В мегаполисах наряду с развитой индустрией комфорта обострилась проблема качества среды обитания человека. Оставшиеся природные экосистемы не способны компенсировать негативное воздействие антропогенных факторов, а реально принимаемые административные меры лишь частично сдерживают рост агрессивного воздействия бытовых, транспортных и индустриальных отходов на среду обитания человека в городе.
Почвенно-растительный покров является основным звеном урбоэкосистем; осуществляет систему ее саморегуляции и самоочистки в условиях техногенного загрязнения, воспринимая и вводя в биологический круговорот все поступающие поллютанты. Значительное загрязнение городов Архангельской промышленной агломерации ставит на 1 место необходимость рассмотрения свойств почв и растений, их экологического состояния, оценки возможности выполнения экологических функций, разработку путей санации почв, изменения градостроительной политики и повышения качества жизни населения.
Почвы (почвогрунты) населенных
пунктов представляют собой неотъемлемую часть природного комплекса
урбоэкосистем. Основная их функция - обеспечение роста деревьев, кустарников и
газонных трав. Однако в городе почва выполняет также кумулятивную функцию по
концентрации загрязняющих веществ, обеспечивает их окисление и разложение,
накапливает механические загрязнители, в частности пыль от асфальта и
автомобильных шин, сдерживая ее распыление и возврат в атмосферу, очищает
грунтовые воды. Изучение почв (почвогрунтов) городских агломераций в настоящее
время проводится достаточно широко в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем
Новгороде, других городах России и за рубежом. Систематическое изучение почв г.
Архангельска ведется совместно кафедрами химии и ботаники и общей экологии
Поморского государственного университета имени
М.В. Ломоносова (ПГУ) и кафедрой лесоводства и почвоведения Архангельского государственного
технического университета (АГТУ). Научные исследования проводятся в рамках
общей темы «Биогеохимическая индикация и дифференциация почвенно-растительного
покрова ландшафтов городских экосистем Севера (на примере Архангельска)» (грант
РФФИ-Север: № 08-04-98808). Исследования были поддержаны и другими грантами: РФФИ-Север
№ 02-04-97508, РФФИ-Север № 05-04-97531; грантом Администрации Архангельской
области № 58-03 и проектом Администрации Архангельской области № 1-7. Аспиранты
и студенты ПГУ и АГТУ принимают активное участие на всех этапах исследований.
Изучение почв Архангельска имеет ландшафтно-исторический характер. В Архангельске на основе ландшафтно-исторического подхода выделено 3 зоны:
- центральная (историческая) зона, к которой относится центральная часть города, Соломбальский и Ломоносовский районы со старой застройкой, аллеями и парками, сформированными в Х1Х веке, с погребенными некроземами, естественными почвами и почвами старых огородов. Здесь встречаются урбоестественные почвы, типичные урбаноземы, культуроземы и современные некроземы.
- зона современной городской застройки охватывает территорию сплошной застройки на естественных почвах в 60-80 гг. ХХ века в Привокзальном районе и микрорайоне Варавино. Здесь чаще встречаются типичные урбаноземы на насыпных грунтах и погребенных естественных почвах.
- зона новостроек охватывает территорию 6 и 8 микрорайонов, расположенных локально между пустырями и промышленными предприятиями. Здесь преобладают реплантоземы внутри зон застроек и урбоестественные почвы на периферии, индустриземы и интруземы на территориях автозаправок, гаражей, промышленных предприятий. Могут встречаться естественные ненарушенные почвы, приуроченные к городским лесам и болотам.
Во всех зонах города большую долю территории занимают запечатанные почвы (экраноземы), скрытые асфальтом.
Изучение экологических особенностей и свойств почв осуществляется на наиболее распространенных типах городских почв: культурозем, урбаноземы, реплантоземы.
Культурозем сформировался в Петровском парке, расположенном на месте огородов старого города в самом центре исторической (центральной) зоны города. Урбаноземы - почвы уличных газонов и дворов центральной зоны и зоны современной застройки, отличающиеся наличием гумусового горизонта "урбик", представляющий перемешанный горизонт с примесью антропогенных включений на насыпных привозных грунтах или культурном слое. Реплантоземы - почвенно-технические образования на свежих газонах и во дворах новостроек.
Комплексное изучение почвенно-растительного покрова Архангельска проводится как путем натурного обследования территории и пробоотбора, так и лабораторного изучения физических, агрохимических и биологических свойств почв. На базе лаборатории биогеохимических исследований проводятся определение содержания в почвах и растениях биогенных элементов (БЭ), техногенных поллютантов: тяжелых металлов (ТМ), некоторых неметаллов и нефтепродуктов; оценка ферментативной активности почв; экологическое картирование территории города с применением ГИС технологий; учет транспортной нагрузки, определяющей загрязнение почв вдоль транспортных магистралей аэротехногенными выбросами. Нами классифицирована и систематизирована база данных по химическому анализу почвенно-растительного покрова селитебной зоны г. Архангельска, собранная за 10 лет (1997-2007 гг). Проводится работа по составлению базы данных промышленного, лесного и лугового ландшафтов (26 ПП). Создана в ГИС MapInfo Professional 7.5 SCP «Информационная карта показателей содержания химических элементов в почвах г. Архангельска», составлены тематические электронные карты зонирования селитебной зоны города по содержанию в почве (слой 0-20 см) ряда химических элементов (Pb, Hg, As, Cu, Zn, Co, Ni, Fe, Mn).
Исследованиями установлено, что содержание БЭ (фосфора, калия, кальция, магния, нитратного и аммонийного азота) и ТМ (Pb, Cu, Zn, Hg, Cd) в городских почвах Архангельска в большинстве случаев превышает их содержание в природных почвах. Для территорий Архангельска установлен концентрический тип распределения БЭ и ТМ. Такое расположение зон разного уровня содержания этих элементов связано как с геологическим строением и промывной способностью грунтов на территории города, так и с технофильным поступлением химических элементов в атмосферный воздух, а затем с осадками в почву, и поверхностные воды с последующей сорбцией в почвенном покрове. высокая обеспеченность городских почв подвижными формами фосфора, калия, кальция, магния, минеральными формами азота (NO3-, NH4+) и валовыми формами ТМ (Pb, Cu, Zn) отмечена по периферии Архангельска - это центральный район и часть Привокзального района, где почвообразующей породой является тяжелая морена. В центре современного Архангельска, расположенном на торфах с песчаной отсыпкой, отмечен минимум накопления БЭ и ТМ. Почвы селитебного ландшафта загрязнены ТМ (Pb, Cu, Zn) значительно больше, чем почвы промышленного ландшафта. Это может быть связано в первую очередь с возрастом застройки и временем антропогенного воздействия на почвы этих ландшафтов. В почвах Архангельска отмечена высокая обеспеченность подвижными формами меди и цинка, но выявлен дефицит активных запасов таких важных микроэлементов как железо, кобальт и марганец. Уровень загрязнения почв Архангельска ТМ и неметаллами допустимый, степень фитотоксичности слабая, общее состояние почв на газонах официального озеленения удовлетворительное.
Травянистая растительность и древесные растения не зависимо от условий произрастания (типа почв) накапливают ТМ в фотосинтезирующих органах в ряду: Ni < Co < Pb < Cu < Fe < Zn. В условиях города их содержание не превышает уровень ПДК. Накопление ТМ растениями зависит от механического состава и степени сформированности почв. Так, на реплантоземах - молодых почвах легкого механического состава в их фотосинтезирующих органах накапливается максимальное количество поллютантов. Аккумуляция биогенных элементов зависит от вида растений: максимальные количества фосфора, калия и нитратного азота накапливает тополь, минимальные - береза, ива занимает промежуточное положение. Большее содержание элементов питания характерно для древесных растений, по сравнению с травянистыми растениями.
По результатам исследований: защищено две кандидатские диссертации и ведется работа еще над тремя; подготовлено к защите и защищено более 100 курсовых и выпускных квалификационных работ; опубликовано две монографии и более 100 научных работ.
Таким образом, исследование содержания и миграции БЭ и ТМ в почвенно-растительном покрове Архангельска позволяет дать предварительные рекомендации по поддержанию и улучшению его качества. Организация в городе мониторинга за состоянием почвенного покрова, как основной базовой компоненты урбоэкосистем крайне необходима. При этом мониторинговые наблюдения должны вестись не только за состоянием почв и растений с точки зрения их техногенного загрязнения, но также предусматривать систему контроля за содержанием в них БЭ, определяющих уровень устойчивости и степень самовосстановления экосистемы. Важно усилить внимание к подбору ассортимента древесных растений, применяемых при проведении официального озеленения.
Элементы научно-исследовательской работы по изучению почвенно-растительного покрова г. Архангельска широко используются в ПГУ и АГТУ при преподавании отдельных биологических и химических дисциплин: «Почвоведение», «Аналитическая химия», «Физико-химические методы анализа», «Анализ объектов окружающей среды», «Химия окружающей среды», «Методы контроля качества объектов окружающей среды». На лабораторных занятиях и полевых практиках студенты изучают основные физические и агрохимические свойства почв города (актуальная, обменная, гидролитическая кислотности, сумма обменных оснований, емкость катионного обмена, механический состав, содержание органического вещества, органического углерода и гумуса и др.); качественный и количественный анализ воздуха, воды, осадков, городских почв и растительных образцов.
Вовлечение студентов в комплексную научно-исследовательскую работу поможет целостно раскрыть местные экологические проблемы и сформировать у них качества личности, составляющие основу экологической культуры.
Библиографическая ссылка
Л.Ф. Попова, Е.Н. Наквасина, Т.А. Корельская, М.В. Никитина, А.А. Михайлова, Ю.М. Никонова ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНЫЙ ПОКРОВ ГОРОДА АРХАНГЕЛЬСКА КАК ОБЪЕКТ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2010. – № 10. – С. 220-223;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=26093 (дата обращения: 20.04.2024).