Научная статья на тему 'ПОЧВЫ ГОРОДСКИХ ЭКОСИСТЕМ — ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ РИСКИ'

ПОЧВЫ ГОРОДСКИХ ЭКОСИСТЕМ — ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ РИСКИ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
478
84
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
городские экосистемы / городские почвы / засоление городских почв / социальные и экологические риски / тяжелые металлы в городских почвах / urban ecosystems / urban soils / salinization of urban soils / social and environmental risks / heavy metals in urban soils

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Т.А. Зубкова, Д.Н. Кавтарадзе, Н.В. Попова

Урбанизированные территории характеризуются различными типами экосистем и степенью загрязненности. По содержанию в почвах тяжелых металлов (Cu, Pb, Zn, Ni, Cr, Mn, Sr) установлено, что в лесопарках их содержание не превышает ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) и всегда ниже, чем в типично городских участках (придомовые территории, газоны, детские площадки, придорожная часть). Исключение составлял As: его содержание превышало ОДК в лесопарках в 2—3 раза, в группе «Город» — в 6—10 раз. Предлагается использовать корреляционные соотношения и ассоциации металлов в почве для установления источника загрязнения в городе. Для городских почв характерно повышенное содержание органического вещества, общего азота, слабощелочная реакция среды (рН 6,0—8,5) и пониженный окислительно-восстановительный потенциал (120—400 mv) по сравнению с лесопарками Москвы (рН 4,0—7,0; Eh 250—400 мВ мВ). Экологическое состояние городских почв может приводить к усилению социальных рисков. Тяжелые металлы в почве представляют собой л имитирующий фактор при выращивании продуктов питания в черте города. Подщелачивание почвы создает благоприятную среду для развития возбудителей заболеваний. Миграционные стоки почвенного материала в городские водоемы повышают вероятность заболеваний, вызванных амебными паразитами. Противогололедные средства накапливаются в почве и весной вызывают стресс у растений, что может приводить к гибели деревьев вдоль дорог.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SOILS OF URBAN ECOSYSTEMS — ENVIRONMENTAL AND SOCIAL RISKS

Urbanized territories are characterized by different types of ecosystems and the degree of its pollution. According to the content of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Ni, Cr, Mn, Sr) in soils, it was found that in forest parks their content does not exceed the approximate permissible concentration (APC) and is always lower than in typical urban areas (areas near the houses, grass, playgrounds, roadside part). The As content exceeded the APC in forest parks by 2—3 times, in the “City” group — by 6—10 times. It is proposed to use correlations and associations of metals in the soil to establish the source of pollution in the city. Urban soils are characterized by an increased content of organic matter, a slightly alkaline reaction of the environment (pH 6,0—8,5) compared to the Moscow forest parks (pH 4,0—7,0) and a reduced redox potential (100—400 mV) in terms of compared with the forest parks of Moscow (250—450 mv). Easily soluble salts, used as deicing agents, accumulate in the soil in spring and stress the plants. Soils can create or exacerbate environmental and social risks in a city. Heavy metals in soil are a limiting factor in the cultivation of food within the city. Alkalinization of the soil creates a favorable environment for the development of pathogens. The runoff of soil material into urban water bodies is a risk factor for diseases caused by amoebic parasites.

Текст научной работы на тему «ПОЧВЫ ГОРОДСКИХ ЭКОСИСТЕМ — ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ РИСКИ»

IK

О (Г)

УДК 631.41

DOI: 10.24412/1816-1863-2022-1-70-79

ПОЧВЫ ГОРОДСКИХ ЭКОСИСТЕМ — ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ РИСКИ

Т. А. Зубкова, доктор биологических наук, старший научный сотрудник факультета почвоведения МГУ имени М. В. Ломоносова, dusy.taz@mail.ru, Москва, Россия,

Д. Н. Кавтарадзе, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, kavtaradze@mail.bio.msu.ru, Москва, Россия,

Н. В. Попова, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, «Экосфера», Москва, Россия

Урбанизированные территории характеризуются различными типами экосистем и степенью загрязненности. По содержанию в почвах тяжелых металлов (Cu, Pb, Zn, Ni, Cr, Mn, Sr) установлено, что в лесопарках их содержание не превышает ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) и всегда ниже, чем в типично городских участках (придомовые территории, газоны, детские площадки, придорожная ч асть). Исключение составлял As: его содержание превышало ОДК в лесопарках в 2—3 раза, в группе «Город» — в 6—10 раз. Предлагается использовать корреляционные соотношения и ассоциации металлов в почве для установления источника загрязнения в городе. Для городских почв характерно повышенное содержание органического вещества, общего азота, слабощелочная реакция среды (рН 6,0—8,5) и пониженный окислительно-восстановительный потенциал (120—400 mv) по сравнению с л есопарками Москвы (рН 4,0—7,0; Eh 250—400 мВ мВ). Экологическое состояние городских почв может приводить к усилению социальных рисков. Тяжелые м еталлы в почве представляют собой л имитирующий фактор при выращивании продуктов питания в черте города. Подщелачивание почвы создает благоприятную среду для развития возбудителей заболеваний. Миграционные стоки почвенного м атериала в городские водоемы повышают вероятность заболеваний, вызванных амебными паразитами. Противогололедные средства накапливаются в почве и весной вызывают стресс у растений, что может приводить к гибели деревьев вдоль дорог.

Urbanized territories are characterized by different types of ecosystems and the degree of its pollution. According to the content of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Ni, Cr, Mn, Sr) in soils, it was found that in forest parks their content does not exceed the approximate permissible concentration (APC) and is always lower than in typical urban areas (areas near the houses, grass, playgrounds, roadside part). The As content exceeded the APC in forest parks by 2—3 times, in the "City" group — by 6—10 times. It is proposed to use correlations and associations of metals in the soil to establish the source of pollution in the city. Urban soils are characterized by an increased content of organic matter, a slightly alkaline reaction of the environment (pH 6,0—8,5) compared to the Moscow forest parks (pH 4,0—7,0) and a reduced redox potential (100—400 mV) in terms of compared with the forest parks of Moscow (250—450 mv). Easily soluble salts, used as deicing agents, accumulate in the soil in spring and stress the plants. Soils can create or exacerbate environmental and social risks in a city. Heavy metals in soil are a limiting factor in the cultivation of food within the city. Alkalinization of the soil creates a favorable environment for the development of pathogens. The runoff of soil material into urban water bodies is a risk factor for diseases caused by amoebic parasites.

Ключевые слова: городские экосистемы, городские почвы, засоление городских почв, социальные и экологические риски, тяжелые металлы в городских почвах.

Keywords: urban ecosystems, urban soils, salinization of urban soils, social and environmental risks, heavy metals in urban soils.

70

Введение

Города занимают незначительную часть антропосферы, однако их население растет с каждым годом. К 2050 г. оно будет составлять более 80 % от общего населения планеты [9]. Поэтому уже сейчас актуальны проблемы устройства и устой-

чивости городских экосистем. Высокая численность и плотность населения мегаполисов формируют специфическую экологическую среду. Но базовым элементом устойчивого развития урбанизированных территорий остаются естественные экосистемы. Это крупные лесопарки и парки,

в которых условия среды максимально приближены к естественным, несмотря на высокую загрязненность соседствующих с ними техногенных участков. Городские почвы загрязнены тяжелыми металлами (ТМ), их содержание превышает предельно-допустимые концентрации (ПДК) [1, 5, 10, 11, 16, 20]. Однако именно то, что почва аккумулирует поллютанты в своем профиле, формирует ее память о загрязняющих веществах и открывает новые возможности по использованию этой информации в решении городских проблем. В мегаполисах назрела необходимость междисциплинарного исследования почв как основы для управления урбиомами, городскими экосистемами, которые без почв не существуют. Данные геохимических исследований наземных экосистем страны редко учитываются в обосновании и оценке рисков расширения городских территорий в силу их фрагментарности и относительной «незначительности» по сравнению с индустриальными супертоксикантами, включая диоксины [12]. Повышение риска здоровью человека — одна из причин, ограничивающих рост городов [14, 15], и почвы играют немаловажную роль в этом процессе. В настоящее время городские почвы рассматриваются не только как компонент городских экосистем, но и как общегородской эко-лого-социальный ресурс.

Цель исследования — оценка экологических и социальных рисков, связанных с городскими почвами на основании данных по содержанию ТМ и легкорастворимых солей в почвах Москвы.

Объекты и методы исследования

Исследовались почвы города Москвы. Отобраны 264 почвенных образца, из них 62 — в зоне л есопарков (Битцевский парк, Измайловский, Кусково, Ленинские горы, Нескучный сад, Лосиный остров). Почвенные разрезы (иногда прикопки) закладывались в основном до глубины 60—70 см. Образцы отбирали с трех глубин — это 0—10 см, 20—30 см и 50—70 см. Все они были объединены в 2 группы:

1-я группа «Лесопарки» — экосистемы города, наиболее приближенные к естественным условиям;

2-я группа «Город» — территории, представленные типично городскими зонами (придорожная часть, газоны, придо-

мовые участки, детские и школьные площадки и т. п.).

Содержание тяжелых металлов (Си, РЬ, 2п, N1, Сг, Мп, Бг, Ая) определяли методом спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) на приборе масс-спектрометр 7500а 1СР-МБ. Для оценки экологического состояния почв руководствовались оценочными показателями ОДК [8].

Результаты и обсуждение

Экосистемы города. В мегаполисах можно выделить различные функциональные экосистемы: улицы, дороги; газоны, деревья вдоль дорог; парки и бульвары, футбольные и гольф поля со специфическим ландшафтом; кладбища; детские площадки; лесопарки, которые максимально приближены к естественным зональным экосистемам. Разнообразные строения, в которых человек проводит существенную часть своей жизни, — это жилые помещения, учебные учреждения, офисы, заводы, фабрики и т. п., составляют существенную часть города. Выделяются участки с особой искусственной биосферой — зоопарки, ботанические сады, оранжереи, которые характеризуются высоким биологическим разнообразием. Территории подземных коммуникаций (теплосети, канализации), свалки мусора, сеть воздушных линий электропередач представляют собой специфические городские зоны. Обязательны для города водные объекты: пруды, малые и большие реки, родники.

Особое пространство в городе образуют электромагнитные излучения различного диапазона (мобильная связь, линии воздушных электропередач, СВЧ и др.), влияние которых на здоровье населения только изучается. Уже известно, что даже малые уровни электромагнитных излучений (сотовые телефоны) негативно и часто избирательно влияют на системы органов человека и других организмов [2, 13].

Городские экосистемы различаются по функциональной роли и экологическому состоянию. Так, почва на участках подземных коммуникаций весной прогревается раньше на 2—3 недели (рис. 1). Это способствует более раннему пробуждению организмов в почве. Поэтому весной, после выгула собак на территориях подземных теплосетей повышается вероятность заболеваний животных от укусов клещей.

О)

о

О -1

71

О

Рис. 1. Участок лесопарковой зоны над теплосетью весной, март 2020, Москва

Таблица 1 Оптимальный интервал кислотности среды обитания для возбудителей заболеваний человека

Заболевание рН

Ботулизм 7,4—7,6

Столбняк 7,0—8,2

Сальмонеллез 7,2—7,6

Псевдотуберкулез 7,2—7,4

Лептоспироз 7,2—7,4

Туляремия 6,8—7,4

Иерсиниоз 6,9—7,2

Бруцеллез 6,6—7,4

Сравнение экологических свойств городских почв в урбоэкосистемах «Лесопарки» и «Город» показало существенную разницу межу ними.

Особенности городских почв сводятся к следующему. Городские почвы богаты органическим веществом и общим азотом (рис. 2, А), в почвах лесопарков их меньше.

Это обусловлено внесением питательных элементов с почвоподобными и торфяными газонными смесями. Ранее было показано [11], что почвы лесопарковых экосистем содержат больше органического углерода по сравнению с территориями частной застройки, городскими селитебными и индустриальными. Городские почвы характеризуются пониженными кислотностью (рН 6,0—8,5) и окислительно -восстановительным потен -циалом (120—400 шУ) по сравнению с зоной лесопарков Москвы, где рН 4,0—7,0 и БЬ 250—450 шУ (рис. 2, Б).

Следует отметить, что снежный покров города также подщелачивается, как и почвы [6]. Факт сдвига кислотности почвенной среды в направлении ее подщелачи-вания создает благоприятные условия для микробных сообществ, включая и патогенные, поскольку оптимум их активности приходится на слабощелочную область (табл. 1).

Таким образом, кислотность почвы в мегаполисах представляет собой фактор риска здоровью человека. Патогенные микроорганизмы могут попадать в организм человека как прямым путем из почвы, так и по миграционным потокам. Например, почвенная амеба рода Naegleria может вызывать заболевание амебный энцефалит, если поступает в организм человека из пресноводных водоемов, куда мигрирует из почвы.

Почвы Москвы загрязнены тяжелыми металлами, их содержание превышает ориентировочно -допустимые концентрации

14 -, 12 -10 -8 6

4 ■

2 -0

♦ Город □ Лесопарки

1

□ □

□ пр

□г

«С ^

♦♦т

□ □

5

рН

0,7

0,6

„ 0,5 о

2 0,4

® 0,3 8

< 0,2 0,1 о

о

□с □

□ 0ШЙ

Пп □

□ Город □ ♦Лесопарки

%

100

200 300 ЕЬ, ту

400

500

72

Рис. 2. Химические свойства почв урбоэкосистем «Лесопарки» и «Город»

(ОДК). Однако почвы лесопарков можно считать относительно экологически «чистыми» по сравнению с другими участками города. Причем разница между двумя группами почв «Лесопарки» и «Город» на-

блюдается по всему почвенному профилю (рис. 3).

По содержанию меди в почвах лесопарков отмечается постепенное снижение вниз по профилю от 20 до 50 мг/кг, все

О»

О

О -i

о 10

I20

|40 м 50 60 70

ПДК ОДК РЬ» мг/кг

0 150 100 1150 200 250 300 350 400

^^ Лесопарки | о о о о о Город

ш я Лесопарки Город |

шдд Лесопарки!

0 10 20

g 30 |40 U 50

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

60 70

ОДК Zn, мг/кг

100 200 300 400 500 600 700 8р0

' е | Лесопарки ' ' ' ' '

ЙПОЬ GDGBXJD О OQ8D О СЖО GD ООО О © Город

Лесопарки

□HD □ □ I..... □ □ о ГЬрод

* Лесопарки | Город Ц

о 10 §20

Í 30 I40

е so 60 70

0

Sr, мг/кг

50 100 150 200 250 300 350 400

Лесопарки

Город

■ ■■■■■ Лесопарки a 11 ■ ■ i шзл^нхшшшт та Город

Лесопарки

&Д ДЛ Д АА Д

Город

О 10

I20

Í 30 |40

>- 50 60 70

ОДК Си, мг/кг

50 100 150 200 250 300 350 400

Лесопарки

Лесопарки

оо о о о

□ 11 j i

i ль дд д д

ГЬрод

□ □ ГЬрод

д д 1Ърод

ОДК Ni, мг/кг 80 100 120

ГЬрод

Город

0

10

7.0

Я

С)

вГ 30

э % 40

5 50

60

70

Кларк Сг>мг/кг

50 100 150 200 250 300 350

Лесопарки

oJoc

Лесопарки шпп □

Лесопарки ьдшд д д д дм д

о Город

ГЬрод

Город

0

S 10

о 20

CÍ 30

£ 40

50

60

70

ПДК Мп, мг/кг 0дК

400 800 1200 1600 2000 0 20

0

40

60

80

As, мг/кг 100 120

0 0 0 0 0GDCG

JU ДА ДДДА

Ю 00 О О О

■ Лесопарки

д Лесопарки дд д л ГЬрод

• • • Лесопарки 0 Город

ГЬрод

10

§ 20 вГ

§30

1*40

С

50 60 70

JfU.

^ Лесопарки

Лесопарки

Город

ГЬрод

Лесопарки

Город

Рис. 3. Распределение тяжелых металлов по профилю городских почв в экосистемах

«Лесопарки» и группы «Город»* * Сплошная заливка маркера — группа «Лесопарки», маркер без заливки — группа «Город».

73

О

74

значения ниже ОДК. В почвах группы «Город» максимальная частота встречаемости меди в диапазоне от 10 до 150 мг/кг почвы, но разброс значений может доходить до 360 мг/кг. Концентрация свинца также ниже ОДК по всему профилю, за исключением верхних 10-сантиметровых слоев в почвах «города». Возможно, происходит его фиксации в 10-сантиметровом слое и отсутствует вынос за его пределы. Концентрация ц инка в почвах л есо-парков ниже ОДК, а в других городских территориях отмечено превышение ОДК в толще 0—30 см. Количество никеля в верхних горизонтах ниже ОДК, но на глубине 60 см наблюдается его возрастание в городских почвах д о 1,4 ОДК. Отмечено повышенное содержание мышьяка во всех почвах. Превышение ОДК в лесопарках в 2—3 раза, в группе «Город» — в 6—10 раз. Концентрации марганца в почвах ниже ПДК. Содержание стронция в почвах л есо-парков меньше в 1,5—2 раза по сравнению с городской территорией. Кларк валового содержания хрома в почве составляет 200 мг/кг, хотя его концентрация в серых лесных почвах Среднерусской возвышенности гораздо меньше (44—140 мг/кг) [7]. В почвах Москвы содержание хрома ниже 150 мг/кг.

Таким образом, по содержанию валовых форм ТМ (Си, РЬ, 2п, №, Сг, Мп, Бг) выявлены различия почв лесопарковых урбоэкосистем от других городских участков (придомовые территории, газоны, детские площадки, придорожная часть и др.) — в лесопарках их содержание ниже и не превышает ОДК. Исключение составляет только мышьяк — повышенное его содержание наблюдалось во всех почвах. Причем в лесопарках оно составляло (2—3) ОДК, в группе «Город» — (6—10) ОДК, поэтому при сравнительной оценке разных городов по экологической обстановке необходимо сопоставлять однородные функциональные зоны урбанизированных территорий: лесопарковые с лесопарковыми, селитебные с аналогичными и т. д.

Для Москвы и других городов составлены карты экологического состояния, в которых отражены городские районы с разной степенью загрязнения тяжелыми металлами и другими поллютантами. Таким образом, мы получаем визуализацию данных по загрязнению почв, раститель-

ности, атмосферы и общее представление об экологической обстановке мегаполисов. Однако экологические карты не дают ответа на главный вопрос: кто будет платить за загрязнение, нанесенный ущерб и за восстановительные работы? В условиях высокой плотности застройки и источников загрязнений (промышленные предприятия, фабрики, дороги, АЗС, ТЭЦ и т. п.) на урбанизированных территориях актуальна проблема обнаружения источника загрязнения. В этом плане почва м о-жет рассматриваться как индикатор источника загрязнения, поскольку в ней аккумулируются тяжелые металлы и др. поллютанты, причем накопление происходит в определенных пропорциях, согласно выбросам [3]. Следует отметить, что вынос тяжелых металлов за пределы почвенного профиля составляет незначительную часть [18].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Существуют как минимум два подхода к оценке загрязнения почв тяжелыми металлами на урбанизированных территориях: по общему содержанию элементов и по корреляционному соотношению техногенных элементов, их ассоциациям. Второй подход по ассоциациям металлов в почве заслуживает особого внимания, поскольку позволяет устанавливать источник загрязнения. Например, при производстве пластмасс происходит накопление в почве иттрия и серебра (коэффициент концентрации Кс > 10); при производстве свинцовых аккумуляторов, а также приборов для электронной и электротехнической промышленности в почве накапливается сурьма (Кс > 10). Для разграничения влияния двух видов машиностроительного производства с выбросами сурьмы в окружающую среду необходимо выделение ассоциаций металлов в почве и установление их соответствия ассоциациям металлов в выбросах завода. Так, производство свинцовых аккумуляторов выделяет еще свинец, в отличие от электронной и электротехнической продукции, при которой в совокупности с сурьмой идут цинк и висмут [3]. Более высокая корреляционная зависимость ассоциаций металлов в почве с отходами производства может свидетельствовать в пользу данного источника загрязнения. О. В. Калашникова [4] установила несколько ассоциаций металлов, негативно влияющих на произрастание древесных насаждений. Так, на

основании устойчивой корреляции ТМ в почвах Москвы она выделила «медную» ассоциацию: медь, цинк, ртуть и никель и «кобальтовую» группу: кобальт-хром. Возможно, именно ассоциации металлов в почвах и их корреляционные связи с источниками загрязнения помогут при выявлении экологического нарушителя.

Разработку этого направления можно отнести к инновационным, поскольку оно будет способствовать повышению эффективности мониторинга городской среды и повышению роли почвы в оценке экологического ущерба на урбанизированных территориях.

Легкорастворимые соли в городских почвах появляются весной при таянии снега. Они антропогенного происхождения. Интенсивная борьба с гололедицей в России на протяжении 40 лет конца 20—21 века привела к тому, что в почвы Москвы стали поступать соли (NaCl, KCl, СаС12 и др.). Антигололедные реагенты в России различаются по химическим свойствам, по классу опасности (от безопасных до III класса опасности) и по стоимости (от 1000 рублей до 90 000 рублей за тонну). Их применение приводило к засолению почв весной. К осени большинство солей вымывалось за пределы почвенного профиля, а сама почва теряла признаки солочаковатости и химической солонце-ватости [1, 16]. В 1997 году после особенно интенсивного внесения солей на го-

родские улицы погибли деревья вдоль дорожных магистралей Москвы, которые росли на расстоянии 1—5 м от проезжей части. Причин гибели могло быть несколько: Во-первых, возросший поток машин и, как следствие, выделение тяжелых металлов (РЬ, Сё, Бе) с выхлопными газами. Во-вторых, легкорастворимые соли, вносимые на городские тротуары в качестве противогололедного средства. В-третьих, всевозможные грибные и другие заболевания. Последняя версия определенно вторична, фитопатология проявляется у ослабленных деревьев. Исследования ученых показали, что главная причина — весеннее засоление почв, вызывающее стресс у деревьев вплоть до их гибели [5, 16, 19]. От применения различных солевых смесей в качестве противогололедного средства страдают также газоны. В растения поступают в избытке растворимые соли (табл. 2).

Таким образом, поступление в почвы города Москвы легкорастворимых солей за зимний период весной приводит к угнетению травяных растений и гибели деревьев (тополь, липа, дуб, клен). Возможный прием борьбы с зимним засолением — ранневесенняя промывка почв на придорожных участках с древесными насаждениями.

Экосистемные услуги почвы как элемента городской среды — в создании рекреационной привлекательности ланд-

Таблица 2

Содержание легкорастворимых солей в растениях и почвах города

Расположение Характеристика Мг/100 г сухой массы растений Мг/100 г сухой почвы

пробной площадки травяного покрова Весна Лето Весна Лето

ХЛОРИДЫ

Придорожная часть Середина газона Около пешеходной дорожки Растительный покров отсутствует Доминируют злаковые травы Доминируют сорняки 7,1 ± 1,5 10,8 ± 2,1 23,7 ± 4,7 8,7 ± 1,4 40,6 ± 5,2 7,5 ± 1,6 5,7 ± 1,4 6,8 ± 1,9 37,9 ± 3,7 24,3 ± 2,6

НИТРАТЫ

Придорожная часть Середина газона Около пешеходной дорожки Растительный покров отсутствует Доминируют злаковые травы Доминируют сорняки 7,5 ± 1,9 4,2 ± 0,8 24,1 ± 4,2 31,6 ± 3,4 62,7 ± 6,6 7,5 ± 2,1 14,5 ± 3,1 14,7 ± 1,5 37,9 ± 5,4 19,2 ± 3,2

75

Таблица 3

х Городские почвы, как фактор экологических и социальных рисков

№ Почвенные процессы Экологические риски Социальные риски

1 Засоление почв Вызывает стресс у растений, вплоть до их гибели Снижает эстетические экосистемные услуги

2 Загрязнение почвы тяжелыми металлами Вызывает угнетение растений Лимитирующий фактор при выращивании продуктов питания в черте города

3 Подщелачивание почвы Не представляет угрозы почвенной экосистеме Повышает риск заболеваний ч еловека, связанных с почвенными микробными сообществами

4 Пониженный окисли-тельно-восстанови-тельный потенциал Приводит к смене почвенных свойств Повышает риск заболеваний, связанных со сменой микробных сообществ

5 Водоемы со стоками почвенного материала Приводят к смене биосистемы в условиях потепления Увеличивают риск заболеваний, вызванных амебными паразитами и др.

76

шафта, что выражается для человека в эстетическом удовольствии и прибыли от рекреации и туризма [17]. Но этим не исчерпываются экосистемные услуги почвы. Почва может «предоставить» информацию не только о загрязнении участка городской среды, но и об источнике загрязнения, и таким образом может быть включена в оценку экологического ущерба. Наряду с экосистемными услугами городские почвы могут представлять экологические и социальные риски (табл. 3), последние проявляют себя неожиданно.

Так, в патологии амебным энцефалитом, вызываемым почвенной амебой рода Naegleria, ее циста, попадая из почвы в пресноводный водоем, превращается в свободноживущую форму и способна, прикрепляясь к обонятельному эпителию человека, проникать в м озг человека, преодолевая гематоэнцефалический барьер. Весеннее засоление городских почв, вызванное применением зимой противогололедных средств, приводит к угнетению и д аже к гибели растений. Город лишается деревьев, что снижает экосистемные услуги эстетического и ландшафтного характера. Подщелачивание почвы создает благоприятную среду для развития возбудителей заболеваний. Сток почвенного материала в городские водоемы — фактор риска заболеваний, вызванных амебными паразитами. Загрязнение почвы ТМ вызывает угнетение растений, хотя и не приводит к их гибели. Поглощение ТМ растениями представляет собой лимитирующий фактор при выращивании продуктов

питания открытым способом в Москве, хотя во всем мире интенсивно развиваются городское фермерство и агропроиз-водство.

В настоящее время актуальным становится проблема самообеспечения жителей городов доступными продуктами питания из-за ограничений транспортных и логистических сообщений в период пандемии, поэтому выращивание зелени к столу на крышах домов, комнатное овощеводство и фруктовые сады в мегаполисах частично решают проблему продовольственной безопасности и выражают тенденцию сохранения агрокультуры горожанами. В этом плане оценка экологического состояния почв необходима. Также актуальны работы по определению скорости загрязнения почвоподобных смесей и конструкций, которые периодически обновляются в ур-боэкосистемах, для составления прогнозных моделей.

Заключение

Урбанизированные территории характеризуются различными типами экосистем и степенью загрязненности: от «чистых» (лесопарки) до «сильно загрязненных» (типично городских). По содержанию валовых форм ТМ (Си, РЬ, 2п, №, Сг, Мп, Бг) выявлены различия почв л есо-парковых урбоэкосистем от других городских участков (придомовые территории, газоны, детские площадки, придорожная часть и др.) — в л есопарках их содержание ниже и не превышает ОДК. Исключение составляет Ля — повышенное его содержа-

ние наблюдалось во всех почвах. Причем в лесопарках оно составляло (2—3) ОДК, в группе «Город» — (6—10) ОДК, поэтому при сравнительной оценке экологического состояния урбанизированных территорий необходимо сопоставлять однородные функциональные зоны: лесопарковые, газонные, придорожные, селитебные и др. Таким образом, городские почвы могут быть включены в оценку экологического ущерба на урбанизированных территориях.

В целом почвы Москвы характеризуются повышенным содержанием органического вещества, пониженной кислотностью (рН 6,0—8,5) по сравнению с лесопарками (рН 4,0—7,0) и пониженным окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП 100—400 мВ, лесопарки 250—450 мВ). Слабощелочная реакция почвенной среды благоприятна для развития патогенных м икроорганизмов, что повышает риск заболеваемости человека. Поэтому особое внимание следует уделять организации и мониторингу детских,

школьных и спортивных площадок. Миграционные стоки почвенного материала в городские водоемы повышают вероятность заболеваний, вызванных амебными паразитами. Противогололедные средства накапливаются в почвах и весной вызывают стресс у растений, вплоть до их гибели. Поэтому химическое засоление городских почв снижает экосистемные услуги эстетического и ландшафтного характера.

Почва, как неотъемлемый элемент городской среды, создает новые или усиливает уже существующие экологические и социальные риски. Так, тяжелые металлы, иммобилизованные городскими почвами и растениями, представляют собой лимитирующий фактор для развития городского фермерства в Москве.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по теме «Физические основы экологических функций почв: технологии мониторинга, прогноза и управления» № 121040800146-3.

О»

О

О -1

Библиографический список

1. Аналитический доклад. Состояние зеленых насаждений в Москве. — М.: Прима-Пресс, 1998. — 236 с.

2. Григорьев Ю. Г. От электромагнитного смога до электромагнитного хаоса к оценке опасности мобильной связи для здоровья населения // Медицинская радиология и радиационная безопасность. — 2018. — Том 63. — № 3. — С. 28—33.

3. Зубкова Т. А., Кавтарадзе Д. Н. Роль почвы в оценке экологического состояния мегаполисов на примере Москвы // Проблемы трансформации естественных ландшафтов в результате антропогенной деятельности и пути их решения: междунар. науч. экол. конф. — Краснодар: КубГАУ, — 2021. — С. 368—372.

4. Калашникова О. В. Техногенное загрязнение почв и состояние древесных насаждений в г. Москве: автореф. дис. ... к. б. н. — Москва: МГУ, 2003. — 24 с.

5. Карпачевский Л. О., Шевякова Н. И., Зубкова Т. А., Бганцова М. В., Маджугина Ю. Г. Город и биосфера // Биосфера. — 2009. — С. 153—165.

6. Касимов Н. С., Кошелева Н. Е., Власов Д. В., Терская Е. В. Геохимия снежного покрова в восточном округе Москвы // Вестник Моск. ун-та. Серия 5. География. — 2012. — № 4. — С. 14—24.

7. Лукин С. В. Мониторинг содержания хрома в сельскохозяйственных культурах и почвах // Достижения науки и техники АПК. — 2011. — № 6. — С. 54—55.

8. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. — 2009. — 10 с.

9. Пан Ги Мун — послание к Всемирному дню городов. — URL: www.un.org/russian/news/ story.asp?NewsID=24820, дата обращения: 20.02.2022.

10. Прокофьева Т. В., Герасимова М. И. Городские почвы: диагностика и классификационное определение по материалам научной экскурсии конференции SUITMA-9 по Москве // Почвоведение. — 2018. — № 9. — С. 1057—1070.

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—314.

12. Румак В. С., Умнова Н. В. Биомониторинг состояния загрязненной диоксинами среды в окрестностях свалки: к минимизации риска для здоровья населения // Электронный журнал «Химическая безопасность». — 2020. — Т. 4. — № 2.

77

13. Тамбиев А. Х., Великанов А. Н., Воробьева Н. Н., Бурлакова О. В., Корвин-Павловская Е. Г., Го-личенков В. А. Изучение действия некоторых частот видимого света и КВЧ-излучения на жизнеспособность икры вьюна (Misgurnis /оззШз) в процессе эмбриогенеза // Биомедицинская радиоэлектроника. — 2015. — № 8. — С. 56—59. 5 14. Фридман К. Б., Крюкова Т. В. Урбанизация. Использование методологии риска здоровью для

s

О

m

обоснования предела роста городов // Материалы Пленума МЗ и Института экологии человека. — М., — 2014. — С. 344—355.

15. Фридман К. Б., Крюкова Т. В. Урбанизация — фактор повышения риска здоровью // Гигиена и санитария. — 2015. — 94 (1). — С. 8—11.

16. Шевякова Н. И., Зубкова Т. А., Карпачевский Л. О. Почвы и городские насаждения // Известия аграрной науки. — 2005. — Том 3. — № 3. — С. 64—75.

17. Экосистемные услуги России: Прототип национального доклада. Т. 1. Услуги наземных экосистем / ред.-сост. Е. Н. Букварева, Д. Г. Замолодчиков. — М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2016. — 148 с.

18. Яшин И. М., Васенев И. И., Рамазанов С. Р., Черников В. А. Экогеохимия. — М., — 2016. — С. 135—150.

19. Shevyakova N. I., Kuznetsov V. V., Karpachevskiy L. O. Reasons and mechanisms of green spaces mortality under the urban environment factors and creation of stress-resistant phytocoenosis // Лесной вестник — 2000. — N. 6. — С. 25—33.

20. Zubkova T. A., Kavtaradze D. N. The Importance of the Soil in Urban Land Ecological Safety //Acta Scientific Agriculture. — 2019. — Т. 3. — № 8. — С. 179—183.

SOILS OF URBAN ECOSYSTEMS — ENVIRONMENTAL AND SOCIAL RISKS

T. A. Zubkova, Dr. Habil (Biology), senior researcher at the Faculty of Soil Science of Lomonosov Moscow State University, dusy.taz@mail.ru, Moscow, Russia, D. N. Kavtaradze, Dr. Habil (Biology), leading researcher at the Faculty of Biology of Lomonosov Moscow State University, kavtaradze@mail.bio.msu.ru, Moscow, Russia, N. V. Popova, Dr. Habil (Biology), leading researcher, "Ecosphere", Moscow, Russia

References

78

1. Analiticheskiy doklad. Sostoyaniye zelenykh nasazhdeniy v Moskve [Analytical report. The state of green spaces in Moscow]. — M.: "Prima-Press", 1998. 236 p. [in Russian].

2. Grigoriev Yu. G. Ot elektromagnitnogo smoga do elektromagnitnogo haosa. K ocenke opasnosti mobil'noj svyazi dlya zdorov'ya naseleniya [From electromagnetic smog to electromagnetic chaos. On the assessment of the mobile communication danger for public health]. // Medical Radiology and Radiation Safety. 2018. Vol. 63 (3). P. 28—33 [in Russian].

3. Zubkova T. A., Kavtaradze D. N. Rol'pochvy v ocenke ekologicheskogo sostoyaniya megapolisov na primere Moskvy [The role of soil in the megacities ecological state assessing on the example of Moscow] // Problems of natural landscapes transformation as a result of anthropogenic activity and ways to solve them: intern. scientific ecol. conf. Krasnodar: KubGAU, 2021. P. 368—372 [in Russian].

4. Kalashnikova O. V. Technogennoe zagryaznenie pochv i sostoyanie drevesnykh nasazhdenii v Moskve: av-toref. dis. kand. biol. nauk [Technogenic soil pollution and the state of tree plantations in Moscow: Ph. D. thesis in biology]. Moscow, MGU, 2003. 24 p. [in Russian].

5. Karpachevsky L. O., Shevyakova N. I., Zubkova T. A., Bgantsova M. V., Madzhugina Yu. G. Gorod i biosfera [City and Biosphere] // Biosphere. 2009. P. 153—165 [in Russian].

6. Kasimov N. S., Kosheleva N. E., Vlasov D. V., Terskaya E. V. Geohimiya snezhnogopokrova v vostochnom okruge Moskvy [Geochemistry of snow cover in the Moscow eastern district] // Vestnik Mosk. Univ. ser. 5. Geography. 2012. No. 4. P. 14—24 [in Russian]

7. Lukin S. V. Monitoring soderzhaniya hroma v sel'skohozyajstvennyh kul'turah ipochvah [Monitoring of the chromium content in agricultural crops and soils] // Achievements of Science and Technology of APK. 2011. No. 6. P. 54—55 [in Russian].

8. Orientirovochno dopustimye koncentracii (ODK) himicheskih veshchestv v pochve: Gigienicheskie normativy [Approximately Permissible Concentrations (APC) of chemicals in the soil: Hygienic standards]. Moscow: Federal Center for Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor. 2009. 10 p. [in Russian].

9. Pan Gi Mun — poslanie k vsemirnomu dnyu gorodov 30.10.2015 [Ban Ki moon — message for the World Cities Day 10.30.2015]. URL:www.un.org/russian/news/story.asp?NewsID=24820, date of access: 20.02.2022 [in Russian].

10. Prokofieva T. V., Gerasimova M. I. Gorodskie pochvy: diagnostika i klassifikacionnoe opredelenie po ma-terialam nauchnoj ekskursii konferencii SUITMA-9po Moskve [Urban Soils: Diagnostics and Classification

Based on Materials of the SUITMA-9 Scientific Excursion in Moscow] // Eurasian Soil Science. 2018. No. 9, p. 1057-1070. [in Russian] K

11. Prokofieva T. V., Rozanova M. S., Poputnikov V. O. Nekotorye osobennosti organicheskogo veshchestva 0 pochv na territoriyah parkov i prilegayushchih zhilyh kvartalov Moskvy [Some features of soil organic 0 matter in the parks and adjacent residential areas of Moscow]. // Pochvovedenie [Eurasian Soil Science]. U 2013. No. 3. P. 302-314 [in Russian]. *

12. Rumak V. S., Umnova N. V. Biomonitoring sostoyaniya zagryaznennoj dioksinami sredy v okrestnostyah svalki: k minimizacii riska dlya zdorov'ya naseleniya [Biomonitoring of the dioxin-contaminated environment state in the vicinity of the landfill: towards minimizing the risk to public health] // Electronic Journal "Chemical Safety". 2020. Vol. 4. No. 2 [in Russian].

13. Tambiev A. Kh., Velikanov A. N., Vorobieva N. N., Burlakova O. V., Korvin-Pavlovskaya E. G., Goli-chenkov V. A. Izuchenie dejstviya nekotoryh chastot vidimogo sveta i KVCh-izlucheniya na zhiznesposobnost' ikry v'yuna (Misgurnis fossilis) v processe embriogeneza [Effect of the certain frequencies visible light and EHF radiation on the loach (Misgurnis fossilis) eggs viability during embryogenesis] // Biomedical Ra-dioelectronics. 2015. No. 8, P. 56—59 [in Russian].

14. Fridman K. B., Kryukova T. V. Urbanizaciya. Ispol'zovanie metodologii riska zdorov'yu dlya obosnovaniya predela rosta gorodov [Urbanization. Using health risk methodology to justify the limit of urban growth] // Materials of the Plenum of the Ministry of Health and the Institute of Human Ecology. Moscow. 2014. P. 344—355 [in Russian].

15. Fridman K. B., Kryukova T. V. Urbanizaciya — faktor povysheniya riska zdorov'yu [Urbanization is a health risk factor] // Hygiene and sanitation. 2015. 94 (1). P. 8—11 [in Russian].

16. Shevyakova N. I., Zubkova T. A., Karpachevsky L. O. Pochvy i gorodskie nasazhdeniya [Soils and urban plantings] // News of agrarian science. 2005. Vol. 3. No. 3. P. 64—75 [in Russian].

17. Ekosistemnye uslugi Rossii: Prototip nacional'nogo doklada. T. 1. Uslugi nazemnyh ekosistem [Ecosystem services in Russia: Prototype of the national report. T.1. Terrestrial ecosystem services] / red. E. N. Buk-vareva, D. G. Zamolodchikov. Moscow: Publishing House of the Center for Wildlife Conservation. 2016. 148 p. [in Russian].

18. Yashin I. M., Vasenev I. I., Ramazanov S. R., Chernikov V. A. Ekogeohimiya [Ecogeochemistry]. Moscow. 2016. P. 135—150 [in Russian].

19. Shevyakova N. I., Kuznetsov V. V., Karpachevskiy L. O. Reasons and mechanisms of green spaces mortality under the urban environment factors and creation of stress-resistant phytocoenosis // Forest University Bulletin. 2000. No. 6. P. 25—33.

20. Zubkova T. A. and Kavtaradze D. N. The Importance of the Soil in Urban Land Ecological Safety // Acta Scientific Agriculture. 2019. V. 3 (8). P. 179—183.

79

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.