Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мониторинг почв. Практикум
.pdf
2 Оценка качества городских почв
2.1 Роль почв в городе
В процессе урбанизации формируются искусственные экосистемы –
природно-антропогенные территориальные комплексы (ПАТК), для них
свойственно изменение нормальных связей между различными их компонентами. В
результате чего происходит смена естественного режима функционирования на
искусственный.
Для природно-антропогенных территориальных комплексов наблюдается
особое взаимодействие природных и антропогенных компонентов окружающей
среды, где почва является основной, обеспечивающей продуктивность системы и ее
биоразнообразие. ПАТК обладают меньшей средоформирующей ценностью,
образуются в результате уничтожения и (или) замещения природных систем и
деградации.
Они характеризуются нарушенностью биокруговорота, снижением
биоразнообразия по структурно-функциональным характеристикам и по составу.
Основным фактором, влияющим на почвообразование в городах, становится
антропогенный. Вследствие этого образуются типы почв или почвоподобных тел со
специфическими свойствами. Городские почвы – это верхний слой глубиной более
50 см, полученный в результате перемешивания, погребения или загрязнения
естественной природной почвы непочвенными материалами и завозным
органосодержащим грунтом. Городские почвы в значительной степени отличаются
от почв загородных территорий по морфологическим, генетическим признакам и
физическим и химическим свойствам. В них наблюдается изменение природно-
обусловленного расположения горизонтов, отсутствие очень значимого верхнего
слоя лесной подстилки, изменение рН среды в сторону защелачивания,
обогащенности основными элементами питания, переуплотненность, изменены
такие режимы почв, как водный и температурный.
41
Вместе с тем в урбопочвах почвах наблюдаются процессы образования
гумуса, лессивирования, выноса и перераспределения минеральных
компонентов.Даже при достаточном количестве питательных элементов в городских
почвах существуют лимитирующие факторы почвенного плодородия это:
переуплотненность, загрязнение тяжелыми металлами и другими токсичными
веществами, высокие значения рН.
Это приводит к специфическому развитиюкорней растений, которые
начинают ветвиться в более глубокой части почвенного профиля (5 – 10 см.), а не в
верхней, как в естественных условиях. Одной из основных функций городских почв
является их продуктивность и пригодность для роста и развития зеленых
насаждений, а также возможность аккумулировать в себе загрязняющие вещества и,
удерживая их защищать от загрязнения сопредельные среды.
2.2 Классификация и диагностика городских почв
На урбанизированных территориях почвенный покров имеет различный
генезис. Искусственно созданные городские почвы и почвоподобные тела –
урбаноземы, подразделяютсяна:
1. Собственно урбаноземы. Отличаются отсутствием генетических
горизонтов до глубинымощностью 0,5 м. Как правило, представлены культурными
отложениями, включающими в себя пылеватогумусный субстрат различающийся по
мощности и качеству, а также примеси различного мусора. Могут подстилаться
непроницаемым материалом.
2. Культуроземы – это городские почвы старых парков, ботанических и
фруктовых садов и бывших хорошо окультуренных пашен. Для них характерна
большая глубина гумусового горизонта, наличие перегнойных и торфокомпостных
слоев разнличной мощности. Формируются на нижней иллювиальной части
профиля исходной природной почвы.
42
3. Индустриоземы – это почвы, находящиеся в промышленно-
коммунальных зонах. Они бесструктурные, сильно уплотнены и техногенно
загрязнены. Включения из непочвенного материала в них составляет более 20%.
4. Некроземы – это комплекс почв городских кладбищ.
Для урбаноземов характерно отсутствие генетических почвенных горизонтов
А + В. В почвенном профиле сочетаются разные по окрасу и глубине слои как
правило искусственного происхождения. Скелетный материал состоит из
строительного и бытового мусора с добавлением промышленных отходов,
торфокомпостной смеси, а также включениями фрагментов естественных
почвенных горизонтов.
В городе выделяются не только урбаноземы, но и естественные почвы разной
степени нарушенности. Они включают в себя ненарушенную нижнюю часть
профиля и антропогенно измененные верхние слои.
Слабонарушенные почвы городов включают в себя гумусово-аккумулятивные
горизонты до глубины 10 – 25 см. А всильнонарушенных почвах глубина
нарушений достигает иллювиальных горизонтов глубиной 25 – 50 см. К
погребенным относятся почвы, которые сохранили под антропогенной толщей весь
почвенный горизонт или какую-либо его верхнюю часть.
Все почвы города различаются:
по способу образования (нарушенности) – насыпные, перемешанные,
перемешанно-насыпные;
по мощности профиля – слаборазвитые (< 10 см), маломощные (< 50 см),
среднемощные (50 – 100 см), мощные (> 100 см);
по характеру включений – промышленные отходы, торфоперегнойные
смеси, строительный и бытовой мусор, фрагменты почвенных горизонтов;
по количеству включений – единично, мало (< 25 %), много (25 – 50 %),
обильно (> 50 %);
по степени развития гумусного горизонта – слабо- (А1 – 15 см), средне(А1 – 15 – 30 см), сильногумусированные (А1 > 30 см).
43
Искусственно образованные почвенные слои обозначаются буквой «U» (от
«urbanization») с добавлением цифр 1, 2, ..., указывающих на порядок расположения
в профиле.
Выделяются: Ud– дерновый слой; Uh–гумусированный слой; Uih– слой с
натечным гумусом по ходам корней древесной растительности и животных; U –
перемешанный слой, состоящий из фрагментов и пятен естественных горизонтов,
входящих в виде отдельностей в общую массу мелкозема; U1 – каменистый слой (от
litos), например, остатки фундаментов зданий или старых кирпичных кладок; U –
слой, являющийся искусственным физическим барьером, например, асфальтовое
покрытие или бетонная плита, включенныев почву.
2.3 Экологические функции городских почв
Почва выполняет ряд средообразующих функций, она влияет химический
состав атмосферных осадков и подземных вод, является хорошей сорбционной
средой для выбросов от автотранспорта и различных промышленных предприятий, а
также принимает участие в регуляции газового состава атмосферы, выделяя и
поглощая различные газы (метан, аммиак, углекислый газ и др.).
Участие почвы в изменении состава воздуха происходит за счет живущих в
ней микроорганизмов, состав и численность которых значительно меняются в
сравнении с естественными условиями. Изменение динамики тепла и влаги
городских территорий также зависит от почвы.
Благодаря большой площади активной поверхности и своим
биогеохимическим свойствам, почва представляет собой «депо» токсичных веществ
и при этом выполняет роль важнейшего биогеохимического барьера для
большинства соединений (тяжелые металлы, минеральные удобрения, пестициды,
нефтепродукты и т.д.) при их миграции из атмосферы города в грунтовые воды и
речную сеть. Почва переводит поверхностные сточные воды в грунтовые, очищает
44
их, при этом выполняя функцию защитного сорбционного барьера от загрязнения
Воздействие почв на компонентыПАТК
вода
грунт
воздух
биота
Перевод
поверхностных
сточных вод в
грунтовые и их
очищение
Защитный барьер
от вертикального
проникновения
химического и
биологического
загрязнения
Газопоглотительный
барьер
антропогенных
газовых примесей, в
т.ч. от
автотранспорта,
ТЭЦ, заводов
Среда обитания
макро-, мезо- и
микробиоты
Защитный
сорбционный
барьер от
загрязнения
речных вод и
водоемов
Биогеохимическое
преобразование
грунтов и мусора
Регулирование
газового состава
атмосферы и ее
очищение
(выделение и
поглощение почвой
газов)
Основа
биопродуктивности
Санитарный барьер
пресных вод и водоемов (см. таблицу 2.1).
Таблица 2.1 – Экологические функции городских почв
На землях городов, природно-рекреационного использования, экологические
функции почвы менее всего нарушены. А в селитебных зонах основные функции
почв, связанные с гидросферой, грунтом, биотой, значительно нарушены и
ослаблены. Почвы этих территорий нуждаются в постоянном проведении
рекультивационных мероприятий. Промышленные зоны городов характеризуются
тем, что экологические функции почв там практически целиком утеряны.
В качестве нормативного показателя, при определении размеров минимальной
(критической) площади открытой незапечатанной поверхности почвы, при которой
сохраняются ее экологические функции и биопродуктивность, принимается
площадь, которая необходима для произрастания единичного дерева, и составляет–
3 – 5 м2. Данная площадь зависит от величины кроны, породы дерева, объема и
площади проекции корневой системы. Еще одним условием необходимым для
выполнения почвой своих функций на урбанизированных территориях, является
45
применение агротехнических мероприятий таких как: полив, удобрение, рыхление и
т.д.
Детальные исследования определенных почвенно-экологических условий,
степени загрязнения территории, отдаленности от больших зеленых массивов и
положения данного участка относительно элементов рельефа, необходимо
проводить при определении размеров критической площади насаждений более
крупных зеленых массивов, таких как скверы, бульвары или парки. Для объектов
этого типа единый норматив на критическую площадь установить невозможно. В
реальных условиях зеленые насаждения произрастают и на меньших площадях, но
при этом значительно уменьшается их экологическая устойчивость и возрастают
энергетические затраты на поддержание их жизнедеятельности. Размер участков
также может зависеть от степени промерзания почвы, воздушного-водного режима и
содержания питательных веществ.
2.4 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почв
территории населенных мест
В первую очередь гигиенические требования к качеству почв территорий
населенных мест устанавливаются для наиболее значимых территорий или зон
повышенного риска, таких как детские и образовательные учреждения, спортивные,
игровые, детские площадки, жилая застройка, площадки отдыха, зоны рекреации,
зоны санитарной охраны водоемов, прибрежные зоны, санитарно-защитные зоны.
На территории жилой застройки в почвах не допускается:
превышение предельно допустимой концентрации (ПДК) или
ориентировочно допустимой концентрации (ОДК) химических веществ – по
санитарно-токсикологическому показателю;
46
наличие возбудителей каких-либо кишечных инфекций, патогенных
Классы опасности
Химическое загрязняющее вещество
1
Мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, цинк, фтор, 3,4-бенз(а)пирен
2
Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
3
Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон
бактерий, энтеро-вирусов – по санитарно-бактериологическому показателю. Индекс
санитарно-показательных организмов не должен превышать 10 клеток/кг почвы;
наличие возбудителей кишечных паразитарных заболеваний
(геогельминтозы, лямблиоз, амебиаз и др.), яиц геогельминтов, цист (ооцисты),
кишечных, патогенных, простейших – по санитарно-паразитологическому
показателю;
наличие преимагинальных форм синантропных мух – по санитарно-
энтомологическому показателю;
санитарное число должно быть не ниже 0,98 (относительные единицы)
по санитарно-химическому показателю. Почвы, отвечающие всем выше
перечисленным требованиям, можно относить к категории «чистая».
Согласно государственного стандарта и в зависимости от приоритетности
компонентов загрязнения в соответствии со списком ПДК (ОДК) химических
веществ в почве и их класса опасности, к почвам населенных мест предъявляются
определенные требования (см. таблицу2.2).
Таблица 2.2 – Классы опасности химических загрязняющих веществ
Почвы населенных мест по уровню загязнения и степени опасности в
санитарно-эпидемиологическом отношении могут быть разделены на следующие
категории:
чистая;
допустимая;
умеренно опасная;
опасная;
чрезвычайно опасная.
47
Требования к почвам по химическим и эпидемиологическим показателям
Категории
загрязнения
Суммарный
показатель
загрязнения
(Zc)
Содержание в почве (мг/кг)
I класс опасности
II класс опасности
III класс опасности
орг.
соеди-
нения
неорг.
соеди-
нения
орг.
соеди-
нения
неорг.
соеди-
нения
орг.
соеди-
нения
неорг.
соеди-
нения
Чистая
–
до
ПДК
от фона
до ПДК
(ОДК)
от
фона
до
ПДК
от фона
до ПДК
(ОДК)
до
ПДК
до ПДК
(ОДК)
Допустимая
< 16
от 1до
2 ПДК
от 2
фоновых
значений
до ПДК
(ОДК)
от 1 до
2 ПДК
от 2
фоновых
значений
до ПДК
(ОДК)
от 1 до
2 ПДК
от 2
фоновых
значений
до ПДК
(ОДК)
Умеренно
опасная
16 – 32
– – –
–
от 2 до
5 ПДК
от ПДК до
К
max
Опасная
32 – 128
от 2 до
5 ПДК
от ПДК
(ОДК) до
К
max
от 2 до
5 ПДК
от ПДК до
К
max
> 5
ПДК
>К
max
Чрезвычайно
опасная
> 128
> 5
ПДК
>К
max
> 5
ПДК
>К
max
–
–
*
В соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03.
K
max
– максимальное значение допустимого уровня содержания элемента по одному из
четырех показателей вредности (транслокационному, миграционному водному,
миграционному воздушному или общесанитарному), значения К
max
для некоторых веществ
приведены в таблице 2.4.
Zc – суммарный показатель загрязнения.
представлены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Оценка уровня химического загрязнения почвы*
Гигиенические требования к почвам сельскохозяйственных угодий
основываются на ПДК химических веществ в почве с учетом их лимитирующего
показателя вредности и приоритетности транслокационного показателя.
По степени загрязнения химическими веществами почвы
сельскохозяйственного назначения разделены на категории:
выше фонового, но непревышает ПДК;
допустимая категория почв – содержание химических веществ в почве
48
умеренно опасная категория почв – содержание химических веществ в
Наименование
вещества
Показатели вредности (К
max
)
Транслокационный
К
1
Миграционный
Общесанитарный
К
4
Водный
К
2
Воздушный
К
3
Медь
3,5
72,0 – 3,0
Мышьяк
2,0
15,0 – 10,0
Никель
6,7
14,0 – 37,0
Ртуть
2,1
33,0
2,5
5,0
Свинец
35,0
260,0 – 30,0
Цинк
23,0
200,0 - 37,0
3,4-бенз(а)пирен
0,2
0,5 - 0,02
*
В соответствии с Методическими указаниями по оценке степени опасности загрязнения почвы
химическими веществами. М, Минздрав СССР, 1987 г.
почве выше их ПДК при лимитирующем общесанитарном, миграционном водном и
миграционном воздушном показателях вредности, но ниже допустимого уровня по
транслокационному показателю вредности;
опасная категория почв – содержание химических веществ в почве
превышает их ПДК при лимитирующем транслокационном показателе вредности;
чрезвычайно опасная категория почв – содержание химических веществ
превышает ПДК по всем показателям вредности.
Таблица 2.4 – Значения показателей вредности некоторых химических
веществ в почве
Рекомендации по практическому использованию сельскохозяйственных почв
*
загрязненных территорий с учетом существующей разницы допустимых уровней
содержания химических веществ по различным показателям вредности и основных
положений дифференциальной оценки степени опасности загрязненных почв
представлены в приложении А. Перечень предельно допустимых концентраций
химических веществ в почвах представлен в приложении Б.
49
2.5 Качественные и количественные показатели свойств городских почв,
диагностирующие их состояние
Достоверно оценить экологические показатели почвенного покрова
позволяют качественные и количественные составляющие, включающие в себя
уровень его деградации, санитарно-эпидемиологическое состояние почвы при ее
загрязнении. Из общего перечня почвенных показателей выбираются, наиболее
информативные и диагностические, а также простые и отработанные.
Морфологические показатели указывают на тип почвы, нарушенность его
профиля и захламленность поверхности, уменьшение мощности прогумусной или
или органогенной толщи, а также на возможность проникновения корней растений.
Типовая ринадлежность и мощность прогумусированной или органогенной
толщи устанавливается в полевых условиях.
Мощности прогумусированной или органогенной толщи изменяется в
результате дегумификации, истощения органического профиля, нарушения
плодородного слоя. Мощность гумусового горизонта может колебаться от 3 до
20 см в центральной и до 100 см в периферийных частях города.
При характеристике морфологии почв выделяют следующие градации:
1 – не наблюдается нарушений почвенного профиля, и почва способна
выполнять все экологические функции, при этом ее продуктивность не снижена;
2 – уменьшается мощность гумусового горизонта, и запасы гумуса в них
достигают 25 %;
3 – уменьшается мощность гумусового горизонта и запасы гумуса в них на
50 %;
4 – уменьшается мощность гумусового горизонта и запасы гумуса в них на
75 %, это ведет к снижению продуктивности и ухудшению водно-физических
свойств почв;
5 – полное разрушение плодородного слоя.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]