Почва как элемент биосферы. Почва - это поверхностная часть литосферы, сформировавшаяся после появления жизни на Земле под влиянием климата, растительных и почвенных организмов. Почва - неотъемлемое звено кругооборота веществ в природе, в сельском хозяйстве ее называют земля, в строительстве - грунт, в медицине - почва. Почва формирует химический состав потребляемых человеком продуктов питания, питьевой воды и, отчасти, атмосферного воздуха. В экологическом плане почва - это важнейшее экологическое звено, которое через климат, пищу, воздух и воду обеспечивает выживание человека в данной местности, формирует его здоровье, болезненный статус и срок жизни. Кроме того, почва - это поглотитель всего живущего на Земле. Постоянно загрязняясь и самоочищаясь, почва является непременным участником биологического круговорота живых существ на Земле.
Химический состав почвы. Почва состоит из минеральных, органических и органо-минеральных комплексов, соединений, почвенных растворов, воздуха, почвенных микроорганизмов, насекомых, животных и загрязнителей. Для гигиенической оценки почвы важно знать ее естественный химический состав. Минеральные вещества составляют 60-80% - это кремнозем, кварц, алюмосиликаты. Особый интерес имеется к микроэлементам - F, J, Mn, Se - их повышенное или пониженное содержание влияет на формирование естественных геохимических провинций с их эндемическими заболеваниями (флюороз, кариес, эндемический зоб). Гигиеническая оценка степени загрязнения почвы неорганическими соединениями основана на сравнении их содержания с ПДК, например: Cr - 0,05; Hg - 2,1; Pb - 20,0; Мg - 1500,0; As - 45,0 мг/кг почвы. Органические вещества представлены в почве (1) собственно органическими кислотами (гуминовыми и др.), (2) веществами, синтезированными почвенными микроорганизмами, называемыми гумусом, и (3) чужеродными для почвы веществами, поступающими извне. В гуминовых веществах сосредоточены огромные запасы углерода Земли.
Все останки растений и животных, поступающие в почву, перерабатываются почвенной флорой и фауной. На возможности почвы к переработке попавших в нее органических веществ и на уровень происшедшей переработки указывает степень переработки органических веществ в гуминовые вещества, о чем судят по коэффициенту гумификации, который определяется по формуле:
углерод гумуса ____________ норма: 1-2
углерод растительного происхождения О загрязнении почвы судят по общему азоту почвы и числу Хлебникова.
Если содержание общего азота в конкретном месте возрастает в 2-3 раза, то говорят о загрязнении почвы. О степени загрязнения почвы органическими веществами свидетельствует соотношение азота гумуса (переработанных веществ) ко всему органическому азоту, находящемуся в почве:
число Хлебникова = азот гумуса норма = 0,98-1,0
весь органический азот Чем чище почва, тем это число ближе к 1,0.
Большую роль играет влажность почвы. Только в ней передвигаются все химические вещества, происходят химические и биологические процессы, осуществляющие самоочищение почвы и снабжение питанием всего в ней и на ней живущего. Эндемическое значение почвы. Природный состав почвы является характерной особенностью данной местности. Гигиеническое значение состава почвы таково, что он определяет набор элементов в пище людей данного региона. Часто в почве не хватает каких-либо элементов. Так на большей части России - фтора и йода. В Мурманской области в почве - избыток фтора, в Омской - недостаток фтора и йода. И это ведет к эндемическим заболеваниям - флюорозу (избыток фтора), кариесу (недостаток фтора), к преждевременному старению и эндемическому зобу (недостаток йода). Имеются почвы с естественным высоким содержанием селена, выращенные на ней растения содержат повышенное количество селена, что вызывает щелочную болезнь скота и отравление людей. Повышенное содержание мышьяка ведет к заболеванию раком желудка; молибдена - молибденовой падагре и раку пищевода. Это естественно эндемические почвы, проживание на них ведет к массовым «местным» - эндемическим заболеваниям. Профилактикой геоэндемических заболеваний служит или добавление в пищу недостающих веществ (йод, фтор, селен), или включение в рацион питания дополнительной пищи, полученной из других регионов, благополучных по этому веществу.
Гигиеническое значение почвы. Основные факторы почвы, оказывающие огромное влияние на здоровье человека и имеющие большое гигиеническое значение. Почва - влияет на тепловой режим местности, состав воздуха и растительности. Здоровые местности - возвышенные, сухие, солнечные. Нездоровые - низко расположенные, холодные, затопляемые, сырые, с частыми туманами. Почва составляет важное звено в пищевой цепочке - «внешняя среда - человек»: 1) как производитель пищи (Б,Ж,У, витаминов, минеральных веществ, микроэлементов) - оказывает влияние на человека через питание и 2) как поставщик в организм через пищу всех химических, физических и биологических антропогенных загрязнений, попавших в почву и оставшихся необезвреженными. Почва - естественная среда обезвреживания отходов путем самоочищения. Почва - это огромная лаборатория, в которой постоянно идут процессы синтеза и разрушения органических веществ, фотохимические процессы, образование новых органических веществ, гибель многих бактерий, вирусов, яиц гельминтов, насекомых. Почва используется для очистки и обезвреживания стоков, нечистот, мусора. Почва - это фактор, определяющий геоэндемические заболевания присущие данной местности (флюороз, зоб). Так и заболевания в результате ее антропогенного загрязнения (например, тяжелыми металлами); загрязненная почва - источник химического, физического и биологического загрязнения окружающей среды (воздуха, воды, растений). Почва - это фактор распространения ряда инфекционных болезней (раневых, ботулизма), эпидемических заболеваний (группы кишечных, сибирской язвы) и гельминтозов (аскаридоз). Для гигиенистов важен поверхностный слой почвы - 25 см (пахотный). Именно в нем растут растения, он чаще загрязняется и из него загрязнения поступают в воздух, водоемы и растения. Именно к этому слою предъявляются гигиенические требования. Исходя из того, что почва состоит из твердых частиц - зерен и свободных промежутков между ними - пор, заполненных воздухом, гигиенические свойства почвы определяются пористостью, воздухопроницаемостью, влагоемкостью, гигроскопичностью и капиллярностью.
Пористость - это процент пор в почве (в песчаной - 40%, торфяной - 82%). Воздухопроницаемость - способность пропускать воздух. Водопроницаемость - способность пропускать воду (ее фильтрационная способность). Влагоемкость - сколько может удержать почва воды (ее адсорбционная способность). Капиллярность - способность почвы подымать воду с нижних слоев вверх. Эти свойства зависят от механического и химического состава почвы. Поэтому перед выбором участка под строительство проводится гигиеническая оценка состояния территории: санитарно-топографическое обследование, физико-механический анализ, радиологическое, санитарно-токсикологическое, санитарно-бактериологическое, энтомологическое и гельминтологическое исследования. О гигиенической чистоте почвы судят по результатам санитарно-бактериологических, санитарно-гельминтологических, санитарно-энтомологических и санитарно-химических исследований. При санитарно-бактериологическом исследовании определяется: 1) общее число микроорганизмов на 1 г почвы; 2) число термофилов на 1 г почвы (микроорганизмы, создающие температуру в компостах до 60-70оС; 3) коли-титр (показатель органического загрязнения); 4) титр-перфрингенс (показатель степени человеческого присутствия в общем загрязнении) и 5) наличие патогенных микроорганизмов, обычно очень трудно выявляемых. При санитарно-гельминтологическом исследовании определяется наличие в почве яиц гельминтов, являющихся показателем свежего фекального загрязнения. Определяется число жизнеспособных яиц на 1 кг почвы - должны отсутствовать, число личинок, куколок и яиц мух на 0,25 м2, которые в норме должны отсутствовать. При санитарно-химическом исследовании изучаются азот и углерод почвы. Результаты исследований оцениваются в комплексе. Так повышенное содержание в почве органического азота и углерода без увеличения аммиака при низком коли-титре и большом количестве яиц гельминтов указывает на свежее фекальное загрязнение, а также на отсутствие процессов минерализации органических веществ (почва плохо «переваривает» загрязнения). Одновременное присутствие органического азота и хлоридов говорит о длительном загрязнении почвы и о наличии интенсивной утилизации органических веществ (почва хорошо «переваривает» загрязнения). На хороший процесс образования гумуса указывает и число Хлебникова, приближающееся к 1. Обнаружение нитратов + хлоридов + низкий титр- перфрингенс указывает на имевшее место давнее загрязнение почвы без свежих поступлений. Эпидемиологическое значение почвы. В незагрязненной почве постоянно находятся споровые микроорганизмы - возбудители раневых инфекций (столбняка, газовой гангрены), ботулизма, которые попадают в нее в виде живых бактерий из кишечника крупных теплокровных животных (коров, лосей) и рыб. В благоприятных для них условиях кишечника животных эти микроорганизмы «трудятся» как редуценты, разлагая растительную пищу. Попадая в почву, они покрываются плотной оболочкой - спорой, под которой сохраняют свою жизнеспособность десятки лет. Если раневые инфекционные заболевания не передаются другим людям, то в загрязненной почве могут находиться и паразитические формы - возбудители эпидемических (заразных) заболеваний: сибирской язвы и кишечной группы (дизентерии, брюшного тифа, вирусного гепатита А, лептоспироза, лямблиоза). Срок их выживания в почве до нескольких месяцев, кроме сибирской язвы, споры которой сохраняются в почве столетиями. Почва является фактором передачи ряда гельминтозов - аскаридоза, власоглава и анкилостомидоза, яйца, которых сохраняют жизнеспособность в почве до 7-10 лет. Почва - место выплода 27 видов мух, одна из которых - «комнатная муха» имеет значение для распространения эпидемических кишечных заболеваний - дизентерии и брюшного тифа.