1. Топырақты зерттеудің қысқаша тарихы. Топырақты зеттеу әдістеріне және ғалымдардың еңбектеріне шолу жасаңыз.Топырақ туралы алғашқы білімнің дами бастауы өте ерте заманнан, жер бетінде адамдардың егіншілікпен шұғылдана бастаған уақытымен сәйкес басталып, одан кейін егіншілік туралы білімнің әрі қарай дами түсуімен байланысты болып отырды. Бірақ ертеде көптеген уақыт бойы адамдар топырақ туралы тек қана жекелеген мағлұматтар жинап, оның қасиеттеріне бақылау ғана жүргізіп отырды.

Алғашқы топырақ туралы білімнің жүйеге келтіріліп сипатталуы біздің дәуірге дейінгі VIII ғасырымен біздің дәуірдің III ғасыры аралығында Грек–Рим цивилизациясы кезінде басталды. Осы кезеңде топырақ туралы көптеген мағлұматтар жиналып гректің, Римнің ғұлама, ойшыл философтарының трактаттарында баяндалды. Әр жер ауданында дамыған топырақтардың ерекшеліктері туралы, оларды түрлі егіншілік жүйесінде пайдалану жөнінде ой толғап, топырақты топтарға жіктеудің алғашқы талпынысы жасалды. Әсірісе Рим ойшылдары Катонның, Варронның, Вергилийдің және Колумелланың еңбектері – (трактаттары) кең қауымға белгілі болды. Солардың ішінде Колумелланың жазған дүние жүзіндегі бірінші ауыл шаруашылық энциклопедиясы – «Ауыл шаруашылығы туралы трактат» атты еңбегінде ол топырақтың құнарлылығы жөнінде, оны топтарға жіктеу, топырақты өңдеп-баптау, тыңайту мәселелері хақында мол мағлұмат берді.

Жаңа дәуірдің XVI-XVII ғасырлары аралығында феодалдық заманның салық жинау жүйесін үйлестіру үшін топыраққа баға беру жұмыстары үлкен қарқынмен жүргізілді. Топырақтың қасиеттерін зерттеу мәселелері осы кезеңде жақсы қолға алынбады, бірақ, әр аймақтың топырақтарын сипаттап оларға баға беру қарқынды жүргізілді. Жер кадастры көптеген елдерде жасалынып қолданылды. Осы кезеңнің аяғына таман топырақ туралы жаңа түсініктер қалыптаса бастады. Өсімдіктердің сумен қоректенуі (Френсис Бекон), топырақтан өсімдіктердің тұздарды сіңіруі (Бернар Палисси), табиғаттағы заттар айналымы (Леонардо да Винчи) туралы тұжырымдар айтылды.

Топырақтанудың XVIII ғасырда дамуына неміс ғалымы Н.А.Кюльбельдің «Топырақтың құнарлылығы туралы кітабы» (1740ж.), француз оқымыстысы А.Тюргоның топырақтың құнарлығының кемуі туралы ілімі (1766ж.), швед ғалымы Н.Валериустың топырақтың қарашіріндісін зерттеп, өсімдіктердің қарашіріндімен қоректену ілімін (1761ж.) жазуы және Германияда Ф.Ахардттың шымтезектен сілтілермен шайуы арқылы қарашірінді ерітіндісін алып, оны күкірт қышқылымен тұндырып алуы (1786ж.) еңбектері үлкен үлес қосты

топырақ – көптеген қарапайымдылардың, жануарлардың, микроорганизмдердің, соның ішінде бактериялардың, көгеретін саңырауқұлақтардың, вирустардың тіршілік ететін ортасы. Топырақта тұрғылықты немесе уақытша тіршілік ететін микроорганизмдер: а) жануарлар мен адамға зияндық жасамайтын сапрофиттер; б) патогендік микроорганизмдер. Топырақтағы патогендік бактериялар мынадай жұқпалы аурулар тудырады: сібірлік жара (қарасан), газдық гангорена, тырысқақ, ботулизм. Жұқпалы ауруды адам топырақты өңдеуде, ауылшаруашылық өнімдерін жинауда, құрылыс жұмыстарында, мал жайылымдарында, жер суаруда (тырысқақ таяқшасы, газдық гангрена, сібір жарасы қоздырғыштары) немесе көкөніске, жемістерге, балыққа, саңырауқұлақтарға микробтар түскенде жұқтырады (ботулизм таяқшасы). Жануарлар мен адамның қауіпті жұқпалы ауруларының қатарына сібір жарасы кіреді. Сібір жарасының қоздырғышы – сібір жарасының таяқшасы, ол ауру малдың шығаратын зәр, тезегімен бірге түсіп, спора жасайды және сол күйінде жылдар бойы, әсіресе қызғылт және қаратопырақты жерлерде сақталады. Осы таяқшалармен ластанған шөпті жануарлар жеп, сібір жарасын жұқтырады. Адам сібір жарасын ауру немесе өлген жануарларды ұстағанда, не ауру жұққан мал өнімдері мен шикізаттарын (ет, жүн, тері) ұстағанда және тікелей топырақпен жұмыс істегенде жұқтырады. Адам ұлпалары жарақаттанса онда топырақпен ластанған газдық гангрена қоздырғышы адам денесіне кіреді. Топырақта жиі кездесетіндер А Перфрингенс тектес клостридий болады. Осы микробтар жараланған жерге түсіп, токсин өндіреді, ол ұлпалардың ісінуіне және өлуіне ұшыратады. Ботулизмді жұқтырту тағам өнімдерін үйде сүрлеп дайындау алараларымен тығыз байланысты болады: балық тұздағанда не қақтағанда, консервіленген саңырауқұлақтар, көкөністер мен жемістер дайындауда болады. Ботулинус таяқшасы тудыратын токсин анаэробтық жағдайларда барлық басқа бактериалдық токсиндер мен химиялық уларға қарағанда адам организміне аса күшті әсер етеді. Актиномицеттер, терінің үстіңгі қабатында және терең микоздар, сондай-ақ туберкулез, алапес, дифтерия микробактерияларын тудырады – топыраққа түскенде әжептәуір қауіп туғызады: топырақта туберкулез таяқшалары 15 айға дейін, дифтериялық таяқшалар 2-3 аптаға дейін тіршілік қабілетігін сақтайды. Адам организміне түскен глисттер-паразиттер-гельминттерден болатын аурулар – гельминтоздардың таралуында топырақтың алатын рөлі аса үлкен болады. Кейбір гельминттердің даму кезеңдерінің бірі (жұмыртқалар жетілуі) топырақта өтеді. Гельминттармен ластанған топырақта өскен көкөніс, жеміс-жидектерді, ластанған суды қолданғанда адам органгизміне гельминттердің жетілген жұмыртқалары түседі. Гельминттер жұмыртқалары (шошқа, өгіз цепеньдері) топырақтан ірі қара мал мен шошқалар азығына түсуі мүмкін.

2.Топырақ гигиенасы.Топырақтың физикалық, химиялық және биологиялық қасиеттерін сипаттаңыз. Топырақтың эпидемиологиялық маңызын түсіндіріңіз.

Топырақ температурасы - атмосфераның жерге жақын қабатының температурасын анықтайды,сондай-ақ үй-жайлардың жертөлелері жылу шарттары және бірінші қабатын жылытады.1 м топырақ тереңдігінде, температуралық ауытқуы бар.Желтоқсан айында - 7-8 м тереңдікте ең төменгі температура,ал мамыр айында ең жоғары сақталады.Бұл бетіне қарағанда қыста жылы,жазда салқын, жертөле үлкен маңызға ие санитарлық азық-түлік сақтауға арналған.Топырақтың температурасы өзін-өзі тазарту организмдері мен процестерді өмір сүру деңгейін әсер етеді. Топырақтың механикалық және физикалық қасиеттерініңүлкен гигиеналық мәні бар (бөлшектердің мөлшері, топырақтағы су, топырақтағы ауа, кеуектілігі, өткізгіштігінің, ылғалдығы, капиллярлық, жылу өткізгіштігі), топырақ пен жер асты суларының химиялық құрамы әсер ететін, өзін-өзі тазалау биохимиялық процестерді қарқындылығы, ауыл шаруашылығы өнімдерін сапасы мен қауіпсіздігі және және т.б.

Топырақ бөлшектердің мөлшері топырақтың механикалық қасиеттерін анықтайды. Осылайша тас топырақ 3 мм, құм 0,2-0,3 мм, глина 0.01-0.001 мм, гумустың - кем дегенде 0,0001 мм.

Топырақ суы. Топырақ жер асты және жер үстi суларын қалыптастыруға және құрамы мен қасиеттеріне үлкен әсерінтигізеді. Топырақ суынан грунтты сулар пайда болады. Топырақ суының гигиеналық мәні,барлық химикалық заттар,сонымен қатар биологиялық топырақ ластаушылары (гельминтоздардың жұмыртқа, қарапайым, бактериялар, вирустар) тек топырақ ылғалы арқылы жылжыйды. Сонымен қатар, химиялық және биологиялық процестер, топыраққа енетіндер, соның ішінде өзін-өзі тазалау, су ерітінділерінде орындалады.

Топырақ ауасы. Оның мөлшері мен құрамы топырақ сипатына байланысты. Топырақтағы ауа үнемі атмосфералық ауа мен алмасып отырады. Алайда, тіпті таза топырақ ауасындығы оттегі (14% дейін) азаядыжәне (8% -ға дейін) көмірқышқыл газының мөлшері көтеріледі. Топырақтың органикалық заттар мен жоғарғы ластануында және оттегі жетіспеуінен зиянды уытты өнімдер бөлініп шығады (күкіртті сутек, аммиак, фторлы сутек, индол, скатол, метил меркаптан) олар жер асты өткелдеріне және жертөлелерге еніп олардың санитарлық жағжайын бұзуы мүмкін . Құбырлар мен колодтарды кесу кезінде,жер асты құрырғыларын орнатуда топырақ ауасымен уланған кездер болған. Топырақ ауасы тұрғындық аудандарда және рекреациялық аудандарда адам ағзасына айтарлықтай әсер етеді.

Кеуектілігі - топырақ көлемінің бірлігіне жалпы кеуектілігі, пайыз ретінде білдірді. Кеуектілігі жоғары болған сайын, топырақтың фильтрациясы төмен болды. Сонымен, құмды топырақ кеуектілігі 40%, шымтезек 82%. Топырақта 60-65% -ға кеуектілігі биологиялық және химиялық ластаушы заттардың өзін-өзі тазарту процестер үшін оңтайлы жағдай жасайды. Жоғары кеуектілігте топырақтың өзін-өзі тазарту процестері нашарлайды. Топырақтығ осы түрі қанағаттанарлықсыз деп бағаланады.

Топырақтың ауа өткізгіштігі - топырақтын қабілеті ауаны өткізу. Топырақтың бұл қабілетін оның жоғарғы порлары анықтайды. Топырақтың ауа өткізгіштігін жоғарлауына барометрлік қысымның артуына және топырақтың қабатының қалыңдығының кемуіне және оның ылғалдылығының азаюы. Атмосфералық ауамен топырақ қозғалысы және ауа алмасу атмосфералық қысым және жер асты суларының деңгейіне температуралық ауытқу айырма әсерінен үнемі жүреді. Топырақтың жоғары ауа өткізгіштігі оның оттегімен алмастырады, органикалық заттардың биохимиялық тотығуынын ұлғаюына байланысты үлкен гигиеналық мәнге ие.

Топырақ бөлшектердің мөлшері топырақтың механикалық қасиеттерін анықтайды. Осылайша тас топырақ 3 мм, құм 0,2-0,3 мм, глина 0.01-0.001 мм, гумустың - кем дегенде 0,0001 мм.

Топырақ суы. Топырақ жер асты және жер үстi суларын қалыптастыруға және құрамы мен қасиеттеріне үлкен әсерінтигізеді. Топырақ суынан грунтты сулар пайда болады. Топырақ суының гигиеналық мәні,барлық химикалық заттар,сонымен қатар биологиялық топырақ ластаушылары (гельминтоздардың жұмыртқа, қарапайым, бактериялар, вирустар) тек топырақ ылғалы арқылы жылжыйды. Сонымен қатар, химиялық және биологиялық процестер, топыраққа енетіндер, соның ішінде өзін-өзі тазалау, су ерітінділерінде орындалады.

Топырақ ауасы. Оның мөлшері мен құрамы топырақ сипатына байланысты. Топырақтағы ауа үнемі атмосфералық ауа мен алмасып отырады. Алайда, тіпті таза топырақ ауасындығы оттегі (14% дейін) азаядыжәне (8% -ға дейін) көмірқышқыл газының мөлшері көтеріледі. Топырақтың органикалық заттар мен жоғарғы ластануында және оттегі жетіспеуінен зиянды уытты өнімдер бөлініп шығады (күкіртті сутек, аммиак, фторлы сутек, индол, скатол, метил меркаптан) олар жер асты өткелдеріне және жертөлелерге еніп олардың санитарлық жағжайын бұзуы мүмкін . Құбырлар мен колодтарды кесу кезінде,жер асты құрырғыларын орнатуда топырақ ауасымен уланған кездер болған. Топырақ ауасы тұрғындық аудандарда және рекреациялық аудандарда адам ағзасына айтарлықтай әсер етеді.

Кеуектілігі - топырақ көлемінің бірлігіне жалпы кеуектілігі, пайыз ретінде білдірді. Кеуектілігі жоғары болған сайын, топырақтың фильтрациясы төмен болды. Сонымен, құмды топырақ кеуектілігі 40%, шымтезек 82%. Топырақта 60-65% -ға кеуектілігі биологиялық және химиялық ластаушы заттардың өзін-өзі тазарту процестер үшін оңтайлы жағдай жасайды. Жоғары кеуектілігте топырақтың өзін-өзі тазарту процестері нашарлайды. Топырақтығ осы түрі қанағаттанарлықсыз деп бағаланады.

Топырақтың ауа өткізгіштігі - топырақтын қабілеті ауаны өткізу. Топырақтың бұл қабілетін оның жоғарғы порлары анықтайды. Топырақтың ауа өткізгіштігін жоғарлауына барометрлік қысымның артуына және топырақтың қабатының қалыңдығының кемуіне және оның ылғалдылығының азаюы. Атмосфералық ауамен топырақ қозғалысы және ауа алмасу атмосфералық қысым және жер асты суларының деңгейіне температуралық ауытқу айырма әсерінен үнемі жүреді. Топырақтың жоғары ауа өткізгіштігі оның оттегімен алмастырады, органикалық заттардың биохимиялық тотығуынын ұлғаюына байланысты үлкен гигиеналық мәнге ие.

Топырақтың су өткізгіштігі топырақтын (фильтрациялық қасиеті) –топырақтың бұл қасиеті Жер бетіне түскен суды жұту және өткізу. Жұту–суды өткізудің бірінші фазасы,сонғы поралар сумен толады.Ылғалды азайған кезде оны топырақ толық сініргенше жалғасады. Екінші фаза - фильтрация сумен топырақ толық қанығу кезінде ауырлық күшінің әсерінен топырақтың көпіршіктеріне су қозғалыстарымен сипатталады. Топырақтын суды өткізгіштігі, жер асты суларының қалыптастыруға әсер етеді Жер қойнауында қорларын жинақтау және жерасты көздерінен сумен халықты қамтамасыз етуге әсер етеді.

Топырақ ылғалы - оның қойнауында сорбциялық және капиллярлық күштердің ұстап алатын судың көлемі. Жоғары ылғалдығы көп болған сайын, топырақ тесікшелері аз және көлемі жоғары болады.

Жоғары ылғалдылыққа шымтезек ие (500-700%) бар. Ылғалдылық мөлшері құрғақ топырақ салмағы бойынша пайызбен. Көп ылғалдылығы онда орналасқан топырақ пен ғимараттарды ылғалдылық туғызатын фактісіне байланысты топырақтың дымқылдығын гигиеналық мәні, ауа және судың топыраққа өткізгіштігінің азайтады және тазаланған сарқынды сулардың болдырмайды. Мұндай топырақ ылғалды және суық болып табылады.

Топырақтың капиллярлығы- бұл топырақтын капилярлар арқылы суды төменгі горизонттанжоғарғакөтеруі. Ұсақ (майда ) кеуекті топырақ болса, оның капиллярлығы жоғары болған сайын, су жоғары көтеріледі. Топырақтың жоғары капиллярлығы ғимараттардың дымқыл болуына себеп болуы мүмкін. Ірі түйірлі топырақтар суды жылдам көтереді, бірақ шағын биіктікке.Тіпті ежелгі заманда, Гиппократ топырақты «сау» және «сау емес» деп бөлді. Құрғақ және күнді жерлер сау деп есептелінді. Сау есеске ойпаң, суық, су басқан жерлер жатқызылған. Сау топырақ, үлкен түйірлі және құрғақ болуы тиіс, майда түйірлі және ылғалды топырақ өте нашар желдетіледі және өзін-өзі тазарту процестері нашар жүреді.

Топырақтың химиялық қасиеттері.

Топырақты талдау барысында химиялық зерттеу жасаудың маңызы зор. Топырақтың химиялық ерекшеліктері, топырақтың өсімдіктің қоректенуіне қажетті элементтермен қамтамасыз етілуі , сол сияқты зиянды қосылыстардың бары немесе жоғы химиялық зерттеу жасау арқылы анықталады.

Топырақта әр түрлі геохимиялық және биохимиялық үрдістер жүреді. Бір жағынан қарағанда топырақ геологиялық дамудың нәтижесінде топырақ түзуші тау жыныстарындағы элементтерге мұрагерлік жасаса, екінші жағынан оны гипергенез факторларының ықпалымен жылдам ыдыратады.

Өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарының ыдырауы кезінде немесе органикалық заттардың минералдануымен бір мезетте топырақта күрделі органикалық заттар түзілу құбылысы - шірінді түзу жүреді. Шіріндінің химиялық құрамы, алғашқы шірінді түзілетін органикалық заттардың құрамынан күрделірек болады. Шіріндінің құрамында гумин және ульмин, фульво және амин қышқылдары т.б. кездеседі. Шірінді ыдыраған кезде көміртегі, нитраттар, фосфаттар т.б. бөлінеді. Шіріндінің құрамына 5%-ке дейін азот кіреді. Әр түрлі топырақтардағы шіріндінің мөлшері әр қилы болады. Мысалы, қара топырақта 8-12-15 % дейін, сұрғылт тоғай топырағында 3-5%, сұрғылт топырақтарда 1-3 %, құм топырақтарда 0,5% болады.

Топырақтың басты химиялық қасиеттерінің бірі - оның қышқылдығы. Топырақ қышқылының артуы өсімдіктің өсіп-өнуімен топырақтағы пайдалы бактериялардың өмір сүруін қиындатумен бірге ондағы пайдасыз(өсімдіктерді ауруға шалдықтыратын) саңырауқұлақтар мен микроорганизмдердің дамуын қамтамасыз етеді. Мұның өзі топырақтың физикалық және химиялық құрамының нашарлауына әкеп соғады. Топырақтың қышқылдығының экологиялық әсерін әр бір өсімдіктің белгілі бір рН мөлшерінде ғана жақсы дамитындығынан білеміз. Қышқылдық межесіне (рН) қарай топырақ төменгі топтарға бөлінеді.

1. Өте қышқыл топырақ - 4,5

2. Орташа қышқыл топырақ - 4,6-5,0

3. Сәл қышқыл топырақ - 5,1-5,5

4. Қышқылтым топырақ - 5,6-6,0

5. Бейтарап топырақ - 6,1-7,0

6. Сілтілі топырақ - 7,1-8,0

7. Өте сілтілі топырақ - 8,1

Топырақ қышқылдығы екі түрге ажыратылады: айқын және көмескі (потенциалды) қышқылдылық. Айқын қышқылдылық деп топырақ ерітіндісіндегі сутегі иондарының межесін айтады. Ол топырақтағы органикалық және минералдық қышқылдардың деңгейімен айқындалады. Ал көмескі қышқылдылық - топырақ бөлшектерінің тұздармен әсері кезінде пайда болатын қосылымдардың ерітіндіге қышқылдық қасиет беруімен ерекшеленеді. Топырақ қышқылдылығын, ондағы минералдық элементтердің мөлшерін аналитикалық химия тәсілдерін пайдалана отырып, топырақтың судағы ерітіндісін зерттеу арқылы анықтауға болады.

Топырақтаң эпидемиологиялық маңызы өте зор. Сол арқылы адамға тікелей немесе жанама жолмен көптеген инфекциялық және паразиттік аурулардың қоздырғышы өмір сүріп және тарала алады. Аурулар қоздырғышының таралуына: шаң, қолдың ластануы, азық-түліктер (;жеміс-жидектер, саңырауқұлақтар және т.б.), су, құрал-жабдықтар, ыдыс-аяқтар тасымалдаушы болады. Қоздырғыштар жануарлар, кеміргіштер және құрт-құмырсқалар арқылы тарала алады.

Топырақтың патогенді микроорганизмдер мен гельминттер жұмыртқаларымен ластануының басты көзі адам мен жануарлардың, ағын сулардың және т.б. болып табылады. Уақыт өте келе топырақтың өзін-өзі тазарту қасиеті арқасында олар өледі, алайда біраз уақыт бойы өзінің өмір сүру қаблетін сақтап тұрады.

Топырақтың орнықты және ұзақ уақытты мекендеушілері споропайда болдырушы патогенді микроағзалар болып табылады, олардың ұрықтары топырақта ондаған жылдар бойы өмір сүре алады. Негізінен, бұлар жарақат жұқпалары (сіреспе, газды гангрена), ботулизм, сібір күйдіргілерінің қоздырғышы.

Топырақ, әсіресе органикалық заттармен ластанған топырақ, бактериалды және вирусты ішек инфекциялары - дизентерия, іш сүзек, А және В паратифтары, сальмонеллеза, вирусты гепатит, псевдотуберкулез және т.б. қоздырғыштарының таралу факторы бола алады. Осылайша, топырақта тифо-паратифоз бактериялар тобы 400 күнге дейін бола алады, ал дизентерия – 100 күнге дейін.

Топырақ шартты-детті микроағзалармен ластана алады, олар адам ағзасынан бөлінетін заттар арқылы түседі (БГКП, E.coli, B.cereus, Proteus, Cl.perfringens және т.б.).

Топырақ геогельминттердің (аскаридтер, қылдырықбас) жылжуында рөлі ерекше. Ерекшелігі – геогельминттердің жұмыртқасы адам ағзасынан шығарылатын заттармен бірге топыраққа сіңіп, онда даму сатысының белгілі бөлігін өтіп, инвазиялық қасиеттерге ие болады. Тек аскарида жұмыртқаларының «дамып-жетілуінен» кейін ғана адамда инвания ауруын тудыра алады. Аскарид жұмыртқалары топырақта 1 жыл бойы өмір сүре алады, топырақ бөлшектерімен термикалық залалсыздандырылмайтын тағамдарды инфекциялайды.

Органикалық заттармен ластанған топырақ құтыру, оба, туляремия сияқты инфекцияларды таратушы кеміргіштердің өмір сүру ортасы болып табылады, сонымен қатар шыбындардың қолайлы өмір сүру ортасы, ал олар ішек инфекциясының қоздырғыштарын таратушылар.