научная статья по теме ГОРОДСКИЕ ПОЧВЫ Физика

Текст научной статьи на тему «ГОРОДСКИЕ ПОЧВЫ»

Городские почвы

Андрей Валентинович Смагин, доктор биологических наук, профессор кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения Института экологического почвоведения Московского государственного университета имМ.ВЛомоносова. Автор и соавтор более 170 научных работ, включая 11 монографий. Область научных интересов — процессы и модели природной и антропогенной организации почв как динамических биокосных систем.

А.В.Смагин

Состояние городских почв напрямую определяет не только продуктивность и устойчивость зеленых насаждений, но и экологическую обстановку в мегаполисе в целом. Почва выполняет жизненно важные функции по очищению (ремедиации) окружающей среды, атмосферы и поверхностных вод, она разлагает органические отходы, загрязняющие среду и опасные для здоровья человека. Почва закрепляет земную поверхность, предохраняя ее от размывания и ветровой эрозии, образования пыли, блокируя развитие оползней, карстовых явлений и иных глубинных процессов, нарушающих геологическую стабильность территории.

В природе на формирование почв и поддержание их в должном состоянии уходит более 50% ежегодно синтезируемой органической продукции и биогенных потоков энергии [1]. В агро- и урбоэкосистемах человек, активно использующий вещество и энергию почвенных ресурсов, должен взять на себя заботу об их воспроизводстве во избежание необратимой деградации и экологического кризиса. На примере столичного мегаполиса рассмотрим основные проблемы экологии городских почв и возможные пути их решения.

В городах особенно важна газовая функция почв [2, 3]. Там они не в меньшей, а, возможно, и в большей степени, чем растения, контролируют состав атмо-

© Смагин А.В., 2010

сферы и наличие в ней вредных газов. Так, почвенный покров поглощает из атмосферы и утилизирует 70—80% окиси углерода (СО), 80—85% диоксида серы, токсичные полиароматические и хлорорганические газообразные соединения. И наоборот, нарушенные почвы при активизации биодеструкции органических веществ поглощают кислород и выделяют СО2 на порядок больше, чем весь автотранспорт, промышленные предприятия и население на данной площади.

Известно, что в Москве при озеленении широко применяют торфяной грунт, который неустойчив к микробному разложению (периоды его полураспада ~ 1.5—2 года, соответственно константы биодеструкции 0.3—0.4 год-1). При таких темпах разложения от первоначального количества сухого торфа 3— 5 кг-м-2 через год останется не более =2.2 кг-м-2, т.е. 0.8 кг-м-2 торфа минерализуются до углекислого газа, воды

и побочных соединений. Поскольку сухой торф содержит около 40% органического углерода, при ежегодной минерализации 0.8 кг-м-2 такого материала каждый 1 м2 будет выделять 1.1 кг СО2 (соотношение молярных масс углекислого газа и углерода — 44/12). Очевидно, что эта величина на порядок выше удельного вклада в эмиссию СО2 со стороны всего столичного автотранспорта, суммарный выброс от которого составляет = 0.1 кг-м-2-год-1. Значит, если большую часть открытых площадей в городе засыпать подобным «растительным грунтом» из осушенных болот Подмосковья, загрязнение городской атмосферы и локальный парниковый эффект будут сильнее, чем от техногенных источников, загрязняющих окружающую среду и опасных для здоровья и жизни населения.

Как оценить качество почвы? Почвы — биокосные объекты, и если биологическая часть в них исчезает, они превраща-

ются в бесплодный грунт, в котором отсутствуют или подавлены микрофлора, почвенные беспозвоночные, корни и всходы растений. Такие почвы не способны поддерживать рост зеленых насаждений и выполнять другие экологические функции. В городе ненормируе-мая деятельность человека приводит к чрезмерному уплотнению почвы; неблагоприятному водно-воздушному режиму (недостатку или избытку влаги); засолению электролитами (в составе противогололедных средств и химических удобрений); защелачиванию; загрязнению и отравлению тяжелыми металлами, радионуклидами, органическими поллютантами и микробными токсинами; к дисбалансу круговорота углерода, азота и биофильных элементов. Наконец, запечатанная в ходе строительства твердыми покрытиями, погребенная строительным мусором и бесплодным минеральным грунтом почва может вообще исчезнуть. Все эти факторы учитываются при оценке экологического состояния городских почв — совокупности свойств и характеристик почвы, от которых прямо или косвенно зависит реализация ее экологических функций, включая плодородие [4].

В последние годы правительство Москвы приняло ряд постановлений в области охраны и менеджмента почв, в том числе закон г.Москвы «О городских почвах» (2007) и эффективно действующую систему добровольной сертификации «Экологические почвогрунты» (2006), направленную на контроль качества использующихся в городе почв. Постепенно формируется нормативная база оценки качества почв, отражающая имеющиеся наработки в данной области, и в первую очередь недавно утвержденные на федеральном уровне гигиенические нормативы и санитарные нормы и правила.

Вместе с тем многие аспекты экологической оценки город-

ских почв до сих пор не решены. Фактически отсутствует научно обоснованная характеристика почвы как распределенного ресурса, сложно организованного, пространственно неоднородного объекта. Используемая в настоящее время методика заимствована из практики исследования однородных сопредельных сред — воды и воздуха, где качество среды определяется одним (тем или иным) показателем, репрезентативным для всего объема объекта. Для оценки почв с системой генетических и функциональных горизонтов и латеральной пространственной изменчивостью требуется иная методология: наряду с традиционными показателями необходимы интегральные характеристики, отражающие запасы веществ во всей почвенной толще на единице площади.

Ресурсная оценка

Для оценки качества почв мы предлагаем использовать так называемый ресурсный подход [4]. Он состоит в том, что в конкретном количестве почвы на земельном участке заданной площади определяется количество депонированных в ней веществ, которые условно делятся на полезные (элементы питания растений и почвенных организмов, структурные компоненты) и вредные (загрязняющие элементы и их соединения). Именно этот запас и есть точно измеряемый (т/га, кг/м2) реальный почвенный ресурс, подлежащий учету, экологическому контролю, воспроизводству (восполнению недостатка тех или иных веществ в четких, понятных для практика, единицах массы на данную площадь) и ремедиации, опять-таки с удалением четко определенного количества вредных веществ с единицы площади.

Для расчета нормативных запасов тех или иных веществ можно использовать систему

ПДК (предельно допустимых концентраций), ОДК (ориентировочно допустимых концентраций) и общепринятых агрохимических норм содержания веществ с учетом гранулометрического состава почв и их принадлежности к той или иной функциональной зоне мегаполиса. Наиболее жесткие нормативы (по ПДК) должны соблюдаться в соответствии с федеральным законодательством для почв, где возникает максимальный риск негативного воздействия на человека (в жилых зонах, в части общественных и водоохранных территорий). Во всех остальных зонах города допустимы менее жесткие нормативы (по ОДК), дифференцированные по дисперсности и способности почв к удерживанию загрязнителей. Так, если в производственной зоне преобладают песчаные и супесчаные почвы с высокой пропускной способностью и низким удержанием загрязняющих веществ, нормативы будут самыми жесткими, т.е. соответствовать ПДК. Но для суглинистых или глинистых почв с высокими буферными свойствами и способностью поглощать поллютанты нормативы, согласно принятым ОДК, увеличиваются в 2—4 раза.

Почвенный ресурс легко оценивать экономически по рыночной стоимости адекватной массы чистого плодородного грунта в нормативном слое на площади конкретного земельного участка. По закону г.Москвы «О городских почвах» нормативная мощность почвенного покрова условно равна 1 м. При средней плотности минеральной почвы порядка 1.5 г/см3 на площади 1 м2 в метровом слое находится около 1.5 т почвенного ресурса. В последние годы в Москве рыночная стоимость 1 т чернозема начинается от 1 тыс. руб., однако, если речь идет о замене загрязненной почвы на адекватное количество нормативно-чистого грунта с проведением соответствующих земельных и транспортных

Рис.1. Вероятность техногенного загрязнения почв тяжелыми металлами.

работ, эту цифру надо минимум удвоить, т.е. в пределах типового земельного участка мегаполиса порядка 1 га почвенный ресурс стоит около 30 млн руб.

Много ли почв в Москве находится за пределами нормативного качества, например по содержанию загрязняющих веществ? К сожалению, детальных исследований, охватывающих всю почвенную толщу, не хватает для объективной ресурсной оценки текущего состояния. Мы воспользовались опубликованными данными ООО НИиПИ экологии города (2004), обобщающими результаты обязательных экологических экспертиз на предпроектных стадиях градостроительства по разным районам мегаполиса (2166 анализов). После необходимой обработки результатов получили данные о возможном превышении ПДК для некоторых тяжелых металлов 1-го и 2-го классов опасности (рис.1). В целом для мегаполиса большинство почв не исчерпало своей буферной емкости. Однако в отдельных районах, особенно в центре Москвы, более половины обследованных почв превышают нормативы по основным загрязнителям, причем для большинства из них аккумуляция свыше ПДК наблюдается во всей метровой толще и даже за ее пределами.

Очевидно, для растений важен весь объем почвенного ресурса, из которого корни могут получать необходимые элементы питания и влагу. То же можно сказать и о функции почв по очистке природных вод: чем мощнее и чище почвенный фильтр, тем меньше вероятность загрязнения подземных водоносных горизонтов. Вместе с тем для здоровья человека наибольшее значение имеет состояние самых верхних сантиметров поверхностного слоя почвы: именно там концентрируются токсичные вещества, патогенные микроорганизмы и вредные продукты их жизнедеятельности. С пылью отравленной почвы или при непосредств

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком