ҐРУНТОВИЙ ПОКРИВ ТА ГЕОЕКОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ В МІСТАХ

 

Стан ґрунтового покриву в містах визначається багатьма чинниками, головним чином антропогенними. У результаті формуються специфічні типи ґрунтів чи ґрунтоподібних тіл.

Міські ґрунти – це ґрунти територій міст, що мають створений людиною поверхневий шар потужністю понад 50 см, отриманий забрудненням природного ґрунту.

Міські ґрунти значно відрізняються від ґрунтів позаміських територій за морфогенетичними ознаками та фізико-хімічними властивостями. Для них характерне порушення природно-обумовленого розташування горизонтів, висока щільність. зміщення значень pH у лужний бік, забруднення токсичними речовинами. Змінюються водний і температурний режими ґрунтів. Разом з тим у міських грунтах діагностуються процеси гумусоутворення, виносу і перерозподілу мінеральних компонентів.

Основними функціями міської ґрунту є продуктивність, придатність для зростання зелених насаджень, здатність сорбувати забруднюючі речовини і утримувати їх від проникнення в ґрунтові води.

Класифікація міських ґрунтів. Ґрунтовий покрив в умовах міста має різний генезис. Міські ґрунти і ґрунтоподібні тіла – урбаноземи, поділяються на:

Власне урбаноземи. Характеризуються відсутністю генетичних горизонтів до глибини 0, 5 м. Звичайно представлені культурними відкладеннями, які складаються з своєрідного гумусного субстрату різної потужності та якості з домішкою міського сміття.

Культуроземи – міські ґрунти ботанічних садів, парків, скверів. Характеризуються великою потужністю гумусового горизонту, наявністю перегнійно-торфокомпостних шарів різної потужності. Формуються на нижній ілювіальний частині профілю.

Індустріоземи – ґрунти промислово-комунальних зон. Сильно техногенно забруднені і ущільнені, безструктурні, з включенням неґрунтового матеріалу більше 20 %.

Некроземи – ґрунти, що входять в комплекс ґрунтів міських кладовищ.

Урбаноземи характеризуються відсутністю генетичних ґрунтових горизонтів. У профілі поєднуються різні за забарвленням і потужністю шари штучного походження. Скелетний матеріал представлений будівельним і побутовим сміттям у поєднанні з промисловими відходами, торфокомпостною сумішшю або включеннями фрагментів природних ґрунтових горизонтів.

Штучно утворені ґрунтові шари позначаються літерою ”U” (від „ urbanization ”) з додаванням цифр 1, 2,..., що вказують на порядок розташування в профілі.

Виділяють: Ud – дерновий шар; Uh – гумусований шар; Uih – шар з гумусом, що розподілений за ходами коренів деревної рослинності і тварин, U – перемішаний шар, що складається з фрагментів природних горизонтів, які входять у вигляді включень в загальну масу дрібнозему; U_l – кам'янистий шар, з залишками фундаментів будівель або старих цегельних кладок, U –шар, що є штучним фізичним бар’єром, наприклад, асфальтове покриття або бетонна плита, що включені в ґрунт.

Поряд з урбаноземами у місті виділяються природні ґрунти різного ступеню порушеності. Вони поєднують у собі антропогенно змінені верхні шари та непорушену нижню частину профілю.

У слабопорушених ґрунтах зміни виникають у гумусово-акумулятивних горизонтах, до глибини 10–25 см, у дуже порушених – вони досягають ілювіальних горизонтів, до глибини 25–50 см. До похованих відносяться ґрунти, що зберегли під антропогенною товщею весь ґрунтовий профіль або його верхню частину.

 

Ґрунти міста розрізняютьсяза:

• способом утворення (порушеності) – насипні, перемішані, перемішано-насипні;

• потужністю профілю – слаборозвинені (< 10 см), малопотужні (< 50 см), середньоглибокі (50–100 см), потужні (> 100 см);

• характером включень – будівельне і побутове сміття, промислові відходи, торфоперегнійні суміші;

• ступенем розвитку гумусного горизонту – слабогумовані (А₁ < 15 см), середньогумовані (А₁ – 15–30 см), сильногумовані (А₁ > 30 см).

Екологічні функції міських ґрунтів. Виконуючи важливі середовищетвірні функції, ґрунт регулює газовий склад атмосфери, виділяючи і поглинаючи гази; змінює хімічний склад атмосферних опадів і підземних вод, він є ефективним поглинаючим бар’єром промислових викидів.

Завдяки своїм біогеохімічним властивостям і великій площі активної поверхні тонкодисперсної частини, ґрунт перетворюється на „депо” токсичних сполук і одночасно стає одним із найважливіших біогеохімічних бар'єрів для більшості сполук – важких металів, мінеральних добрив, пестицидів, нафтопродуктів на шляху їх міграції з атмосферного повітря міста у гідрологічну мережу і ґрунтові води.

Екологічні функції ґрунту в умовах міста найменше порушені на територіях рекреаційного використання. У сельбищних зонах вони значно ослаблені і порушені. Урбаноземи на цих територіях потребують постійного проведення реабілітаційних заходів. Екологічні функції ґрунтів промислових зон практично повністю пригнічені.

Якісні та кількісні показники властивостей міських ґрунтів, що діагностують їх стан. Якісні та кількісні показники дозволяють об’єктивно оцінити екологічний стан ґрунтового покриву, ступінь його деградації, визначити його санітарно-епідеміологічний стан. Для діагностики стану грунтів міст застосовують морфологічні, фізіичні та хімічні показники.

Морфологічні показники вказують на типову приналежність, зменшення потужності прогумусованої або органогенної товщі, порушеність ґрунтового профілю та захаращеність поверхні, а також на можливість проникнення коренів рослин. Зміна потужності прогумусованої або органогенної товщі відбувається внаслідок виснаження органічного профілю, дегуміфікації, порушення родючого шару. Потужність гумусового горизонту коливається від 3–20 см до 100 см.

Характеристика морфології ґрунтів включає п’ять градацій:

1 – ґрунт не має порушень профілю і здатен виконувати всі екологічні функції, продуктивність не знижена;

2 – зменшення потужності гумусових горизонтів і запасів гумусу до 25 %;

3 – зменшення потужності гумусових горизонтів і запасів гумусу до 25–50 %;

4 – зменшення потужності гумусових горизонтів і запасів гумусу до 50–75 %, що призводить до зменшення продуктивності та погіршення водно-фізичних властивостей ґрунтів;

5 – повне знищення родючого шару.

Кам’янистість в шарі 0, 5 м. Наявність у міському ґрунті великої кількості щебнисто-кам’янистого матеріалу зменшує „корисний” об'єм ґрунту, призводить до зниження у ньому запасів вологи та поживних речовин, тобто зменшує його родючість. Щебнисто-кам’яниста частина ґрунту практично не має водоутримуючої здатності.

За ступенем кам’янистості розрізняють такі грунти:

• некам’янистий – включення каменів < 10 %;

• слабокам’нистий – включення каменів 10–25 %;

• середньокам’янистий – включення каменів 25–50 %;

• сильнокам’янистий – включення каменів > 50 %.

Захаращеність поверхні ґрунту – показник перекритості поверхні ґрунту абіотичними наносами, у тому числі токсичними.

Захаращеність – надходження будівельних, виробничих і побутових відходів на поверхню ґрунту. Захаращена частина ґрунту практично не родюча і непродуктивна.

Виділяють такі градації захаращеності поверхні ґрунтів:

• незахаращена – площа захаращених ділянок менше 10 %, токсичні речовини відсутні;

• слабко захаращена – захаращено 10–25 % площі, токсичні речовини відсутні;

• середньо захаращена – захаращено 25–50 % площі, токсичні речовини відсутні;

• сильно захаращена – захаращена будь-яка частина поверхні, але присутні токсичні речовини, які можуть потрапити в навколишнє середовище, або захаращено 50–75 % площі, токсичні речовини відсутні;

• дуже захаращена – захаращена вся територія, присутні токсичні речовини.

Фізичні показники характеризують щільність складання та гранулометричний склад ґрунту.

Щільність складння характеризує здатність ґрунту накопичувати значні запаси доступної вологи для рослин за одночасного достатнього вмісту повітря.

Ґрунти, що добре проструктуровані, досить пухкі, мають значну пористість і низьку величину щільності складання. Високе ущільнення ґрунту викликає пригнічений стан або загибель рослин. Щільність грунту, або питома вага скелета ґрунту, залежить від механічного складу, структурованості, складання ґрунту і вмісту в ньому органічної речовини.

Щільність ґрунту сильно впливає на поглинання вологи, газообмін, розвиток кореневих систем рослин, інтенсивність мікробіологічних процесів. Оптимальна щільність орного горизонту для більшості культурних рослин складає 1, 0–1, 2 г/см³. Ця величина є дуже важливою характеристикою окультуреності ґрунту, для міських грунтів вона частіше перевищує оптимальне значення і становить 1, 4–1, 6 г/cм³.

Як правило, ґрунти міста сильно переущільнені на поверхні. Переущільненість кореневмісного шару – основний процес фізичної деградації грунтів.

За характеристикою переущільнення ґрунтів виділяють:

• нормально щільні – 1, 0 до 1, 2 г/см³;

• слабоущільнені – 1, 2 до 1, 4 г/cм³;

• середньоущільнені – 1, 4 до 1, 5 г/см³;

• сильноущільнені – 1, 5 до 1, 6 г/cм³;

• переущільнені – більше 1, 6 г/см³.

Гранулометричний склад – важливий екологічний показник, що характеризує його фільтраційну і водоутримуючу здатності. Гранулометричний склад вимірюється через вміст фізичної глини (часток < 0, 01 мм), у %.

За змістом фізичної глини міські ґрунти групують наступним чином:

• зрихленопіщані – 0–5 %; •зв’язанопіщані – 5–10 %; •супіщані – 10–20 %;

•легкосуглинкові – 20–30 %; •середньосуглинкові – 30–40 %; •важкосуглинкові – 40–50 %; •легкоглинисті – 50–60 %; • середньо- і важкоглинисті > 65 %.

Хімічні та фізико-хімічні показники характеризують зміну хімічних властивостей ґрунтів: виснаження запасів поживних елементів, підлужування, підкислення і забруднення токсикантами.

Вміст гумусу. Зменшення цієї величини свідчить про зниження якості ґрунту, його родючості. Значний вміст у ґрунті гумусу робить ґрунт структурним, покращує його аерацію, водно-фізичні властивості, сприяє накопиченню поживних елементів. Все це підвищує родючість ґрунту і сприяє зростанню на ньому зелених насаджень. Родючими вважаються ґрунти, що містять в органогенному горизонті не менше 4 % гумусу.

За характеристикою гумусованості ґрунтів виділяють такі градації:

• середньозабезпечені – зниження запасів гумусу на 25 %;

• слабозабезпечені – зниження запасів гумусу на 50 %;

• дуже слабозабезпечені – зниження запасів гумусу на 75 %;