Значение почвы: экологическое, гигиеническое, эпидемиологическое, геохимическое. Санитарная охрана почвы. (Лекция 5) презентация

Гигиена почвы
Понятие почвы, общее гигиеническое значение почвы.
Механические и физические свойства почвы.
Химические свойства почвы.
Биологические свойства почвы.
Источники загрязнения почвы. Санитарная охрана почвы.
«

1. Понятие почвы.
Общее гигиеническое значение почвы
Почва – рыхлый поверхностный слой литоферы (земной ко-
ры), обладающий свойствами плодородия. Образование поч-
вы происходило из материнских горных пород под воздей-
ствием факторов:
физических (температура, ионизирующая и солнечная ради-
ация, атмосферное давление, выветривание, гидрологические
и геологические процессы в земной коре – землетрясение, вул-
каническая деятельность и др.);
биологических (микроорганизмы, растительный покров (ми-
нерализация растительных остатков);
химических (газовый состав атмосферного воздуха, химичес-
кие процессы в почве, земной коре и др.).

Общее гигиеническое значение почвы:
почвенный воздух находится в тесной связи с воздухом животноводческих помещений и влияет на газовый состав и влажность воздуха);
от химического состава почвы зависит химический состав, питательность кормовых растений (см. – биогеохимическое районирование);
в почве, богатой органическими веществами находятся и сохраняются сапрофитные и патогенные микроорганизмы (бактерии, грибки, простейшие) и развиваются яйца гельминтов (геогельминты и биогельминты) и насекомых (внутренние и наружные паразиты животных), т.е почва может быть источником заражения и инвазирования животных;
влияет на химический и биологический состав воды, т.к в толще грунта (почвы) происходит формирование подземных источников водоснабжения (верховодка, грунтовые и артезианские воды).

2. Механические и физические свойства почвы
Почва состоит из твердых частиц и
пор, заполненных воздухом или почве-
нной влагой (раствором).
Механический состав почвы
Определяется % соотношением
твердых частиц. По преобладанию
твердых частиц почвы подразделяются
на:
каменистые (частицы > 10 мм);
гравелистые (частицы d 3-10 мм);
хрящеватистые (частицы < 3 мм);
известковые (более 20% извести);
черноземные (до 20% гумуса);
песчаные;
супесчаные;
суглинистые (легкие, средние, тяжелые);
глинистые (легкие, средние, тяжелые).
От механического состава почвы зависят физические свойства:
Пористость
Водные свойства почвы
Тепловой режим почвы
Поглотительные свойства почвы
Пористость – % содержание пор.
В почвах мелкозернистых (глинистые,
торфяные) пористость около 85%,
крупно-зернистых (гравелистые,
Песчаные, черноземные) – около 30%.
Водные свойства: влажность,
влагоемкость, водопроницаемость,
капиллярность, гигроскопичность ,
испаряющая
способность.

Таблица 1
Классификация почв по механическому составу
(для почвы подзолистого типа почвообразования по Качинскому)

Водные свойства почвы
Влажность почвы - % содержание почвенной влаги.
Зависит от влагоемкости (способности почвы удерживать влагу), гигроскопичности (способности поглощать влагу из воздуха), испаряющей способности.
Капиллярность – способность почвы поднимать воду из нижележащих почвенных горизонтов в вышележащие (высокую капиллярность имеют почвы мелкозернистые (глинистые, суглинистые, торфяные), низкую- крупнозернистые почвы (песчаные и супесчаные). Высокая капиллярность повышает влажность воздуха, увлажняет фундаменты и стены помещений.

Тепловой режим почвы
Источники тепла :
лучистая энергия солнца (инфракрасное излучение);
биохимические процессы разложения органических веществ.
Гигиеническое значение:
Высокая температура почвы способствует повышению интенсивности б/х процессов разложения органических веществ и самоочищению почвы; размножению и сохранению микроорганизмов; низкая температура – наоборот.
Глубина промерзания почвы в РМЭ в зависимости от климатических районов составляет от 1 м (юго-западные) до 1,8 м (северо-восточные).
Фундаменты под наружные стены и инженерные коммуникации (водопровод, отопление, канализация) прокладывают на 15 - 20 см ниже глубины промерзания почвы.

Поглотительные свойства
Поглотительные свойства почвы - способность почвы поглощать газы, жидкости, растворы, задерживать твердые частицы, взвешенные в почвенном растворе, и в том числе сохранять для растений и микроорганизмов питательные и минеральные вещества.
Зависят от наличия глинистых частиц, перегноя, органо-минеральных
коллоидов, которые в совокупности обуславливают - почвенный поглощающий комплекс (ППК), который:
предотвращает загрязнение почвы, почвенных вод и кормовых растений токсическими веществами (нитраты и нитриты, соли тяжелых металлов, радионуклиды);
способствует повышению основного свойства почвы – плодородия.

Схема образования органо-минеральных коллоидов почвы

3. Химический состав почвы
Неорганические вещества - 90-99%
1. Почвенные частицы:
Макроэлементы в виде окиси Si, Al, Fe, K, Na, Ca, Mg; алюмосиликаты, гидроксиды алюминия и железа
Микроэлементы I, Zn, Cu, Co, Mn, F, Br и др.
2. Почвенный воздух: O2= 20% , CO2 = 0,3- 1%, NH3, H2S, индол, скатол и др.
3. Почвенный раствор: катионы Ca, Mg, K, Na и анионы
(карбонаты, сульфаты, нитраты, хлориды, фосфаты)
Органические вещества - 1-10 %
1. Негумифицированные частицы
(0-15%) отмершие, полуразруши-
вщиеся растительные и животные
остатки (макро- и микроорганизмы).
2. Гумифицированные
(перегнойные , гумусовые) – 85 - 90%: гуминовые кислоты;
фульвокислоты;
Гумины и их соли (гуматы натрия, калия и др.)

Кислотность почвы

Химический состав почвенных частиц

Биогеохимическое районирование
Критерии районирования:
недостаток, избыток, нарушение соотношения минеральных веществ в почве, воде и растениях;
нарушения и заболевания обмена веществ у людей (эндемические заболевания);
нарушения и заболевания обмена веществ у животных (энзоотические заболевания).
Биогеохимические зоны:
А – таежно-лесная Нечерноземная;
Б – лесостепная и степная Черноземная;
В – сухих степей, пустынь и полупустынь;
Г – горная .

Характеристика биогеохимических зон
Зона А – почвы кислые, подзолистые, серые лесные, преимущественно суглинистые (средние и тяжелые) и глинистые (средние и тяжелые), торфяные.
Недостаток макроэлементов Ca, P, Mg, K, Na; микроэлементов I, Zn, Cu, Co, Mn, F, Se и др.; высокое содержание Sr.
Энзоотии (эндемии) – йоддефицитные состояния, обуславливающие гипофункцию щитовидной железы (зоб) и эндокринные нарушения, гипо- и авитаминозы B12, железодефицитные анемии; уровская болезнь ( в Забайкалье, Амурская область – недостаток Ca, I, Co и избыток Ba, Sr); заболевания костно-суставной системы (недостаток Ca, P ); беломышечная болезнь молодняка (недостаток Se и витамина Е).
Зона Б – почвы черноземные, щелочные и слабощелочные, плодородные.
Недостаток К, подвижных форм P и Mn. Зона благоприятная во всех отношениях .
Зона В - почвы песчаные, супесчаные. Избыток сульфатов, хлоридов, нитратов (орошение и применение азотных удобрении в хлопкосеющих районах), бора (B), Sr, Ca, Mo, Cu. Энзоотии (эндемии) - атаксия (нарушение координации движения вследствие поражения нервной системы избытком бора (B); энтериты; рахит и заболевания костно-суставной системы (избыток Sr).
Зона Г. Недостаток макроэлементов Ca, P, Mg, микроэлементов I, Zn, Cu, Co, Mn, F, Se и др. Энзоотии (эндемии) – характерные для зоны А.

4. Биологические свойства почвы

Санитарно-гигиеническая оценка почвы
Из комплекса факторов, характеризующих геобиоценоз, наибольшее значение для санитарно - гигиенической оценки почвы имеют бактериологические и гельминтологические показатели.
Таблица 2
Выживаемость патогенных микробов в почве
мплекса факторов, характеризующих геобиоценоз, наибольшее значение для санитарно - гигиенической оценки почвы имеют бактериологические и гельминтологические показатели.
Из комплекса факторов, характеризующих геобиоценоз, наибольшее значение для санитарно - гигиенической оценки почвы имеют бактериологические и гельминтологические показатели.

Для характеристики санитарного состояния почвы особую имеет установление коли - титра водной вытяжки почвы, поскольку наиболее частым источником заражения ее служат фекалии животных и людей, с которыми в почву может попадать различная патогенная микрофлора. Таблица 3
Показатели санитарного состояния почвы при отборе
проб почвы с глубины до 20 см

Степень загрязнения почвы
Степень и активность минерализации
органических веществ, время и источник загрязнения почвы определяются по содержанию химических веществ следующим образом:
NH3, NH4 Сl, NH4SO4 - загрязнение свежее;
NH4C1, NO-2, NO-3 - загрязнение произошло давно, происходящий процесс разложения органических веществ, загрязнение продолжается;
Cl-, NO-2, NO-3 - свежего загрязнения нет, идёт процесс минерализации органических веществ;
NO-2, NO-3 - с момента загрязнения прошёл большой срок, произошла полная минерализация органических веществ.

Зоогигиенические требования к почве
территории животноводческих предприятий следующие:
выбор строительной площадки должен осуществляться на основе комплексного учёта санитарно-гигиенических, зооветеринарных, инженерно-технических, архитектурно-художественных, экономических требований;
с учётом санитарно-защитной зоны - расстояния между населёнными пунктами и животноводческими предприятиями;
с учётом зооветеринарного разрыва - расстояния между животноводческими предприятиями, объектами переработки животноводческой продукции;
с учётом преобладающего направления ветров;
почва на территории по физическим свойствам должна быть сухой, с низкой капиллярностью, с высокой испаряющей способностью (песчаная, суглинистая), при залегании водоносных горизонтов на глубине не менее 5 м, а напорных (артезианских) - не менее 12 метров;
с ветеринарно-санитарной точки зрения главное требование к почве - ее благополучие в отношении возбудителей почвенных инфекций: сибирской язвы, эмфизематозного карбункула, газовой гангрены, столбняка и другие;
животноводческие предприятия нельзя размещать на участках, на которых ранее располагались животноводческие и птицеводческие предприятия,
скотомогильники, кладбища, предприятия по переработке c.- х. продукции.

Источники загрязнения почвы.
Сельскохозяйственное производство:
Химические вещества, вносимые в почву с целью
повышения плодородия :
Минеральные удобрения: азотные: селитры -нитрат NaNO3, KNO3, Ca( NO3)2 ,
NH4NO3 , цианамид кальция Ca (CN)2 , мочевина -CO(NH2)2 .
калийные : KNO3, KCl K2SO4 сильвинит, кальвинит и др.
фосфорные: суперфосфат простой Ca SO4 + Ca (H2PO4)2 и двойной Ca (H2PO4)2,
преципитат CaНPO4.
сложные: аммофос – моно- и диаммонийфосфаты (NH4H2PO4, (NH4) 2H2PO4);
нитрофоска - смесь (NH4)2 HPO4 + NH4NO3 + KCl2 или K2SO4; микроудобрения.
Пестициды - Химические вещества, вносимые в почву борьбы с болезнями,
вредителями, сорными растениями (): гербициды, инсектициды, фунгициды,
бактерициды, зооциды, арбороциды, дефолианты, десиканты и др.
3. Навоз и сточные воды населенных пунктов и животноводческих предприятий, скотомогильники.
Промышленное производство: соли тяжелых металлов, радио-
нуклиды,углеводороды, оксид углерода, бензпирен и др.

Эрозия - разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов почвы
Антропогенное воздействие на почвы проявляется в виде эрозии, загрязнения, вторичного засоления и заболачивания, опустынивание, отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства
Под водной эрозией понимают разрушение почв под действием временных водных потоков
Выделяют несколько видов эрозии: водная, ветровая, промышленная , военная, пастбищная, ирригационная.
Ветровая эрозия (дефляция) почв - выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром

Промышленная эрозия - разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров (для добычи полезных ископаемых).
Военная эрозия – образование воронок и траншей от передвижения военной техники а также от взрывов.
Пастбищная эрозия - разрушение почвы в результате неумеренного выпаса скота без учета норм стравливания.
Ирригационная эрозия - разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов

Загрязнение почв
Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений (токсикантов) пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира.
Основные загрязнители почвы: 1) пестициды (ядохимикаты);
2) минеральные удобрения; 3) отходы и отбросы производства;
4) газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;
5) нефть и нефтепродукты; 6) патогены
(возбудители болезней)

Опустынивание или дезертификация — деградация земель в аридных, полуаридных (семиаридных) и засушливых (субгумидных) областях земного шара, вызванное как деятельностью человека (антропогенными причинами), так и природными факторами и процессами.
Опустынивание относится к труднокомпенсируемым последствиям климатических изменений, так как на восстановление одного условного сантиметра плодородного почвенного покрова уходит в аридной зоне в среднем от 70 до 150 лет.
Опустынивание является одновременно социально-экономическим и природным процессом, оно угрожает примерно 3,2 млрд. га земель, на которых проживают более 700 млн. человек.

Восстановление плодородия почв
Недостаток макро- и микроэлементов в почве можно восполнить ежегодным внесением комплексного минерального удобрения и компоста, тем самым подняв плодородие почвы за 1-2 года. Растения извлекают микро- и макроэлементы в разной мере и с разной избирательностью, это приводит к дисбалансу элементов в почве.
Хорошим средством от переутомления почвы являются чистые пары: участок не засевают в течение года, продолжая его обработку, — прополку сорняков, рыхление, мульчирование, внесение удобрений.
Мульчирование — поверхностное покрытие почвы различными органическими остатками, которые в результате действия микроорганизмов и червей перегнивают и в почве образуется гумус.

Радикальным методом оздоровления является термическая обработка почвы. Пропаривание почвы парников и теплиц позволяет уничтожить вредителей и возбудителей болезней, обезвредить семена сорняков; но этот метод неприемлем для больших объемов почвы.
Средством для восстановления плодородия почвы также является засев под осень истощенных участков бобовыми, а также горчицей, которые обогатят почву азотом, переведут вредные для здоровья нитраты в полезные азотсодержащие соединения, разрыхлят почву и улучшат структуру почвы.
Хорошую помощь окажут лекарственные травы, в изобилии растущие в качестве сорняков на приусадебных участках.

Воздействия на горные породы и их массивы
Под статическими нагрузками понимают собственно вес сооружения. Динамические нагрузки - вибрации, удары, типичные при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин и т. д. Другим видом динамических нагрузок являются взрывы, вызывающие оползни, обвалы, и т. п.
Тепловое воздействие Повышение температуры горных пород наблюдается в основном при подземной газификации углей. При температуре 1000—1600 °С породы спекаются, теряют свои первоначальные свойства.
Электрическое воздействие. Создаваемое в горных породах искусственное электрическое поле (электрифицированный транспорт, ЛЭП и др.) порождает блуждающие токи и поля. При этом изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические свойства пород.

Основное природное богатство недр — минерально-сырьевые ресурсы, т. е. совокупность полезных ископаемых, заключенных в них. В современный период масштабы антропогенного воздействия на земные недра огромны. Только за один год извлекается и перерабатывается более 150 млрд. тонн горных пород, откачиваются миллиарды тонн кубических метров подземных вод, накапливаются горы отходов. Непрерывный рост потребления минерального сырья повышает значение научно обоснованного.
Недра нуждаются в постоянной экологической защите, в первую очередь от истощения запасов полезных ископаемых, а также от загрязнения их вредными отходами, неочищенными сточными водами и т. д.

Эпидемиологическое значение почвы
Почва имеет большое эпидемиологическое значение, в ней могут находиться, передаваться человеку возбудители многих инфекционных заболеваний, яйца и личинки гельминтов.
Патогенные микроорганизмы попадают в почву с физиологическими отправлениями больных животных и человека, с трупами, со сточными водами кожевенных заводов и шерстомоек.
В почве, загрязненной органикой, длительно сохраняют жизнеспособность все патогенные микроорганизмы:
- бактерии тифо-паратифозной группы до 400 дней;
- вирусы полеомиелита, ЕСНО, Коксаки - до 150 дней;
- яйца аскарид до 1 года;
- споры сибирской язвы - десятки лет.

Все возбудители под воздействием неблагоприятных для них условий отмирают или теряют вирулентность.
Такими условиями являются:
отсутствие питательного материала (т.е. чистые незагрязненные органикой почвы),
бактерицидной действие света на поверхность почвы,
неблагоприятный температурный режим,
высушивание,
антогонистическое действие почвенной микрофлоры.
Постоянными обитателями почвы являются спорообразующие возбудители:
- газовой гангрены;
- столбняка;
- ряда пищевых токсикоинфекций, например, ботулизма.

В почве идет созревание яиц до инвазионной стадии, затем они попадают в организм человека с загрязненными почвой овощами, водой, почвенной пылью, переносятся мухами на мохнатых лапках.
Продолжает волновать медицинских работников проблема гельминтозов, особенно аскаридоза и трихоцефалёза.

Самоочищение
почвы

Самоочищение почвы – это длительный, сложный процесс самоочищения почвы, протекает по такому "уравнению":
Микроорганизмы + кислород + органические вещества (отбросы) =
вода + углекислый газ + минеральные соли + гумус
В процесс вовлекаются патогенные микроорганизмы и отмирают, токсические соединения сорбируются на поверхности частиц, вступают в окислительные процессы с участием кислорода и микроорганизмов, превращаясь в безвредные минеральные соли. Гумус в течение длительного времени разлагается, отдавая растениям питательные вещества, выполняет роль удобрения.

Санитарная охрана почвы
Твердые
(домовой мусор, кухонные отходы, мусор с улиц, навоз, производственные отходы, трупы животных и др.).
Жидкие
(нечистоты, т.е. фекалии, моча; помои, грязные воды от приготовления пищи, мытья тела, стирки белья, банно-прачечные и промышленные сточные воды, атмосферные воды).
Сбор и утилизация твердых и жидких отходов
Отходы

Санитарная:
Загрязняет помещения и улицы.
Является источником зловонного запаха.
Эпидемиологические:
Является источником инфекции и глистных инвазий.
Может заражать почву, водоемы и подземные воды.
Является местом выплода мух – переносчиков инфекционных заболеваний.
Опасность мусора
Вывозная
(отбросы вывозят за пределы населенного пункта). Применяется для жидких и твердых отходов
Сплавная (канализация)
(отбросы сплавляют по трубам). Эта система наиболее совершенна. Применяется только для жидких отходов.
Система удаления отбросов

1. Компостирование (на усадьбах).
2. Усовершенствованные свалки (контролируемые).
Организуются не ближе 1 км от жилья по типу компостирования. Это овраг, дно которого обкладывают водонепроницаемым слоем, например, глиной (чтобы уберечь грунтовые воды от загрязнения). На дно кладут слой мусора, затем засыпают изолирующий слой (торф, земля), далее опять слой мусора и изолирующий слой, все утрамбовывают (для защиты от выплода мух и доступа грызунам). Через несколько лет отходы полностью перерабатываются, т.е. происходит самоочистка почвы (до минерализации). Территорию озеленяют.
3. Мусоросжигание в специальных печах (температура 650-10000С). Применяется в курортных городах и если мусор представляет большую опасность в эпидемическом отношении.
В крупных городах устраивают утилизирующие станции. Мусор сортируют, дробят и укладывают в штабеля (для компостирования).
Способы обеззараживания
твердого мусора

Компостирование - это биотермический аэробный процесс, при котором под воздействием термофильных микроорганизмов органические вещества распадаются с образованием минеральных солей, углекислого газа и воды.
Патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов погибают. Температура зимой внутри компостной кучи равна + 50 + 70°С.
Созревший компост - это рыхлая, сыпучая, как торфяная крошка, масса темно-землистого цвета. Не имеет зловонного запаха, не привлекает мух.
Необезвреженные нечистоты допускается применять в качестве удобрений только осенью с последующим перепахиванием почвы и повторным перепахиванием весной перед севом. Произойдет самоочищение почвы и патогенные микроорганизмы погибнут

Применяется только для жидких отходов. Её называют канализацией.
Канализация - важнейший элемент благоустройства населенных мест. Канализация не может работать без водопровода, т.к. для сплава нечистот (сточных вод) требуется значительно их разжижение.
Сплавная система удаления отходов
Очищают сточные воды канализации искусственным и естественным способами.
Искусственный метод. Этапы очистки:
1. Решетка. Освобождение от крупных плавающих примесей
2. Песколовки. Освобождение от песка. В песколовках вода течет с большой скоростью 30-60 сек. За это время успевают осесть тяжелые частицы песка.
3. Отстойники - септики. Освобождение от лёгких частиц органических веществ. В них вода медленно протекает за 2-3 суток, за это время на дно выпадают легкие взвешенные частицы органических веществ, а также яйца гельминтов. Через 3 суток в сточной воде погибают возбудители кишечной палочки. Представляет собой глубокий (2-8 м) отстойник. Через 6-12 месяцев отстойник очищают от ила.

4. Биоокислители (биофильтры). Освобождение от вегетативных микроорганизмов. Представляет собой резервуар с дырчато-дренажным дном со слоем шлака, щебня и т.п. Отстоянная сточная жидкость с помощью разбрызгивателей равномерно распределяется по поверхности фильтра и стекает по зернам шлака, который покрыт слизистой биологической пленкой с аэробной микрофлорой. Растворенные органические вещества адсорбируются на биологическую пленку и минерализуются.
Сточная вода становится прозрачной без неприятного запаха, содержит кислород, не загнивает, но в ней могут быть патогенные микроорганизмы.
5. Хлорирование. Сточная вода
перед отправкой в водоем
обеззараживается газообразным
хлором. Освобождение от всех
вегетативных и споровых
форм микроорганизмов.

Естественный метод. Почвенные методы:
1. Поля орошения. После 2-х часового отстаивания освобожденную от механических примесей сточную жидкость подают на участки земли, где на расстоянии 1м друг от друга и глубиной до 0,5 м устраивают борозды, между ними высаживают сельскохозяйственные культуры. Сточная жидкость профильтровывается через почву, попадает в дренажные канавы, а из них в водоём.
Овощи и другие культуры употребляются только после кулинарной обработки.
Фильтрат - прозрачная бесцветная жидкость без запаха, свободная от патогенных микроорганизмов. В почве же протекают процессы самоочищения.
2. Поля фильтрации. Участки земли заливают сплошным заливом с перерывом на 4-8 дней. На них не высаживают сельскохозяйственные культуры.
Поля орошения и
фильтрации
устраивают не ближе
0,5 - 1 км от жилья
с подветренной стороны