Особливості функціонування та геоекологічна роль міських ґрунтів (на прикладі м. Харкова) - Автореферат

На даному етапі наукових досліджень міських ґрунтів обєктивно назрів перехід від накопичення інформації про стан і властивості міських ґрунтів до практичного її застосування. Засобом реалізації цього має бути визначення геоекологічних функцій і ролі міських ґрунтів у урболандшафті. Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі завдання: вибір та формування системи індикативних показників стану, функцій та ролі міських ґрунтів в урболандшафті; визначення та формалізація головних геоекологічних функцій, що виконуються міськими ґрунтами, та отримання висновків про їх геоекологічну роль в урболандшафті; Методологічною основою досліджень функціонування міських ґрунтів в урболандшафті є системний підхід, який конкретизовано через використання конструктивно-географічної, ландшафтно-геохімічної і ландшафтно-екологічної концепцій.Запропоновано логічну послідовність щодо сучасних досліджень міських ґрунтів: оцінка геоекологічного стану ? оцінка геоекологічних функцій ? висновки про геоекологічну роль міських ґрунтів. Геоекологічну роль міських ґрунтів запропоновано визначати як висновки щодо виконання (невиконання) міськими ґрунтами відповідних геоекологічних функцій. Ґрунтовий покрив міста формується тривалий час і тому міські ґрунти спадкують як певні характеристики зональних ґрунтів, так і відбивають інтенсивність і характер промислового розвитку міста. Ділянки відбору за особливостями функціонально-зональної структури міста та з урахуванням типу забудови та тривалості використання були згруповані для дослідження наступним чином (рис.1): промислова зона-1; санітарно-захисна та паркова зона-2; житлова зона малоповерхової (до 5-ти поверхів) забудови (20-30-х років минулого століття)-3; житлова зона багатоповерхової забудови (80-х років) - 4; житлова (селитебна) зона приватної забудови - 5. Визначення гранулометричного складу як фактора, який обумовлює фільтраційні, водно-повітряні, сорбційні та інші властивості міських ґрунтів надало можливість визначити ряд особливостей міських ґрунтів.Визначено, що левова частка сучасних досліджень міських ґрунтів присвячена вивченню їх забруднення різноманітними речовинами (важкими металами, поліциклічними ароматичними вуглеводнями тощо), виділенню контрастних ореолів забруднення та розподілу хімічних елементів та їх сполук у ґрунтах. Запропоновано використовувати у сучасних дослідженнях міських ґрунтів таку логіко-структурну послідовність: оцінка геоекологічного стану ? оцінка геоекологічних функцій ? висновки про геоекологічну роль міських ґрунтів. Визначено специфічні морфологічні ознаки міських ґрунтів, що відрізняють їх від природних, а саме: значна гумусованість профілю, велика кількість щебнисто-каменистого матеріалу (до 45%) та різноманітних відходів на різних глибинах по профілю, неоднорідність забарвлення і т. і. Серед особливостей гранулометричного складу міських ґрунтів встановлено, що: 4.1. міські ґрунти характеризуються більш легким (супіщаним та легко суглинистим) гранулометричним складом порівняно з фоновими ґрунтами, особливо у поверхневих горизонтах. Встановлено, що валовий вміст важких металів і вміст рухомих форм у поверхневому шарі міських ґрунтів підтверджує наявність депонування забруднення на геохімічному барєрі гумусового горизонту ґрунту.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Визначено, що левова частка сучасних досліджень міських ґрунтів присвячена вивченню їх забруднення різноманітними речовинами (важкими металами, поліциклічними ароматичними вуглеводнями тощо), виділенню контрастних ореолів забруднення та розподілу хімічних елементів та їх сполук у ґрунтах. Тобто активна роль ґрунту в урболандшафті невиправдано применшується і практично поза увагою залишилось питання визначення геоекологічних функцій та ролі ґрунтів в урболандшафті.

2. Запропоновано використовувати у сучасних дослідженнях міських ґрунтів таку логіко-структурну послідовність: оцінка геоекологічного стану ? оцінка геоекологічних функцій ? висновки про геоекологічну роль міських ґрунтів. На цих етапах використовуються відокремлені, але повязані між собою масиви індикативних показників. Усі ці показники відображують окремі ґрунтові властивості, але якщо при оцінці геоекологічного стану один показник відповідає одній властивості, то при визначенні функцій одному показнику відповідає, як правило, декілька властивостей.

3. Визначено специфічні морфологічні ознаки міських ґрунтів, що відрізняють їх від природних, а саме: значна гумусованість профілю, велика кількість щебнисто-каменистого матеріалу (до 45%) та різноманітних відходів на різних глибинах по профілю, неоднорідність забарвлення і т. і. Це негативно впливає на продуктивну функцію урболандшафту як через фізичні, так і через хімічні механізми деградації. Зясовано, що морфологічні властивості міських ґрунтів визначаються здебільшого умовами їх формування (виникнення) і меншою мірою умовами функціонування при дослідженні в однорідних фізико-географічних умовах.

4. Серед особливостей гранулометричного складу міських ґрунтів встановлено, що: 4.1. міські ґрунти характеризуються більш легким (супіщаним та легко суглинистим) гранулометричним складом порівняно з фоновими ґрунтами, особливо у поверхневих горизонтах. Гранулометричний склад у поверхневих шарах ґрунтів різних функціональних зон міста стає більш важким у ряду: промислова зона ? санітарно-захисна зона ? житлова зона 5-ти поверхової забудови;

4.2. виконання міськими ґрунтами геоекологічної функції захисного сорбційного барєру значною мірою повязано з механічним складом. Порівняно з зональним чорноземом типовим ця функція більш інтенсивно виконується міськими ґрунтами внаслідок високого вмісту мулуватої фракції;

4.3. профільна неоднорідність гранулометричного складу ґрунтів промислової зони та санітарно-захисної та паркової зони, яка характеризується максимальним вмістом фізичної глини на глибинах 30-40 та 70-90 см, суттєво впливає на виконання захисної функції стосовно стану ґрунтових вод. Саме ці особливості найбільш забруднених ґрунтів міста дозволяють певною мірою запобігати погіршенню стану ґрунтових вод за рахунок формування на означеній глибині сорбційного геохімічного барєру.

5. Встановлені зміни ґрунтоутворювального процесу повязані зі специфічними характеристиками хімічного та фізико-хімічного стану міських ґрунтів. Це значне зміщення РН у лужний бік, висока насиченість основами, збільшення біогенного фосфору, висока карбонатність тощо.

6. Виявлено збільшення вмісту гумусу (за Тюріним), зміни у складі гумусових речовин, що свідчить про формування техногенного та органосорбційного геохімічного барєру у поверхневих шарах міських ґрунтів, який сприяє закріпленню важких металів та збільшує контрастність аномалій.

7. Встановлено, що валовий вміст важких металів і вміст рухомих форм у поверхневому шарі міських ґрунтів підтверджує наявність депонування забруднення на геохімічному барєрі гумусового горизонту ґрунту.

Визначено, що математична залежність експоненціального зменшення вмісту забруднювачів у ґрунтах з віддаленням від зони забруднення в умовах урболандшафту не підтверджується. У міських ґрунтах формуються техногенні ореоли забруднення складної будови і просторової локалізації. Ореоли забруднення важкими металами у поверхневому шарі охоплюють різні природно-функціональні зони району досліджень та утворюють контрастні аномалії елементів.

Виявлено перевищення рівня забруднення цинком та свинцем промислової зони над забрудненням житлової та санітарно-захисної зон. Нікель, хром та кадмій мозаїчно розподілені у поверхневому шарі усього полігону. Максимальний вміст ртуті спостерігається в житловій зоні старої забудови (до 5-ти поверхів). Вміст цинку варіює на 3 порядки, інші важкі метали на 0,5-2 порядки. Локальні перевищення ГДК сягають 10-63 рази. Пріоритетними елементами забруднення ґрунтів є Hg, Zn, Pb, Cd, які накопичуються у поверхневому горизонті ґрунтів, утворюючи просторові аномалії.

Виявлений Кс ртуті надає підстави вважати цей забруднювач специфічним для південно-східної частини Харкова. У попередніх дослідженнях Харкова ртуті серед пріоритетних забруднювачів не виявлялось.

8. Встановлено, що особливо небезпечними щодо виконання ґрунтом своїх геоекологічних функцій є наявність значної кількість рухомих сполук важких металів. Вміст рухомих форм свинцю, цинку у 3-4 рази перевищує норму для Харкова. Високий вміст важких металів спостерігається в усіх функціональних зонах міста. Міські ґрунти житлової зони характеризуються найбільшим відсотком рухомих форм хрому та ртуті. Так, забруднення ґрунтів важкими металами найнебезпечнішим є у житловій зоні, тому що при відносно низьких валових концентраціях важких металів велика їх частка стає рухомою, тобто залучається до активної міграції в урболандшафті.

9. Визначено, що міські ґрунти Харкова відрізняються від ґрунтів інших великих промислових міст з подібною еколого-геохімічною специфікою: 9.1. у поверхневому горизонті у профілі міських ґрунтів Харкова не спостерігається засолення хлоридно-натрієвими солями, яке відзначається у більшості обстежених великих міст. Це пояснюється тривалим використанням у Харкові серед заходів проти ожеледиці піску замість піщано-сольової суміші, що використовується в інших містах;

9.2. визначена специфічна особливість хімічного стану ґрунтів Харкова, що виявляється у співвідношенні показників РН водний і РН сольовий. У більшості обстежених ґрунтових зразків РН сольовий переважає над РН водним. Природним ґрунтам притаманна зворотна залежність.

10. Зонування, яке отримано на основі кластерного аналізу, не підтверджує достовірні розбіжності між геоекологічним станом різних міських територій згідно функціонального зонування. Виходячи з цього, можна стверджувати, що головними чинниками формування ареалів забруднення ґрунтового покриву міста є специфічні умови атмотехногенного постачання забруднювачів та властивості ґрунтового тіла.

11. Ландшафтно-геохімічний стан в місті не сприяє природному самоочищенню екосистеми від токсикантів і навіть посилює інтенсивність забруднення міського середовища, сприяє закріпленню пріоритетних полютантів на лужному і біогеохімічному барєрах у ґрунті та рослинах. Висунуто гіпотезу щодо наявності існування механізму саморегуляції урболандшафту, який виявляється в активізації зворотних звязків та підтверджується зазначеними особливостями існування міських ґрунтів.

12. Встановлено, що міські ґрунти виконують геоекологічні функції в залежності від еколого-геохімічних властивостей урболандшафту, які визначаються головними показниками геоекологічного стану ґрунтів. гумусовий ґрунт урболандшафт геоекологічний

Титенко А.В. Подходы к оценке состояния почв городских территорий как компонента урболандшафта // Вестник Харьковского университета. Сер. Геология. География. Экология.- 1998.- №402.- С. 202 - 204.

Титенко А.В. Экологическое состояние антропогенно-преобразованных почв городских территорий (на примере г.Харькова) // Захист довкілля від антропогенного навантаження. - Харків-Кременчук. - 1999. - №1(3). - С. 161-165.

Титенко А.В. Динамика реакции почвенной среды антропогенно-преобразованных почв на примере Орджоникидзевского района г.Харькова // Вісник Харківського університету. Сер.: “Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова”. - 2000. - Ч.2, № 456. - С. 63-66.

Тітенко Г.В. Роль гранулометричного складу у виконанні екологічних функцій міськими ґрунтами // Захист довкілля від антропогенного навантаження. - Харків-Кременчук. - 2001. - №4(6). - С. 88-95.

Тітенко Г.В. Особливості формування системи показників для оцінки екологічного стану та ролі міських ґрунтів // Захист довкілля від антропогенного навантаження. - Харків-Кременчук. - 2001. - №5(7). - С.58-61.

Тітенко Г.В. Трансформаційна функція антропогенно-перетворених ґрунтів в умовах урболандшафту. Україна та глобальні процеси: географічний вимір. Збірник наукових праць (в 4-х томах). - Том 4. - Київ. - 2001. - С. 126-128.

Титенко А.В. Оценка состояния почвенного покрова в условиях интенсивного промышленного загрязнения // Проблеми природокористування та екології в Україні. - Харків. - 1994. - С.133.

Черникова Е.Ю., Титенко А.В. Исследование влияния загрязнения почвы тяжелыми металами на состояние здоровья населения // Тез. Междунар. науч.-практ. конф. “Экологические аспекты загрязнения окружающей среды”. - Киев. - 1996. - С. 119-120. Особистий внесок автора - визначено та проаналізовано вміст важких металів у ґрунтах.

Черникова Е.Ю., Венгерова Е.М., Титенко А.В., Блинкова О.Е. Изучение влияния факторов окружающей среды на здоровье населения // Тез. Междунар. науч. конф. “Геоэкологические проблемы устойчивого развития городской среды”. - Воронеж. - 1996. - С. 112-114. Особистий внесок автора - запропоновано методику оцінки ґрунтів як фактору впливу на стан здоровя населення.

Титенко А.В. Міські ґрунти та їх екологічні функції в системі природно-ресурсного потенціалу міст // Проблеми раціонального використання, охорони і відтворення природно-ресурсного потенціалу України. Тези доповідей другої всеукр. наук.-метод. конференції (м. Чернівці, 24-26 квітня 2000 р.). - Чернівці: Рута. - 2000. - С. 76-78.