Гигиена и экология
план-конспект занятия

Лекция №4: «Почва: ее физические и химические свойства, гигиеническое и экологическое значение»

Почва - верхний слой литосферы, образовавшийся в результате совокупной деятельности и влияния почвообразующих факторов: материнской породы, растительных и животных организмов, климата, возраста территории, рельефа местности. В настоящее время к числу почвообразующих факторов относится и деятельность человека (антропогенные факторы), ежегодно вносящего в почву огромное количество химических удобрений, ядохимикатов, промышленных отходов и др.

Почва обеспечивает основные условия существования популяции человечества, бесчисленного количества животных и растений. Вместе с тем тот или иной состав почвы, ее разнообразные свойства, интенсивность и характер биохимических процессов, постоянно протекающих в ней, во многом определяют санитарные условия жизни человека, который непрерывно, прямо или косвенно, связан с почвой.

Наибольшее практическое гигиеническое значение имеют поверхностные слои почвы, которые более всего доступны загрязнению извне и при попадании органических веществ животного происхождения могут представлять собой эпидемическую опасность вследствие возможного занесения с отбросами патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов и личинок насекомых. Отдельные их группы могут обусловить возникновение и передачу эпидемических и эндемических заболеваний.

При всех благах, которые предоставляет почва человеку, при определенных неблагоприятных условиях она может оказать отрицательное влияние на здоровье населения, на качество животных и растительных пищевых продуктов, на санитарно-гигиенические условия жизни.

Все процессы, происходящие в почве, находятся в тесной зависимости от механических, физических, химических, биологических и других ее свойств. Важное гигиеническое значение имеет строение почвы, которое определяет ее пористость, воздухо- и водопроницаемость, влагоемкость, капиллярность и температурный режим. Крупнозернистые почвы, как правило, обладают хорошей воздухо- и водопроницаемостью, мелкозернистые - значительной водоемкостью, гигроскопичностью, капиллярностью. В гигиеническом отношении для строительства зданий необходимо выбирать участки с крупнозернистой почвой.

Пористость - суммарный объем пор в единице объема почвы, выраженный в процентах. Пористость песчаной почвы составляет 40%, торфяной - 82%. Чем выше пористость, тем ниже фильтрационная способность почвы. Наиболее оптимальные условия для процессов самоочищения почвы от биологических, органических, химических загрязнений создаются при пористости 60-65%.

Капиллярность - способность почвы поднимать воду из нижних горизонтов в верхние. Мелкопористая и менее зернистая почва обладает значительной капиллярностью, что, в свою очередь, может быть причиной сырости зданий.

Почвенный воздух. Как предпосылка для дыхания микроорганизмов почвы и корней растений представляет собой экологический фактор местообитания. Воздух в почве выступает как антагонист почвенной влаги. Его количество определяется свойством и характером почв. Почвенный воздух постоянно обменивается с атмосферным воздухом. Интенсивность воздухообмена падает с глубиной, в силу чего на глубине 1 м воздух содержит до 20% кислорода и не более 1% диоксида углерода, а на глубине 6 м - соответственно 14 и 8%. Отклонения значений почвенного воздуха от его естественного состава являются показателем загрязнения почвы, при этом концентрация кислорода составляет 2-5%, углекислого газа - 20-30%.

В породах земной коры радий (семейство 238U), торий (семейство 232Th) и актиний (семейство 235U), непрерывно распадаясь, образуют радон, торон и актинон. Основными источниками этих газов в жилых и общественных помещениях являются строительные материалы и почвы под зданиями.

При значительном загрязнении почвы органическими соединениями в составе почвенного воздуха можно обнаружить метан, аммиак, сероводород и другие газообразные продукты. Почвенный воздух может изменяться вследствие утечки газа из подземных коммуникаций. Данные обстоятельства необходимо учитывать при рытье колодцев, глубоких котлованов, прокладке подземных сооружений, ремонте канализации и т.п. В некоторых случаях этот загрязненный воздух в состоянии проникать в помещения жилых и общественных зданий. Следовательно, по состоянию химического состава почвенного воздуха можно оценить степень загрязнения почвы.

Источники загрязнения почвы антропогенного характера: бытовой мусор, выбросы в атмосферный воздух газообразных веществ промышленных предприятий и их твердые и жидкие отходы, сельскохозяйственная деятельность. Почти все загрязняющие вещества, которые первоначально попали в атмосферу, в конечном итоге оказываются на поверхности суши и воды. Оседающие аэрозоли могут содержать ядовитые тяжелые металлы: свинец, ртуть, медь, ванадий, кобальт, никель. Обычно они малоподвижны и накапливаются в почве. Но в почву попадают с дождями также кислоты. Соединяясь с ними, металлы могут переходить в растворимые соединения, доступные растениям. В растворимые формы переходят также вещества, постоянно присутствующие в почве, что иногда приводит к гибели растений.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органических веществ, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.

Гигиенические основы очистки населенных мест. Санитарная очистка территории от твердых и жидких отходов является одной из самых важных и сложных задач экологической безопасности населения. Очистка населенных мест должна представлять единый комплекс мероприятий по сбору, удалению и обеззараживанию нечистот. В связи с эпидемиологической опасностью отходов данный технологический процесс должен быть максимально механизирован и по возможности ограничен контакт населения с отбросами.

Гигиенические требования к очистке населенных мест. Количество отбросов и их состав меняются в зависимости от величины населенного пункта, наличия инфраструктуры, промышленных предприятий и др. Методы обезвреживания отбросов выбирают на основании технико-экономических расчетов с учетом санитарно-гигиенических требований в зависимости от категории населенных пунктов и местных условий. Санитарная очистка территории включает: сбор нечистот, отбросов, отходов; временное их хранение; транспортировку к месту обеззараживания, обезвреживания и утилизации.

Разработано множество технологий уничтожения и переработки отходов, но нет стопроцентно экологически чистого способа борьбы с этой своего рода «чумой» нашего времени. Частично отходы вывозятся на загородные полигоны, до 10% отходов попадает на неорганизованные свалки, около 6% остается на территории населенного пункта.

Физиологические выделения людей и животных, помои, сточные воды составляют наименьшую часть отходов, но на их утилизацию и обеззараживание обращают первоочередное внимание ввиду большого эпидемиологического значения и неприятного запаха. Многие отбросы содержат органические вещества, воду и представляют хорошую питательную среду для микроорганизмов, в том числе для патогенных бактерий.

Нормы накопления - количество отходов, образуемых на расчетную единицу (человек - для жилищного фонда; одно место в гостинице; 1 м2 торговой площади для магазинов и складов и т.д.) в единицу времени (день, год). Нормы накопления определяют в единицах массы (кг) или объема (л, м3). Общий объем твердых бытовых отходов (ТБО) в городах и поселках России составляет порядка 150 млн м3 (30 млн т) в год.

Санитарно-эпидемиологическая опасность ТБО связана главным образом с их биологическим загрязнением (патогенными бактериями, простейшими, вирусами, яйцами гельминтов) и ролью в размножении эпидемиологически значимых синантропов (крыс и мух). Патогенные микроорганизмы долго сохраняются в отходах: возбудители брюшного тифа - до 150 сут, а инвазионные яйца гельминтов - годами. За последние 20-30 лет не выявлено существенных различий в санитарно-бактериологических показателях опасности ТБО. Почва в радиусе 15 м вокруг мусорных контейнеров сильно загрязнена по микробиологическим показателям. Во время подъема заболеваемости, вызванной кишечными вирусами, от мух нередко выделяют энтеровирусы различных типов. Всего мухи могут переносить 63 вида микроорганизмов (кишечную палочку, бактерии дизентерии, брюшного тифа, холеры, туберкулеза, вирус полиомиелита и др.), а также яйца гельминтов и мелких клещей.

Санитарная очистка в городах и крупных населенных пунктах. При наличии исправных подземных канализационных трубопроводов жидкие отходы поступают в замкнутую сеть. Различают 3 вида канализационных систем: хозяйственно-бытовую, промышленную и ливневую. При данной схеме устройства канализации нечистоты не загрязняют здания, дворы, почву, воздух, грунтовые воды.

На очистных станциях осуществляют очистку и обеззараживание сточных вод, после чего их спускают в открытые водоемы. Очистные сооружения, как правило, включают механическую очистку с помощью решеток, сит, песколовок, жироловок, отстойников и др. При этом сточные воды освобождаются от минеральных и органических веществ. Обезвреживание коллоидных растворенных органических веществ осуществляется биологическими способами: искусственными (биофильтрами, аэрофильтрами, аэротенками) и естественными (полями орошения, фильтрациями).

Различают два основных способа сбора бытовых отбросов в домах: унитарный - в одну емкость и раздельный - некоторые виды отбросов собирают отдельно (в РФ применяют крайне редко). Для дальнейшего сбора и утилизации твердых отходов применяют контейнерную и поквартирную системы. В первом случае население выбрасывает мусор в металлические контейнеры (в многоэтажных домах устраивают мусоропровод с бункером, откуда мусор пересыпают в сменные сборники). При планово-поквартирной очистке мусор из квартир высыпают непосредственно в мусоровозы ежесуточно в установленное время.

Наиболее доступным и достаточно надежным сооружением для обезвреживания городских твердых бытовых отходов являются полигоны. Обезвреживание твердых отбросов возможно как почвенными, так и техническими способами (мусороперерабатывающие заводы, сжигание и др.). Более совершенным методом переработки биоразлагаемых отходов является компостирование, при котором мусор укладывают послойно с землей в штабели. В результате биотермических процессов мусор обеззараживается, превращается в перегной и затем используется как удобрение.