Почвы городов их особенности

Тема 5. Экология городских почв

И.А. Литвенкова
Экология городской среды: урбоэкология
Курс лекций. – Витебск: Издательство УО «ВГУ им. П.М.Машерова», 2005 – 163 с.

Тема 5. Экология городских почв

1. Почва в условиях городской среды. Понятие урбанозем

В широком понимании городская почва – это любая почва, функционирующая в окружающей среде города. Развитие городских экосистем в отличие от природных, определяется не столько естественными природными процессами, сколько деятельностью человека (которая одновременно является и пусковым механизмом и постоянным регулятором городского почвообразования). Поэтому в городе имеет место значительное изменение всех факторов почвообразования и особенно почвообразующих пород.

Современное почвообразование в городе протекает как в естественных почвах, на культурном слое антропогенных отложений, так и на грунтах, не измененных почвообразованием и влиянием человека. Культурный слой представляет собой исторически сложившуюся систему напластований, образовавшуюся в результате деятельности человека. Мощность культурного слоя различна и может колебаться от нескольких сантиметров до десятков метров. Почвы, формирующиеся на мощном культурном слое, имеют ряд химических особенностей. В них происходит смещение в щелочную сторону реакции среды почвенных растворов и аккумуляция таких элементов, как фосфор, сера, азот, магний и др.

В городе встречаются:

«запечатанные» территории под покрытием, непроницаемым для водного и воздушного обмена, так называемый урбанозем — новый тип почв, образуемый на застроенных участках города;

для городов характерны также техноземы – почвы, создаваемые человеком в процессе рекультивации тех или иных объектов хозяйственного освоения участков земли;

открытые территории, которые могут быть озелененными, где почвы сохраняют свои экологические функции;

не озелененные территории, где растительность представлена сорными и рудеральными видами, а почвы деградируют, теряя плодородие и основные свойства.

Для урбанозема и технозема характерно:

1) Отсутствие четко выраженных горизонтов;

2) Мозаичный характер окраски;

3) Малая пористость и повышенная плотность;

4) Часто происходит нарушение или отсутствие структуры: почва состоит из очень мелких частиц, диаметром до 0,001 мм в следствии чего наблюдается плохая аэрация, инфильтрация почвенного покрова. Характерны процессы дефляции почв – раздувания мелких частиц ветром, происходящие за счет ухудшения структуры почвы и нарушения травянистого покрова в условиях антропогенных нагрузок города.

Экологические функции почвы в городе

1. В первую очередь почва является средой, обеспечивающей условия роста и развития растений в городе, путем удовлетворения их потребностей не только в питательных веществах, но и во влаге, пространстве, тепле.

2. Очень важная функция городских почв заключается в очищении окружающей среды от различного рода загрязняющих твердых, жидких и газообразных веществ. Так почвы являются универсальным фильтром на пути миграции в реки и грунтовые воды тяжелых металлов, органических веществ и других продуктов жизнедеятельности города. Почвы влияют на химический состав подземных вод. Благодаря своим биогеохимическим свойствам и мелкодисперсной структуре почва может превращаться в «депо» токсических соединений, и она же может играть до известной степени роль барьера для солей тяжелых металлов, пестицидов, нефтепродуктов, минеральных удобрений на пути их миграции в грунтовые воды.

3. Важная роль принадлежит почве в регулировании газового состава атмосферы, ее состояния и качества. В результате активности почвенных организмов и высокой сорбционной способности по отношению к газам, почва способна влиять на содержание в приземном слое атмосферы таких газов как кислород, углекислый газ, азот, оксиды серы, закись азота, оказывающих существенное влияние на состояние здоровья человека.

4. Санитарно-гигиеническая функция городских почв, заключающаяся в утилизации органических отходов, растительных остатков, обеззараживании городской среды от патогенных микроорганизмов и их токсинов.

Источник

Городские почвы

Интенсивная деятельность человека в пределах крупных городов при­водит к существенному и часто необратимому изменению окружаю­щей природной среды: претерпевает изменения рельеф и гидрографи­ческая сеть, естественная растительность сменяется созданными че­ловеком фитоценозами, формируется специфический тип городского микроклимата, за счет увеличения площадей застройки и искусствен­ных покрытий уничтожается или сильно изменяется почвенный по­кров. Все это приводит к образованию специфических почв и почво-подобных тел.

Природно-городская система и почвы

Источники и виды нарушений и их последствия

Источники и виды вмеша­тельства человека

Промы­шленные предприя­тия, НИИ

Авто- и ж.-д. транс­порт

Нарушение водного баланса

В широком понимании городская почва — это любая почва, функционирующая в окружающей среде города.

В настоящее время принято следующее определение:

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

Общие черты городских почв:

• 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.

Все вышеперечисленные свойства в отдельности мы находим и во внегородских почвах, например, в вулканических, аллювиальных. Спе­цифика городских почв состоит в сочетании перечисленных свойств.

Для городских почв характерен диагностический горизонт «урбик» (от слова urbanus — город) — специфический горизонт городских почв.

Горизонт «урбик» — поверхностный органо-минеральный насыпной, перемешанный горизонт, с урбоантропогенными включениями (более 5% строительно-бытового мусора, промышленных отходов), мощностью более 5 см.

Характеристика горизонта урбик:

• Расположение и возраст — формируется в городах и населенных пунктах в течение столетий, но может быть сконструирован при образовании газонов, скверов и т.д.

• Почвообразуюшим материалом служит культурный слой, насып­ные или перемешанные грунты и фрагменты (осколки) естествен­ных почв.

• Цвет — различные оттенки темно-бурых тонов.

• Сложение — рыхлый, слоистый; верхняя часть бывает переуплот­нена из-за повышенной рекреационной нагрузки.

• Гранулометрический состав — преобладает легкий или облегчен за счет включений.

• Структура выражена слабо.

• Каменистость — за счет строительно-бытовых включений.

• Характерно нарастание горизонта вверх за счет пылевых выпа­дений из атмосферы и антропогенного привноса материала.

• Наблюдается высокая вариабельность свойств в горизонте по текстуре, плотности сложения, по обилию включений, по химическим свойствам.

• Величина рН преимущественно бо­лее 7.

Присутствие горизонта «урбик» является основным отличием соб­ственно городских почв от естественноисторических.

Источник

Почвы городов и населенных пунктов

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

Ведущим фактором почвообразования в большинстве типов доминирующих и субдоминирующих городских ландшафтов (урболандшафтов) является техногенез, часто «перекрывающий» влияние естественных, в пер вую очередь, биоклиматических почвообразующих факторов. Интерферен ция различных составляющих техногенеза и природных почвенно-геохимических процессов в городах исключительно сложна. Тем не менее по характеру геохимического изменения естественных и в разной степени измененных городских почв относительно фоновых почв региона можно судить об уровне их техногенной трансформации.

Одной из наиболее характерных особенностей структуры почвенного покрова города является его прерывистость (дискретность) и фрагментарно сть распространения. Процесс запечатывания становится одним из факторов, еще более осложняющим структуру почвенного покрова в городе и диагностику городских почв.

Сложность почвенного покрова обусловлена также различием в сроке освоения территории. В древнем центре города почвы развиваются на мощ ном культурном слое. В новых районах жилищного строительства почвооб разование идет на перемешанных отложениях, спланированных территориях с большей или меньшей срезкой верхних гумусированных слоев.

На территории многих крупных городов естественные нетронутые почвы не сохранились, все они преобразованы либо сельскохозяйственной деятельностью, либо лесомелиоративными мероприятиями, либо затронуты процессами урбанизации. В результате сформировались разнообразные морфологические профили почв со сложной историей. Эти измененные варианты сочетают ненарушенную среднюю и нижнюю части профиля и антропогенно — нарушенные верхние слои. Почвы различаются по гумусированности, карбонатности, оглеенности, по характеру формирования (насыпные, перемешанные), по степени нарушенности профиля, по количеству и составу включений (бетон, стекло, токсичные отходы и т. д.) и другим показателям.

Техноземы.Среди техногенных поверхностных образований различа ются техноземы и техногрунты. К техногрунтам относятся обнаженные срезанные и насыпные) минеральные и торфяные грунты без гумусированных, в том числе искусственных, горизонтов, а также погребенных почвенных профилей (или же последние залегают на глубине >1 м).

Техноземы представляют собой искусственно созданные почвогрунты, которые могут быть следствием целенаправленного конструирования субстрата для определенных хозяйственных нужд, прежде всего земледелия, а также побочным продуктом техногенных нарушений почвенного покрова. Техноземы диагностируются по наличию насыпного гумусового слоя, искусственное происхождение которого устанавливается по ряду морфологических признаков, а также по остаточным или погребенным элементам естественного почвенного профиля. Среди техноземов различаются поверхностно-гумусированные техноземы — почвоподобные образования с поверхностным залеганием органо-минерального вещества и поверхностно негумусированные техноземы, в которых почвенный профиль погребен негумусированной минеральной массой или же срезана верхняя, в том числе гумусированная, часть профиля.

Поверхностно-гумусированные техноземы по характеру строения искусственного гумусированного профиля могут быть разделены на две группы: реплантоземы — почвоподобные тела, в которых гумусовый слой нанесен на поверхность рекультивируемой породы или сильно эродированной (срезанной) почвы; конструктоземы, представляющие собой образования, в которых путем инженерного воздействия изменено естественное залегание почвенных горизонтов или проведено их существенное механическое преобразование.

Все техногенные поверхностные образования разделены на четыре группы: квазиземы, натурфабрикаты, артифабрикаты, токсифабрикаты.

Квазиземы (почвоподобные образования) представляют собой гумуси рованные материалы, внешне сходные с почвами. Состоят из одного или не скольких слоев гумусированного или иного плодородного органогенного ма териала, которые могут подстилаться негумусированным, преимущественно минеральным материалом или чередоваться с ним.

В пределах группы квазиземов выделяются две подгруппы — реплантоземы и урбиквазиземы. Реплантоземы представляют собой земли, рекультивированные под сельскохозяйственное использование, которые характеризуются залеганием насыпного гумусированного слоя на предварительно подготовленную (обычно спланированную) поверхность нарушенных грунтов, в том числе и насыпных.

Урбиквазизёмы отличаются от реплантоземов в основном характером толщи подстилающей гумусированный слой и состоящей из смеси минерального материала и специфических антропогенных включений в виде остатков строительных материалов, коммуникаций, дорожных покрытий и др.

Натурфабркаты (созданные из природных материалов) — представ-ляют собой поверхностные образования, лишенные гумусированного слоя и состоящие из природных минеральных, органических и органо-минеральных материалов. Среди натурфабрикатов различают следующие подгруппы:

Пабралиты — представлены вскрышным минеральным материалом днищ и бортов карьеров и других горных выработок.

Литостраты — насыпные минеральные грунты отвалов вскрышных и вмещающих пород горнодобывающих и строительных предприятий, грунтовые насыпи и выровненные грунтовые площадки, создающиеся при разработке и обустройстве месторождений полезных ископаемых, строительстве поселков и др.

Органостраты — насыпной складированный торф или иной природ ный органический материал.

Органолитостраты — смешанный несортированный органоминеральный материал, представленный предварительно срезанным и складированным для последующей рекультивации гумусированным мелкоземлистым материалом черноземов и других почв.

Артифабрикаты (созданные из искусственных, прошедших переработку материалов) — состоят из искусственных, не встречающихся в природе материалов промышленного и урбаногенного происхождения, залегающие на почве или на специально подготовленных площадках с полностью или частично нарушенными почвами.

Подгруппы артифабрикатов различаются также, как и натурфабрикаты по составу слагающего их материала:

Артииндустраты — представлены нетоксичным материалом промышленной переработки естественных материалов (шлаки, зола и др.).

Артиурбистраты — образованы бытовыми отходами городских свалок.

Атифимостраты — состоят из жидких, полужидких и твердых органических материалов городских фекальных стоков, навозно-жижевых стоков животноводческих ферм, отходов деревообрабатывающей промышленности и др.

Токсифабрикаты (созданные из отравленных, токсичных материалов природного или искусственного происхождения) — состоят из токсичных химически активных материалов, на которых без специальных дезактиваци онных мероприятий долгое время невозможно выращивание сельскохозяй-ственных и лесных культур, а также возобновление естественной раститель ности. К ним относятся материалы шлакохвостохранилищ токсичных отхо дов некоторых промышленных предприятий, отвалов вскрышных пород отдельных месторождений полезных ископаемых, отходы бурения нефтяных и газовых скважин, вязкие нефтепродукты, ядовитые городские отходы, незакрытые отвалы ядохимикатов и минеральных удобрений и др.

В пределах группы токсифабрикатов выделяются практически те же подгруппы, что и в натур — и артифабрикатах. Они отличаются от своих ана логов токсичностью слагающих их материалов: токсилитостраты, токсин дустраты, токсиурбистраты, токсифимостраты.

Дата добавления: 2015-07-18 ; просмотров: 1998 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник