26 Сен

РАЗРАБОТКА БАНКА ДАННЫХ КАЧЕСТВА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ПОЧВ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА КУРГАНА)




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Эффективная деятельность в области охраны окружающей среды может осуществляться только на основе полной информации о характеристике природных объектов и комплексной оценке полученных данных. Особо следует подчеркнуть актуальность оценки состояния почвы, которая является средой, во многом определяющей устойчивость наземно-воздушной экосистемы к негативному антропогенному воздействию. В Конвенции ООН по опустыниванию есть такая фраза: «20 сантиметров плодородной земли – это все, что защищает человечество от вымирания» [3].

Роль почвы долгое время недооценивалась, что выразилось в отсутствии должного внимания как к сбору и накоплению информации об экологическом состоянии почв, экологическому мониторингу почвы, так и к системе нормирования в этой области. Особенно это касается почв городов и населенных пунктов – урбанизированных территорий.

Исследования качества почв городов и крупных населенных пунктов в основном осуществляются только с целью санитарно-гигиенической характеристики территорий, что накладывает свой отпечаток на формирование программы исследований. В большинстве случаев в программу включают контроль основных токсикантов и оценку полученных данных на базе использования ПДК и фоновых значений. Почва рассматривается исключительно как субстрат без учета выполняемых ею экологических функций. Такая ситуация характерна практически для всех исследований, проводимых в рамках государственных программ, осуществляемых Росгидрометом и другими ведомствами.

Основной проблемой является отсутствие систематизированных банков почвенных исследований как основы получения данных для использования в принятии управленческих решений при определении направления развития городских территорий, а также для разработки программ и методов охраны и защиты почв в городе.

Целью настоящей работы является обоснование критериев оценки качества городских почв и почвоподобных образований с целью создания банков данных качества почв урбанизированных территорий на примере города Кургана.

Качественные изменения в содержании почвенно-экологических исследований городских территорий произошли во второй половине 80-х – 90-х годов. В этот период впервые в отечественном почвоведении прошло осознание того, что почвы города, ранее характеризуемые как поверхностные почвоподобные тела, почвогрунты и т. д., по своей пространственно-временной организации и структурно-функциональной роли в урбогеосистеме представляют собой принципиально новый объект научного исследования.             Приоритетное значение имели работы сотрудников факультета почвоведения МГУ (М.Н. Строгановой, М.Г. Агарковой, Т.В. Прокофьевой, М.И. Герасимовой  и других ученых) [4; 5], в которых практически впервые нашли широкое отражение вопросы изучения морфологического строения, генезиса, свойств, экологических функций городских почв, разработаны оригинальные подходы к их систематике, номенклатуре и диагностике, предложены системы показателей и критериев их экологической оценки. Результаты исследований послужили основой для составления первой в России почвенной карты территории города Москвы и методических указаний по оценке городских почв при разработке градостроительной и архитектурно-строительной документации. Большой вклад в исследования городских почв внесли ученые института почвоведения им. В.В. Докучаева в Ленинграде (Санкт-Петербурге), в городах Сыктывкаре, Петрозаводске, Саратове.

Особенности почв урбанизированных территорий. Городские почвы по своей пространственно-временной организации и структурно-функциональной роли в урбогеосистеме представляют собой принципиально новый объект исследования. Хотя городские почвы слабо подходят под классическое докучаевское определение почвы как особого естественноисторического тела природы, все же, они остаются поверхностной многофазной биокосной системой, выполняющей, по мнению академика РАН Г.В. Добровольского, роль базовой составляющей урбогеосистемы [1]. Эта система осуществляет ряд важнейших экологических функций и в значительной степени определяет формирование условий жизни человека в городе.

Учитывая степень нарушенности почв на территориях населенных пунктов, мы можем говорить о новом почвенном образовании – урбаноземах. Данные образования именуются также почво-грунтами или урболитами. Урбанозем — искусственно образованная в процессе формирования городской среды почва, являющаяся биокосной многофазной системой, состоящей из твердой, жидкой и газообразной фаз с непременным участием живой фазы. Она функционирует под воздействием тех же факторов почвообразования, что и естественные почвы, с добавлением специфического в городской среде антропогенного фактора.

В настоящее время существует несколько классификаций почв урбанизированных территорий, основанных преимущественно на определении степени нарушенности почвенного покрова [2].

Выделение группы природных (естественных) почв в пределах городской территории носит во многом условный характер. Главным критерием для их выделения служит практически полное сохранение системы генетических горизонтов, характерных для зональных природных разновидностей. Это диагностируется по ряду морфологических признаков, и приуроченностью данных почв к участкам с остаточной естественной растительностью (пойменные леса, лесопарковые зоны, охраняемые территории, пустыри в основном на периферии города и т.д.). Данная группа почв и формирующиеся на них ландшафты составляют ядро экологического каркаса города и выполняют  роль сохранения биоразнообразия и создания качественного с экологической точки зрения уровня жизни городского населения.

Природно-техногенные почвы  (урбопочвы) отличаются относительно слабой нарушенностью,  главным образом механического характера, верхнего горизонта мощностью 30-40 см, т.е. в пределах  гумусового горизонта.

Техногенно-природные почвы  образуют тип собственно урбаноземов — особого генетического типа антропогенно-преобразованных почв, характеризующихся более высокой степенью нарушенности. Данные почвы соответствуют селитебным территориям и занимают доминирующее положение в урбогеосистеме.

Такое разнообразие почв города требует поиска критериев оценки их качества.  «Качество почв» включает целый комплекс показателей, к основным из которых для урботерриторий можно отнести морфологические и физические свойства, химический  и бактериологический состав.

В то же время,  в контексте понятия «качество — как степень ценности, пригодности, соответствия тому, каким следует быть», можно определить «качество почвы, как ее  способность  в пределах использования земли и границ экосистемы, выдержать биологическую производительность, поддержание экологического качества для жизнеспособной окружающей среды, и поддержание устойчивости экосистемы, здоровья растительного, животного мира и человеческого здоровья» [6].

Для  создания банков данных качества почв, безусловно, в первую очередь необходимо качественное и количественное определение основных  почвенных характеристик с целью их систематизации, хранения, использования. Однако если мы говорим о создании банков данных для почв территории населенного пункта, определение «набора» почвенных характеристик, необходимых для включения в банки данных, зависит от существующего и предполагаемого использования почв. Неотъемлемыми характеристиками оценки качества при этом также являются элементы оценки пригодности почв для тех или иных целей использования, а именно — сравнение с установленными нормативами качества почв, прежде всего, гигиеническими нормативами, указание содержания химических элементов в долях  ПДК (ОДК).

В городской среде оценка качества почв неразрывно связана с оценкой качества земель, т. к. именно использование городских земель определяет требования к качеству почв. В зависимости от принадлежности земельного участка к той или иной территориальной зоне используются разные критерии и нормативы для оценки качества почв. И наоборот, оценка качества почв – одно из основных условий для проведения зонирования городских земель, а для некоторых видов указанных территориальных зон именно качество почв должно быть определяющим фактором отнесения земель к данной территориальной зоне. Кроме того, оценка качества почв является основой для разработки программ и методов охраны и защиты почв в городе.

Выбор критериев оценки качества почв. Критерии оценки качества почв базируются на нормативах качества окружающей среды, которые «устанавливаются для оценки состояния окружающей среды в целях сохранения естественных экологических систем, генетического фонда растений, животных и других организмов» [6].

Согласно федеральному закону «Об охране окружающей среды» «нормативы качества окружающей среды» — это нормативы, которые установлены в соответствии с физическими, химическими, биологическими и иными показателями для оценки состояния окружающей среды и при соблюдении которых обеспечивается благоприятная окружающая среда» [6].

По степени опасности в санитарно-эпидемиологическом отношении почвы подразделяются на следующие категории: а) допустимая — содержание химических веществ в почве превышает фоновое, но не выше ПДК; б) умеренно опасная — содержание химических веществ в почве превышает их ПДК при лимитирующем общесанитарном, миграционном водном и миграционном воздушном показателях вредности, но ниже допустимого уровня по транслокационному показателю вредности; в) опасная — содержание химических веществ в почве превышает их ПДК при лимитирующем транслокационном показателе вредности; г)  чрезвычайно опасная — содержание химических веществ превышает ПДК по всем показателям вредности. Однако человек не самый чувствительный из биологических видов. Федеральным законом «Об охране окружающей среды» предусмотрено экологическое нормирование — учет допустимой нагрузки на экосистему, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды. Следовательно, исходя из экологических функций почв города можно определить совокупностью следующих базовых категорий, оценку которых необходимо учитывать: плодородие (способность  обеспечивать потребность растений в элементах питания, воде); санитарное состояние (совокупность физико-химических, химических и биологических свойств, которые определяют потенциальное влияние на здоровье населения); буферная способность почвы (способность поддерживать химическое состояние на неизменном уровне при воздействии на потока химического вещества).

Банки данных. В настоящее время отсутствует единая законодательно закрепленная система сбора, хранения и предоставления данных почвенных исследований. Хотя имеется на это законодательная база. Федеральным законом «Об охране окружающей среды» предусмотрена единая система государственного экологического мониторинга, осуществляемого федеральными органами исполнительной власти, органами государственной власти субъектов Российской Федерации в соответствии с их компетенцией. Постановлением Правительства Российской Федерации от 09.08.2013 № 681 определены федеральные органы государственной власти, уполномоченные в области организации мониторинга как состояния различных компонентов окружающей среды, так и факторов, его определяющих.

Федеральным законом «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации» полномочия в отношении земель населенных пунктов, в частности, городских земель, возложены на органы местного самоуправления городских округов, которые осуществляют ведение информационных систем обеспечения градостроительной деятельности в порядке, регулируемом Градостроительным кодексом.

Понятие информационной системы обеспечения градостроительной деятельности (ИСОГД) введено главой 7 Градостроительного кодекса РФ (внесена в Градостроительный кодекс РФ 1 июля 2006 года). Сведения, касающиеся изученности почв городских территорий, подлежат включению в раздел, который содержит сведения об изученности природных и техногенных условий на основании результатов инженерных изысканий.

Результаты исследований. Почвы Кургана сформированы в одних природно-климатических и морфологических условиях, подстилающие породы представлены аллювиальными и озерно-аллювиальными четвертичными отложениями, подстилаемыми глинами палеогена на различной глубине. Отсюда единообразие морфологических признаков, структуры, окраса, мощности почвенных горизонтов. Близкое залегание подземных вод (до 5 метров) ввиду близкого залегания толщи глин палеогена. Континентальный тип климата с недостаточным увлажнением, засухи. Активные процессы выветривания из-за равнинности рельефа. Лесостепная зона с небогатой растительностью.

Для исследований были отобраны пробы почв на участках, репрезентативных с точки зрения существующего и перспективного использования: 1) существующая жилая застройка в западной части территории города, испытывающие значительную антропогенную нагрузку; 2)промышленная зона  – в непосредственной близости от территории промпредприятий; 3) зона транспорта (в непосредственной близости от железной дороги общего пользования); 4) зона перспективной жилой застройки – северная часть территории, практически не испытывающая антропогенной нагрузки); 5) территория объектов повышенного риска (проектируемые детские сады – восточная  и западная части города); 6) зона садово-огородных участков.

Полевое обследование производилось согласно методическим рекомендациям, разработанным М.Н. Строгановой. При отборе проб выполнялась географическая привязка пробных площадок GPS-навигатором, что позволяет в дальнейшем составить карту почв исследуемой территории. Определялись следующие показатели:

— структура – визуальным методом;

— гранулометрический состав — пипеточным методом по Качинскому;

— реакция почвенного раствора (рН водный) — потенциометрически;

— емкость поглощения — по методу Бобко-Аскинази в модификации Алешина; — подвижные формы фосфора и калия — по Мачигину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205-91) или по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ Р 54650-2011);

— содержание легкорастворимых солей (анионно-катионный состав) — в водной вытяжке по ГОСТ 26423-85 — 26428-85;

— содержание гумуса — по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91);

— обменного натрия — на пламенном фотометре  по Гедройцу в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26950-86);

— подвижные формы тяжелых металлов (Сu, Hg, РЬ, Ni, Сг, Сd, Zn) определялись в вытяжке ацетатно-аммонийного буферного раствора (рН 4,8) атомно-абсорбционным методом на АА-спектрофотометре СС 115 М1.

— содержание бенз(а)пирена методом жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием по ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:39-2003;

— определение массовой доли нефтепродуктов в почве (ПНД Ф 16.1:2:2.2:2.3:3).

Из результатов морфологических исследований  можно сделать вывод о преимущественно естественном (природном) происхождении почв в районах пробных площадок. Антропогенная нарушенность почв проявляется, в основном, в загрязнении почв бытовым и строительным мусором, что особенно ярко наблюдается в пробах, отобранных на площадках сложившейся жилой застройки.

По результатам анализа морфологического строения почв почвы города Кургана в местах расположения пробных площадок могут быть отнесены к природно-техногенным почвам (урбопочвам), отличающимся относительно слабой нарушенностью, при которой изменению, главным образом механического характера, подвергается лишь верхний горизонт почвы в пределах мощности гумусового горизонта, а характерное для исходной почвы строение профиля в средней и нижней частях сохраняется.

Почвы на всей территории города имеют повышенную щелочность — от 6,8 до 8,2 единиц рН. Содержание гумуса составляет от 0,3 до 3,6 %, почвы в основном относятся к среднегумусным. Данные почвы имеют повышенную минерализацию (засоленность), что объясняется расположением данных пробных площадок в понижениях, на местах высохших озер. Для выращивания растений без проведения землевания такие почвы не пригодны.

В целом почвы города в основном пригодны для выращивания растений, т.е. для озеленения. Значения показателей плодородия незначительно отличаются от референсных значений, характерных для лесостепной зоны.

Санитарно-эпидемиологическая характеристика почв. Почвы города загрязнены химическими веществами в небольшой степени. Во всех отобранных пробах содержание химических элементов-загрязнителей – азота нитратного, мышьяка, цинка, никеля, кадмия, меди, ртути, свинца, нефтепродуктов, бенз(а)пирена — не превышает предельно-допустимых концентраций, установленных санитарными правилами для населенных мест. Суммарный показатель загрязнения Zc, определенный в соответствии с требованиями СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства», составляет от 1,7 до 3,4, что соответствует категории загрязнения «допустимая». При микробиологических исследованиях определялись следующие показатели:  индекс бактерий группы кишечных палочек (БГКП),  индекс энтерококков,  наличие патогенных бактерий, в т.ч. сальмонелл. При санитарно-паразитологических исследованиях определялось наличие: жизнеспособных яиц и личинок гельминтов,  цист ляблий,  цист патогенных кишечных простейших.

Согласно результатам исследований по санитарно-эпидемиологическим бактериологическим и паразитологическим показателям почвы города можно отнести к категории «чистая».

Практическая значимость работы. Работа по оценке качества почв урбанизированных территорий на примере города Кургана является первым этапом разработки научного подхода к сбору, накоплению данных и созданию банков данных почв урбанизированных территорий города Кургана. Полученные впоследствии данные могут быть использованы при архитектурно-градостроительном планировании, разработке градостроительной и проектной документации, проектов землепользования, при проведении инженерных изысканий для строительства, а также для получения информации о состоянии почв как составляющей общего экологического состояния окружающей среды города.

Список литературы:

  1. Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения.- М.: Высшая школа, 1989. – 320 с.

    Иванников Ф.А., Прокофьева Т.В. Техногенные почвоподобные тела речной долины и их трансформация в условиях города //Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. №4.

  2. Конвенция Организации Объединенных Наций по борьбе с опустыниванием / Режим доступа: URL // https://ru.wikipedia.org/wiki
  3. Мартыненко И.А., Прокофьева Т.В., Строганова М.Н. Состав и строение почвенного покрова лесных, лесопарковых и парковых территорий г. Москвы // “Лесные экосистемы и урбанизация”. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. С. 69-90.
  4. Строганова М.Н., Мартыненко И.А., Прокофьева Т.В., Рахлеева A.A. Физико-химические и физико-механические свойства урбанизированных лесных почв // Лесные экосистемы и урбанизация. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. С. 90-125.
  5. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 N 7-ФЗ / Режим доступа: URL // http://www.consultant.ru/popular/okrsred/.

    РАЗРАБОТКА БАНКА ДАННЫХ КАЧЕСТВА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ПОЧВ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА КУРГАНА)
    В статье раскрываются основные подходы к созданию банка данных качества урбанизированных почв городов. Приведены примеры оценки качества почв городских территорий на примере города Кургана.
    Written by: Несговорова Наталья Павловна, Гладких Татьяна Николаевна, Савельев Василий Григорьевич, Левашова Анна Алексеевна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 02/03/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_26.09.15_10(18)
    Available in: Ebook