Геохимическое и токсикологическое значение почвы

Химический состав почвы зависит сл ее геологических особенностей и загрязнения поверхностных горизонтов техногенными твердыми, жидкими и газообразными отходами промышленных предприятий, а также от избыточного целенаправленного внесения в почву различных химических веществ с целью повышения эффективности сельскохозяйственной деятельности (например пестициды - до 100 тыс л в год, минеральные удобрения, структурообразователи почвы, стимуляторы роста растений и др.)

Химический состав природной незагрязненной почвы состоит из минеральных (90-99%) и органических веществ. В минеральный состав почвы входят практически все элементы системы Менделеева, однако их количество распределено в разных районах крайне неравномерно. Эго обстоятельство обусловливает своеобразие минерального состава воды и растительности, что в свою очередь сказывается на поступлении минеральных веществ в организм животных. Таким образом , обеспеченность макро и микроэлементами организма человека целиком зависит от их содержания в почве.

Большая часть микроэлементов в организм человека поступает с растительными продуктами, так как в продуктах животного происхождения их содержание относительно не велико. Все живые существа на 99% состоят из 80 наиболее распространенных химических веществ. Это, прежде всего, основные, или структурные элементы.

В их числе выделяют 9 жизненно необходимых микроэлементов : железо, медь, храм, кобальт, молибден, марганец, цинк, селен, йод, при недостатке которых развиваются те или иные патологические состояния или функциональные нарушения. К условно необходимым микроэлементам относятся (фтор, никель, ванадий, мышьяк, кремний, литий, бор и бром

В группу токсичных элементов входит; алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий, барий, висмут и таллий и весьма обширный перечень других веществ техногенного происхождения

Степень обеспеченности растительных и животных организмов ними микроэлементами находится в прямой зависимости от наличия их в почве Именно па закономерность послужила основой учения Виноградова об аномальных биогеохимических провинциях, где отсутствие или избыток того или другого элемента приводит к появлению эндемических специфических заболеваний.

К настоящему времени на территории нашей страны насчитывается свыше 20 биогеохимических провинций естественного происхождения. К настоящему времени хорошо изучены такие эндемические заболевания, как гипофтороз, кариес зубов ( северные районы), эндемический зоб (дефицит йода - проблема Уральского региона- вынудила создать на базе ОКБ эндокринологического центра, а сентябре с.г. Правительством области принята программа борьбы с йоддифицитом).

Дефицит селена установлен на территориях Читинской и Ярославской областей, в Удмуртии и Карелии, наоборот - избыток селена в растительных продуктах, выращенных на щелочных почвах (Канада,Ирландия,США) с высоким содержанием селена являются причиной возникновения селенового токсикоза скота и хронической интоксикации населения этих территорий. Наиболее типичными симптомами селенового токсикоза являются поражения ногтей и выпадение волос, повреждение зубной эмали, дерматиты, анемия и нервные расстройства.

Избыточное содержание в почве молибдена является фактором риска возникновения эндемической молибденовой подагры обнаруженной у жителей горной Армении. Избыточное поступление молибдена усиливает в организме пуриновый обмен и ведет к накоплению мочевой кислоты. Если почки не справляются с выделением мочевой кислоты, её соли откладываются в суставах и сухожилиях, что приводит к развитию молибденовой подагры. Кроме того избыток молибдена способствует нарушению синтеза витамина В12 что приводит к железодефицитной анемии.

Вместе с тем в результате хозяйственной деятельности человека в почву непосредственно или опосредовано попадает огромное количество химических веществ, что в ряде случаев существенно меняет природный химический состав.

Все химические вещества, попадающие в почву можно разделить на две группы:

1. Химические вещества, вносимые в почву целенаправленно для достижения той или иной цели: ядохимикаты (гербециды, фунгициды, акарициды, дефолианты, инсектоциды зооциды, бактерициды и др.), минеральные удобрения, структурообразователи почвы, химические стимуляторы роста растений. Избыточное внесение в течении многих лет пой группы может существенно повлиять на химический состав природной почвы.

2. Химические вещества, вносимые в почву с техно! енными жидкими, твердыми и газообразными отходами. Территориально это связано с конкретными отраслями промышленности, следовательно с определенным видом химическое загрязнения. Эти загрязненные территории страдают избытком определенных химических веществ представляют реальную угрозу здоровью населения Наиболее опасные ситуации к настоящему времени сложились в городах где имеются предприятия черной (Нижний Тагил, Магнитогорск, Челябинск) и цветной металлургии , Каменск Уральский Краснотурьинск.Ревда В Пышма Кировград и др ). Электроэнергетики (Рефтинская ГРЭС К а также химические и нефтеперерабатывающие заводы. Доля данных отраслей в общем объеме образующихся в промышленности токсичных отходов ( около 90 млн т) cocтавляют около 80% По данным Минздрава на территории России к настоящему времени (2001 г) имеются около 40 территорий, которые определяются как искусственные биогеохимические провинции, население которых подвергается серьезной угрозе тех или иных эндемических патологий.

В число искусственных неблагоприятных биогеохимических районов входят ряд городских территорий нашей области. Так в почвах на территории городов Ревда, Красноуральск, Кировград значительно превышены ориентировочно допустимые концентрации свинца ( при норме err 32 до 130 мг/кг), а всего по России таких городов насчитывается 120, в которых проживает более 10 млн. жителей. Содержание в почве кадмия ( норматив от 0,5 до 2,0 мг/кг), фтора повышено в почвах городов Каменск-Уральского и Полевского, меди - в районе Среднеуральска и В. Пышмы. Кроме этих элементов в почвах металлургических районов определяются повышенные концентрации мышьяка, ртути, марганца, никеля и др. токсичных веществ представляющих реальную опасность прямого или косвенного ( по трофическим цепям, с водой, с грибами) влияния на организм человека.

Опасность данных загрязнителей определяется их токсичностью, канцерогенным, аллергенным, мутагенным , эмбриотоксическим и другими видами воздействия. В районе размещения алюминиевых и коксохимических предприятий, электродных заводов отмечается высокое содержание в почве канцерогенных углеводородов. Употребление в пищу овощей и фруктов выращенных на таких землях существенно повышает риск онкологичсских заболеваний населения (например — Челябинск, Красноярск, Новокузнецк. Краснотурьинск, Братск)

Пылегазовые выбросы промышленных предприятий загрязняют почву в радиусе до 100-150 км. (Например, выбросы в атмосферу сернистого газа от Норильского никелевого комбината достигают Канадской территории и выпадают в виде кислотных дождей.). Серьезные экологические проблемы связаны с размещением полигонов складирования твердых бытовых отходов, шлакоотвалов и шлаконакопителей. Согласно данным Госсанэпиднадзора, общая площадь занятых отходами земель в целом по РФ превышает 2 тыс.кв.км. Более 1,6 тыс.кв.км занято шлаконакопителями и хвостохранилищами. терриконами и шлакоотвалами. Поэтому не случайно в нашей области с 1998 года реализуется целевая программа по переработке техногенных образований, а Правительством принят Федеральный закон «Об отходах производства и потребления (1Ф98), а 2001 году введены в действие санитарные правила «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов твердых бытовых отходов». Большой проблемой является систематическое нуправляемое загрязнение почвы ртутью в результате вывоза на свалки перегоревших люминиисцентных ламп и ртутных приборов.

Загрязнение территории вокруг городов тяжелыми металлами обусловливает интенсивное загрязнение грунтовых вол и в результате приводи кнакоплению этих токсических веществ в растениях ив продуктах питания. Жителиэтих городов с растительнойпищей питьевой водой систематически получаютповышенные количества свинца,ртути, мышьяка, меди, кадмия и др, токсикантов, что неизбежно приводит кповышению обшей заболеваемости населения и появлению случаев специфических поражений - эндемической патологии.

Большое влияние на химический состав почвы оказывает широко масштабная химизация сельского хозяйства. В гигиеническом отношении особое значение имеют пестициды устойчивые к воздействию внешних факторов и сохраняющие свою токсичность даже при прохождении по пищевым цепям. К таким препаратам относятся хлорорганические соединения, в частности ДДТ - дуст, который к настоящему времени повсеместно запрещен, однако в результате многолетнего и бесконтрольного применения его столько накопилось в биосфере Земли, что до настоящего времени этот препарат обнаруживается в организме Антарктических пингвинов.

Таким образом существующие темпы загрязнения почвы техногенными и сельскохозяйственными токсическими веществами неизбежно приводят к деградации экосистемы, в том числе и среды обитания человека.

Опасность загрязнения почвы определяется уровнем её возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и прямо или опосредовано на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы её самоочищения.

В настощее время в нашей стране утверждены ПДК для 30 химических веществ техногенного происхождения и ПДК и ОБУВ для 111 пестицидов в почве. Обоснование ПДК химических веществ в почве базируется на 4 основных показателях вредности, устанавливаемых экспериментальным путем: транслокационном - переход веществ в растения, миграционном - в воду и миграционным в воздушную среду и_обшесанитарный показатель вредности - характеризует влияние загрязняющего вещества на самоочищающую способность почвы.

Органы Госсанэпиднадзора осуществляют систематический контроль за состоянием загрязнения почвы по приоритетным для данной территории загрязнителям. Перечень загрязняющих почву веществ подлежащих контролю в каждом конкретном районе определяется в зависимости от масштабов пылегазовых выбросов, от степени их опасности и токсичности на здоровье человека и почвенный биоценоз.

В соответствии с санитарными правилами в нашей стране подлежат контролю в почве вещества: -техногенные: Ртуть, свинец, кадмий, никель, кобальт, молибден, ванадий, медь, мышьяк, цинк, хром, сурьма, селен, фтор;

сельскохозяйственные: хлорорганические пестициды, ДДТ, гексахло- бензол, полихлорпирен, полихлор-бефинилы, фосфорорганические пестициды. гербециды: Транспорт: свинец, БП. Общая санитарная оценка почвы по содержанию в ней экзогенных химических веществ имеет чрезвычайно важное значение как в практике работы органов Госсанэпиднадзора, так и при экологическом мониторинге тех или иных экосистем.

Эпидемиологическое значение почвы. Механизмы самоочищения.

Особое гигиеническое значение почвы связано с опасностью передачи человеку возбудителей различных инфекционных и паразитарных заболеваний. Основные инфекционные и паразитарные заболевания, в механизме передачи которых участвует почва представлены ниже:

Санитарно-гигиеническая оценка эпидемиологических вопросов, касающихся почвы, связана с выяснением степени ее загрязнения органическими веществами, а также возбудителями инфекционных и паразитарных заболеваний В чистой, незагрязненной почве обитает не так много возбуди гелей инфекций, так как естественная почвенная микрофлора является их антагонистом. Патогенные микроорганизмы (антропогенного происхождения и зоонозы) поступают в почву с физиологическими отправлениями человека и животных, сточными водами, трупами и твердыми бытовыми отходами.

В основном это возбудители раневых инфекций (столбняк, газовая гангрена, также клостридии ботулизма, споры сибирской язвы )Но микроорганизмы, источниками которых являются животные, их споры сохраняют жизнеспособность в почве до 25-30 лет Заражение столбняком и газовой гангреной происходит через почву, попавшую а рану при (ревматических поражениях кожи и огнестрельных ранениях. Спороносные анаэробы столбняка и газовой гангрены наиболее часто встречаются в пахотном слое земли, который удобряется свежим, т.е. не перегоревшим, навозом и фекалиями диких животных.

Постоянно загрязняющаяся органическими веществами (отбросами) почва всегда содержит возбудителей кишечных инфекций (дизентерия, брюшной тиф, холера), сроки выживания которых могут колебаться от нескольких месяцев до полутора лет, полиомиелита — до 110 дней, микобактерий туберкулёза до 7 мес.

Возбудители этих заболеваний могут передаваться человеку либо при непосредственном контакте с почвой (особенно у детей и на грязных пляжах, во время работ на коллективных садовых участках), при употреблении неочищенной питьевой воды, не обработанных овощей и фруктов, через насекомых, главным образом — мух.

Почва играет специфическую роль передатчика гельминтозов( аскариды, власоглавы, острицы, свиной и бычий цепни), она является естественной промежуточной средой обитания необходимой для их развития. Больной человек-носитель глистной инвазии с фекалиями выделяет яйца гельминтов в огромных количествах -десятки тысяч, которые при попадании в почву начинают новый цикл своего развития и дозревают в ней до инвазивного состояния. Созревание яиц в почве в зависимости от условий, происходит в течение 10-50 суток. Для этого требуется доступ кислорода, температура почвы в пределах от 12 до 38 град, определенная влажность и отсутствие солнечного облучения. Оптимальные условия для многолетней сохранности яиц гельминтов создаются на глубине 25-40 см, при этом яйца переносят неоднократное замораживание. В таких условиях яйца аскарид могут сохранять жизнеспособность в почве 7-10 лет. Яйца (тэнеид) свиного и бычьего цепней, попав в корм свиней и крупного рогатого скота, развиваются в их организме до личиночной стадии, которые локализуются преимущественно в мышечной ткани. При употреблении мяса таких животных человек заражается личинками этих гельминтов. В организме человека происходит окончательное развитие этих гельминтов до половозрелых форм, которые вновь выделяют членики набитые яйцами возбудителей, которые с фекалиями вновь попадают в почву и т.д. « по кольцу» Поэтому данная группа гельминтов получила название «геогельминтозов» Губительными для яиц геогельминтов является высокая температура - выше 50 град.(компостирование отходов- санация почвы)

Почва, загрязненная органическими веществами, способствует развитию грызунов, являющихся источниками и разносчиками возбудителей особо опасных инфекций (бешенство, чума, туляремия), клещей — переносчиков трансмиссионных заболеваний.

Загрязненная почва является благоприятным местом развития мух (особенно синантроп ной "комнатной" мухи). Наличие большого количества мух является наглядным показателем санитарного неблагополучия, т.к. свидетельствует о нарушении сроков удаления твердых отбросов из населенного пункта. Срок развития мухи от личинки до половозрелой особи — от 4 до 7 суток. Кроме того, мухи сами являются очень активными переносчиками возбудителей, в первую очередь кишечных инфекций.