АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ГИГИЕНА ПОЧВЫ И САНИТАРНАЯ ОЧИСТКА НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

Почва, особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе, состоит из горизонтов, возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и организмов.

Почва является одним из естественных элементов окружающей среды и одновременно среды обитания человека и животных. Располагаясь на границе атмосферы и литосферы, почва испытывает наибольшие воздействия и является наиболее благоприятным для жизни слоем грунта, частью живой оболочки Земли - биосферы. Проводя земляные и сельскохозяйственные работы, человек постоянно подвергается воздействию почвенных факторов, которые в зависимости от условий могут различно влиять на состояние его здоровья.

Почве принадлежит ведущая роль в круговороте веществ в природе. Она представляет собой огромную естественную лабораторию, в которой непрерывно протекают самые разнообразные и сложные процессы разрушения и синтеза неорганических и органических веществ, фотохимические реакции. В почве живут и гибнут патогенные бактерии, вирусы, простейшие и яйца гельминтов. Она является одним из основных путей передачи ряда инфекционных и неинфекционных заболеваний, гельминтозов. Почва может прямо или опосредованно оказывать токсическое, канцерогенное, мутагенное воздействие на организм человека. Недостаток или избыток микроэлементов в почве вызывает эндемические заболевания. С почвой

тесно связаны количество и качество продуктов растительного и животного происхождения, т.е. питание человека и животных. Почва существенно влияет на климат местности.

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

Гигиеническое значение состава и свойств почвы. Почва состоит из материнской породы (минеральные соединения), мертвого органического вещества; гумуса (перегноя); живых организмов; воздуха и воды.

Нижний слой почвы - материнская порода состоит в основном из глины, песка, извести, включающих соли кальция, магния, алюминия и другие макро- и микроэлементы. Минералогический и химический состав почвы определяет первоначальное содержание в ней элементов питания для растений и, в итоге, характер почвенного биоценоза и влияния почвы на организм человека.

Подпочва, второй слой почвы, содержит неорганические соединения, которые образовались в результате разложения органических веществ.

В верхнем (пахотном) слое почвы происходит основной круговорот органических веществ. Бактерии, плесневые грибы, актиномицеты, одноклеточные растения и животные и т.п. участвуют в процессе образования почвы. Весь органический материал из различных трофических уровней утилизируется и распадается здесь сначала до гумуса, а затем до неорганических соединений.

Гумус состоит из лигнина, клетчатки, протеиновых комплексов и других органических соединений. Гуминовые кислоты, которые входят в состав гумуса, представляют собой высокомолекулярные соединения, образовавшиеся из продуктов распада лигнина, клетчатки, белков, жиров и углеводов. Гумус способствует сохранению воды в почве, поддерживает ее в рыхлом состоянии и определяет основное свойство почвы - плодородие.

Влияние почвы на здоровье населения. Микроэлементозы. Химический состав почвы весьма сложен, в ней есть минеральные (неорганические) и органические вещества. Минеральные соединения (90-99%) включают соли кремния, кальция, магния, алюминия и др. В основном это песок, глина, известь и ил. Значительное место в минеральном составе почвы занимают при-

родные глины (алюмосиликаты), способные к ионному обмену. Благодаря этому из почвенного раствора могут поглощаться ионы некоторых металлов, а также катионы органических оснований, в том числе такие, как диэтиламин, триэтиламин, гидразин, анилин, ксилидин.

В минеральный состав почвы входят в меньшем или большем количестве практически все элементы Периодической системы Д.И. Менделеева. Это обстоятельство обусловливает изменение минерального состава воды и многих растений, что сказывается на поступлении минеральных веществ в животный организм. Обеспеченность микроэлементами организма человека обусловлена их содержанием в почве, воде и пищевых продуктах, их количественным соотношением и усвояемостью. Большая часть микроэлементов поступает в организм с пищевыми продуктами растительного происхождения. В молоке, молочных и мясных продуктах содержание микроэлементов невысоко.

Все живые существа на 99% состоят из 12 наиболее распространенных химических веществ, входящих в число первых 20 элементов Периодической системы Д.И. Менделеева. Это основные, или структурные, элементы, присутствие которых в живой материи связано в первую очередь с их значительным содержанием в биосфере. Из 92 встречающихся в природе элементов 81 обнаружен в организме человека (схема 8.1).

Схема 8.1. Место микроэлементов (обведены жирной чертой) в Периодической системе Д.И. Менделеева. Буквой М обозначены микроэлементы, избыток или недостаток которых имеет практическое значение для здоровья человека (Микроэлементозы человека, 1991)

Девять микроэлементов (железо, йод, медь, хром, кобальт, молибден, марганец, цинк, селен) являются эссенциальными (жизненно необходимыми). При их недостатке возникают функциональные нарушения, устраняемые путем введения в организм этих веществ.

К условно-эссенциальным микроэлементам относят фтор, никель, ванадий, мышьяк, кремний, литий, бор, бром.

В группу токсичных микроэлементов входят алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий, барий, висмут, таллий и др. (см. также гл. 6 и 7).

Следует отметить, что потребность - свойство, зависящее от организма, и ее следует отличать от стимуляции. Известно множество примеров, когда в качестве стимуляторов выступают как необходимые, так и условно-эссенциальные микроэлементы. Так, например,кобальт стимулирует костный мозг к продуцированию эритроцитов. Прием солей кобальта при анемии уменьшает способность щитовидной железы аккумулировать йод, что, в свою очередь, может привести к зобной болезни.

В некоторых странах в пиво добавляют соли двухвалентного кобальта в количестве 10^-4% для стабилизации пены, чтобы погасить действие остаточных детергентов. Кобальт показал кардиотоксичность у страстных любителей пива, потребляющих его более 3 л в день. Этиловый спирт повышает чувствительность организма к кобальтовой интоксикации, в свою очередь, двуокись серы, которая содержится в пиве, разрушает витамин B_p а дефицит этого витамина усугубляет кардиотоксичность кобальта.

Некоторые микроэлементы (металлы и ионы металлов) в определенных концентрациях инертны и безвредны. В связи с этим тантал, платина, серебро, золото часто используют в качестве хирургических имплантатов. Многие микроэлементы могут служить терапевтическими агентами. Некоторые соединения ртути применяют против паразитов; карбоксилаты цинка гибельно действуют на бактерии, вызывающие заболевание «нога атлета»; при маниакальной депрессии в качестве лекарственного средства применяют литий.

В значительных концентрациях большинство химических элементов становятся токсичными, причиняют вред, иногда необратимый, ведут к функциональным нарушениям, деформациям, смерти. Врачам необходимо знать критические, пороговые и подпороговые дозы микроэлементов.

Молибден является частичным антагонистом меди в биологических системах. Цинк и сероводород потенцируют токсичность

молибдена, а медь и неорганический сульфат ее уменьшают. Молибден активирует ряд ферментов. В настоящее время известно 15 молибденсодержащих ферментов, 3 из которых встречаются в животном организме. Это альдегидооксидаза, ксантиноксидаза и сульфитоксидаза.

Ксантиноксидаза является важным ферментом обмена пуринов, который катализирует реакцию, завершающую образование мочевой кислоты в организме человека и животных. При генетическом дефекте ксантиноксидазы и нарушении реабсорбции ксантина в почечных канальцах возникает ксантинурия с выделением с мочой очень большого количества ксантина и тенденцией к образованию ксантиновых камней.

Сульфитоксидаза превращает в организме человека сульфит в сульфат. Недостаток данного молибденосодержащего фермента характеризуется выраженными аномалиями мозга, умственной отсталостью, эктопией хрусталика и повышенным выделением с мочой сульфитов, S-сульфоцистеина и тиосульфата при заметном снижении количества сульфатов. Тяжелые патофизиологические нарушения свидетельствуют о незаменимости молибдена для организма человека.

Избыток молибдена в пище может привести к возникновению подагры. Предполагается, что повышенный синтез ксантиноксидазы и интенсификация пуринового обмена ведут к накоплению избыточных количеств мочевой кислоты, с выделением которых не справляются почки. В результате мочевая кислота и ее соли откладываются в сухожилиях и суставах. Это заболевание, получившее название «эндемическая молибденовая подагра», сопровождается и соответствующими биохимическими изменениями в крови. Встречается в ГорноАнкаванском районе Армении.

Следует отметить, что избыток молибдена способствует нарушению синтеза витамина B₁₂и повышению активности фосфатазы.

Бор. Физиологическая функция бора заключается в регуляции активности паратгормона и через него обмена кальция, магния, фосфора и холекальциферола. В организме человека содержится около 20 мг бора.

Распространенные представления о химической инертности этого микроэлемента нуждаются в сопоставлении с данными медицинских наблюдений. В частности, широко используемая в медицине борная кислота, ошибочно считавшаяся безвредной, легко всасывается и депонируется в мозге, печени, жировой ткани.

Острая интоксикация соединениями бора, в частности дибораном, вызывает острый борозс симптомами литейной лихорадки: чувством сдавления грудной клетки, кашлем, тошнотой, ознобом. Еще более токсичен пентаборан, вызывающий поражение ЦНС (возбуждение, тремор, судороги, миоз), а также снижение артериального давления, аритмию, сердечную недостаточность, нарушения дыхания, функции печени, почек. Острая интоксикациядекабораном вызывает беспокойство, угнетение дыхания, нарушение координации, судороги, брадикардию, гипотензию, помутнение роговицы. При хронической интоксикации отмечают выраженное нейротоксическое действие, некроз и ожирение печени, гематурию, изменение почечных канальцев.

Бром - представитель группы галогенов, его содержание в земной коре - около 1,6х10^-4%. Соединения брома встречаются в воде некоторых соленых озер, в морской воде его концентрация составляет 0,005%. Наиболее богаты бромом бобовые растения (горох, фасоль, чечевица).

Бром хорошо всасывается в кишечнике и достаточно равномерно распределяется в органах и тканях, но его наибольшие концентрации определяются в щитовидной железе и почках.

Бром выделяется из организма с мочой сравнительно медленно в течение нескольких недель, в зависимости от содержания хлоридов. Так, при малом количестве хлоридов бром аккумулируется, его экскреция с мочой снижается. Повышенное поступление хлоридов с пищей сопровождается ускоренным выделением брома.

Физиологическая роль брома в организме связана с его избирательным усиливающим влиянием на тормозные процессы в нейронах коры головного мозга.

В производственных условиях, при острых отравлениях, в случае вдыхания паров брома, превышающих ПДК, наблюдаются кашель, носовые кровотечения, головокружение, головные боли, иногда рвота, понос, миалгии. При хроническом поступлении брома появляется аллергическая или кореподобная сыпь, слизистая оболочка рта принимает коричневую окраску, возможны конъюнктивит, бронхоспазм с осиплостью голоса. Высокие концентрации этого микроэлемента в воздухе могут привести к химическому ожогу легких и смертельному исходу. При контакте жидкого брома с кожными покровами наблюдается ожог с последующей пигментацией и образованием плохо заживающих язв.

Бромизм - хроническое отравление бромом и его соединениями (катаральный ринит, бронхит, конъюнктивит, энтерит). Неврологические симптомы бромизма - сонливость, атаксия, снижение

болевой чувствительности, слуха, зрения, ослабление памяти; психотические нарушения в форме делирия со зрительными, слуховыми, тактильными и вкусовыми галлюцинациями.

Бромодерма - специфическое поражение кожи при длительном приеме препаратов брома, особенно бромида калия, у лиц с повышенной чувствительностью к этому галогену.

Врожденная бромодерма встречается у грудных детей, матери которых принимали бромиды во время беременности.

Литий. Содержание лития в почвах РФ колеблется от 1,4 до 9,9 ммоль/кг, в морской воде равно 14,4 мкмоль/л. На почвах, обогащенных этим микроэлементом, произрастает «литиевая» флора, содержащая в десятки раз больше лития, чем другие совместно растущие растения. Это представители пасленовых (табак, дереза), лютиковых (василистник). Морские животные, в том числе рыбы, концентрируют литий в своих органах и тканях.

Ионы лития всасываются в желудочно-кишечном тракте, с мочой выводится 95%, с калом - около 1%, с потом - до 5% этого элемента.

Литий специфически накапливается в тиреоцитах и вызывает у человека увеличение щитовидной железы. Ионы лития угнетают подвижность и метаболизм сперматозоидов.

Биологическое действие лития включает физиологические, фармакодинамические и токсические явления. Первые обнаруживаются при концентрациях лития в плазме крови от 0,14 до 1,4 мкмоль/л, вторые - при 1 ммоль/л, третьи - при удвоении этой концентрации.

Более 30 лет литий используется для лечения маниакально-депрессивного психоза. Терапевтические дозы лития на психически здоровых людей не влияют. Лечебный эффект, по-видимому, связан с изменением обмена биогенных аминов в ЦНС. Под влиянием лития высвобождение норадреналина и серотонина уменьшается, усиливаются захват норадреналина нейронами и его внутриклеточное дезаминирование. Для лечения применяют карбонат лития в дозах около 2,5 г/сут. При этом концентрация лития в плазме крови может составить 1,5 ммоль/л и более. Следует подчеркнуть, что при концентрациях 1,6 ммоль/л возможны токсические явления по типу угнетения функции почек и нарушений ЦНС. Противопоказанием к терапии являются тяжелые нарушения сердечного ритма.

В профессиональной патологии известны случаи острых отравлений аэрозолями лития в виде трахеитов, бронхитов, интерстициальных (межуточных) пневмоний, диффузного пневмосклероза.

Хроническая интоксикация выражается симптомами нейротоксического действия элемента. Наблюдаются общая слабость, сонливость, головокружение, тремор, боли при глотании, утрата аппетита. Частота сердечных сокращений снижена, мышечная возбудимость, болевая и осязательная чувствительность кожи повышены. Попадание лития на кожу и слизистые оболочки способно вызвать ожоги.

Никель в биологических системах встречается почти исключительно в двухвалентной форме. В теле человека содержится около 10 мг никеля, а его уровень в плазме крови колеблется в довольно узких пределах, что свидетельствует о гомеостазе и, возможно, о незаменимости никеля.

В последние годы биологический эффект микроэлемента интенсивно исследуют в связи сглобальным загрязнением окружающей среды. Значительная часть растворимых соединений никеля поглощается как фотосинтезирующими организмами Мирового океана, так и морскими животными. В биологическую миграцию вовлекаются сотни тысяч тонн никеля. Потребление продуктов животного и растительного происхождения приводит к повышенному поступлению никеля в организм человека.

Никель поступает в организм также в результате локальных техногенных геохимических аномалий, формирующихся вблизи предприятий по его переработке.

Никельдефицитные состояния у человека не описаны, хотя принципиально возможны. В частности, группы риска могут составлять больные с нарушением всасывания микроэлемента слизистой оболочкой желудочно-кишечного тракта при хронических гастроэнтероколитах с симптомами мальабсорбции.

Высокие концентрации никеля в виде пыли могут вызвать раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, носовые кровотечения, гиперемию зева, пневмокониоз. Вдыхание паров и соединений никеля может привести к острым приступам литейной лихорадки. Наиболее тяжелой формой профессиональной патологии, обусловленной токсическим действием никеля, является рак легкого.

Ванадий является ультраследовым элементом с последней определяемой концентрацией в сыворотке крови человека, равной 5х10^-9 моль, которая оптимальна для роста фибробластов в тканевых культурах. Этот микроэлемент может быть незаменимым, но его значение для высших животных еще не установлено.

Ванадий используется главным образом при производстве стали. Наиболее частый контакт человека с ванадием происходит на работах по его извлечению из руд, а также при контакте с золой нефтяного топлива в бойлерных. Этот микроэлемент широко применяется в резиновой, стекольной и химической промышленности.

Острые отравления обусловлены вдыханием соединений ванадия и характеризуются выраженным насморком, чиханьем, слезотечением, сухостью в горле, загрудинными болями, общей слабостью, головной болью, иногда повышением температуры. При нарастании тяжести заболевания развиваются бронхоспазм, бронхит, бронхопневмония, кашель, кровохарканье, иногда кровотечение. Аллергические реакции имеют вид бронхиальной астмы и экземы.

Хронические отравления сопровождаются синдромами ринофарингита, бронхита, нерезко выраженного пневмосклероза, эмфиземы легких, а также изменениями нервной и сердечно-сосудистой систем, в частности отмечается повышенная заболеваемость гипертонической болезнью.

Применение в лечебных целях Na₃VO₄ как компонента коммерческого препарата АТФ («Sigma Grade») вызывает усиленное сокращение сердечной мышцы и дает вазоконстрикторный эффект, тормозит активность Na+, К+-АТФазы.

Алюминий - один из самых распространенных металлов в земной коре (более 8%), редко встречается в живых организмах предположительно из-за того, что он малодоступен в составе сложных минеральных отложений. Обычно в теле взрослого человека содержится 61 мг алюминия, причем большая часть - в легких, куда попадает в результате ингаляции. Единственный катион алюминия А1³+ в нейтральных растворах образует нерастворимый гидроксид A1(OH)₃ и на его основе гидро- и оксосоединения.

В воде и пище возможны только малые количества этого металла, а при таких концентрациях трехвалентный ион алюминия не является особо токсичным. Попадание трехвалентного иона алюминия (так же, как и ионов ртути и свинца) в сеть водоснабжения городов с кислотными дождями приводит к более высоким уровням содержания микроэлемента, которые уже становятся угрожающими.

Патология, вызванная аномальным накоплением алюминия, многообразна. Возможно выделение следующих форм этого микроэлементоза:

1. Простое накопление алюминия в ЦНС - хронический доброкачественный старческий алюминоз с минимальными или умеренными признаками снижения нейропсихических функций у лиц старше 65 лет. Такой нейроалюминоз, как правило, не диагностируется и относится к проявлениям нормальной старости.

2. Отложение алюминия при болезни Альцгеймера - сенильное и пресенильное слабоумие с тяжелыми поражениями нейропсихической сферы, более ранними и быстро развивающимися дегенеративными изменениями в коре головного мозга. Достоверных данных о том, что при болезни Альцгеймера алюминий накапливается в головном мозге в больших количествах, чем у психически здоровых лиц преклонного возраста, нет.

Согласно современным представлениям, при болезни Альцгеймера алюминий, скорее всего, не является главной причиной заболевания, а накапливается в уже нездоровом мозге и(или) действует один либо совместно с другими многочисленными факторами.

3. Алюминиевая диализная энцефалопатия - в настоящее время редко встречающееся заболевание. Пациенты, подвергавшиеся диализу с высокой концентрацией алюминия в воде, могут получить «диализное слабоумие». Это тяжелое, но принципиально обратимое поражение ЦНС с эпилептическими припадками, миоклониями, возможными расстройствами высших психических функций, которое возникает в результате повышения концентрации алюминия в организме. При этой форме энцефалопатии микроэлемент содержится в цитоплазме нейронов, но не в их ядрах.

4. Недиализная алюминиевая энцефалопатия маленьких детей, возникающая под влиянием приема внутрь лекарственных препаратов с высоким содержанием алюминия на фоне тяжелой врожденной недостаточности мочевыделения.

5. Перитонеальный алюминоз - ятрогенное отложение алюминия в брюшине. (Кятрогенной патологии относят заболевания и патологические процессы, которые возникают под влиянием медицинских воздействий, произведенных с профилактическими, диагностическими и лечебными целями.)

6. Энцефалопатия, связанная с применением полного парентерального питания при относительной недостаточности гомеостатических механизмов экскреции алюминия,при врожденных или приобретенных заболеваниях почек.

7. Ятрогенная алюминиевая остеодистрофия (остеомаляция) - развитие остеопороза, повышенной ломкости костей, понижение функции остеобластов, возникновение множества переломов.

8. Легочный алюминоз - алюминиевый производственный пневмокониоз с вторичным пневмосклерозом преимущественно верхних долей легких. Алюминиевые бронхиты и пневмонии.

9. Астмоидный алюминоз - бронхоспастический синдром у плавильщиков алюминия.

10. Алюминийзависимая микроцитарная анемия - тяжелое, но обратимое заболевание, возникающее как осложнение при гемодиализе.

11. Токсическое поражение миокарда, связанное с накоплением алюминия в сердце,сопровождающееся нарушением его ритмической деятельности. Заболевание возникает при отравлении фосфидом алюминия (A1PO₄), широко применяемым для защиты пищевого зерна от грызунов и других вредителей.

12. Вторичный алюминоз ЦНС при боковом амиотрофическом склерозе и синдроме деменции-паркинсонизма коренных обитателей острова Гуам.

Биогеохимические провинции - территории, характеризующиеся повышенным или пониженным содержанием одного или нескольких химических элементов в почве или в воде, а также в организмах обитающих на этой территории животных и растений. Состав почв влияет на подбор, распределение растений и на их изменчивость под влиянием тех или иных химических соединений или химических элементов, находящихся в почвах. Границы распространения определенной флоры или фауны в пределах одной почвенной зоны нередко совпадают с областью развития известных горных пород или геологических формаций. Хорошо известна специфическая растительность, распространенная на серпентинитах, известняках, в бессточных засоленных областях, на песках и т.п.

Резкая недостаточность или избыточность содержания какоголибо химического элемента в среде вызывает в пределах данной биогеохимической провинции эндемии - заболевания растений, животных и человека. Например, при недостаточности йода в пище - простой зоб у животных и людей, повышенное содержание бора в окружающей среде, особенно в растениях - борный энтерит - эндемическое заболевание желудочно-кишечного тракта людей и животных. Встречается в Западной Сибири, в степных районах Омской, Новосибирской, Павлодарской областей, а также Алтайского края.

В воде озер этой провинции содержится значительное количество бора. Кроме энтеритов регистрируются анемии, легочные заболевания. В крови отмечаются повышенные концентрации бора и молибдена, пониженное содержание меди и кобальта.

Эндемический флюороз встречается в природных зонах с высоким содержанием фтора в воде. Концентрация фтора в воде выше 1,5 мг/л является потенциально флюорозогенной, особенно в жарком климате. Это юго-восточные районы Украины, некоторые регионы Молдавии, Казахстана, Китая, Индии, Танзании и др.

Население США, по всей видимости, получает адекватные дозы селена. Жители Финляндии, Новой Зеландии, Китая испытывают эндемический недостаток селена в пище. Крупные биогеохимические регионы селенодефицита на территории России установлены в Забайкалье, Читинской, Ярославской областях, Удмуртии и Карелии.

Селеновый токсикоз наблюдался у жителей штатов Южная Дакота и Небраска, в Венесуэле, Китае (провинция Хубей). Там отмечалось высокое содержание селена в почве, у населения находили высокое содержание микроэлемента в моче. Наиболее типичными симптомами селенового токсикоза являются поражения ногтей и выпадение волос. Кроме того, наблюдаются желтушность, шелушение эпидермиса, дерматиты, повреждения эмали зубов, снижение поступления кальция без изменения усвоения фтора, анемия, нервные расстройства.

По генезису выделяются 2 типа биогеохимических провинций:

1. Биогеохимические провинции, относящиеся к определенным почвенным зонам в виде отдельных пятен или областей и определяемые недостаточностью того или иного химического элемента в среде. Например, для зон подзолистых и дерново-подзолистых почв Северного полушария, простирающихся почти через всю Евразию, характерны биогеохимические провинции, связанные с недостаточностью йода, кальция, кобальта, меди и др. Подобные биогеохимические провинции с характерными для них эндемиями (зоб, акобальтоз, ломкость костей у животных и т.п.) не встречаются в соседней зоне черноземов. Причиной является большая подвижность ионов I, Ca, Со, Cu и др., легко вымываемых из подзолистых почв. Подобный процесс имеет место и в аналогичных почвах Южного полушария.

2. Биогеохимические провинции и эндемии, встречающиеся в любой зоне. В этом смысле они имеют интразональный характер и возникают на фоне первичных или вторичных ареалов рассеяния рудного вещества месторождений, соляных отложений, вулканогенных

эманаций и т.п. Например, борные биогеохимические провинции и

эндемии (среди флоры и фауны) обнаружены в бессточных областях;

флюороз человека и животных - в области недавно действовавших

вулканов, месторождений флюорита и фторапатита; молибденоз

животных - в пределах месторождений молибдена и т.п.

Химические элементы, образующие хорошо растворимые соединения в почвенных условиях, вызывают наиболее сильную биологическую реакцию у местной флоры. Имеет значение и форма нахождения химических элементов в среде. Например, молибден вызывает у животных заболевание только в районах со щелочными почвами (молибденовая кислота дает растворимые соединения со щелочами); в районах кислых почв избыток молибдена не вызывает заболеваний и т.п. Возможные характерные симптомы при недостатке и избытке поступления некоторых микроэлементов в организм человека представлены в табл. 8.1.

Источники загрязнения почвы. Представить классификацию почвенных загрязнений достаточно трудно, в разных литературных источниках их деление дается по-разному.

Переработка почвенными организмами органических остатков является для почвы нормальным, естественным процессом. Все загрязнения почвы можно условно разделить на абиотические (химические) и биотические (биологические). I. Химические загрязнения делятся на следующие группы:

1. Химические вещества, попадающие в почву в процессе промышленного производства или бытовой деятельности человека.

Значимым загрязнителем почвы является горнодобывающая промышленность. Под отвалами пород оказываются погребенными громадные площади плодородной почвы. Разнообразные химические элементы и их соединения, содержащиеся в хранилищах, терриконах, с атмосферными осадками мигрируют в почву, грунтовые воды, разносятся ветром на большие расстояния.

Вторыми по значению загрязнителями почвы являются энергетические предприятия. На современных тепловых электростанциях (ТЭС) минеральным остатком от сжигания топлива является зола, в каменных углях России она составляет от 6 до 40%. Больше всего золы в бурых углях и горючих сланцах - до 50%. Зола отводится с помощью гидрологической системы удаления в отвалы, которые могут занимать до 800 га ценных земель. В дренажных водах этих отвалов содержится широкий спектр различных химических элементов, которые могут

поступить в ближайшие подземные и поверхностные водные объекты. Значительную роль в загрязнении почвы играют выбросы макрокомпонентов ТЭС, такие как двуокись серы, сернистый ангидрид, летучая зола, сажа, 3,4-бенз(а)пирен. Кроме указанных химических веществ ТЭС выбрасывают более 40 токсических соединений (марганец, молибден, мышьяк, ртуть, литий, бериллий и т.п.).

Таблица 8.1. Гипо- и гипермикроэлементозы человека

Вследствие работы наземного транспорта в почве накапливаются повышенные концентрации свинца, хрома, бенз(а)пирена и других токсических веществ, которые поступают в растения, что в итоге небезразлично для здоровья людей и животных.

2. Химические вещества сельскохозяйственного производства, препараты как природного, так и синтетического происхождения - пестициды, агрохимикаты, минеральные удобрения, структурные образователи почвы, регуляторы роста растений.

Радиоактивные вещества. Радиоактивность почвы обусловлена ее геологическим строением и в горных породах бывает несколько большей. Это оказывает соответствующее влияние на подземные воды, но не отражается существенно на естественном радиоактивном фоне окружающей среды. Радиоактивные вещества по своим химическим свойствам практически не отличаются от аналогичных нерадиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки.

Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - стронций-90. Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2-8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делает его весьма опасным радионуклидом.

Цезий-137, церий-144 и хлор-36 также являются опасными радиоактивными изотопами. Основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путем: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, при авариях на атомных электростанций, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы, и т.д. II. Биологическиезагрязнения - микроорганизмы (вирусы, бактерии, простейшие); растения; продукты жизнедеятельности микроорганизмов.

Эталоном почвы в России по своему естественному химическому составу считается почва Центрально-Черноземного заповедника Курской области.

Техногенные биогеохимические провинции. Загрязнение почвы - это появление в ней химических соединений, не являющихся ее естественной составной частью и не свойственных почве данного типа или местных разновидностей.

Внесение в почву огромного количества химических удобрений, пестицидов, промышленных отходов способствует образованию искусственных геохимических провинций с измененными составом и свойствами почвы. Микроэлементное загрязнение окружающей среды представляет наибольшую опасность для индустриально развитых стран. Около промышленных предприятий образуются техногенные биохимические провинции с повышенным содержанием в биосфере свинца, мышьяка, фтора, ртути, кадмия, марганца, никеля и других элементов, представляющих реальную опасность для организма человека при прямом и косвенном влиянии на него.

Множество исследований свидетельствуют о токсикологическом значении загрязнения почвы. В частности, вредное воздействие может передаваться по так называемым пищевым цепочкам - через растения, растущие на данной почве, а также через молоко и мясо животных, питающихся загрязненным кормом.

Пылегазовые выбросы промышленных предприятий загрязняют почву в радиусе до 60-100 км. Содержание в почве этого района свинца, мышьяка, цинка, меди, серы превышает данные контрольных участков в 2,5-200 раз. Загрязнение почвы тяжелыми металлами обусловило загрязнение грунтовых вод в радиусе 5 км от завода с превышением ПДК от 1,2 до 8,3 раза, привело к накоплению этих металлов в растениях и продуктах питания. Овощи и зерновые, выращенные на этой территории, имеют пониженную пищевую ценность, поэтому население получает с местными продуктами питания меньше белков, углеводов, витамина С. Люди, проживающие вблизи данных предприятий, с пищей систематически получают повышенные количества свинца (в среднем 0,7 мг), более 16 мг цинка, 2,3 мг меди и 0,5 мг мышьяка. Это приводит к повышенной заболеваемости невралгиями, цефалгиями, полиневритами, заболеваниям печени, кожи и слизистых оболочек.

Резко увеличена концентрация канцерогенного углеводорода бенз(а)пирена в почве вокруг нефтехимических комбинатов, сажевых

и коксохимических заводов. Употребление овощей, выросших на этих территориях, повышает риск по онкологическим заболеваниям.

В радиусе 2 км от ртутного комбината содержание ртути в почве увеличено вплоть до концентраций, в 330 раз превышающих фоновые (0,15 мг/кг). Показано, что при содержании ртути в почве около 30-40 мг/кг ее количество в овощах (картофель, морковь) достигает 0,4-1,4 мг/кг. Это в 25-87 раз выше содержания ртути в овощах, выросших на незагрязненной почве. Длительное поступление повышенных количеств ртути в организм людей обусловливает повышение содержания этого металла в тканях, снижение иммунореактивности, повышение общей заболеваемости.

Выбросы суперфосфатных заводов загрязняют почву фтором, мышьяком, железом, цинком, медью. Содержание этих элементов в почве и растениях на расстоянии до 5 км в 5-45 раз превышает фоновое. У населения, не работающего на предприятии, но проживающего в санитарно-защитной зоне завода, отмечено повышенное содержание мышьяка в волосах (в 29 раз выше обычного) и выделение его с мочой. Установлено повышение заболеваемости взрослых и ухудшение состояния здоровья детей.

Для оценки влияния выбросов автотранспорта на почву используют результаты химического анализа образцов почвы, отобранных на различных расстояниях в пределах 100 м по обеим сторонам магистрали. Загрязненность почв по мере увеличения расстояния от полотна дороги снижается, но определенное отклонение от этой закономерности свойственно соединениям цинка, максимальное содержание которого нередко регистрируется на некотором расстоянии от проезжей части. Загрязнение почв тяжелыми металлами в придорожной полосе связано с продолжительностью эксплуатации дорог, причем влияние выбросов транспорта, проходящего по сравнительно новым автомобильным дорогам, на качество почвы целесообразно определять прежде всего по содержанию цинка в образцах. В поверхностном (0-5 см) слое почвы 7-16-метровой придорожной зоны при интенсивности движения до 10 000 транспортных единиц в сутки содержится около 600-1000 мг/кг железа, 20 мг/кг цинка, 10 мг/кг свинца, 0,2 мг/кг кадмия.

Большое влияние на состав почвы оказывает широкомасштабная химизация сельского хозяйства. В гигиеническом отношении особое значение имеют пестициды, очень устойчивые к воздействию внешних факторов. Систематическое применение пестицидов ведет

к их накоплению в атмосферном воздухе, воде и почве, продуктах растительного и животного происхождения, организме человека. Бесконтрольное применение пестицидов может приводить к значительному загрязнению почвы и обусловливать существенные сдвиги биохимических и микробиологических процессов, приводить к тяжелым нарушениям состояния здоровья людей.

В процессе наблюдений за состоянием загрязненной почвы нужно выбрать приоритетные загрязняющие вещества для контроля. Этот выбор определяется прежде всего степенью опасности и токсичности загрязнителей и их влиянием на здоровье человека и почвенный биоценоз, а также масштабами выбросов в конкретном районе. Весьма важно иметь информацию, позволяющую анализировать и сравнивать скорости миграции ксенобиотиков в почвах и из почв в сопредельные среды и скорости их разложения в почве. Приоритетные загрязняющие почву химические вещества и очередность их контроля приведены в табл. 8.2.

Гигиеническое нормирование химических веществ в почве. Почва - одна из главных составляющих природной среды, которая благодаря своим свойствам (плодородие, самоочищающая способность и др.) обеспечивает человеку питание, работу, здоровую среду обитания. Нарушение этих свойств, вызванное загрязнением, может оказать неблагоприятное влияние на здоровье людей и животных: распространение инфекционных и инвазионных заболеваний, ухудшение качества продуктов питания, воды, атмосферного воздуха.

Не всякое поступление преднамеренно вносимых (экзогенных) химических веществ в почву следует рассматривать как опасное для здоровья человека и окружающей среды. В почве допустимо присутствие определенного количества примесей.

Регламентация поступления химических веществ в почву основана на недопущении превышения их действия (установления пороговых концентраций) выше адаптационных возможностей наиболее чувствительных групп населения и самоочищающей (экологической) способности почвы. Под порогом вредного биологического действия подразумевается такое количество химического вещества в почве, которое приводит к переходу количественных физиологических, биохимических или структурных изменений в качественные, имеющие характер предпатологии у самых чувствительных групп населения. Под порогом экологической возможности почвы подразумевают такое действие нормируемого вещества или группы веществ на почву, когда

количественные изменения способности к самоочищению переходят в качественные. Они сопровождаются изменением времени и скорости процессов самоочищения, характерных для данного вида почвы.

Г.И. Сидоренко и Е.И. Гочарук предложили основные положения теории и практики гигиенического нормирования содержания в почве экзогенных химических веществ.

ПДК экзогенного химического вещества в почве - максимальное количество (в миллиграммах на килограмм пахотного слоя абсолютно сухой почвы), при котором опосредованно при любых путях его миграции по

экологическим цепочкам гарантируется отсутствие прямого или косвенного отрицательного воздействия на здоровье человека, его потомство и санитарные условия жизни населения.

Таблица 8.2. Ингредиенты, подлежащие контролю в почвах (по Бобовниковой Ц.И., Малахову С.Г., Махонько Э.П.)

Чрезвычайная вариабельность климатогеографических условий формирования почв позволяет рассматривать экспериментально обоснованную ПДК как эталонную отсчетную величину, установленную в строго стандартизованных почвенно-климатических лабораториях. Для конкретных почв регионов должна устанавливаться региональная величина ПДК, учитывающая влияние многочисленных факторов почвы (содержание гумуса, pH) и климатических условий.

Гигиеническое нормирование экзогенных веществ в почве предусматривает 5 этапов исследований:

I. Изучение физико-химических свойств химического вещества и его стабильности в почве.

II. Обоснование объема экспериментальных исследований и установление ориентировочных пороговых концентраций по каждому показателю вредности с использованием методов математического моделирования миграции в водные объекты и атмосферный воздух, фитоаккумуляции (транслокации в растения) и деструкции химических веществ в почве.

III. Проведение лабораторного эксперимента по обоснованию подпороговых (недействующих) концентраций по 4 показателям вредности (фитоаккумуляционный; миграционный водный; миграционный воздушный; общесанитарный) с целью установления лимитирующего показателя, а также величины ПДК вещества в почве.

Фитоаккумуляционный (транслокационный) показатель вредности характеризует способность нормируемого химического вещества переходить из почвы через корневую систему в растения и накапливаться в его зеленной массе и плодах.

Миграционный водный показатель вредности отражает миграцию изучаемого вещества в подземные (грунтовые) воды.

Миграционный воздушный показатель вредности отражает процессы поступления вещества из почвы в атмосферный воздух путем испарения и соиспарения с водой.

Общесанитарный показатель вредности характеризует влияние загрязняющего вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность.

После проведения комплекса исследований по вышеприведенным показателям вредности определяется наименьшая концентрация,

которая представляется для утверждения предельно допустимой, а показатель, по которому она установлена, называется лимитирующим показателем вредности.

IV. Расчет предельно допустимого уровня внесения (ПДУВ) химических веществ в почву и их безопасного остаточного количества (БОК). Наряду с установлением единой ПДК для конкретного почвенно-климатического региона проводится расчет ПДУВ химических веществ в почву и их БОК. ПДУВ - безопасное для здоровья людей количество химических веществ (в кг на 1 га), вносимых в почву в начале ее обработки (например, ядохимикатов или минеральных удобрений). БОК - безопасное для здоровья людей количество экзогенного вещества (в мг на 1 кг почвы), оставшееся в почве ко времени выхода рабочих на сельскохозяйственные поля после их химической обработки и в конце вегетационного периода растений.

V. Изучение влияния загрязненной экзогенными химическими веществами почвы на состояние здоровья населения с целью корректировки обоснованных в эксперименте гигиенических нормативов (ПДК; ПДУВ; БОК). Однако, несмотря на теоретические предпосылки доказательств воздействия химического состава почвы на здоровье населения, в натурных наблюдениях доказать влияние загрязнения конкретной почвы на конкретную группу людей практически невозможно.

В качестве временного гигиенического норматива для новых химических веществ, в частности пестицидов, в гигиене почвы на основе расчетных и экспериментальных экспресс-методов используются ориентировочные допустимые количества (ОДК), устанавливаемые, как правило, по транслокационному показателю вредности.

В настоящее время утверждено постановление Главного государственного врача РФ от 21 апреля 2008 г.? 26 для пищевых продуктов (органических продуктов), произведенных с использованием технологий, обеспечивающих их получение из сырья, полученного без применения пестицидов и других средств защиты растений, химических удобрений, стимуляторов роста и откорма животных, антибиотиков, гормональных и ветеринарных препаратов, ГМО, не подвергнутого обработке с использованием ионизирующего излучения. В этом документе указано, что участки земель, используемые для производства органических продуктов,

должны соответствовать требованиям гигиенических нормативов, предъявляемых для почвы. Участки земель, в которых превышены гигиенические нормативы содержания загрязняющих веществ для почвы, должны быть выведены при производстве органических продуктов из севооборота.

Эпидемиологическое значение почвы. Самоочищение почвы. Почва имеет большое эпидемиологическое значение. В ней могут находиться и передаваться человеку прямым контактным и непрямым (через пыль, воду, животных, пищевые продукты, напитки) путем возбудители многих инфекционных заболеваний, а также яйца и личинки гельминтов (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Заболевания, в механизме передачи которых участвует почва (Захарченко М.П., Маймулов В.Г., Шабров А.В., 1997)

Патогенные микроорганизмы поступают в почву с физиологическими отправлениями человека и животных, сточными водами, трупами и др. Чистая, незагрязненная почва неблагоприятна для патогенных бесспоровых микроорганизмов. В почве, особенно загрязненной органическими веществами, они длительно сохраняют жизнеспособность. Так, в почве бактерии тифо-паратифозной группы могут находиться до 400 дней, дизентерии - до 100 дней, вирусы полиомиелита, ЕСНО, Коксаки - до 150 дней, яйца аскарид - до 1 года. В течение этого времени возможно проникновение патогенных микроорганизмов в грунтовые и поверхностные воды, соприкасав-

шиеся с инфицированной почвой. Сроки выживания возбудителей некоторых инфекционных болезней представлены в табл. 8.3.

Заразное начало может передаваться при непосредственном контакте (особенно у детей во время игр) с почвой, при питье инфицированной воды, при употреблении загрязненных овощей, через насекомых, главным образом мух, и т.п.

Большую роль играет почва в распространении глистных инвазий (аскариды, власоглавы, острицы, свиной и бычий цепни). Из кишечника человека, зараженного этими паразитами, с фекалиями их яйца могут попасть в почву, где они проводят часть своего жизненного цикла и дозревают до инвазионной стадии. Одна самка аскариды может выделить около 240 000 яиц. Яйца свиного и бычьего цепней, попав в корм свиней и крупного рогатого скота, в организме этих животных превращаются в личинки, которые находятся преимущественно в мышцах. Человек, употребляя в пищу недоброкачественную свинину или говядину, заражается этими гельминтами в личиночной стадии. Для профилактики гельминтозных заболеваний необходимо оборудовать благоустроенные выгребные ямы, не допускать загрязнения дворов фекалиями, использовать их для удобрения только после компостирования.

Таблица 8.3. Длительность сохранения в почве патогенных микроорганизмов (по Пяткину К.Д.)

Следует подчеркнуть, что спороносные болезнетворные микроорганизмы (возбудители газовой гангрены, сибирской язвы, столбняка, актиномикоза, ботулизма) считаются долговременными и практически постоянными обитателями почвы - их споры сохраняют жизнеспособность в почве десятки лет. Заражение столбняком и газовой

гангреной происходит через почву, попавшую в рану при травматических повреждениях кожи и огнестрельных ранениях. Спороносные анаэробы столбняка и газовой гангрены чаще встречаются в садовоогородном пахотном слое почвы, удобренной навозом и загрязненной экскрементами животных. Споры столбняка, попав на раневую поверхность, могут вызвать тяжелейшее заболевание, выделяя сильнодействующий токсин. При газовой гангрене выделяется токсин, который приводит к интоксикации организма и омертвению тканей.

Споры сибирской язвы, попав в организм, прорастают и могут вызвать чаще кожную, реже кишечную и легочную форму заболевания. Загрязнение почвой продуктов растительного и животного происхождения может привести к отравлению ботулиническим токсином (ботулизму). В почве постоянно находятся грызуны, заражающие поверхностные и грунтовые воды лептоспирами, клещи - переносчики трансмиссивных инфекций, почва служит средой для развития личинок мух, москитов, слепней, блох.

Самоочищение почвы. Попавшие в почву органические вещества разлагаются до неорганических веществ - это процессы минерализации и нитрификации. Особой формой почвенного преобразования является гумификация, приводящая к образованию гумуса (сложного органического соединения). Все эти преобразования, направленные на восстановление первоначального состояния пахотного слоя земли, называются самоочищением почвы. Самоочищение начинается с того, что попавшие в почву органические вещества вместе с содержащимися в них бактериями, вирусами и яйцами гельминтов частично задерживаются, проходя через почву, и по мере передвижения их количество уменьшается. Под влиянием механической, физикохимической, биологической и биохимической поглотительной способности почвы нечистоты обесцвечиваются, утрачивают зловонный запах, токсичность и другие свойства.

Особая гигиеническая роль почвы связана с процессом обеззараживания микроорганизмов, главным образом неспороносных патогенных. Уничтожению бактерий способствуют конкуренция со стороны сапрофитов, действие механического фактора, бактерицидное влияние солнечных лучей, поверхностной энергии электрохимических взаимоотношений. Эффективность обезвреживания зависит от вида бактерий, структуры почвы и т.п.

Данные свойства почвы используют для организации полей фильтрации, предназначенных для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Углеводороды отбросов окисляются в почве до углекислоты и воды в анаэробных условиях, до образования жирных кислот с последующим распадом до водорода, углекислоты, метана и других газов. Жиры расщепляются в почве очень медленно, так как они меньше подвержены процессам биохимического распада. При данном процессе образуются глицин, жирные кислоты, окисляющиеся до углекислоты и воды. В анаэробных условиях жиры разлагаются приблизительно по той же схеме, что и углеводы.

Белки расщепляются до аминокислот, часть которых используется как пластический и энергетический материал размножающимися бактериями (в дальнейшем при их самоокислении образуется карбонат аммония), другая часть подвергается дезаминированию с выделением аммиака (в конечном счете получается гидроксид аммония), воды и углекислоты. Возможно попадание в почву с нечистотами непосредственно аминокислот и продуктов белкового обмена, в частности мочевины, гидролизация которой также приводит к образованию аммония. Аммоний образует с кислотами почвы соли и далее окисляется в азотистую и азотную кислоты. Нитриты образуются при участии бактерий рода Nitrosomonas, а под влиянием B. nitrobacter нитриты превращаются в нитраты.

Одновременно с окислительными процессами в почве происходят и восстановительные, т.е. денитрификация. Разложение органических веществ может происходить аэробно - при участии кислорода, который необходим для жизнедеятельности аэробных бактерий, и анаэробно - без кислорода, с помощью гнилостных бактерий. С гигиенической точки зрения наиболее благоприятно аэробное разложение органических веществ, при котором не образуются дурно пахнущие газы, портящие воздух и воду.

Самоочищение почвы имеет большое санитарно-гигиеническое и эпидемиологическое значение. Следует подчеркнуть, что самоочищение почвы не безгранично. Чрезмерное ее загрязнение может вызвать гибель всей полезной микрофлоры. Для комплексной оценки санитарного состояния почвы используют ряд показателей. Одним из важных показателей загрязненности почвы является санитарное число (число Хлебникова), представляющее собой отношение азота гумуса к общему органическому азоту почвы. В процессе самоочищения почвы количество азота гумуса увеличивается, и, следовательно, показатель возрастает, приближаясь к единице (табл. 8.4).

Таблица 8.4. Оценка чистоты почвы по «санитарному числу» (по Хлебникову Н.И.)

Дата добавления: 2014-12-12 | Просмотры: 233528 | Нарушение авторских прав