Сегодня существуют два понятия :
В широком понимании – это любая почва, функционирующая в окружающей среде города.
Почва - находящаяся под сильным «прессом» города или сформированная деятельностью человека (собственно городская почва).
Основным отличием собственно городских почв от природных является наличие диагностических горизонтов – урбик (от urbanus, urbs – город).
Это поверхностный органоминеральный горизонт или насыпной, или перемешанный , или представляет собой часть культурного слоя с примесью антропогенных включений (строительно-бытового мусора, промышленных отходов) более 5% и мощностью более 5 см. Это рыхлый, слоистый горизонт легкого гранулометрического состава, темного цвета (различные оттенки темно-бурых тонов), со слабо выраженной структурой, повышенной каменистостью, с нейтральной или щелочной рН, высоким содержанием гумуса (5-10%) чаще гуматного состава. Характерно нарастание горизонта вверх за счет пылевых атмосферных выпадений , нем наблюдается высокая вариабельность свойств почв.
Почвы городских территорий ( урбаноземы) имеют существенные отличия от почв окрестностей, главными из которых являются:
-формирование на разных почвообразующих породах (не только на естественных, но и на сформированных человеком);
-наличие включений строительного и бытового мусора, особенно в верхних горизонтах;
-изменение кислотно-щелочного баланса с трендом в сторону подщелачивания, а иногда и подкисления;
-загрязненность тяжелыми металлами, нефтепродуктами, сажей, легкорастворимыми солями и другими продуктами деятельности человека;
-увеличение среди механических элементов тонкодисперсной фракции, особенно в верхних горизонтах, и соответствующий рост профиля за счет интнесивного аэрального напыления;
-изменение физико-механических свойств почв (пониженная влагоемкость, повышенная уплотненность, пониженная или мозаичная фильтрация и т.д);
-отсутствие дефицита в содержании основных элементов питания;
-перестройка в комплексе почвенной фауны и сообществах микроорганизмов в направлении доминирования в них иных, не характерных для данной природной зоны популяций.
ОПЫТ КЛАССИФИКАЦИИ ГОРОДСКИХ ПОЧВ
В литературе имеется достаточно большое количество сведений о химическом и агрохимическом состоянии городских почв, появлении в них свойств, отличных от почв окрестностей. Вопросы же диагностики и классификации разработаны еще недостаточно. Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает, что на данный момент не выработан единый подход к проблеме генетической классификации городских почв.
Классификации городских почв составляются на следующих принципах:
1) по морфологическому профилю,
2)характеру субстрата,
3) происхождению,
4) стадиям развития.
В Классификации и диагностике почв СССР в 1977 году упоминания о городских почвах отсутствуют.
В классификационных системах ФАО-ЮНЕСКО, Германии, России все антропогенно измененные и антропогенно созданные почвы выделяются на самых высоких таксономических уровнях.
В последней легенде к карте ФАО (1994) выделена группа Antrosoils - «почвы, подверженные сильной антропогенной деятельности, в которые включены и почвы городов».Антросоли представляют почвы, в которых деятельность человека отразилась в глубокой модификации или погребении исходных почвенных горизонтов путем удаления или нарушения поверхностных горизонтов, выемок грунта или заполнения, регулярного многовекового внесения органических субстратов, длительного орошения.
В последнем варианте международной классификации WRB под антросолями также понимают лишь почвы, сильно трансформированные или созданные в результате сельскохозяйственных мероприятий. Техногенные и городские почвы входят в группу слаборазвитых литогенных почв на рыхлых породах - регосолей
В американской классификации (1994) городские почвы включены на уровне подпорядков в 2 порядках:
1) порядок энтисоли – это молодые, слабосформированные почвы, в которых антропогенные горизонты могут не иметь никакой генетической связи между собой (нарушенные, насыпные и т.д.),
Большая часть исследований городских почв связана с загрязнением их тяжелыми металлами, органическими соединениями территорий вдоль автомагистралей, промышленных предприятий, автозаправок, свалок и т.д. Региональность исследований определяет изучение определенных свойств. В северных районах России, Скандинавских странах – это в основном вопросы загрязнения почв тяжелыми металлами. В лесной зоне России, странах Западной Европы наряду с загрязнением ТМ исследуются и другие свойства почв. В настоящее время наиболее изучены почвы ландшафтов, сильно преобразованных человеком (урбаноземы). В менее нарушенных городских ландшафтах состояние почв исследовано слабее. Часто исследователи сравнивают свойства почв в центре городов и на его окраинах, учитывая ,таким образом, интенсивность антропогенного влияния.
В России наиболее полно изучен почвенный покров Москвы, Ярославля. С-Петербурга, Ростова-на-Дону, Н. Новгорода, Тольятти, Воронежа и ряда других городов. За рубежом – городов Германии, Польши, Франции.
.
Формирование морфологического профиля городских почв определяется приуроченностью к ЭГЛ. В почвах, развивающихся в лесопарковых зонах, воздействие человека минимально и проявляется в основном косвенно, почвенный профиль содержит тот же набор генетических горизонтов, что и в зональных аналогах, но при иной степени выраженности свойств.
Парки и лесопарки
В МОСКВЕ.
Сочетание горизонтов. В отличие от природных не диагностируется «чистый» горизонт Е, вместо того выделяется АЕ.
Мощность гумусовой толщи. Мощность гумусовой толщи (А+АЕ) почв вне города составляет 22 см, а в его черте возрастает до 45 см. По мере приближения от окраин города к его центру интенсивность процесса гумусообразования и гумусонакопления возрастает.
Окраска. В верхних горизонтах отчетливо прослеживается увеличение доли темных тонов : светло-серая и серая окраска меняется на темно-серую.В горизонте АЕ отмечается уменьшение белесоватости окраски, что служит свидетельством ослабления процесса оподзоливания. В нем и нижележащем ЕВ появляются черты палевости. Наличие тонкого иловатого налета на включениях позволяет предположить возможность развития сиаллитного оглинивания.
Структура. Непрочно мелко-комковатая структура верхних горизонтов сменяется комковатой, иногда ореховатой. Хорошо выраженная горизонтальная делимость, свойственная гор. АЕ почв вне города, становится лишь слабоплитчатой или имеет лишь элементы горизонтальной слоистости. Горизонты лучше оструктурены, агрегаты становятся более устойчивыми, что связано с изменением характера клеящих веществ.
Гранулометрический состав. Отмечается тренд к изменению гранулометрического состава в сторону его утяжеления в верхней и средней части профиля.
В СТАВРОПОЛЕ
Сочетание горизонтов. Почвы лесопарков г. Ставрополя имеют тот же набор генетических горизонтов, который характерен для естественных почв: А-АВ-Вса-Сса.
Мощность гумусовой толщи. Наблюдается увеличение гумусовой толщи. На контроле она составляет 64-77 см, в почвах парков и лесопарков – 100 и более см. Это подтверждается не только более темной окраской нижних горизонтов, но и мезоморфологическими исследованиями (под бинокуляром заметно увеличение количества черных хлопьевидных сгустков).
Структура. Комковатая и зернисто-комковатая структура верхних горизонтов естественных почв становится менее прочной и приобретает пылеватость.
Новообразования карбонатов. Карбонатные выделения в виде мицелия и белоглазки в почвах лесопарков практически отсутствуют. В других ЭГЛ они приобретают вытянутую, расплывчатую форму белесовато-серого цвета с размытыми краями, что делает их схожими с новообразованиями в орошаемых черноземах.
Отличительной характеристикой собственно городских почв (урбаноземов) является большое количество антропогенных включений, существенное место занимает насыпной грунт. С течением времени поверхностный слой приобретает черты горизонта А. Встречаются погребенные горизонты. В них отсутствуют естественные почвенные горизонты, в профиле сочетаются различные по окраске и мощности слои искусственного происхождения. Скелетный материал представлен в основном строительным и бытовым мусором.
Содержание органического вещества в почвах городов колеблется в широких пределах, а одних случаях превышая, а в других - является меньшим, чем в природных аналогах.
В верхних горизонтах почв городов таежной зоны количество гумуса варьирует от 1 до 12%. Максимально обогащены гумусом нарушенные и вновь образованные слои почв газонов, скверов, бульваров (5-11%) и селитебных участков (3-7%). В парках и лесопарках гумусово-аккумулятивные горизонты содержат его в количестве 2-3 %.
Необходимо отметить тот факт, что для городских почв правильнее говорить о накоплении органического углерода, а не гумуса, так как разделение гумусовых веществ и продуктов загрязнения органическими соединениями в урбанизированных почвах методически до конца не решено..
Наиболее существенная трансформация свойств почв характерна для корнеобитаемых горизонтов, а направление, интенсивность и глубина проявления процесса накопления органического углерода зависят от положения города в природной зоне, длительности и интенсивности антропогенного воздействия.
В целом в почвах городов лесной и лесостепной зон по сравнению с окрестностями прослеживается увеличение содержания Сорг: в мегаполисе Москва – статистически достоверно на 0,8-1,5%, а в менее крупных и молодых городах (Королеве, Брянске и Ульяновске) - (на 0,1-0,8%) проявляется лишь в виде тенденции, часто захватывая лишь слой 0-10 см.
В городах степной зоны закономерности иные. В Ставрополе фиксируется дегумификация верхних горизонтов (Сорг. снижается на 1%), а в Якутске –изменения не существенны и проявляются лишь в качестве тренда в слое 0-10 см в травяных ЭС.
В зависимости от ЭГЛ амплитуда изменения содержания Сорг различна. Минимальное обогащение им почв Москвы прослеживается в лесопарках, а максимальное - на ПМУ и территориях с/х назначения. Наивысшая степень рекреационной нагрузки (тропинки) существенно снижает обеспеченность почв органическим веществом.
Аналогичная закономерность фиксируется в почвах других городов лесной зоны.
В Ульяновске почвы лесопарков более обогащены органическим веществом, а ПМУ – менее. В Ставрополе отмечена дегумификация на всех исследуемых объектах. Эти факты связаны как с особенностями естественных почв, так и условиями функционирования их на городских территориях
Но органическим углеродом обогащаются и нижние горизонты городских почв. Поэтому происходит смена типа профильного его распределения.
Естественные лесные почвы характеризуются аккумулятивно-регрессивным распределением. В городских почвах парков и лесопарков оно приобретает аккумулятивно менее регрессивный или аккумулятивно-равномерный характер, а в урбаноземах- нередко аккумулятивно-прогрессивный или бимодальный.
Для почв городов степной зоны (Ростова-на-Дону, Ставрополя – Безуглова, Ковалева) закономерности иные, сильно зависящие от целевого использования участка (ЭГЛ). Содержание гумуса в гумусовых горизонтах почв лесопарков в одних случаях увеличивается, в других – уменьшается, однако профиль часто приобретает черты лесного. В почвах скверов, пустырей гумусовый профиль сохраняет черты черноземов. В урбаноземах иногда в нижней части профиля имеется 2-ой максимум.
Мозаичность, разная интенсивность и длительность деятельности человека на урбанизированных территориях определяют различия в пространственной неоднородности содержания Сорг. В целом во всем слое 0-20 см почв Москвы она выше по сравнению с естественными. По мере усиления длительности городского прессинга ( от периферии к центру города) и степени прямого воздействия человека (лесопарки- примагистральные участки) возрастает.
При современном градостроительстве такие территории занимают до 70-90% города. Под покрытиями могут быть «запечатаны» разнообразные почвы, почвоподобные тела и грунты. Почвы под фундаментами не изучаются, а вот под дорожными покрытиями Строганова и Прокофьева выделяют:
1) Экраноземы –группа почв, запечатанная под дорожными покрытиями по природным, урбопочвам, урбаноземам, техноземам. Они существенно уплотнены, в них меняется водный, тепловой и газовый режимы, микробиота функционирует по анаэробному типу, не происходит поступления веществ извне. При укладке покрытия может быть разрушена верхняя часть профиля.
2. «Запечатанный грунт». При дорожном строительстве происходит срезание почвенного профиля до нижележащих грунтов или последующим наложением нового материала.
В крупных городах довольно большая часть территории представлена урбаноземами, а районы новостроек и строительных площадок – техноземами.
Например, в г. Москве около 30% открытых поверхностей, половина которых озелененная. Следовательно, урбаноземы составляют около 15% площади города.
ГОРИЗОНТЫ И ИНДЕКСИРОВКА ГОРОДСКИХ ПОЧВ
Диагностический горизонт «урбик» –U,
малый индекс «u» – для отображения признаков урбогенеза (Аu),
UА, UЕ –переходные горизонты,
↑↓ -перемешанные горизонты, могут состоять из фрагментов естественных почв.
СU- п.о.п., являющаяся верхней частью культурного слоя,
L- каменистый слой (остатки фундаментов зданий, старая кирпичная кладка).
L –слой, являющийся искусственным барьером (асфальтовое покрытие, бетонная плита),
Малый индекс «а» (anthropic) - обозначает количество включений (строительный и бытовой мусор, промышленные отходы и т.д.): а1- единично, а2-менее 25%, а3 – 25-50%, а4 –более 50%.
Х Х Х
Урбанизированные территории испытывают техногенный пресс различной мощности за счет металлоносных потоков загрязнителей из атмосферы и других источников. Например, в Москве на 1 м2 поступает до 1-3 г городской пыли по сравнению с 20 мг на фоновых участках, т.е. почти в 100 раз больше., в Чеперовце – в 80 раз.
По сравнению с природными поступающие из городской атмосферы аэрозоли а наибольшей степени обогащены свинцом, кобальтом, медью и железом. Важное значение имеет соотношение содержания элементов в пыле и почве (КО). Здесь обогатителем выступает и кальций.
Поэтому справедливо утверждение Касимова об «ожелезнении» и «окарбоначивании» городских ландшафтов.
Одновременно в атмосфере урбанизированных территорий достаточна доля органических, углеродсодержащих соединений (сажа, копоть, продукты неполного сгорания бензина, асфальтово-битумные смеси), что приводит к аккумуляции углерода в почвах.
Характер и интенсивность загрязнения городских почв определяется не только удаленностью от источников загрязнения и их мощностью, но и физико-химическими параметрами самих почв, способствующими загрязнению или, наоборот, самоочищению городской среды.
Под воздействием техногенных выбросов и урбанизации в городских почвах резко меняются их зональные свойства. Особенно большие преобразования отмечаются для верхних гумусовых горизонтов в связи с тем, что на их депонирующую поверхность поступает много городской пыли, количество которой на порядок и больше выше по сравнению с фоновыми территориями.
делятся на четыре класса по степени антропогенного воздействия.
1.Естественные ненарушенные - приурочены к городским лесам и лесопарковых территориям, сохраняют нормальное залегание горизонтов естественных почв. Определение почвы проводится по принятым классификациям.
2. Антропогенные поверхностно преобразованные естественные почвы. Они сочетают горизонт урбик мощностью менее 50 см и ненарушенную срединную и нижнюю часть профиля. Слой 50 см выбран потому, что именно такая мощность не нарушает функционирования почвы как природного тела. Пока не существует строгой номенклатуры таких почв, и авторы предлагают сохранять типовое название почвы с добавлением слова «урбо» (урбо-дерново-подзолистая).
3.Антропогенно-глубокопреобразованные почвы- собственно-городские почвы-«урбаноземы», в которых горизонт урбик имеет мощность более 50 см. Формируются они на насыпных, намытых и перемытых грунтах и культурном слое. Делятся на 5 подтипов:
1.3. Собственно урбаноземы. Почвенный профиль состоит из серии горизонтов U1, U2… , сформированных из своеобразного пылевато-гумусного субстрата разной мощности и качества с примесью городского мусора. Могут подстилаться фундаментом, коммуникациями и т.д.
2.3.Агроурбаноземы (культуроземы). Городские почвы фруктовых и ботанических садов, старых огородов. Характеризуются большой мощностью «А», наличием перегнойно-торфо-компостных слоев мощностью более 50 см. Развиваются на нижней иллювиальной части почвенного профиля, на культурном слое или грунтах разного происхождения
3.3.Некроземы. Почвы, входящие в комплекс городских кладбищ с перемешиванием грунтов до глубины больше 2 м.
4.3.Индустриземы. Почвы промышленно-коммунальных зон, сильно загрязненных тяжелыми металлами и другими токсичными веществами, степень которого достигает величины как «чрезвычайно опасных» по принятым нормативам. Они могут быть уплотнены, бесструктурны, с включениями токсичного непочвенного материала более 20 см. По новой классификации почв России частично могут соответствовать «хемодеграземам».
5.3.Интруземы. Это почвы ,перекрытые с поверхности или пропитанные в профиле органическими, маслянно-бензиновыми жидкостями. Формируются на территории АЗС и автомобильных стоянок.
4.Урбатехноземы (техноземы). Это искусственно созданные поверхностные образования (почвоподобные).
1.4. Реплантоземы. Почвы состоят из маломощного гумусового горизонта, слоя торфо-компостной смеси, нанесенной на поверхность рекультивированной породы. В основном формируются в районах городских промышленных и селитебных участках, на новых газонах.
2.4.Конструктоземы. Искусственно и целенаправленно созданные почвогрунты. В настоящее время еще в городах не конструируются. Проблема будущего.
5.Природные и техногенные грунты.
Природные представлены рыхлыми (насыпными, перемешанными, намывными, карьерными выемками и т.д), различающимися по генезису, и составу («натурфабрикаты» –клас.почв России,1997).
Техногенные группы представлены инертными и токсичными отходами промышленного производства и твердыми бытовыми отходами («Артифабрикаты» и «Токсифабрикаты»).