Тема №4: Почва, ее физические и химические свойства, гигиеническое и экологическое значение
Еще в 1878 году Ф.Ф. Эрисман писал «Мы сыздавна привыкли смотреть на почву, как на вещь, состояние которой безразлично для нашего здоровья. Между тем человечество много раз платило за это опасное заблуждение, но до сих пор только немногие пришли к такому заключению, что почва имеет такое же значение, как воздух»
Строение почвы, гигиеническое значение почвы
ПОЧВА – поверхностный слой земли, состоящий из минеральных и органических веществ, заселенный большим количеством микроорганизмов и обладающий плодородием.
Почва состоит из частиц: песок, глина, известь, гумус и свободных промежутков между ними – пор. Поры заполнены водой и воздухом.
Песчаные почвы обладают хорошей проницаемостью для воды и воздуха, водопроницаемость глины в 6 раз меньше проницаемости песка.
В зависимости от преобладания песка или глины почвы различают:
Песчаные – песок 90%, глина до 10%
Супесчаные – глины 10-30%
Суглинистые- 30-50%
Глинистые – глины более 50%
Х и м и ч е с к и й с о с т а в п о ч в ы:
В песчаной почве – соединения кремния
В известковой - кальция
В глинистой – алюминия
Также содержаться микроэлементы – йод, марганец, цинк, железо и др.
Состав почвы определяет растительность местности, химический состав пищевых продуктов
Количественные колебания тех или иных хим. Веществ в воде, что влияет на здоровье населения. Так, недостаток йода в почве, ведет к низкому его содержанию в растениях, подземных водах, а значит и в пище населения и способствует возникновению кретинизма и эндемического заба.
Р о л ь п о ч в ы
1. Обеспечивает жизнь на земле (продукты питания, сырье для промышленности)
2. Регулирует химический состав атмосферы и гидросферы, растительности, а значит и продуктов питания в данной местности. (Почва, нагретая солнцем отдает тепло приземному слою атмосферы, что формирует осадки и климат в целом)
Физико-химические свойства почвы определяют глубину расположения и состав подземных вод. Высокое стояние грунтовых вод, повышает влажность воздуха, делает климат сырым, нездоровым (заболоченным) Это в свою очередь вызывает сырость зданий. Поэтому рельеф почвы и уровень стояния грунтовых вод в ней учитывают при выборе земельных участков для строительства.
В глобальном масштабе тем самым характер почвы регулирует
3. Плотность живых организмов на Земле.
4. Поддерживает постоянное взаимодействие большого и малого круговорота веществ на земной поверхности
малый- биологический: растения-животные-микроорганизмы- почва
большой – почва-вода- океан
5. Почва используется для накопления и утилизации отбросов, образующихся в процессе жизнедеятельности человека (в природных условиях это образование гумуса)
Р о л ь п о ч в ы в р а с п р о с т р а н е н и и и н ф е к ц и о н н ы х
болезней и гельминтозов
Микроорганизмы и яйца глистов попадают в почву с испражнениями, сточными водами, трупами животных и захороненных людей.
Поэтому почва – это источник распространения многих инфекций: дизентерия, брюшной тиф, паратиф, холера, сибирская язва, столбняк, газовая гангреная, ботулизм и др.
Некоторые бактерии, в особенности их споры сохраняют жизнеспособность в почве многие дни, месяцы. Например возбудитель дизентерии 3-7 мес., палочка брюшного тифа до 1.5 лет, десятки лет живут в почве возбудители сибирской язвы, ботулизма, столбняка.
Заболевания столбняком и газовой гангреной возникают при травматическом повреждении с последующим загрязнением ран почвой, Поэтому противостолбнячную сыворотку необходимо вводить лицам, с повреждениями, загрязненными почвой, также детям, военным, пожарным, землекопам в обязательном порядке.
На обсемененность почвы микробами играет ее глубина. В основном микроорганизмы живут на глубине 1-10 см. На глубине 10 см количество их достигает сотен тысяч, а на глубине 25 см – в 10-20 раз меньше.
Способствуют гибели микроорганизмов:
1. Высушивание
2. Неблагоприятные условия (аэрация почвы, низкая температура почвы, низкая влажность)
3. Бактерицидное действие солнечных лучей
4. Антагонистическое действие между микробами
5. Отсутствие питательного материала
Почва является также средой для развития личинок мух, блох, москитов и других насекомых
С фекалиями человека в почву попадают яйца гельминтов, которые могут сохранятся там несколько лет. С водой, почвенной пылью, немытые фрукты, овощи, зелень, яйца попадают в организм человека. Так распространяются аскариды, власоглав и др.
С а м о о ч и щ е н и е п о ч в ы
Это длительный процесс, в ходе которого органические вещества превращаются в воду, углекислый газ, минеральные соли и гумус, а патогенные компоненты отмирают.
Процесс самоочищения проходит 2 этапа: минерализация и нитрификация
Минерализация может протекать в аэробных и анаэробных условиях.
В аэробных происходит разложение органических веществ до воды и углекислоты
В анаэробных кроме этих веществ, образуется метан, сероводород и др дурнопахнущие газы
Нитрификация осуществляется только в аэробных условиях спорообразующими бактериями. Аммиак превращается в азотистую кислоту и нитриты, углекислота в карбонаты, фосфор в фосфорную кислоту и фосфаты.
После всех превращений в почве образуется гумус (перегной) в состав которого входят гемицеллюлозы, жиры, органические кислоты, минеральные вещества.
Гумус – органические вещества, синтезированные почвенными бактериями, которые медленно разлагаясь, отдают растениям необходимые питательные вещества.
Гумус в отличие от органических отходов не загнивает, не выделяет зловонных газов и не содержит патогенных микроорганизмов, кроме спороносных.
Процесс самоочищения почвы зависит от:
1. Структуры (песчаные и супесчаные хорошо проницаемы для воздуха и воды, хорошо аэрируются и очищаются, глинистые и торфяные почвы вследствие малого размера воздушных пор влагоемки, плохо проницаемы для воздуха и очень медленно самоочищаются.
2. Вспахивание и перекапывание почвы способствует аэрации и ускоряет самоочищение
3. Химико-физических свойств почвы
4. Бактериальной флоры почвы (перегрузка почвы органическими отбросами замедляет очищение).
Санитарное состояние почвы оценивают по ряду показателей, одним из которых является санитарное число, или число Хлебникова, представляющее отношение азота гумуса почвы к общему органическому азоту почвы. В чистой почве оно составляет 0,98-1,0, а в сильно загрязненной — 0,7 и меньше.
Санитарная охрана почвы – комплекс мероприятий, направленных на ограничение поступления в почву различных загрязнений. Эти вещества не должны мешать процессам самоочищения почвы, не должны приводить к болезням людей.
Мероприятия: законодательные, планировочные (правильный отвод участка для строительства сооружений по обезвреживанию отходов, соблюдение санитарно-защитных зон), технологические (малоотходные технологии), санитарно-технические (сбор, удаление отходов). Санитарная очистка населенных мест – комплекс мероприятий по сбору, удалению, обезвреживанию, уничтожению твердых отходов в целях сохранения здоровья населения. Отходы бывают жидкие (помои от мытья посуды, приготовления пищи, сточные воды) и твердые (мусор, отходы общепита, отходы промышленных и торговых предприятий). Выделяют 3 системы удаления отходов: сплавная (канализация), вывозная, смешанная. Все отходы должны быть обезврежены, безопасны в эпидемиологическом отношении.
Очистка населенных мест
С о с т а в о т б р о с о в в н а с е л е н н ы х п у н к т а х
Жидкие – нечистоты канализационные,сточные воды, атмосферные стоки, выбросы промышленных производств
Твердые - бытовой мусор, промышленный мусор, трупы, мусор с улиц, отходы предприятий общественного питания и производства продуктов питания
Средние нормы накопления отбросов в городах (на 1 человека в год)
Домовой мусор – 200 кг (0.2 м3)
Нечистоты – 600 кг (0.6 м3)
Грязная вода от стирки белья, мытья тела, приготовления пищи – 400-2000кг (0.4-2м3)
Г и г и е н и ч е с к о е з н а ч е н и е о ч и с т к и н а с е л е н н ы х м е с т
1. Снижение заболеваемости, особенно кишечными инфекциями
2. Экономическое значение (удобрение, рециклизация, т.е вторичное использование ТБО)
С и с т е м ы у д а л е н и я о т б р о с о в
Вывозная (твердые и жидкие)
Сплавная (жидкие) – более совершенная, по системе замкнутых труб, не зегрязняет почву, воздух, здания. Исключен контакт с нечистотами.
Вывозная система очистки населенных мест состоит из сбора, вывоза и обеззараживания отбросов
Сбор твердых отбросов
ТБО удаляют через мусоропроводы, либо собирают в мусоросброники- контейнеры. (мусоропроводы в цивилизованных странах считают устаревшими и экологичнески вредными)
По санитарным нормам контейнеры должны располагаться на расстоянии не менее 15 метров от дома на асфальтированной площадке, вывоз мусора должен производиться ежедневно
Вывоз отбросов
ТБО – мусоровозами, для сбора и удаления используют контейнеры.
Вывоз жидких отбросов производят с помощью специальных бочек, пневмотических бочек, пневмотических автоцистерн
Обеззараживание отбросов
Для обеззараживания жидких отбросов (нечистот) используют почвенный метод- поля ассенизации и поля запахивания
Поля ассенизации – одновременное обезвреживание нечистот и выращивание с/х культур
Отводится участок за пределами населенного пункта, с подветренной стороны, на расстоянии не менее 2 км от жилых домов и водоемов.
Участок должен быть ровным, с пористой, хорошо проницаемой для воздуха и воды почвой
Участок ограждают земляным валом, канавой и полосой зеленых насаждений
Участок делят на отдельные карты (участки), которые поочередно заливают жидкими отбросами
Через 2 года выращивают технические с/х культуры, через 3 года – огородные.
Поля запахивания – устраивают при недостатке земли. На них не выращивают с/х культур. Участок делят на 2 поля. Одно заливают в текущем году, а на следующий год – другое.
Недостатки полей запахивания и ассенизации
Неравномерность и несовершенство разливки нечистот
Неудовлетворительные условия труда (забрызгивание, зловоние)
Для обезвреживания твердых отбросов применяют:
Биотехнологии утилизации ТБО - Биохимический процесс разложения органической части ТБО микроорганизмами называется компостированием. Компостированию должна предшествовать тщательная сортировка ТБО. Компост содержит не очень большое количество питательных веществ по сравнению с другими видами удобрений, но он способствует улучшению почвенной структуры. Основной его недостаток – присутствие таких элементов, как свинец, цинк, медь и др.загрязняющих почву Компостирование применяется также на приусадебном участке. Компостная куча устраивается на ровной утрамбованной глиняной площадке на расстоянии не менее 20 м от жилища и колодца. Вокруг нее делают канавку для стока жидкости.
Укладка мусора производится послойно: слой торфа или огородной земли 15 см, слой мусора и нечистот 15 см до высоты 1.5 метр Над компостной кучей устраивают навес. Процесс созревания до 12 месяцев.
Усовершенствованные свалки для этого используют бывшие карьеры, овраги, котлованы, или специально отрывают рвы глубиной не менее 0.7 метра. Мусор засыпают слоем земли 30 см Территорию свалки озеленяют.
К сожалению, часто мусор сваливают на необорудованные и неконтролируемые свалки, на свалках мусор поджигают, чтобы ум. Его объем и продлить срок работы свалки. Горение сопровождается дымом и зловонием, и образованием токсических веществ из за полимеров Загрязняется воздух, вредные вещества проникают в грунтовые воды, захороненный мусор подвергается анаэробному разложению. При этом образуется метан, пагубно действующий на корни растений. Высокий процент необорудованных свалок наблюдается и в развитых цивилизованных странах, например во Франции он составляет 50%, о слаборазвитых странах говорить не приходится, и так все ясно.
Мусоросжигание
Строительство и эксплуатация мусоросжигательных заводов МСЗ очень дорогостоящие мероприятия. На заводах отходы сортируют и направляют в зависимости от их содержания на различные санитарные полигоны. Сейчас в крупных городах Европы создаются помимо МСЗ мусороперегрузочная станция, где мусор сортируется и прессуется в брикеты, при этом объем мусора уменьшается в 5-10 раз, после чего мусорные брикеты отвозят на полигон. В США, Англии и др. странах на рекультивированных поверхностях свалок принято устраивать площадки для гольфа.
Рециклизация (вторичное использование ТБО)
Еще в прошлом веке Менделеев писал «Главной целью прогрессивной технологии является нахождение способа производства полезного из отбросов» А известный английсвкий ученый и писатель Артур Кларк считает, что «твердые отходы – это сырье, которое мы не используем исключительно в силу нашей глупости»
Главная трудность состоит в сортировке и стандартизации ТБО, поскольку в сходных отходах могут содержаться различные компоненты. Должны быть разные контейнеры для сбора разного вида мусора – бумага, пластик, электрические элементы, и тю
Канализация – система сооружений для отведения сточных вод по сети подземных трубопроводов за пределы населенного пункта к очистным сооружениям.
Сточные воды:
1. бытовые,
2. промышленные,
3. атмосферные
Чаще существует раздельная система канализации – для бытовых и атмосферных вод.
Канализация и водопровод – обязательный элемент благоустройства населенных мест.
Основные элементы канализации:
Ø домовые приемники (раковины, унитаз, ванна)
Ø чугунные трубы (стояки), переходящие в сеть трубопроводов
Ø сооружения для обезвреживания сточных вод (сточные воды содержат большое количество органических веществ, в том числе микроорганизмов – возбудителей кишечных инфекций, вирусы, яйца гельминтов
Методы очистки сточных вод:
Естественные (отстоенные сточные воды направляют на поля орошениях или поля фильтрации, где проходя через почву вода фильтруется и освобождается от микробов и взвешенных частиц.
Профильтровавшаяся через почву сточная жидкость попадает в глубокие дренажные канавы, оттуда отводится в водоем. Поля орошения кроме очистки сточных вод используют для выращивания сельхоз растений. А поля фильтрации используют только для очистки сточных вод. Эти поля располагают не ближе 1 км от жилых зданий с подветренной стороны. Почва должна быть песчаная, супесчаная или суглинистая. Нормы допустимой нагрузки на поля варьируют в зависимости от вида почвы и других факторов для коммунальных полей орошения от 20 до 90 м3 на 1 га в сутки, а для полей фильтрации от 20 до 250 м3 на 1 га в сутки.
Искусственные – сточные воды очищаются на спец биоокислителях – биофильтры