Санитарно-гигиеническая оценка почвы

          Необходимость в санитарно-гигиенической оценке почвы возникает при выборе участков для строительства, при выборе места для почвенного метода обезвреживания отбросов, при решении вопроса о санитарном состоянии почвы на территории определенного района города или отдельных дворов. Выявленное загрязнение почвы является объективным показателем неудовлетворительного состояния очистки всего населенного пункта, отдельных его районов или усадьб.

        Санитарно-гигиеническая оценка почвы начинается с целенаправленного санитарно-топографического обследования изучаемой территории. При санитарно-топографическом обследовании выявляют условия, от которых зависит загрязнение почвы, а также намечают особо типичные места для отбора проб на исследование.

         В зависимости от задач применяют те или иные методы исследования. Например, при выборе земельного участка для обезвреживания нечистот производят физико-механический анализ почвы: определение гранулометрического состава, пористости, влагоемкости и других показателей механического строения и физических свойств почвы. При решении вопроса о санитарном состоянии почвы и о степени загрязнения применяют химические, бактериологические, гельминтоскопические, а изредка и энтомологические методы исследований.

          В прошлом во многих гигиенических работах химическими тестами загрязнения почвы отбросами служили общий азот, аммонийные соли, нитриты, нитраты, хлориды и органический углерод. Однако впоследствии появились указания, что содержание перечисленных соединений зависит не только от степени загрязнения почвы, но и от типа ее. Например, загрязненная черноземная почва может содержать меньше хлоридов, чем чистая солончаковая. Тогда стали рекомендовать сравнивать результаты анализа исследуемой почвы с заведомо чистой почвой того же типа, что оказалось далеко не всегда выполнимым. Стремясь преодолеть эти трудности, Н. И. Хлебников предложил использовать в качестве нового санитарного показателя загрязнения почвы так называемое санитарное число, не зависящее от типа почвы.

           Санитарным числом называется отношение «почвенного белкового азота» (азота гумуса) к общему количеству органического азота в почве. В процессе самоочищения почвы любого типа количество азота гумуса увеличивается и, следовательно, санитарное число возрастает, приближаясь к единице (табл. 11).

          Кроме сказанного, химические анализы могут производиться с целью определения загрязнения почвы выбросами промышленных предприятий (например, фтором, свинцом, радиоактивными изотопами), а также пестицидами и ядохимикатами, применяемыми в сельском хозяйстве.

         При бактериологическом исследовании почвы, как и воды, весьма редко прибегают к определению патогенной микрофлоры (возбудители кишечных инфекций, столбняка, ботулизма, сибирской язвы).

          В то же время широко используют определение косвенных показателей санитарного состояния почвы, к которым относится титр В. coli и В. perfringens. Титром кишечной палочки (или В. perfringens) называют то наименьшее количество почвы (в граммах), из которого при определенных условиях можно вырастить кишечную палочку (или В. perfringens). Чем меньше величина коли-титра почвы, тем интенсивнее фекальное загрязнение ее (см. табл. 11). Длительность выживания кишечной палочки в почве приблизительно совпадает со сроком сохранения во внешней среде патогенных неспорообразующих бактерий.

        Поэтому увеличение титра кишечной палочки служит показателем отми-рания в почве патогенных микробов.

        Присутствие в почве анаэробной палочки — В. perfringens также указывает на фекальное загрязнение, но споры ее сохраняются в почве долгое время. Поэтому при свежем фекальном загрязнении почвы титр кишечной палочки и В. perfringens низкий (см. табл. 11), а при давнем загрязнении — величина титра кишечной палочки сравнительно велика, а титра В. perfringens значительно меньше.

        Определение яиц гельминтов в почве является прямым показателем наличия в ней болезнетворных начал и в условиях умеренного климатического пояса используется в качестве показателя степени фекального загрязнения почвы (см. табл. 11).

         Значительно реже для санитарной оценки почвы производят санитарно-энтомологическое исследование, состоящее в обнаружении и подсчете личинок, куколок и взрослых мух в почве. 

Загрязнение и самоочищение почвы

     Установить факт и степень загрязнения почвы в населенном пункте можно путем сравнения с почвой такого же физико-химического состава, но относительно чистой, например среди зеленых посадок.
    Загрязнение определяется методами химическими, бактериологическими, гельминтологическими и в некоторой степени энтомологическими.  Показателями химического загрязнения почвы служат повышенные по сравнению с контролем количества таких элементов, как органический азот, аммиак, органический углерод, нитраты, хлориды, вещества промышленных выбросов. До настоящего времени строго установленных и общепринятых химических показателей для санитарной оценки почв нет.\ В качестве химического показателя загрязнения почвы предложено так называемое санитарное число, которое представляет собой отношение азота гумуса к органическому азоту в почве. По мере самоочищения почвы санитарное число повышается, приближаясь к единице!
    Как и при исследовании воды, бактериологическим показателем загрязнения почвы считается титр кишечной палочки. К показателям фекального загрязнения почвы относится также спороносная палочка В. perfringens. Кишечная палочка в почве приблизительно через год гибнет; ее присутствие указывает на свежее
загрязнение, спорообразующие микробы сохраняются в почве долгое время, и при отсутствии кишечной палочки свидетельствуют о старом фекальном загрязнении.
    При оценке почвы населенных мест гигиенисты и эпидемиологи большое значение придают геогельминтам. О загрязненности почвы можно судить (в известной мере) и по обнаружению и исчислению личинок и куколок синантропных мух.
    Многочисленные санитарные исследования почвы городов, сравнение их результатов и сопоставление с санитарной обстановкой в местах взятия проб позволяют считать, что при оценке чистоты и степени загрязненности почвы населенных мест можно пользоваться показателями, приведенными В. А. Горбовым, В. Н. Рябовым, Н. И. Хлебниковым

     Огромное количество отбросов, богатых органическими веществами, обсемененных бактериями и яйцами гельминтов, ежедневно поступая в почву населенных мест и загрязняя ее, могло бы сделать жизнь людей невыносимой, если бы почва не обладала мощной способностью к самоочищению, а люди не научились охранять ее от загрязнения и обезвреживать отбросы. Способность
почвы к самоочищению исключительно важна в санитарном и эпидемиологическом отношении.

Самоочищение загрязненной отбросами почвы сводится к следующему

а) органические вещества минерализуются и превращаются в минеральные соли

б) патогенные бактерии кишечной группы и энтеровирусы отмирают;

в) яйца гельминтов теряют жизнеспособность и гибнут.

     Процесс самоочищения очень сложен и на первом месте следует поставить характер почвы: ее механическую структуру, химический состав, физические свойства, микробное население.
     Почва с нормальной структурой состоит из комочков (зерен, агрегатов) размером 2—10 мм, между которыми остаются свободными поры, что обеспечивает аэрацию почвы и влажность, совершенно необходимые для самоочищения. Комочки почвы обволакиваются биологической пленкой, которая активно адсорбирует при фильтрации растворенные и взвешенные вещества, в том числе, и бактерии.
    Распад в почве органических веществ проходит два этапа: сначала минерализацию, а затем нитрификацию.
Минерализация может происходить в аэробных условиях при достаточном доступе кислорода воздуха и анаэробных условиях, когда приток воздуха отсутствует или его недостаточно. В анаэробных условиях органические вещества, адсорбированные биологической пленкой, обволакивающей почвенные комочки, подвергаются распаду благодаря деятельности неспороносных микроорганизмов брожения.
    В процессе разрушения органического вещества участие принимают и другие населяющие почву организмы: простейшие, черви, плесени, личинки насекомых.
    В результате:
а) углеводы распадаются на воду и углекислоту;
б) жиры расщепляются па глицерин и жирные кислоты, которые затем распадаются на воду и углекислоту;
в) сложные белки благодаря протеолитическим процессам превращаются в аминокислоты, аммиак (аммонификация);
г) сера белков превращается в сероводород.
      Анаэробный распад органических веществ сопровождается выделением зловонных газов: аммиака, сероводорода, меркаптана и др., загрязняющих наружный воздух. В аэробных условиях преобладают окислительные процессы, зловонные газы не выделяются. На этом самоочищение почвы не заканчивается, а вступает в новый этап — нитрификацию.
     Для стадии нитрификации наиболее важное значение имеет дальнейшая, окончательная судьба азотсодержащих соединений.
В переходе этих соединений в следующую фазу активная роль принадлежит аэробным бактериям, открытым. Нитраты - конечный продукт распада белковых веществ и в таком виде служит для питания растений.

Таким же путем окисления превращаются:
а) сероводород в серную кислоту и сернокислые соли (сульфаты) ;
б) углекислота в углекислые соли (карбонаты);
в) фосфор в фосфорную кислоту и фосфорнокислые соли (фосфаты).

      Наряду с этими процессами распада органического вещества в почве протекают и процессы синтеза, в результате которых образуется особый сложный продукт — гумус (перегной), имеющий большое агрономическое и санитарное значение. Гумус получается в результате деятельности микроорганизмов и представляет собой темную, богатую органическим веществом массу сложного химического состава (гумин, ульмип, креновая кислота, лигнины и протеины, углеводы, жиры, органические кислоты и другие углеродистые соединения). Гумификация органических веществ имеет место как в естественных условиях (в почве), так и при обезвреживании отбросов в компостах. На определенной стадии распада органического вещества гумус становится устойчивым, медленно разлагается, постепенно отдавая растениям питательные вещества. В этом его огромное значение для плодородия почвы.
      Хотя в гумусе много еще органических веществ, в частности, азотистых соединений, он не способен загнивать, не издает зловония, не привлекает мух и, главное в нем присутствуют уже погибшие в почве патогенные микробы. Вот почему в санитарной практике нет надобности доводить распад органических веществ до конечных продуктов минерализации и нитрификации; обезвреживание отбросов достигается уже при гумификации органического вещества.
     Выше упоминалось, что химические показатели загрязнения почвы — органический углерод, органический азот, аммиак, нитраты и хлориды, их повышенное количество по сравнению с контролем.
     Результаты четырехлетних экспериментальных наблюдений Н. JI. Терентьевой над загрязнением и самоочищением полей ассенизации на черноземе с массивной нагрузкой на них фекалий (1000—3000 т/га) позволяют судить о судьбе этих веществ:

— органический углерод быстро, в течение 1—l'/г лет, в почве минерализуется;
— органический азот в течение короткого срока подвергается аммонификации;
— значительная часть аммиака длительно (2—3 года) удерживается в пахотном слое почвы и служит объектом нитрификации;
— нитраты в течение примерно года удерживаются в пахотном слое почвы и служат для питания растений, а затем атмосферными водами вымываются в более глубокие слои почвы; присутствие их там свидетельствует о сравнительной давности загрязне-
ния;
— хлориды, в огромном количестве находящиеся в фекалиях и моче, в почве не изменяются, растениями пе поглощаются и атмосферными водами вымываются в более глубокие слои почвы.

Значительное количество хлоридов в верхнем пахотном слое — показатель свежего фекального загрязнения, а в глубине свидетельствует о сравнительной его давности.
    Таким образом, о самоочищении загрязненной почвы можно судить, сравнивая ее с контрольной «чистой» почвой по таким показателям, как поглощенный аммиак, нитраты и хлориды, а так-же по санитарному числу. О том же свидетельствуют бактериологические гельминтологические показатели.
     О гибели в загрязненной почве патогенных бактерий кишечной группы судят по отмиранию кишечной палочки. По исследованиям, в черноземной почве полей ассенизации титр кишечной палочки составлял: до залива нечистот — 1,0, вскоре после залива — 0,00001, через 2 мес после залива — 0,01, через 6 мес — 0,1, через год — 1,0, т. е. возвращался к исходному, снижалось и общее количество микробов.
    При самоочищении почвы гибнут яйца гельминтов, в том числе аскарид — наиболее распространенного геогельминта.

В санитарном и эпидемиологическом отношении особого внимания заслуживают следующие факты:

а) развитие яиц аскарид в почве происходит только летом и завершается в течение 1—3 мес;
б) на поверхности почвы, на солнце, яйца аскарид погибают в течение 7—5 дней под влиянием высокой температуры, высыхания почвы и ультрафиолетовых лучей солнечного света;
в) на глубине 2,5—10 см защищенные от солнца и высыхания яйца аскарид сохраняют свою жизнеспособность до одного года и больше.
     Обнаружение яиц аскарид в различных стадиях их развития (без дробления, с живой личинкой, с неподвижной мертвой личинкой) указывает на давность загрязнения и па процесс дегельминтизации почвы.

Тепловые свойства почвы

         Солнце нагревает поверхность почвы, причем максимальная суточная температура ее выше температуры воздуха и даже в умеренном пояи се может достигать 50—60е. Темные и сухие почвы нагреваются сильнее,  влажная почва остается холодной. Сильнее всего нагревается каменистая почва, затем песок, глина, торфянистая почва и чернозем. Растает тельный покров, уменьшая суточные колебания температуры почвы, смягчает микроклимат.

          Благодаря сравнительно небольшой теплопроводности температура почвы с удалением от поверхности быстро падает, а суточные колебания температуры не отмечаются ниже глубины 1 м. На глубине 2 м от поверхности колебания наружной температуры передаются лишь через 2 месяца, например июльские температуры доходят в сентябре. Этим обстоятельством пользуются при устройстве погребов для хранения скоропортящихся пищевых продуктов и других подземных сооружений, в которых зимой теплее, а летом холоднее, чем снаружи. В зависимости от местности на глубине 12—20 м в течение всего года сохраняется постоянная температура грунта. Ниже этого уровня температура увеличивается на 1° при опускании на каждые 35 м. Поэтому в шахтах и рудниках уже на глубине 500—600 м температура воздуха и стен может достигать 40—45°, что влияет на условия работы в них и осложняет эксплуатацию и Зимой грунт промерзает в разных местностях на неодинаковую глубину: в Тбилиси на 0,4 м, в лесостепной полосе Украины на 1 м, в Московской области на 1,8 м, в более северных областях — еще больше. Водопроводные трубы укладывают ниже глубины промерзания грунта.

           В некоторых местностях почва и грунт на определенной глубине никогда не оттаивают. Эти местности образуют так называемую зону вечной мерзлоты. В России зона вечной мерзлоты распространена на большой территории Северной и Восточной Сибири. Неоттаивающий слой имеет толщину от 0,5 до нескольких сот метров. В зоне вечной мерзлоты вопросы строительства зданий, прокладка водопроводной и канализационной сети осложняются. 

Санитарная характеристика почвы

    Почва — один из основных элементов внешней среды. Все живое поддерживается за счет того, что родит почва. Влияние почвенных условий на здоровье людей многообразно и велико. Почвой называют «дневные» или наружные горизонты горных пород, естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и живых или мертвых организмов.
   Благодаря работам главным образом русских ученых почву стали рассматривать как особый единый комплекс («тело»), в котором тесно сочетаются и взаимно действуют различные элементы и закономерно протекают различные биохимические процессы.

   В. Р. Вильяме говорит о почве, что ее нельзя назвать в строгом смысле мертвой «...эту сложную комбинацию минеральных и органических веществ, в которых никогда, ни на одну минуту нет состояния покоя, которая насквозь проникнута жизнью и живыми существами, которая сама дает жизнь и в которой состояние покоя и неподвижность есть состояние смерти».

      В формировании и изменении почвенного покрова играют роль не только природные явления, но и многие стороны деятельности
населения в области сельского хозяйства, сведения и посадки леса, мелиорации, промышленного и гражданского строительства. Особенно демонстративно это проявляется в пределах населенных мест. Здесь на ограниченном пространстве меняется рельеф, смещаются при нивелировке слои почвы, в процессе строительства снижается верхний слой почвы, а взамен накопляются промышленные, строительные и хозяйственные отходы, и в результате образуется так называемый культурный слой почвы, иногда значительно превышающий по толщине природный.
     Весьма разнообразные живые организмы в изобилии населяют почву. Среди пих главную роль играют микробы. На глубине нескольких сантиметров они уже защищены от губительного воздействия солнечных лучей и размножаются, находя здесь питательные вещества, влагу и кислород воздуха, проникающего в почвенные поры. Тот или иной так называемый водно-воздушный режим почвы зависит от ее структуры и климатических особенностей и определяет более или менее благоприятные условия для жизни микробов и проявления их способности разрушать органические вещества. Кроме того, биосфера почвы состоит из простейших, личинок насекомых (мух, клещей), червей, плесеней, бактериофагов, вирусов. Эти живые организмы и обусловливают биохимические процессы распада поступающих в почву органических веществ.
     Большинство почвенных микробов — сапрофиты. Вместе с тем в почву населенных мест они поступают с выделениями и отбросами и могут играть роль в распространении заболеваний возбудители кишечных инфекций, некоторых зоонозов (сибирская язва, бруцеллез), столбняка, переносимых грызунами (туляремия, инфекционная желтуха) и мухами вирусных заболеваний.
    Многочисленные возбудители болезней выживают в почве достаточно долго, чтобы создались условия для заражения. Бактерия
дизентерии Флекснера выживает в разных почвах (чернозем, суглинок, песок и др.) от 25 до 100 дней и более, бактерии тифо-паратифозной группы — до 100 и даже 400 дней. Вирусы полиомиелита, Коксаки выживают в обычных супесчаной и суглинистой почвах до 100—150 дней. Особо длительно — годами — сохраняют жизнеспособность спорообразующие бактерии столбняка, газовой гангрены, ботулизма, сибирской язвы.
    Заражение людей может происходить за счет непосредственного контакта с почвой, и через выращиваемые на ней продукты питания, и через источники водоснабжения, куда атмосферные воды смывают загрязнения с поверхности почвы.
    Наиболее реальна среди других опасность распространения через почву прямым или косвенным путем кишечных инфекционных заболеваний и геогельминтов (аскариды, власоглавы). При неупорядоченном содержании городских территорий в почве систематически обнаруживаются яйца гельминтов. Применение реакции нарастания титра фага позволило выявить присутствие дизентерийных бактерий в почве городских дворов, когда это не удавалось сделать методом выделения чистых культур.
    Особым источником изменений в природном состоянии почвы стали выбросы промышленных, в первую очередь химических,
предприятий. Рядом исследований установлено, что на расстоянии до 2 и даже 5 км от разных предприятий в почве накапливаются мышьяк, ртуть, фтор, свинец, медь, марганец, железо и другие элементы. Содержание таких веществ в растениях возрастает по мере приближения к заводу иногда до концентраций, небезразличных для здоровья человека и животных (мышьяк, фтор в районе суперфосфатного завода, по данным В. Морозова и Д. Комма).

Н. И. Хлебников установил, что на расстоянии до 1,5—2 км от химического комбината почва на глубине 1 м содержала разные количества серной кислоты.

      С промышленными выбросами в почву могут поступать и бластомогенные вещества: сажа, смолы, продукты осмоления, нефтепродукты и др., содержащие полициклические углеводороды. Об их значении наиболее доказательно можно судить по бепзапирену.
Хотя пе установлена связь между присутствием канцерогенных веществ именно в почве и заболеваниями раком, охрана от них почвы необходима. Это же относится к случаям повышения радиоактивности почвы сверх естественного уровня. Локально такое явление может иметь место за счет газообразных, жидких и твердых отбросов при неупорядоченном их удалении предприятиями, использующими радиоактивные вещества в мирных целях. Санитарпыми органами проводится систематический контроль за уровнем радиоактивности внешней среды в пределах населенных мест.
     Особо надо иметь в виду возможные последствия поступления в почву ядохимикатов (пестицидов) и их накопления в сельско-хозяйственных продуктах. Храпение ядохимикатов, условия и количества, в каких они вносятся в почву, строго регламентируются санитарными правилами. Содержание в почве пестицидов не должно быть выше предельно допустимого количества, разрешенного

Неблагоприятные последствия, влияния промышленных веществ на почву проявляются двояко:

1) прямым или через растение вредным действием на население;

2) подавлением или искажением биоценозов почвы, чем нарушается важнейшее ее свойство — самоочищение за счет распада и минерализации органических веществ.

Механическое строение почвы и его гигиеническое значение

           Механическое строение почвы определяет ее основные свойства, имеющие важное гигиеническое значение. К этим свойствам относятся воздухопроницаемость, водопроницаемость и влагоемкость (способность почвы удерживать частицы воды в порах).

          Почва состоит из частиц и свободных промежутков между ними — пор.

          По величине частиц различают: песок — с диаметром зерен от 0,2 до 2 мм, глинистый песок — 0,01—0,2 мм, глину — 0,001—0,01 мм. Еще меньшую величину имеют органические коллоидные частицы гумуса.

          Почвы называют песчаными, если в них больше 90% песка и меньше 10% глины, супесчаными, если в них 10—30% глины, суглинистыми, если в них 30—50% глины, глинистыми, если в них глины больше 50%.

          В торфяных почвах основным компонентом являются органические частицы гумуса.

          Почвы, состоящие из крупных зерен (песок, супесок), содержат небольшое количество крупных пор. Их пористость1 сравнительно невелика; она составляет около 25—40% общего объема почвы. Крупнозернистые почвы обладают хорошей проницаемостью для воды и воздуха. Поэтому они сухие и хорошо аэрируются. Аэрация крупнозернистых почв настолько хороша, что иногда при обвалах в шахтах или карьерах достаточное для поддержания жизни человека количество воздуха проходило через 4—5-метровую толщу песка.

          Хорошая воздухопроницаемость крупнозернистых почв создает благоприятные условия для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов и процессов самоочищения.

          Мелкозернистые почвы (глинистые, торфяные) содержат большое количество небольших пор. Пористость глин доходит до 45—60%, тор фа — до 84%. Из-за малого размера пор и характера частиц, мелкозернистые почвы обладают большой гигроскопичностью и влагоемкостью, они плохо проницаемы для воды и воздуха. Водопроницаемость глины примерно в 6000 раз меньше водопроницаемости песка.

            Мелкозернистые почвы обладают плохой фильтрационной способностью, в силу чего в их толще и на их поверхности задерживается много воды. Влажные и сырые, они быстро охлаждаются, легко заболачиваются, а после выпадения осадков их поверхность долго сохраняется влажной. В силу капиллярности уровень грунтовых вод в них повышен, из-за плохой аэрации в них создаются неблагоприятные условия для самоочищения; они непригодны для захоронения трупов.