Гигиена почвы

Слайд 11 Патогенные микроорганизмы поступают в почву с физиологическими отправлениями человека

и животных, сточными водами, трупами и др. Чистая, незагрязненная почва

является неблагоприятной средой для патогенных бесспоровых микробов. Вместе с тем в почве, особенно загрязненной органическими веществами, они длительно сохраняют жизнеспособность.Так, в почве бактерии тифопаратифозной группы могут находиться до 400 дней, дизентерии — до 100 дней, вирусы полиомиелита, ЕСНО, Коксаки — до 150 дней, яйца аскарид — до 1 года. Возбудители газовой гангрены, столбняка, ряда пищевых токсикоинфекций являются постоянными обитателями почвы. Споры сибирской язвы способны сохранять жизнеспособность десятки лет.

Слайд 83. Химический состав почвыНеорганические вещества — 90-99%1. Почвенные частицы:Макроэлементы в

виде окиси Si, Al, Fe, K, Na, Ca, Mg; алюмосиликаты,

гидроксиды алюминия и железаМикроэлементы 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 животныеостатки (макро- и микроорганизмы).2. Гумифицированные(перегнойные , гумусовые) – 85 — 90%: гуминовые кислоты; фульвокислоты;Гумины и их соли (гуматы натрия, калия и др.)

Этапы самоочищения почвы

Самоочищение почвы осуществляется в пять этапов:

1. Минерализация – распад органических веществ до неорганических. Углеводы расщепляются до воды и углекислого газа, белки проходят процесс аммонификации, сера превращается в сероводород, а жиры расщепляются на жирные кислоты и глицерин, а затем до воды.
2. Гумификация – это процесс трансформации вещества в гумус под влиянием почвенных микроорганизмов. Гумус медленно разлагается на составные части, которые активно усваиваются растениями. На его образование в среднем уходит один или два года при условии соблюдения необходимых условий. В народе гумус называют перегноем, а также его часто используют приверженцы чистого и экологического выращивания растений, который отказались от химических удобрений.
3. Нитрификация позволяет аммиаку расщепляться до азотистой кислоты и нитритов. Такая смесь является полезной для роста растений.
4. Аэробный процесс гниения состоит из аэрации (поглощение кислорода), распада веществ до неорганических. Также при данном процессе выделяется тепло, способствующее размножению почвенных живых организмов: личинок, червей, водорослей, которые помогают самоочищению почвы.
5. Брожение – анаэробный процесс, при котором идет процесс очищения с помощью поглощения энергии и образования зловонных газов.

Способы, от которых почва может очиститься

Для очищения почвы необходимо наличие следующих веществ в ее составе:

• кислорода,
• хлора,
• хрома
• щелочных растворов .

Чтобы помочь ускорению процесса, люди пользуются специальными методами, которые обогащают почву данными соединениями и веществами.

• Электрохимическая и электрокинетическая очистки применяется для вывода из земли нефти и фенолов, ртути, свинца и т.д.
• Метод промывки подразумевает дополнительное поверхностное нанесение тех веществ, которые способствуют самоочищению почвы.
• Фитоэкстрация помогает вырастить определенные виды растений на загрязненных участках. Избавляет от соединений тяжелых металлов.
• Фиторемедиация – способ для очищения почвы от нефтепродуктов.

Такие методы применяются для ликвидации последствий аварий и катастроф. Также их можно найти в областях промышленности, связанных с переработкой химических продуктов. Делается это с целью снизить риск экологического вреда.

Анаэробные протекают без использования кислорода обычно с целью обезвреживания и сбраживания осадков. Протекает процесс в две фазы: сперва происходит превращение органического вещества в кислоты и спирты, которые затем переходят в метан и двуокись. Образуются и промежуточные продукты в виде ацетона, метана, спирта и глицерина.

Слайд 17 5. Источники загрязнения почвы. Сельскохозяйственное производство:Химические вещества, вносимые в почву

с различными целями: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. 2. Навоз и сточные воды населенных пунктов и животноводческих предприятий, скотомогильники.Промышленное производство: соли тяжелых металлов, радионуклиды, углеводороды, оксид углерода, бензпирен и др.

Гигиеническое значение почвы

В состав почвы входят:

• материнская порода, включающая минеральные соединения;
• гумус;
• живые организмы;
• мертвое органическое вещество;
• воздух и вода.

В почве выделяют:

1. Нижний слой, или материнская порода. В основном состоит из песка, глины, извести, солей магния, кальция, алюминия и других микро- и макроэлементы. Химический состав определяет содержание в почве элементов питания для растений, характер почвенного биоценоза и воздействие на организм человека.
2. Подпочва. Состоит их неорганических соединений, образовавшихся в результате разложения органических веществ.
3. Верхний (пахотный) слой почвы. Здесь происходит основной круговорот органических веществ. В процессе почвообразования принимают участие актиномицеты, плесневые грибы, бактерии, одноклеточные организмы.
4. Гумус. Состоит из клетчатки, лигнина, протеиновых комплексов и др. органических веществ. Гумус определяет плодородие почвы, поддерживая ее в рыхлом состоянии и способствуя сохранению в ней воды.

Слайд 62. Механические и физические свойства почвы Почва

состоит из твердых частиц ипор, заполненных воздухом или почве-нной влагой

(раствором). Механический состав почвыОпределяется % соотношениемтвердых частиц. По преобладаниютвердых частиц почвы подразделяютсяна:каменистые (частицы > 10 мм);гравелистые (частицы d 3-10 мм);хрящеватистые (частицы 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:ПористостьВодные свойства почвыТепловой режим почвыПоглотительные свойства почвыПористость – % 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.

Необходимые условия

Процесс самоочищения почвы зависит от:

• Структуры. Поскольку песчаные и суперпесчаные почвы имеют большой размер воздушных пор, они хорошо проницаемы для воздуха и воды, необходимых для очищения. Глинистые и торфяные структуры почв гораздо медленнее производят самоочистку.
• Вспахивания. Если земля вспахивается регулярно, то это поможет ускорению процесса и способствует аэрации.
• Бактериальной флоры. Если почва сильно загрязнена органическими веществами, то самоочищение будет крайне тяжелым.
• Природных условий, в которых находится почва.
• Химико-биологического состояния почвы и от степени ее загрязнения.

Влияние почвы на здоровье населения

Обеспеченность организма человека микроэлементами обусловлена их содержанием в почве, воде, продуктах питания, их усвояемостью и количественным соотношением.

Минеральный состав почвы представлен практически всеми химическими элементами Периодической системы Д.И. Менделеева.

Жизненно необходимыми – эссенциальными – для человеческого организма являются следующие микроэлементы: йод, железо, медь, кобальт, хром, молибден, цинк, марганец, селен. Их недостаток ведет к функциональным нарушениям организма.

Условно-эссенциальные микроэлементы: кадмий, алюминий, свинец, бериллий, ртуть, барий, таллий, висмут и др.

Некоторые металлы и их ионы в малых концентрациях инертны и безвредны: золото, серебро, платина, тантал и др.

В больших концентрациях большинство элементов становятся токсичными , ведут к функциональным нарушениям и смерти.

Определение 1

Биогеохимическая провинция – это территории, для которых характерно повышенное / пониженное содержание в почве, воде, растительных и животных организмах данной территории одного (или нескольких) химических элементов.

Резкая избыточность или недостаточность содержания какого-либо химического элемента в пределах данной биогеохимической провинции вызывает эндемии.

Пример 1

Недостаточное содержание в пищи йода ведет к развитию простого зоба у людей и животных; повышенное содержание бора – заболевание желудочно-кишечного тракта – борный энтерит; высокое содержание фтора вызывает развитие эндемического флюороза и т.д.

Процессы и виды самоочищения

Существует несколько способов самоочищения, каждый из которых зависит от определенных факторов и состояния грунта.

• Аэробный способ. Первый этап базируется на образовании жирных кислот в грунте. Заключительная стадия начинает происходить, когда те самые жирные кислоты распадаются, преобразовываясь в метан, органический спирт и диоксид углерода. В случае если в грунте достаточно кислорода, процесс происходит незаметно. Но если его поступление ограничено, то в процессе распада жирных кислот выделяется достаточно неприятный запах.
• Анаэробный способ. Данный процесс самоочищения возможен только в почве, которая страдает недостатком кислорода. Главная роль принадлежит анаэробным глинистым бактериям, которые выделяют в почву аммиак и сероводород.

Механизм самоочищения грунта состоит из трех процессов.

• Минерализация. Данный этап самоочищения происходит как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Все вредные органические вещества разлагаются и обретают новую структуру.
• Нитрификация. На данном этапе продукты распада окисляются и уже могут усваиваться растениями. Данный этап восстановления почвы может происходить только в процессе аэробного самоочищения грунта.
• Гумификация – заключительная стадия. Основные, обеспечивающие правильное функционирование почвы вещества распались и преобразовались в гумус.

Давайте рассмотрим, какие вещества и как преобразовываются в почве в процессе самовосстановления.

• Углеводы. Данные вещества окисляются и преобразуются в углекислый газ и воду. После они образуют карбонат. Углеводами питаются различные организмы – микробы, черви, насекомые.
• Белки. В процессе разложения белков в почве образуется аммиак или азотная кислота. Это зависит от того, есть ли в грунте кислород и в каком количестве. Процесс нитрификации очень важен, так как те вещества, которые образуются, питают растения и микроорганизмы.
• Жиры. Этот элемент может разлагаться исключительно в почве, которая напитана кислородом. В ходе распада, гниения жиров в грунте образуются глицерин, серная, сульфатная, фосфорная кислоты.

По тому, как происходят процессы и этапы самоочищения и как распадаются вышеперечисленные элементы в земле, можно судить о том, в каком состоянии и в какой мере загрязнен грунт.

Слайд 8Химические элементы на земном шаре распределены неравномерно, что обусловлено в

первую очередь особенностями геологических и почвообразовательных факторов. Так, в одних

районах отмечается недостаточное или избыточное содержание в почве таких микроэлементов, как йод, кобальт, фтор, молибден, марганец, цинк, бор, стронций, селен. Эти районы получили название биогеохимических провинций.Недостаток или избыток минеральных веществ в почве непосредственно отражается на химическом составе воды и многих растений. В свою очередь недостаток или избыток микроэлементов в воде и растениях может привести к развитию у животных и человека специфических заболеваний, известных под названием геохимических эндемий или микроэлементозов.

Гигиеническое нормирование химических веществ в почве

Гигиеническое нормирование химических веществ в почве предусматривает следующие этапы:

1. Изучение физических и химических свойств химического соединения и его стабильность в почве.
2. Определение ориентировочных пороговых концентраций по каждому показателю вредности.
3. Проведение эксперимента по обоснованию и установлению подпороговых концентраций по следующим показателям: фитоаккумуляционный (транслокационный), миграционный воздушный, миграционный водный, общесанитарный).
4. Расчет предельно допустимого уровня внесения химических веществ в почву.
5. Изучение влияния загрязненной почвы на здоровье населения для последующей корректировке гигиенических нормативов.