии тяжелых металлов приурочены к промышленным площадкам, локальным очистным сооружениям, местам складирования отходов. Часто до опасных уровней (выше ПДК) обогащены металлами почвы центральных старообжитых частей городов, где почвенный покров значительно преобразован, и верхние горизонты сформированы с участием отложений отходов производства и потребления.

Ландшафтно-геохимические исследования, проведенные на территории Восточного округа Москвы в 1989 и 2005 г., выявили пространственно-временные тренды накопления свинца в почвах и растениях. За указанный период валовое содержание свинца в почвах увеличилось в среднем в 2,2 раза, а вариа­бельность снизилась, что объясняется посте­пенным нивелированием различий в физико-химических свойствах городских почв. Региональный кларк валового свинца (8 мг/кг), при этом был превышен в 4,3 раза на момент первого обследования и 9,5 раза – второго. Замечено, что накопление свинца в почвах изменяется по функциональным зонам: круп­ные автомагистрали и промзоны > старые жилые кварталы > агроландшафты > внутрирайонные ули­цы > рекреационные зоны > новостройки. Очень вы­сокая концентрация свинца наблюдалась в урбо-дерново-подзолистых почвах и урбаноземах старых жилых квар­талов, что обусловлено максимальной сорбционной емкостью почв и длительным периодом антропогенного воздействия [154].

Изменение макро- и микроэлементного состава городских почв сопровождается трансформацией почвенно-геохимической структуры территории: резко возрастает радиальная дифференциация за счет накопления элементов в верхних горизонтах почв.

Как известно, в естественных условиях концентрация тяжелых металлов в почве повышается от автономных (элювиальных) к подчиненным (супераквальным) ландшафтам. Однако в условиях города эта закономерность может не проявляться. Как свидетельствуют данные, приведенные в таблице 21.13, наиболее высоким накоплением свинца отличаются почвы автономных ландшафтов. Это связано, с одной стороны, с более интенсивными нагрузками на природную среду в пределах автономных ландшафтов, с другой – со слабой подвижностью свинца в городских почвах.

Таблица 21.13