10 формирование городских почв. Почвы городов и населенных пунктов

Ключевые слова

ГОРОДСКИЕ ПОЧВЫ / КЛАССИФИКАЦИЯ / МЕГАПОЛИС / ИНТРОДУЦИРОВАННЫЙ ГОРИЗОНТ / SOILS / CLASSIFICATION / PRINCIPLES / CHANGE

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы - Апарин Б.Ф., Сухачева Е.Ю.

На примере Санкт-Петербурга выявлено генетическое разнообразие естественных, антропогенно-преобразованных и антропогенных почв мегаполиса . Определены изменения в компонентном составе почвенного покрова под влиянием антропогенной деятельности и раскрыты закономерности формирования почвенного покрова на территории Санкт-Петербурга за несколько столетий, начиная с XVIII в. Рассмотрены варианты изменений исходного строения профиля естественных почв, всегда сопутствующие процессу урбанизации, и особенности процесса почвообразования в условиях города. Из многообразия поверхностных тел, встречающихся на урбанизированной территории, выявлены объекты, соответствующие определению почв - объектов “Классификации и диагностики почв России” (КиДПР) и Международной реферативной базы данных (WRB). Определены принципы классификации почв урбанизированных территорий. Дана характеристика почв, сконструированных человеком, основой которых является привнесенный (интродуцированный горизонт ) и определены его отличительные морфологические признаки. Введено понятие интродуцированного горизонта , состоящего из модифицированного человеком материала гумусового или органогенного горизонтов естественных или антропогенно-преобразованных почв и имеющего резкую нижнюю границу с подстилающей породой. Определено классификационное положение разнообразных почв мегаполиса в системе КиДПР и WRB. Предлагается в системе КиДПР в стволе синлитогенных почв наряду со стратоземами, вулканическими, слаборазвитыми и аллювиальными ввести новый отдел “Интродуцированные почвы”. В отделе “Интродуцированные почвы” выделено 6 типов по характеру гумусового или органогенного горизонта и по особенностям подстилающей породы. В системе WRB возможно ввести новую реферативную группу, в которой будут объединены почвы с интродуцированным горизонтом , подстилающимся любым минеральным субстратом естественного или антропогенного происхождения.

Classification of urban soils in russian soil classification system and international classification of soils

Based on the example of St-Petersburg a genetic diversity of natural, human-transformed and anthropogenic soils has been thoroughly studied at the urbanized territory of this city. Under consideration are changes in components of the soil cover caused by the human activities along with regularities in the soil cover formation that has being developed for several centuries from the beginning of the 18 th century. It is also shown how changed the initial profile of natural soils accompanying the urbanization process with special emphasis on peculiar features of the soil formation at the urbanized territory. Among a great variety of surface bodies at this territory the soils were found out, the definition of which is given in Russian soil classification system and WRB. The principles for classifying the urban soils are considered. The distinct morphological features of an introduced horizon are determined to give the comprehensive characteristics of human-transformed soils . Under discussion is the concept of “introduced horizon” composing of the human-modified material from the humus or organogenic horizons of natural soils and having the lower sharply expressed boundary with the bedrock. In Russian soil classification system it would be advisable to use a new order of “introduced soils ” within the trunk of synlithogenic soils along with stratozems, volcanic, weakly developed and alluvial soils . In WRB it would be also possible to identify a new reference group of soils including the soils with the introduced horizon and underlying by any mineral substratum of natural or anthropogenic origin.

Текст научной работы на тему «Классификация городских почв в системе Российской и международной классификации почв»

КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРОДСКИХ ПОЧВ В СИСТЕМЕ РОССИЙСКОЙ И МЕЖДУНАРОДНОЙ КЛАССИФИКАЦИИ ПОЧВ

1 Санкт-Петербургский государственный университет, 199178, Россия, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9 2Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева, 199034, Россия, Санкт-Петербург, Биржевой проезд, 6 e-mail: [email protected]

На примере Санкт-Петербурга выявлено генетическое разнообразие естественных, антропогенно-преобразованных и антропогенных почв мегаполиса. Определены изменения в компонентном составе почвенного покрова под влиянием антропогенной деятельности и раскрыты закономерности формирования почвенного покрова на территории Санкт-Петербурга за несколько столетий, начиная с XVIII в. Рассмотрены варианты изменений исходного строения профиля естественных почв, всегда сопутствующие процессу урбанизации, и особенности процесса почвообразования в условиях города. Из многообразия поверхностных тел, встречающихся на урбанизированной территории, выявлены объекты, соответствующие определению почв - объектов "Классификации и диагностики почв России" (КиДПР) и Международной реферативной базы данных (WRB). Определены принципы классификации почв урбанизированных территорий. Дана характеристика почв, сконструированных человеком, основой которых является привнесенный (интродуцированный горизонт) и определены его отличительные морфологические признаки. Введено понятие интродуци-рованного горизонта, состоящего из модифицированного человеком материала гумусового или органогенного горизонтов естественных или антропогенно-преобразованных почв и имеющего резкую нижнюю границу с подстилающей породой. Определено классификационное положение разнообразных почв мегаполиса в системе КиДПР и WRB. Предлагается в системе КиДПР в стволе синлитогенных почв наряду со стратоземами, вулканическими, слаборазвитыми и аллювиальными ввести новый отдел "Интроду-цированные почвы". В отделе "Интродуцированные почвы" выделено 6 типов по характеру гумусового или органогенного горизон-

та и по особенностям подстилающей породы. В системе WRB возможно ввести новую реферативную группу, в которой будут объединены почвы с интродуцированным горизонтом, подстилающимся любым минеральным субстратом естественного или антропогенного происхождения.

Ключевые слова: городские почвы, классификация, мегаполис, ин-тродуцированный горизонт.

Интерес ученых к исследованию почв городов неуклонно возрастает вслед за увеличением площадей урбанизированных территорий. В настоящее время более 3/5 мирового населения проживает на урбанизированных территориях. Наиболее урбанизированными государствами (кроме государств-городов) являются Кувейт (98.3%), Бахрейн (96.2%), Катар (95.3%), Мальта (95%). В Северной и Западной Европе на долю городского населения приходится более 80%. В России застроенные территории занимают 4.3 млн га, а число жителей в городах составляет около 70%. Неограниченная экспансия городов на окружающие земли неизбежно ведет к изменению глобального экологического потенциала почв. Сокращаются площади с активно-функционирующей поверхностью, занятой естественными и пахотными угодьями. Прогнозирование последствий урбанизации на глобальные изменения экологических функций почвенного покрова является безотлагательной задачей, стоящей перед учеными почвоведами, которую, в свою очередь, невозможно решить без определения места городских почв в современных классификационных системах.

Общепринятой классификации городских почв ни в России, ни в мире в настоящий момент не существует. Одной из причин этого является отсутствие единых подходов к номенклатуре и систематике почв городов. В официально принятой в России классификации почв, которая опубликована в 1977 г. (Классификация и диагностика..., 1977) и используется по настоящее время, почвы урбанизированных территорий не рассматриваются. В "Классификации и диагностике почв России" (КиДПР) (2004) антропогенно-преобразованным почвам уже уделено заметное внимание.

Широкий интерес к изучению почв городов возник в последние десятилетия (Строганова, Агаркова, 1992; Burghardt, 1994; Почва, город, экология, 1997; Бакина и др., 1999, Надпорожская и др., 2000; Герасимова и др., 2002; Русаков, Иванова, 2002; , Leh-

mann, Stahr, 2007, Rossiter, 2007; Матинян и др., 2008; Апарин, Сухачева, 2010, 2013, 2014; Лебедева, Герасимова, 2011; Прокофьева и др., 2011, 2014; Шестакови др., 2014; Naeth at al., 2012). Оригинальные подходы и схемы для номенклатуры и систематики почв городов были предложены для Москвы (Строганова, Агарко-ва, 1992; Лебедева, Герасимова, 2011; Прокофьева и др., 2011), Санкт-Петербурга (Апарин, Сухачева, 2013, 2014), Перми (Шеста-ков, 2014). В области классификации городских почв известны работы немецких исследователей (First International Conference, 2000; Lehmann, Stahr, 2007; Naeth at al., 2012), предложения международных рабочих групп (SUITMA, INCOMMANTH, WRB) (Burghardt, 1994). Ведется активный поиск классификационного положения почв городов в системе КиДПР (2004) и WRB (2014) .

Очевидно, что при решении задачи определения классификационного положения почв городов, необходимо учитывать, что почвенный покров в городах кардинально отличается от такового в естественных ландшафтах. Воздействие человека на почвы на урбанизированной территории проявляется от незначительного изменения в их свойствах до коренного преобразования почвенного профиля и "создания" новых почвенных форм.

Почвенный покров любого города гетерогенен и характеризуется значительной пространственной и временной неоднородностью. Это связано не только с разнообразием природных условий, но и разной степенью и масштабом воздействия человека на почвенный покров на различных этапах строительства и расширения города, а также в разных его частях - в центре, на окраинах, в лесопарках, промышленных территориях и "спальных" районах (Апарин, Сухачева, 2013). В городах деятельность человека, как одного из факторов почвообразования, проявляется в косвенном и прямом воздействии на почвы и почвенные процессы. Косвенное воздействие состоит в модификации факторов почвообразования (осадков, температуры, испарения, растительности, состава материнских пород). Прямое воздействие на почвы заключается в под-кислении, подтоплении, нарушении почвенного профиля, а также в формировании или, своего рода, конструировании почвенного профиля, подобного естественному.

На территории любого города практически всегда сочетаются элементы почвенного покрова естественных ландшафтов, агр о-

ландшафтов и участков плотной городской застройки и промышленных зон. В сохранившихся в городской черте естественных экосистемах доминируют разности почв со слабонарушенным строением, в агроландшафтах, преобладают агрогенно-преобразо-ванные почвы, на территориях с плотной городской застройкой широко распространены разнообразные поверхностные образования: асфальтовые покрытия, антропогенно-преобразованные почвы, созданные человеком почвоподобные тела, минеральные грунты. Таким образом, спектр поверхностных образований территории любого города широкий: от естественных почв, характерных для данной географической зоны, до различной степени трансформированных почв и непочвенных образований.

Например, при создании почвенной карты Санкт-Петербурга (масштаба 1: 50000) в административных границах мегаполиса было выделено 18 типов и подтипов естественных почв, 13 антропогенно-преобразованных, 4 антропогенных (Апарин, Сухачева, 2014). Естественные почвы представлены на разных стадиях развития (от начальной - петроземы и псаммоземы до климаксной). Почвы Санкт-Петербурга имеют характерные особенности, связанные как с физико-географическим положением города в бассейнах р. Нева и Балтийского моря, так и с историей формирования экологического пространства города со времени поселения здесь человека (Апарин, Сухачева, 2013).

Почвы Санкт-Петербурга имеют в своем профиле признаки длительного многовекового преобразования под воздействием человека, в которых просматриваются определенные закономерности. Хотя человек появился на территории Приневья еще в эпоху неолита, его влияние на почвы тогда было минимальным и имело точечный дискретный характер (таблица) Незначительные изменения в морфологическом облике почв, вероятно, были только на территориях временных стоянок рыболовов и охотников. По глубине и характеру воздействия на почвенный профиль они не отличались от нарушений естественного происхождения, происходивших, например, при ветровалах.

Начиная с УШ-Х1 вв. Нева становится важнейшим участком международных водных путей между народами Восточной и Северной Европы, что значительно увеличило нагрузку на почвенный покров территории. В условиях заболоченных и покрытых

лесами земель в первую очередь осваивались наиболее дренированные земли около рек, где в последующем на протяжении столетий развивались поселения, строительство которых явилось

Изменения в компонентном составе почвенного покрова под влиянием человека на территории Санкт-Петербурга_

Период Новые компоненты в 1111 Характер изменений в 1111

Неолит- Поверхностно- Точечный

XIII в. турбированные

XIII- Поверхностно- Фрагментарный

XVIII вв.

Стратифицированные почвы

Абрадированные

Агро естественные

XVIII в. Поверхностно- Площадной

турбированные Экспансия на естественные

Абрадированные ные угодья

Агро естественные

Интродуцированные

Стратоземы

Окисленно -глеевые

Агроземы

XIX в. Поверхностно- Площадной

турбированные Экспансия на естественные

Стратифицированные почвы и сельскохозяйствен-

Абрадированные ные угодья

Агро естественные

Интродуцированные

Стратоземы

Окисленно-глеевые

Агроземы

ХХ в. Поверхностно- Площадной

турбированные Стратифици- Экспансия на естественные

рованные почвы и сельскохозяйствен-

Абрадированные ные угодья

Агро естественные

Интродуцированные

Стратоземы

Окисленно-глеевые

Агроземы

причиной появления на территории будущего мегаполиса первых ареалов стратифицированных, абрадированных почв и, вероятно, стратоземов. К 1500 г. на территории нынешнего Петербурга и прилегающего к нему районов было уже 410 деревень. Практически около каждой деревни были небольшие по площади ареалы освоенных почв: агродерново-подзолов, агросерогумусовых, агро-дерново-подзолистых. Процесс освоения земель активно шел и в последующий период. К моменту основания города почвенный покров территории уже был значительно преобразован человеком - помимо освоенных почв с агрогоризонтом, в нем сравнительно большую площадь занимали в разной степени нарушенные почвы.

Наиболее радикальные изменения в почвенном покрове города здесь произошли за относительно короткий период времени (300 лет). Точечный и фрагментарный характер нарушений почвенного покрова с 1703 г. время становится площадным. Положение исторического центра Санкт-Петербурга в дельте р. Нева и постоянные наводнения вызвали необходимость поднятия поверхности (мощность культурного слоя достигает в некоторых частях города 4 м и более). Проводятся осушительные работы, создаются мостовые, высаживаются аллеи. Ареалы нарушенных почв на территории строящегося Петербурга стремительно разрастаются и начинают превышать размеры ареалов естественных почв. Для поднятия уровня поверхности подсыпали грунт, на газоны наносили гумусированный материал. Появляются первые ареалы почв с привнесенным целеноправленно созданном гумусовым слоем.

В центральной части современного города все естественные почвы разрушены или погребены под культурным слоем. Вместо них абсолютно доминируют вновь созданные человеком антропогенные почвы, или реже стратоземы (рис. 1). Они, как правило, сформированы на антропогенном слоистом субстрате, который является в настоящее время подстилающей, реже почвообразую-щей породой. Его формирование закончилось около 100-150 лет назад. Таким образом, мы точно знаем максимальное время формирования современного профиля городской почвы в историческом центре Санкт-Петербурга.

Рис. 1. Схема трансформации профиля естественной почвы на урбанизированной территории.

Есть определенные закономерности и в формировании почвенного покрова территории города, которые нашли отражение в его современном облике.

С момента основания город постоянно застраивал в первую очередь уже освоенные земли с агроземами или агроестественны-ми почвами. Поэтому в работах по исследованию погребенных почв Санкт-Петербурга часто упоминаются погребенные пахотные горизонты (Русаков, Иванова, 2002; Матинян, 2008). Экспансия города на пахотные угодья постоянно сопровождалась освоением все новых прилегающих к городской черте земель, окультуриванием почв и использованием их для производства сельскохозяйственной продукции для горожан. Этот процесс непрерывно продолжался на протяжении более чем трех столетий. Генеральный план развития Санкт-Петербурга до 2025 г. предусматривает расширение территории также за счет земель сельскохозяйственного назначения. На окраинах Санкт-Петербурга в спальных районах, которые были построены в 60-70-х годах, многие почвы также несут следы бывшего освоения.

При определении места почв городов в современных классификационных системах необходимо установить, какие из городских поверхностных образований (естественные почвы, антропогенно-преобразованные почвы, созданные человеком почвоподоб-ные тела, асфальтовые и другие искусственные образования) являются объектами, той или иной классификационной системы, (т.е. соответствует определению объекта классификации).

Территории с искусственными покрытиями, в том числе и асфальтовыми не являются объектами КиДПР, так как эти тела не соответствуют определению объекта классификации. Согласно КиДПР, "объектом базовой профильно-генетической классификации является почва - экспонированное на поверхности суши природное или естественно-антропогенное твердофазное тело, сформированное многолетним взаимодействием процессов, приводящих к дифференциации исходного минерального и органического материала на горизонты" (Классификация..., 2004, а 9). В то же время эти поверхностные образования могут быть рассмотрены в системе WRB, так как определение объектов этой классификационной системы более широкое.

Почвы парков, кладбищ, некоторых скверов - это, как правило, антропогенно-преобразованные почвы. Они полностью соответствуют определению объектов обеих классификаций, и в основном уже рассмотрены как в КиДПР, так и WRB.

В КиДПР почвы, в профиле которых отражены результаты антропогенного воздействия, выделяются на различных таксономических уровнях - от отделов до подтипов. В системе WRB выделены две реферативные группы почв, морфологический облик и свойства которых значительно изменены человеком: Anthrosols and Technosols, а также целый ряд квалификаторов. Однако далеко не все поверхностные образования городов, которые могут относиться к почвам, находят свое место в WRB и КиДПР.

Принципы классификации почв урбанизированных территорий. Опыт исследования и картографирования почв Санкт-Петербурга показал, что классификацию почв урбанизированных территорий можно встроить в общую структуру КиДПР и WRB на основе следующих принципов:

Единство подходов к классификации всех экспонированных на поверхность твердофазных тел, образующих почвенный покров мегаполиса;

Признание, что объектами почвенной классификации урбанизированных территорий являются как естественные и антропогенно-преобразованные почвы, так и "сконструированные" человеком образования, которые имеют на поверхности привнесенный материал гумусового (или органогенного) горизонта;

Учет признаков, отражающих степень и глубину антропогенной трансформации почвенного профиля; деятельность человека как фактора почвообразования приводит либо к разрушению почв, либо к их погребению, смешиванию или перемещению материала почвенных горизонтов;

Учет не только последовательности горизонтов (слоев), но и наличие или отсутствие генетической связи между ними (резкий переход из одного слоя почвы в последующий при отсутствии сопряженных признаков между смежными слоями - вынос и аккумуляция вещества);

Признание, что в условиях урбоэкосистем профилеобразу-ющий процесс, протекающий под влиянием естественных факторов, часто сопровождается постоянным или периодическим по-

ступлением материала на поверхность почвы; это вызывает рост почвенного профиля вверх и формирование слоистой толщи различной мощности и состава;

Признание, что для диагностики горизонтов в антропогенных почвах и определения классификационного положения этих почв на уровне типа в КиДПР и квалификаторов в WRB так же, как для естественных и антропогенно-трансформированных, приоритетными являются признаки, унаследованные от естественных почв.

Поиск места городских почв в КиДПР и WRB. Для определения классификационного положения разнообразных почв мегаполиса в системе КиДПР и WRB рассмотрим возможные варианты изменений исходного строения профиля естественной почвы, всегда сопутствующие процессу урбанизации (рис. 2). Существует всего четыре типа изменения почвенного профиля под прямым воздействием человеческой деятельности: перемешивание почвенных горизонтов, срезание части профиля, погребение почвы и "конструирование" нового профиля.

При строительстве наиболее часто происходит погребение почв, причем все типодиагностические горизонты исходных почв сохранены. При погребении естественного почвенного профиля слоем природного или искусственного материала небольшой мощности (до 40 см) образуются тела, которые классифицируются в КиДПР на уровне подтипа как гумусово-, арти-, урби-, токси-стратифицированные почвы (рис. 2a, 2б). В системе WRB для подобных почв используется квалификатор Novic (рис. 3.1). Почвы, большая часть профиля которых представлена гумусированной стратифицированной толщей привнесенного материала, объединены в КиДПР в отдел стратоземов (рис. 2д). В WRB это ралич-ные антросоли (рис. 3.2, 3.3). Если в стратифицированной толще содержится более 20% артефактов и более 35% объема приходится на строительный мусор, то в WRB для подобных почв используется квалификатор ШгЫс.

Почвенные тела, сохранившие свое естественное строение и находящиеся под асфальтом ("запечатанные" почвы) (рис. 2в), в WRB классифицируются как Бкгашс (рис. 3.4). В системе КиДПР, с нашей точки зрения, их следует рассматривать только как погребенные почвы, соответствующих генетических типов, так как они

название почвы по "Классификации и диагностике почв России" 2004 название почвы по классификации городских почв

Рис. 2. Типы изменения почвенного профиля под прямым воздействием человеческой деятельности в системе КиДПР.

Рис. 3. Типы изменения почвенного профиля под прямым воздействием человеческой деятельности в системе WRB.

изолированы (утрачивают большинство связей) и не выполняют большинства функций, как природных биогеомембран. Изолированные от окружающей среды такие почвы не могут адсорбировать продукты метаболизма мегаполиса, преобразовывать и транспортировать поллютанты, не выполняют санитарную, водо-и газо- и терморегулирующую функцию.

Исследования почв Санкт-Петербурга показали, что погребенные естественные почвы находятся глубоко под поверхностью и перекрыты не только асфальтом, но и различными по мощности антропогенными слоями.

При сведении древесной растительности или выравнивании поверхности может быть нарушена только верхняя часть естественного почвенного профиля. Такие почвы в КиДПР классифицируются как турбированные на уровне подтипа в типах естественных почв (рис. 2е). При длительном перемешивании верхних горизонтов, связанном с сельскохозяйственной обработкой почв, образуются агроестественные почвы и агроземы в КиДПР (рис. 2е) и ЛиШгс^о^ в WRB (рис. 3.7, 3.8).

В результате срезания одного или двух поверхностных горизонтов образуются абрадированные почвы (рис. 2ж). При более глубоком срезании, когда на дневную поверхность выходит в той или иной степени сохранившийся срединный горизонт, почва относится к отделу абраземов (КиДПР) (рис. 2з). Нередко при строительстве почва полностью уничтожается, и на поверхности оказывается порода; в этом случае выделяются абралиты, представляющие собой уже не почву, а техногенное поверхностное образование, которое рассматривается за пределами классификационной системы КиДПР (рис. 2и)

Нанесенный на поверхность слой искусственного материала или породы (рис. 2г) также может рассматриваться только как техногенное поверхностное образование (Лебедева, Герасимова, 2011) или Technosols в WRB (рис. 3.6) (Sukhacheva, Aparin, 2014).

Таким образом, в системе WRB варианты 1-3 и 7-9 (рис. 3) рассматриваются как почвы различных реферативных групп с квалификаторами Novic, Urbic, Ekranic, Antric. Варианты 4-6 -Technosols. Вариант 10 - порода. Остаются только почвы, имеющие привнесенный гумусовый горизонт, залегающий на минеральной породе (рис 3.13).

В рамках КиДПР все рассмотренные варианты, кроме одного, или имеют свое место в системе, или не являются объектами этой почвенной классификации. Оставшийся вариант - это "сконструированная" человеком антропогенная почва (рис. 2к), в которой привнесенный гумусовый или торфяный горизонт природных почв перекрывает естественную либо искусственно-созданную минеральную толщу. Человек, будучи одним из факторов почвообразования (отнюдь необязательным), не может сам создать почву в классическом (научном) ее понимании. Исходя из целевой функции - обеспечить условия роста и развития растений - человек создает физическую модель корнеобитаемого слоя, а не почвенного профиля как такового.

В агроландшафтах человек целенаправленно изменяет химический состав, свойства и режим почвы, чтобы наиболее эффективно использовать ее важнейшую функцию - плодородие. При этом генетический профиль почвы, как правило, изменяется незначительно. На урбанизированных территориях для реализации этой же цели, человек вынужден на месте разрушенных почв кон-

струировать почвоподобные образования с плодородным корне-обитаемым слоем, привнося извне органо-минеральный или органогенный почвенный материал - продукт длительного естественного почвообразования, который сформировался при другом соотношении факторов. Как правило, этот материал берется из различных почв прилегающих территорий и наносится либо на сохранившиеся горизонты прежних почв, либо на естественную породу, оказавшуюся на поверхности в результате уничтожения почвенного профиля или перемещенную при строительстве, либо на искусственно созданную минеральную толщу. Таким образом, происходит перенесение наиболее биологически активной части почвы из ее природного ареала на урбанизированную территорию. Хотя, почвообразование, как особая имманентно-присущая природе форма движения материи, начинается сразу же после стабилизации дневной поверхности на всех минеральных и органо-минеральных субстратах, необходимы сотни лет, чтобы сформировалась система генетических горизонтов в поверхностной толще.

В новой чужеродной (урбанизированной) среде, новом сконструированном человеком почвенном профиле большинство морфологических признаков, позволяющих идентифицировать тип перемещенных горизонтов, сохраняется. В то же время некоторые свойства, целенаправленно или случайно модифицированные человеком, могут значительно отличаться от исходных свойств этих горизонтов в естественных почвах. К перемещенному почвенному материалу можно применить термин интродуци-рованный, принятый в биологии, а целенаправленное внедрение материала гумусового (торфяного, торфяно-минерального) горизонта в урбанизированную среду является своеобразной техногенной интродукцией, подобной интродукции растений. В результате формируются почвы с интродуцированным горизонтом, имеющим характерные морфологические признаки, которые с одной стороны наследуются от материнской почвы, с другой, связаны с антропогенным воздействием.

Интродуцированный гумусовый или органогенный горизонт мощностью состоит из привнесенного и модифицированного человеком материала гумусового или органогенного горизонтов естественных или антропогенно-преобразованных почв и имеет

резкую нижнюю границу с находящимся под ним минеральным субстратом - подстилающей породой, которая обычно отличается от естественных как по составу, так и по строению. Часто наблюдается неоднородность горизонта по сложению, составу и плотности.

Отличительным признаком подстилающих пород является, как правило, их гетерогенный состав и строение. Они содержат значительное количество, включений - артефактов различного состава, размера и объема и характеризуются наличием геохимических барьеров, резких градиентов водопроницаемости, теплопроводности, водоудерживающей способности.

Особенно важно, что в профиле подобных почв гумусовый или органогенный горизонт всегда лежит на породе, которая является для него подстилающей, а не материнской (почвообразую-щей). Большинство "новых" почв не обладает типоморфными признаками, характерными для естественных почв. Система минерально-энергетического обмена в профиле подобных почв не сбалансирована, а отсутствие или слабое проявление генетической связи между слоями свидетельствуют о начальной стадии формирования почвенного профиля.

Предложения по введению новых таксонов в КиДПР. Особенностью процесса почвообразования в условиях города является омоложение почвенного профиля в результате постоянного или периодического антропогенного поступления гумусированного материала на поверхность почвы. Оценивая возраст почв городских территорий, следует принимать во внимание, что возраст ин-тродуцированных гумусовых горизонтов, а также подстилающей минеральной толщи может быть очень большим, до нескольких тысяч лет, в то время как, возраст собственно почвенного профиля может не достигать и года. В мегаполисе почвообразующий процесс, с одной стороны, не имеет принципиальных отличий естественного, а с другой - его скорость в городе значительно выше.

Основу классификации почв с интродуцированным горизонтом, как и естественных почв, составляет морфолого-генетический анализ профиля: строения, состава, свойств. Для условий Санкт-Петербурга учитывается глубина профиля до 100 см, т.е. до нижней границы четкого проявления процессов почвообразования в естественных почвах региона, дифференцирующих профиль на генетические горизонты.

При разработке классификации почв мегаполисов необходимо на высокий таксономический уровень поставить мощность гумусового или органогенного горизонта, с которыми связано большинство выполняемых функций. Должна учитываться и степень генетической связи между слоями, их соответствие профиле-образующим процессам, характерным для почв этой природной зоны, происхождение и состав поверхностного горизонта.

Учитывая специфическое строение антропогенных почв и особенности почвообразования почв в условиях города, предлагается в системе КиДПР в стволе синлитогенных почв наряду со стратоземами, вулканическими, слаборазвитыми и аллювиальными почвами ввести отдел: Интродуцированные почвы.

Отдел объединяет почвы, в которых интродуцированный гумусовый или органогенный горизонт (I) мощностью менее 40 см залегает на минеральном субстрате (D), образованном in situ или привнесенном извне.

Если интродуцированный горизонт мощностью менее 40 см залегает на почве с ненарушенным строением или любом срединном горизонте, почва классифицируется в рамках КиДПР как гу-мусово-стратифицированный подтип в соответствующем типе; при мощности интродуцированного горизонта более 40 см почва диагностируется как стратозем.

В отделе Интродуцированные почвы выделено 6 типов почв по характеру гумусового или органогенного горизонта и по особенностям минерального субстрата. Во всех типах возможно выделение подтипов по наличию в подстилающем субстрате признаков, свидетельствующих о механизмах его формирования.

Типичные почвы (in situ) I-D: подстилающая минеральная толща не имеет признаков механического перемещения. Типичные интродуцированные почвы формируются в случае, когда ин-тродуцированный горизонт насыпают на почвообразующую породу, сохранившуюся от разрушенной почвы.

Урбослоистые почвы I-RDur: отличаются хорошо выраженной слоистостью, часто с большой долей индустриальных включений (кирпичи, строительно-бытовой мусор, керамзит, гравий, артефакты и т.д.). Мощность подстилающей урбослоистой минеральной толщи может достигать нескольких метров, а подтипы

таких почв характерны для территорий, где неоднократно проводились строительные работы.

Урбонасыпные почвы ЬЯВ: подстилающая минеральная толща неоднородна по составу и сложению, часто содержит артефакты; нечеткая слоистость свидетельствуют о стратификации материала. Подобные подтипы формируются на месте строительства или ремонта различных подземных коммуникаций. Подстилающая минеральная толща в большинстве случаев имеет мощность не более 2 м и подстилается породой, имеющей естественное сложение.

Урбослоисто-гумусовые почвы I-RDur[h]: отличаются хорошо выраженной слоистостью, часто с включением погребенных интродуцированных гумусовых слоев. В Санкт-Петербурге серо-гумусовые урбослоисто-гумусовые подтипы выявлены в скверах и парках в центральной части города.

Ареалы этих почв точечно расположены среди асфальтовых покрытий и занимают от 5 до 20% площади. Почвы сформированы на антропогенных слоистых отложениях - "культурном" слое, достигающем в некоторых частях города 4 м и более. Причиной однообразия компонентного состава почв "старого города" является их сходное происхождение. Интродуцированный гумусовый горизонт в небольших скверах и газонах внутри петербургских дворов постепенно на протяжении более чем трех столетий периодически (при каждом новом ремонте или строительстве зданий) перекрывался слоем из строительного мусора. Затем формировался или искусственно наносился новый гумусовый слой. Таким образом, подавляющее большинство почв в кварталах "старого города" -интродуцированные серогумусовые урбислоисто-гумусовые. Гораздо реже встречаются почвы, сформированные на слоистой культурной толще без гумусированных прослоек.

Водно-аккумулятивные почвы (намытые грунты) I-Daq: подстилающая минеральная толща однородна по составу и имеет тонкую слоистость. На прибрежных территориях г. Санкт-Петербурга среди почвообразующих пород намытые наносы преобладают. Как правило, они слоистые и напоминают аллювиальные отложения.

Кроме перечисленных подтипов, специфических для типов интродуцированных почв, возможно выделение подтипов по при-

родным признакам, например, оглеению, карбонатности, ожелез-ненности, что отражается сложными подтипами.

В системе WRB на основе вышеизложенных принципов возможно ввести новую реферативную группу, в которой будут объединены почвы с интродуцированным горизонтом, подстилающимся любым минеральным субстратом.

Включение в единую классификационную схему естественных, антропогенно-трансформированных почв и собственно антропогенных почв позволяет с единых позиций рассматривать разнообразие почв и их изменения в почвенном покрове любого города как в пространстве, так и во времени.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Апарин Б.Ф., Сухачева Е.Ю. Почвенный покров Санкт-Петербурга: "из тьмы лесов и топи блат" к современному мегаполису // Биосфера. 2013. Т. 5. № 3. С. 327-352.

2. Апарин Б.Ф., Сухачева Е.Ю. Почвенная карта - основа интегральной оценки экологического пространства мегаполиса // Мат-лы конф. "Нерешенные проблемы климатологии и экологии мегаполисов". СПб., 2013. С. 5-10.

3. Апарин Б. Ф., Сухачева Е. Ю. Принципы создания почвенной карты мегаполиса (на примере Санкт-Петербурга) // Почвоведение. 2014. № 7. С. 790-802. Б01: 10.7868/80032180Х1407003Х.

4. Бакина Л.Г., Орлова Н.Е., Капелькина Л.П., Бардина Т.В. Гумусовое состояние городских почв Санкт-Петербурга// Гумус и почвообразование. СПб, 1999. С. 26 - 30.

5. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Смоленск: Ойкумена, 2003. 268 с.

6. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 224с.

7. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 235 с.

8. Лебедева И.И., Герасимова М.И. Возможности включения почв и почвообразующих пород Москвы в общую классификационную систему почв России // Почвоведение. 2011. № 5. С. 624-628.

9. Матинян Н.Н., Бахматова К.А., Шешукова А.А. Почвы Шереметьевского сада (наб. Фонтанки 34) // Вестн. СПбГУ. 2008. Сер. 3.

10. Надпорожская МА., Слепян Э.И., Ковш Н.В. О почвах исторического центра Санкт-Петербурга // Вестн. СПбГУ. 2000. Сер. 3. Вып. 1(№3). С. 116-126.

11. Почва, город, экология / Под ред. Добровольского Г.В. М.: Фонд "За экономическую грамотность", 1997. 320с.

12. Прокофьева Т.В., Мартыненко И.А., Иванников Ф.А. Систематика почв и почвообразующих пород Москвы и возможность их включения в общую классификацию // Почвоведение. 2011. № 5. С.611-623.

13. Прокофьева Т.В., Герасимова М.И., Безуглова О.С., Бахматова К.А., Гольева А.А., Горбов С.Н., Жарикова Е.А., Матинян Н.Н., Накваси-на Е.Н., Сивцева Н.Е. Введение почв и почвоподобных образований городских территорий в классификацию почв России // Почвоведение. 2014. № 10. С. 1155-1164

14. Русаков А.В., Иванова К.А. Морфологическое строение и свойства почв исторического центра Санкт-Петербурга (площадь перед Казанским собором) // Материалы по изучению русских почв. СПб., 2002. Вып. 3(30). С. 37-40.

15. Строганова М.Н., Агаркова М.Г. Городские почвы: опыт изучения и систематика (на примере почв юго-западной части г. Москвы) // Почвоведение. 1992. № 7. С. 16-24.

16. Шестаков И.Е., Еремченко О.З., Филькин Т.Г. Картографирование почвенного покрова городских территорий на примере г. Пермь // Почвоведение. 2014. № 1. С. 12-21.

17..Aparin B., Sukhacheva E. Introduced Soils of Urban Areas and their Placement in the World Reference Base for Soil Resources // Materials of 20th World Congress of Soil Science. Jeju, Korea, 2010, 20wcss.org

18. Aparin B.F., Sukhacheva E. Yu. Principles of soil mapping of a megalopolis with St. Petersburg as an example // Eurasian Soil Science. 2014. V. 47(7). Р. 650-661.

19. Burghardt W. Soil in urban and industrial environments. Zeitschrift Pflan-zenernahr., Dung., Bodenkunde. 1994. V.157. P. 205-214.

20. First International Conference on soils of urban, industrial, traffic and mining areas. University of Essen, Germany, 2000. V. 1. 366 p.

21. Lehmann A., Stahr K. Nature and Significance of Anthropogenic Urban Soils // J. Soils Sediments. 2007. V. 7(4). P. 247-260.

22. Naeth M.A., Archibald H.A., Nemirsky,C.L., Leskiw L.A. Brierley J.A. Bock M.D., Vanden Bygaart A.J. and Chanasyk D.S. Proposed classification for human modified soils in Canada: Anthroposolic order // Can. J. Soil Sci. 2012. V. 92. P. 7-18.

23. Rossiter D.G. Classification of Urban and Industrial Soils in the World Reference Base for Soil Resources // J. Soils Sediments. 2007. V. 7(2). P. 96-100.

24. Sukhacheva E., Aparin B. Principles of soil mapping of urban areas // Abstract book of 9th International Soil Science Congress on "The soul of soil and Civilization". Side, Antalya, Turkey, 2014. P. 539.

25. IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome. 2014. 181 р.

CLASSIFICATION OF URBAN SOILS IN RUSSIAN SOIL CLASSIFICATION SYSTEM AND INTERNATIONAL CLASSIFICATION OF SOILS

B. F. Aparin1" 2, Ye. Yu. Sukhacheva1" 2

1Saint Petersburg State University, Universitetskaya nab. 7-9, St. Petersburg, 199034 Russia 2Dokuehaev Central Soil Science Museum, Birzhevoi proezd, 6, St. Petersburg, 199034 Russia e-mail: [email protected]

Based on the example of St-Petersburg a genetic diversity of natural, human-transformed and anthropogenic soils has been thoroughly studied at the urbanized territory of this city. Under consideration are changes in components of the soil cover caused by the human activities along with regularities in the soil cover formation that has being developed for several centuries from the beginning of the 18th century. It is also shown how changed the initial profile of natural soils accompanying the urbanization process with special emphasis on peculiar features of the soil formation at the urbanized territory. Among a great variety of surface bodies at this territory the soils were found out, the definition of which is given in Russian soil classification system and WRB. The principles for classifying the urban soils are considered. The distinct morphological features of an introduced horizon are determined to give the comprehensive characteristics of human-transformed soils. Under discussion is the concept of "introduced horizon" composing of the human-modified material from the humus or organogenic horizons of natural soils and having the lower sharply expressed boundary with the bedrock. In Russian soil classification system it would be advisable to use a new order of "introduced soils" within the trunk of synlithogenic soils along with stratozems, volcanic, weakly developed and alluvial soils. In WRB it would be also possible to identify a new reference group of soils including the soils with the introduced horizon and underlying by any mineral substratum of natural or anthropogenic origin.

Keywords: classification, soils, principles, change.

В шлифах наблюдается: уменьшение разнообразие минералов, составляющих скелетный материал (доля кварца - увеличивается по сравнению с природными почвами и породами данной местности); большое количество углистых частиц и средне-слабо разложившихся органических остатков. Для горизонтов урбик характерно отсутствие процессов перемещения глинистого материала [ , ], синхронные признаки перераспределения и формирования новообразований - как карбонатных, так и железистых [ , , ]. Обнаружены также новообразования фосфатов железа в переменных и восстановительных условиях . Магнитная восприимчивость более 1.0 10-3 СИ косвенно указывает на высокую степень антропогенного воздействия . Для горизонтов урбик также характерны высокие (выше природных фоновых значений, а иногда выше ПДК и ОДК) уровни загрязнения тяжелыми металлами (за счет исторического загрязнения и современного аэрального привноса).

Горизонт урбик является диагностическим для специфических городских почв - урбаноземов и урбо-почв. В силу синлитогенной природы городских почв U может залегать не только на поверхности, но и в средней части профиля. При глубоком погребении функционирует как слой городских техногенных отложений (культурный слой).

Полевая диагностика: горизонт аккумуляции и биогенной трансформации органо-минерального и искусственного материала формирующийся синлитогенно на дневной поверхности под воздействием поселений. Бурых и серо-бурых тонов, неравномерно окрашен. Обладает преимущественно кубовидной структурой с отчетливыми признаками горизонтальной делимости. Супесчаный или легко/среднесуглинистый опесчаненый, пылеватый, плохо смачиваемый. Реагирует с HCl (10%). Содержит не менее 10% включений разного размера антропогенного происхождения (строительный мусор, угли, кости, слабо разложившиеся растительные остатки и др.). Без признаков перемещения глинистого вещества.

AYur или Aur (ранее обозначался АU) гумусовый горизонт с признаками урбопедогенеза - гумусовый горизонт, формирующийся на поверхности городской почвы в результате преобразования материнского субстрата или при аккумуляции урботехногенного материала (природный минеральный материал, городские твердые аэральные выпадения, артефакты, искусственные антропогенные материалы) в поверхностных горизонтах природных почв. Содержит в своем составе единичные или малые количества твердых антропогенных включений (до 10% строительного мусора и др. от объема образца). При интенсификации накопления материала на поверхности эволюционирует в урбиковый горизонт.

Имеет преимущественно комковатую или зернисто-комковатую структуру с элементами горизонтальной делимости, серо-бурых окрасок, уплотнен, супесчано-суглинистого гранулометрического состава. Слабо вскипает или не вскипает от 10% HCl. Реакция среды нейтральная или слабощелочная (рН 6.5-7.5). Содержание органического вещества в среднем как в горизонте урбик. Количество углефицированных частиц различных размеров значительное. Часто содержит значительные, но меньшие количества, чем в горизонте урбик, питательных элементов (в среднем 10-40 мг/кг Р 2 O 5 и 10-30 мг/кг К 2 О). Объемная масса в среднем также несколько ниже, чем в горизонтах урбик. Степень загрязнения тяжелыми металлами выше природного фона, но ниже содержания тяжелых металлов в урбиковых горизонтах и редко превышает ПДК. Магнитная восприимчивость более 1.0 10-3 СИ. Наряду с горизонтом урбик характерен для специфических городских почв – урбаноземов, культуроземов и урбо-почв.

Полевая диагностика : горизонт аккумуляции гумуса, формирующийся на поверхности преимущественно за счет постлитогенной проработки урбоседимента почвообразовательными процессами или в условиях незначительного поступления и интеграции урботехногенного материала в естественные поверхностные горизонты. Серо-бурых тонов. Преимущественно комковатой структуры, со слабыми признаками горизонтальной делимости. Слабо реагирует или совсем не реагирует с HCl (10%). Содержит менее 10% антропогенных включений. Без признаков перемещения глинистого вещества. TCH (ранее обозначался ТГ или TG) от англ. technogenic техногенный горизонт - техногенный грунт, перемещенный с мест природного залегания, без признаков почвообразования in situ (структурности, накопления гумуса и т.д.). Может быть сформирован, как из перемещенных естественных слабозагрязненных грунтов, так и из смеси почвенно-грунтового материала со строительным и другим мусором. При формировании на дневной поверхности подвергается перекрытию рекультивационными горизонтами или задерновывается с образованием гумусово-аккумулятивых горизонтов, становясь, таким образом, почвообразующей породой для нового цикла почвообразования. Для техногенных горизонтов характерны быстрые сроки формирования, неоднородность свойств и порций отлагаемого материала (см. раздел «почвообразующие породы»). Под гор. TCH могут залегать погребенные профили ранее сформировавшихся почв.

Может иметь различный цвет и гранулометрический состав, часто с признаками оглеения, что обусловлено негативными физическими свойствами. Это подтверждается пониженными значениями окислительно-восстановительного потенциала (300-500 мВ - слабо восстановительный и слабо окислительный характер реакций ) по сравнению с гор. U (умеренно и интенсивно окислительный характер реакций) в автоморфных условиях.

Характеризуются наибольшими значениями объемной массы (плотности) и твердости. Превышение критических величин этими показателями можно рассматривать как диагностические свойства для техногенных горизонтов. Необходимо также упомянуть, что твердость существенно зависит от других физических показателей, таких как гранулометрический состав, влажность, структурность, пористость, и является показателем не абсолютным, а скорее относительным (пригодным для рассмотрения различий между горизонтами). Несмотря на это, он очень важен как показатель благополучия роста и функционирования корневых систем. Критические значения сопротивлению пенетрации почв составляют: для суглинистых почв - 30 кг/см 2 , для легкосуглинистых и супесчаных почв - 40-50 кг/см 2 . В техногенных горизонтах сопротивление пенетрации (твердость) может превысить эти значения вдвое.

Городские гор. ТСН имеют нейтральные или щелочные значения pH. Химический состав их неоднороден, но отражает геохимические характеристики городской среды. Содержание органического вещества, питательных элементов и загрязнителей зависят от источников материала, из которого горизонт сформирован. Магнитная восприимчивость также различна и зависит от магнитной восприимчивости материала, из которого сформирован горизонт, однако часто бывает меньше 1.0 10-3 СИ.

Наличие техногенных горизонтов является строго диагностическим для техно-почв, конструктоземов. TCH–горизонты присутствуют в профилях реплантоземов.

Полевая диагностика : Техногенно-перемещенный, бесструктурный материал (слой техногенных отложений), как правило, содержащий антропогенные включения, часто имеет признаки оглеения. Возможно «вскипание» от HCl (10%).

RAT техногенный рекультивационный горизонт (с включениями органических остатков) - слой органо-минеральной смеси, являющийся поверхностным рекультивантом городских почв и грунтов. Свойства регламентируются документами правительства Москвы. Насыпается единовременно либо создается посредством регулярных добавлений плодородных смесей непосредственно в верхний горизонт почвы. Состоит из растительных остатков разной степени разложенности и минерального компонента [ , ]. Свойства горизонта во многом задаются при его изготовлении. Может содержать отдельные фрагменты торфа. Со временем содержание органического вещества сокращается, а смесь становится более гомогенной. В шлифах неоднородность содержания органического вещества и наличие фрагментов торфа диагностируется более долгое время (до 50 лет).

Рекультивационный горизонт, как правило, не загрязнен твердыми антропогенными включениями, имеет темную серо-коричневую, коричневую окраску, комковатую структуру, супесчаный или суглинистый гранулометрический состав, нейтральную реакцию среды. Он насыщен основаниями, имеет невысокое содержание карбонатов, высокую емкость катионного обмена за счет включений торфа. Содержит значительные количества питательных элементов (в проектной норме около 100 мг/кг Р 2 O 5 и 100 мг/кг К 2 О). Не должен содержать загрязнители в концентрациях более ПДК (хотя на практике это условие не всегда соблюдается). По правилам создания рекультивационных грунтов (Постановление правительства Москвы № 1018-ПП от 27 ноября 2007 г.) содержание органического углерода не должно превышать 25% и опускаться ниже 3 %. Как правило, эти горизонты имеют оптимальную твердость и плотность (не выше 1.3 г/см 3). Магнитная восприимчивость гор. RAT менее 1.0 10-3 СИ.

Рекультивационные горизонты являются диагностическими для выделения почвоподобных тел – техноземов (реплантоземов и конструктоземов ) и рекреаземов [ , ]. Потенциально они являются основой для будущего городского почвообразования. При постоянных подсыпках органического материала увеличиваются по мощности и сохраняют свои свойства. При свободном функционировании в городской среде постепенно трансформируются в гор. AYur или U.

Полевая диагностика : Представляет собой рекультивационный слой. Имеет темную серо-коричневую, коричневую окраску, комковатую структуру, супесчаный или суглинистый гранулометрический состав, не загрязнен твердыми антропогенными включениями, присутствуют отдельные включения средне разложившихся растительных остатков. Характеризуется слабым «вскипанием» от HCl 10% или отсутствием видимой реакции. Часто укладывается на техногенный горизонт.

RT органический техногенный рекультивационный горизонт - торфосодержащая смесь. Отличаются от гор. RAT большим содержанием мало минерализованного органического вещества (более 30 %).

Свойства диагностических горизонтов были проанализированы с помощью пакета статистических программ Statistica 6. Для сравнения горизонтов проводилась стандартная статистическая обработка значений всех рассмотренных показателей (pH, содержание карбонатов, содержания подвижных фосфора и калия, содержание органического углерода/зольность, содержание подвижных Zn, Pb (вытяжка 1н.NO 3), сопротивление пенетрации). Из видно, что средние по показателям pH и содержание углерода близки и их доверительные интервалы перекрываются. По остальным показателям можно выявить следующие тенденции. Для техногенно созданных гор. RAT и TCH объем варьирования в целом шире (исключая содержание тяжелых металлов), чем для гор. U и Aur, которые мы определяем как собственно почвенные. При этом средние показателей почвенных горизонтов различаются, и доверительные интервалы почти не перекрываются. На наш взгляд, это означает статистическую достоверность и правомочность выделения горизонтов. По некоторым химическим свойствам техногенный гор. TCH близок к свойствам гор. U, что, по всей вероятности, обусловлено спецификой геохимического накопления элементов в городской среде. Однако по твердости структурированный гор. U значимо отличается от бесструктурного гор. TCH. Увеличение варьирования содержания микроэлементов может быть связано с разнородными условиями и историей загрязнения городской территории и не зависит от типа горизонта или типа почвы. Для расчетов использовался материал из научных публикаций о почвах г. Москва, где, как нам кажется, диагностика горизонтов проведена наиболее однозначно и в соответствии с нашими обобщениями [ , , , , , ]. Объемы выборок не равномерны и колеблются в зависимости от показателей и типов горизонтов от 8 до 113.

С использованием вышеописанных диагностических горизонтов производится диагностика типов специфических городских почв (рис.1). Гор. U - основной диагностический горизонт для городского почвообразования. Вместе с гор. AYur они являются истинно почвенными, то есть их диагностическое значение больше, чем диагностическое значение насыпных техногенных слоев (TCH и RAT). Следовательно, гор. U и AYur должны иметь диагностическое преимущество при определении почвы.

Гор. TCH и RAT по сути своей генетическими горизонтами не являются. Они являются рукотворными образованиями (хотя и представляют собой основу для последующего почвообразования) и имеют диагностическое значение только при систематике почвоподобных конструкций (конструктозем, реплантозем, рекреазем).

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ГОРОДСКИХ ПОЧВ
Описание каждого типа – “центрального образа” проведено по следующему плану: диагностический профиль; определение и генезис; положение в ландшафте и функциональных зонах; характерные свойства; особенности функционирования; переходные образования и границы, за пределами которых профиль не может более относиться к данному типу; возможное подтиповое разделение. В рамках описания центральных образов авторы не ставили себе цель достичь однозначного соответствия профиль – тип почвы, как это подразумевает КиДПР (рис.1), т.к. увеличение числа типов почв существенно снижает потребительские качества классификационной системы, препятствуя ее легкому освоению чиновниками и специалистами-практиками. Однако следует подчеркнуть, что предлагаемые варианты формул профиля каждого типа различаются лишь в своей нижней части, которую можно рассматривать как породную основу. Маломощным гор. RAT на поверхности можно пренебречь при наличии под ним более важных по значению диагностических горизонтов.

Тип: УРБАНОЗЕМЫ собственно
Профиль: U-(AYur)–[АY-B-C], U-(AYur)–C(TCH), RAT-U-C(TCH)
Специфические почвы селитебных территорий, образующиеся синлитогенно (одновременно с накоплением городских геологических отложений) в результате строительной и бытовой деятельности человека и являющиеся частью и/или источником городского культурного слоя. Горизонты урбик – главные диагностические горизонты при выделении урбаноземов. При наличии под антропогенными горизонтами диагностических горизонтов природных почв их мощность должна составлять более 50 см. Маломощные урбаноземы представляют собой диагностический горизонт урбик или гумусовый горизонт с признаками урбопедогенеза менее 50 см, залегающий непосредственно на естественных грунтах или техногенных горизонтах (грунтах) и не подстилаются другими генетическими горизонтами. Для урбаноземов типично химическое загрязнение, иногда засоление разной степени выраженности.
Подтипы : типичные (без особых признаков в названии не указывается), гидрометаморфизованные (с видимыми признаками гидрометаморфизма в профиле) U-(AYur)q–C(TCH)q, окультуренные (с подсыпками плодородных субстратов на поверхность менее 40 см) RAT–U–C(TCH) и др.

Тип: КУЛЬТУРОЗЕМЫ
Профиль: (RAT)AYur-(U, Р)–С(TCH) Высокогумусные почвы с гумусовым гор. AYur мощностью более 40 см на поверхности, который подстилается гор. U или другими антропогенными горизонтами, например, агро-горизонтом. На поверхности может залегать маломощный гор. RAT сформированный в процессе землевания. Общая мощность антропогенных горизонтов более 50 см. Это почвы городских и ботанических садов, дендропарков, бывших садов или старых огородов с признаками урбопедогенеза (загрязнение, антропогенные включения, геохимически очень близки к урбаноземам). В международной классификации схожие по строению и свойствам почвы получили название хортисоли .

Характерной чертой культуроземов является высокая емкость катионного обмена в поверхностных горизонтах (до 40 ммоль/100 г), а также насыщенность основаниями от 50 до 99%. Такие значения обусловлены значительным содержанием слабо разложившихся растительных остатков, многолетним удобрением, а также растворением карбонатных включений (строительно-бытового мусора).
Подтипы : типичные (без особых признаков в названии не указывается), гидрометаморфизованные (с видимыми признаками гидрометаморфизма в профиле): (RAT)AYur–(U, Р)q–С(TCH)q, турбированные (периодически перекапываемые почвы): (RAT)AYur,tur–(U, Р)–С(TCH) и др.

Тип: РЕКРЕАЗЕМЫ (от recreatio lat. – восстанавливать, выздоравливать).
Профиль: RAT(RT)1,2,3…–(А-В)–С(TCH)
Природно-антропогенные почвы городов с многоразовыми (два и более) подсыпками органо-минеральных или торфосодержащих (торфо-компостных, торфо-песчаных) плодородных субстратов и обладающие благоприятными для растений физико-механическими и химическими свойствами. Рекреаземы формируются путем длительного окультуривания и/или рекультивации нарушенных почв с уничтоженным или деградированным поверхностным горизонтом, или почвенным профилем.

Выделяются по наличию одного или серии органо-минеральных (RAT, RT) горизонтов разной степени гомогенизации и минерализации (то есть в разной степени приближающихся по свойствам к гор. Аur) общей мощностью 10-50 см с содержанием не более 5% антропогенных включений, развивающихся: на нижней части профиля исходной природной почвы, на природных грунтах или на техногенных грунтах (горизонтах). Рекреаземы распространены на озелененных рекультивированных участках, в том числе вдоль дорог, в плодовых садах, дендропарках. Рекреаземы являются переходной стадией от ряда типов к типу культуроземов. Рекреаземы с гумусовым горизонтом более 50 см предлагается относить к культуроземам.
Подтипы : типичные (без особых признаков в названии не указывается), гидрометаморфизованные (с видимыми признаками оглеения в профиле): RAT(RT)1,2,3…–(А-В)q–С(TCH)q, турбированные (регулярно перекапываемые почвы цветников): RAT(RT, Aur)1,2,3…tur–(А-В)–С(TCH) и др.

Тип: УРБОХЕМОЗЕМЫ (или хемоземы по урбаноземам или другим природно-антропогенным почвам города)
Профиль: X–U (C, TCH, др.)
Почвы, характеризующиеся необратимым химическим загрязнением любыми веществами (тяжелыми металлами, различными ядохимикатами, углеводородами, радионуклидами и пр.), степень которого оценивается как чрезвычайно опасная по принятым нормативам (5 ПДК). При этом изменения в морфологических свойствах и строении профиля значения не имеют, так как ведущим становится фактор и диагностический признак загрязнения. Прямая (полевая) диагностика, как правило, затруднена, что вызывает необходимость использования косвенных признаков: состояние растительности и опада, пятна загрязнителя на поверхности и пр. Окончательная диагностика возможна только лабораторно-аналитическими методами.
Подтипы : выделяются по названию загрязнителя (нефтезагрязненные, битуминозные, радиоактивные, засоленные, металлозагрязненные, зафосфаченные и др.)

Тип: РЕПЛАНТОЗЕМЫ
Профиль: RAT(RT)–TCH(С) или RAT(RT)–TCH1–TCH2(С)
Техноземы (почвоводобные тела), состоящие из реплантированного маломощного поверхностного горизонта мощностью около 10 см с высоким содержанием органического вещества (RAT, RТ) или материала естественных гумусовых горизонтов, нанесенного на оставшиеся после строительства породы (грунт) или специально сделанную отсыпку общей мощностью не более 40 см (TCH).

От рекреазема отличается одномоментным созданием плодородного слоя или плодородного слоя+отсыпка. Подстилается грунтами в том числе и техногенными.

Последующее развитие реплантоземов заключается в преобразовании торфосодержащего поверхностного горизонта и формировании гомогенного гумусово-аккумулятивного горизонта. Одновременно с этим идет процесс стирания границ между насыпными горизонтами, равномернее становится профильное распределение органического углерода. На начальном этапе подобная трансформация ведет к появлению отдельных почвенных признаков. На следующем этапе общее строение приобретает черты, свойственные профилю рекреаземов, урбаноземов или дерновых почв в зависимости от видоизменений поверхностного горизонта.
Подтипы

Тип: КОНСТРУКТОЗЕМЫ (почвенные конструкции)
Профиль: RAT(RT)–TCH1–TCH2–TCH3,4,5…
Это техноземы (почвоподобные тела) сложных конструкций мощностью более 40-50 см, созданные в специальных целях (например, спортивные газоны или многослойные конструкции, созданные для перекрытия грунтов с неблагоприятными для зеленых насаждений свойствами и др.). Состоящие из серии слоев почвенных материалов разного состава и дисперсности, а также насыпного плодородного слоя.

От реплантоземов отличаются большей мощностью отсыпки с контролируемыми свойствами и сложностью конструкции, которая может включать в себя инженерные сооружения (оросительные, осушительные системы и др.). От культуроземов и рекреаземов - одномоментным созданием с использованием техногенного перемещения почвенных масс. При залегании на культурном слое отличается от техноурбанозема мощностью специально созданных техногенных горизонтов (более 40 см).
Подтипы : гумусированные, перегнойные, торфо-компостные и др.

НЕКРОЗЕМЫ - комплекс почв городских кладбищ. Выделяются условно в границах действующих и мемориальных кладбищ. Свойства изучены слабо.

Определение типовой принадлежности почв со сложными профилями.
1. Серия типов, имеющих переходное значение между природно-антропогенными и природными почвами. Выделяются при образовании на поверхности антропогенного диагностического горизонта(ов) мощностью менее 50 см и сохранении под ним системы горизонтов природной почвы в целостном или частично нарушенном состоянии. В профилях почв переходных типов сочетаются диагностические горизонты антропогенного и естественного почвообразования.

Почвы сохраняют типовое название с добавлением префикса “урбо” – УРБО-почвы, “техно” – ТЕХНО-почвы, в зависимости от генезиса поверхностного горизонта (например, урбоподзолистая почва, техноурбанозем, техноглеезем и т.д.).

Профиль: U(AYur)–(AY, P)–B–C, урбо-почвы
(RAT)–TCH–(AY, U, P)–B–C, техно-почвы
Подтипы : типичные (без особых признаков в названии не указывается), глеевые (с видимыми признаками оглеения в профиле): U (AYur)–(AY, P)g–Bg–Cg; (RAT)–TCH–(AY,U,P)g–Bg–Cg и др.

2. В случае с действующими в аллювиальном режиме пойменными почвами, имеющими синлитогенный характер образования, при сочетании городского и аллювиального педоседиментогенеза, целесообразно учитывать не мощность отдельных горизонтов, а наличие антропогенных включений (более 5%) и изменение физико-химических свойств профиля по сравнению с природными аналогами данного региона (химическое загрязнение, антропогенное окарбоначивание и др.). Так, например, аллювиальная серогумусовая почва с включениями кирпичей и др. бытового мусора (принесены вместе с аллювием) или с высоким содержанием карбонатов (не свойственным для природного аллювия территории) будут названы УРБОаллювиальные серогумусовые почвы.

Профиль: AYur(P)–AYC(ur)~–C(ur)~
Подтипы : типичные (без особых признаков в названии не указывается), глеевые/гидрометаморфизованные (с видимыми признаками гидроморфизма в профиле): AYur(P)–B(ur)g–C(ur)g~, омергеленные (с высоким более 10% содержанием карбонатов): AYur(P)–B(ur)mlq–C(ur)mlq~ и др.

В случае выхода пойменных почв из аллювиального режима действуют вышеописанные правила диагностики. Аллювиальная толща рассматривается как почвообразующая или подстилающая порода.

3. Включенные в серию антропогенных постагрогоризонты рассматриваются при диагностике сложного профиля, как природные если они не имеют признаков урбопедогенеза. Если же присутствуют антропогенные включения или новообразования (преимущественно карбонатные или железо-фосфаты), и/или загрязнители, и/или высокие содержания питательных веществ (сравнимые с уровнем содержания в гор. U и AYur), то такие горизонты диагностируются как агрогумусовые (гумусовые) с признаками урбопедогенеза (AYpa,ur; Pur) и относятся к антропогенным горизонтам.

Окончательная диагностка почвы (при сохранении природного профиля или его остатков) производится по мощности антропогенных горизонтов. Их общая мощность не превышающая 50 см определяет наличие урбо- и техно-почв или урбаноземов и др., когда мощность антропогенных горизонтов превысила 50см.

4. В случае обнаружения техногенных гор. RAT-TCH мощностью менее 40 см (реплантозем) залегающей на урбаноземе или полнопрофильной природной почве мы предполагаем диагностировать профиль в целом (1 м в соответствии с “Законом о почвах г. Москва”) как техно-почву, так как подстилающая почва, как нам представляется, будет в данном случае определять процессы, протекающие в профиле.

Почвообразующие породы городских почв. Техногенный седиментогенез, рельефообразование и почвообразование в городе протекают одновременно и в тесной связи. Молодые городские почвы, формирующиеся одновременно с техногенными породами при формировании дневной поверхности города составляют собой основу для специфических городских экосистем отличную от природной. При разработке систематики почв г. Москва отдельное внимание было уделено классификации почвообразующих пород. Почвообразование в городах происходит на разных по генезису, составу, физическим и химическим свойствам отложениях. Это могут быть как естественные (не подвергшиеся антропогенному воздействию) четвертичные образования, так и техногенные (искусственно созданные) природные, перемещенные в результате хозяйственной деятельности или антропогенно образованные грунты [ , , , ].

Техногенные грунты могут быть токсичными и не токсичными, содержать включения строительного, бытового мусора в разном соотношении и объемах. Специфической основой для почвообразования являются также культурные слои - исторические техногенные отложения, переработанные почвообразованием различных эпох существования города и накапливающиеся циклически на дневной поверхности городской территории. Формирование городского культурного слоя определяет синлитогенный (одновременный с накоплением техногенного геологического осадка) характер почвообразования в городе. Кроме того, в условиях города в качестве почвообразующей породы могут выступать и собственно почвенные горизонты.

К сожалению, до настоящего времени нет единого мнения по поводу значения термина “техногенный грунт”. Часть авторов [ , ] разделяют понятия “культурный слой” и “техногенные грунты”, часть считают культурных слой разновидностью техногенных грунтов [ , ]. В КиДПР (2004, 2008) в техногенных поверхностных образованиях объединены урбаноземы и почвоподобные конструкции – техноземы (в группе квазиземов), и техногенные грунты различного генезиса и состава.

В связи с этим, для описания городского почвообразования помимо естественных почвообразующих пород предложено выделять следующие техногенные грунты:
Насыпные природные - представлены перемешенным и перемещенным материалом природных грунтов (моренных и покровных суглинков, песка и др.) [ , ].

Индустриогенные (насыпные промышленные грунты) - состоят из твердых отходов производства (обогащенного сырья, шлаков, золошлаков и др.), полученных в результате химических и термических преобразований материалов природного происхождения [ , ]. Их характерным признаком является высокое содержание токсичных веществ (соединений серы, мышьяка, сурьмы), тяжелых металлов и др. [ , ].

Техногенные (насыпные строительные грунты) - представлены смесью природных грунтов со строительным и часто бытовым мусором (кирпич, цементная крошка, куски железобетона и др.) [ , ]. Рекрементогенные (от лат. Recrementum- отбросы, нечистоты, мусор) - насыпные грунты свалок и полигонов твердых бытовых отходов. Состоят из бытового мусора, отходов различных промыслов, синтетических продуктов, стекла, бумаги, пищевых отходов, текстильных материалов, а также природных минеральных грунтов, использующихся для послойной засыпки складируемого мусора [ , ]. Антропогенные (культурный слой) – состоят из существенно преобразованных почвообразованием, сформированных в результате длительного складирования и накопления в разнообразных пропорциях, различных грунтов (природных, технологических, строительных, бытовых отходов, в т.ч. осадков сточных вод). Минералого-петрографический состав основной минеральной массы этих отложений обусловлен геологическими условиями местности, а с другой стороны, историей города или поселка, характером инженерной и хозяйственной деятельности [ , , ].

Намывные (природные и техногенные грунты) целенаправленно создаются в результате горнодобывающей и инженерно-строительной деятельности в понижениях рельефа при подготовке территории к строительству, как намывные сооружения из запасов строительного материала для устройства насыпей, в результате складирования отходов [ , ]. Гранулометрический состав намывных грунтов отличается от исходного материала и изменяется в горизонтальном и вертикальном направлении за счет фракционирования грунта при гидронамыве.

Таким образом, подразделение техногенных грунтов определяется способом их преобразования, перемещения или образования в процессе хозяйственной деятельности человека. Остается дискуссионным вопрос о выделении химически загрязненных почвообразующих пород в отдельную группу с учетом субстантивного подхода КиДПР (2004-2008).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Усиление внимания к экологическим проблемам городов ведет к интенсификации изучения и организации учета, картографирования и мониторинга городских почв. Почвы и почвоподобные тела городов и промышленных территорий становятся обычными объектами изучения почвоведов. В современном варианте КиДПР, как нам кажется, разнообразие городских почв отражено не вполне удачно. Представленная в статье систематика почв г. Москва, как мы надеемся, может послужить поводом для нового обсуждения места антропогенных почв (антропогенно-трансформированных почв и почвоподобных тел), как специфических для города, так и формирующихся при других типах землепользования, в КиДПР, так как считаем, что необходимо совершенствование общероссийской классификации. Авторы надеются, что в результате обсуждения удастся разработать единые правила для описания и включения в тело классификационной системы новых таксономических выделов разного уровня, как антропогенных, так и естественных почв. Мы будем благодарны коллегам за любую конструктивную критику разработанной нами систематики.

Общая характеристика почвенного почв Москвы

Озелененность городских почв характеризуется как удовлетворительная, и остается стабильной и неизменчивой по сравнению с предыдущими годами.

Большинство исследованных участков характеризуются высокой степенью озелененности, достигающей 100% на территориях парков и лесопарков. Ниже 40% степень озелененности опускается лишь в четверти точек опробования за этот год. Площадки с озелененностью порядка 25% и менее встретились на 15% исследуемых территорий и все они относятся к селитебным территориям и промзонам.

Захламленность территории, исследованной при опробовании почв за 2008 г., в целом не превышает 30%. Мусор обнаружен на поверхности в 75% пунктах мониторинга. Минимальным процентом захламленности (0-5%) характеризуются территории природных парков, а также ухоженные газоны в центре города (Бережковская и Космодамианская набережные, газон на ул. Свободы). Наиболее замусоренная поверхность (20-30%) среди исследуемых пунктов наблюдения отмечена в пределах жилой застройки (ул. Голубкинская, ул. Инженерная, ул. Шипиловская). Основная же часть пунктов опробования характеризуется небольшим процентом захламленности 5-10%, причем следует отметить, что в точках, располагающихся на территории промзон и пустырей, мусор проникает и в верхний почвенный слой, где также были отмечены различные антропогенные включения и большое количество камней.

Запечатанность почвенного покрова города по-прежнему остается высокой. Большая часть площадок мониторинга за 2008 г. характеризуется значительной запечатанностью - более 30%. Средняя запечатанность городских почв составляет 50%. Максимальный процент запечатанности (60 и 70%) зафиксирован на территориях жилой застройки на ул. Инженерная, Крондштадтском и Осеннем бульварах, минимальный (0%) на территориях парков, лесопарков (Нескучный сад, Коломенское, Братцево).

Агрохимическая характеристика почв города

Величина рНводн.

Для фоновых зональных (дерново-подзолистых) почв характерен большой разброс показателя кислотной реакции почвенного раствора (рНводн. 4,9-6,5).

Максимальная кислотность отмечается в верхнем горизонте и снижается с глубиной.

Для городских почв одним из диагностических признаков является сдвиг реакции среды в сторону щелочных значений (рНводн. 8-9 и выше).

Обследование почв на территории города Москвы в 2008 г. показало, что основная часть почв характеризуется нейтральной или близкой к ней реакцией среды, значения рН колеблются от 6,6 до 7,5 (45%). Показатель кислотности остальных проб достаточно равномерно распределен по классификационным группам: количество случаев встречаемости групп очень сильнокислой и сильнокислой, среднекислой и слабокислой, слабощелочной и щелочной составляет около 16-19%. Одновременно лишь в 0,4% случаев были обнаружены почвы с сильнощелочной и очень сильнощелочной реакцией среды. Средний уровень рН в исследованных почвах составляет 6,6 единиц.

Природные дерново-подзолистые почвы характеризуются четко обозначенным как морфологически, так и химически гумусовым горизонтом. Он хорошо отличается по более темной окраске. Мощность колеблется от 5-10 до 15 см. Содержание гумуса составляет 1-4%. В нижележащих горизонтах (элювиальном и иллювиальном) его содержание ниже 1%.

Главное отличие городских почв от природных заключается в том, что городские почвы обычно сильно загрязнены (особенно их верхняя часть) битумно-асфальтовыми смесями, сажей, нефтепродуктами. Поэтому для городских почв правильнее говорить о содержании органического углерода (Сорг.), а не о содержании гумуса. Разделение гумуса и продуктов загрязнения требует специальных исследований, до настоящего времени методически до конца не решенных. Содержание Сорг. в городских почвах по литературным данным может колебаться от 2 до 7%.

Большая часть исследуемых почв характеризуется степенью гумусности от очень низкой до средней. Повышенное содержание органического углерода обнаружено в 8,7% случаев, высокое и очень высокое лишь в 3,9 и 3% соответственно. Среднее содержание органического углерода в исследованных почвах составляет 4,1%, что соответствует среднему уровню гумусности. Наибольшее количество Сорг. имеют почвы скверов, бульваров, озелененных газонов, что связано с повышенным агрохимическим уходом за этим типом озелененных территорий.

Содержание гумуса в почвах административных округов распределилось следующим образом: СЗАО, ЮВАО, САО, ЮАО относятся к категории с низким содержанием органического углерода (2,4-4,0%); почвы СВАО, ВАО, ЮЗАО, ЗАО соответствуют среднему уровню обеспеченности органическим углеродом (4,3-5,0%); ЗелАО и ЦАО соответствуют повышенному уровню содержания в почвах органического углерода (6,5-6,6%).

Загрязнение почв Москвы тяжелыми металлами

Особое место среди проявлений антропогенного воздействия на почвы мегаполисов принадлежит загрязнению городской территории тяжелыми металлами, поскольку быстрое самоочищение почв от металлического загрязнения до требуемого по соображениям гигиенической и экологической безопасности уровня затруднено, а во многих случаях практически невозможно.

Основными источниками тяжелых металлов в условиях города являются:

дорожно-транспортный комплекс, промышленные предприятия, неутилизированные промышленные и коммунально-бытовые отходы. По результатам мониторинга почвенного покрова в 2008 г. установлено, что на территории города концентрации отдельных токсичных тяжелых металлов превышают установленные санитарно-гигиенические нормативы.

Наибольшие превышения предельно-допустимых концентраций (ориентировочно-допустимых концентраций) - ПДК (ОДК), а также наибольшее количество случаев таких превышений отмечены для цинка, свинца и кадмия, являющихся элементами 1 класса опасности.

Количество случаев превышения норматива достигает 52%. По функциональным зонам валовые и подвижные формы элемента распределяются аналогичным образом - максимальные их количества характерны для почв селитебных территорий и территорий, не вовлеченных в хозяйственную деятельность, минимальные - для почв природных и национальных парков, ботанических садов.

Среднее содержание подвижных форм свинца (9,4 мг/кг) выше ПДК в 1,8 раза. Количество случаев превышения норматива по подвижным формам достигает 46%. Минимальное количество подвижных форм элемента (3,6 мг/кг, ниже ПДК) характерно для лесопарков. В почвах остальных типов функциональных зон средние концентрации превышают ПДК, максимальное содержание приходится на территории, не охваченные хозяйственной деятельностью, и парки культуры и отдыха.

Мышьяк, ртуть

Средние содержания остальных элементов 1 класса опасности - мышьяка (3,8 мг/кг) и ртути (0,2 мг/кг), значительно меньше нормативов, а максимальные концентрации находятся на уровне нормативных значений. Содержания мышьяка распределяются сравнительно равномерно по всем типам функциональных территорий, а максимальное количество ртути присуще почвам скверов, бульваров и газонов.

Медь, никель Из химических элементов 2 класса опасности - меди и никеля - в загрязнении городских почв участвует только медь, особенно ее подвижные формы.

Среднее валовое содержание меди по городу (28 мг/кг) значительно ниже ОДК, а количество случаев превышения его составляет 1,5% (максимальное превышение в 1,4 раза). Среднее содержание подвижных форм элемента (2,9 мг/кг) лишь немного ниже ПДК, а максимальное (24 мг/кг) превышает ПДК в 4,6 раза. Количество превышений норматива составляет 26%. Распределение элемента по типам функционального зонирования характеризуется более высокими содержаниями валовых и подвижных форм в почвах скверов, бульваров, газонов и не вовлеченных в хозяйственную деятельность территорий и минимальными - в почвах природных и национальных парков.

Ни в одной отобранной на ППН почвенной пробе валовое содержание никеля не достигает ОДК. Средняя концентрация подвижных форм (1,2 мг/кг) почти в 3 раза ниже ПДК. Количество случаев превышения норматива составляет 4,6%, максимальная величина превышения - 5 раз. Распределение средних концентраций элемента по типам функциональных зон сравнительно равномерное.

Бенз(а)пирен

Являясь крупным мегаполисом с развитой инфраструктурой, город Москва располагает значительным количеством источников поступления органических загрязнителей в окружающую среду, которые подразделяются на стационарные (промышленные предприятия, ТЭЦ, крупные и мелкие отопительные системы), загрязняющие атмосферу в относительно ограниченных районах, и передвижные (транспорт), выбросы которых распространяются на значительно большие пространства. Бенз(a)пирен - вещество 1-го класса опасности, очень медленно разлагается, накапливается в почве, откуда поступает в грунтовые воды и, накапливаясь в пищевых цепях, может поступать в организм человека.

В исследуемых почвах содержание бенз(а)пирена варьирует от менее 0,001 до 6,3 мг/кг. В 63 % проб концентрации соединения превышают ПДК (0,02 мг/кг). Наиболее загрязнены почвы в центре и на востоке города. Не загрязнены почвы в основном на периферии города, особенно в южной и юго-западной его частях.

Из функциональных зон наиболее высокие содержания загрязнителя зафиксированы в промзонах и на селитебных территориях, не загрязнены почвы природных, национальных, дендрологических парков и ботанических садов.

Нефть и нефтепродукты

Поступление в почву компонентов нефти и нефтепродуктов вызывает изменение физических, химических и биологических свойств и характеристик почвы, что приводит к снижению и даже полной утрате почвенного плодородия. Кроме того, углеводороды нефти способны образовывать в процессе трансформации токсичные соединения, обладающие канцерогенной, тератогенной и мутагенной активностью. Разложение нефтепродуктов почвенными бактериями происходит крайне медленно.

На площади города наблюдается чередование участков с загрязненными и незагрязненными почвами. Участки с повышенными концентрациями загрязнителя располагаются в основном вблизи границ Центрального административного округа, а также к северо-западу, востоку и юго-востоку от него, это связанно с наличием множества источников поступления в окружающую среду (автотранспорт, промышленные предприятия). Незагрязненные почвы распространены преимущественно на периферии города, особенно в пределах южного и западного секторов и Лосиного острова, а также в виде более мелких участков по всей его территории.

Из функциональных зон наиболее высокие содержания нефтепродуктов зафиксированы в промзонах, несколько меньше на селитебных территориях и территориях, не вовлеченных в хозяйственную деятельность (пустыри). Не загрязнены почвы природных, национальных, дендрологических парков и ботанических садов - среднее содержание ниже ПДК.

Эколого-геохимическая и агрохимическая характеристика почв вблизи транспортных магистралей Москвы

Одной из задач мониторинга почв является выявление особенностей их загрязнения вблизи транспортных магистралей. Для этого было заложено 16 профилей в крест простирания четырех основных кольцевых магистралей города

Проектная длина профилей составляла 250 м с отбором проб почв в точках 5, 10, 15, 30, 50, 75, 100, 150, 200 и 250 м от магистралей. На практике только в районе МКАД удалось пройти все профили такой длины. Ввиду близкого расположения жилых застроек к автотрассам длина профилей, заложенных на внутригородских кольцевых трассах, варьировалась от 30 до 250 м.

Пробы почв отбирались из верхнего, гумусового горизонта по методу «конверта» при стороне конверта 1-2 м, что позволяло снизить влияние случайных факторов локального загрязнения почв.

Большая часть площадок, на которых проводились исследования профилей, представляет собой засеянные газонной травой открытые участки, часто с растущими деревьями.

С целью исследования вертикального распространения химических соединений на каждой из 16 площадок были заложены почвенные разрезы глубиной от 50 до 110 см. Разрезы располагались на расстоянии 10 метров от проезжей части. При отборе образцов из почвенных разрезов производилось описание, как ландшафтно-экологических условий местности, так и физико-механических свойств почв.

По результатам мониторинга выявлены некоторые различия в распределении загрязняющих веществ около МКАД и около городских кольцевых трасс, связанные с тем, что в первом случае основным источником поступления загрязняющих веществ в почвы является МКАД, тогда как на территории города помимо автодорог существует (или существовало) множество других источников загрязнения, повлиявших на состояние почв.

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

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.

10 формирование городских почв. Почвы городов и населенных пунктов

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы - Апарин Б.Ф., Сухачева Е.Ю.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы - Апарин Б.Ф., Сухачева Е.Ю.

Classification of urban soils in russian soil classification system and international classification of soils

Текст научной работы на тему «Классификация городских почв в системе Российской и международной классификации почв»

Почвы городов

Список литературы

Понравилось?

На нептуне и уране могут идти алмазные дожди Какие дожди идут на сатурне и юпитере

Откуда берутся равнодушие и жестокость?

Предположения о вселенной

Ленд-лиз: объемы поставок и значение для ссср

Ночное звездное небо. Про ночное небо ()

Присоединение псковской республики Присоединение псковской

Примеры прогресса и регресса

Первый человек в космосе

Человек в малой группе Изучение нового материала

Трение скольжения. Законы Кулона. Угол и конус трения. Угол трения Коэффициент трения качения