Почвы городов

Почва обладает высокой буферной способностью, т.е. долгое время может не изменять своих свойств под воздействием загрязнителей. Тем не менее, в городе это один из самых загрязненных компонентов среды. Почвы городских экосистем характеризуются неравномерным профилем, сильным уплотнением, изменением рН в сторону подщелачивания, загрязнением различными токсическими веществами.

Особенности качественного состава микрофлоры в почвах городов до сих пор изучались лишь с точки зрения наличия в них санитарно-показательных микробов. Почвенные микроорганизмы составляют значительную часть любой биогеосистемы – экологической системы, включающей почву, косное (неживое) и биокосное (живое или произведенное живыми организмами) вещества – и активно участвуют в ее жизнедеятельности.

Микроорганизмы почв обладают высокой чувствительностью к антропогенному воздействию, и в городских условиях их состав сильно меняется. Поэтому они являются хорошими индикаторами загрязненности окружающей среды. Так, по виду микрофлоры, преимущественно обитающей (или, наоборот, отсутствующей) на данной территории, можно определить не только степень загрязнения, но и его вид (какое именно загрязняющее вещество превалирует на данном участке). Например, индикаторами сильного антропогенного загрязнения является отсутствие коккоидных форм микроводорослей из отдела Chlorophyta. Наиболее устойчивыми к загрязнению оказались нитчатые формы синезеленых водорослей (цианобактерий Cyanophyta) и зеленых водорослей.

Вместе с тем, микроорганизмы сами являются очистителями окружающей среды. Дело в том, что питательными веществами для многих бактерий являются абсолютно несъедобные для высших организмов вещества. В большинстве случаев данные вещества (такие, как нефть, метан и т.п.) являются для таких бактерий прямыми источниками энергии, без которой они не выживут. В некоторых других случаях такие вещества не являются для бактерий жизненно важными, но бактерии могут их поглощать в больших количествах без вреда для себя.

Создавая оптимальные условия для роста микроорганизмов в надлежащим образом спроектированных инженерных системах, скорости процессов обработки отходов могут быть значительно увеличены, облегчая решение многих проблем природоохранной биотехнологии. Кроме того, эта дисциплина постепенно трансформируется от ее обычной функции к новой фазе, характеризующейся максимальной рекуперацией ресурсов, находящихся в отходах. Каждая территория обладает определенной техноемкостью – то есть тем количеством антропогенной нагрузки, которую она в состоянии вынести без необратимого нарушения своих функций. Внесение на загрязненные участки соответствующих микроорганизмов значительно повышает этот показатель.

Решение экологических проблем зиждется, в основном, на фундаменте биокаталитических методов из-за их относительной дешевизны и высокой производительности, а вся подчиненная область называется природоохранной биотехнологией, являющейся в настоящее время крупнейшей областью промышленного применения биокатализа, принимая во внимание объемы перерабатываемых веществ. Философия в рамках современной природоохранной биотехнологии должна быть целостной по отношению ко всем компартментам окружающей среды, а это требует интеграции многих научных дисциплин, и, в первую очередь, детальных знаний о механизмах протекающих биокаталитических процессов, а также их эффективного инженерного оформления.

К настоящему времени существует ряд биокаталитических и инженерных подходов, для защиты трех основных компартментов окружающей среды - почвы, воды и атмосферы. Основное загрязнение грунтов и водных поверхностей в мире – это нефтяное загрязнение. Ряд микроорганизмов способны эффективно утилизировать нефть и нефтепродукты, очищая любые поверхности от опасных нефтяных пятен.

Существует еще одна уникальная и достаточно широко распространенная группа бактерий - метанотрофы, использующие метан в качестве единственного источника углерода и энергии. Интерес к термофильным метанотрофам обусловлен перспективами их практического применения как в науке, так и в сфере экологии. В биотопах в основном встречаются метанотрофные бактерии родов Methylocystis и Methylobacter.

Еще до приспособления бактерий в качестве биофильтров и биоочистителей, до появления искусственных загрязнителей, микроорганизмы уже эффективно выполняли очистительную роль в природе. Недавно российские ученые исследовали образцы мха из разных болот тундры северной части России и обнаружили метанотрофные бактерии, которые прекрасно живут в кислой среде и при низких температурах прямо в клетках сфагнума. Полученные данные позволили ученым утверждать, что на всей территории севера России от Чукотки и Камчатки до Полярного Урала работает метаноокисляющий бактериальный фильтр. Этот фильтр тесно связан с растениями сфагнума и представляет собой физически организованную структуру, способную контролировать поток метана из торфяных болот в атмосферу.

Разумеется, помимо метанотрофных и нефтеперерабатывающих бактерий существуют и другие виды, перерабатывающие ряд других загрязняющих веществ. Вот некоторые процессы переработки органических веществ, которые катализируются микроорганизмами: прямое окисление пропилена в 1,2-эпоксипропан молекулярным кислородом, прямое окисление метана в метанол, микробиальное эпоксидирование олефинов, окисление газообразных углеводородов в спирты и метилкетоны кислородом воздуха (с участием газо-ассимилирующих микроорганизмов), эпоксидирование пропилена иммобилизованными клетками газо-ассимилирующих микроорганизмов. При этом, если производственные процессы переработки химических загрязнителей обычно требуют высоких температур, биокаталитические процессы проходят в микроорганизмах при температуре, как правило, в пределах 20-40 градусов Цельсия. И, если при химических процессах образуется масса побочных продуктов, токсичных сами по себе (например, при окислении пропилена в 1,2-эпоксипропан молекулярным кислородом образуются альдегиды, угарный газ, ароматические органические вещества), то при «работе» микроорганизмов таких веществ не образуется – они разлагаются до воды и углекислого газа, которые выделяются аэробными бактериями.

В настоящее время выведены микроорганизмы, которые могут утилизировать, то есть перерабатывать с получением для себя энергии, огромное количество искусственных веществ – таких как, например, различные виды пластмасс, резины и т.п.

Оценка состояния обитающих в почве организмов, их биоразнообразия имеет важное значение при решении задач природоохранной практики: выделении зон экологического неблагополучия, расчете ущерба, нанесенного деятельностью человека, определении устойчивости экосистемы и воздействии тех или иных антропогенных факторов. Микроорганизмы и их метаболиты позволяют проводить раннюю диагностику любых изменений окружающей среды, что важно при прогнозировании изменений окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.

В частности, среди основных природоохранных и компенсационных мероприятий в последнее время все чаще называют выделение местных (характерных для данной экологической зоны) штаммов микроорганизмов, наиболее активно утилизирующих углеводородное сырье, как основы для проведения этих мероприятий.

Проведение обследований по выявлению деградированных и загрязненных земель в целях их консервации и реабилитации, а также подбор, разработка и проведение оптимальных комплексов природоохранных и компенсационных мероприятий по снижению негативного антропогенного воздействия на окружающую среду, адаптированных к локальным природным условиям и видам воздействия. Заключительным шагом является оценка состояния экосистем и остаточных последствий антропогенного воздействия на окружающую среду после проведения природоохранных и рекультивационных мероприятий.

В современном мире микроорганизмы активно используются для биоремедиации. Они «работают» сами по себе или в составе различных биопрепаратов. Разрабатываются новые и совершенствуются уже существующие технологии очистки на основе микроорганизмов. В качестве примера можно привести одну из недавних разработок – биокаталитическую технологию удаления сероводорода и рекуперации элементарной серы из загрязненных газов, практически не требующую использования реагентов.

Бактерии играют роль экологов в самых разных сферах производства. С их помощью возможно проводить очистку не только трех небиологических (гидро-, лито-, атмосферы) и так называемую «живую» (биосфера) оболочек Земли, но и ликвидировать последствия аварий в исключительно антропогенных зонах – например, на предприятиях. Многие микроорганизмы успещно справляются с коррозией, многие могут бороться со своими «собратьями» - бактериями патогенных видов, делая окружающую человека среду пригодной для работы.

Список литературы

1. Зенова Г.Н., Штина Э.А. Почвенные водоросли. М., МГУ, 1991, 96 с.

2. Кабиров Р.Р. Роль почвенных водорослей в поддержании устойчивости наземных экосистем. // Альгология, 1991.Т.1, № 1, с.60-68.

3. Рыжов И.Н., Ягодин Г.А. Школьный мониторинг городской среды. М., «Галактика», 2000 , 192 с.

4. Лысак А.В.; Сидоренко Н.Н.; Марфенина У.Е.; Звягинцев Д.Г.; Микробные комплексы городских почв. // Почвоведение. 2000, № 1,стр. 80-85.

5. Яковлев А.С. Биологическая диагностика и оценка. // Почвоведение.2000. № 1,стр.70-79.

6. И. Ю. Кирцидели, Т. М. Логутина, И. В. Бойкова, И. И. Новикова. Влияние интродуцированных нефтеразлагающих бактерий на комплексы почвенных микроорганизмов. // Новости систематики низших растений. 2001. Т. 34

В условиях города наблюдается наиболее наглядное сочетание естественных факторов почвообразования с вновь возникшими, более мощными и, несомненно, доминирующими антропогенными факторами, что ведет к формированию здесь специфических почв и почвоподобных тел. И на сегодняшний день стало очевидным, что почва не всегда является объектом потенцииального плодородия, дарующим жизнь; в условиях современного техногенеза она в большей мере выступает как природное тело, сохраняю щее, за счет высокого потенциала своих протекторных функций, экологиче ское равновесие того или иного ландшафта. И городские почвы наглядный тому пример.

Основным результатом развития процесса урбанизации является значительное отчуждение продуктивных земель под застройки и промышленные объекты, при этом площади таких земель повсеместно увеличиваются. Основная причина трансформации почвенного покрова городов лежит во все прогрессирующей строительной деятельности человечества. С этим связаны изменения почв, включающие снятие, уничтожение или перемещение плодородного слоя, а также накопление, возможно, здесь же вредных промышленных и строительных отходов. Особенно много таких земель в Европе. По данным М.Н. Строгановой (1997), в Бельгии они занимают 28%, Великобритании - 12%, Германии - 11% площади. В Российской Федерации в городах и населенных пунктах, на территории, равной 0,65% от общей площади, проживает около 3/4 населения, т. е. более 100 млн. человек.

Нужно отметить, что возросшая за последние десятилетия интенсив ность антропогенной трансформации почв, привела к существенному изменению компонентного состава и структуры почвенного покрова больших территорий. Все почвы города разделяются на группы: естественные ненарушенные почвы, естественно-антропогенные поверхностно преобразованные, антропогенные глубоко преобразованные урбаноземы и почвы техногенных поверхностных почвоподобных образований - урботехноземы .

Основным отличием городских почв от природных является наличие диагностического горизонта «урбик«. Это поверхностный насыпной, перемешанный горизонт, часть культурного слоя мощностью более 50 см, с примесью - более 5% - антропогенных включений (строительно-бытового мусора, промышленных отходов). Его верхняя часть гумусирована. Наблюдается нарастание горизонта вверх за счет пылевых атмосферных выпадений, эоловых перемещений, антропогенной деятельности. Естественные ненарушенные почвы сохраняют нормальное залегание горизонтов естественных почв и приурочены к городским лесам и лесопарковым территориям, расположенным в черте города.

Естественно-антропогенные поверхностно преобразованные почвы в городе подвергаются поверхностному изменению почвенного профиля менее 50 см мощности. Они сочетают в себе горизонт «урбик» мощностью менее 50 см и ненарушенную нижнюю часть профиля. Почвы сохраняют типовое название с указанием характера нарушенности (например, урбо-подзолистая скальпированная, погребенная и т. д.).

Антропогенные глубоко преобразованные почвы образуют группу соб ственно городских почв урбаноземов , в которых горизонт урбик имеет мощ ность более 50 см. Они формируются за счет процессов урбанизации на культурном слое или на насыпных, намывных и перемешанных грунтах мощностью более 50 см, и подразделяются на 2 группы: физически преобразованные почвы, в которых произошла физико-механическая перестройка профиля (урбанозем, культурозем, некрозем, экранозем); химически преобразованные почвы, в которых произошли значительные хемогенные изменения свойств и строения профиля за счет интенсивного химического загрязнения как воздушным, так и жидкостным путем, что и отражается на их разделении (индустризем, интрузем).

Кроме этого, на территории городов формируются почвоподобные техногенные поверхностные образования - урботехноземы. Они представляют собой искусственно созданные путем обогащения плодородным слоем или торфокомпостной смесью насыпных или других свежих грунтов. Среди них выделяют реплантоземы, конструктоземы.

Несомненно, что естественный почвенный покров на большей части современных городов уничтожен и (или) претерпевает кардинальные изменения, поэтому, наряду с изучением влияния загрязнения городских почв на экологию города, усиливается интерес к особенностям их морфологии и физико-химического строения. Отмечены значительные отличия этих почв от естественных (таблица 1).

Таблица 1 - Признаки вновь возникших городских почв

Городские почвы - это антропогенно измененные почвы, имеющие созданный в результате человеческой деятельности поверхностный слой мощностью более 50 см, полученный перемешиванием, насыпанием или погребением материала урбаногенного происхождения, в том числе строительно-бытового мусора.

Общие черты городских почв следующие:

• материнская порода - насыпные, намывные или перемешанные грунты или культурный слой;
• включения строительного и бытового мусора в верхних горизонтах;
• нейтральная или щелочная реакция (даже в лесной зоне);
• высокая загрязненность тяжелыми металлами (ТМ) и нефтепродуктами;
• особые физико-механические свойства почв (пониженная влагоемкость, повышенная объемная масса, уплотненность, каменистость);
• рост профиля вверх за счет постоянного привнесения различных материалов и интенсивного эолового напыления.

Специфика городских почв состоит в сочетании перечисленных свойств. Для городских почв характерен специфический диагностический горизонт "урбик" (от слова urbanus - город). Горизонт "урбик" - поверхностный органо-минеральный насыпной, перемешанный горизонт, с урбоантропогенными включениями (более 5% строительно-бытового мусора, промышленных отходов), мощностью более 5 см (Федорец, Медведева, 2009).

В результате антропогенного воздействия городские почвы имеют существенные отличия от природных почв, главными из которых являются следующие:

• формирование почв на насыпных, намывных, перемешанных грунтах и культурном слое;
• наличие включений строительного и бытового мусора в верхних горизонтах;
• изменение кислотно-щелочного баланса с тенденцией к подщелачиванию;
• высокая загрязненность тяжелыми металлами, нефтепродуктами, компонентами выбросов промышленных предприятий;
• изменение физико-механических свойств почв (пониженная влагоемкость, повышенная плотность, каменистость и т.д.);
• рост профиля за счет интенсивного напыления.

Можно выделить некоторые группы городских почв: естественные ненарушенные, сохраняющие нормальное залегание горизонтов естественных почв (почвы городских лесов и лесопарков); естественно-антропогенные поверхностно преобразованные, почвенный профиль которых изменен в слое мощностью менее 50 см; антропогенные глубокопреобразованные почвы, формирующиеся на культурном слое или насыпных, намывных и перемешанных грунтах мощностью более 50 см, в которых произошла физико-механическая перестройка профилей или химическое преобразование за счет химического загрязнения; урботехноземы - искусственные почвогрунты, созданные путем обогащения плодородным слоем, торфо-компостной смесью насыпных или других свежих грунтов. В городе Йошкар-Оле, в Заречной части города, целый микрорайон построен на искусственном грунте - песке, который намыт со дна р. Малая Кокшага, толщина грунта доходит до 6 м.

Почвы в городе существуют под воздействием тех же факторов почвообразования, что и природные ненарушенные почвы, но в городах антропогенные факторы почвообразования преобладают над естественными факторами. Особенности почвообразовательных процессов на городских территориях состоят в следующем: нарушение почв в результате перемещения горизонтов с природных мест залегания, деформация структуры почвы и порядка расположения почвенных горизонтов; низкое содержание органического вещества - основного структурообразующего компонента почвы; уменьшение численности популяций и активности почвенных микроорганизмов и беспозвоночных как следствие дефицита органического вещества.

Значительный вред городским биогеоценозам наносит вывоз и сжигание листвы, в результате чего нарушается биогеохимический цикл питательных элементов почвы; почвы постоянно беднеют, состояние произрастающей на них растительности ухудшается. Кроме того, сжигание листвы на территории города приводит к дополнительному загрязнению городской атмосферы, поскольку при этом в воздух поступают те самые вредные загрязнители, в том числе тяжелые металлы, которые были сорбированы листьями.

Основными источниками загрязнения почвы являются бытовые отходы, автомобильный и железнодорожный транспорт, выбросы теплоэлектростанций, промышленных предприятий, сточные воды, строительный мусор.

Городские почвы - это сложные и быстро развивающиеся природно-антропогенные образования. На экологическое состояние почвенного покрова оказывают негативное воздействие производственные объекты через выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух и вследствие накопления и хранения отходов производства, а также выбросы автотранспорта.

Результатом многолетнего воздействия загрязненного атмосферного воздуха является содержание металлов в поверхностном слое городских почв, связанные с изменением технологического процесса, эффективностью пылегазоулавливания, влиянием метрологических и других факторов.

Как показали результаты ряда исследований (Воскресенская, 2009), содержание тяжелых металлов - свинца, кадмия, меди и цинка неравномерно распределено по территории города Йошкар-Олы (табл. 5-6). Анализируя данные исследования, следует отметить, что концентрация тяжелых металлов на территории города в целом не имеет четко выраженной направленности, скорее носит мозаичное распределение.

Таблица 5 - Содержание тяжелых металлов в почве города Йошкар-Олы
(Воскресенская, 2009)

№	Район исследования, улицы	Содержание тяжелых металлов, мг/кг
		свинец	кадмий	медь	цинк
Лесопарковая зона
1	ООПТ «Сосновая роща»	4,2±0,01	0,9±0,01	2,2±0,01	21,5±0,03
Промышленная и селитебная зоны
2	Красноармейская	146,5±8,46	1,6±0,06	45,6±2,63	169,6±9,79
3	Советская	28,1±1,33	1,2±0,01	22,7±1,08	173,7±8,87
4	Луначарского	47,0±2,13	0	20,8±1,09	141,3±7,58
5	Машиностроителей	35,0±0.05	0,5±0,01	104,9±0,96	37,5±0,01
6	Воинов интернационалистов	22,5±0,02	0,7±0,01	37,5±0,31	96,7±0,02
7	Водопроводная	27,5±0,01	0,5±0,03	25,0±0,03	13,8±0,01
8	Пушкина	34,2±0,02	2,0±0,01	35,2±0,03	12,7±0,01
9	Панфилова	25,0±0,02	0	86,5±0,05	33,8±0,01
10	Карла Маркса	30,7±0,02	0	21,0±0,06	82,2±3,02
11	Ленинский проспект	51,7±0,01	0,5±0,01	82,7±0,02	112,5±8,42
12	Кирова	40,0±0,03	0	25,5±0,03	38,2±0,03
13	Димитрова	29,2±0,03	0,9±0,02	25,5±0,06	33,7±0,01
14	Коммунистическая	32,4±0,03	0	21,7±0,03	98,0±7,01
15	Эшкинина	36,7±0,03	0	35,2±0,03	94,2±0,51
16	Эшпая	34,2±0,04	0	38,0±0,06	92,3±3,01
17	ЙванаКырли	93,5±0,04	0	92,5±0,05	232,5±7,02
18	Карла Либкнехта	51,4±0,09	0,4±0,01	38,3±0,12	72,3±1,12
	Среднее содержание по городу, без ООПТ	48,5	0,5	42,3	96,2
	ПДК (валовое содержание)	130,0	2,0	132,0	220,0

Таблица 6 - Значения комплексного индекса загрязнения почвы, Zc
(Воскресенская, 2009)

№	Район исследования	Zc	Оценка уровня загрязнения
1	Красноармейская	24,97	умеренно опасная
2	Советская	13,62	допустимая
3	Луначарского	11,51	допустимая
4	Машиностроителей	34,94	опасная
5	Воинов интернационалистов	24,79	умеренно опасная
6	Водопроводная	7,03	допустимая
7	Пушкина	11,37	допустимая
8	Панфилова	28,08	умеренно опасная
9	Карла Маркса	8,54	допустимая
10	Ленинский проспект	31,34	умеренно опасная
11	Кирова	8,41	допустимая
12	Димитрова	8,36	допустимая
13	Коммунистическая	9,52	допустимая
14	Эшкинина	13,99	допустимая
15	Эшпая	4,75	допустимая
16	Й. Кырли	22,79	умеренно опасная
17	К. Либнехта	44,31	опасная
18	Парк ХХХ-летия ВЛКСМ	4,92	допустимая
19	Завод НП «Искож»	12,37	допустимая
20	ОАО «Марбиофарм»	22,47	умеренно опасная
21	ЗАО «Мясокомбинат»	5,47	допустимая
22	ОКТБ «Кристалл»	11,47	допустимая
23	ОАО «ММЗ»	21,13	умеренно опасная

Несмотря на неоднородность городских почв, полученные результаты дают возможность выявить степень антропогенного влияния на содержание металлов в почвах города Йошкар-Олы. Анализ показал, что в грунтах города содержание свинца в 11,5, меди в 19,2, а цинка в 4,5 раза больше, чем в лесопарке «Сосновая роща». В целом следует отметить, что в исследуемых почвах города Йошкар-Олы не выявлено существенных превышений ПДК по валовому содержанию тяжелых металлов, однако все же остается достаточно высокий уровень содержания ТМ вдоль автомагистралей и в промышленной части города.

При изучении загрязнения городских почв радионуклидами (Воскресенский, 2008) было установлено, что более высокое содержание 40K, 226Ra, 232Th и 90Sr наблюдалось на антрапогенно-загрязненных территориях, это объясняется тем, что в городе Йошкар-Оле до 30% территории занимают почвы с сильной степенью нарушенности профиля, в строении которого присутствуют насыпные гумусовые слои мощностью от 18 до 30 см, а также погребенные органо-минеральные (иногда торфяные) горизонты. Известно, что уровни содержания радионуклидов в почвах в значительной степени обусловлены их содержанием в почвообразующих породах. В целом, содержание радионуклидов в почвах города Йошкар-Олы можно классифицировать как не значительное, более высокий уровень загрязнения городских почв радиоактивными элементами связан с антропогенной деятельностью. В целом, загрязненность почв основными дозообразующими радионуклидами не вызывает опасений, среднее значение по городу Йошкар-Оле намного меньше, чем по России (Государственный доклад …, 2007, 2008, 2009).

Таким образом, почвы г. Йошкар-Олы имеют низкий уровень загрязнения, это свидетельствует о том, что несмотря на высокую антропогенную нагрузку, городские почвы сохранили способность самоочищаться. Кроме того, загрязнение почвы солями тяжелых металлов не является актуальной проблемой, так как на территории города отсутствуют химические, металлургические, нефтехимические и другие предприятия, являющиеся источниками загрязнения атмосферного воздуха и почвы.

Почва непосредственно влияет на среду обитания и качество жизни населения. Поэтому проблемы сбора, хранения, вывоза и утилизации отходов производства и потребления, благоустройства и санитарного содержания населённых мест продолжают оставаться одними из приоритетных направлений в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия человека.

Утилизация отходов. Под отходами понимают остатки сырья материалов и полуфабрикатов, образовавшихся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично потребительские свойства исходного материала; продукты физико-химической переработки сырья, а также добычи и обогащения полезных ископаемых, получение которых не является целью рассматриваемого производственного процесса и, которые могут быть использованы в производстве в качестве сырья для переработки, топлива и др. Отходы относятся к материальным объектам, которые могут обладать высокой потенциальной опасностью для окружающей среды и здоровья населения.

Отходы делятся на бытовые (коммунальные) и промышленные (отходы производства). В свою очередь бытовые и промышленные отходы можно подразделить на две группы: твердые (отходы металлов, дерева, пластмасс, пыли, мусор и т.д.) и жидкие (осадки сточных вод, шламы и т.д.). Отходы по степени возможного вредного воздействия на окружающую среду подразделяются на чрезвычайно опасные (1 класс), высоко опасные (2 класс), умерено опасные (3 класс), мало опасные (4 класс) и практически неопасные (5 класс). Классы опасности отходов введены Федеральным законом от 30.12.2008 N 309-ФЗ.

Количество накопившегося мусора на планете растет, при этом на каждого городского жителя приходится от 150 до 600 кг мусора в год. На одного горожанина Российской Федерации приходится 300-400 кг/год бытового мусора (в г Москве - 300-320 кг).

Основными нерешенными вопросами в сфере санитарной очистки территорий населённых мест являются: наличие несанкционированных свалок, приводящих к загрязнению почвы, грунтовых вод, атмосферного воздуха и являющихся кормовой базой для мышевидных грызунов; увеличение накопления отходов, изменение их структуры, в том числе с большим сроком разложения; неудовлетворительная организация сбора, хранения и вывоза мусора. Такие проблемы наиболее характерны для г. Йошкар-Олы. Мусоросборные площадки, построенные преимущественно 30-40 лет назад под накопление до 1 м3 отходов на одного жителя, сейчас применяются при норме 1,25 м3. Фактически с учётом крупногабаритного мусора, в том числе сложного комбинированного состава в виде изделий, утративших свои потребительские свойства (старая мебель, бытовые приборы, бытовая техника, коляски, упаковка, отходы ремонта жилья и т.п.), эта норма превышает 1,45 м3, а в центральной части города составляет около 2 м3. Открытие значительного количества новых организаций мелкорозничной торговли, общепита, объектов бытового обслуживания населения, офисных помещений продолжает усугублять проблему (Ежегодный доклад..., 2010).

В настоящее время существует несколько способов утилизации отходов. По технологической сущности методы обезвреживания отходов могут быть разделены на: 1) биотермические (свалки, поля запахивания, полигоны складирования, компостные поля и завод биотермического компостирования); 2) термические (сжигание без использования, сжигание отходов как энергетического топлива, пиролиз с получением горючего газа и нефтеподобных масел); 3) химические (гидролиз); 4) механические (прессование отходов в строительные блоки). Но наибольшее распространение получили биотермический и термический методы. На территории России слабо организована система сортировки мусора на полигонах.

Анализ фракционного состава твердых бытовых отходов (ТБО), поступающих на полигон ТБО города Йошкар-Олы, показал, что на долю пищевых отходов приходится 40-42%, бумаги - 31-33, древесины - 4,6-5,0, полимерных материалов - 3,5-5,0, текстиля - 3,5-4,5, стеклобоя - 2,0-2,5, камней и керамики - 1,5-2,0, черных и цветных металлов - 0,5-0,6, костей - 0,3-0,5, кожи и резины - 0,5-1,0, угля и шлака - 0,8-1,5 и отсева - 11,0-20,0% (табл. 7).

Таблица 7 - Состав твердых бытовых отходов в Российской Федерации и г. Йошкар-Оле, %
(Экология города Йошкар-Олы, 2007)

Полигоны захоронения отходов. Полигон по захоронению отходов - это специальное инженерное сооружение, исключающее негативное воздействие на окружающую среду в процессе захоронения отходов. Проект организации и строительства полигона предусматривает создание противофильтрационных многослойных экранов, препятствующих поступлению фильтрата в почвогрунты и водоносные горизонты. Наряду с этим на полигоне образуется сбор и очистка фильтрата. Организация и строительство полигона осуществляются в соответствии с законодательством в области охраны окружающей среды и обращения с отходами, санитарно-эпидемиологического и градостроительного законодательств, а также при наличии положительного заключения государственной экспертизы на проект этого строительства.

Современный полигон ТБО - это комплекс природоохранных сооружений, предназначенный для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения ТБО, предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду, загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, распространения грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов.

В городском округе «Город Йошкар-Ола» имеется два объекта захоронения отходов: один для захоронения твердых бытовых отходов, а второй для промышленных отходов. Свалка твердых бытовых отходов предназначена для складирования твердых отходов, предусматривает постоянную, хотя и очень долговременную переработку отходов при участии кислорода воздуха и микроорганизмов.

На полигон промышленных отходов г. Йошкар-Олы принимаются промышленные отходы 3-4 класса опасности (шламы, содержащие соли тяжелых металлов, кислоты, щелочи и т.д.), образующиеся в ходе производства на промышленных предприятиях города.

Согласно Федеральному закону от 08.08.2001 № 128-ФЗ деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке, размещению отходов I - IV класса опасности подлежит лицензированию. Не подлежит лицензированию деятельность по накоплению отходов I - V класса опасности, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию, размещению отходов V класса опасности (в ред. Федерального закона от 30.12.2008 N 309-ФЗ).

Почвенный покров городской территории представлен естественными почвами разной степени нарушенности и почвами антропогенного происхождения (почвогрунтами или, как их сейчас принято называть, урбаноземами). Основная масса почв в городе находится под слоем асфальта, под домами и под газонами. Естественные почвы можно встретить лишь на участках естественных лесов, находящихся в черте города.

Система горизонтов в городских почвах, их мощность, морфологическая выраженность на разных участках городской территории сильно изменяются. Наблюдается полное исчезновение некоторых горизонтов (А 1, А 1 А 2 , А 2 В) или нарушение их последовательности, появление отбеливания и оглеения на контакте слоев разного гранулометрического состава. В степной зоне в городских почвах отсутствуют горизонты А, АВ, часто и горизонт В 1 , встречаются включения мусора, обломков кирпича и т. п.

Почвы разной степени нарушенности, как правило, приурочены к периферийным участкам, селитебным зонам. Эти почвы сочетают в себе ненарушенную нижнюю часть профиля и антропогенно нарушенные верхние слои. По способу образования верхний слой может быть насыпным, перемешанным или перемешанно-насыпным. Нарушение может затрагивать гумусово-аккумулятивный горизонт, а может достигать иллювиальных горизонтов. Так, профиль дерново-подзолистой слабонарушенной почвы имеет следующее строение: U↓ (0...25 см) - урбанизированный слой, образованный в результате перемешивания почвенных слоев, темно-серый, с включениями кирпичей, бытового мусора; далее следуют горизонты: А 2 В, В 1, В 2 и С.

Профиль дерново-подзолистой сильнонарушенной почвы включает горизонты: U 1h (0...15см) - урбанизированный гумусированный слой темно-серого или серого цвета с включениями; U 2h ↓ (15...50 см) - урбанизированный слой с потечным гумусом по ходам корней, серого или светло-серого цвета, содержит обилие включений бытового или промышленного характера; постепенно переходит в горизонт В 1 далее в горизонты В 2 и С.

Для большинства почвогрунтов городов характерно отсутствие генетических почвенных горизонтов А и В. Почвенный профиль представляет собой сочетание различных по окраске и мощности антропогенных слоев с включениями бытового, строительного, промышленного мусора (U 1, U 2 ,U 3 и т.д.). Такие почвогрунты, или урбаноземы, характерны для центральной части городов и территорий новостроек.

Своеобразный почвенный профиль имеют почвы газонов и скверов. Он отличается большой мощностью гумусового горизонта и перегнойно-торфокомпостного слоя (70...80 см и более), который развивается в нижней иллювиальной части почвенного профиля.

По сравнению с природными условиями в городе происходит изменение всех факторов почвообразования, главным из которых является деятельность человека.

Сильно изменяется тепловой режим почвогрунтов. Температура почвы на поверхности в среднем на 1...3 °С (10 °С) выше, чем окружающей местности. В большей степени это наблюдается на автомагистралях и в районах с высокой плотностью застройки. Изнутри почвы подогреваются городской теплосетью. В связи с этим происходит ранний сход снега, увеличивается вегетационный период растений.

Наличие в городе значительных водонепроницаемых участков с пониженной инфильтрационной способностью обусловливает существенное изменение дренажного процесса. Это проявляется в уменьшении времени, увеличении объема и интенсивности стока, что приводит к усилению процессов эрозии, а также к смыву почв. Вследствие таких неблагоприятных явлений происходит уменьшение запасов влаги в корнеобитаемом слое.

В городах наблюдается нивелирование форм рельефа: засыпание оврагов, срезание холмов и склонов.

Характерной особенностью почв городов является отсутствие подстилки, а там, где она имеется, ее мощность очень мала (не более 2 см). Гранулометрический состав почв и почвогрунтов преимущественно легкосуглинистый, реже супесчаный и среднесуглинистый. Примесь скелетного материала в антропогенно нарушенных почвах достигает 40...50 % и более. В почвогрунтах присутствуют включения бытового характера. Вследствие высокой рекреационной нагрузки наблюдается сильное уплотнение поверхности почвогрунтов. Плотность сложения в основном составляет 1,4...1,6 г/см 3 , а на селитебных участках - до 1,7 г/см 3 .

Отличительная особенность городских почв - высокое значение рН. Обменная кислотность в среднем составляет 4,7...7,6, что значительно выше, чем в почвах близлежащих территорий (3,5...4,5).

Следует отметить, что формирование почвенного покрова происходит при активной смене почвообразующих пород, дроблении структуры за счет частичного запечатывания искусственными покрытиями, амортизации или деградации вплоть до полной замены почв на отдельных участках.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Биологический факультет

Кафедра экологии

Доклад

на тему: "Разнообразие почв и почвоподобных тел в городских экосистемах"

Новиковой Евгении

преподаватель: доктор биол. наук,

профессор Махонина Галина Ивановна

Екатеринбург - 2011

Анализ отечественной литературы обнаруживает не только отсутствие в национальной классификации России почв городских ландшафтов, но и разобщенность исследователей в данном направлении.

Более близка к данной проблеме классификация антропогенно-преобразованных почв и почвоподобных поверхностных образований, предложенная группой сотрудников Почвенного института им. Докучаева, явившаяся итогом обобщения многолетних работ ученых из России и стран СНГ, вписывающаяся в общую классификацию почв России.

Основываясь на данной разработке и на изучении различных подходов к проблеме систематики и классификации городских почв в России, в ближнем и дальнем зарубежье и собственных исследованиях Г.В. Добровольского предложена следующая классификация почв таежной зоны. Она основана на особенностях профильно-генетического (морфологического) строения почвенного профиля как достаточно простого и универсального подхода, а также на характере почвообразующих пород и грунтов. Данная классификация разработана для почв городов средней полосы России.

Все почвы города разделяются на группы почв: естественных ненарушенных, естественно-антропогенных, поверхностно-преобразованных (естественных нарушенных), антропогенных глубоко-преобразованных урбаноземов и почв техногенных поверхностных почвоподобных образований - урботехноземов.

Основным отличием городских почв от природных является наличие диагностического горизонта "урбик". Это поверхностный насыпной, перемешанный горизонт, часть культурного слоя с примесью антропогенных включений (строительно-бытового мусора, промышленных отходов) более 5 %, мощностью более 5 см. Его верхняя часть гумусирована. Наблюдается нарастание горизонта вверх за счет пылевых атмосферных выпадений и эоловых перемещений. урботехнозем почва таежная антропогенный

Естественные ненарушенные почвы сохраняют нормальное залегание горизонтов естественных почв и приурочены к городским лесам и лесопарковым территориям, расположенным в черте города.

Таблица. Классификация городских почв таежной зоны

Блок почв	Естественные почвы в пределах города	Естественно-антропогенные почвы	Антропогенные преобразованные	Техногенные поверхностные почвоподобные образования
Класс почв	Естественные почвы	Поверхностно-преобразованные естественные почвы	Антропоземы: антропогенные глубоко-преобразованные почвы	Техноземы поверхностно-гумусированные (искусственно созданные)
Тип городских почв	Подзолистые, болотно-подзолистые, аллювиальные, дерновоглеевые и др. с признаками урбогенеза	Те же, но с преобразованием, затронуто менее 50 см профиля (урбопочва)	Урбаноземы: преобразованием затронуто более 50 см профиля	Урботехноземы (почвогрунты)
Подтип почв	Дерново-подзолистые, болотно-подзолистые и другие	Те же, но нарушенные, скальпированные, насыпные и т.д.	1.Урбанозем 2. Культурозем 3. Экранозем 4. Некрозем 5. Индустризем 6. Интрузем	1. Реплантозем 2. Конструктозем

Естественно-антропогенные поверхностно-преобразованные почвы в городе подвергаются поверхностному изменению почвенного профиля менее 50 см мощности. Они сочетают в себе горизонт "урбик" мощностью менее 50 см и ненарушенную нижнюю часть профиля. Почвы сохраняют типовое название с указанием характера нарушенности. В настоящее время отсутствуют строгие номенклатурные названия подобных почв, поскольку они не разработаны и в общей национальной классификации почв России.

Антропогенные глубоко-преобразованные почвы образуют группу собственно городских почв урбаноземов, в которых горизонт "урбик" имеет мощность более 50 см. Они формируются за счет процессов урбанизации на культурном слое или на насыпных, намывных и перемешанных грунтах мощностью более 50 см, и подразделяются на 2 подгруппы: 1) физически преобразованные почвы, в которых произошла физико-механическая перестройка профиля (урбанозем, культурозем, некрозем, экранозем); 2) химически преобразованные почвы, в которых произошли значительные хемогенные изменения свойств и строения профиля за счет интенсивного химического загрязнения как воздушным, так и жидкостным путем, что и отражается на их разделении (индустризем, интрузем).

Кроме того, на территории городов формируются почвоподобные техногенные поверхностные образования (урботехноземы). Они представляют собой созданные искусственно почво-грунты, путем обогащения плодородным слоем, торфо-компостной смесью насыпных или других свежих грунтов (репланозем, конструктозем).

Антропогенно-преобразованные и искусственно созданные почвы могут быть диагностированы по следующим признакам:

Тип "Урбанозем".

А. Физически-преобразованные:

1. Урбаноземы (собственно) - почвенный профиль состоит из серии диагностических горизонтов U1, U2 и т.д., из своеобразного пылевато-гумусного субстрата разной мощности и качества с примесью городского мусора; могут подстилаться непроницаемым материалом (асфальтом, фундаментом, бетонными плитами, коммуникациями). Характеризуются отсутствием генетических горизонтов до глубины 50 см и более. Формируются на грунтах разного происхождения и на культурном слое.

2. Культуроземы - городские почвы фруктовых и ботанических садов, старых огородов. Характеризуются большой мощностью гумусового горизонта, наличием перегнойно-торфо-компостных слоев мощностью более 50 см, развивающихся на нижней иллювиальной части почвенного профиля, на культурном слое или на грунтах разного происхождения.

3. Некроземы - почвы, входящие в комплекс почв городских кладбищ. Перемешанность грунтов более 200 см.

4. Экраноземы - экранированные почвы (название условно). Формируются под асфальтобетонным покрытием, камнем. Их также называют мощеные, запечатаные.

Б. Химически преобразованные:

К химически преобразованным и загрязненным почвам могут относиться и техногенно-загрязненные почвы, в которых сохраняется генетический профиль.

5. Индустриземы - почвы промышленно-коммунальных зон. Сильно техногенно загрязненные тяжелыми металлами и другими токсичными веществами, которые изменяют почвенно-поглощающий комплекс почв, предельно сокращают биоразнообразие почвенной биоты, делают почву почти абиотичной. Уплотненные, бесструктурные, с включениями токсичного непочвенного материала объемом более 20 %. Название условно, их также можно назвать "поллютозем".

6. Интруземы - почвы, пропитанные органическими масляно-бензиновыми жидкостями. Они формируются на территории бензозаправочных станций и автомобильных стоянок, когда масло и бензин постоянно проникают в грунт. Название условно, их также предлагается назвать "урбохемозем", "нефтезем".

Тип "Урботехнозем".

Поверхностно-гумусированные урботехноземы.

В городах, в районах массовой застройки формируются искусственно созданные поверхностные образования, которые по своим свойствам близки к Техноземам, но отличаются от них некоторыми признаками, сближающими их с почвами, которые ранее назывались "почва-грунт".

Урботехноземы (слаборазвитые, молодые, примитивные) различаются по мощности и свойствам, гумусированного слоя, составу и свойствам породы.

1. Реплантоземы - почвы, которые состоят из маломощного гумусового слоя, слоя торфо-компостной смеси или слоя органо-минерального вещества, нанесенных на поверхность рекультивируемой породы. В основном формируются в районах городским промышленных и селитебных новостроек, на новых газонах. Термин "реплантозем" был введен И.А. Крупениковым и Б.П. Подымовым.

2. Конструктоземы - искусственно целенаправленно создаваемые почвы-грунты, состоящие из слоев грунта разного гранулометрического состава и происхождения и насыпного плодородного слоя. В настоящее время данные почвы в городах не конструируются и рассматриваются как проблема будущих работ.

Кроме этих почвоподобных образований, в городах имеются места мусорных свалок со слабо гумусированными и негумусированными минеральными грунтами.

Большая часть территорий крупных городов представлена урбаноземами, а районы новостроек и строительных площадок урботехноземами, но наряду с ними в городе выделяются и естественные почвы разной степени нарушенности.

В слабонарушенных почвах нарушения затрагивают гумусово-аккумулятивные горизонты (до 10-25 см); в сильно нарушенных почвах глубина нарушений достигает иллювиальных горизонтов (до 25-50 см). К погребенным относятся городские почвы, сохранившие под антропогенной толщей весь почвенный профиль или какую-либо его верхнюю часть.

Большое значение для классификации городских почв имеет происхождение почвообразующих пород.

Почвообразование в городах происходит на разных по составу, генезису, физическим и химическим свойствам почвообразующих породах. Различаются грунты, образованные тремя способами: перемешанные (на месте), насыпные (привозные) или намывные.

В городских ландшафтах на рекультивируемых насыпных и намывных грунтах со временем могут наблюдаться некоторые признаки начального почвообразования, оструктуривания породы, оглеения, гумусообразования и т.д., то есть начинается эволюция почв от примитивных урботехноземов к урбаноземам, а последние при длительной экспозиции эволюционируют в направлении природных почв.

Литература

1. Строганова М.Н., Агаркова М.Г. Городские почвы: опыт изучения и систематики (На примере юго-западной части г. Москвы).//Вест. МГУ, сер.17. 1992, №7, с. 16-24.

2. Строганова М.Н., Мягкова А.Д., Прокофьева Т.В. Городские почвы: генезис, классификация, функции. - Почва. Город. Экология. Под ред. Г.В. Добровольского. М., 1997, с. 15-85.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Взаимосвязь уровня загрязнения городских почв и здоровья населения города. Стратегическое планирование в организации землепользования в городах. Земли рекреационного назначения. Экологические функции естественных почв. Комплексная оценка земель.

презентация , добавлен 16.03.2015


Типы и виды деградации пригородных почв, оценка степени деградации. Способы рекультивации загрязненных почв. Характеристика г. Ижевска как источника химического загрязнения почв. Технологические приёмы рекультивации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами.

курсовая работа , добавлен 11.06.2015


Влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую природную среду. Компоненты нефти и их действие. Нефтяное загрязнение почв. Способы рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов с применением методов биоремедиации. Характеристика улучшенных методов.

курсовая работа , добавлен 21.05.2016


Исследование понятия и подходов к классификации городских ландшафтов. Выявление степени ландшафтного разнообразия городских поселений Беларуси. Влияние градостроительства на естественные ландшафты. Изучение экологических проблем городских ландшафтов.

курсовая работа , добавлен 11.11.2013


Понятие и морфологические свойства почв. Основы почвенной классификации. Биогеноценотические функции почвы в наземных экосистемах, обусловленные ее физическими, физико-химическими и химическими свойствами. Информационные и целостные функции почвы.

курсовая работа , добавлен 08.03.2012


Понятие педосферы С. Захарова, ее структура. Анализ биоэкологической, биоэнергетической, гидрологической функций. Процессы деградации почв России: обесструктуривание, ветровая эрозия. Типы деградации почв: засоление, заболачивание, загрязнение почв.

реферат , добавлен 19.04.2012


Методы оценки загрязнения почв в объективном представлении о состояние почвы. Оценка опасности загрязнения почв. Биотестирование как наиболее целесообразный метод определения интегральной токсичности почвы. Биодиагностика техногенного загрязнения почв.

реферат , добавлен 13.04.2008


Общая характеристика агроэкологического мониторинга почв. Описание объектов и экотоксикологических показателей агроэкологического мониторинга почв реперных участков. Оценка загрязнений почв реперных участков тяжелыми металлами, пестицидами и изотопами.

курсовая работа , добавлен 11.08.2012


Особенности экологии Южного Урала. Антропогенные изменения почв. Дефляция (выдувание) и эрозия почв. Загрязнение поверхностных вод. Последствия разработки полезных ископаемых. Радиоактивное загрязнение региона. Особо охраняемые природные территории.

реферат , добавлен 22.12.2009


Мегаполисы, крупнейшие города, городские агломерации и урбанизированные районы - это территории глубоко измененной антропогенной деятельностью природы. Выбросы крупных городов изменяют окружающие природные территории.