Влияние загрязнения тяжелыми металлами на биологические свойства почв городов Ростовской области. Монография

2

УДК 631.4; 574; 504 ББК 40.3

Н23

Рецензенты:

доктор биологических наук, профессор Т.В.Денисова; кандидат биологических наук, доцент М.Г. Жаркова

Налета Е.В., Колесников С.И., Казеев К.Ш.

Н23 Влияние загрязнения тяжелыми металлами на биологические свойства почв городов Ростовской области : монография / Е.В. Налета, С.И. Колесников, К.Ш. Казеев ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону : Издательство Южного федерального университета, 2015. – 108 с.

ISBN 978-5-9275-1881-4

В монографии впервые проанализирована связь содержания тяжелых металлов (ТМ) и биологической активности почв в городах Ростовской области. Дана сравнительная оценка содержания ТМ в почвах крупных городов Ростовской области. Проведена сравнительная оценка содержания ТМ в почвах разных функциональных зон городов: автомобильных развязок, промышленных и парковых зон. Выявлены приоритетные элементы-загрязнители почв городов Ростовской области. Установлены закономерности влияния загрязнения ТМ на биологические свойства почв городов Ростовской области. Дана оценка степени информативности биологических показателей и возможности их использования для мониторинга состояния городских почв, загрязненных ТМ.

Книга адресована специалистам в области экологии, природопользования, почвоведения, охраны окружающей среды, а также студентам и аспирантам.

Табл. 41, рис. 16, библ.157.

Публикуется в авторской редакции.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (6.345.2014/К).

Налета Е.В., Колесников С.И., Казеев К.Ш., 2015

Южный федеральный университет, 2015

3

СОДЕРЖАНИЕ

5

ВВЕДЕНИЕ

Внастоящее время одним из актуальных вопросов экологии и охраны природы стало исследование последствий загрязнения объектов окружающей среды, в том числе почв, различными химическими веществами. Экологические и экономические ущербы от химического загрязнения почв огромны.

Проблеме загрязнения почв посвящено много научных работ. Однако

исейчас экологические последствия химического загрязнения почв изучены недостаточно. Первыми на загрязнение реагируют живые организмы и биологические свойства почвы. Знание особенностей воздействия химических веществ на биологические процессы в почве и механизмов устойчивости почв и растений к загрязнению должно стать основой для разработки методов предотвращения негативных последствий загрязнения.

Цель работы — исследовать влияние загрязнения тяжелыми металлами на биологические свойства почв крупных городов Ростовской области.

Всоответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1.Дать сравнительную оценку содержания тяжелых металлов (ТМ) в почвах крупных городов Ростовской области.

2.Провести сравнительную оценку содержания ТМ в почвах разных функциональных зон городов: автомобильных развязок, промышленных и парковых зон.

3.Выявить приоритетные элементы-загрязнители почв городов Ростовской области.

4.Установить закономерности влияния загрязнения ТМ на биологические свойства почв городов Ростовской области.

6

5.Оценить степень информативности биологических показателей и возможность их использования для мониторинга состояния городских почв, загрязненных ТМ.

Результаты исследования могут быть использованы при мониторинге и диагностике состояния загрязненных почв, при оценке воздействия на окружающую среду, оценке риска природных и антропогенных катастроф, разработке региональных нормативов содержания ТМ в почвах и т.д.

7

ГЛАВА 1. ГОРОДСКИЕ ПОЧВЫ

1.1.КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРОДСКИХ ПОЧВ

Впроцессе урбанизации формируется природно-городская система, состоящая из фрагментов природных экосистем, промышленных зон, транспортных магистралей и др. Она характеризуется созданием новых типов искусственно-созданных систем в результате деградации, уничтожения или замещения природной среды. Антропогенные нарушения функционального круговорота в городской системе зависят от источника и вида вмешательства человека (Данилова, 2005).

Почвы в городе живут и развиваются под воздействием тех же факторов почвообразования, что и естественные почвы (климат, рельеф, материнские породы, растительный и животный мир, время), но при ведущем антропогенном факторе, который воздействует на почву как прямо, так и косвенно, изменяя природные факторы почвообразования. Особенности антропогенного фактора определяются типом хозяйственного использования и историей развития территории. В результате формируются специфические типы почв или почвоподобных тел (Порядок определения ущер-

ба……, 1997).

Городские почвы - это почвы, имеющие созданный в результате деятельности человека поверхностный органо-минеральный слой, полученный перемешиванием, насыпанием, погребением и (или) загрязнением материалами антропогенного (урбаногенного) происхождения (строительнобытовой мусор и др.).

Главными отличиями городских почв от естественных являются:

• формирование почв на насыпных, намывных или перемешанных грунтах и культурном слое;

8

•наличие включений строительного и бытового мусора в верхних горизонтах;

•высокая степень разных видов загрязнения, в т.ч. токсичными химическими элементами, нефтепродуктами и т.д.;

•изменение кислотно-щелочного баланса и окислительновосстановительного потенциала;

•изменение физико-механических свойств почв (пониженная влагоемкость, повышенная уплотненность и другие особенности).

Основными функциями городской почвы являются пригодность для произрастания зеленых насаждений, способность абсорбировать в толще загрязняющие вещества и удерживать их от проникновения в почвенногрунтовые воды.

Поверхностные тела открытых, частично озелененных территорий разделяются на группы почв естественных ненарушенных, естественноантропогенных поверхностно преобразованных (естественных нарушенных), антропогенных глубоко преобразованных почв - урбаноземов и искусственно созданных поверхностных почвоподобных образований - техноземов; на открытых поверхностях города залегают также непочвенные образования - насыпные, перемешанные, намывные, техногенные и природные грунты.

На застроенных территориях под асфальтобетоном или другим дорожным покрытием формируется особая группа почв – почвы «экраноземы» и запечатанные грунты.

Естественно-антропогенные поверхностно преобразованные почвы в городе подвергаются поверхностному изменению почвенного профиля менее 50 см от поверхности. Они сочетают в себе горизонт «урбик» мощностью менее 50 см и ненарушенную нижнюю часть профиля. Почвы сохра-

9

няют типовое название с добавлением «урбо» (урбо-дерново-подзолистая почва, урбо-аллювиальная и т.д.)

Антропогенно-глубоко преобразованные почвы образуют группу собственно городских почв - урбаноземов, в которых урбиковый горизонт имеет мощность более 50 см. Почвы формируются на культурном слое или на насыпных, намывных и перемешанных грунтах.

Таблица 1

Систематика поверхностных тел городских территорий (Строганова, 1998)

Под асфальтовым и другим дорожным покрытием под фундаментами зданий и строений

10

Урбаноземы, подразделяются на:

-урбаноземы (собственно) формируются на культурном слое, на насыпных, перемешанных или намывных грунтах; характеризуются отсутствием генетических горизонтов до глубины 50 см и более; почвенный профиль состоит из серии диагностических горизонтов урбик 1Л, Ш и т.д., состоящим из своеобразного пылевато-гумусного субстрата разной мощности

икачества с примесью городского мусора; могут подстилаться непроницаемым материалом (асфальтом, фундаментом, бетонными плитами, коммуникациями);

-агроурбаноземы (культуроземы) - городские почвы фруктовых и ботанических садов, бывших хорошо окультуренных пашен или старых огородов. Характеризуются большой мощностью гумусового горизонта, наличием перегнойно-торфо-компостных слоев разной мощности, развивающихся на нижней иллювиальной части профиля, на культурном слое или на грунтах разного происхождения.

-индустриоземы (поллютоземы, хемодеграземы) - почвы промыш- ленно-коммунальных зон, как правило, уплотненные, бесструктурные, с включением токсичного непочвенного материала объемом более 20%; сильно загрязненные техногенными химическими элементами и другими токсичными веществами вплоть до уровня чрезвычайно опасных по принятым нормативам; химическое загрязнение изменяет почвеннопоглощающий комплекс почв, предельно сокращает биоразнообразие почвенной биоты и часто делает почву абиотичной.

-интруземы (нефтеземы, петролеумные почвы) формируются в результате проникновения в почвы нефтепродуктов (масел, мазута, бензина) при авариях транспортных систем или от бензозаправочных станций и автомобильных стоянок; это почвы, перекрытые с поверхности или пропитанные в профиле органическими масляно-бензиновыми жидкостями;