Качество почв

2.3. КАЧЕСТВО ПОЧВ

2.3.1. Эколого-токсикологическое обследование земель сельскохозяйственного назначения.

по материалам Федерального государственного учреждения «Государственный центр агрохимической службы «Пермский» (ФГБУ «ГЦАС «Пермский»)

  Одной из важнейших экологических проблем современности является загрязнение почв тяжелыми металлами. Почва не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество.

  Тяжелые металлы, поступающие из различных источников, попадают в конечном итоге на поверхность почвы, и их дальнейшая судьба зависит от ее химических и физических свойств. Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почве гораздо выше, чем в других частях биосферы, и загрязнение почв тяжелыми металлами, практически, вечно. Металлы, накопившиеся в почвах, медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растений, эрозии.

  При оценке экологической опасности почвенного загрязнения принимается во внимание не только его интенсивность, но и состав загрязнителей. В первую очередь это касается элементов 1 и 2 класса гигиенической опасности в соответствии с ГОСТ 17.4.1.01-83.

  1 класс – мышьяк, ртуть, кадмий, селен, свинец, цинк, бериллий, фтор, бенз(а)пирен ;

  2 класс – хром, кобальт, бор, молибден, никель, медь, сурьма, олово;

  3 класс – ванадий, марганец, серебро, фосфор.

Ежегодно испытательная лаборатория ФГБУ «ГЦАС «Пермский»  проводит анализ почвы для эколого-токсикологической оценки земель сельскохозяйственного назначения некоторых сельскохозяйственных предприятий Пермского края. Анализ содержания в почве тяжелых металлов проводится в осредненных (смешанных) образцах.

С 2008 г. анализ почвы на тяжелые металлы проводится по валовым формам, т. к. кислоторастворимые формы тяжелых металлов, определяемые до 2008 г., не имеют соответствующей градации и не дают четкой картины о загрязнении почв тяжелыми металлами. Кроме этого, разработанные в 1995 г. ограниченно допустимые концентрации (ОДК) позволяют получить более полную характеристику загрязнения почв тяжелыми металлами с учетом уровня реакции среды и гранулометрического состава почвы.

  В 2013 г. проведена оценка загрязнения тяжелыми металлами почв некоторых сельскохозяйственных предприятий Кишертского и Сивинского муниципальных районов Пермского края. Анализировалось содержание валовых форм следующих тяжелых металлов: медь, цинк, свинец, кадмий. При обработке полученных данных по каждому хозяйству района были определены  минимальные, максимальные и средние  значения показателей содержания тяжелых металлов, которые приведены в таблице 2.3.1.1. и 2.3.1.2.

Таблица 2.3.1.1.

Содержание валовых форм тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных предприятий Кишертского муниципального района (мг/кг) 

Хозяй - ства	Пло щадь, га	Медь	Цинк	Свинец	Кадмий	Токсичные элементы
Ртуть	Мышьяк
min	max	Ср.	Гр.	min	max	Ср.	Гр.	min	max	Ср.	Гр.	min	max	Ср.	Гр.	min	max	Ср.	Гр.	min	max	Ср.	Гр.
СПК «Шум ковский»	1624,6	13,2	22,7	18,0	1	38,3	47,2	42,8	1	7,1	10,1	8,6	1	0,06	0,24	0,15	1	0,02	0,03	0,02	1	4,3	5,86	5,08	1
- кресенское»	627,2	16,0	21,0	18,5	1	42,6	44,0	43,3	1	6,7	7,8	7,3	1	0,09	0,18	0,14	1	0,02	0,03	0,02	1	4,7	5,3	5,0	2
СПК «Посад ский»	841,4	16,2	23,7	19,9	1	41,7	50,4	46,1	1	8,6	13,1	10,8	1	0,13	0,28	0,2	1	0,02	0,03	0,02	1	3,9	6,5	5,2	2
	512,0	22,2	29,0	25,6	1	42,3	48,6	45,4	1	9,5	10,8	10,1	1	0,10	0,14	0,12	1	0,03	0,06	0,04	1	5,01	5,2	5,1	2
ТОО «Ки-шертское»	496,4	12,6	21,2	16,9	1	36,4	46,4	41,4	1	10,1	11,4	10,5	1	0,17	0,19	0,18	1	0,02	0,02	0,02	1	3,112	3,54	3,33	1
	2683,7	16,9	30,5	23,7	1	43,2	59,0	51,1	1	8,4	10,7	9,55	1	0,15	0,18	0,17	1	0,02	0,03	0,02	1	2,44	5,86	4,15	1
	1594,1	21,1	33,3	27,2	1	39,9	47,6	43,7	1	7,2	11,0	9,1	1	0,14	0,25	0,19	1	0,01	0,02	0,02	1	2,27	3,74	3,0	1
СПК «Спас бардинский»	2273,5	17,8	21,1	19,5	1	39,5	45,1	42,3	1	7,4	9,7	8,6	1	0,15	0,21	0,18	1	0,02	0,03	0,02	1	2,27	3,74	3,0	1
СПК им. Ленина	6222,0	16,6	34,0	25,3	1	36,5	63,2	49,8	1	6,8	10,4	8,6	1	0,1	0,3	0,2	1	0,02	0,05	0,03	1	1,69	8,67	5,18	2
По району	16874,9	12,6	34,0	23,3	1	36,4	63,2	49,8	1	6,7	13,1	9,9	1	0,09	0,3	0,19	1	0,01	0,06	0,04	1	1,69	8,67	5,18	2

Таблица 2.3.1.2.

Содержание валовых форм тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных предприятий Сивинского муниципального района (мг/кг)

Хозяй - ства	Пло щадь, га	Медь	Цинк	Свинец	Кадмий	Токсичные элементы
Ртуть	Мышьяк
min	max	Ср.	Гр.	min	max	Ср.	Гр.	min	max	Ср.	Гр.	min	max	Ср.	Гр.	min	max	Ср.	Гр.	min	max	Ср.	Гр.
-гинское»	2839,5	16,8	31,4	24,1	1	41,0	55,4	48,2	1	7,15	9,18	8,17	1	0,18	0,32	0,25	1	0,01	0,03	0,02	1	1,49	4,49	2,99	2
СПК «Са-тинский»	529,4	15,3	20,6	17,9	1	34,6	41,3	38,0	1	6,2	7,94	7,07	1	0,13	0,19	0,16	1	0,01	0,02	0,01	1	1,94	4,91	3,43	2
СПК «Мало сивинский»	2549,0	19,1	27,5	23,3	1	46,9	51,7	49,3	1	6,96	9,19	8,07	1	0,22	0,32	0,27	1	0,01	0,02	0,01	1	3,51	6,03	4,77	2
СПК «Заря»	2369,4	19,4	30,9	25,2	1	39,0	49,3	44,2	1	4,94	8,87	6,91	1	0,16	0,23	0,2	1	0,02	0,03	0,02	1	3,53	5,39	4,46	2
СПК «Лебед ский»	1397,0	16,3	25,4	20,8	1	36,8	48,7	42,8	1	5,89	9,12	7,5	1	0,14	0,26	0,20	1	0,02	0,03	0,02	1	3,13	6,68	4,91	2
	2123,6	21,2	37,0	29,1	1	37,7	45,2	41,4	1	4,16	8,52	6,34	1	0,15	0,21	0,18	1	0,02	0,04	0,03	1	3,13	6,68	4,91	2
	1161,4	13,5	17,7	15,6	1	41,5	47,0	44,3	1	7,36	9,28	8,32	1	0,18	0,26	0,22	1	0,02	0,04	0,03	1	2,78	4,08	3,43	2
СПК «Ипа-товский»	1042,6	15,7	22,5	19,1	1	45,7	19,8	47,7	1	8,27	10,4	9,5	1	0,28	0,31	0,29	1	0,02	0,03	0,03	1	4,35	4,55	4,45	2
СПК «Екате рининский»	3873,7	19,5	35,8	27,6	1	39,8	51,1	45,5	1	5,89	10,3	8,07	1	0,20	0,29	0,25	1	0,02	0,03	0,03	1	2,54	5,03	3,78	2
Агрохозяйст. «Родина»	5571,4	16,1	32,3	24,2	1	37,8	48,3	43,1	1	7,00	9,27	8,14	1	0,16	0,29	0,22	1	0,01	0,04	0,02	1	3,53	7,11	5,31	2
СПК «Север»	3163,6	14,1	27,2	20,6	1	41,8	50,5	46,2	1	7,87	10,6	9,22	1	0,18	0,26	0,22	1	0,01	0,06	0,03	1	2,82	8,96	5,89	2
По району	26538,9	13,5	37,0	25,2	1	36,8	55,4	46,1	1	4,16	10,7	7,43	1	0,12	0,32	0,22	1	0,01	0,06	0,03	1	1,49	8,96	5,22	2

Концентрации меди, цинка, свинца и кадмия, согласно группировке почв с учетом гранулометрического состава и кислотности относится к 1- й группе, т. е. загрязняющие вещества имеют очень низкое содержание.

Согласно приведенным данным превышений ПДК тяжелых металлов нет.

Ежегодно с 1993 г. проводятся испытания почвенных образцов, взятых на реперных участках. Пробы  являются валовыми и представляют собой навески почвы, осредненные для всей площади реперного участка. Такое осреднение проб является наиболее представительным и характеризует среднее содержание тяжелых металлов в пределах всего участка.

Так как определяемые до 2007 г. кислоторастворимые формы тяжелых металлов не имели ПДК и не давали возможности определить степень загрязнения всей территории, поэтому с 2007 г. стали определять валовые формы тяжелых металлов.

Ежегодно с 1993 г. проводятся испытания почвенных образцов, взятых на реперных участках Пробы являются осредненными для всей площади реперного участка и определяются как подвижные формы, так и валовые формы.

Как видно из приведенных ниже данных (таб. 2.3.1.3.), превышений ПДК нигде не обнаружено. Не обнаружено также остаточных пестицидов и радионуклидов.

Таблица 2.3.1.3.

Среднее содержание тяжелых металлов и токсичных элементов

в почвах Пермского края в 2013 г. (мг/кг)

Наименование   района	Тяжелые металлы	Токсичные элементы
медь	цинк	кадмий	свинец	ртуть	мышьяк
Бардымский
Березовский	18,2	46,0	0,16	9,9	0,02	0,13
Б-Сосновский	17,5	33,0	1,6	26,0
Верещагинский	12,7	47,4	1,0	21,6
Добрянский	12,0	39,0	0,8	23,0	0,02	0,1
Еловский	17,2	45,3	0,2	8,0
Ильинский
Карагайский	14,4	43,6	0,14	9,4	0,02	0,03
Кишертский	23,3	49,8	0,19	9,9	0,04	5,18
Куединский	17,9	53,2	0,16	10,7	0,02	0,21
Кунгурский	14,7	40,2	1,0	24,4	0,02	0,44
Лысьвенский
Нытвенский	18,9	49,2	0,12	7,9
Октябрьский	19,0	49,9	0,25	8,0
Ординский	20,1	42,9	0,14	9,2	0,02	0,29
Осинский	21,0	37,2	0,28	9,6
Оханский
Очерский	8,8	27,9	0,07	4,6	0,01	0,09
Пермский	22,5	42,9	0,25	8,7	0,02	0,23
Краснокамский	11,3	42,2	0,22	7,8	0,02	0,72
Сивинский	25,2	46,1	0,22	7,43	0,03	5,22
Соликамский	8,1	21,7	0,1	5,7	0,01	0,34
Суксунский	26,0	59,0	1,6	38,8
Уинский
Чайковский	9,9	38,7	0,6	11,7	0,02	0,39
Частинский	15,6	41,5	0,2	8,5	0,02	0,12
Чердынский
Чернушинский	18,5	47,6	1,4	52,0	0,02	0,34
Чусовской
Коми-Перм. окр
Гаинский
Косинский
Кудымкарский	23,0	47,0	0,87	26,0	0,01	0,08
Юрлинский
Юсьвинский
По краю	15,5	40,9	0,6	16,1	0,02	0,87
ПДК	66	100	1,0-2,0	65	2,1	2-10*

*- в зависимости от мехсостава и рН

2.3.2. Почвы городских территорий: разнообразие, функции, экологическое состояние

, доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой физиологии растений и микроорганизмов ПГНИУ.

, кандидат биологических наук, доцент каф. физиологии растений и микроорганизмов ПГНИУ.

, кандидат биологических наук, старший преподаватель каф. физиологии растений и микроорганизмов ПГНИУ.

Городская почва – это почва или техногенное поверхностное образование (ТПО), функционирующее в окружающей среде города. Почвы и ТПО жилых районов города выполняют важнейшие экологические функции, в первую очередь, это пригодность для произрастания зелёных насаждений, способность сорбировать в толще загрязняющие вещества и удерживать их от проникновения в почвенно-грунтовые воды, а также от поступления пыли в городской воздух. Почвенный покров городов Прикамья (Пермь, Березники, Соликамск) характеризуется сложной структурой, обусловленной природными факторами, так и видами антропогенного воздействия на почвы.

Структура почвенного покрова существенно определяется преобладающим видом землепользования в разных функциональных зонах городов Прикамья. Разнообразие почв природно-рекреационной зоны связано с литолого-геоформологическими условиями долины р. Камы. Кроме зональных дерново-подзолистых почв на элювиально-делювиальных суглинках и глинах здесь сформированы серогумусовые почвы на элювии пермских пород, дерново-элювоземы на двухярусных породах и псаммоземы древнеаллювиальных песках камских террас.

Профили почв районов многоэтажной застройки редко сохраняют природное строение. В урбопочвах верхний горизонт «урбик» мощностью 5-50 см содержит промышленно-бытовой мусор и подстилается почво-грунтами или остатками горизонтов природной почвы. В урбаноземах мощность «урбика» составляет более 50 см. ТПО сформированы «свежими» насыпными грунтами разного состава - карбонатным щебнем, торфокомпостом, песками и суглинками. Они могут залегать под асфальтобетоном, скрывать под собой оскальпированные, погребенные почвы. В целом почвенный покров районов многоэтажной застройки отличается глубокой нарушенностью, массовым включением твердых непочвенных материалов. Признаки окультуривания почв малозначительны, в основном связаны с насыпкой низинного торфа или торфокомпоста (слой 0-10 см) на поверхность почв и грунтов после работ по планировке поверхности.

В районах малоэтажной застройки профиль почв формируется под воздействием урбо - и агрофакторов. Агроурбопочвы и агроурбаноземы приусадебных участков имеют плодородный агрогумусовый горизонт повышенной мощности. В нижней части профиля остатки генетических горизонтов могут позволить диагностировать исходную почву. Здесь можно встретить также экраноземы и ТПО. В целом разнообразие почв районов малоэтажной застройки предопределено исходным разнообразием литолого-геоморфологических условий и природных почв в долине р. Камы.

Урбаноземы и урбопочвы промышленных зон на застроенных и придорожных территориях содержат множество твердых включений, особенно промышленного происхождения. Негумусированные поверхностные образования (ТПО) встречаются на «молодых» поверхностях после механического уничтожения природных почв. Встречаются ТПО, состоящие из непочвенного материала – промышленных отходов, мусора разного состава. Окультуривание почв и ТПО проявилось на небольших площадях  в виде покрытия поверхности слоем торфокомпоста или низинного торфа. На удаленных от построек участках встречаются природные почвы.

Агропочвы (агродерново-подзолистые, агротемно-серые и др.) сельскохозяйственных зон города частично сохранили природные черты строения нижней части профиля. Агроземы образовались преимущественно из почв с исходно слабодифференцированным профилем (серогумусовых).

Урбанизация, техногенез и сопутствующее им сокращение почвенных ресурсов делает невозможным существование благоприятной для человека устойчивой среды обитания. Крупные города мира и Российской Федерации имеют почвенные карты, ведут почвенный мониторинг. В г. Москва принят закон «Об охране городских почв». Почвенно-экологическое картографирование городских территорий должно служить основой при разработке приемов ландшафтной оптимизации. Из-за высокой неоднородности почвенного покрова городов Прикамья предлагается использовать метод выделения городских комплексов (урбопедокомплексов) – сочетания почв и ТПО на одинаковых почвообразующих породах в пределах одной функциональной зоны города (рис. 2.3.2.1.).

Рис. 2.3.2.1. Карта почвенных комплексов (урбопедокомплексов) в пределах исследованного выдела на территории г. Пермь. Пример краткого описания УПК:

В УПК малоэтажной зоны с приусадебной застройкой на тяжелых суглинках и глинах, на средних суглинках и двучленных породах  преобладают (до 70 % площади) агроурбопочвы приусадебных участков. Дерново-подзолистые суглинистые почвы трансформировались в  агроурбодерново-подзолистые почвы с повышенной мощностью гумусового горизонта (до 30 см и выше), ослабленными  признаками оподзоливания и пониженной кислотностью. Элювоземы и дерново-элювоземы превратились в агроурбодерново-элювозёмы с большей мощностью серогумусового горизонта (до 30 см). В УПК встречаются урбаноземы, характеризующиеся слоистостью и обилием антропогенных включений, а также реплантоземы. Экраноземы и ТПО грунтовых дорог также часто слоисты и содержат многочисленные включения. 

В результате перемешивания почв, создания новых минеральных слоев из пород разного гранулометрического состава, использования карбонатных материалов при строительстве, торфокомпоста при создании газонов, техногенного загрязнения и применения антигололедных средств современная городская почва селитебных зон обладает новым комплексов свойств, регулирующих качество городской среды (табл. 2.3.2.1.). В отличие от зональных почв они преимущественно нейтральные или слабощелочные, часто карбонатные, характеризуются высоким варьированием содержания гумуса и питательных элементов, емкости поглощения (табл. 1). Почвы придорожных участков содержат некоторое количество солей (до 1 мг-экв/100 г хлоридов) и обменного натрия (до 1,4 мг-экв/100 г почвы). Отклонение от современных фоновых величин, полученных на основе статистической обработки данных, может свидетельствовать о неблагополучном состоянии территории, где почвы не способны оптимизировать окружающую среду; например, в результате ощелачивания или засоления почвы становятся непригодными для произрастания декоративных растений.

Таблица 2.3.2.1.

Агрохимические свойства почв и ТПО жилых районов г. Пермь

Показатель	Число проб	Минимум	Максимум	Среднее	Границы городского фона
нижняя	верхняя
рНвод	105	4.38	8.86	7.51	6.90	7.92
рНсол	80	3.67	7.97	7.06	6.02	7.35
Сорг, %	80	0.3	16.49	1.66	0.98	3.24
Р2О5, мг/100 г	50	0,30	14,00	3,90	1,80	5,90
Емкость поглощения, мг-экв/100 г	75	7,9	84,8	26,7	20,2	40,3
К, мг/100 г	50	3.50	65	19,5	13,1	30,3

Известно, что городские территории повсеместно подвержены техногенному загрязнению тяжелыми металлами. В настоящее время сложился специфический геохимический фон городов. В жилых районах г. Пермь установлена современная норма содержания тяжелых металлов в верхних слоях почв (на основе статистической обработки данных), обусловленная совместным действием природных факторов и антропогенных, в том числе, загрязнением и заменой почв на почвогрунты разного химического состава (табл. 2.3.2.2.).

Таблица 2.3.2.2.

Содержание тяжелых металлов в почвах и ТПО жилых районов г. Пермь

Элемент	Число проб	Минимум	Максимум	Среднее	Пределы городского фона	ОДК, мг/кг
нижняя	верхняя
Ni	156	5	300	60	40	90	80
Co	156	4	40	15	10	20	-
Cr	156	20	700	180	100	300	90
Mn	156	200	3000	900	700	1000	1500
V	156	30	200	100	90	100	150
Cu	156	18	150	70	50	90	132
Zn	156	50	500	100	90	150	220
Pb	156	6	1500	20	16	40	130
Ba	118	300	1800	600	500	700	-
Sr	118	100	700	200	180	300	-
Sn	142	1	30	3	2	4	-
Mo	87	1	5	2	1	2	-

Существенное превышение верхней границы фоновых значений по количеству тяжелых металлов следует рассматривать как недопустимое явление, требующее проведения рекультивационных работ на соответствующей территории города. В жилых районах г. Пермь отмечено превышение ОДК по Ni, Mn, V, Cu, Zn, Pb. Особая ситуация в отношении Cr, фоновые значения которого превышают ОДК. По данному элементу Предуралье является природной геохимической аномалией.