Міські ґрунти та забруднення ґрунтового покриву. Ґрунти міст Як можна визначити родючість ґрунту
Кожному регіону нашої країни властиві свої типи ґрунтів. На формування вплинув як клімат, рельєф, а й рослинний і тваринний світ. Сьогодні ми поговоримо про види ґрунтів, про те, які культури на них можна вирощувати.
Що таке ґрунт?
Першим, хто почав займатися питанням вивчення ґрунту, був радянський учений В. В. Докучаєв. Він з'ясував, що кожному регіону притаманні свої породи ґрунтів. Після довгих досліджень учений зробив висновок у тому, як рельєф місцевості, рослинність, тварини, підземні води впливають родючість землі тієї чи іншої регіону. І виходячи з цього, запропонував свою класифікацію. Їм і було надано повну характеристику грунтів.
Звичайно ж, кожна країна керується міжнародною або своєю місцевою таблицею диференціації верхнього шару землі. Але ми розглянемо сьогодні саме класифікацію Докучаєва.
Різновиди ґрунтів та відповідні для них рослини
Характеристика супіщаних ґрунтів
Супіщані ґрунти - це ще один із видів ґрунтів, які є сприятливими для вирощування культурних рослин. У чому полягає характеристика таких земель?
Завдяки своїй легкій структурі, така земля чудово пропускає через себе повітря та воду. Варто також відзначити, що вона добре утримує вологу та деякі мінеральні речовини. Таким чином, супіщані грунти можуть збагатити цим рослини, що ростуть у них.
Під час дощів або поливу така земля швидко поглинає воду та не утворює на своїй поверхні кірку.
Супіщані ґрунти швидко прогріваються. Таким чином, вже напровесні їх можна використовувати як грунт для посадки насіння або висадки живців.
Для того, щоб ваша земля стала більш родючою, рекомендується вносити в неї торф. Він допоможе покращити структуру даного ґрунту. Що стосується поживних речовин, то для збагачення ними землі потрібно додавати в неї компост або гній. Це потрібно робити часто. Як правило, дачники підливають підготовлений і розведений з водою гумус на корені рослин, що забезпечує швидке зростання та збагачення мінеральними та поживними речовинами.
Як можна визначити родючість ґрунту?
Ми вже розібралися, що всі типи ґрунтів відрізняються один від одного не лише за складом, а й за придатністю для вирощування тих чи інших рослин. Але чи можна визначити родючість землі на дачі самостійно? Так можливо.
Насамперед ви повинні розуміти, що саме від кислотності залежить кількість поживних мінеральних речовин у землі. Тому для того, щоб визначитися, чи потрібно покращувати її склад чи ні за допомогою додавання добрив, необхідно знати її кислотність. Нормою для всіх грунтів є показник рН 7. Така земля відмінно вбирає необхідні поживні речовини і збагачує ними рослини, що ростуть у ній.
Отже, щоб визначити рН грунту, необхідно скористатися спеціальним індикатором. Але, як показує практика, іноді такий спосіб не є надійним, оскільки результат не завжди є правдивим. Тому фахівці рекомендують зібрати невелику кількість ґрунту у різних місцях дачі та віднести на аналіз до лабораторії.
Урбоекологія
Лекція №4
Міський краєвид.
1. Ґрунти міських територій.
2. Сумарний показник забруднення.
3. Міська флора та фауна.
4. Роль флори та фауни в урбоекосистемі
5. Шляхи формування флори та фауни міст.
6. Антропогенний та урбанізований ландшафт.
7. Класифікація антропогенного ландшафту.
Ґрунти міських територій.
Різноманітність природних умовЗемлі призвело до формування неоднорідного грунтового покриву з певною закономірністю зміни типу грунтів по природним зонам. У будь-якій точці місцевості грунт неоднорідний і характеризується диференціацією профілю більш-менш чітко виражені генетичні горизонти. Приклад диференційованого ґрунтового профілю представлений на рис. 4.1.
На формування певного типу ґрунту та ґрунтового профілю впливають клімат, материнські гірські породи, що його підстилають, рельєф, характер водообмінних процесів, тип природної рослинності, характерної для даної кліматичної зони, тварини та мікроорганізми, що мешкають у ґрунті. Типовими для України є чорноземи, сірі та бурі лісові, каштанові та дерново-підзолисті ґрунти.
Останніми століттями важливим чинником грунтоутворення стала діяльність людини. На урбанізованих територіях, у порівнянні з природними, антропогенний фактор у ґрунтоутворенні можна вважати провідним.
Для міст характерні так звані техноземи- ґрунти, створювані людиною у процесі рекультивації об'єктів чи господарського освоєння ділянок землі. Їх характерно відсутність чітко виражених горизонтів, часто мозаїчний характер забарвлення, підвищена щільність і, менша пористість.
Повнопрофільні ґрунти, близькі до природних, можуть зберігатися у місті в зоні лісопарків та старих паркових насаджень.
Незалежно від типу грунтів основним властивістю, яким проводиться їх оцінка, є родючість. Родючість ґрунтівобумовлено наявністю у їх складі органічних та мінеральних поживних речовин, певними параметрами структури, що підтримують нормальний газообмін та водообмін, фізико-хімічними характеристиками (концентрацією водневих іонів та сольовим режимом), що підтримують нормальне перебіг фізіологічних процесів у рослинах.
Використання ґрунтів у містах, як правило, має несільськогосподарський характер . Найважливіший напрямок їх використання- Створення парків, скверів, газонів, покриттів для спортивних споруд.
Дерновий шарґрунтового профілю використовують для кріплення укосів при будівництві транспортних виїмок, насипів і т.п.
Неродючі ґрунтипоряд з суглинками та іншими ґрунтовими матеріалами застосовують для основ при будівництві будівель. Завдяки високій поглинальній здатності грунт виконує роль фільтра для очищення поверхневого стоку.
Глини та суглинкивикористовують для протифільтраційних екранів полігонів поховання побутових та виробничих відходів.
Забруднення ґрунтів. На території міст ґрунти піддаються забруднення, яке можна поділити на механічне, хімічне та біологічне.
Механічне забрудненняполягає у засміченні ґрунтів великоуламковим матеріалом у вигляді будівельного сміття, битого скла, кераміки та інших щодо інертних відходів. Це несприятливо впливає на механічні властивості грунтів.
Хімічне забрудненнягрунтів пов'язано з проникненням у них речовин, що змінюють природну концентрацію хімічних елементівдо рівня, що перевищує норму, наслідком є зміна фізико-хімічних властивостей грунтів.
Біологічне забрудненняпов'язано з привнесенням у ґрунтове середовище та розмноженням у ньому небезпечних для людини організмів. Бактеріологічні, гельмінтологічні та ентомологічні показники стану ґрунтів міських територій визначають рівень їхньої епідеміологічної небезпеки.
1 | | | | |
Розвиток міських екосистем, на відміну природних, визначається й не так природними природними процесами, скільки діяльністю людини. Тому в місті відбувається значне перетворення всіх факторів ґрунтоутворення (клімату, рельєфу, ґрунтоутворюючих порід, рослинності). Природний грунтовий покрив переважно сучасних міст знищено.
Відмінності основних компонентів міських екосистем від своїх природних аналогів досить добре вивчені. Наведемо деякі результати досліджень міських екологів, щоб уявити специфіку міського середовища. Більшість даних відноситься до великих міст, таких, як Москва.
Специфіка клімату Людина, яка побудувала великі міста, вплинув на ландшафт і тим самим на початковий клімат. Деякі дослідники наполягають на необхідності виділення такого різновиду клімату, як міський.
Відмінності в кліматі міста та околиць іноді рівнозначні широтному зсуву на 200-300 км на південь. В атмосфері створюються острови тепла та пилу, які суттєво впливають на температуру повітря та опади. Центр міста в середньому тепліше, ніж його околиці та околиці. Добовий перебіг температури у місті виражений не так різко, як на околицях. Так, температура повітря в Парижі вище, ніж на околицях, в середньому за рік на 2°С, у Нью-Йорку (часом) на 10-15°С. Збільшення щільності забудови та асфальтування з 20 до 50% підвищує різницю максимальних літніх температур у центрі та околицях міста з 5 до 14°С. Осередок тепла над містом відзначається і в добових мінімумах температур.
Зважаючи на «запечатаність» поверхні більша частинаопадів пройде ґрунтове тіло, а інтенсивне нагрівання поверхонь асфальту та міських споруд сприяє перегріву ґрунту.
Підвищена конвекція в атмосфері міста, а також техногенна запиленість призводять до збільшення кількості гроз над містом, зростання інтенсивності злив та загальної кількості опадів. Зимові опади можуть досягати 150%, літні – 115% від норми. Річні суми опадів підвищені у Москві на 25%, що можна порівняти з ефектом навмисного на хмарність. Поверхневий стік урбанізованої території вдвічі вищий. Всі ці обставини роблять індустріальні міста осередками площинної та ярозової ерозії навіть там, де вона раніше не виявлялася.
Рис. 10.3.
У містах часом спостерігається відсутність сніжного покриву або різка зміна терміну його утворення. У містах сніговий покрив суттєво змінюється порівняно з природним. У різних місцях міста сніг забирається, утоптується, насипається понад норму самою людиною або вітрами. Цим створюються ділянки (мікроландшафти) зі специфічним мікрокліматом, що часто не має аналогів у ґрунтово-географічній зоні. На ділянках, що оголюються від снігу, виникають умови аридної холодної пустелі, яким у природному стані відповідають скелетні, примітивні, дефльовані ґрунти та розріджена рослинність у «накипній» та «подушечній» формах. На ділянках з надлишком снігу, особливо в затінених місцях, створюється мікроклімат і сезонний режим (фенофази), близький до лісових і лісо-лугових ландшафтів, обумовлюючи характерні для них грунтоутворюючі процеси.
Залежно від літологічних та топографічних умов можуть посилюватися процеси мерзлотного пучення ґрунту та ґрунту та соліфлюкційного опливання.
Більше прогрівання та зволоження повітря та ґрунтів міської території в порівнянні з навколишньою місцевістю покращує умови життя наземної рослинності та ґрунтової фауни та збільшує період вегетації, хоча у ряді випадків у місті відбуваються зворотні явища (рис. 10.3).
Всі ці особливості клімату є в будь-якому великому місті, проте їхня дія зростає зі збільшенням розмірів агломерації.
Рельєф. Господарська та будівельна діяльність людини протягом багатьох століть значно змінює природний рельєф. Відбувається:
- вирівнювання поверхні;
- зникнення долинно-балкової мережі;
- створення нового рельєфу (наприклад, терасування чи зрізання поверхневої товщі);
- засипання дрібної ерозійної мережі.
Відомо, що на території стародавніх міських поселень існує помітне підвищення рівня земної поверхні, зване «тель». Тель височіє над околицями на 8-10 м, він утворився в результаті систематичного привнесення різноманітних субстратів на міську поверхню землі. Як вважають Н.С. Касімов та А.І. Перельман (1995), рельєф міста впливає як на водну, а й у повітряну міграцію полютантів.
У містах часто спостерігаються карстово-суффозійні просадки, осідання товщі ґрунту в результаті збільшення витрат підземних артезіанських вод, зменшення обсягу ґрунтово-грунтової маси, викликаного вилуговуванням розчинних солей, вапна. Просідання виявляються в післябудівельних насипних грунтах і при планувальних грунтових роботах, а також на поверхні у вигляді замкнутих понижень: блюдець, западин, вирв і тріщин. Внаслідок негативного впливу карстово-суффозійних процесів часто відбувається деградація ґрунтово-рослинного комплексу.
Ґрунтоутворюючі породи. Ґрунтоутворюючими породами в містах можуть бути:
- природні субстрати, що залягають in situ;
- культурний шар;
- насипні ґрунти;
- намивальні ґрунти.
Рис. 10.4.
Культурний шарявляє собою систему напластувань, що історично склалася, що утворилася в результаті діяльності людини. Товщина або потужність культурного шару може коливатися від кількох сантиметрів до десятків метрів (у Саратові до 12 м, у Москві до 22 м) і характеризується строкатістю навіть у межах невеликих ділянок.
Формування культурного шару відбувається шляхом поверхневого накопичення різного роду матеріалу внаслідок господарсько-побутової діяльності людини або шляхом перетворення верхнього природного шару при будівництві та благоустрої, з привнесенням у природний ґрунт сторонніх матеріалів.
До складу культурного шару в сучасних містах входять найрізноманітніші домішки - бита цегла, камінь, будівельне сміття, різні предмети домашнього побуту, занедбані фундаменти будівель, льохи, колодязі, зроблені з колод і дощаті настили, бруківки та асфальтові покриття. Серед цих відкладень зазвичай переважає будівельне сміття. Напластування культурного шару у різний історичний час могли виконувати роль ґрунту, набували рис його будови. Таким чином, культурний шар є різновіковою системою похованих міських ґрунтів (рис. 10.4).
Рис. 10.5.
Зростання території міст відбувалося поступово. Спочатку кордоном міста служили фортечні стіни, потім фрагментарна забудова передмість перетворювалася на суцільну, міська рисарозширювалася, а місто обростало новими передмістями (рис. 10.5).
Малюнок 10.6 ілюструє етапи приросту території Москви. На малюнку видно, що центральні райони сторіччями перебувають під пресом урбогенезу. У XX ст. темпи розширення міської території зросли у багато разів. Отже, територія стародавніх великих міст, якими є Москва, Новгород, Київ та ін., може бути розділена за характером субстратів на дві основні зони: зону стародавнього поселення з потужним культурним шаром та зону молодої забудови із слаборозвиненим культурним шаром, свіжими та старими ґрунтами, на яких зберігаються природні ґрунти різного ступеня порушеності та формуються малопотужні слаборозвинені міські ґрунти.
Ґрунти.Весь спектр пухких осадових відкладень та гірських порід, поширених у навколишній території, зустрічається у місті. У містах відбувається глибоке зміна ґрунтів. Так, глибина закладення фундаментів наземних споруд тягнеться до 35 м, метрополітену до 60-100 м. Це не тільки призводить до перемішування ґрунтів, а й змінює напрям стоку підземних вод.
Таким чином, формування міських ґрунтів може відбуватися:
- на культурному шарі;
- на природних ґрунтах різного генези, що складаються з органо-мінерального ґрунтового матеріалу та залишків природних ґрунтів («ґрунт на ґрунті»);
- на природних та техногенних насипних або намивних ґрунтах («ґрунт на ґрунті»).
Рис. 10.6.
1 - Кремль, 1156; 2 - кордон Білого міста, 1593; 3 - Камер-Колежський вал у 1742 р.; 4 – межа 1917 р.; 5 - кордон за Генпланом 1935; 6 - МКАД, 1960; 7 – сучасні межі міста. (З кн. «Москва - Париж. Природа та містобудування», 1997)
Рослинний покрив. Міська флора нс втрачає повністю свої зональні риси, і процес антропогенізації ландшафту в містах контролюється зонально-кліматичними умовами. Однак у містах лісової зони відзначається придбання рослинністю південнішого вигляду у зв'язку з теплішими посушливими умовами.
Міська флора формується з місцевих аборигенних видів та інтродукованих, привнесених, заносних видів. Особливостями міської флори (Кавтарадзе, Ігнатьєва, 1986) є:
- багатство флористичного складу, спочатку обумовлене екотонним ефектом;
- флористична неоднорідність міста, зумовлена його екологічною, географічною та віковою неоднорідністю. Від околиць міста для його центру закономірно зменшується кількість видів флористичного складу.
Д.М. Кавтарадзе та М.І. Ігнатьєва (1986), М.І. Ігнатьєва (1993) розробили класифікацію міських рослинних угруповань, використовуючи термін «урбанофітоценоз» (УФЦ). В основу її покладено походження УФЦ та домінуюча життєва форма рослин. Дані табл. 10.2 дають уявлення про різноманітність УФЦ.
Таблиця 10.2
Урбанофітоценози та їх комплекси (Ігнатьєва, 1993)
|
Співтовариства з домінуванням дерев та чагарників |
Спільноти трав'янистих рослин |
Садово-паркові комплекси, тобто. поєднання фрагментів деревної, чагарникової та трав'янистої рослинності |
|
А. Природного походження |
|
|
|
1. Деревні масиви лісопарків та парків |
|
|
|
Б. Штучно сфо |
рмовані |
|
|
|
|
|
Стихійно виниклі |
||
|
1. Пустирі |
||
Екологічні відмінності міських природних комплексівдуже значні. Найповніше властивості природних комплексів спостерігаються у міських лісах, лісопарках та старих парках, у яких зберігається природний біологічний кругообіг, хоч і регульований людиною. Інші типи УФЦ характеризуються, як правило, штучно сформованими рослинними угрупованнями, і екологічне їх функціонування більшою мірою визначається внеском людини: видалення опалого листя, внесення органічних та мінеральних добрив тощо. Найгіршими умовами зростання характеризуються дерева в лунках, з усіх боків оточені асфальтом. Крайовий опік листя, зниження декоративності, зміна морфологічної будови пов'язуються з несприятливими повітряними особливо з грунтовими умовами.
Токсичні речовини, що у самому грунті, більшою мірою впливають на рослинність, ніж газові викиди транспорту та промислових підприємств у повітря. Пошкоджуваність дерев і чагарників може бути реакцією у відповідь на токсичність довкілля. В результаті відбувається:
- прискорене відмирання гілок основної частини крони;
- зниження лінійного приросту осі стовбура та гілок;
- ослаблення пагоноутворення за рахунок відмирання нирок;
- зміна габітусу молодих дерев тощо.
Таким чином, ушкоджуваність дерев і чагарників може бути реакцією у відповідь на токсичність довкілля.
При сильній запиленості повітря у місті велике значеннямає здатність зелених насаджень вловлювати пил та аерозолі. Протягом вегетаційного періоду дерева вловлюють 42% пилу повітря, а безлистяний період - 37%. Найкращі пилозахисні властивості мають бузок і в'яз, менш поглинають пилу дуб (до 56 т/га) і ялина (32 т/га).
Насадження позитивно впливають на тепловий режим як прилеглих до них територій, так і внутрішньоквартальної забудови. Усередині забудови температура виявляється вищою, ніж у навколишніх зелених насадженнях, причому різниця іноді досягає 2-3°С.
Озеленені території здатні збільшувати вологість повітря. Випарювальна поверхня листя дерев і чагарників, стебел грав і квітів у 20 разів і більше перевищує площу ґрунту, який займає ця рослинність.
Зеленими насадженнями поглинаються з повітря та важкі метали, що дещо знижує їхню концентрацію. Так, більше свинцю поглинається тополем і кленом гостролистим, а сірки - липою дрібнолистою та кленом гостролистим. Крона хвойних дерев адсорбує свинець, цинк, кобальт, хром, мідь, титан, молібден.
Землекористування як фактор урбопедогенезу. Структура та характер землекористування є формуючим фактором розвитку ґрунтів у місті. Одним із важливих факторівґрунтоутворення є типом функціонального використання земель: житлова забудова, промислова зона, лісопарк і т.д.
Міська територія є різноманіттям типів земель, що мають різне функціональне призначення. Кожен тип поряд із загальними показниками має свої, властиві лише йому характеристики.
В будь-якому великому містівиділяються такі категорії земель:
- землі міської та сільської забудови - житлова частина (внутрідворові простори, сквери, дитячі садки та школи, газони вздовж транспортних магістралей);
- землі загального користування - промислові зони (заводи та фабрики, автогосподарства, ТЕЦ, склади, АЗС, станції та поля аерації, автомагістралі, аеропорти, залізниціта ін.);
- землі природно-рекреаційної та природоохоронної зон (міські ліси, лісопарки, парки, бульвари, сквери, пам'ятки природи тощо);
- землі сільськогосподарського використання (ріллі, ферми, розплідники, дослідні поля);
- землі резерву (пустирі, звалища, кар'єри, незручності).
Кожна з перерахованих вище категорій міських земель складається з:
- а) запечатаних територій (непроникних) під житловими будинками, дорогами, тротуарами, складськими та виробничими приміщеннями та іншими будівлями та комунікаціями. Ці землі позбавлені природного водного та повітряного обміну;
- б) відкритих незапечатаних (проникних) територій, що являють собою ґрунти, ґрунтоподібні тіла різного ступеня антропогенної порушеності. Саме незапечатані міські землі виконують санітарно-гігієнічні, екологічні та біосферні функції, такі важливі для повноцінного якісного рівня життя міського населення.
У свою чергу відкриті незапечатані території можна поділити на:
- а) озеленені території, вкриті рослинністю, з покривають їх ґрунтами, які зберігають екологічні функції (сквери, парки, лісопарки, газони тощо);
- б) нсозлснсннис або слабоозсленсннис території, рослинність на яких поширена фрагментарно і представлена головним чином рудеральними видами або бур'янами (пустирі, внутрішньодворові простори і т.д.). Екологічні функції розвинених там ґрунтів трансформовані, деградовані чи сильно порушені. Такі території зустрічаються у всіх категоріях земель.
Ґрунти несуть на собі відбиток якості та виду землекористування. Це дозволяє припустити, що тип землекористування - форму- Jljюший фактор еволюції ґрунтів міських та промислових районів. IIIМіський спосіб землекористування впливає на всі фак- Ю>тори ґрунтоутворення. З іншого боку, функціональне використання території безпосередньо визначає інтенсивність та характер впливу на ґрунтовий профіль.
Специфічними факторами ґрунтоутворення міських ґрунтів є:
- структура та характер господарського землекористування у місті;
- особливий міський мікроклімат, еквівалентний широтному зрушенню на 200-300 км;
- насипні природні субстрати та культурний шар та наявність у них будівельно-побутових включень;
- зміни рослинності, пов'язані з особливостями міського мікроклімату;
- аерозольне та внутрішньоґрунтове забруднення.
Міські ґрунти – це антропогенно змінені ґрунти, що мають створений у результаті людської діяльності поверхневий шар потужністю понад 50 см, отриманий перемішуванням, насипанням чи похованням матеріалу урбаногенного походження, у тому числі будівельно-побутового сміття.
Загальні риси міських ґрунтів такі:
- материнська порода – насипні, намивні чи перемішані ґрунти чи культурний шар;
- включення будівельного та побутового сміття у верхніх горизонтах;
- нейтральна чи лужна реакція (навіть у лісовій зоні);
- висока забрудненість важкими металами (ТМ) та нафтопродуктами;
- особливі фізико-механічні властивості ґрунтів (знижена вологоємність, підвищена об'ємна маса, ущільненість, кам'янистість);
- зростання профілю нагору за рахунок постійного привнесення різних матеріалів та інтенсивного еолового напилення.
Специфіка міських ґрунтів полягає у поєднанні перерахованих властивостей. Для міських ґрунтів характерний специфічний діагностичний обрій "урбік" (від слова urbanus – місто). Горизонт "урбік" – поверхневий органо-мінеральний насипний, перемішаний горизонт з урбоантропогенними включеннями (більше 5% будівельно-побутового сміття, промислових відходів), потужністю понад 5 см (Федорець, Медведєва, 2009).
В результаті антропогенного впливу міські ґрунти мають суттєві відмінності від природних ґрунтів, головними з яких є такі:
- формування ґрунтів на насипних, намивних, перемішаних ґрунтах та культурному шарі;
- наявність включень будівельного та побутового сміття у верхніх горизонтах;
- зміна кислотно-лужного балансу з тенденцією до підлужування;
- висока забрудненість важкими металами, нафтопродуктами, компонентами викидів промислових підприємств;
- зміна фізико-механічних властивостей ґрунтів (знижена вологоємність, підвищена щільність, кам'янистість тощо);
- зростання профілю з допомогою інтенсивного напилення.
Можна виділити деякі групи міських ґрунтів: природні непорушені, що зберігають нормальне залягання горизонтів природних ґрунтів (ґрунти міських лісів та лісопарків); природно-антропогенні поверхнево перетворені, ґрунтовий профіль яких змінено у шарі потужністю менше 50 см; антропогенні глибокоперетворені ґрунти, що формуються на культурному шарі або насипних, намивних та перемішаних ґрунтах потужністю понад 50 см, у яких відбулася фізико-механічна перебудова профілів або хімічне перетворення за рахунок хімічного забруднення; урботехноземи – штучні ґрунтоґрунти, створені шляхом збагачення родючим шаром, торфо-компостною сумішшю насипних або інших свіжих ґрунтів. У місті Йошкар-Олі, в Зарічній частині міста, цілий мікрорайон збудований на штучному ґрунті – піску, який намито з дна р. Мала Кокшага, товщина ґрунту сягає 6 м.
Ґрунти у місті існують під впливом тих самих факторів ґрунтоутворення, що й природні непорушені ґрунти, але в містах антропогенні фактори ґрунтоутворення переважають над природними факторами. Особливості ґрунтоосвітніх процесів на міських територіях полягають у наступному: порушення ґрунтів внаслідок переміщення горизонтів з природних місць залягання, деформація структури ґрунту та порядку розташування ґрунтових горизонтів; низький вміст органічної речовини– основного структуроутворюючого компонента ґрунту; зменшення чисельності популяцій та активності ґрунтових мікроорганізмів та безхребетних як наслідок дефіциту органічної речовини.
Значна шкода міським біогеоценозам завдає вивезення та спалювання листя, внаслідок чого порушується біогеохімічний цикл живильних елементів ґрунту; ґрунти постійно бідніють, стан рослинності, що виростає на них, погіршується. Крім того, спалювання листя на території міста призводить до додаткового забруднення міської атмосфери, оскільки при цьому в повітря надходять ті шкідливі забруднювачі, у тому числі важкі метали, які були сорбовані листям.
Основними джерелами забруднення ґрунту є побутові відходи, автомобільний та залізничний транспорт, викиди теплоелектростанцій, промислових підприємств, стічні води, будівельне сміття.
Міські грунти – це складні природно-антропогенні утворення, що швидко розвиваються. На екологічний стан ґрунтового покриву негативно впливають виробничі об'єкти через викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря та внаслідок накопичення та зберігання відходів виробництва, а також викиди автотранспорту.
Результатом багаторічного впливу забрудненого атмосферного повітря є вміст металів у поверхневому шарі міських ґрунтів, пов'язані зі зміною технологічного процесу, ефективністю пилогазовловлювання, впливом метрологічних та інших факторів.
Міські ґрунти – це антропогенно змінені ґрунти, що мають створений у результаті людської діяльності поверхневий шар потужністю понад 50 см, отриманий перемішуванням, насипанням або похованням матеріалу урбаногенного походження, у тому числі будівельно-побутового сміття.
Загальні риси міських ґрунтів такі:
- материнська порода - насипні, намиві або перемішані ґрунти чи культурний шар;
- включення будівельного та побутового сміття у верхніх горизонтах;
- нейтральна чи лужна реакція (навіть у лісовій зоні);
- висока забрудненість важкими металами (ТМ) та нафтопродуктами;
- особливі фізико-механічні властивості ґрунтів (знижена вологоємність, підвищена об'ємна маса, ущільненість, кам'янистість);
- зростання профілю нагору за рахунок постійного привнесення різних матеріалів та інтенсивного еолового напилення.
Специфіка міських ґрунтів полягає у поєднанні перерахованих властивостей. Для міських ґрунтів характерний специфічний діагностичний обрій "урбік" (від слова urbanus - місто). Горизонт "урбік" - поверхневий органо-мінеральний насипний, перемішаний горизонт з урбоантропогенними включеннями (більше 5% будівельно-побутового сміття, промислових відходів), потужністю понад 5 см (Федорець, Медведєва, 2009).
В результаті антропогенного впливу міські ґрунти мають суттєві відмінності від природних ґрунтів, головними з яких є такі:
- формування ґрунтів на насипних, намивних, перемішаних ґрунтах та культурному шарі;
- наявність включень будівельного та побутового сміття у верхніх горизонтах;
- зміна кислотно-лужного балансу з тенденцією до підлужування;
- висока забрудненість важкими металами, нафтопродуктами, компонентами викидів промислових підприємств;
- зміна фізико-механічних властивостей ґрунтів (знижена вологоємність, підвищена щільність, кам'янистість тощо);
- зростання профілю з допомогою інтенсивного напилення.
Можна виділити деякі групи міських ґрунтів: природні непорушені, що зберігають нормальне залягання горизонтів природних ґрунтів (ґрунти міських лісів та лісопарків); природно-антропогенні поверхнево перетворені, ґрунтовий профіль яких змінено у шарі потужністю менше 50 см; антропогенні глибокоперетворені ґрунти, що формуються на культурному шарі або насипних, намивних та перемішаних ґрунтах потужністю понад 50 см, у яких відбулася фізико-механічна перебудова профілів або хімічне перетворення за рахунок хімічного забруднення; урботехноземи - штучні ґрунтоґрунти, створені шляхом збагачення родючим шаром, торфо-компостною сумішшю насипних або інших свіжих ґрунтів. У місті Йошкар-Олі, в Зарічній частині міста, цілий мікрорайон збудований на штучному ґрунті - піску, який намитий з дна р. Мала Кокшага, товщина ґрунту сягає 6 м.
Ґрунти у місті існують під впливом тих самих факторів ґрунтоутворення, що й природні непорушені ґрунти, але в містах антропогенні фактори ґрунтоутворення переважають над природними факторами. Особливості ґрунтоосвітніх процесів на міських територіях полягають у наступному: порушення ґрунтів внаслідок переміщення горизонтів з природних місць залягання, деформація структури ґрунту та порядку розташування ґрунтових горизонтів; низький вміст органічної речовини – основного структуроутворюючого компонента ґрунту; зменшення чисельності популяцій та активності ґрунтових мікроорганізмів та безхребетних як наслідок дефіциту органічної речовини.
Значна шкода міським біогеоценозам завдає вивезення та спалювання листя, внаслідок чого порушується біогеохімічний цикл живильних елементів ґрунту; ґрунти постійно бідніють, стан рослинності, що виростає на них, погіршується. Крім того, спалювання листя на території міста призводить до додаткового забруднення міської атмосфери, оскільки при цьому в повітря надходять ті шкідливі забруднювачі, у тому числі важкі метали, які були сорбовані листям.
Основними джерелами забруднення ґрунту є побутові відходи, автомобільний та залізничний транспорт, викиди теплоелектростанцій, промислових підприємств, стічні води, будівельне сміття.
Міські грунти - це складні природно-антропогенні утворення, що швидко розвиваються. На екологічний стан ґрунтового покриву негативно впливають виробничі об'єкти через викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря та внаслідок накопичення та зберігання відходів виробництва, а також викиди автотранспорту.
Результатом багаторічного впливу забрудненого атмосферного повітря є вміст металів у поверхневому шарі міських ґрунтів, пов'язані зі зміною технологічного процесу, ефективністю пилогазовловлювання, впливом метрологічних та інших факторів.
Як показали результати низки досліджень (Воскресенська, 2009), вміст важких металів - свинцю, кадмію, міді та цинку нерівномірно розподілено територією міста Йошкар-Оли (табл. 5-6). Аналізуючи дані дослідження, слід зазначити, що концентрація важких металів біля міста загалом немає чітко вираженої спрямованості, швидше носить мозаїчне розподіл.
Таблиця 5 - Зміст важких металів у ґрунті міста Йошкар-Оли
(Воскресенська, 2009)
| № | Район дослідження, вулиці | Вміст важких металів, мг/кг |
|||
| свинець | кадмій | мідь | цинк | ||
| Лісопаркова зона |
|||||
| 1 | ООПТ «Сосновий гай» | 4,2±0,01 | 0,9±0,01 | 2,2±0,01 | 21,5±0,03 |
| Промислова та селітебна зони |
|||||
| 2 | Червоноармійська | 146,5±8,46 | 1,6±0,06 | 45,6±2,63 | 169,6±9,79 |
| 3 | Радянська | 28,1±1,33 | 1,2±0,01 | 22,7±1,08 | 173,7±8,87 |
| 4 | Луначарського | 47,0±2,13 | 0 | 20,8±1,09 | 141,3±7,58 |
| 5 | Машинобудівників | 35,0±0.05 | 0,5±0,01 | 104,9±0,96 | 37,5±0,01 |
| 6 | Воїнів інтернаціоналістів | 22,5±0,02 | 0,7±0,01 | 37,5±0,31 | 96,7±0,02 |
| 7 | Водопровідна | 27,5±0,01 | 0,5±0,03 | 25,0±0,03 | 13,8±0,01 |
| 8 | Пушкіна | 34,2±0,02 | 2,0±0,01 | 35,2±0,03 | 12,7±0,01 |
| 9 | Панфілова | 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 | Ленінський проспект | 51,7±0,01 | 0,5±0,01 | 82,7±0,02 | 112,5±8,42 |
| 12 | Кірова | 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 | Комуністична | 32,4±0,03 | 0 | 21,7±0,03 | 98,0±7,01 |
| 15 | Ешкініна | 36,7±0,03 | 0 | 35,2±0,03 | 94,2±0,51 |
| 16 | Ешпая | 34,2±0,04 | 0 | 38,0±0,06 | 92,3±3,01 |
| 17 | ЙванаКирлі | 93,5±0,04 | 0 | 92,5±0,05 | 232,5±7,02 |
| 18 | Карла Лібкнехта | 51,4±0,09 | 0,4±0,01 | 38,3±0,12 | 72,3±1,12 |
| Середнє утримання по місту, без ООПТ | 48,5 | 0,5 | 42,3 | 96,2 | |
| ГДК (валовий зміст) | 130,0 | 2,0 | 132,0 | 220,0 | |
Таблиця 6 - Значення комплексного індексу забруднення ґрунту, Zc
(Воскресенська, 2009)
| № | Район дослідження | Zc | Оцінка рівня забруднення |
| 1 | Червоноармійська | 24,97 | помірно небезпечна |
| 2 | Радянська | 13,62 | допустима |
| 3 | Луначарського | 11,51 | допустима |
| 4 | Машинобудівників | 34,94 | небезпечна |
| 5 | Воїнів інтернаціоналістів | 24,79 | помірно небезпечна |
| 6 | Водопровідна | 7,03 | допустима |
| 7 | Пушкіна | 11,37 | допустима |
| 8 | Панфілова | 28,08 | помірно небезпечна |
| 9 | Карла Маркса | 8,54 | допустима |
| 10 | Ленінський проспект | 31,34 | помірно небезпечна |
| 11 | Кірова | 8,41 | допустима |
| 12 | Димитрова | 8,36 | допустима |
| 13 | Комуністична | 9,52 | допустима |
| 14 | Ешкініна | 13,99 | допустима |
| 15 | Ешпая | 4,75 | допустима |
| 16 | Й. Кирлі | 22,79 | помірно небезпечна |
| 17 | К. Лібнехта | 44,31 | небезпечна |
| 18 | Парк ХХХ-річчя ВЛКСМ | 4,92 | допустима |
| 19 | Завод НП «Спотвор» | 12,37 | допустима |
| 20 | ВАТ «Марбіофарм» | 22,47 | помірно небезпечна |
| 21 | ЗАТ "М'ясокомбінат" | 5,47 | допустима |
| 22 | ОКТБ «Кристал» | 11,47 | допустима |
| 23 | ВАТ «ММЗ» | 21,13 | помірно небезпечна |
Незважаючи на неоднорідність міських ґрунтів, отримані результати дають можливість виявити ступінь антропогенного впливу на вміст металів у ґрунтах міста Йошкар-Оли. Аналіз показав, що у ґрунтах міста вміст свинцю в 11,5, міді у 19,2, а цинку у 4,5 рази більше, ніж у лісопарку «Сосновий гай». Загалом слід зазначити, що в досліджуваних ґрунтах міста Йошкар-Оли не виявлено суттєвих перевищень ГДК за валовим утриманням важких металів, проте все ж таки залишається досить високий рівень утримання ТМ вздовж автомагістралей та у промисловій частині міста.
При вивченні забруднення міських ґрунтів радіонуклідами (Воскресенський, 2008) було встановлено, що більш високий вміст 40K, 226Ra, 232Th і 90Sr спостерігалося на антрапогенно-забруднених територіях, це пояснюється тим, що в місті Йошкар-Олі до 30 ступенем порушення профілю, в будові якого присутні насипні гумусові шари потужністю від 18 до 30 см, а також поховані органо-мінеральні (іноді торф'яні) горизонти. Відомо, що рівні вмісту радіонуклідів у ґрунтах значною мірою обумовлені їх вмістом у ґрунтоутворюючих породах. Загалом, вміст радіонуклідів у ґрунтах міста Йошкар-Оли можна класифікувати як не значний, більш високий рівень забруднення міських ґрунтів радіоактивними елементами пов'язаний з антропогенною діяльністю. В цілому, забрудненість ґрунтів основними дозоутворюючими радіонуклідами не викликає побоювань, середнє значення по місту Йошкар-Оле набагато менше, ніж у Росії (Державна доповідь…, 2007, 2008, 2009).
Таким чином, ґрунти м. Йошкар-Оли мають низький рівень забруднення, це свідчить про те, що незважаючи на високе антропогенне навантаження, міські ґрунти зберегли здатність самоочищатися. Крім того, забруднення ґрунту солями важких металів не є актуальною проблемою, оскільки на території міста відсутні хімічні, металургійні, нафтохімічні та інші підприємства, що є джерелами забруднення атмосферного повітря та ґрунту.
Ґрунт безпосередньо впливає на довкілля та якість життя населення. Тому проблеми збирання, зберігання, вивезення та утилізації відходів виробництва та споживання, благоустрою та санітарного утримання населених місць продовжують залишатися одними з пріоритетних напрямків у забезпеченні санітарно-епідеміологічного благополуччя людини.
Утилізація відходів. Під відходами розуміють залишки сировини матеріалів і напівфабрикатів, що утворилися в процесі виготовлення продукції, що втратили повністю або частково споживчі властивості вихідного матеріалу; продукти фізико-хімічної переробки сировини, а також видобутку та збагачення корисних копалин, отримання яких не є метою аналізованого виробничого процесу і які можуть бути використані у виробництві як сировина для переробки, палива та ін. Відходи відносяться до матеріальних об'єктів, які можуть мати високою потенційною небезпекою для довкілля та здоров'я населення.
Відходи поділяються на побутові (комунальні) та промислові (відходи виробництва). У свою чергу побутові та промислові відходи можна підрозділити на дві групи: тверді (відходи металів, дерева, пластмас, пилу, сміття тощо) та рідкі (опади стічних вод, шлами і т.д.). Відходи за ступенем можливого шкідливого впливу навколишнє середовищеподіляються на надзвичайно небезпечні (1 клас), високо небезпечні (2 клас), помірно небезпечні (3 клас), мало небезпечні (4 клас) та практично безпечні (5 клас). Класи небезпеки відходів запроваджено Федеральним законом від 30.12.2008 N 309-ФЗ.
Кількість сміття, що накопичилося, на планеті зростає, при цьому на кожного міського жителя припадає від 150 до 600 кг сміття на рік. На одного городянина Російської Федераціїприпадає 300-400 кг/рік побутового сміття (у Москві - 300-320 кг).
Основними невирішеними питаннями у сфері санітарного очищення територій населених місць є: наявність несанкціонованих звалищ, що призводять до забруднення ґрунту, ґрунтових вод, атмосферного повітря та є кормовою базою для мишоподібних гризунів; збільшення накопичення відходів, зміна їх структури, зокрема з великим терміном розкладання; незадовільна організація збору, зберігання та вивезення сміття. Такі проблеми найбільш характерні для Йошкар-Оли. Сміттєзбірні майданчики, побудовані переважно 30-40 років тому під накопичення до 1 м3 відходів на одного жителя, зараз застосовуються за норми 1,25 м3. Фактично з урахуванням великогабаритного сміття, у тому числі складного комбінованого складу у вигляді виробів, що втратили свої споживчі властивості (старі меблі, побутові прилади, побутова техніка, коляски, упаковка, відходи ремонту житла тощо), ця норма перевищує 1,45 м3, а центральній частині міста становить близько 2 м3. Відкриття значної кількості нових організацій дрібнороздрібної торгівлі, громадського харчування, об'єктів побутового обслуговування населення, офісних приміщень продовжує ускладнювати проблему (Щорічна доповідь..., 2010).
Нині є кілька способів утилізації відходів. За технологічною сутністю методи знешкодження відходів можуть бути поділені на: 1) біотермічні (звалище, поля заорювання, полігони складування, компостні поля та завод біотермічного компостування); 2) термічні (спалювання без використання, спалювання відходів як енергетичного палива, піроліз з отриманням пального газу та нафтоподібних масел); 3) хімічні (гідроліз); 4) механічні (пресування відходів у будівельні блоки). Але найбільшого поширення набули біотермічний та термічний методи. На території Росії слабо організовано систему сортування сміття на полігонах.
Аналіз фракційного складу твердих побутових відходів (ТПВ), що надходять на полігон ТПВ міста Йошкар-Оли, показав, що на частку харчових відходів припадає 40-42%, папери – 31-33, деревини – 4,6-5,0, полімерних матеріалів - 3,5-5,0, текстилю - 3,5-4,5, склобою - 2,0-2,5, каміння та кераміки - 1,5-2,0, чорних та кольорових металів - 0,5- 0,6, кісток - 0,3-0,5, шкіри та гуми - 0,5-1,0, вугілля та шлаку - 0,8-1,5 та відсіву - 11,0-20,0% (табл. 7).
Таблиця 7 - Склад твердих побутових відходів у Російській Федерації та м. Йошкар-Олі, %
(Екологія міста Йошкар-Оли, 2007)
Полігон поховання відходів.Полігон із захоронення відходів - це спеціальна інженерна споруда, що виключає негативний вплив на навколишнє середовище у процесі захоронення відходів. Проект організації та будівництва полігону передбачає створення протифільтраційних багатошарових екранів, що перешкоджають надходженню фільтрату у ґрунтоґрунти та водоносні горизонти. Поряд із цим на полігоні утворюється збір та очищення фільтрату. Організація та будівництво полігону здійснюються відповідно до законодавства у галузі охорони навколишнього середовища та поводження з відходами, санітарно-епідеміологічного та містобудівного законодавства, а також за наявності позитивного висновку державної експертизи на проект цього будівництва.
Сучасний полігон ТПВ - це комплекс природоохоронних споруд, призначений для централізованого збору, знешкодження та поховання ТПВ, запобігання попаданню шкідливих речовину навколишнє середовище, забруднення атмосфери, ґрунту, поверхневих та ґрунтових вод, поширення гризунів, комах та хвороботворних мікроорганізмів.
У міському окрузі "Місто Йошкар-Ола" є два об'єкти поховання відходів: один для поховання твердих побутових відходів, а другий для промислових відходів. Сміттєзвалище твердих побутових відходів призначене для складування твердих відходів, передбачає постійну, хоча і дуже довготривалу переробку відходів за участю кисню повітря та мікроорганізмів.
На полігон промислових відходів м. Йошкар-Оли приймаються промислові відходи 3-4 класу небезпеки (шлами, що містять солі важких металів, кислоти, луги тощо), що утворюються під час виробництва на промислових підприємствах міста.
Відповідно до Федерального закону від 08.08.2001 № 128-ФЗ діяльність із збору, використанню, знешкодженню, транспортуванню, розміщенню відходів I - IV класу небезпеки підлягає ліцензуванню. Не підлягає ліцензуванню діяльність із накопичення відходів I - V класу небезпеки, і навіть діяльність із збору, використанню, знешкодженню, транспортуванню, розміщенню відходів V класу небезпеки (в ред. Федерального законувід 30.12.2008 (N 309-ФЗ).
