Тема: Почва, ее физические и химические свойства, гигиеническое и экологическое значение
Д/З С.128-147
1. Почва – тонкий слой поверхности суши, переработанный деятельностью живых существ. Это самая насыщенная жизнью среда.Среди составляющих частей почвы не только горные породы, но и растительные и животные организмы, которые находятся там постоянно и если их отделить от почвы, то процессы почвообразования прекратятся. Основоположник современного научного почвоведения В.В. Докучаев. Сформулировал понятие о почве как вполне самостоятельном естественноисторическом теле, которое является продуктом совокупной деятельности: грунта, климата, растительных и животных организмов, возраста страны, рельефа местностей.
Состав. Гумус (перегной) –сложный комплекс органических соединений, основным компонентом которого являются гумусовые кислоты, фульвокислоты, гумины. Они вступают во взаимодействие с минеральной частью почвы и образуют с ней сложные органоминеральные соединения. Источники гумуса в почве: зеленые растения, микроорганизмы, мхи и лишайники, роющие и копающие животные.
Химический состав почвы.
Неорганические вещества: вода – 75-90% (почвенный раствор), кальций, магний, алюминий, сера, фтор, железо (минеральное вещество). Органические вещества: углеводы, белки, жиры, воска, смолы, дубильные вещества.Органическое вещество почвы подразделяется на детрит, или мертвую органику и биоту. Механический состав почвы определяется содержанием в ней песка, ила и глины. Механический состав сильно влияет на содержание питательных веществ и температурный режим почвы. Мелко- и среднеструктурные почвы, такие как глины, суглинки более пригодны для роста растений, т.к. содержат достаточно питательных веществ и лучше удерживают воду. Присутствие камней, т.е. частиц диаметром более 2 мм, снижает способность почвы удерживать воду.
Воздушный и водный режим. Воздух заполняет поры в почве и легко вытесняется водой. Переувлажненная почва плохо аэрируется. Почвенный воздух отличается от атмосферного, с глубиной содержание углекислого газа увеличивается, чем интенсивнее протекают биологические процессы, тем больше СО2 выделяется. Почвенный воздух насыщен парами воды. Некоторые газы могут присутствовать в почве над нефтяными и газовыми месторождениями – углеводороды, над скоплениями радиоактивных элементов – радиационные эманации. Водный режимскладывается из: Атмосферных осадков (О); Испарение с поверхности растительности и с поверхности почвы (И); Поверхностного стока (ПС); Десукция растениями (Д); Внутрипочвенный сток (ВПС); Грунтовый сток (ГС).
Типы почв: Тундровые глеевые почвы –маломощные, переувлажненные почвы. В них под верхним горизонтом находится зеленовато-сизый или голубовато-серый слой – глей, который образуется при постоянном переувлажнении и недостатке кислорода. В таких условиях соединения железа и марганца находятся в закисной форме (районы Крайнего Севера). Подзолистые и дерново-подзолистые почвы формируются под лесами в области избыточного увлажнения. Вода, просачиваясь сквозь почвенный слой, уносит в грунтовые воды все растворимые минеральные и органические соединения. Эти почвы бедны гумусом и малоплодородные (тайга). Мерзлотно-таежные почвы формируются в условиях резко континентального климата и многолетней мерзлоты. Черноземы – самые плодородные, богатые перегноем почвы, распространенные в лесостепной зоне, обладают зернистой структурой. Здесь выпадает столько осадков, сколько может испариться с поверхности. В условиях сухого и теплого климата в почву попадает меньшее количество растительных остатков и гумуса накапливается меньше. Здесь формируются каштановые, бурые почвы полупустынь и серо-бурые почвы. Солончакиобразуются в условиях недостаточного увлажнения, где грунтовые воды сильно минерализованы. Вместе с почвенным раствором минеральные соединения подтягиваются к поверхности и при испарении влаги выпадают в осадок. Почвы обогащаются карбонатами, гипсом, идет засоление почв. При близком залегании пресных грунтовых вод образуются торфяно-болотные почвы.
2. Роль растений и микроорганизмов в почвообразовании
Классификация почвенных организмов:«геобионты» - животные, весь цикл которых протекает в почвенной среде (дождевые черви, первичнокрылые насекомые); «геофилы» - проводят в почве часть жизненного цикла (стадии личинки или куколки); «геоксены» - находят временное укрытие в почве (таракановые, грызуны).
Размерная классификация: Микробиота – почвенные микроорганизмы (почвенные водоросли, бактерии, грибы, простейшие); мезобиота – мелкие подвижные животные (нематоды, личинки); макробиота – крупные насекомые, роющие позвоночные (кроты, суслики, крысы). Растения: высшие растения –генераторы органического вещества; концентраторы химических элементов, азот. Растения своей жизнедеятельность обуславливают процесс миграции элементов. Регулировка стока, противодействие эрозии. Животные организмы: почвенные землерои многократно перерывают почву, способствуют перемешиванию, лучшей аэрации и быстрому развитию почвообразовательного процесса, обогащают органическую массу почвы продуктами своей жизнедеятельности. Микроорганизмы имеют важное значение для формирования почвы. Благодаря их деятельности происходит разложение химических остатков и синтез соединений, усвояемых растениями. Актиномицеты – одноклеточные микроорганизмы, которые обладают способностью ветвиться, их деятельность которых направлена на разложение стойких органических веществ. Грибы – низшие плесневые (мукор) – участвуют в разложении клетчатки, органических веществ. Одноклеточные водоросли, лишайники, простейшие, нитробактерии, азотфиксирующие бактерии (клубеньковые).
3. Почвообразование и самоочищение почвы.
Факторы почвообразования: 1. Почвообразующие породы –субстрат, на котором происходит образование почвы, фундамент, каркас;2. Животные, растительные организмы; 3. Климат –многолетний режим погоды;4. Рельеф –совокупность форм земной поверхности, различающихся по очертаниям, размерам, происхождению;5. Время; 6. Воды (почвенные и грунтовые); 7. хозяйственная деятельность человека. Самоочищение почвы –процессы минерализации и гумификации, направленные на восстановление первоначального состояния почвы.
4. Микрофлора почвы характеризуется большим разнообразием микроорганизмов, которые принимают участие в самоочищении почвы, в круговороте веществ. На поверхности почвы микроорганизмов мало, т.к. на них губительно действуют УФ-лучи, высушивание. Большинство микроорганизмов почвы способны развиваться при нейтральном рН, высокой влажности, при температуре от 250 до 450. В слое пахотной почвы толщиной 15 см на площади в 1 га может содержаться от 1 до 5-6 тонн микробной массы. Она максимальна на глубине 10-20 см. На глубине свыше 1-2 м микроорганизмы уже встречаются в незначительном количестве, начиная с 5-6 м, почва может быть стерильной. Патогенные микроорганизмы чаще всего попадают в землю с испражнениями, мочой, гноем, мокротой, слюной, с трупами людей и животных, погибших от инфекционных заболеваний. Патогенные и условно-патогенные микробы попадают в почву при сбросе фекально-бытовых и сточных вод различных предприятий. Сроки переживания патогенных микробов в почве широко варьируют. Неспорообразующие бактерии – возбудители дизентерии, брюшного тифа, холеры, чумы, бруцеллеза, туляремии, туберкулеза – выживают в почве от нескольких дней до нескольких месяцев. Споры возбудителей столбняка, сибирской язвы, газовой гангрены могут сохраняться много лет. Для спорообразующих бактерий рода Клостридиум почва является естественной средой обитания. Поэтому попадение земли в раны чревато возникновением газовой гангрены или столбняка. Отмирание патогенных бактерий в почве обусловлено недостатком влаги, отсутствием необходимых питательных субстратов, антагонизм почвенных микробов, действием солнечных лучей. Санитарно-микробиологическое исследование почвы проводят с целью предупредительного санитарного надзора (выбор места для строительства детского сада или игровой детской площадки), текущего санитарного надзора и по эпидемическим показаниям (при расследовании причин вспышек инфекционных заболеваний и последствий экологических аварий). В зависимости от задачи анализ может быть кратким или расширенным. При проведении текущего санитарного надзора ограничиваются установлением факта и оценкой степени фекального загрязнения почвы. Почвы с преобладанием бактерий, свидетельствующих о фекальном загрязнении, рассматривают как санитарно неблагополучные. Для определения давности фекального загрязнения почвы определяют несколько санитарно-показательных микроорганизмов. Присутствие в почве определенных концентраций кишечной палочки и фекального стрептококка указывает на свежее, бактерий рода Энтеробактор – на несвежее, а Клостридиум – на давнее фекальное загрязнение. Санитарно-микробиологическое исследование почвы с целью предупредительного надзора проводят по расширенному перечню показателей. Определяют коли-индекс – количество бактерий группы кишечной палочки (БГКП), обнаруженных в 1 г почвы, перфрингенс-титр – наименьшую массу почвы в граммах, в которой обнаруживаются бактерии Клостридиум, общую численность сапрофитных, термофильных и нитрифицирующих бактерий в 1 г почвы. При интерпретации результатов исследования руководствуются нормативными документами, в которых учитываются не только общие критерии оценки, но и состав почвы, климатическая зона.
5. Эндемическое значение почвы.Растения, выращиваемые на щелочных почвах, с высоким содержанием селена, могут явиться причиной возникновения «щелочной болезни» скота (селеновый токсикоз), отравлений людей. Установлена связь между уровнем мышьяка в почвах и случаями заболеваний раком желудка, между содержанием молибдена и случаями заболеваний молибденовой подагрой и раком пищевода. В настоящее время появились искусственные биогеохимические провинции, что связано с деятельностью человека, с внесением в почву отходов. Все почвенные загрязнители делят на химические и биологические (бактерии, яйца гельминтов – власоглав, аскарида, лямблии, вирусный гепатит). Почва является местообитанием грызунов – переносчиков бешенства, чумы, туляремии. Химические вещества делятся на: 1) вещества, вносимые в почву планомерно и целенаправленно (минеральные удобрения, стимуляторы роста растений, пестициды) и вещества, попадающие в почву случайно с техногенными отходами. Опасность этих соединений определяется их токсичностью, мутагенным и аллергенным действием. Загрязнение почвы фтором приводит к флюорозу, болезням почек, ЖКТ, кроветворных органов. При повышенном содержании ртути наблюдаются заболевания нервной и эндокринной систем. В результате попадения в организм свинца наблюдаются изменения со стороны кроветворной и репродуктивной систем, злокачественные образования.
Этапы гигиенической оценки: 1. изучение физико-химических свойств почвы; 2. экспериментальные исследования, обоснование пороговых показателей вредности; 3. лабораторный эксперимент.
Гигиенические показатели почвы: Общесанитарный показатель характеризует влияние экзогенного вещества на самоочищающуюся способность почвы. Фитоаккумуляционный – характеризует способность химического вещества переходить из почвы в растения. Миграционный водный – характеризует процесс миграции вещества в поверхностные и подземные воды. Миграционный воздушный – поступление вещества в атмосферный воздух. Токсикологический – степень токсичности вещества для теплокровных при комплексном поступлении в организм с водой и пищей. Санитарная охрана почвы – комплекс мероприятий, направленных на ограничение поступления в почву различных загрязнений. Эти вещества не должны мешать процессам самоочищения почвы, не должны приводить к болезням людей. Мероприятия: законодательные, планировочные (правильный отвод участка для строительства сооружений по обезвреживанию отходов, соблюдение санитарно-защитных зон), технологические (малоотходные технологии), санитарно-технические (сбор, удаление отходов). Санитарная очистка населенных мест – комплекс мероприятий по сбору, удалению, обезвреживанию, уничтожению твердых отходов в целях сохранения здоровья населения. Отходы бывают жидкие (помои от мытья посуды, приготовления пищи, сточные воды) и твердые (мусор, отходы общепита, отходы промышленных и торговых предприятий). Выделяют 3 системы удаления отходов: сплавная (канализация), вывозная, смешанная. Все отходы должны быть обезврежены, безопасны в эпидемиологическом отношении.
Эрозия почв и меры борьбы
Эрозия –от лат. «разъедание, разрушение» почвы под действием воды и ветра. Водная эрозия: Плоскостная (поверхностная)– смыв верхнего горизонта под влиянием стекающих по склону дождевых и талых вод. Линейная (овражная) –размыв почвы мощной струей воды, которое ведет к полному уничтожению почвы. По типам развития: Геологическая (нормальная) – медленный процесс смыва частичек с поверхности почвы, эта потеря восстанавливается в процессе почвообразования. Ускоренная – приносит вред, удаляет естественную растительность, причина: неправильное использование земли человеком.Ветровая эрозия (дефляция)Проявляется в виде горных пылевых бурь, в зависимости от силы ветра почвенные комочки передвигаются, происходит механическое разрушение.Меры:вспашка склонов оврага поперек, сохранение растительности, регулирование выпаса скота, рациональная агротехника, создание лесных полос.
Тема: Гигиенические основы планировки и благоустройства населенных мест. Гигиена жилых и общественных зданий
Д/З С.287-310
1. Урбанизированные среды обитания – усложнение и расширение масштабов городской среды, превращение ее в реальные условия жизни населения.
Рост городов-миллионеров приводит к дополнительной нагрузке всех инфраструктур: транспортной, систем коммуникаций, здравоохранения и санитарного обеспечения. Число горожан в США составляет около 75%, в Англии – 80%, в России – 62% от численности населения. Доля больших городов увеличилась за сто лет с 1,7 до 20%.
Урбанизация – многогранный глобальный социально-экономический процесс, связанный с резко усилившимися в эпоху научно-технической революции развитием и концентрацией производственных сил и форм социального общения, с распространением городского образа жизни на всю сеть населенных мест.
Воздействие загрязнения окружающей среды на городские объекты
В городах наглядно наблюдаются все разнообразные отрицательные последствия, которые связаны с увеличением промышленного производства и транспортных перевозок, со спецификой жилищно-коммунального хозяйства и больших объемов твердых отходов. Рост численности городов не только преобразует поверхность Земли, но и способствует изменению микроклимата. К основным показателям, характеризующим изменение микроклимата, относятся количество предприятий и численность работающих, объем потребляемых веществ, энергии и отходов производства. Происходит нарушение теплового баланса. Высокий процент застройки (до 50%) городов и асфальтированной площади обуславливает повышенный уровень стока даже во время небольших дождей. По сравнению с сельской местностью температура воздуха городов выше на 0,5-10, содержание взвешенных частиц в 10 раз больше, а газов – в 5-25 раз, скорость ветра на 20-30 % меньше, облачность – на 5-10% больше, туман (зимой) на 100% больше, летом – на 30%, относительная влажность ниже на 2% (зимой) и на 8% (летом). Газообразные выбросы загрязняют прилегающие к городу территории, снижают урожайность с/х культур. То же можно сказать о рыбе. Загрязнение воздушного бассейна усиливает коррозию металлов, ускоряет разрушение фасадов зданий, губительно действует на поверхность памятников, сооружений и покрытий (даже хромированные и никелированные), сделанных из природного камня (известняка и мрамора). Ежесуточный выброс большого количества ангидридов (десятки тонн на 1 км2) приводит к ускорению разрушения промышленного и транспортного оборудования, зданий, сооружений и коммуникаций, промышленной продукции, сырья, полуфабрикатов (материальный ущерб). Малоизученные факторы (шум, вибрация, ЭМП) тоже воздействуют на материально-технические объекты. Чем более совершенное и дорогостоящее оборудование, тем значительнее ущерб.
Проживание на небольшой территории больших масс людей требует учета природных факторов, выполнения природоохранных мероприятий. Быстрое увеличение населения городов опережает скорость развития социальных и физических структур города. Под городом понимают населенный пункт, насчитывающий 250 тыс. жителей (в европейских странах), 30 тыс. (в Японии), от 5-12 тыс. (в нашей стране). Используют различные критерии определения города, к которым относят численность и плотность населения, исторический статус города, административные функции. В России для отнесения населенного пункта к городу требуется, чтобы не менее 75% его населения было занято несельскохозяйственной деятельностью. В научной литературе встречаются и другие определения города. Город – объединение строений и людей, отличающихся особого рода деятельностью или ведущих своеобразный образ жизни. Это часть земной поверхности, разнящаяся от окружающей сельской местности определенным типом антропогенного преобразования.
Структура агломерации
Столичные агломерации и регионы включают историческое ядро города, центральную зону, внешнюю зону, пригородную зону. Историческое ядро города – небольшая территория, в которой сосредоточены архитектурно-исторические сооружения, административный, культурный и деловой центр. Центральная зона – интенсивно застроенная территория, позднее охваченная кольцом железных дорог, вокзалов, промышленных зданий. Внешняя зона – периферия, в которой сосредоточена основная часть населения. Пригородная зона формирует вместе с городом широкое образование – агломерацию. Пригородная зона включает две подзоны: внутреннюю с городскими поселениями и внешнюю, которые примыкают к городу в радиусе до 50 км. Городская среда отличается рядом особенностей: искусственная среда – фактор постоянного стресса, вызывающего нагрузку на адаптационные механизмы человека; городская среда отчуждает человека от природы, формируется отчуждение и разъединение людей. Процесс отчуждения человека от общения усиливается персональными компьютерами, средствами коммуникации. Особенно тяжелой городская среда оказывается для жителей, переселившихся из деревни. Крупные города оказывают отрицательное влияние на окружающую сельскую местность (увеличивается деградация земель). В современном крупном городе можно выделить 3 группы проблем: 1. проблемы, связанные с воздействием антропогенно измененной окружающей среды на городское население; 2. проблемы, возникающие при воздействии загрязненной среды на природные системы; 3. проблемы, являющиеся следствием воздействия загрязнений на материально-технические объекты городов. Жизнь в городе имеет много отрицательных сторон, например, транспортная усталость (вынужденное пользование транспортом приводит к малоподвижности). Низкое качество природной среды (воды, воздуха, растительного покрова), насыщение ее физическими, химическими и биологическими загрязнителями формируют негативные, абиологические тенденции в образе жизни и здоровье горожан, вызывают «болезни цивилизации». Отрицательные сдвиги в состоянии здоровья в первую очередь касаются сердечно-сосудистой системы. В экономически развитых странах эти заболевания приводят к 50%-й смертности и 30%-й инвалидности. Велик рост заболеваемости сердца и сосудов в возрасте 30-49 лет. Другой неблагоприятный сдвиг – рост злокачественных новообразований (рак легких и дыхательных путей), аллергических заболеваний (особенно у детей в крупных промышленных районах), рост травматизма (среди трудоспособного населения). Социально-экономические, экологические и биологические факторы большого города весьма многообразны. Среди них на первое место ставят абиологические, противоречащие биологическим потребностям организма (загрязнение среды ксенобиотиками, уменьшение физического труда, нервно-эмоциональное утомление, перестройка суточных биоритмов, уменьшение времени общения с естественной природной средой).
Градостроительство и функционирование городов разрушают литосферу, изменяют режим почвенных вод. В результате движения транспорта погибают животные, транспортные магистрали изолируют местообитания друг от друга. Транспортные выбросы оказывают воздействие на фауну обочин, здесь могут возникать новые ассоциации – антропогенные зональные зооценозы. Эти последствия связаны и со спецификой городской инфраструктуры. В малых городах с меньшей плотностью населения отходы жилищно-коммунального хозяйства легче поддаются утилизации, чем отходы крупных городов. Большая близость малых городов к сельскохозяйственным районам облегчает и удешевляет утилизацию пищевых отходов. К факторам, приводящим к росту антропогенного воздействия, можно отнести увеличение асфальтовых покрытий, нарушение режима фильтрации поверхностного стока, обилие подземных коммуникаций, рост численности городского населения. К основным показателям, характеризующим изменение микроклимата в городах, относятся количество предприятий и численность работающих, объем потребляемых веществ, энергии и отходов производства. Изменение метеорологических характеристик и гидрологического режима на урбанизированных территориях связано с нарушением теплового баланса (характер застройки). Передовые отрасли промышленности, электроника, точное машиностроение, приборостроение испытывают трудности, вызванные загрязнением окружающей среды. Предприятия с передовой техникой нуждаются для своей деятельности в более чистых воде и воздухе (это экофильные производства). Вместе с тем, многие традиционные производства (металлургия, целлюлозно-бумажная, химическая промышленность) экоемкие, т.е. потребляют значительные объемы природных ресурсов и производят большее количество загрязнений на единицу продукции. Размещение экоемких и экофильных производств вблизи друг от друга может наносить значительный ущерб последним. В крупных городах существующая практика развития новейших технологий не учитывает этого фактора.