Александр Челноков - Экология городской среды

Таблица 2.2. Классификация городских почв (Добровольский, 1997)

Техногенные поверхностно преобразованные почвы (урбо-техноземы) представляют собой искусственно созданные почво-грунты путем насыпки плодородного грунта, торфокомпостной смеси на свежие обнаженные грунты в процессе благоустройства или рекультивации территории.

Наиболее важным для формирования городской среды является биологическая активность и биологическая поглотительная способность городских почв и грунтов.

Биологическая активность – это способность создавать относительно благоприятные условия для развития и жизнедеятельности в них биоты. Она выражается суммарным проявлением активности биохимических процессов и характеризует интенсивность и направленность процессов превращения веществ и энергии в грунте, происходящих под влиянием живых организмов.

Не все грунты одинаково благоприятны для развития тех или иных организмов. Следует различать макро- и микробиологическую активность грунта. Первая отражает способность грунта создавать условия для развития макроорганизмов (грибов, растений, животных), вторая – для развития микроорганизмов. Весьма важным видом биологической активности грунтов, определяющим ее плодородие, является биологическая активность почвы. Она включает в себя активность биологических факторов педогенеза (растительности, макро-и микрофауны, деятельность человека); активность, связанную с гумификацией органического вещества почвы, имеющую значение одновременно для педогенеза и питания растений; активность, непосредственно влияющую на питание растений.

Биологическая активность грунта оценивается как прямыми, так и косвенными показателями.

Прямым показателем биологической активности грунта является относительное количество ( концентрация ) биоты того или иного типа в грунте. Количество микроорганизмов в грунте оценивается тысячами экземпляров на 1 г твердой фазы грунта, для других организмов определяется относительное содержание живой фито- или зоомассы организмов в единице объема грунта (мг/см 3и т. д.). Количество макроорганизмов, включая крупных животных, оценивается числом особей (экз.), обитающих на единице площади или в единице объема грунта (экз./га, экз./м 3и т. д.). Если в данном грунте высокое относительное количество тех или иных организмов, то такой грунт благоприятен для них, и наоборот. Для оценки микробиологической активности грунта определяется суммарная концентрация микроорганизмов или концентрация микроорганизмов определенного вида (рода, семейства и др.).

Для микроорганизмов наиболее благоприятны почвы, илы, торф, богатые различными питательными компонентами. По данным ряда исследований именно почвы характеризуются наибольшей биологической активностью (табл. 2.3). Менее благоприятны различные дисперсные грунты – лёссы и лёссовидные грунты, супеси, суглинки, глины, пески, хотя и эти грунты могут являться средой обитания как для микро-, так и макроорганизмов.

Поскольку любые организмы, включая микроорганизмы, могут заселять лишь пустоты и поры в грунтах, то наблюдается определенная связь между пустотностью (пористостью) и биологической активностью. Поэтому наименее благоприятны для микро- и макроорганизмов невыветренные массивные скальные магматические, метаморфические и осадочные сцементированные грунты, обладающие весьма малой пустотностью.

Таблица 2.3. Биологическая активность грунтов

Биологическая активность грунтов, включая почвы, меняется по глубине. Грунты зоны аэрации, как правило, заселены аэробными микроорганизмами. Поскольку с глубиной доступ к ним кислорода воздуха снижается, то соответственно уменьшается и количество микроорганизмов. Особенно отчетливо это проявляется в урбопочвах.

Косвенными показателями биологической активности являются различные характеристики, отражающие интенсивность тех или иных процессов, происходящих в грунтах с участием биоты. Если грунт благоприятен для тех или иных организмов, то в нем будут проходить процессы обмена веществ, интенсивность которых служит признаком биологической активности грунта. К таким косвенным характеристикам относятся показатели биологического газовыделения, скорость различных биохимических реакций в грунте, активность в нем ферментов и т. д.

Многочисленные многолетние наблюдения почвоведов показали, что биологическое газовыделение почвы, оцениваемое по интенсивности выделения CO 2, является одним из наиболее обоснованных косвенных показателей биологической активности. Подтверждением этому служит высокая корреляция между продуцированием CO 2и количеством микроорганизмов в почве, параметрами ее плодородия, содержанием гумуса, общим содержанием углерода и т. д. Однако называть выделение CO 2биологической активностью грунта неверно, так как этот процесс зависит от многих факторов, поэтому принято говорить о «дыхании грунта», как показателе его биологической активности.

Выделение CO 2в грунтах происходит в основном за счет биохимических реакций окисления различных компонентов потребляемым кислородом с генерацией углекислого газа. Однако на выделение CO 2из грунта могут также оказывать влияние биохимические реакции, идущие с потреблением CO 2, свойственные хемосинтезирующим организмам. Поэтому биологическая активность грунта может оцениваться по его газо-потреблению (кислород, расходуемый организмами на окисление) или газовыделению (диоксид углерода). По газовыделению чаще всего она оценивается скоростью продуцирования диоксида углерода из исследуемого грунта.

Биологическая активность грунта обусловливает совокупность в нем процессов, влияющих на изменение состава, структуры и свойств как самого грунта, так и материалов, взаимодействующих с ним. Она не постоянна для данного грунта и меняется в течение суток, сезонов года в соответствии с изменением жизненных циклов организмов и др.

Биологической поглотительной способностью грунтов называется их способность, обусловленная присутствующими в них макро- и микроорганизмами, потреблять из внешней среды, взаимодействующей с грунтом, различные компоненты (жидкие, газообразные или твердые). Она является прямым результатом биологического обмена веществ в грунтах и определяется его объемом, скоростью, интенсивностью и др.

Сущность биологической поглотительной способности грунтов состоит в том, что в процессе жизнедеятельности растения, грибы и животные, находящиеся в грунте, избирательно накапливают некоторые необходимые им химические элементы, которые частично или полностью задерживаются грунтом и остаются в нем. Таким образом, грунт постепенно обогащается определенными элементами и микроэлементами в зависимости от потребностей биоты, населяющей его. Впервые биологическое поглощение как особый вид поглотительной способности почв выделил К.К. Гедройц в 1932 г.