Экологическое состояние атмосферы

Почва является неотъемлемым звеном кругооборота веществ  в природе. Известны так называемые «биогеохимические провинции», характеризующиеся  избытком или недостатком в природе  одного или нескольких микроэлементов и связанных с этим эндемий и эпизоотии (флюороз, зобная болезнь, метгемоглобинемия и др.)

Загрязненная  почва может участвовать в  механизме передачи многих заболеваний. Заражение человека микроорганизмами, влияние ксенобиотиков, содержащихся в почве, может происходить через грунтовую воду, пыль, грызунов, мух, овощи, при ранениях и непосредствен ком контакте во время сельскохозяйственных и земляных работ.

Достаточно  загрязняется почва вредными промышленными  веществами, такими, как хром, ртуть, медь, цинк, мышьяк, свинец, нефтепродукты, никель, вольфрам, олово и др.

Широкое использование  в сельском и лесном хозяйствах ядохимикатов ведет к загрязнению ими почвы, грунтовых вод и растений, в  том числе сельскохозяйственных культур. Особую опасность представляют препараты ДДТ, гексахлоран, хлородан, токсофен, севин, гранозан и др. Почва воспринимает и передает по пищевой цепочке также радиоактивные вещества из глобальных атмосферных осадков, от специальных объектов и при аварийных ситуациях на атомных электростанциях.

Гигиеническая диагностика почвы в практике учреждений медико-гигиенического профиля  требуется в первую очередь при  выборе земельных участков для строительства  жилых и общественных объектов, водопроводных  линий, мест для сооружений обезвреживания и утилизации бытовых отходов, а также при гигиенической диагностике состояния территории населенных мест. Она включает в себя санитарно-топографическое обследование участка, физико-механический анализ, санитарно-бактериологическое, вирусологическое, гельминтологическое, энтомологическое, санитарно-токсикологическое и радиометрическое исследования.

 

Гигиенисты  условно делят все почвы по их назначению на 3 вида:

1)естественная  почва вне населенных мест;

2)искусственно  созданная почва населенных мест, смешанная с отходами жизнедеятельности населения и отходами промышленности 

3) искусственные  покрытия почвы: асфальтовые,  щебеночные, бетонированные и др.

С гигиенической  точки зрения важна классификация  почв по механическому составу, от которого зависят такие ее свойства, как фильтрующая способность, воздухопроницаемость и т.д.

Из всех слоев  почвы для гигиенистов в первую очередь представляет интерес поверхностный, пахотный слой (горизонт). Это, в среднем, слой почвы толщиной 25 см, который  обрабатывается при выращивании растений. Гигиеническое значение этого слоя обусловлено тем, что именно из него загрязнители почвы могут поступать в сельскохозяйственные растения, поверхностные водоемы, в атмосферный воздух и др.

Кроме поверхностного слоя, важное значение имеют слои почвы, залегающие до грунтовых вод, в которых происходит обезвреживание органических отбросов и сточных вод, формирование качества грунтовых вод и почвенного воздуха; в этих слоях прокладывают канализационные и водопроводные сети и закладываются фундаменты жилых и промышленных зданий.

Слои почвы, в которых происходит формирование почвенных вод, получили название зон  Гофмана. Всего их пять:

- зона испарения;

- зона фильтрации:

- зона капиллярного  поднятия;

- водоносный  горизонт;

- водоупорный  слой.

Толщина слоя зоны испарения в средней  полосе Европы не более 1 м. Этот слой очень  богат органическими веществами, в нем же гнездятся корни растений. Вода, пройдя зону испарения, фильтруется  через нижерасположенный слой почвы  — зону фильтрации (прохождения). Это мощный пласт почвы. В каждом кубическом метре этого слоя почвы может быть задержано 150—350 л воды. В этом слое могут быть задержаны все атмосферные осадки, выпавшие на эту площадь в течение года. После того, как начинается верховодка, зона прохождения заполняется количеством воды, превышающим ее поглотительную способность, избыток воды будет фильтроваться в нижерасположенные слои до тех пор, пока не встретит водоупорный слой, практически не пропускающий воду. Таким водонепроницаемым слоем может быть изверженная порода (например, гранит, известняки, жирная глика). Фильтрующая вода на этом слое задерживается, скапливается и образует зону почвенных или грунтовых вод, или так называемый водоносный горизонт. Из него часть воды будет подниматься вверх, вследствие капиллярности, до высоты, определяемой величиной пор этого почвенного слоя. Образуется зона капиллярности поднятия почвенных вод.

Почва обладает определенными свойствами.

1.Пористость  — суммарный объем пор в  почве в единице объема, выраженный  в процентах. Чем выше пористость, тем ниже фильтрационная способность почвы. Пористость песчаной почвы составляет 40 %, торфяной 82 %.В однородной почве поры тем больше, чем крупнее зернистость. Самые крупные поры имеются в каменистой почве, очень мелкие — в глинистой, самые мелкие — в торфяной.

Кроме естественной пористости почвы, в ней могут  встречаться каналы и трещины, искусственно образуемые животными и человеком. При пористости почвы 60-65 % в ней  создаются оптимальные условия  для процессов самоочищения от биологических и химических загрязнений. При более высокой пористости процессы самоочищения почвы ухудшаются. Почва такого типа оценивается как неудовлетворительная.

2.Воздухопроницаемость  почвы — способность почвы  пропускать воздух через свою  толщу. Проходимость почвы для воздуха определяется только величиной ее пор и не зависит от их общего объема или пористости. Воздухопроницаемость почвы увеличивается с ростом барометрического давления и уменьшается с увеличением толщины слоя почвы и ее влажности.

Движение почвенного воздуха и обмен его с атмосферном воздухом происходят постоянно под влиянием разрушающих их температур, колебаний атмосферного давления и уровня почвенных вод. Проходимость почвы для воздуха и связанное с этим обогащение ее кислородом имеют большое гигиеническое значение, связанное с биохимическими процессами окисления, протекающими в почве и освобождающими ее от органических загрязнений.

Здоровая почва  должна быть крупнозернистой и сухой, так как сырые и мелкозернистые почвы очень плохо вентилируются, а следовательно, в них плохо проходят процессы самоочищения.

3. Водопроницаемость,  или фильтрационная способность  почвы, — это способность почвы  впитывать и пропускать воду, поступающую с поверхности. Впитывание  характеризует первую фазу водопроницаемости, когда свободные поры последовательно заполняются водой. При избытке влаги впитывание ее продолжается до полного насыщения почвы. Вторая фаза - фильтрация - характеризуется движением воды в почвенных порах под действием сил тяжести при полном насыщении почвы водой. Водопроницаемость почвы оказывает решающее влияние на образование почвенных вод и накопление их запасов в недрах Земли. Это имеет непосредственное отношение к снабжению населения водой из подземных источников.

4.  Влагоемкость почвы - это количество воды, которое почва способна удержать в своих недрах сорбционными и капиллярными силами. Влагоемкость обусловливается силой поверхностного сцепления (адсорбция), возникающего между огромной поверхностью почвенных, зерен и омывающей их фильтрующейся водой. Влагоемкость тем больше, чем меньше величина пор почвы и тем больше их объем.

Наибольшей  влагоемкостью обладают торфяники (до 500—700 %). Величина влагоемкости выражается в процентах к весу сухой почвы. Гигиеническое значение влагоемкости почвы связано с тем, что большая влагоемкость вызывает отсырение почвы и находящихся на ней зданий, уменьшает проходимость почвы для воздуха и воды и мешает очищению сточных вод. Такие почвы относятся к нездоровым, сырым, и холодным.

5.Капиллярность  почвы - это способность почвы поднимать по капиллярам воду из нижних горизонтов. Крупнозернистые почвы поднимают воду быстрее, но не на большую высоту. Большая капиллярность почвы может быть причиной сырости зданий.

Состав почвы

Еще в глубокой древности Гиппократ различал почвы «здоровые» и «нездоровые». Здоровыми считались местности возвышенные, сухие и солнечные. К нездоровым относили низкорасположенные, холодные, затопленные, сырые, с частыми туманами.

Каждая почва  состоит из минеральных, органических и органоминеральных комплексов соединений, а также почвенных растворов, воздуха и почвенных микроорганизмов. Для гигиенической оценки степени загрязнения почвы в качестве контроля очень важно знать ее естественный состав.

Минеральные, или неорганические, вещества почвы на 60-80 % представлены кристаллическим кремнеземом или кварцем. Значительное место в минералогическом составе почвы занимают алюмосиликаты.

Содержание  химических веществ в почве можно  оценивать в кларках, под которыми понимают среднее содержание химического вещества в эталонных (незагрязненных) почвах. Кроме кремнезема и алюмосиликатов, в минеральный состав почвы входят практически все элементы таблицы Д.И. Менделеева. Но наибольший интерес представляют фтор, йод, марганец, селен и др., так как их повышенное или пониженное содержание в почве влияет на формирование естественных геохимических провинций, играющих роль в возникновении эндемических заболеваний (флюороз, кариес, эндемический зоб и др.). Гигиеническая оценка степени загрязнения почвы неорганическими соединениями основана на сравнении количественного содержания данного элемента в почве с его ПДК: для ртути - 2Д мг/кг, хрома - 0,05 мг/кг, свинца -20 мг/кг, марганца - 1500 мг/кг, мышьяка — 45 мг/кг.

Органические  вещества почвы представлены как  собственно органическими (гуминовые кислоты, фульвокислоты и др.), синтезированными почвенными микроорганизмами, носящими название гумуса, так и чужеродными для почвы органическими веществами, поступившими в почву извне.

В форме гумусовых  веществ сосредоточены огромные запасы углерода. Увеличение в 2—3 раза содержания углерода органических соединений свидетельствует о возможном загрязнении почвы. Отношение углерода гумуса к углероду растительного происхождения носит название коэффициента гумификации.

 

В чистой почве санитарное число близко к 1. Чем меньше санитарное число, тем грязнее почва.

Санитарно-бактериологическое исследование почвы состоит из определения  в ней общего количества микроорганизмов  на 1 г, числа термофилов на 1 г, колититра, титра-перфрингенс, а в некоторых случаях также присутствия стафилококка, протея и патогенных микробов. Весьма чувствительным в отношении свежего фекального загрязнения является обнаружение в почве жизнеспособных яиц гельминтов (в 1 кг), Основной санитарно-энтомологический показатель загрязнения почвы - число личинок и куколок мух на единицу площади почвы (0,25 м).

Повышенное  содержание органического азота  и углерода без увеличения количества азота аммиака, низкий колититр и  большое количество яиц гельминтов свидетельствуют о свежем фекальном загрязнении почвы при отсутствии минерализации органических веществ. Подобная ситуация, но с появлением азота аммиака, указывает на начавшийся процесс минерализации. Одновременное присутствие органического азота и углерода, азота аммиака, нитритов, нитратов и хлоридов говорит о длительном загрязнении почвы и наличии интенсивной минерализации, органических продуктов. Обнаружение азота нитратов, хлоридов и низкий титр-перфрингенс характеризуют давнее загрязнение почвы без присоединения свежего. Большое содержание азота гумуса и приближение числа Н.И. Хлебникова к единице — достоверный признак интенсивной гумификации.

Гигиеническое значение почвенной влаги состоит  в том, что все химические вещества, а также биологические загрязнители почвы (яйца гельминтов, простейшие бактерии, вирусы) могут передвигаться в ней только с почвенной влагой. Кроме того, все химические и биологические процессы, протекающие в почве, в том числе и самоочищение ее от органических соединений, осуществляются в водных растворах.

Гигиеническое значение почвы заключается в  том, что это огромная, естественная лаборатория, в которой происходят процессы синтеза и разрушения органических веществ, фотохимические процессы, образование  органических и неорганических веществ, гибель многих бактерий, вирусов, простейших и яиц гельминтов. Почва используется для очистки и обезвреживания стоков, нечистот, мусора, оказывает влияние на климат, развитие растительности и др.

 

Эндемическое  значение почвы

Почва является элементом биосферы Земли, который формирует химический состав потребляемых человеком продуктов питания, питьевой воды и отчасти атмосферного воздуха.

Растения, выращенные на щелочных почвах, с высоким  содержанием селена, могут явиться  причиной возникновения «щелочной  болезни» скота (селеновый токсикоз), отравлений людей. Установлена связь между уровнем мышьяка в почвах и случаями заболеваний раком желудка, между содержанием молибдена и случаями заболеваний молибденовой подагрой и раком пищевода.

В настоящее  время, кроме естественных эндемичных по тому или иному химическому элементу почвенных регионов, появились искусственные биогеохимические районы и провинции в результате хозяйственной деятельности человека и внесения отходов — в почву непосредственно или опосредованно попадает огромное количество химических веществ. Все загрязнители почвы можно разделить на химические и биологические (вирусы, бактерии, простейшие, яйца гельминтов).

Химические  загрязнители делятся на две группы:

1)химические  вещества, вносимые в почву планомерно, целенаправленно, организованно (минеральные удобрения, стимуляторы роста растений, пестициды и др.);

2)химические  вещества, попадающие в почву  случайно с техногенными жидкими,  твердыми и газообразными отходами (бытовые и промышленные отходы, выхлопные газы и т.д.). Опасность соединений, как первой, так и второй групп определяется их токсичностью, мутагенным, аллергенным и другими видами воздействия, опасными для здоровья человека.

Так, например, загрязнение почвы фтором за счет промышленных выбросов приводит к возникновению некроза листьев у винограда и абрикосовых деревьев, а затем развитию флюороза у людей, питающихся плодами растений. Наблюдается также возникновение болезней почек, печени, желудочно-кишечного тракта, отмечается неблагоприятное влияние на функцию кроветворения у детей. При повышенном содержании ртути наблюдается увеличение частоты заболеваний нервной и эндокринной систем, мочеполовых органов у мужчин, снижение фертильности (способности производить потомство); в результате поступления свинца из почвы в организм человека наблюдаются изменения со стороны кроветворной и репродуктивной систем, а также злокачественные новообразования.