3.5. Гигиена почвы

Почва – неотъемлемый объект экологической системы. Наряду с солнечным светом, водой и воздухом она является важнейшим компонентом среды обитания человека и всей биоты на Земле.

Почве принадлежит ведущая роль в круговороте веществ в природе. Это огромная естественная лаборатория, в которой непрерывно протекают разнообразные сложные процессы разрушения и синтеза неорганических и органических веществ, фотохимические реакции. В почве живут и гибнут патогенные бактерии, вирусы, простейшие и яйца гельминтов. Она является одним из основных путей передачи ряда инфекционных и неинфекционных заболеваний, гельминтозов. Почва может прямо или опосредованно оказывать токсическое, аллергенное, канцерогенное, мутагенное и прочие воздействия на организм человека. Недостаток или избыток микроэлементов в почве вызывает эндемические заболевания. С почвой тесно связано количество и качество продуктов растительного и животного происхождения, т.е. наше питание. Почва существенно влияет на климат местности. Поэтому необходимо знать закономерности процессов, протекающих в почве в интересах охраны здоровья населения.

Гигиеническое значение состава и свойств почвы

Говоря о гигиеническом значении почвы, необходимо, прежде всего, остановиться на понятии – «здоровая почва». Крупнейшие гигиенисты нашей страны (А.А. Минх, Н.И. Хлебников, Р.А. Бабаянц) – под «здоровой почвой понимали крупнозернистую, легко проницаемую, незагрязненную почву, имеющую оптимальный механический состав (соотношение глины и песка), и наилучшие водно-воздушные свойства для интенсивных процессов самоочищения (табл. 3.15). Такая почва обеспечивает надлежащие санитарно-эпидемиологические условия, что предупреждает многие заболевания.

Таблица 3.15

Критерии здоровой почвы

№	Показатели почвы	Критерии и нормативы
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.	Отношение глины и песка Содержание извести Содержание гумуса Общая пористость Патогенные микроорганизмы Яйца гельминтов Микроэлементы Токсические вещества	1:3 5-10% 5-10% Не менее 50% Отсутствие Отсутствие Концентрации, не вызывающие эндемичных заболеваний Не более ПДК

Почва, или земля, – природное образование, залегающее между атмосферой и подстилающими породами. Толщина почвы достигает от нескольких сантиметров до 2 м и более. Почва состоит из материнской породы (минеральные соединения), мертвого органического вещества; гумуса (перегноя); живых организмов, воздуха и воды.

На вертикальном разрезе почвы можно увидеть несколько слоев, или горизонтов. Последовательность этих горизонтов называется почвенным профилем. Верхний, или пахотный, слой почвы содержит корни растений, грибы, микроорганизмы, множество различных почвенных насекомых и животных. В этом горизонте происходит основной круговорот органических веществ. Весь неиспользованный органический материал из различных трофических уровней вновь утилизируется и распадается здесь с начала до гумуса, а в конечном итоге до неорганических соединений.

Гумус состоит из лигнина, клетчатки, протеиновых комплексов и других органических соединений. Гуминовые кислоты, которые входят в состав гумуса, представляют собой высокомолекулярные соединения, образовавшиеся из продуктов распада лигнина, клетчатки, белков, жиров и углеводов. Гумус способствует сохранению воды в почве и поддерживает ее в рыхлом состоянии.

Подпочва, расположенная под верхним слоем почвы, содержит органические соединения, которые образовались в результате разложения органических веществ.

Третий слой почвы – материнская порода, на основе которой образовалась почва. Этот слой состоит в основном из глины, песка, извести, ила, включающих соли кальция, алюминия и другие макро- и микроэлементы.

Тип почвы, образующийся в конкретном регионе, зависит от климата данной территории, хотя растения, животные и материнская порода вносят свой вклад в формирование почвы. Процесс образования почвы идет очень медленно, занимая в зонах умеренного климата тысячи лет.

Типы почв различаются определенными комбинациями почвенных горизонтов. В зависимости от соотношения песка и глины все почвы делятся на песчаные, супесчаные, глинистые и суглинистые. На территории России встречаются более 90 видов почв, из них 7 наиболее часто: тундровые; дерново-подзолистые; серые лесные; чернозем; каштановые; сероземы; красноземы.

Структура почвы зависит от взаиморасположения твердых минеральных и органических компонентов и степени заполнения пор в ней воздухом и водой. Определяют следующие структурные типы почв: сыпучую, связанную (агрегатную), трещиноватую, комковатую.

Почвенные вода и воздух определяют пористость, воздухо- и водопроницаемость, влагоемкость, капиллярность, тепловой режим почвы.

Почвенная вода. Почва оказывает огромное влияние на свойства и состав подземных вод и воды открытых водоемов. Почва всегда содержит то или иное количество влаги, поступившей с атмосферными осадками или поднявшейся по капиллярам из нижележащих слоев земли, а также образовавшейся в результате поглощения паров воды из атмосферного воздуха. Вода необходима для существования живых организмов и роста растений. Гигиеническое значение почвенной воды велико и разнообразно. Она служит универсальным растворителем органических и минеральных соединений, транспортом для доставки химических веществ растениям. Почвенная влага существенно влияет на тепловые свойства почвы, увеличивая ее теплоемкость и теплопроводность. Из почвенных вод образуются грунтовые воды. Химический и бактериальный состав питьевой воды во многом определяется составом и свойствами почвы.

Почвенный воздух. Его количество определяется свойствами и характером почв. Почвенный воздух постоянно обменивается с атмосферным воздухом. Почвенный воздух даже чистых почв всегда содержит повышенное по сравнению с атмосферным количеством углекислого газа (до 8%), содержание кислорода снижается до 14%. При ограниченном доступе воздуха в толще отбросов развиваются гнилостные процессы с выделением зловонных газов и паров (сероводород, аммиак, фтористый водород, индол, скатол, метилмеркаптан), способных в соответствующих концентрациях токсически воздействовать на организм человека. Гигиеническое значение почвенного воздуха определяется его составом и условиями контакта с ним человека.

Пористость. Под пористостью почвы следует понимать суммарный объем пор в единице объема почвы, выраженный в процентах. Чем выше пористость, тем ниже фильтрационная способность почвы. Так, пористость песчаной почвы составляет 40%, торфяной – 82%. При пористости 50-65% в почве создаются оптимальные условия для самоочищения от биологических и химических загрязнителей. При более высокой пористости процесс самоочищения почвы самозамедляется. Почва такого типа считается неудовлетворительной.

Воздухопроницаемость. Под воздухопроницаемостью понимают способность почвы пропускать воздух. Это свойство почвы определяется, прежде всего, величиной ее пор. Воздухопроницаемость увеличивается с ростом барометрического давления и уменьшается с увеличением величины слоя и влажности почвы. Высокая проницаемость почвы для воздуха способствует обогащению ее кислородом, что имеет большое гигиеническое значение, так как повышает биохимические процессы окисления органических веществ.

Водопроницаемость. Под водопроницаемостью или фильтрационной способностью понимают способность почвы впитывать и пропускать воду, поступающую с поверхности. Это свойство почвы оказывает решающее влияние на образование почвенных вод и накопление их запасов в недрах земли. Водопроницаемость почвы имеет непосредственное отношение к снабжению населения водой из подземных источников.

Влагоемкость. Под влагоемкостью почвы понимают количество влаги, которое почва способна удерживать сорбционными и капиллярными силами. Влагоемкость тем больше, чем меньше поры почвы и чем больше их суммарный объем. Гигиеническое значение этого свойства почвы связано с тем, что большая влагоемкость создает предпосылки для сырости почвы и находящихся на ней зданий, уменьшает проницаемость почвы для воздуха. Такие почвы являются нездоровыми, сырыми и холодными.

Капиллярность почвы. Под капиллярностью почвы понимают ее способность поднимать по капиллярам воду из нижних горизонтов в верхние. Чем менее зерниста почва, т.е. чем более она мелкопористая, тем больше ее капиллярность тем выше поднимается по ней вода. Большая капиллярность почвы может быть причиной сырости зданий.

Температура почвы. От температуры почвы в значительной степени зависят температура приземного слоя атмосферы, тепловой режим помещений подвалов и первых этажей зданий. Температура почвы существенно влияет на жизнедеятельность почвенных организмов и процессы самоочищения. Быстрее нагреваются каменистые и сухие почвы со склоном, обращенным на юг и юго-восток.

Крупные зернистые почвы, как правило, обладают хорошей воздухо- и водопроницаемостью, мелкозернистые – значительной водоемкостью, высокой гигроскопичностью и капиллярностью. В гигиеническом отношении для жилищного и коммунального строительства следует выбирать участки с крупнозернистой почвой.

Почвенные организмы. Существа, живущие в почве, оказывают на нее прямое и косвенное воздействие. Среди них есть лучистые грибы (актиномицеты), водоросли, бактерии, вирусы, которые образуют почвенную флору. Кроме того, в почве обитают одноклеточные организмы, простейшие, нематоды, клещи, многохвостки, пауки, улитки, жуки, личинки и куколки мух, дождевые черви, позвоночные животные, представляющие почвенную фауну. Количество организмов подвержено существенным колебаниям, что обусловлено составом и химическими свойствами почвы, температурным режимом, солнечной радиацией, аэрацией, механической обработкой почвы и др. (табл. 3.16).

Таблица 3.16

Комплексные показатели санитарного состояния почвы

Характеристика почвы	Микробное число	Число яиц гельминтов в 1 кг почвы	Санитарное число	Коли-титр
Чистая	1 млн.	0	0,98-1,0	1,0 и более
Малозагряз-ненная	1-2 млн.	10	0,85-0,98	1,0-0,01
Загрязненная	До 5 млн.	10-100	0,70-0,85	0,01-0,001
Сильно загрязненная	Более 5 млн.	100 и более	0,70 и менее	0,001 и менее

Почва является индикатором многолетних природных процессов, и ее состояние – это результат длительного воздействия разнообразных источников загрязнения. Города мира ежегодно выбрасывают в окружающую среду 3 млрд. тонн твердых промышленных и бытовых отходов, более 500 млрд. м³ сточных вод и около 1 млрд. тонн различных аэрозолей. Ежегодно на полях рассеивается около 500 млн. тонн минеральных удобрений, свыше 4 млн. тонн ядохимикатов. Все это приводит к загрязнению почв, ухудшению их физического и химического состояния.

Основные источники загрязнения почвы:

• пестициды;

• промышленные твердые и жидкие отходы;

• загрязненный атмосферный воздух;

• промышленные предприятия по разработке, добыче и переработке земных недр.

Промышленные отходы и атмосферный воздух загрязняют почву содержащимися в них токсичными химическими веществами и тяжелыми металлами, которые по пищевой цепочке попадают в воду и продукты питания, а затем и в организм человека, вызывая экологозависимые нарушения здоровья.

В почвах 120 городов России в 80% случаев обнаружены превышения норматива содержания свинца, более 10 млн. городских жителей контактируют с загрязненной свинцом почвой. В загрязненном почвенном покрове крупных промышленных городов могут быть обнаружены более 35 металлов. Особую опасность представляют ртуть, кадмий, свинец, цинк и медь.

Загрязнение почв диоксинами зафиксировано в городах, где размещены предприятия хлорной химии. Диоксины поступают в почву преимущественно с предприятий химического, агрохимического, электротехнического профиля. Особенно загрязнены диоксинами почвы городов Уфа, Чапаевск, Дзержинск, Новомосковск, Новочебоксарск, Серпухов.

Серьезной проблемой являются твердые бытовые отходы (ТБО). Средний объем накопления ТБО составляет 300-500 кг/год, в Москве – 800 кг/год. В состав ТБО входят: бумага, картон – 37%, пищевые отходы – 30-34%, металлы, стекло, дерево – 5-10% и прочие фракции. ТБО являются массивным источником загрязнения почвы органическими веществами, различными токсичными веществами. Они содержат большое количество микроорганизмов, в том числе возбудителей инфекционных заболеваний, яйца гельминтов. В местах скопления ТБО размножаются грызуны, которые являются резервуарами и переносчиками инфекций.

Выделяют две группы методов обезвреживания твердых отходов:

- утилизационные;

- ликвидационные.

Утилизационный метод предполагает полную или частичную утилизацию наиболее ценных частей отходов. Ликвидационный метод предусматривает полную ликвидацию отходов.

К утилизационным методам относят: почвенно-биологический, индустриально-биологический, механическая сепарация, химические методы переработки и раздельный сбор вторичного сырья.

К ликвидационным методам относят: термическое обезвреживание (сжигание) каталитическое окисление и складирование на специализированных полигонах твердых отходов.

Широкое распространение в нашей стране получил почвенно-биологический метод. Отходы после предварительной сортировки направляются на усовершенствованные свалки.

В крупных городах России (Москва, С.-Петербург, Н.Новгород) внедряется система управления отходами – «Waste management». Она предусматривает раздельный сбор – отдельно бумага, пищевые отходы, полиэтилен, крупногабаритные строительные материалы, стекло, металлы и направление их на утилизацию в качестве вторичного сырья. Кроме раздельного сбора и утилизации система предусматривает рекультивацию существующих свалок.

Внедрение централизованной современной системы управления отходами не только позволяет оздоровить огромные территории загрязнённой почвенной поверхности, но и является экономически выгодным.