ЛЕКЦИЯ № 9 ГИГИЕНА ПОЧВЫ. Бондарцева Г. Н. Красноярск 2013
ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Гигиеническое значение состава и свойств почвы. 2. Геохимическое и токсикологическое значение почвы. 3. Самоочищение почвы. 4. Роль зеленых насаждений, основы проектирования систем озеленения.
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПОЧВЫ. Почва — природное образование, состоящее из генетически связанных между собой горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев земной коры под воздействием воды, воздуха и живых организмов. Почва является одним из элементов биосферы, обеспечивающих циркуляцию химических веществ в системе «окружающая среда — человек» .
Почва состоит из твердых частиц и свободных, заполненных воздухом или водой промежутков между ними. 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 и ил. Механический состав почвы, размеры частиц, их характер оп ределяют такие ее гигиенические свойства, как пористость, воздухо и водопроницаемость, влаго и теплоемкость, тепловой ре жим. Почва состоит из крупных (камни, галька, гравий) и мелких частиц (мелкий и глинистый песок). Крупнозернистые почвы (песок, гравий, чернозем), как правило, обладают хорошей воздухо и водопроницаемостью, а мелкозернистые почвы (глина, торф) — значительной водоемкостью, высокой гигроскопичностью и капиллярностью.
Величина почвенных частиц определяет одно из ее важнейших гигиенических свойств — воздухопроницаемость. Под воздухопро ницаемостью почвы понимают ее способность в большей или меньшей мере пропускать воздух. Воздухопроницаемость почвы определяется прежде всего величиной ее пор. У крупнозернистых почв она выше, чем у мелкозернистых, и поэтому в таких почвах создаются лучшие условия для притока кислорода и окисления органических веществ, что способствует самоочищению от отбросов. В почвенном воздухе в связи с разложением в ней органических веществ всегда меньше кислорода, чем в атмосферном воздухе, но больше углекислоты. Почвенный воздух может содержать аммиак, сероводород и другие продукты распада органического белка животного происхождения. Следующее важное гигиеническое свойство почвы — влагоемкость. Под влагоемкостью понимают количество влаги, которое мо жет быть поглощено единицей объема почвы, способность почвы удерживать в себе воду с помощью сорбционных и капиллярных сил. Эта способность зависит главным образом от общего объема пор, ко торых в мелкозернистых почвах больше, чем в крупнозернистых, а также от размера самих пор: чем они мельче, тем больше воды поглощает и удерживает почва. Например, торфянистая может удерживать трех пятикратное количество воды, песчаная — около 20%, глинистая — около 70% воды по массе.
В гигиеническом отношении наиболее благоприятна почва с большей воздухо и водопроницаемостью, так как эти свойства способствуют более интенсивному ее самоочищению, обеспечивают нормальный тепловой режим приземного слоя атмосферы. Такие почвы, как правило, не заболачиваются. Этими свойствами в полной мере обладают крупнозернистые почвы. Они, как правило, воздухо и влагопроницаемы. Поэтому для строительства различных спортивных сооружений необходимо выбирать участки земли именно с крупнозернистой почвой. Температура поверхности почвы оказывает наибольшее влияние на температуру приземного слоя воздуха, жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, процессы разложения в ней органических веществ, а также на тепловой режим помещений перво го этажа и подвалов. Степень нагревания солнцем зависит от характера почвы, времени года, географической широты и рельефа местности. Так, каменистые и сухие почвы со склоном, обращенным на юг и юго восток, имеют более высокую температуру и быстрее нагреваются. Темные почвы, богатые перегноем, и сухие прогреваются быстрее, чем светлые и сырые. Сырая почва — более холодная вслед ствие большей теплопроводности и значительного теплоизлучения. Почва, покрытая растительностью, меньше нагревается и излучает тепла.
ГЕОХИМИЧЕСКОЕ И ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ. Химический состав почвы сложен и представлен минеральными (неорганическими) и органическими веществами. Минеральные вещества на 60 80 % представлены кристаллическим кремнеземом или кварцем. Значительное место в минералогическом составе почвы занимают алюмосиликаты (природные глины), способные к ионному обмену. Органические вещества почвы представлены как собственными органическими веществами, синтезированными почвенными микроорганизмами (гуммус), так и чужеродными, поступившими в почву извне.
В минеральный состав почвы входят в меньшем или большем количестве практически все элементы таблицы Д. И. Менделеева. Это обстоятельство обусловливает изменение минерального состава воды и многих растений, что сказывается на обеспеченности микроэлементами организма человека. Большая часть микроэлементов поступает в организм с растительными пищевыми продуктами, в молочных и мясных продуктах содержание их незначительно. Разнообразие ландшафтов и природных зон определяет особенности круговорота и накопление тех или иных химических элементов в почве. Данное обстоятельство позволило А. П. Виноградову обосновать учение о биогеохимических провинциях неравномерности распределения химических элементов на земном шаре в соответствии с геологическими и почвообразовательными факторами. Так, в одних районах отмечается дефицит некоторых элементов, в других, наоборот, избыток. Это может приводить к развитию у населения отдельных территорий специфических болезней эндемических заболеваний.
В настоящее время достаточно хорошо изучены такие эндемические заболевания, как гипофтороз и флюороз, связанные с недостатком или избытком фтора, эндемический зоб обусловленный дефицитом йода. Высокое содержание в почве молибдена вызывает молибденоз (эндемическая подагра), свинца поражение нервной системы, стронция хондро и остеодистрофию, бора борные энтериты. Крупные биогеохимические регионы дефицита селена на территории России обнаружены в Забайкалье, Читинской, Ярославской областях, Удмуртии и Карелии. Эталоном почвы в России по содержанию микроэлементов считается черноземная почва центрального заповедника Курской области. Содержание химических веществ в почве оценивают в кларках, представляющих среднее содержание вещества в эталонных (незагрязненных) почвах.
Загрязнения почвы это появление в ней химических соединений, не свойственных почве. Поступление в почву огромного количества промышленных отходов, химических удобрений, пестицидов и т. п. способствует образованию искусственных биогеохимических провинций с измененным составом и свойствами почвы. Около промышленных предприятий образуются техногенные биохимические провинции с повышенным содержанием в биосфере свинца, мышьяка, фтора, ртути, кадмия, марганца, никеля, молибдена и других элементов, представляющих реальную опасность прямого и косвенного влияния на организм человека (канцерогенное, мутагенное, аллергенное, эмбриотоксическое и др.
Множество исследований свидетельствуют о токсикологической опасности загрязненной почвы. Вредное воздействие может передаваться по пищевым цепочкам, т. е. через воду, растения, а также через молоко и мясо животных, питающихся загрязненным кормом. Установлено, что пылегазовые выбросы промышленных предприятий загрязняют почву в радиусе до 60 100 км. Так, вокруг предприятий цветной металлургии содержание в почве свинца, мышьяка, цинка, меди и серы может превышать нормативы в 2, 5 200 раз. Загрязнение почвы тяжелыми металлами обусловливает загрязнение грунтовых вод в радиусе 5 км от этих заводов с превышением ПДК от 1, 2 до 8, 3 раза, а также приводит к накоплению этих металлов в растениях и продуктах питания. Население, проживающее вблизи данных предприятий, с пищей систематически получают повышенные количества свинца в среднем 0, 7 мг, цинка более 16 мг, меди около 2, 3 мг и мышьяка до 0, 5 мг. Это приводит к различным заболеваниям. Так, в результате поступления свинца из почвы в организм человека наблюдаются изменения со стороны кроветворной и репродуктивной системы, а также злокачественные новообразования. Установлена связь между уровнем мышьяка в почвах и случаями заболеваний раком желудка, между содержанием молибдена и случаями заболеваний молибденовой подагрой и раком пищевода и др.
В почве вокруг нефтехимических и коксохимических предприятий резко увеличивается концентрация канцерогенного углеводорода бенз(а)пирена. Употребление овощей, выращенных на этих почвах, значительно повышает риск возникновения онкологических заболеваний. В почве вокруг ртутных комбинатов в радиусе 2 км превышение фоновой концентрации ртути (0, 15 мг/кг) составляет до 330 раз. Установлено, что при содержании ртути в почве около 30 40 мг/кг, ее количество в овощах (картофеле, моркови и др. ) достигает 0, 4 1, 4 мг/кг и превышает предельно допустимый уровень в 25 87 раз. Длительное поступление повышенных количеств ртути в организм человека снижает иммунобиологическую реактивность, повышает общую заболеваемость, увеличивает частоту заболеваний нервной и эндокринной систем, снижает фертильность (способности производить потомство).
Почва вдоль дорог загрязняется выхлопными газами автотранспорта. Загрязнение почв тяжелыми металлами в придорожной полосе зависит от интенсивности движения и продолжительности эксплуатации дорог. Показано, что в поверхностном слое почвы (до 5 см) в 7 16 метровой придорожной зоне и интенсивности движения до 10000 транспортных средств сутки содержание железа составляет 600 1000 мг/кг, цинка 20 мг/кг, свинца 10 мг/кг, кадмия 0, 2 мг/кг. Большое влияние на состав почвы оказывает широкомасштабная химизация сельского хозяйства. В гигиеническом отношении особое значение имеют устойчивые пестициды, которые накапливаются в почве, воде, продуктах растительного и животного происхождения, а также в организме человека.
САМООЧИЩЕНИЕ ПОЧВЫ. Почва постоянно загрязняется, в том числе продуктами жиз недеятельности человека и животных, и если бы она не обладала способностью обезвреживать их, жизнь на Земле стала бы невоз можна. ^ Под самоочищением почвы понимается ее способность превра щать опасные в эпидемиологическом отношении органические веще ства в неорганические — минеральные соли и газы. Самоочищение почвы начинается с того, что попавшие в нее органические вещества вместе с содержащимися в них патоген ными бактериями и яйцами гельминтов фильтруются через нее и адсорбируются ею. Под влиянием биохимических, биологических, геохимических и других процессов загрязнители, проходя через почву, обесцвечиваются, теряют дурной запах, ядовитость, ви рулентность и другие отрицательные свойства.
Углеводы, содержащиеся в загрязнителях почвы, окисляются в ней до углекислоты и воды; жиры распадаются на глицерин и жирные кислоты, окисляющиеся также до углекислоты и воды; белки расщепляются на аминокислоты, из которых выделяется азот в форме аммиака, в дальнейшем окисляющийся в азотистую и азотную кислоты. Разложение и минерализация органических веществ в почве происходят при активном участии микроорганизмов, содержащихся в ней. Этот процесс может протекать как аэробно (с кислородом воздуха, необходимым для жизни аэробных бактерий), так и анаэробно (без кислорода, с помощью гнилостных бактерий)
С гигиенической точки зрения предпочтителен именно аэробный процесс разложения органических веществ: в этом случае не образуются дурнопахнущие газы, ухудшающие гигиенические качества воздуха и воды. Одно из условий аэробного самоочищения почвы — низкий уровень ее загрязнения до объемов, не препятствующих достаточному доступу кислорода, необходимого как для окислительных процессов, так и для поддержания жизни самих аэробных бактерий.
РОЛЬ ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИЙ, ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОЗЕЛЕНЕНИЯ. Озеленение населённых мест – это комплекс работ по созданию и использованию зелёных насаждений в населенных пунктах. В градостроительстве озеленение является составной частью общего комплекса мероприятий по планировке, застройке и благоустройству населённых мест. Оно имеет огромное значение в жизни человека, оказывает огромное влияние на окружающую среду. Особенно это влияние заметно проявляется в городах. Зелёные наваждения являются основными элементами художественного оформления населённых пунктов. Объектами озеленения называется земельный участок, на котором составляющие ландшафта (рельеф, водоёмы, растения) и строительные сооружения взаимосвязаны и предназначены для удовлетворения потребностей в отдыхе на открытом воздухе. Композиция зелёных насаждений могут включать массивы, группы, куртины, живые изгороди, рядовые посадки и солитеры.
Массивы – это крупные по площади древесные и кустарниковые посадки. Массивы могут быть чистыми (из одной породы) или смешанными (из нескольких пород), одноярусными и многоярусными. Группы – это небольшое количество деревьев или кустарников, объединённых композиционно и размещённых обособленно от массивов. Бывают малые (3 5 растений), средние (7 9 штук) и большие (15 20 деревьев). Для групп можно рекомендовать весь ассортимент деревьев и кустарников, разработанных Садом. Куртины – это большие группы от 20 до 50 деревьев. Могут быть древесно кустарниковые и кустарниковые. Создаются в основном из одной породы. Живые изгороди – это свободнорастущие или формированные кустарники, высаженные в один или более ряд, выполняющие декоративную, ограждающую и маскировочную функции. В наших условиях для этих целей подходят боярышник, карагана. Изгородь должна быть густой, расстояние между рядами 0. 3 0. 5 м. Рядовые посадки это посадки деревьев, высаженных в одну линию. Используют для озеленения улиц. Солитеры – это одиночные деревья, выделенные из за ценных декоративных свойств или по соображениям композиции. Хорошими северными солитерами являются берёза, ива Шверина, лиственница сибирская, сосна, рябина Городкова; из кустарников – сирень венгерская, жимолости и розы.
Основа системы озеленения современного города — насаждения на жилых территориях (во дворах при группах домов, в садах жилых районов и микрорайонов), на участках школ, детских учреждений. Их дополняют насаждения общегородского и районного значения в парках культуры и отдыха, детских, спортивных и других специализированных парках, в скверах и на бульварах, на промышленных, коммунально складских территориях, на полосах отвода земель для транспортной коммуникации, а также заповедники, санитарно защитные и водоохранные зоны. Составной частью озеленения крупного города являются насаждения пригородной зоны, создающие условия для массового отдыха населения среди природного окружения и содействующие оздоровлению городского воздушного бассейна: леса и лесопарки, плодовые сады.
Зеленые насаждения в городе улучшают микроклимат городской территории, создают хорошие условия для отдыха на открытом воздухе, предохраняют от чрезмерного перегревания почву, стены зданий и тротуары. Это может быть достигнуто при сохранении естественных зеленых массивов в жилых зонах. Человек здесь не оторван от природы: он как бы растворен в ней, поэтому и работает, и отдыхает интереснее продуктивнее. Главными функциями зеленых насаждений мы можем назвать такие как: 1. Санитарно – гигиеническая. 2. Рекреационная. 3. Декоративно художественная.
1) Санитарно-гигиеническая функция: очистка воздуха. Велика роль зеленых насаждений в очистке воздуха городов. Крупные лесопарковые клинья могут быть активными проводниками чистого воздуха в центральные районы города. Качество воздушных масс значительно улучшается, если они проходят над лесопарками и парками, площадь которых составляет в 600 1000 га. 2) Рекреационная функция. Растения не только выполняют свою биологическую и экологическую функцию; их разнообразие и красочность всегда «радует глаз» человека. Как приятно после долгой и монотонной работы выйти на улицу и пойти в парк, вдыхая свежий воздух и наслаждаясь шумом листьев на ветру. Или хорошо пройтись жарким летним днём по прохладной тени аллеи, вдыхая аромат цветов. Ничто так не успокаивает мысли и не поднимает настроение, как прогулка по скверу.
3) Декоративно- художественная функция. Озеленение улиц определяется их значением и характером окружающей застройки. Насаждения являются важной и неотъемлемой частью планировки улиц, активно влияя на архитектурный облик.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ: Гигиеническое значение почвы Состав и свойства почвы Эндемическое значение почвы Почва как фактор передачи инфекционных заболеваний Показатели загрязнения почвы Самоочищение почвы Мероприятия по санитарной охране почвы Химическое заражение почвы
ЛИТЕРАТУРА Основные источники: ГН 2. 1. 7. 020 -94 «Ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах» . Пивоваров Ю. П. . «Гигиена и основы экологии человека» - М. : Издательский центр «Академия» , 2006 – 528 с. Румянцев Г. И. Гигиена: учебник, 2 издание, переработанное и дополненное , 2011 М: ГЭОТАР-Мед. Дополнительные источники: Гигиена: Словарь-справочник (под редакцией В. А. Тутельяна), М: Высшая школа, 2006 год. Трушкина Л. Ю. , Трушкин А. Г. , Демьянова Л. М. Гигиена и экология человека, Москва: Изд-во «Проспект» , 2006. Интернет-ресурсы: ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае» [Электронный ресурс]: Официальный сайт URL: www. fcgsen. ru; Управление Роспотребнадзора по Красноярскому краю [Электронный ресурс]: Официальный сайт URL: (http: //24. rospotrebnadsor. ru)
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
