CC BY
33
УДК 631.453
Р.М. Тагиров, А.Б. Александрова
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, ramis.tagirov@yandex.ru
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОЧВ ПАРКОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ Г. КАЗАНИ
Исследованы почвы парков «Черное озеро» и «Ленинский сад» г. Казани. Почвы парков обогащены гумусом и доступным азотом, оструктурены, характеризуются благоприятным гранулометрическим составом, что оптимально для произрастания большинства садово-парковых растений. Почвы, в большинстве случаев, слабощелочные. Превышений содержания подвижных форм Co и Ni в почвах в сравнении с ПДК не установлено. Различия в содержании подвижных форм Zn и Pb, в частности - увеличение их в парке «Черное озеро», связаны с историческими аспектами освоения земель в центральной части города.
Ключевые слова: антропогенно-измененные почвы; реплантоземы; физико-химические свойства; тяжелые металлы; парки г. Казани.
Введение
В больших городах с интенсивной сетью городского транспорта, плотной застройкой, неуклонным ростом городского населения, создаются неблагоприятные условия, отрицательно влияющие на здоровье человека. Одним из способов улучшения экологических условий в городах является развитие системы озеленения территорий, городских парков и сохранение существующих лесопарков в черте города (Авдеева, 1998). Поддержание оптимального состояния искусственных насаждений (парков, скверов) имеет огромное значение для психологического комфорта, удовлетворения эстетических запросов населения, культурного досуга и отдыха людей (Глебов и др., 2017). Городские парки и скверы представляют собой озелененные территории, формирующиеся на антропогенно-измененных почвах, физико-химические свойства которых определяют эстетическую ценность урбофитоце-нозов (Герасимова и др., 2003).
Известно, что городские почвы не всегда удовлетворяют потребностям растений. Они обеднены элементами питания, отличаются щелочной реакцией среды, высоким содержанием органического вещества искусственно-гумусированного слоя и превышением содержания тяжелых металлов (Азовцева и др. 2018; Еремченко и др. 2016; Плеханова, 2000; Прокофьева и др., 2001, 2010, 2013).
Содержание подвижных форм тяжелых металлов, элементов питания растений и гумуса входят в перечень параметров при оценке экологического состояния городских почв (Яковлев и др., 2010), а информация о физико-химических свой-
ствах почв позволяит сократить риск негативных последствий в зеленом градостроительстве.
Объекты и методы исследования
Объектами данного исследования были почвы парков «Черное озеро» и «Ленинский сад» (рис. 1) Вахитовского района г. Казани, находящиеся на пересечении улиц Дзержинского и Лобачевского.
Поскольку металлы аккумулируются в основном в поверхностном слое городских почв, отбор проб проводился из слоя 0-10 см. На территории каждого парка было отобрано по 12 точечных проб цилиндрическим почвенным буром в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84. В процессе про-боотбора описывали морфологические свойства почв: цвет, влажность, гранулометрический состав, структура, плотность сложения, включения.
Для оценки состояния почвенного покрова определялись следующие показатели: pH водной вытяжки по ГОСТ 26423-85, органическое вещество по методу Тюрина в модификации ЦИНАО по ГОСТ 26213-91, щелочногидролизуемый азот по Корнфилду, фосфор (P2O5) и калий (K2O) методом Кирсанова в модификации ЦИНАО по ГОСТ 26207-91, подвижные формы металлов (Cd, Pb, Co, Ni, Zn, Cr) экстракцией ацетатно-ам-монийным буферным раствором с pH 4.8, Конечное определение металлов в растворе выполнено атомно-абсорбционным методом на приборе Analyst 400.
Оценку содержания металлов в почвах выполняли по отношению к предельно-допустимым (Предельно..., 2006) и фоновыми концентрациям (Региональные..., 2015).
42
российский журннл ииой экологии
Рис. 1. Карта-схема точек отбора проб. Парк «Черное озеро» слева, парк «Ленинский сад» справа
Результаты и их обсуждение
Профили парковых почв характеризуются залеганием гумусированного или минерально-органического плодородного слоя на предварительно подготовленной поверхности нарушенных грунтов, в том числе насыпных, и отнесены к типу ре-плантоземов (Герасимова и др., 2003).
В парке «Черное озеро» профиль почв представляет собой рыхлый, темно-серый, влажно-ватый искусственно-гумусированный горизонт урбик (и) мощностью от 6 до 10 см резко переходящий в более плотный, суглинистый подстилающий слой светло-серого цвета. В 30% исследованных профилей в толще горизонта и обнаруживались включения обломков кирпичей диаметром 1-2 см, составляющие 3-5% объема образца.
Морфологические профили почв в «Ленинском саду» также характеризовались наличием темно-серого, влажноватого горизонта и аналогичной мощности, подстилаемого коричнево-желтым песчаным слоем. В четверти заложенных разрезов в профиле присутствовал погребенный темно-серый гумусированный слой, свидетельствуя о ранее проведенных рекультивацион-ных мероприятиях на территории парка.
Реплантозёмы парков «Черное озеро» и «Ленинский сад» обладают комковатой структурой и, соответственно, благоприятным водно-воздушным режимом.
Гранулометрический состав верхних горизонтов почв парка «Черное озеро» варьирует от легко- до среднесуглинистого, парка «Ленинский
сад» - от супесчаного до легкосуглинистого. Во всех исследованных профилях обнаружены включения известковой щебенки.
Реакция среды реплантоземов парка «Черное озеро» изменяется от 6.1 до 7.8 (табл. 1), что позволяет отнести их к категории слабощелочных - близких к нейтральным почв. Реакция среды И горизонта почв «Ленинского сада» в большинстве случаев относилась к категории слабощелочной и щелочной (табл. 1).
Содержание гумуса на территории обоих парков было довольно высоким (табл. 1), что, в первую очередь, связано с внесением различных торфяных смесей на поверхность исходного субстрата. Одновременно верхний слой почв парков характеризовался очень высоким содержанием доступного для растений азота (табл. 1), обнаруживающего значимую корреляцию с содержанием органического вещества (г= 0.76, р<0.05).
В отличие от азота, обеспеченность почв парков «Черное озеро» и «Ленинский сад» подвижным фосфором была очень низкой (табл. 1). Дефицит доступного для растений фосфора обусловлен несколькими причинами. Во-первых, из-за регулярной уборки листьев, с целью сохранения эстетического вида парка, были элиминированы естественные источники поступления элемента, во-вторых, в характерной для парковых почв нейтральной и слабощелочной среде фосфаты теряют подвижность и переходят в недоступные для растений формы.
Исследованные образцы почв парков «Черное
Таблица 1. Физико-химические и агрохимические свойства почв парков
Показатели М m Min Max с V, %
Парк «Черное озеро»
pH 7.31 0.14 6.11 7.76 0.47 6.49
Гумус, % 9.98 0.72 6.50 15.80 2.49 24.94
N, мг/100 г 17.65 0.86 12.60 22.40 2.99 16.94
P, мг/100 г 4.33 0.44 2.17 8.30 1.53 35.37
K, мг/100 г 1.32 0.09 0.77 1.67 0.30 22.60
Парк «Ленинский сад»
pH 7.81 0.12 6.60 8.07 0.40 5.12
Гумус, % 12.03 0.61 7.90 15.00 2.11 17.52
N, мг/100 г 21.86 1.44 12.60 29.40 5.01 22.89
P, мг/100 г 4.85 0.43 1.27 7.82 1.51 31.10
K, мг/100 г 2.4 0.2 1.40 3.2 0.6 25.22
* М - среднее арифметическое, m - ошибка среднего, Min - минимальное значение, Max - максимальное значение, с - стандартное отклонение, V - коэффициент вариации.
озеро» и «Ленинский сад» характеризовались очень низким содержанием обменного калия (табл. 1). Это связано с обедненностью доступным калием почв легкого гранулометрического состава, с одной стороны, и низкой обеспеченностью элементом почвенно-торфяной смеси, применяемой в конструировании газонов, содержащей лишь достаточное количество азота.
Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах парков варьировало в широких
пределах (табл. 2), находясь в зависимости от реакции среды. Снижение подвижности ионов металлов обеспечивается увеличением значений рН в почвенной толще (Водяницкий, 2009), поэтому максимальные концентрации 2п, РЬ, Cd, Со зафиксированы на участках, которые имеют сдвиг рН в слабокислую сторону, тогда как участки со слабощелочной и щелочной реакцией среды, имеют довольно низкие значения.
Установлено наличие превышений предель-
Таблица 2. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах парков, мг/кг
Металлы М Min Max ПДК1 Фон2
Парк «Черное озеро»
Cd 0.08 0.02 0.19 - 0.1
Pb 5.37 0.15 14.05 6.0 2.0
Co 0.18 0.01 0.65 5.0 0.1
Ni 0.38 0.03 0.92 4.0 1.0
Zn 17.62 1.21 43.34 23.0 2.5
Cr 0.37 0.02 0.73 6.0 0.6
Парк «Ленинский сад»
Cd 0.09 0.01 0.19 - 0.1
Pb 3.49 1.15 9.40 6.0 2.0
Co 0.21 0.02 0.54 5.0 0.1
Ni 0.22 0.02 0.52 4.0 1.0
Zn 11.00 3.60 28.61 23.0 2.5
Cr 0.20 0.01 0.68 6.0 0.6
* М - среднее арифметическое, Min - минимальное значение, Max - максимальное значение 'Предельно..., 2006; ^Региональные..., 2015
44
российский журннл им! экологии
Рис. 2. Содержание подвижных форм 2п и
и «Ленинский
но-допустимых концентраций в почвах парка «Черное озеро» подвижных форм Zn в 1.5-2 раза (16% проб), РЬ в 1.3-2.4 раза (30% проб). В почвах парка «Ленинский сад» превышения по этим металлам носили единичный характер (рис. 2). При этом значения, превышающие региональные фоновые концентрации, выявлены для широкого спектра металлов - Zn, РЬ, Cd, Сг, Со. Только по № не было обнаружено превышений ПДК и региональных фоновых значений.
Парки «Черное озеро» и «Ленинский сад», находясь в центре города, испытывают на себе постоянное воздействие автотранспортного потока, что является одной из причин поступления РЬ и Zn в почвы. Свинец попадает в атмосферу с выхлопами газов автомобильных двигателей, работающих на этилированном бензине, а цинк - при истирании различных деталей и эрозии оцинкованных поверхностей (Водяницкий, 2008). Участки почв с высокими значениями РЬ и Zn совпадают и находятся на периферии парков в непосредственной близости к автомобильным дорогам.
Превышение содержания Со в сравнении с региональным фоном наблюдается в 50% проб почв парка «Черное озеро» и 75% проб - в парке «Ле-
РЬ в почвах парков «Черное озеро» (слева) сад» (справа)
нинский сад» (табл. 2). Однако, несмотря на превышения, эти значения еще далеки от ПДК (5 мг/ кг) по этому элементу.
Превышение Сг в сравнении с региональным фоном отмечается в 25% проб почв парка «Черное озеро» и 12% проб почв парка «Ленинский сад». По данному металлу также не было выявлено превышений предельно-допустимой концентрации.
Превышение содержания подвижных форм Cd относительно регионального фона выявлено в четырех пробах почв парка «Черное озеро», где оно было кратно 1.5-2. Максимальные концентрации элемента были зафиксированы в непосредственной близости к автомобильным дорогам. В верхнем горизонте почв парка «Ленинский сад» кадмий практически не накапливается, что позволяет оценивать их по содержанию данного металла как условно чистые.
Таким образом, почвы парков «Черное озеро» и «Ленинский сад» г. Казани обладают благоприятными физическими свойствами и оптимальным режимом азотного питания растений. Превышения содержания в почвах подвижных форм свинца и цинка связано с загрязнением парковых зон выбросами автотранспорта и требует особого
внимания при планировании мероприятий, связанных с благоустройством территории, особенно при выборе мест расположения детских площадок.
Список литературы
1. Авдеева Е.В. Оптимизация структуры городских зеленых насаждений // Химия растительного сырья. 1998. №2. С. 83-86.
2. Азовцева Н.А., Смагин А.В. Динамика физических и физико-химических свойств городских почв при использовании солевых противогололедных средств // Почвоведение. 2018. №1. С. 118-128.
3. Водяницкий Ю.Н. Тяжелые и сверхтяжелые металлы и металлоиды в загрязненных почвах. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2009. 95 с.
4. Водяницкий Ю.Н. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2008. 164 с.
5. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Учебное пособие / Под ред. Г.В. Добровольского. Смоленск: Ойкумена, 2003. 268 с.
6. Глебов В.В., Сидельникова Н.Ю. Оценка влияние зеленых насаждений на психо-эмоциональное состояние школьного населения столичного мегаполиса // Зеленая инфраструктура городской среды: современное состояние и перспективы развития / Сб. статей междунар. научно-практ. конф. М.: Научно-издательский центр «Актуальность. РФ», 2017. С.111-115.
7. Еремченко О.З., Шестаков И.Е., Москвина Н.В. Почвы и техногенные поверхностные образования урбанизированных территорий Пермского Прикамья. Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т, 2016. 252 с.
8. Плеханова И.О. Содержание тяжелых металлов в почвах парков г. Москва // Почвоведение. 2000. №6. С. 754759.
9. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотреб-надзора, 2006. 15 с.
10. Прокофьева Т.В., Попутников В.О. Антропогенная трансформация почв парка Покровское-Стрешнево (Москва) и прилегающих жилых кварталов // Почвоведение. 2010.
№6. С. 748-758.
11. Прокофьева Т. В., Розанова М.С., Попутников В.О. Некоторые особенности органического вещества почв на территориях парков и прилегающих жилых кварталов Москвы // Почвоведение. 2013. №3. С. 302-313.
12. Прокофьева Т.В., Седов С.Н., Строганова М.Н., Каздым А.А. Опыт микроморфологической диагностики городских почв // Почвоведение. 2001. №7. С. 879-890.
13. Региональные нормативы «Фоновое содержание тяжелых металлов в почвах Республики Татарстан». Приказ Министерства экологии и природных ресурсов РТ от 30.12.2015 №1134-к.
14. Яковлев А.С., Решетина Т.В., Сизов А.П., Прокофьева Т.В., Луковская Т.С., Самухина Т.М., Евдокимова М.В. Управление качеством городских почв. Методическое пособие / Под ред. С.А. Шобы и А.С. Яковлева. М.: МАКС Пресс, 2010. 96 с.
R.M. Tagirov, A.B. Aleksandrova. Assessment states soil of parks central parts city of Kazan.
The soils of the parks "Chernoye Ozero" and "Leninsky Sad" in Kazan were studied.The soils of the parks is enriched with humus and available nitrogen, structured and characterized by a favorable gran-ulometric composition, which is optimal for growth of the most landscape-gardening plants. Soils, in most cases, are weakly alkaline. The excess of the content of mobile forms of Co and Ni in soils in comparison with maximal permissible concentration is not established. Differences in the content of mobile forms of Zn and Pb, in particular, their increase in the park "Chernoye Ozero" are associated with historical aspects of land development in the central part of the city.
Keywords: anthropogenically modified soils; physical and chemical properties; replantozems; heavy metals; parks of Kazan.
Информация об авторах
Тагиров Рамис Марселевич, младший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Россия, 420087, Россия, г Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: ramis.tagirov@yandex.ru
Александрова Асель Биляловна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Россия, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: adabl@mail.ru
Information about the authors
Ramis M. Tagirov, Junior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use Of Tatarstan Academy of Science, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: ramis.tagirov@yandex.ru
Asel B. Alexandrova, Ph.D. in Biology, Senior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use Of Tatarstan Academy of Science, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: adabl@mail.ru
российский ЖУРНАЛ лриклллной экологии
