КГ Акулов

Т а б л и ц а 22

ПДК неорганических химических соединений в почве

О р г а н и ч е с к и е в е щ е с т в а почвы. Органические вещества почвы представлены как собственно органиче­ скими (гуминовые кислоты, фульвокислоты и др.), синте­ зированными почвенными микроорганизмами и носящими название гумуса, так и чужеродными для почвы органиче­ скими веществами, поступившими в почву извне.

В форме гумусовых веществ сосредоточены огромные запасы углерода, значительно превышающие биомассу живых организмов. Отличаясь сложным строением, гуму­ совые вещества почвы обусловливают емкость поглоще­ ния почвы, играют огромную роль в формировании ее структуры, определяют физические свойства, плодородие. В каждой почве имеется определенное количество гумуса (табл. 23). Увеличение в 2— 3 раза содержания углерода органических соединений по сравнению с его количеством в данном типе почвы свидетельствует о возможном ее загрязнении.

В естественных условиях в почву постоянно поступают органические вещества, в первую очередь вещества расти­

Общий запас гумуса, органического азота и коэффициент гумификации для различных типов почв СССР

углероду растительного происхождения носит название коэффициента гумификации. Уменьшение этого коэффи­ циента в 1 ‘/г— 2 раза по сравнению со стандартными величинами свидетельствует о загрязнении почвы органи­ ческими соединениями. О степени загрязнения также свидетельствуют содержание органического азота (см. табл. 23) и величина санитарного числа Хлебникова.

Уровень загрязнения почвы органическими веществами является косвенным показателем эпидемической опасно­ сти почвы.

П о ч в е н н а я в ла г а . Гигиеническое значение почвен­ ной влаги состоит в том, что все химические вещества, а также биологические загрязнители почвы (яйца гельмин­ тов, простейшие, бактерии, вирусы) могут передвигаться в ней только с почвенной влагой. Кроме того, все химиче­ ские и биохимические процессы, протекающие в почве, в том числе самоочищение ее от органических соединений, осуществляются в водных растворах.

Влага в почве может находиться в твердом, жидком и парообразном состоянии. Наибольший интерес с гигиени­ ческой точки зрения представляет жидкая влага, находя­ щаяся в форме: 1) гигроскопической воды, конденсиру­ ющейся на поверхности почвенных частиц; 2) пленочной воды, удерживающейся на поверхности почвенных частиц; 3) капиллярной воды; 4) свободной гравитационной воды, находящейся под влиянием только силы тяжести или гидростатического напора и заполняющей крупные нека­ пиллярные промежутки почвы. О значении различных форм воды в передвижении загрязнений в грунте свиде­ тельствуют следующие данные. Гигроскопическая или прочно связанная вода не может усваиваться ни корнями растений, ни бактериями, поэтому бактерии не могут существовать, а следовательно, и передвигаться в этой ее форме. Пленочная вода, хотя и не усваивается корнями растений, может быть использована бактериями и играет важную роль в водном и солевом балансе почвы, так как вода в такой форме может передвигаться с больших глубин. Капиллярная и свободная гравитационная вода доступна для усвоения как корнями растений, так и бактериями. Следовательно, распространение химических и бактериальных загрязнений в грунте связано с переме­ щением пленочной, капиллярной и гравитационной воды.

П о ч в е н н ы й в о з д у х . Естественный состав почвен­ ного воздуха в зависимости от глубины отбора проб приведен в табл. 24, из которой видно, что на глубине 0,2 м почвенный воздух мало отличается от атмосферного и даже на глубине 3 м содержание в нем кислорода колеблется от 15,7 до 16,8%. Это свидетельствует о том, что на такой глубине могут успешно протекать процессы

биохимического окисления органических загрязнителей, так как химические процессы самоочищения в аэробных условиях резко замедляются при содержании кислорода ниже 2%.

Состав почвенного воздуха регулируется скоростью потребления и образования углекислого газа в результате микробиологических процессов минерализации органиче­ ских веществ.

Кроме свободного воздуха, в порах грунта содержатся значительные количества газов, прежде всего кислорода и углекислого газа, растворенных в почвенной влаге, причем чем ниже температура, тем больше в воде может нахо­ диться кислорода и углекислого газа, так как их раствори­ мость обратно пропорциональна температуре раствора.

Воздух почвы, загрязненной бытовыми и другими отходами, в результате процессов минерализации обогаща­ ется углекислым газом, аммиаком, сероводородом и ток­ сическими примесями, которые могут вызвать отравления людей при попадании в жилые и рабочие помещения. В связи с этим на основании химического состава почвенно-

Т а б л и ц а 25

Численность микроорганизмов в различных типах почвы в 1 г

циркуляцию внешняя среда — человек применяемых в на­ родном хозяйстве химических и радиоактивных веществ, а- также экзогенных химических веществ."поступаюшШ Гв' почву с выбросами промышленных предприятий, авиа- и автотранспорта, сточными водами и т. д.. и в связи с~этим фактором, влияющим на здоровье населения; 3) одним из источниковхимического й биологического загрязнения” атмосферного воздуха" подземных й поверхностных вод, а *гакже растё'ний, используемых человеком для питанияГ?) "сЬактопом передачи инфекшюнных заболеваний: 5) естественной. наиболее подходящей средой для обезврежива­ ния жидких и твердых отбросов. _ ' Э н д е м и ч е с к о е з на ч е ни ! Г по чв ы. Почва являет­

ся тем элементом биосферы Земли, который формирует химический состав потребляемых человеком продуктов питания, питьевой воды и отчасти атмосферного воздуха. Ежегодно на Земле производится 8,3-101 т живого веще­ ства, представленного в основном фитомассой растений. За всю историю биосферы общая масса произведенного ею живого вещества почти в 2 раза превысила неорганиче­ скую массу земной коры. В год люди нашей планеты используют в пищу около 3,6-108 т живого растительного вещества, что составляет 0,5% от производимого на Земле. Естественно, что потребляемая человеком фитоби­ омасса должна быть безвредной по своему химическому составу, зависящему от химического состава естественной почвы, а также от качества и количества вносимых в почву экзогенных химических веществ, несвойственных в таком количестве данному виду почвы. Описаны случаи отравления людей и животных, употреблявших фитоби­ омассу, выращенную на земельных участках эндемичных районов, содержащих повышенные концентрации химиче­ ских веществ. Так, растения, произрастающие на щелоч­ ных почвах (США, Канада, Ирландия) с высоким содер­ жанием селена, могут накапливать его до 5000 мг/кг. Такая высокая концентрация селена в растительных про­ дуктах является причиной возникновения «щелочной бо­ лезни» скота (селеновый токсикоз), отравлений людей и массовой гибели сельскохозяйственных животных. Уста­ новлена связь между уровнем содержания мышьяка в почвах и случаями заболеваний раком желудка, между содержанием молибдена и случаями заболевания молибде­ новой подагрой и раком пищевода.

В настоящее время, кроме естественных эндемичных по тому или иному химическому элементу почвенных регионов, появились искусственные биогеохимические районы и провинции. Их появление связано с использова­ нием разнообразных пестицидов, минеральных удобрений, стимуляторов роста растений и пр., а также с поступлени-

ем в почву промышленных выбросов, сточных вод и отходов.

Население, длительно проживающее в этих провинци­ ях, постоянно подвергается неблагоприятному влиянию экзогенных химических веществ. В таких искусственных геохимических провинциях отмечаются повышение уровня заболеваемости, врожденных уродств и аномалий разви­ тия, нарушения физического и психического развития, самоочищающей способности почвы, деградация элемен­ тов окружающей среды. Помимо отдаленных последствий

вискусственных геохимических провинциях наблюдаются случаи не только хронических, но и острых отравлений при проведении ручных и механизированных работ на сельскохозяйственных полях, огородах, садах, обработан­ ных пестицидами, а также на земельных угодиях, загряз­ ненных экзогенными химическими веществами, содержа­ щимися в атмосферных выбросах промышленных пред­ приятий, их отбросах и т. д. Так, например, загрязнение почвы фтором за счет промышленных выбросов приводит к возникновению некроза листьев у виноградных и абри­ косовых деревьев в долине Ронн (Швейцария), накоплению

врастениях фтора, а затем развитию флюороза у людей, питающихся плодами растений, выращенных на этой почве. Отмечается неблагоприятное влияние на функцию

кроветворения у детей. Наблюдаются также нарушения фосфорно-кальциевого обмена, возникновение болезней печени и почек. Возможны острые гастриты. Кроме того, повышенное содержание фтора в почве нарушает процес­ сы ее самоочищения.

Такой загрязнитель, как никель, токсичен для расте­ ний, почвенных микроорганизмов и человека. Никель угнётает гидролитические ферменты в грубогумусной оподзоленной лесной почве. С никелем, загрязняющим почвы, связывают случаи заболевания шизофренией.

В незагрязненной почве ртуть обычно находится в виде следов. Поступление же в почву даже незначитель­ ных количеств ртути оказывает большое влияние на ее биологические свойства. Ртуть снижает аммонифициру­ ющую и нитрифицирующую активность, действие дегид­ рогеназ. Повышенное содержание ртути оказывает небла­ гоприятное воздействие на организм человека. Наблюда­ ется увеличение частоты заболеваний нервной и эндокрин­ ной систем, мочеполовых органов у мужчин, снижение фертильности.

Такой микроэлемент, как свинец, угнетает деятель­ ность не только нитрифицирующих бактерий, но и микро- бов-антагонистов кишечной и дизентерийных палочек Флекснера и Зонне, удлиняет сроки самоочищения почвы. Может снизиться урожай вследствие избыточного внесе­

ния свинца в почву. В результате поступления его из почвы в организм человека наблюдаются патологические изменения со стороны кроветворной и репродуктивной систем, органов внутренней секреции, а также злокаче­ ственные новообразования любой локализации. К микро­ элементам, которые при повышенном содержании их в почве вызывают неблагоприятные явления, относят также бор, ванадий, талий, вольфрам и др.

Аналогично накоплению в почве неорганических хими­ ческих элементов и веществ, приводящих к образованию искусственных геохимических провинций, подобные про­ винции могут возникать и при избыточном содержании органических химических соединений. К ним относятся в первую очередь пестициды.

В искусственно созданных эндемичных провинциях, обусловливаемых этими соединениями вследствие мигра­ ции экзогенных химических веществ из почвы в атмосфер­ ный воздух, воду или растения наблюдаются острые и хронические отравления, случаи аллергических заболева­ ний. Отмечается также повышение бластомогенной опас­ ности почвы, что связано с повышенным содержанием в ней бензпирена и подобных ему соединений вблизи аэро­ дромов, а также вдоль коридоров движения самолетов. Искусственные геохимические провинции с повышенным содержанием канцерогенных веществ в почве наблюдают­ ся также вблизи ТЭЦ с малоэффективными золоуловите­

ме в н е ш н я я с р е д а — ч е л о в е к и к а к и с т о ч н и к з а г р я з н е н и я а т м о с ф е р н о г о в о з д у х а , в о д ы, пи­ щ е в ы х п р о д у к т о в . Почва является главным элемен­ том биосферы, где происходят миграция и обмен всех экзогенных химических веществ нашей планеты. В насто­ ящее время научно доказано, что миграция химических веществ моделирует процесс естественного обмена ве­ ществ в биосфере и подчиняется его законам. В связи с этим в основном из почвы через питьевую воду, пищевые продукты и атмосферный воздух экзогенные химические вещества поступают в организм человека.

Находящиеся в почве химические соединения смыва­ ются в больших количествах с ее поверхности в открытые водоемы или мигрируют в глубину почвы, поступая в грунтовый поток, тем самым определяя качественный состав хозяйственно-питьевых вод. То же следует отме­ тить относительно качественного состава пищевых про­ дуктов растительного происхождения. Качественный со­ став и количество химических веществ в этих продуктах

во многом определяются типом почвы, ее химическим составом, как постоянным, так и полученным извне.

Попадающие в почву химические вещества подверга­ ются испарению и сублимации, попадают в атмосферный воздух, могут накапливаться в нем до концентраций, превышающих ПДК, и достигать уровней, опасных для здоровья людей.

П о ч в а к а к ф а к т о р п е р е д а ч и и н ф е к ц и о н н ы х з а б о л е в а н и й ( э п и д е м и о л о г и ч е с к о е з н а ч е н и е почвы) . Эпидемиологическое значение почвы состоит в том, что в ней, несмотря на антагонизм почвенной микрофлоры, длительно могут сохраняться жизнеспособ­ ными и вирулентными возбудители инфекционных заболе­ ваний. Так, в почве, особенно в ее глубоких слоях, возбудители брюшного тифа могут выживать до 400 сут. В течение этого времени они могут загрязнять подземные водоисточники и заражать человека. Выживаемость от­ дельных микроорганизмов в почве приведена в табл. 26. Длительно сохраняются в почве не только патогенные бактерии, но и вирусы (табл. 27).

В почве длительно (20— 25 лет) сохраняются споры патогенных анаэробных микроорганизмов, постоянно встречающихся в почве населенных мест. К ним относят­ ся споры столбнячной палочки, палочки злокачественного

ской язвы. Постоянное длительное пребывание в почве указанных патогенных микробов и их спор является причиной возникновения соответствующих инфекционных заболеваний при попадании в рану человека загрязненной почвы, употреблении загрязненных пищевых продуктов.

Загрязненная почва может выполнять роль фактора передачи человеку заразного начала таких кишечных инфекций, как брюшной тиф, паратифы А и В, бактери­ альная и амебная дизентерия, холера, сальмонеллезы, амебиаз, лямблиоз, лептоспирозы, водная лихорадка, ин­ фекционная желтуха (болезнь Васильева — Вейля), бру­ целлез, туляремия, сибирская язва, туберкулез, гельминтозы (аскаридоз, трихоцефалез, дифиллоботриоз, описторхоз), инфекционный гепатит (болезнь Боткина), энтеровирусные, а также некоторые аденовирусные заболева­ ния, которые вместе с испражнениями человека и живот­ ных попадают в почву и могут длительно в ней сохранять­ ся.

Передача возбудителей кишечных заболеваний через почву является, как правило, очень сложной. Наиболее простой путь заражения — через руки, загрязненные ин­ фицированной почвой. Известен случай эпидемии брюш­ ного тифа, охватившей за 36 дней 60% детей в детском саду, инфицированных через загрязненный песок. Чаще встречаются более сложные пути передачи инфекционно­ го начала через почву. Например, возбудители кишечных инфекций могут передаваться по одному из таких путей:

восприимчивый организм и т. д. Имеются данные о вспышках брюшного тифа, возникших в результате про­ никновения возбудителей из загрязненной почвы в грунто­ вые воды, о колодезных эпидемиях брюшного тифа и дизентерии, связанных с загрязнением почвы.

Почва играет специфическую роль передатчика зараз­ ного начала таких геогельминтов, как анкилостомиды, аскариды и власоглав. Яйца аскарид сохраняются в почве до 7 — 10 лет. Яйца геогельминтов после выделения из кишечника человека неспособны вызывать заражение и должны созреть в почве до состояния инвазийности в течение от 2— 3 нед до 2— 3 мес.

С почвенной пылью могут распространяться возбуди­ тели ряда инфекционных болезней (микобактерии тубер­ кулеза, вирусы полиомиелита, Коксаки, ECHO) и заболе­ ваний дыхательных путей, заражение которыми происхо­ дит при вдыхании такой пыли здоровыми людьми.

Почва, сильно загрязненная органическими отбросами, служит местом обитания и размножения на ней грызунов,

являющихся источниками таких опасных инфекций, как бешенство, чума, туляремия и др.

Кроме того, эпидемиологическое значение загрязнен­ ной почвы состоит в том, что на ней живут и размножают­ ся мухи, являющиеся активными переносчиками возбуди­ телей кишечных инфекций и других инфекционных забо­ леваний.

Наконец, в почве может происходить естественное обеззараживание сточных вод и отбросов от содержащих­ ся в них патогенных микроорганизмов и гельминтов.

Важным условием, влияющим на жизнеспособность поглощенной биопленкой сапрофитной и патогенной ки­ шечной микрофлоры, является антагонизм простейших и других сапрофитных микроорганизмов. Бактерии кишеч- но-тифозной группы разрушаются бактериофагами и анти­ биотиками. Последние продуцируются микроорганизмами, высшими растениями и тканями животного организма. Большую роль в процессах самоочищения почвы от патогенных микроорганизмов играют ферменты, которые поступают в нее с нечистотами и образуются в результате обмена веществ разнообразной фауны и флоры, населя­ ющей почву. Из факторов, влияющих на жизнедеятель­ ность патогенных бактерий в почве, отмечают также недостаток питательных веществ, аэрацию и колебания температуры. В природных условиях действуют, как правило, комплекс всех перечисленных факторов, и от их сочетания зависит большая или меньшая продолжитель­ ность жизни бактерий, поступающих в почву со сточными водами. Яйца гельминтов, попадая в почву, отмирают. Однако продолжительность их выживания в почве, по последним данным, составляет 7 — 10 лет.

П о ч в а к а к е с т е с т в е н н а я с р е д а о б е з в р е ж и ­ в а н и я о т х о д о в . Почва является той системой жизне­ обеспечения Земли, тем элементом биосферы, в котором происходит детоксикация (обезвреживание, разрушение, превращение в нетоксичные соединения) основной массы поступающих в нее экзогенных органических и неоргани­ ческих веществ. По словам известного гигиениста XIX ве­ ка Рубнера, почва является единственным местом, удов­ летворяющим всем требованиям и дарованной самой при­ родой для обезвреживания загрязнений.

Попавшие в почву органические вещества в виде белков, жиров, углеводов и продуктов их обмена подвер­ гаются распаду вплоть до образования неорганических веществ (процесс минерализации). Параллельно этому процессу в почве происходит процесс синтеза из органиче­ ских веществ отбросов нового сложного органического вещества почвы, получившего название гумуса. Процесс синтеза почвенного органического вещества называется