1. 5. Місто і його ґрунтовий покрив

Як свідчить Біблія, вже стародавні міста розвивались у тісному взаємозв’язку з виробництвом продуктів харчування. Їх сільськогосподарський пояс мав чітко окреслені межі. Незважаючи на те що велике місто, пере­творюючись на крупного споживача сільськогосподарських продуктів, ввозило їх із віддалених районів і інших країн, його природна сільськогосподарська зона, як і раніше, залишалась годувальницею міського населення.

Однак міста, які зароджувалися, як правило, на родючих землях річних заплав, у період нестримної урбанізації займали ці землі під забудову, майдани, шляхи і вулиці, кар’єри. Сьогодні кожні 15 років площа відчужених земель під різні типи забудови подвоюється і межа цього нестримного освоєння територій уже недалека. Кожні 5 років площа земель під міську забудову збільшується в середньому на 20 %. У колишньому СРСР із усієї земельної площі, яка становила 2 млрд 240 млн га, міста займали 0,4-0,6 %. Вважалося, що до 2000 р. ця цифра мала б зрости до 0,72-1,08%, а у 2070 р. територія міст становила б близько 5,4 % єдиного державного земельного фонду, або близько 10,6 % земель, зручних для розселення. Лише в Україні з 1966 по 1978 р. площа сільськогосподарських угідь зменшилася на 480 тис. га. Щорічно в нашій країні під забудову відводиться 35-40 тис. га земель, із них близько половини – орні.

Міста втрачають не лише земельні площі. Якість земель, які перебу­вають у розпорядженні міста, враховуючи і приміську зону, постійно погіршується. Ґрунти урбанізованих територій піддаються тим самим шкідливим впливам, що і міське повітря і гідросфера. Хоча ґрунт і має деякі особливості біологічного самоочищення – розщеплює і мінералізує відходи, які в нього потрапили, однак механізм такого самоочищення внаслідок його перевантаження (фізичного, хімічного, механічного) пору­шується, що призводить до деградації.

Однією із рис найпоширеніших антропогенних змін міських ґрунтів є утворення так званого культурного шару. Під “культурним шаром” звичайно розуміють верхні шари землі великих населених пунктів, які несуть на собі відбиток діяльності людини. В “культурному шарі” в якості решток трапляються найрізноманітніші матеріали: будівельне сміття, бита цегла та камінь, предмети домашнього вжитку – скло, глиняні черепки, а останнім часом – пластмасові вироби. Культурний шар настільки специфічне утворення, що його вивчення має відбуватися в поєднанні геологічних та історико-археологічних методів досліджень. Культурні шари поділяють за часом утворення на стародавні та сучасні, а за утворен­ням – на насипні і штучно змінені.

Нагромадження культурного шару відбувається за рахунок відвалів у процесі виконання земляних робіт, при підсипці ґрунту для підвищення позначки будівельного майданчика, благоустрої населеного пункту і за рахунок накопичення різного сміття. За даними Ф.В. Котлова, у 60-х роках обсяг перемішаних у Москві порід становив 211 млн м. Товщина антропогенних відкладів збільшується від периферії Москви до її старовинного центру. В містах старої забудови стародавніх міст антропогенні накопичення значної потужності лежать суцільним покривом – в Лондоні на глибині 25 м, в Москві – 22 м, в Парижі – 20 м.

Найпотужніший культурний шар (36 м) знайдено у Києві, якому ви­повнилося 1500 років. Стратиграфія Подолу, проведена в останні роки, дала змогу, наприклад, виявити своєрідне чергування темних (культурних) і світлих (піщаних) пластів, що свідчить не тільки про періодичні наступи Дніпра на Поділ, а і про потужні виноси з Київських гір. Куль­турних пластів налічується тринадцять, причому вісім нижніх належать до періоду Київської Русі.

Місцями нагромадження культурного шару найчастіше стають річки, потоки, болота, яри, куди часто скидається сміття, як правило, заради планування території. На території Львова з його розгалуженою в мину­лому гідрографічною мережею засипано або перетворено в колектори близько сотні річок і потоків.

Нагромадження культурного шару часто пов’язано із захороненнями елементів благоустрою – мощення вулиць і тротуарів, а також решток колишніх будівель – фундаментів, погребів, зрубів колодязів, паль та інших предметів. Цьому ж сприяє захоронення вмерлих людей і тварин.

Головною відмінністю культурного шару від природних ґрунтів є надто велика неоднорідність як за вертикаллю, так і за горизонталлю. До складу різновидів культурного шару входять органічні включення, кількість яких зменшується із збільшенням віку культурного шару, а отже, і глибиною його знаходження.

Однією із основних проблем сучасного будівництва є освоєння ґрунтів під зелені насадження. Від її правильного вирішення значною мірою залежать довговічність, санітарно-гігієнічна ефективність і естетична цінність насаджень. За характером походження і фізико-хімічними особливостями вони поділяються на дві основні категорії – природні і насипні.

Захороненні ґрунти змінюють свій хімічний склад, оскільки зменшує­ться доступ до них кисню, вологи і тепла, послаблюється життєдіяльність мікроорганізмів, сповільнюється ґрунтотвірний процес. Характерно, що природні ґрунти в насадженнях Львова відрізняються підвищеною кислотністю (рН 4,6-4,9) і нестачею поживних речовин. Натомість насипні ґрунти часто містять більше гумусу, ніж природні, і відрізняються лужною реакцією (рН 7,1-9,0). Наприклад, у ґрунтах Стрийського парку гумус становить 1,1-1,9%, тоді як в парку Високий Замок, де ґрунти, в основному, насипні – 3,15%. Проте високий відсоток гумусу в насип­них ґрунтах не завжди відбиває умови оптимального ґрунтового жив­лення. Ущільнення і погіршення повітряного обміну в насипних ґрунтах веде до пригнічення життєдіяльності ґрунтових мікроорганізмів, що є причиною голодування, особливо азотного, рослин.

Через наявність значної кількості будівельного сміття насипні ґрунти, як правило, відрізняються високою дренажністю, що в ряді випадків призводить до порушення нормального водного режиму і погіршення живлення рослин. Останнє, в свою чергу, негативно впливає на розвиток деревної рослинності, її довговічність і стійкість.

Як зазначено вище, погіршення механічного складу і властивостей ґрунту зумовлює забруднення його побутовими і промисловими відходами, вуличним сміттям, сухим мулом. За існуючими даними, у США склад відходів такий: папір – 31,3%, скло – 9,7, пластмаса – 3,4, гума-шкіра – 2,6, деревина – 3,7, продуктові відходи – 17,6, металеві – 9,9, текстильні – 1,4, інші відходи – 20,4%. Із 54,3 млн т паперу, який виробляється в США, 49,1 млн т попадає у відходи (із цієї кількості 26 млн т припадає на домашнє господарство, а 21,3 млн т – на потреби торгівлі). Щорічно у США у відходи потрапляє 48 млрд металевих пляшкових пробок, 6 млн автомобілів, які вийшли з ладу.

Щоби зростаючий потік твердих відходів не поглинув суспільство, як один за одним були поховані під залишками семи шарів “цивілізації” сім міст стародавніх халдеїв, з тривогою попереджають Б. Уорд і Р. Дюбо у книзі “Земля лише одна”, – необхідно вирішити дві проблеми. По-перше, і, може, найскладніше, це збирання сміття. По-друге, спалювання відходів. Автори розповідають, що побудована в Дюссельдорфі (ФРН) установка для спалювання сміття забезпечує теплом 700-тисячне місто і приносить прибуток в розмірі 34 долара за кожну тонну перероблених відходів. Металевий брухт, який одержують із установки спалювання, реалізується за комерційними цінами, попіл продають для добрив або для виготовлення шлакоблоків.

У Голландії протягом багатьох років у ґрунт вносять в якості органічних добрив 30% загальної кількості комунальних відходів. В США з допо­могою гідролізу (процес перегонки і розщеплення органічних відходів при дуже високій температурі в умовах майже повного вакууму) одержу­ють синтетичні гази, рідке паливо, первинну сировину для виробництва гуми і пластмаси. Такі установки споруджені в Балтіморі і Сан-Дієго (штат Каліфорнія).

В Україні є досвід створення потужних сміттєпроводів та станцій збирання й ущільнення відходів, які в пресованому вигляді подають в цехи переробки сміття. В Санкт-Петербурзі було збудовано перший в колишньому СРСР завод з переробки сміття потужністю 400 тис. м³ твердих відходів на рік. В Москві такий завод переробляє 350 тис. м³ сміття на рік.

За 30~50 років у місцях старих заповнених звалищ закінчується процес натуральної гуміфікації відходів. Наприклад, у Будапешті із звалища щорічно вивозять 40~50 тис. т цінних добрив. Проте внаслідок скорочення за останні роки придатних для компостування органічних речовин у перспективі подібне використання відходів обмежуватиметься.

Для знешкодження твердих відходів можна з успіхом використовува­ти біохімічні процеси, які відбуваються у ґрунті. Однак міські ґрунти внаслідок багатовікової діяльності людини стають непридатними для цієї мети. Маса відходів зростає і без комунальних споруд не обійтися. Сьогодні у сміття попадає значна кількість виробів з поліетилену, пляшки з-під мийних засобів, пакувальні мішки з синтетичних матеріалів, клапті покриваючої плівки, які не горять і не розкладаються мікроорганізмами.

Проте обсяги побутового сміття, які різними шляхами усуваються з міських територій, набагато менші, ніж колосальні відходи від теплових станцій і металорізальних заводів, відвалів пустих порід шахт і рудників. Підраховано, що за останні 100 років на поверхню землі тільки одного вугільного шлаку було викинуто близько 18 млрд т. У англійському місті Аберфан (Уельс) у післявоєнні роки гора шлаку, яка почала раптово розповзатися, засипала шкільне приміщення, що призвело до загибелі дітей. Терикони, які ще димлять, не тільки нагадують мертвий місячний ландшафт, але ще й отруюють повітря.

Існує ще одна глобальна проблема; місто поглинає величезну кількість органічної маси, знятої з ґрунту, яка, проте, не повертається в нього у вигляді екскрементів, а спалюється на звалищах, нагромаджується у вигляді смітників, змивається каналізаційними водами або піднімається в атмос­феру. Багато шкоди функціонуванню паркових біоценозів завдає спалю­вання листя. Внаслідок цього в природі порушується основний геохімічний цикл – повернення поживних елементів у ґрунт, звідки вони мали б поглинатися рослинами та поліпшувати його структуру.

Найгірше ґрунт справляється з рідкими і твердими токсичними відходами. Внаслідок промислових викидів в ньому нагромаджується над­лишкова кількість хімічних сполук, які згубно діють на організми тварин і людей. Це, наприклад, ртуть, миш’як, мідь, свинець, фтор, марганець тощо. Навкруг промислових підприємств нерідко утворюються зони, ґрунти яких дуже забруднені подібними елементами. Наприклад, у районі суперфос­фатного і ртутного комбінатів 1 кг фунту може містити 1,3-5,63 мг ртуті (залежно від окремих підприємств). В ґрунт попадають і так звані канцерогенні (бластомогенні) речовини, які призводять до злоякісних новоутворень, зокрема, сажа, продукти осмолення, нафтопродукти тощо. У теперішній час ще важко говорити про механізм впливу запиленості і загазованості на ґрунтові процеси, оскільки в цій галузі дослідження тільки розпочаті. Однак можна стверджувати, що сірка та її сполуки, а також хлориди зумовлюють підокислення ґрунтового розчину, а аміак, сода і спо­луки магнію – олужування. Надлишкове накопичення в ґрунті різних елементів у токсичних концентраціях безпосередньо і побічно впливає на рослинність, зменшує продуктивність лісових і паркових насаджень.

Встановлено, що в ґрунтах під впливом кислих опадів спостерігаються головним чином два процеси: заміщення основних катіонів на гони водню й алюмінію та переміщення, заміщених катіонів у ґрунтовому профілі. Наприклад, відзначено збільшення олуження кальцію, магнію, калію. В фунтах із рН нижче 5,0 підвищується мобільність потенційно токсичних металів, наприклад: Аl, Мn, Сu, Сd та ін. Внаслідок впливу кислих опадів можливе зниження швидкості і рівня розкладу та мінералізації органічної речовини. Ці зміни визначають можливий негативний вплив на ґрунтову біоту, яка бере безпосередню участь у розкладі та мінералізації органіч­ної речовини.

Довкола промислових підприємств спостерігається забруднення ґрунтів важкими металами (“техногенні аномалії”). Наприклад, поблизу таких підприємств може осідати 90% свинцю. Мікробіологічні наслідки забруд­нення ґрунтів важкими металами полягають у впливі та складі функціо­нування ґрунтових організмів. До речі, встановлено, що під впливом мікроорганізмів сполуки ртуті, які попадають в ґрунт, можуть переходи­ти у більш складні і ще небезпечніші форми (метилртуть). Мікроорганізми мають здатність трансформувати ці сполуки до елементарної ртуті. Одним із наслідків забруднення ґрунтів може бути порушення трофічних зв’язків, наприклад, усунення ґрунтових безхребетних.

Корисну дію мікробіологічних процесів у ґрунті знижують також пестициди і безпосередньо хлорорганічні сполуки. Потрапивши до ґрунту, вони довгий час не піддаються розпаду. В ґрунті також залишається вели­ка кількість хімікатів, які використовують у якості добрив – фосфор, азот, калій, оскільки рослини засвоюють їх не повністю. Надмірна кіль­кість кожного з цих елементів може бути шкідлива для рослин.

Як відомо, не так давно уряд Японії був змушений заборонити вико­ристання на рисових полях, здавалося б, чудодійних азотних добрив, які раніше застосовувались у великій кількості для підвищення врожайності.

Більша частина азотних добрив накопичувалась у річках і водоймах, де вони, вступаючи в реакцію із органічними речовинами, які перебували в процесі бродіння, утворювали отруйні нітрати, вбиваючи тим самим рибу та інших представників фауни.

Актуальною залишається і проблема забруднення ґрунту людськими і тваринними фекаліями, які використовують для удобрення сільськогосподарських угідь. Велика кількість тварин і птиці в приміських райо­нах, а також у сільського населення вимагає вирішення проблеми зне­шкодження їх фекалій, оскільки без цього заходу вони являють собою таку ж небезпеку, як і людські. Перед вивозом гною на поля він має пройти біотермічну обробку в гноєсховищах, які, на жаль, погано ус­татковані й є ідеальним місцем для розмноження мух, що сприяє розповсюдженню різних шлункових інфекцій. Тому гній слід попередньо обробляти інсектицидними засобами.

В містах з’явився ще один вид відходів, небезпечний для оточуючого середовища, – радіоактивний. У великих кількостях вони утворюються на підприємствах, які виробляють радіоактивні речовини і використовують їх у своїй роботі. Порівняно небагато їх у лабораторіях радіоактивних ізотопів деяких науково-дослідних і лікувальних установ. Унаслідок кумулятивної дії на організм людини вони є більш небезпечними, ніж звичайні відходи. Широко розповсюджене скидання багаторазово розбавлених радіоактивних відходів у каналізацію є малоефективним. Найкраще зберігати ці відходи у спеціальних контейнерах і залізобетонних колодя­зях, але й тоді потрібний постійний контроль за рівнем радіоактивності ґрунту і підземних вод. Одним з основних наслідків радіоактивного опромінення ґрунту є зменшення видового різноманіття груп організ­мів. Ці порушення небезпечні не лише для біохімічних процесів, але й для можливого поширення зараженості території. Відомі випадки поши­рення радіоактивності шляхом вітрового перенесення нерозкладеного опаду.

Серед агротехнічних заходів, які сьогодні повсюдно здійснюють, на загальноекологічну ситуацію найбільше впливає меліорація, яка раніше була пов’язана переважно зі зміною водного балансу визначених територій, з їх осушенням. З одного боку, осушення покращувало продуктивність сільськогосподарських угідь і сприяло розширенню місць рекреації, а з іншого — негативно впливало на водний баланс, погіршувало лісорослинні умови, вело до збіднення флори і фауни. Життя показало, що тільки подвійне регулювання водного режиму, зв'язок осушення з орошенням дають змогу підвищити агробіологічну продуктивність земельних і лісових угідь.

В Україні нагромаджений чималий досвід використання рекультивованих земель для потреб сільського і лісового господарства, а також ство­рення рекреаційних об'єктів. Наприклад, зона відпочинку трудящих Орджонікідзенського гірничо-збагачувального комбінату (Дніпропетровська область), де створені прекрасне водоймище і пляж. На терасових схилах кар’єру, задернованих і заліснених, утворений заповідник, в якому добре себе почувають такі рідкісні тварини й птахи, як лані, лами, страуси, пави й ін.

За останні роки в усьому світі значно зросли рекреаційні навантаження, на ґрунти парків і лісопарків, приміських лісів, заплавних лук, що веде до деградації лісових і лугових біогеоценозів. Наприклад, у Підмосков’ї 15 % лісів деградують. Одна з основних причин деградації і послаблення життєвості біогеоценозів – зміна під впливом витоптування водно-фізичних властивостей ґрунту. Це явище відоме з давніх часів, але причина була в випасанні тварин. Відомий афоризм “кози з’їли Альпи” можна пояснити не тільки ненажерливістю цих тварин, але і їх великою кількістю, що й стало головною причиною руйнування ґрунтового покриву.

Витоптування призводить до порушення структури ґрунту, його надмірної ущільненості. Наприклад; якщо щільність ґрунту у місцях з низьким рівнем відвідуваності приміської бучини під Львовом становить близько 10 кг/м², то в зонах активного відпочинку вона сягає 30-40 кг/м². Об'ємна вага ґрунту змінюється на глибині до 5-10 см, і навіть до 30 см. Це зменшує його повітряну ємність, знижує капілярну вологоємність, погіршує умови аерації й інтенсивність виділення вуглекислоти. В деградованих ґрунтах порушується життєдіяльність мікроорганізмів і мікрофлори ґрунту. Спостерігається зменшення вмісту загального гумусу, змінюється його склад. Послаблюються захисні якості підстилки.

Особливо шкідливим є витоптування ґрунту на схилах, що призводить до його інтенсивної як площинної, так і лінійної ерозії. При нестачі вологи ґрунти швидко висушуються.

В теперішній час в Україні і за кордоном здійснюється широкий ком­плекс досліджень для виявлення негативних дій антропогенних наванта­жень на ґрунтовий покрив природних і штучних екосистем, що дасть змогу вибрати шляхи раціонального використання ґрунтів урбанізованих ландшафтів.