Экологический анализ почвенных разностей урбосистем г. Саратова

Город Саратов расположен вдоль береговой линии р. Волги, имеет неравномерный высотный характер, сильно расчленен оврагами и балками, центральная и южная части расположены в котловине. На территории города находятся: нефтеперерабатывающий завод, авиастроительное предприятие, электроагрегатный завод, подшипниковый завод, крупное предприятие химической промышленности, а также площадки по производству стройматериалов. Все загрязнители из перечисленных выше источников аккумулируются в почвенном покрове: из атмосферного воздуха они поступают в приземный слой почв прилегающих территорий, а затем миграционным путем разносятся по всей площади города. К фактору утомления городских почв также относится увеличение концентрации автотранспорта, крупный масштаб застраиваемых территорий, малая сохранность ненарушенных земель, большая мощность техногенного горизонта и, как следствие, сильное уплотнение почв. Говоря о роли автотранспорта в процессе загрязнения важно отметить ее возрастающее увеличение. Скопление автотранспорта является источником высокого загрязнения городской среды диоксидом азота, формальдегидом, оксидом углерода, а также служит источником смога.

В отношении планирования и организации городской территории, г. Саратов можно оценить, как экологически неблагоприятный, так как большое значение в распространении и накоплении всех загрязнителей имеет градостроительство. Расположение промышленных и селитебных зон, автодорог и зон рекреации имеют тесную взаимосвязь с ландшафтными структурами и почвенными процессами, в пределах которых выстроена городская агломерация. Именно поэтому следует считать актуальным экологический анализ почвенных разностей урбосистем.

В ходе работы проведен лабораторный анализ образцов на определение кислотно-щелочных свойств, содержания гумуса, а также определение суммарной концентрации тяжелых металлов. Итогом является выявление взаимосвязи между уровнем загрязнения почвы и спецификой урболандшафтной структуры.

При оценке структурных единиц г. Саратова использовались классификации территории города по Глазовской М.А. и Макарову В.З. [1-3]. Результаты приведены в таблице 1:

Таблица 1

Урболандшафтное районирование территории г. Саратова

полигона	Ландшафтный район	Характеристика района	Ландшафтный подрайон	Урболандшафтная местность
1	Приволжская котловина	Высокая          степень загрязнения и техногенной нагрузки, низкая степень устойчивости почв    к загрязнителям, преобладание антропогенных почвенных грунтов, высокая степень техногенной изменчивости почв. Высокий уровень застройки земель, малое естественной природной растительности.	Южный подрайон	Южно-котловинная склоновоприбрежная        селитебно сельскохозяйственная (либо хозяйственно-дачнопромышленная) с пустырями и девастированными землями
2			Центральный подрайон	Центрально-котловинная наклонно-равнинная     (либо склоновая/водораздельно -склоновая)         селитебно промышленная с балками (межбалочная)
3			Северный подрайон	Северо-котловиная наклонноравнинная              (либо склоновая/селитебно -девастированная) исторической застройки.
4 и 5	Елшанско-Гусельская котловина	Высокое распространение южного чернозема, наличие солонцов    и    луговокаштановых          почв. Равномерное распределение природных и антропогенных почв, средние значения антропогенной нагрузки и геохимической устойчивости.	Елшанско-Курдюмский подрайон	Елшанско-Гусельская междуречная       склоновая промышленно-селитебная
6			Гусельский подрайон	Соколовогорская водораздельная    селитебно аэродромная, водораздельносклоновая        прибрежная нефтепромыслово-дачная    с пустырями

Полигон №1 расположен в пределах Южного подрайона Приволжской котловины. В соответствии с ландшафтной классификацией - это южнокотловинная склоново-прибрежная селитебносельскохозяйственная (либо хозяйственно-дачнопромышленная) территория с пустырями и девастированными землями. Для данного полигона характерно преобладание процессов аккумуляции с формированием аккумулятивных и аквальных процессов. Учитывая длительный период времени пользования данной территорией (начиная с времен Увекского царства) для этого ландшафтного подрайона характерно большое разнообразие почв:

• -    девастированные почвы, т. е. почвы, находящиеся в стадии формирования (почвенные горизонты не сформированы, содержание питательных веществ крайне незначительно, характерно преобладание растительности с R-стратегией);

• -    окультуренные почвы, которыми заняты дачные хозяйства и сельскохозяйственные предприятия;

• -    урбаноземы, характерные для населенных мест.

Почвы девастированные и урбаноземы имеют низкий потенциал самоочищения и характеризуются высокой способностью к накоплению загрязняющих веществ.

Полигон № 2 относится к Центральному подрайону, с фрагментарным сохранением естественной растительности, высоким уровнем застройки. С ландшафтной точки зрения он представляет собой наклонно-равнинную (либо склоновая/водораздельно -склоновую) селитебно -промышленную с балками (межбалочную) территорию. Для таких ландшафтных структур характерно преобладание аккумулятивных процессов, приводящее к накоплению веществ. Слабый уклон территории создает условия для частичного перемещения элементов вниз по склону. Большое количество промышленных предприятий оказывает угнетающее действие на почвенный покров. В зоне промышленных площадок созданы так называемые индустриоземы, а вблизи предприятий формируются мощные очаги загрязнения других типов почв. На селитебных территориях формируются урбаноземы. Следует отметить, что и урбаноземы, и индустриоземы обладают низким потенциалом самоочищения, слабой устойчивостью к техногенному воздействию и незначительным плодородием.

Полигон №3 относится к Северному подрайону Приволжской котловины и, в целом, схож с двумя ранее описанными площадками. Отличием является то, что это самая старая часть города, для которой характерна интенсивная застройка, малая сохранность ненарушенных земель, большая мощность техногенного горизонта, сильное уплотнение почв. Здесь распространены супераквальные и трансакумулятивно-элювиальные процессы, приводящие к накоплению химических элементов. В пределах полигона выявлены одни из самых высоких показателей загрязнения территории, что свидетельствует о достаточно высокой аккумулирующей способности почвенных структур.

Полигоны №4 и №5 относятся к Елшанско-Курдюмскому подрайону ЕлшанскоТусельской равнины, для которого характерно большое разнообразие почвообразующих пород и неоднородность ландшафтных структур, увеличение гумусового горизонта в сравнение с ранее описанными полигонами, снижение доли почв, подверженных высоким антропогенным нагрузкам. Наибольшее распространение получили трансэлювиальные ландшафтные структуры, что выражается в общем балансе между способностью накапливать и рассеивать химические элементы. Самыми неблагоприятными местами в пределах этих двух полигонов можно назвать зоны густой многоэтажной застройки, зоны транспортных развязок (улица Пр-т 50 лет Октября, площадь Ленина), а также площадки отдельных крупных предприятий («Техстекло», «Жиркомбинат»),

Полигон №6 относится к Гусельскому подрайону ЕлшанскоТусельской равнины. Здесь распространены трансаккумулятивно-элювиальные процессы. Земли, отведенные под промышленные застройки, почти отсутствуют. Негативное влияние здесь оказывают крупномасштабные дачные застройки, которые приводят к появлению урбаноземов. На склонах Соколовой горы почвенные горизонты склонны к оползням, они наиболее молоды по генезису, плохо сформированы в отношении почвенного профиля, содержат мало гумуса, легко аккумулируют поступающие элементы и мало способны к рассеиванию загрязнителей.

Таким образом, территория г. Саратова включает две основные ландшафтные структурные единицы, формирующие определенные условия почвообразования и поведение распространения различных поллютантов. Приволжская ландшафтная структура с имеющимися подрайонами распространена от южной части города (Увек) вдоль береговой линии р. Волга до центральной части и отличается высоким уровнем антропогенной и техногенной нагрузки. На территории Приволжской котловины большая площадь занята урбаноземами и индустриоземами. Все загрязнители устремляются в центральные части города, где и аккумулируются. Елшанско-Гуссельская ландшафтная структура определена как более молодая, и имеет соответственные особенности в формировании почвенного горизонта. В пределах равнины преобладает трансэлювиальный тип почв, что выражается в общем балансе между способностью накапливать и рассеивать химические элементы. Преобладают селитебные территории и урбаноземы.

По результатам исследований практически все пробы, отобранные на территории города характеризуются как слабощелочные. Несколько проб имели нейтральную pH-среду или щелочную. В целом, отобранные образцы удовлетворяют благоприятным условиям кислотности в почве, но прослеживается динамика повышения уровня pH при движении от окраин города (Увек, 20-й квартал, Заводской район) с аккумулятивными формами рельефа к центральным областям и полигонам с такими же типами ландшафтных структур

(территория завода «Серп и молот», Железнодорожный вокзал, Детски парк), а также повышенный уровень кислотности (в сравнении с минимальными результатами среди отобранных проб) на территории промышленной площадки «Техстелко» и вдоль транспортного потока по проспекту 50 лет Октября (Жиркомбинат), что может быть обусловлено выбросами данных предприятий.

Показатель содержания гумуса в почвах не является однозначным, то есть высокие значения содержания в пробе гумуса не всегда являются проявлением эффективности плодородия. Также, гумус, как интегральный показатель, определяет содержание запасов азота, фосфора, структурность, водно-физические свойства, тепловой режим почв. Проведенные исследования показали, что большинство проб имеют средние показатели процентного содержания гумуса в почве. Очень высокие показатели выявлены в точке № 3, расположенной в полигоне 1, относящемуся к Приволжской котловине. Повышенные показатели можно связать с местом пробоотбора, с отсутствием в окрестностях точки крупных автомагистралей, промышленных зон и других факторов угнетения гумусового горизонта. Разница в показателях трех точек пробоотбора на полигоне 1 объясняется выраженной ступенчатостью склонов, с преимущественными аккумулятивными отложениями. Очень низкие показатели на территории завода «Серп и молот» и Детского парка (что опять может быть связано с конкретным местом и условиями отбора пробы). Высокие показатели содержания гумуса также выявлены на территории парка Победы, пониженные - вдоль крупной транспортной развязки у остановок «Стрелка» и «2-я Дачная». Все остальные точки пробоотбора имеют средние показатели содержания гумуса в почвенных горизонтах.

Тяжелые металлы способны накапливаться в поверхностных слоях почвы, в особенности - в гумусовом слое. Анализ полученных данных не выявил превышения предельно-допустимых концентраций тяжелых металлов в точках пробоотора в г. Саратов. При оценке содержания меди в выбранных точках прослеживается динамика повышения значений при движении от Приволжской котловинык ЕлшанскоТусельской равнине, к которой относятся точки с 10 по 15. Наибольшим содержанием меди в почве характеризуются точки, относящиеся к Северному подрайону Приволжской котловины, характеризующейся высокой степенью загрязнения и техногенной нагрузки, а также к ЕлшанскоТусельской равнине с низкой устойчивостью почв к загрязнителям, преобладанием антропогенных почвенных грунтов.

При оценке содержания кадмия в исследуемых пробах выявлена похожая динамика. Превышение предельно-допустимых концентраций в несколько раз выявлено в точках, относящихся к Елшанско-Гусельской равнине, которая характеризуется сложным геологическим строением местности и составом почвообразующих пород, отрицательно влияющих на воднофизические и химические свойства почвенного покрова. Здесь преобладают элювиально-аккумулятивные ландшафтные местности, накапливающие на своей территории все поступающие загрязнители.

Оценка содержания свинца в отобранных пробах не выявила превышения предельно-допустимых концентраций, однако, прослеживается та же динамика повышения суммарной концентрации свинца, что и в предыдущих случаях: при движении от Южного подрайона Приволжской котловины (полигоны 1, 2, 3) к ЕлшанскоТусельской равнине (полигоны 4, 5, 6) значения содержания свинца в точках пробоотбора повышаются. Эго также может быть связано с особыми условиями морфологического строения и состава ландшафтных структур с преобладающими элювиально-аккумулятивными местностями, склонными к накоплению загрязняющих веществ.

Анализ полученных данных не выявил какого-либо превышения предельно-допустимых концентраций или какой-либо отрицательной динамики в содержании почвами цинка. В целом, из всех представленных образцов наибольшую концентрацию цинка в почве имеют точки, расположенные в парке Липки и Детском парке, наименьшую - точки, относящиеся к ландшафтной структуре с равномерным распределением природных и антропогенных почв и средними значениями антропогенной нагрузки.

Таким образом, все исследованные пробы характеризуются средними значениями гумусового содержания и уровня кислотности. Это позволяет говорить о том, что географическое расположение точек не сильно влияет на эти показатели, а большее влияние оказывают местные условия пробоотбора.

При оценке суммарной концентрации тяжелых металлов было установлено, что участки характеризуются разной степенью накопления загрязнителей. Выявлено превышение ПДК по кадмию в несколько раз в пределах Елшанско-Гусельской равнины, которая характеризуется преобладанием элювиально-аккумулятивных ландшафтов. Также, была установлена динамика накопления тяжелых металлов: при движении от южной части города к центральной, показатели суммарной концентрации возрастают, что говорит о высокой аккумулирующей способности почвенных структур в центральном районе города, а также о низкой устойчивости к антропогенным и техногенным нагрузкам.

Выявленная взаимосвязь говорит о необходимости проведения мониторинга почвенных структур в г. Саратове для отслеживания динамики поведения ландшафтных структур в отношении поступающих загрязнителей. В целом, почвенные урбосистемы г. Саратова по итогам проведенного исследования можно характеризовать как экологически неустойчивые.