Ґрунтознавство і географія ґрунтів - С.П. Позняк 2010

Розділ 17. Антропогенні ґрунти
17.6. Міські ґрунти (урбаноземи)

Інтенсивна діяльність людини в межах великих міст веде до суттєвої і часто незворотної зміни навколишнього середовища. Зазнає змін рельєф і гідрографічна сітка, природна рослинність змінюється створеними людиною фітоценозами, формується специфічний міський мікроклімат, через велику площу забудови і штучних покрить знищується або сильно змінюється ґрунтовий покрив. Все це спричиняє утворення специфічних ґрунтів і ґрунтоподібних тіл.

В останні роки до пухких субстратів у містах визначилися два концептуальні підходи: міський ґрунт — це не ґрунт з погляду класичного генетичного ґрунтознавства, це підґрунтя, предмет вивчення інженерної геології. У кращому випадку в місті ґрунти є тільки в лісопарках і міських лісах. Міський ґрунт - це ґрунт, який не завжди можна визначити з традиційно-генетичних позицій, оскільки провідним чинником ґрунтотворення тут є антропогенний.

У широкому розумінні міський ґрунт — це будь-який ґрунт, що функціонує в навколишньому середовищі міста. Вперше термін «міські ґрунти» був введений Бокгеймом у 1974 році. Міські ґрунти — це антропогенно змінені ґрунти, що мають створений у результаті людської діяльності поверхневий шар потужністю більше 50 см, зроблений перемішуванням, насипанням, похованням або забрудненням матеріалу урбаногенного походження, в тому числі будівельно- побутовим сміттям.

Загальними рисами міських ґрунтів є: материнська порода - насипна, намивна чи перемішана маса, або культурний шар; включення будівельного і побутового сміття у верхніх горизонтах; нейтральна або слаболужна реакція; висока забрудненість важкими металами і нафтопродуктами; особливі фізичні, водно-фізичні та фізико-механічні властивості (понижена вологоємність, підвищена щільність будови, кам’янистість і щебенюватість; ріст профілю вверх за рахунок постійного принесення різних матеріалів та інтенсивного еолового напилення.

Для міських ґрунтів характерний діагностичний горизонт «урбик» (від слова urbanus — місто) — специфічний горизонт міських ґрунтів.

Горизонт урбик — поверхневий органо-мінеральний насипний перемішаний горизонт, з урбоантропогенними включеннями (більше 5% будівельно- побутового сміття, промислових відходів), потужністю більше 5 см. Цей горизонт формується в містах і населених пунктах протягом століть, проте може бути сконструйованим при утворенні газонів, скверів тощо. Ґрунтотворними породами служить культурний шар, насипне чи перемішане підґрунтя і фрагменти природних ґрунтів. Забарвлення в цього горизонту - різні відтінки темно-бурих тонів. Горизонт пухкий, шаруватий, верхня частина буває переущільнена, гранулометричний склад переважно легкий чи полегшений за рахунок включень, структура виражена слабо, кам’янистість і щебенюватість через наявність будівельно-побутових включень, наростання горизонтів уверх за рахунок пилових випадань із атмосфери й антропогенного принесення матеріалу. Спостерігається висока варіабельність властивостей у горизонті за текстурою, щільністю будови, вмістом включень і хімічними властивостями. Величина рН переважно більша 7. Вміст гумусу змінюється, але часто є високим (5-10%), склад гумусу переважно гуматний, переважає фракція гумінових кислот, зв’язана з кальцієм.

Наявність горизонту урбик є основною відмінністю власне міських ґрунтів від природно-історичних.

Специфічними чинниками утворення міських ґрунтів є структура і характер господарського землекористування в місті, особливий міський мікроклімат, еквівалентний широтному зміщенню на 200-300 км, насипні природні субстрати і культурний шар з наявним у них будівельно-побутовим сміттям, зміни рослинності, пов’язані з особливостями міського мікроклімату: аерозольне і внутріґрунтове забруднення.

Систематика поверхневих природних утворень, поширених на міській території, полягає в тому, що місто має як відкриті, часто озеленені території, так і закриті, забудовані, часто заасфальтовані. Поверхневі тіла першого типу територій розділяють на групи ґрунтів природних непорушених, природно-антропогенних поверхнево-перетворених (природно порушених), антропогенних глибокоперетворених ґрунтів — урбаноземів — і штучно створених ґрунто-подібних утворень — техноземів, а також на відкритих поверхнях міст можуть бути неґрунтові утворення — насипні, перемішані, намивні, техногенні та природні суміші.

На заасфальтованих територіях другого типу під асфальтобетоном чи іншим дорожнім покриттям формується особлива група тіл - ґрунти екраноземи і запечатані ґрунти.

Урбаноземи поділяють на дві групи:

1) механічно перетворені ґрунти, в яких відбулася фізико-механічна перебудова профілю. Сюди належать: урбаноземи (власне урбаноземи), що формуються на ґрунтах різного походження і на культурному шарі. Інколи урбик підстеляється непроникливим матеріалом. Профіль урбаноземів характеризується відсутністю природних генетичних горизонтів до глибини 50 см і більше; агроурбаноземи (культуроземи) — це міські ґрунти фруктових і ботанічних садів, старих городів; некроземи — це ґрунти, що входять докомплексу ґрунтів міських і сільських цвинтарів. Для них характерне глибоке перемішування профілю - глибше 200 см.

2) хімічно-перетворені ґрунти — це ґрунти, в яких відбулися значні хемогенні зміни властивостей і будови профілю за рахунок інтенсивного хімічного забруднення. Сюди належать: індустріземи — це ґрунти промислово-комунальних зон; інтруземи — це ґрунти, що сформувалися в місцях аварій транспортних систем або безгосподарності людей.

Окремо виділяють ґрунтоподібні тіла — техноземи. Їх у свою чергу поділяють на: реплантоземи — ґрунти, що складаються з малопотужного гумусового шару, шару торфово-компостної суміші або шару органо-мінеральної речовини, нанесеної на поверхню рекультивованої породи із суміші насипних ґрунтів. Термін належить І. А. Крупенікову і Б. П. Подимову, його застосовують для рекультивованих ґрунтів, які використовують у сільському господарстві; конструктоземи — це штучно, цілеспрямовано створені ґрунти-підґрунтя шляхом конструювання профілю за аналогом природного ґрунту.

Крім цих ґрунтоподібних поверхневих утворень, в містах поширені ділянки з безгумусними природними і техногенними відкритими ґрунтами.

Виділяють окрему групу ґрунтів, що лежать під дорожніми асфальтобетонними і кам’яними покриттями — екраноземи.

У ході дорожнього будівництва часто зрізують ґрунтовий профіль до підґрунтя і накладають новий матеріал і дорожнє покриття. Такі ґрунтивиділяють в окрему групу — запечатані ґрунти.

Ґрунти в межах міста характеризуються специфічними властивостями, найтиповішими з яких є: наявність включень будівельно-побутового сміття, підвищена щільність, тренд в сторону підвищення лужності, накопичення техногенних речовин, наявність патогенних мікроорганізмів.

Урбаноземи — генетично самостійні ґрунти, які мають як ознаки зональних педогенних процесів, так і специфічні властивості. Для них характерний поверхневий органо-мінеральний насипний горизонт з урубано-антропогенними включеннями, який є особливим природно-антропо-техногенним утворенням.

Підвищена щебенюватість і карбонатність урбаноземів, безструктурність, переущільненість і значна твердість поверхневих шарів негативно впливають на водно-фізичні властивості як штучно створених, так і природних ґрунтів, що збереглися, і, отже, на функціонування урбофітоценозів і всієї урбоекосистеми.

Будівельне сміття, що містить кальцій, пил, цементна крихта та інші матеріали сприяють підлуговуванню, а розкладення деяких субстратів (пластику та інших) спричиняє виділення токсичних речовин і газів.

Важливим чинником, що впливає на властивості міських ґрунтів, є забруднення їх важкими металами, пестицидами, хлорорганічними сполуками та іншими токсикантами.

У міських ландшафтах швидкість і властивості ґрунтово-геохімічних процесів відрізняються від таких у природних умовах. Міські системи, на відміну від природних, зазнають катастрофічних впливів з високим ступенем інтенсивності, що часто веде до загибелі самої системи і утворення нової, а відповідно, і формування нового ґрунтового покриву. Формування гірських грунтів у часі може відбуватися так: зміна успадкованих ґрунтів - переважає природна еволюція в ґрунтах міських лісів і лісопарків з додатковими ознаками урбопедогенези («ґрунт по ґрунті»); утворення ґрунтів на органо-мінеральних перемішаних, насипних або намитих ґрунтах в районах новобудов і в середній частині міста («ґрунт на підґрунті») — від нуль-моменту до теперішнього часу; розвиток грунтів на датованих поверхнях старої частини міста.

Всі перераховані моделі еволюції ускладнюються процесами хімічного і фізичного забруднення, підлуговуванням, окарбоначуванням, засоленням тощо.

Еволюція і трансформація міських грунтів зумовлюється господарськими і функціональними особливостями використання різних частин міста (житлова зона, промислова зона, природно-рекреаційна зона тощо); субстратом (фізико- механічні, хімічні та мінералогічні особливості культурного шару, зрізаних, насипних, перемішаних і намивних природних і техногенних ґрунтів, залишки природних ґрунтів); віком ґрунтового покриву, який має широкий спектр в різних частинах міста: від давніх центрів з колишніми монастирськими землями, садибами з багатометровим культурним шаром і серією похованих древніх природних і міських грунтів (вік n x 100-1000 років) до сучасних мікрорайонів, які створюють на місцях, що недавно були орними чи лісовими масивами, а інколи на полях зрошення або на звалищах (вік n x 1-10 років).

Створення сучасного міського ландшафту і, відповідно, ґрунтового покриву при глибокому перетворенні грунтів відбувається у декілька етапів, які супроводжуються певними інженерними рішеннями з подальшою рекультивацією: техногенний етап, етап технічної рекультивації, етап біологічної рекультивації.

Головними функціями міського ґрунту є такі: продуктивність, тобто придатність для зростання зелених насаджень; здатність сорбувати забруднюючі речовини і утримувати їх, щоб не проникали в ґрунтово-підґрунтові води; здатність перешкоджати надходженню мулувато-пилуватих частинок у міське повітря.

Однією з основних вимог до ґрунтів умістах є забезпечення ними оптимальних умов для зростання зелених рослин. При достатній забезпеченості міських ґрунтів основними елементами живлення лімітуючим чинником ґрунтової родючості та існування рослин необхідно вважати високі значення рН (> 7), переущільнення, забруднення важкими металами, вуглеводнями та іншими токсичними речовинами.