Текст
                    

30 А.Б. Гудков, О.Н. Попова, Л.А. Соколова ГИГИЕНА ПОЧВЫ

ИНСТИТУТ ГИГИЕНЫ И МЕДИЦИНСКОЙ экологии А.Б. Гудков, О.Н. Попова, Л.А. Соколова ГИГИЕНА ПОЧВЫ Методическая разработка Архангельск Издательский центр СГМУ 2007
Печатается по решению центрального координационно-методического совета Северного государственного медицинского университета Авторы: Гудков А.Б., доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гигиены и медицинской экологии; Попова О.Н., кандидат медицинских наук, доцент кафедры гигиены и медицинской экологии; Соколова Л. А., кандидат- медицинских наук, доцент кафедры гигиены и медицинской экологии Рецензенты: Калинин А.Г., доктор медицинских наук, профессор кафедры безопаснос- ти технологических процессов и производств Архангельского государствен- ного технического университета; Гордиенко ТА., кандидат медицинских наук, заместитель начальника отдела эпидемиологического надзора управления Роспотребнадзора по Ар- хангельской области В методической разработ ке рассмотрены значение и роль почвы как объ- екта окружающей среды, имеющего важное санитарно-эпидемиологическое значение. Предназначена для студентов лечебного, педиатрического медико-про- филактического, стоматологического факультетов и факультета высшего сестринского образования. © Северный государственный медицинский университет, 2007
ТЕМА: «ГИГИЕНА ПОЧВЫ» Цель: ознакомиться с основными гигиеническими требованиями к почве, освоить методические подходы к оценке почвы. Вопросы для собеседования: 1. Понятие о почве. 2. Значение почвы. 3. Эпидемиологическая роль почвы. 4. Гигиеническое значение состава и свойств почвы. 5. Загрязнение и самоочищение почвы. 6. Санитарно-гигиеническая оценка почвы. 7. Организация контроля и качества почв. Понятие о почве Почва - рыхлый поверхностный плодородный слой земной коры, состо- ящий из поверхностных горных пород, измененных под воздействием физи- ческих, химических, биологических, технических факторов, представляющий собой сложный комплекс минеральных и органических частиц, заселенный огромным количеством микроорганизмов. Плодородие почвы зависит от наличия питательных веществ, а также воздушного, водного и теплового режимов местности. Это свойство поч- вы обусловливает ее важнейшую для жизни общества роль - на 95 - 97 % обеспечивать население планеты продуктами питания (именно за это землю называют “матерью-кормилицей”). Земельные ресурсы планеты достаточно велики, чтобы обеспечить про- довольствием не только современное население, но и население ближайшего будущего. Однако численность людей на земном шаре растет и количество пахотных угодий на душу населения уменьшается. В частности, происходит разрушение и деградация почвенного покрова под влиянием нерациональ- ной хозяйственной деятельности человека, плодородные земли отводятся под населенные места, наблюдаются опустынивание и эрозирование почв, а работы по рекультивации земель ведутся слабо. Для России существенное значение имеет и такое неблагоприятное обсто- ятельство, что практически все сельскохозяйственные угодья расположены в районах рискованною земледелия и значительные территории находятся в зоне “вечной” мерзлоты. Исторически изучение почвы, ее оценку по различным показателям ус- ловно можно разделить на 4 этапа: 3
1. Допастеровский период (до 1852 г.). Важным для этого периода является локалистическая теория Петтенкофера, который считал, что все эпидемии тесно увязываются с механическим составом почвы, содержанием углекис- лого газа и количеством органических веществ. Не подозревая о возбудителях инфекционных заболеваний, он выдвинул некоторые косвенные показатели санитарного состояния почвы. Создание локалистической теории вызвало волну оздоровительных мероприятий во всех странах Европы. В России первые работы по изучению почвы принадлежат А.П. Доброславину, который изучал почвы района Санкт-Петербурга. II. Постпастеровский период, начавшийся с открытий Л. Пастера (1852 г.) и охвативший целое столетие. Этот период характеризуется интенсивным изучением химического состава почвы и всего живого, что обнаружилось в почве. В этот период возникло учение о биогеохимических провинциях и окончательно изучено эпидемиологическое значение почвы. III. Третий период (1952 1972) характеризуется недооценкой почвы как одного из главных компонентов окружающей среды, от которого зависят ус- ловия жизни и здоровья населения. В этот период недостаточное внимание уделялось вопросам санитарной охраны почвы. IV. Период (с 1972 г. по настоящее время) характеризуется изучением почвы как фактора, определяющего ее первостепенное значение в циркуляции химических веществ, связанных с выбросами промышленных предприятий и автотранспорта. Именно в этот период нашла обоснование схема норми- рования химических веществ в почве. Почва состоит из минеральных соединений (материнская горная поро- да), органических и органоминеральных соединений (гумус, или перегной, - результат распада отживших макро- и микроорганизмов, растений), мик- роорганизмов, почвенного воздуха и воды. Значение почвы За счет сложных химических и фотохимических процессов, постоянно про- текающих в почве, происходят круговорот веществ в природе и почвообразо- вание путем разрушения и синтеза органических и неорганических соединений. Как один из основных элементов внешней среды, почва и подстилающие ее породы грунт - оказывают большое влияние на здоровье и санитарные условия жизни людей. От типа почвы и ее химического состава зависят растительность мест- ности, химический состав пищевых продуктов растительного и, следова- тельно, животного происхождения. Наличие микроэлементов в растениях, даже в небольших количествах, постоянно связано с их ролью в усвоении азота и фотосинтезе. Недостаток или избыток тех или иных химических элементов 4
в почве или грунте приводит к недостатку или избытку их в пищевых про- дуктах или в воде, что оказывает влияние на здоровье населения. По мнению А.Д. Дериглазова (1999), в организме человека содержится около 60 различ- ных химических элементов, что составляет около 0,6 % от общего веса, однако академик Г.И. Румянцев (2000) отмечает, что из 92 встречающихся в природе элементов 81 обнаружен в организме человека. Только для поддержания нормального состава крови человека необходимо около 25 микроэлементов, а в состав грудного молока их входит около 30. В зависимости от поведения в живых системах 9 микроэлементов, та- ких как железо, йод, медь, хром, кобальт, молибден, марганец, цинк, селен, признаны эссенциальными, т. е. жизненно необходимыми. При недостатке этих микроэлементов возникают функциональные нарушения, устраняемые путем введения в организм этих веществ. Кусловно эссенциальным микроэлементам относят фтор, никель, вана- дий, мышьяк, кремний, литий, бор и бром. В группу токсичных микроэлементов входят алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий, барий, висмут и таллий. Степень обеспеченности растительных и животных организмов микро- элементами находится в прямой зависимости от наличия их в земной коре (почве). Именно на этот момент впервые указал академик В.И. Вернадский. На основе этого академик А.П. Виноградов создал учение об аномальных естественных биогеохимических провинциях. Местности (ареалы), где в почве или воде имеется недостаток или из- быток химических элементов, называются аномальными геохимическими провинциями. На данных территориях у обитающих здесь организмов - лю- дей, животных, растений - могут иметь место отклонения в обмене веществ, функциональные и морфологические изменения и заболевания. Характер нарушения обмена веществ или клиническая картина заболевания зависят от того, какой микроэлемент (или микроэлементы) находится в данном ареале в дефиците или избытке. Все виды нарушений, зависящие от геохимической обстановки местности, объединяют в понятие геохимические эндемии. Известно, что к 1958 г. на территории бывшего СССР было выявлено 14 таких естественных биогеохимических провинций, а к 1990 г. количество их удвоилось вследствие изучения новых территорий. В последние годы в результате хозяйственной деятельности человека в почву прямо или косвенно поступает огромное количество химических веществ и соединений, что ведет к образованию искусственных биогеохи- мических провинций. . 5
Все химические вещества, попадающие в почву, можно разделить на 2 группы: I. Химические вещества, вносимые в почву планомерно, целенаправленно, организованно: • пестициды (до 90-100 тыс. тонн в год); • минеральные удобрения; • структурообразователи почвы; • стимуляторы роста растений и др. Только в случае избыточного внесения их в почву они становятся загряз- нителями. II. Химические вещества, попадающие в почву случайно, с техноген- ными жидкостями, твердыми и газообразными отходг!МИ. Территориально это связано с конкретными видами промышленности, а следовательно, с определенным видом химического загрязнения. Эти территории, разумеет- ся, страдают избытком определенных химических веществ. На территории России имеется около 40 территорий, которые определяют как искусственные биогеохимические провинции. Уже взяты на учет области с избытком свинца, фтора, кадмия, талия, брома, ртутных соединений и даже берилия. Вокруг больших городов и крупных центров цветной и черной метал- лургии, химии и нефтехимии возникают территории, на которых в 10 раз и более превышены предельно-допустимые концентрации свинца, марганца, ванадия, фтора, меди, никеля, кобальта, пестицидов, радионуклидов и других вредных веществ. Эти вещества включаются в биологический цикл и, естественно, не минуют человека. Опасность соединений как первой, так и второй группы химических веществ определяется их токсичностью, бластомогенным, аллер- генным, мутагенным, эмбриогенным и другими видами воздействия. К настоящему времени среди животных обнаружен ряд геохимических, эндемий, являющихся следствием недостатка или избытка J, F, В, Мп, Zn, Со, Си, Se, Sr, Mg, Be, Li, Hg и некоторых других микроэлементов. Описаны «эндемии миксты» от недостатка нескольких микроэлементов или нарушения оптимального сочетания их. Значительно сложнее выявить связь между химическими условиями местное ги и состоянием здоровья населения, поскольку в этом случае насла- ивается влияние социальных условий. Геохимические условия местности в наибольшей мере оказывают влияние на сельское население в том случае, если в питании последнего преобладают местные продукты. По этой причине наиболее тяжелые эндемии наблюдались среди сельского населения горных местностей, питание которого наиболее автономно. 6
Связь здоровья населения с геохимическими условиями местности обна- ружена еще в начале XIX столетия, когда было установлено, что причиной эндемического зоба (а в горах эндемического зоба и кретинизма) является бедность почвы и местных пищевых продуктов йодом. Наблюдались энде- мии флюороза, вызываемые высоким содержанием фтора в горных породах и воде. В последующем были выявлены геохимические эндемии, связанные с высоким содержанием в почве молибдена («молибденоз», или эндемичес- кая подагра), свинца (нарушения со стороны нервной системы), стронция (хондро- и остеодистрофии), селена (поражения печени и других органов пищеварительной системы), бора (борные энтериты) и некоторые другие. Выявление геохимических эндемий нередко является трудной задачей; если эндемический зоб, флюороз, эндемическая подагра характеризуются выраженными морфологическими изменениями, что облегчает их выявление, то другие геохимические эндемии, как не без основания полагают, выявлены и изучены далеко не все. Кроме того, есть основания полагать, что вызыва- емые геохимическими условиями местности отклонения в обмене веществ могут отрицательно влиять на реактивность организма, уменьшая сопротив- ляемость, способствуя процессам старения и т.п. Кроме этого, П.А. Власюк (1983) указывает, что повышенная заболеваемость раком желудка встречается в тех местностях, где наряду с недостатком магния в почве имеется дефицит бора, марганца, кобальта, меди и йода. К числу мероприятий, предупреждающих возникновение эндемических заболеваний и нарушений, относятся подкормка почвы и животных недостаю- щими микроэлементами, рационализация питания населения, завоз пищевых продуктов в эндемические местности, добавление йода (или других микро- элементов) к соли или хлебу, замена источников воды, богатой фтором или другими микроэлементами, дефторирование или фторирование воды и т.д. Повышенный уровень радиоактивности почвы и горных пород в отдельных местностях, например, месторождениях урановых руд, может привести к локальному повышению радиоактивности воздуха, питьевых вод и растений, т.е. увеличению естественного фона ионизирующих из- лучений. В связи с развитием научно-технического прогресса выросло загрязнение почвы химическими и радиоактивными веществами, содержащимися в атмосферных выбросах и других отходах промышленности, электростан- ций, транспорта. Важным источником загрязнения почвы стали стойкие пестициды, применяемые в сельском и лесном хозяйстве. Систематическое применение пестицидов ведет к их накоплению в атмосферном воздухе, воде 7
и почве, продуктах растительного и животного происхождения, организме человека. К таким препаратам относятся хлорорганические соединения, в частности ДДТ - 1,1-Ди (4-хлорфенил)-2,2,2-трихлорэтан. Содержание пестицидов в почве не должно превышать допустимых количеств. В настоя- щее время утверждены предельно допустимые концентрации (ПДК) для 30 химических веществ, ПДК и ориентировочно-допустимые количества для 111 пестицидов в почве. Изменяют природный химический состав почвы минеральные удобрения. При этом возможны следующие пути поступления химических загрязнений из почвы в организм человека: 1) почва человек, в результате непосредственного контакта; 2) почва атмосферный воздух - человек; этот путь имеет место при испарении легучих химических веществ, а также при образовании почвенной пыли на обработанных пестицидами полях; 3) почва - подземные воды человек; возможен в тех случаях, когда химические вещества вымываются (осадками или при орошении) в нижележащие слои почвы и достигают подземных вод, используемых для питья, 4) почва - открытые водоемы - человек; почва - открытые водоемы - планктон или водные растения рыбы - человек; с поверхностным стоком в водоемы в настоящее время поступает много химических веществ, в то время как барьерная роль водопроводных очистных сооружений в отношении их невелика; 5) почва - растительные продукты питания человек и почва - растения животные - человек. Санитарная охрана почвы от загрязнения вредными химическими ве- ществами осуществляется путем ограничения атмосферных выбросов и других отходов, гигиенически обоснованными методами удаления, хранения, обезвреживания и утилизации жидких и твердых отбросов, рационального применения пестицидов и минеральных удобрений. От физико-химических свойств почвы и грунта зависит и состав под- земных вод. Также почва оказывает огромное влияние на свойства и состав воды открытых водоемов. Почва является одним из климатообразующих факторов. Тепловой режим почвы оказывает влияние на тепловые свойства приземного слоя воздуха. Заболоченность почвы или высокое стояние грунтовых вод делают климат местности нездоровым и могут явиться причиной появления сырости в зданиях. Знание свойств почвы и грунта необходимо при возведении зданий и
прокладке водопроводной и канализационной сети. Микрорельеф почвы и другие ее особенности учитываются при выборе земельных участков для строительства, при планировке и благоустройстве населенных мест. Важное значение почвы состоит в том, что оиа используется для уда- ления, обезвреживания и утилизации (как удобрение) образующихся в населенных пунктах жидких и твердых отбросов. О том, что почва является естественным приемником всех отбросов жизнедеятельности человека, писал еще в середине XIX в. гигиенист Рубнер: «Единственным местом, удовлет- воряющим требованиям и предназначенным самой природой для восприятия органических отбросов, является почва. ..ив почве даны все условия к тому, чтобы благодаря совершающимся в ней процессам различные органические вещества превратились в те же формы неорганических соединений, в виде которых они являются необходимым питательным материалом для растений». Отбросы, богатые органическими веществами, могут содержать патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов. Поэтому при низком уровне благоуст- ройства населенных мест и плохо организованной очистке отбросы и нечис- тоты, загрязняя почву, делают ее опасной для здоровья людей. В этом случае вследствие разложения органических веществ в почве образуются зловонные газы, загрязняющие атмосферный воздух. Кроме того, органические вещества могут служить питательным субстратом для патогенных микроорганизмов и личинок насекомых, являющихся переносчиками инфекций. Загрязненная почва может служить местом массового выплода мух, а патогенная микрофло- ра может поступать из нее в открытые водоемы и подземные воды и заражать их. Причиной инфицирования и инвазии людей, особенно детей, может быть и непосредственное соприкосновение с почвой, загрязненной отбросами. Эпидемиологическая роль почвы Эпидемиологическая роль почвы заключается в возможности передачи таких инфекций, как кишечные (брюшной тиф, дизентерия, холера и др ), анаэробные (столбняк, ботулизм, газовая гангрена), пылевые (туберкулез), вирусные (полиомиелит, болезнь Боткина), зоонозные (сибирская язва, сап, бруцеллез), геогелъминпюзы (аскаридоз, энтеробиоз, анкилостомидоз и др.). Заражение этими инфекциями происходит прямым контактным путем через загрязненную почвой раневую поверхность (раневые инфекции - стол- бняк и газовая гангрена), загрязненные почвой руки и косвенным - через загрязненную почвой воду, пищевые продукты, животных, насекомых-пере- носчиков, главным образом мух. Вне населенных пунктов почвенная микрофлора, как правило, состоит из безвредных сапрофитов. Патогенные микробы поступают в почву преимущес- твенно с фекалиями, мочой, мусором, трупами, навозом, сточными водами. 9
Приспособившись к паразитическому образу жизни в организме человека и животных, патогенные микробы не находят в почве благоприятных условий для своего развития и рано или поздно погибают или изменяются и теряют вирулентность. Отмирание их в почве происходит в результате высушивания, неблагоприятных температурных условий, бактерицидного действия солнеч- ных лучей (на поверхности), отсутствия питательного материала, антагонис- тического действия почвенной микрофлоры и других факторов. Основная масса как сапрофитных, так и патогенных микроорганизмов находится на глубине от 1 до 10 см. Количество сапрофитов достигает сотен тысяч и миллионов микробов в 1 г почвы. С увеличением глубины количество микробов резко уменьшается. Даже на глубине 25 см их в 10 - 20 раз мень- ше, чем на глубине 2 см, а на глубине 4 - 7 м при ненарушенной структуре поверхностного слоя грунт в большинстве случаев почти стерилен. В самом поверхностном слое почвы микроорганизмов также меньше вследствие бак- терицидного действия солнечных лучей. Во всех случаях нарушения стру ктуры поверхностного слоя (роющими жи- вотными, выгребом, колодцем, карьером и т. д.) возможно проникновение мик- роорганизмов в более глубокие слои подстилающих пород и в подземные волы. Патогенные микроорганизмы, не образующие спор (к ним принадлежат возбудители кишечных инфекций, туляремии, чумы, бруцеллеза, лептоспи- розов, полиомиелита, туберкулеза и др.), не встречают в почве условий для размножения и обычно погибают в ней через несколько дней или недель. Однако в почве, загрязненной органическими веществами, они способны сохранять жизнеспособность достаточно долго (табл. I). Таблица 1 Выживаемость патогенных микробов в почве Возбудитель болезни Средний срок, нед. Максимальный срок, мес. Тифопаратифозная группа 2 3 Более 12 Дизентерийная группа 1,5-5 Около 9 Холерный вибрион 1-2 До 4 Палочка бруцеллеза 0,5 3 До 2 Палочка туляремии 1-2 До 2,5 Палочка чумы Около 0,5 До! Туберкулезная палочка Около 13 До 7 До своей гибели микроорганизмы могут попасть из почвы в поверхност- ные или подземные воды, на поверхность овощей и ягод и на руки людей Они ю
могут также распространяться 1рызунами, мухами и другими насекомыми; грызуны при этом могут быть не только переносчиками некоторых инфекций, но и их источником (так как, заражаясь, сами болеют этими инфекциями). Заражение людей возможно и при непосредственном контакте с почвой, в частности детей во время шр. К спорообразующим микробам, выживающим в почве годами, принадле- жат возбудители ботулизма, столбняка, газовой гангрены и сибирской язвы. Возбудители ботулизма, столбняка и газовой гангрены попадают в почву преимущественно с выделениями человека и животных. Заражение почвы возбудителями ботулизма связано с опасностью инфици- рования спорами пищевых продуктов и последующим тяжелым заболеванием людей ботулизмом. Заболевание столбняком и газовой гангреной может возн икнуть при загряз- нении повреждений (ран, царапин и др.) почвой, содержащей возбудителей этих заболеваний. Сибиреязвенные палочки могут попадать в почву с экскрементами живот- ных, больных сибирской язвой, с их трупами, а также со сточными водами кожевенных заводов и шерстомоек. Споры сибиреязвенных бактерий выжива- ют в почве десятки лет. Заражение скота происходит при поедании нм травы, загрязненной спорами. Наблюдались случаи заражения людей, ходивших босыми при наличии повреждений кожи по зараженной почве. Загрязненная почва является благоприятным местом развития мух (осо- бенно синантропной «комнатной» мухи). Наличие большого количества мух является наглядным показателем санитарного неблагополучия, так как свиде- тельствует о нарушении сроков удаления твердых отбросов из населенного пункта. Срок развития мухи от личинок до половозрелой особи - от 4 до 7 суток. Кроме того, мухи сами являются очень активными переносчиками возбудителей, в первую очередь кишечных инфекций. Следует помнить также, что почва служит средой для развития личинок та- ких вредных для человека насекомых, как блохи, мухи, москиты и слепни. Большую эпидемиологическую роль почвенный фактор шрает в распро- странении геогельминтов (аскариды, власоглавы, острицы, анкилостомы), особенно таких, как аскариды и власоглавы. Глисты, вызывающие эти за- болевания, носят название геогельминтов, потому что почва является той средой, в которой их яйца созревают до инвазионной стадии и длительно сохраняют жизнеспособность, в отличие от биогельминтов (бычий и свин- ной цепень, эхинококк, кошачья двуустка), которым для развития требуется промежуточный хозяин. С фекалиями человека может поступать в почву огромное количество 11
жизнеспособных яиц гельминтов. Так, одна зрелая самка аскариды отклады- вает в кишках человека до 24 000 оплодотворенных яиц в сутки. Созревание яиц в почве в зависимости от условий происходит за 10 50 суток. Для этого требуются доступ кислорода, температура в пределах 12 - 38° С, определен- ная влажность, затененные от солнца участки. Погибают яйца от действия ультрафиолетовых лучей солнца, высыхания, при температурах ниже -30° С и выше +50° С. На глубине 2,5 - 10 см яйца, защищенные от инсоляции и высыхания, сохраняются в жизнеспособном состоянии свыше года. Яйца переносят повторное замораживание и оттаивание, поэтому, перезимовав, сохраняют жизнеспособность. По данным С.А. Альф, почва в большинстве случаев очищается от яиц аскарид в течение 10,5 - 14 мес. Яйца i-ельминтов проникают в организм человека с загрязненными ово- щами и другими пищевыми продуктами. В местностях с теплым или умеренным и влажным климатом при непра- вильно организованной очистке населенных мест пораженность жителей, в особенности детей, аскаридозом и трихоцефалезом может достигать 90% и более. Напротив, в местностях с засушливым жарким климатом и в суровых условиях Севера яйца глистов вскоре погибают в почве, благодаря чему за- болеваемость населения этими глистными инвазиями невелика. Для развития яиц анкилостомы в почве необходимы температура 14 - 37° С, наличие кислорода и высокая влажность. Это заболевание распро- странено в тропических странах между 45° с. ш. и 30° ю. ш. Анкилостомидозы имеют место в некоторых районах Средней Азии, Закавказья, на Дальнем Востоке. В умеренном климате условия для развития яиц и личинок анкилос- томы создаются лишь в шахтах при заносе этой инвазии приезжими. Загрязнение почвы и растительности фекалиями человека, содержа- щими отдельные членики и онкосферы ленточных глистов, может явиться причиной инвазирования крупного рогатого скота и свиней с последующим распространением тениаринхоза и тениоза среди населения в случае несоб- людения санитарных правил при получении и кулинарной обработке мясных продуктов. Гигиеническое значение состава и свойств почвы Почва состоит из твердых частиц и свободных промежутков между ними, заполненных воздухом или водой. К частицам почвы с диаметром более 3 мм относятся камни и гравий, от 1 до 3 мм - крупный песок и менее 1 мм мелкий песок, глина, пыль, ил. С гигиенической точки зрения важно знать основные свойства почвы, чтобы уметь заключить, здоровой или нездоровой будет та или иная почва. 12
К ним относятся пористость, воздухо- и водопроницаемость, влагоемкость, капиллярность, температура, почвенные организмы. Пористость - суммарный объем пор в единице объема почвы, выражен- ный в процентах. От этого свойства зависит ее фильтрационная способность: чем выше пористость почвы, тем эта способность ниже. Например, у песчаной почвы она составляет 40 %, а у торфяной - 82 %. Известно, что при пористости 60 -65 % создаются наилучшие условия для процессов самоочищения, а при более высокой пористости процесс самоочищения почвы замедляется. Воздухопроницаемость - способность почвы пропускать воздух. Она зависит от величины пор почвы, увеличивается при повышении атмосферного давления и уменьшается с увеличением толщины слоя почвы и ее влажности. Высокая воздухопроницаемость - благоприятное гигиеническое свойство, так как она способствует аэрированию почвы, т.е. насыщению кислородом, необходимым для окисления органических веществ. Водопроницаемость (фильтрационная способность) - способность почвы впитывать и пропускать воду, поступающую в основном с атмосферными осадками. Это свойство важно для образования почвенной воды и запасов ее в подземных слоях. Вода необходима для существования живых организмов и роста растений. 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. Влагоемкость - количество влаги, которое почва способна удерживать с помощью сорбционных и капиллярных сил. Она тем больше, чем меньше поры и чем больше их суммарный объем. Гигиеническое значение этого свойства заключается в том, что высокая влагоемкость способствует сырос- ти почвы, снижению воздухо- и водопроницаемости, ухудшает процессы самоочищения. Почвы с таким свойством считаются сырыми, холодными и, значит, нездоровыми. Капиллярность — способность почвы поднимать воду по капил лярам из глубоких слоев в верхние. Чем больше в почве мелких пор, тем она более капиллярна и тем выше по ней поднимается вода, что может стать причиной сырости подвалов и нижних этажей зданий. Температура почвы влияет на температуру приземного слоя атмосферы, тепловой режим помещений 1-го эзажа и подвальных помещений, а также жизнедеятельность почвенных микроорганизмов и процессы самоочище- ния. Степень нагревания почвы солнцем зависит от географического положения местности, ее рельефа, времени года, суток и характера почвы. Сильнее и 13
быстрее нагреваются склоны, обращенные к южным направлениям, темный цвет почвы способствует поглощению тепла, а светлый - его отражению (аль- бедо), сухие почвы прогреваются быстрее, чем сырые. Суточные колебания температуры воздуха отражаются до глубины не более 1 м. Однако в сильные морозы почва может промерзать на глубину 1-2 м, что необходимо учитывать в строительной практике при прокладке водопроводных и канализационных труб, заложении фундаментов зданий. В холодном климате северных районов почва на определенной глубине никогда не оп аивает, образуя слой “вечной” мерзлоты. Крупнозернистые почвы, как правило, обладают хорошей воздухо- и водопроницаемостью, мелкозернистые - значительной водоемкостью, вы- сокой гигроскопичносью и капиллярностью. В гигиеническом отношении для жилищного и коммунального строительства следует выбирать участки с крупнозернистой почвой. Почвенные организмы. Естественными обитателями почвы являются разнообразные представители почвенной флоры и фауны, число которых не- постоянно и зависит от состава почвы, ее температурного режима, инсоляции, механической обработки и других моментов. К почвенной флоре относятся грибы, водоросли, бактерии и вирусы. Фауна представлена одноклеточными организмами, простейшими, нематодами, клещами, личинками и куколками мух, дождевыми червями, млекопитающими (кроты, мыши, крысы и др.). Почвенные организмы оказывают на состояние почвы прямое и косвенное влияние, способствуя процессам самоочищения и повышению плодородия. В то же время некоторые грызуны могут загрязнягь почву и воду лептос- пирами, а клещи являются переносчиками трансмиссивных заболеваний (энцефалит). В свете вышеизложенного понятно огромное профилакгическое значе- ние осуществляемой в нашей стране системы мероприятий по санитарной охране почвы от загрязнения патогенными возбудителями, химическими и радиоактивными веществами. Загрязнение и самоочищение почвы Почва загрязняется остатками умерших растений и животных, а также продуктами их жизнедеятельности. В населенных местах к этому добавляются большие количества нечистот и отбросов. Скопление отбросов на поверхности земли могло бы сделать невозможной жизнь людей, если бы одновременно с загрязнением в почве не происходили процессы самоочищения. Самоочищение почвы является сложным и относительно длительным биологическим процессом, в течение которого органические вещества пре- 14
вращаются в воду, углекислый газ, минеральные соли и гумус, а патогенные начала отмирают. Процесс самоочищения почвы протекает следующим образом. При загрязнении почвы жидкая часть отбросов фильтруется, а взвешенные в ней органические частицы, микроорганизмы и яйца гельминтов задержи- ваются в порах. Зерна почвы, обладая большой сорбционной способностью, поглощают из просачивающейся жидкости растворенные органические коллоидные вещества и дурно пахнущие газы. В верхних слоях почвы, где задерживаются органические вещества, оби- тает большое количество различных видов микробов, актиномицетов, гри- бов, водорослей, простейших, червей, личинок насекомых, которые активно участвуют в процессах самоочищения почвы. Минерализация органических веществ в почве может протекать как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Происходящие в анаэробных усло- виях процессы гниения и брожения органических веществ сопровождаются выделением дурно пахнущих газов, загрязняющих атмосферный воздух. Поэтому при обезвреживании нечистот нужно создавать такие условия, в которых преобладали бы аэробные процессы минерализации, т. е. нужно обеспечить достаточный доступ кислорода к загрязненной почве и не пере- гружать ее большим количеством отбросов. В присутствии кислорода воздуха аэробные микроорганизмы разлагают углеводы до углекислого газа и воды. В анаэробных условиях, кроме этих продуктов, образуются метан и другие дурно пахнущие газы. Клетчатка растений, попадающая в почву в особенно большом количестве, подвергается здесь метановому брожению с образованием газов и воды. Из клетчатки образуются также гуминовые соединения. После расщепления жиров на глицерин и жирные кислоты последние в аэробных условиях распадаются до углекислого газа и воды, а в анаэробных условиях их распад сопровождается образованием дурно пахнущих летучих жирных кислот. Разложение белковых соединений совершается в два этапа. На первом эта- пе, носящем название аммонификации, белки разрушаются до аминокислот, которые в свою очередь распадаются до аммиака и его солей. Кроме аммиака, из аминокислот образуются кислоты жирного и ароматического ряда. Эти превращения протекают под воздействием анаэробов (В. putrificus, sporogenes и др.), факультативных анаэробов (В. micoides и др.), аэробов (В. mesentericus, subtilis и др.), актиномицетов и грибов. Аммонификация мочевины осуществляется уробактериями и другими микробами. При условиях, благоприятствующих размножению анаэробов, образуются 15
промежуточные продукты распада белка, обладающие сильным зловонием (индол, меркаптаны, летучие жирные кислоты, сероводород и др,). При наличии в почве кислорода параллельно с первым этапом протекает второй этап минерализации - нитрификация, в процессе которой аммиак окисляется до азотистой кислоты (с помощью В. nitrosomonas), а последняя -до азотной (с помощью В. nitrobacter). Аэробные микроорганизмы окисляют и другие промежуточные продукты распада белков. В итоге в почве образуют- ся нитраты, сульфаты, фосфаты и карбонаты, т. е. соединения, усваиваемые растениями. Следовательно, благодаря процессам самоочищения почвы органические вещества превращаются в те формы неорганических соеди- нений, в виде которых они служат необходимым питательным материалом для растений, и, таким образом, снова поступают в кругооборот веществ, происходящий в природе. Процессы нитрификации гребуют хорошей аэрации почвы, благоприятных температурных условий и влажности не меньше 25 - 30%. Оптимальные тем- пературные условия для нитрификации 25 37° С. Процессы нитрификации прекращаются при температуре ниже 3° и выше 56° С. Одновременно с процессами разложения в почве благодаря ассимиляции нитратов бактериями протекают процессы синтеза различных органических, в том числе и белковых, веществ, входящих в плазму микроорганизмов. По мере самоочищения почвы от органических загрязнений (по ранее рассмотренным причинам) отмирает и патогенная микрофлора, главным образом, неспороносные микробы и яйца гельминтов. Очень важно в интенсивности процесса самоочищения почвы явление гуммификации. После всех превращений в почве образуется гумус (пе- регной), в состав которого входят 1умины, углеводы, жиры, органические кислоты, минеральные вещества и протеиновые комплексы, образовавшиеся в результате микробного синтеза. В гумусе много сапрофитных микроор- ганизмов. Гумус является хорошим удобрением; он медленно разлагается, постепенно отдавая растениям необходимые им питательные вещества. В санитарном отношении важно, что 1умус, несмотря на наличие органи- ческих веществ, не загнивает, не выделяет зловонных газов, не привлекает мух. Он не содержит патогенных микробов, кроме спороносных. На этой стадии обезвреживание отбросов в почве считают законченным. К факторам, способствующим отмиранию микроорганизмов и яиц геогель- минтов, относятся такие, как бактериофаги и антибиотики, присутствующие в почве, солнечный свет, высыхание почвы. Так, при действии солнечного света и высыхания почвы яйца аскарид на ее поверхности погибают в течение 7 ч - 5 дней; однако на глубине 2,5-10 см они сохраняют свою жизнеспособ- 16
ность в течение года. Вспахивание или перекапывание почвы, способствуя аэрации, ускоряет ее самоочищение. Наоборот, пере!рузка почвы органическими отбросами ведет к развитию анаэробной микрофлоры и замедляет самоочищение, что сопровождается образованием зловонных продуктов распада. Все сказанное свидетельствует об огромном санитарном значении про- текающих в почве процессов самоочищения. В настоящее время почвенные методы обезвреживания отбросов и фекально-хозяйственных сточных вод широко используются в практике. При этом не только используются естествен- но протекающие процессы самоочищения почвы. Люди научились управлять ими и даже воспроизводить их на искусственных сооружениях, например, на биофильтрах и других устройствах, предназначенных для очистки сточных вод и обезвреживания твердых отбросов. Санитарно-гигиеническая оценка почвы Предметом санитарно-гигиенической оценки почвы являются: 1. Показатели химического состава почвы — содержание в ней микро- и макроэлементов, солей и их влияние на изменение химического состава пищевых продуктов и воды. 2. Способность почвы к самоочищению. 3. Эпидемиологическая роль почвы, характеризующаяся: • выживаемостью в почве патогенных бактерий, спор и вегетативных форм бацилл и вирусов; • ролью почвы как промежуточной среды развития гельминтов; • ролью почвы в развитии мух (от личинки до половозрелой особи). 19 февраля 1991 года был принят закон Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды», в котором в отношении почвы определены наиболее важные задачи: I. Охрана естественных свойств почвы, важных с точки зрения ее плодородия и содержания биомикроэлементов. 2. Охрана почвы от внесения в нее токсических, бластомогенных веществ. 3. Охрана почвы от загрязнения органическими веществами. Таким образом, гигиеническая оценка почвы проводится с целью опреде- ления ее качества и степени безопасности для человека, а также разработки мероприятий (рекомендаций) по снижению химических и биологических загрязнений (табл.2, прил. 1, 2). 17
Таблица 2 Оценка степени эпидемической опасности почвы Катего- рия за- грязнения почв Индекс БГКП Индекс эн- терококков Патогенные бактерии, в т.ч. сальмо- неллы Яйца гсо- гельминтов Личинки Л куколки -К мух экз.в поч- ве с площадью 20x20 см Чистая 1-10 1-10 0 0 0 Умеренно опасная 10-100 10-100 0 До 10 Л до 10 К - отс. Опасная 100-1000 100-1000 0 До 100 Л до 100 К до 10 Чрезвы- чайно опасная 1000 и выше 1000 и выше 0 >100 Л>100 К>10 Одним из важных показателей загрязнености почвы является санитарное число, или число Хлебникова, — это отношение азота гумуса почвы к общему органическому азоту почвы. В чистой почве 0,98-1,0, а в сильно загрязненной 0,7 и меньше. В чистой почве показатели численности личинок мух и яиц гельминтов должны равняться нулю, коли-титр - 1,0 т итру анаэробов - 0,1. Говоря о составе почвенного воздуха в чистой почве на глубине 1 м, следует отметить следующие показатели: СО2 - 0,38 -0,8%, О., - 19,75-20%, СН4 и Н2 - отсутствуют. Снижение количества кислорода, увеличение процента углекислоты, появление метана и водорода - результат за!рязнения. При длительном наблюдении за процессами самоочищения почвы ус- тановлено, что после сильного загрязнения при коли-титре 0,0001 г только через год показатели достигают нормы (коли-титр 1,0). Согласно СанПина 2.1.7.1287 - 03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы», по степени опасности в санитарно-эпидеми- ологическом отношении почвы населенных мест могут быть разделены на следующие кат егории по уровню загрязнения: чистая, допустимая, умеренно опасная, чрезвычайно опасная. Выделяют 3 класса опасности химических загрязняющих веществ: К первому классу относятся: мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, цинк, фтор, 3,4-бензапирен. Ко второму классу относятся такие вещества, как бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром. К третьему классу - барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, 18
ацетоферен. Гигиенические требования к качеству почв устанавливаются с учетом их специфики, почвенно-климатических особеностей населенных мест, фонового содержания химических соединений и элементов. Гигиенические требования к качеству почв территорий населенных мест устанавливаются в первую очередь для наиболее значимых территорий (зон повышенного риска): детских и образовательных учреждений, спортив- ных, игровых, детских площадок жилой застройки, площадок отдыха, зон рекреации, зон санитарной охраны водоемов, прибрежных зон, санитарно- защитных зон. В почвах на территориях жилой застройки не допускается: • по санитарно-токсикологическим показателям - превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) или ориентировочно допустимых концен- траций (ОДК) химических загрязнений; • по санитарно-бактериологическим показателям - наличие возбудите- лей каких-либо кишечных инфекций, патогенных бактерий, энтеровирусов. Индекс санитарно-показательных организмов должен быть не выше 10 клеток/г почвы; • по санитарно-паразитологическим показателям — наличие возбуди- телей кишечных паразитарных заболеваний (геогельминтозы, лямблиоз, амебиаз и др.), яиц геогельминтов, цист (ооцисты), кишечных, патогенных, простейших; ♦ по санитарно-энтомологическим показателям—наличие преимагиналь- ных (перезимовавших) форм синантропных мух. • по санитарно-химическим показателям - санитарное число должно быть не ниже 0,98 (относительные единицы). Почвы, отвечающие предъявленным требованиям, следует относить к категории “чистая”. Гигиенические требования к почвам сельскохозяйственных угодий ос- новываются на ПДК химических веществ в почве с учетом их лимитирующего показателя вредности и приоритетности транслокационного показателя. Почвы сельскохозяйственного назначения по степени загрязнения хи- мическими веществами разделены на следующие категории: допустимые, умеренно опасные, опасные и чрезвычайно опасные: • допустимая категория почв - содержание химических веществ в почве превышает фоновое, но не выше ПДК; • умеренно опасная категория почв - содержание химических веществ в 19
почве превышает их ПДК при лимитирующем общесанитарном, миграци- онном водном и миграционном воздушном показателях вредности, но ниже допустимого уровня по транслокационному показателю вредности; • опасная категория почв - содержание химических веществ в почве превышает их ПДК при лимитирующем транслокационном показателе вредности; • чрезвычайно опасная категория почв - содержание химических веществ превышает ПДК по всем показателям вредности. По результатам оценки качества почвы выдается санитарно-эпидемио- логическое заключение с рекомендациями по использованию почв в зависи- мости от степени их загрязнения. Заключение действительно в течение трех лет или нормативного периода выполнения строительных работ на данной территории. Организация контроля качества почв Контроль качества почв проводится на всех стадиях проектирования и строительства. Полнота и объем исследований зависят от стадии проекти- рования и строительства. На стадии разработки предпроектной документации и выбора земельного участка допускается исследование почв с использованием сокращенного перечня показателей. На стадии выбора земельного участка и выполнения проектных работ, а также строительства и приемки объекта в эксплуатацию контроль осуществля- ется с использованием стандартного перечня показателей, который включает определение содержания: • тяжелых металлов: свинец, кадмий, цинк, медь, никель, мышьяк, ртуть; • 3,4-бензапирена и нефтепродуктов; •pH; • суммарный показатель загрязнения. Контроль с использованием расширенного перечня санитарно-эпидемио- логических показателей (приложение 2) проводится на объектах повышенного риска, на остальных -- по стандартному перечню показателей. Стандартный перечень может быть расширен с учетом санитарно-эпидемиологической ситуации и хозяйственным освоением территории. После ввода объекта в эксплуатацию заказчик обязан обеспечить проведе- ние лабораторных исследований качества почвы объектов повышенного риска, что должно быть отражено в санитарно-эпидемиологическом заключении. Мониторинг состояния почвы осуществляется в жилых зонах, включая 20
территории повышенного риска, в зоне влияния автотранспорта, захоронения промышленных отходов (почва территорий, прилегающих к полигонам), в местах временного складирования промышленных и бытовых отходов, на территории сельскохозяйственных угодий, санитарно-защитных зон. Объем исследований и перечень изучаемых показателей при мониторинге определя- ется в каждом конкретном случае с учетом целей и задач по согласованию с органами и учреждениями, осуществляющими государственный санитарно- эпидемиологический надзор. Мониторинг проводится с учетом результатов исследований на всех предыдущих стадиях проектирования, строительства, а также по окончании строительства объекта, при вводе его в эксплуатацию и на протяжении всего его эксплуатационного периода. Отбор проб почвы регламентируется государственными стандартами по общим требованиям к отбору проб, методам отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического ана- лиза и методическими указаниями по гигиенической оценке качества почвы населенных мест. Все исследования по оценке качества почвы должны проводиться в лабо- раториях, аккредитованных в установленном порядке. Определение содержания химических загрязняющих веществ в почвах проводится методами, использованными при обосновании ПДК (ОДК), или другими методами, метрологически аттестованными, включенными в госу- дарственный реестр методик. Определение паразитологических показателей в почве проводится в соответствии с действующими методическими указаниями по методам са- нитарно-паразитологических исследований. Количество точек отбора проб зависит от площади участка строительства, глубины строительства объекта или заложения инженерных коммуникаций, стадий выполнения проектных и строительных работ. Радиационный контроль в полном объеме проводится на любых стро- ительных и инженерных сооружениях на соответствие требованиям Норм радиационной безопасности. 21
Приложение 1 к СанПиН 2.1.7.1287-03 ПРИЛОЖЕНИЯ Оценка степени химического загрязнения почвы Кате- гории загряз- нения Сани- тарное число Хлебни- кова Сум- мар- ный пока- затель за- гряз- нения (Zc) Содержание в почве 1 класс опасности II класс опасности III класс опасности Ор- гани- чсские соеди- нения Неор- гани- ческие соеди- нения Ор- гани- ческие соеди- нения Неор- гани- ческие соеди- нения Ор- гани- ческие соеди- нения Неор- гани- ческие соеди- нения Чистая* 0,98 и > - от фона ДО пдк от фона до пдк от фона ДО пдк от фона до пдк от фона до пдк от фона до ПДК Допус- тимая 0,98 и > <16 от 1 до 2 ПДК от 2 фоно- вых значе- ний до пдк от 1 до 2 ПДК от 2 фоно- вых значе- ний до ПДК от фона до пдк от фона до пдк Умерен- но опас- ная 0,85-0,98 16-32 от 1 до 2 ПДК от 2 фоно- вых значе- ний до пдк Опасная 0,7 0.85 32 128 012 до 5 пдк от пдк ДО К max от 2 до 5 пдк от ПДК до Ктах от? до 5 ПДК от пдк до К max Чрезвы- чайно опасная <0.7 >128 >5 пдк >Kmax >5 пдк >Ктах >5 ПДК >Kmax Примечания: Ктах - максимальное значение допустимого уровня содержания элемента по одному из четырех показателей вредности; * - категория загрязнения относится к объектам повышенного риска; Zc - расчет проводится в соответствии с методическими указаниями по гигиенической оценке качества почвы населенных мест. 22
Приложение 2 к СанПиН 2.1.1287-03 Основные показатели оценки санитарною состояния почв территории населенных мест в зависимости оз их функционального назначения N Наименование показателя Обьекты наблюдения (функциональные зоны, территории) Жилая зона Детские до- школь- ные и школь- ные учреж- дения, игровые площад- ки, тер- ритории дворов Зоны сани- тарной охраны водо- емов Рекреа- ционные зоны (скверы, парки, буль- вары, пляжи, лесопар- ки) Транс- портные магист- рали Почвы с/ч ’ ные * ПОЛЯ, 1 , - мышлен- огороды, ная зона I приуса- дебные , участки, теплич- ные хо- зяйства) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Санитарное число (отношение белко- вого азота к обще- му органическому азоту) ± ± 4 - - - - 2 Аммонийный азот, мг/кг 4- + + ± ± Нитратный азот, мг/кг + + 4- + ± 4- Хлориды, мг/кг ± 4 ± ± ± ± pH rk 4 и ± ± ± ± Пестициды (оста- точные количества), мг/кг + 4- + 4- 4- 4- Тяжелые металлы, мг/кг 4- + + ± 4- 4- 4- Нефть и нефтепро- дукты, мг/кг 4- 4 + t + 4- 4- Фенолы летучие, мг/кг + + 4 4- 4 + ± [ _ Сернистые соеди- нения, мг/кг 4- ± + + + 4 ± 23
Продолжение таблицы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Детергенты, мг/кг + ± + + - +- + Канцерогенные вещества, мг/кг + + + + + + + Мышьяк, мг/кг + + + + + + + Полихлорирован- ные бифенилы, мкг/кг + + + ± ± ± ± Цианиды, мг/кг + 4- + + + + + Радиоактивные вещества, Ки/г + + + + + + Микрохимические удобрения, г/кг ± ± ± - - - Микрохимические удобрения, мг/кг ± + х - - Лактозоположи- тельные кишечные палочки (Коли фор- мы), индекс + + + + + + + i ! Энтерококки (фе- кальные стрепто- кокки), индекс 4- + + + + + Патогенные мик- роорганизмы (по эпидпоказаниям). индекс + + + + + + + i Яйца и личинки гельминтов (жизне- способных), ЭКЗ./КГ + + + + + + + Цисты кишечных патогенных про- стейших, экз/100 г + + 4- + + + + Личинки и куколки синантропных мух, экз/в почве площа- ди 20x20 см + +• + + + 4 + Примечания. Знак “+" означает обязательность определения показателя при определении санитарного состояния почв, знак - показатель необязательный, знак “±” -- показатель обязательный при наличии источника загрязнения. 24
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Габович Р.Д. Гигиена/Р.Д. Габович, С.С. Познанский, Г.Х. Шахбазян,- 3-е изд., перераб. и доп. - Киев: Высшая школа, 1983. — С. 86-93. 2. Пивоваров Ю.П. Гигиена и экология человека: курс лекций. - М.: ВУНМЦ М3 РФ, 1999. - С. 38-42. 3. Гигиена / под ред. акад. РАМН Г.И. Румянцева. - М.: ГЕОТАР-МЕД, 2000.-С. 176-193. 4. Лакшин А.М. Общая гигиена с основами экологии человека: учебник / А.М. Лакшин, В.А. Катаева. - М.: Медицина, 2004. - С.106-115. 5. СапПин 2.1.7.1287 - 03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы». 6. МУ 2.1.7.730 - 99 «Гигиенические требования к качеству почвы насе- ленных мест». 25
Гудков Андрей Борисович Попова Ольга Николаевна Соколова Любовь Андреевна Гигиена почвы Методическая разработка Редактор НИ. Коноплева Компьютерная верстка М.Л. Коцюба Подписано в печать 25 12.2007. Формат 60х84/|( Гарнитура Times New Roman Усл. печ. л. 1,7. Уч.- изд. л. 1,2 Тираж 300 экз. Заказ № 133 ООО «Издательский центр СГМУ» г. Архангельск, пр Троицкий, 51, каб. 2331 Телефон 206-190