Материал: Гончарук учебник

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ

активности ксантиноксидазы и усиленному образованию мочевой кислоты и

еесолей (уратов).

Внекоторых районах Забайкалья, Восточной Сибири (Читинская, Амур­ ская, Иркутская области), Кореи и Китая зарегистрирована так называемая уровская болезнь, или болезнь Кашина—Бека. В почвах этих регионов повышено содержание многих микроэлементов (стронция, железа, марганца, цинка, свин­ ца, серебра, фтора) на фоне низкого содержания кальция. Болезнь Кашина— Бека (эндемический полигипермикроэлементоз) протекает в виде остеодеформирующего остеоартроза, особенно межфаланговых (медвежья лапа), тазобед­ ренных суставов и позвоночника (утиная походка).

Чрезвычайно актуальной проблемой в Украине был эндемический зоб, ко­ торый регистрировали у людей, длительное время проживающих в Карпатах и Полтавской области. В почвах этих местностей очень низкое природное содер­ жание йода, что приводило к недостаточному его поступлению (суточная пот­ ребность человека — 0,2—0,3 мг) в организм с местными продуктами пита­ ния. Недостаток йода обусловливал гиперплазию щитовидной железы за счет гипертрофии соединительной и атрофии железистой ткани, т. е. отмечались приз­ наки гипотиреоза (снижение обмена веществ, повышение температуры тела, ожирение, пассивность, апатия, снижение трудоспособности, выпадение волос). У детей наблюдались врожденные дефекты развития, умственная отсталость.

Загрязнение почвы мышьяком приводит к копытной болезни, которую впервые зарегистрировали в Японии. Заболели свыше 12 тыс. лиц, из них 120 детей умерли. Заболевание проявлялось признаками гиперкератоза, наблю­ дались выпадение волос, ломкость ногтей, неврит, паралич, нарушение зрения, поражение печени. Была доказана связь между содержанием мышьяка в почве

иуровнем заболеваемости раком желудка.

Внастоящее время, кроме естественных эндемичных по тому или иному хи­ мическому элементу почвенных регионов, появились искусственные биогеохи­ мические районы и провинции. Их появление связано с использованием различ­ ных пестицидов, минеральных удобрений, стимуляторов роста растений, а так­ же с поступлением в почву промышленных выбросов, сточных вод и отходов.

Население, длительно проживающее в этих провинциях, постоянно подвер­ гается неблагоприятному воздействию экзогенных химических веществ. В та­ ких искусственных геохимических провинциях отмечаются повышение уровня заболеваемости, количества случаев врожденных уродств и аномалий разви­ тия. Кроме того, уменьшается способность почвы к самоочищению. Помимо отдаленных последствий, в искусственных геохимических провинциях наблю­ даются случаи не только хронических, но и острых отравлений при использо­ вании ручного труда и проведении механизированных работ на сельскохозяй­ ственных полях, приусадебных участках, садах, обработанных пестицидами, а также на земельных угодьях, загрязненных экзогенными химическими ве­ ществами, содержащимися в атмосферных выбросах промышленных пред­ приятий. Так, например, загрязнение почвы фтором за счет выбросов про­ мышленных предприятий приводило к некрозу листьев виноградной лозы и абрикосовых деревьев в долине Роны (Швейцария). Употребление продуктов

371

РАЗДЕЛ III. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ПОЧВЫ И ОЧИСТКА НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

растительного происхождения, выращенных на почве с высоким содержанием фтора, приводило к развитию флюороза. Регистрировали нарушение кроветво­ рения у детей, а также фосфорно-кальциевого обмена, увеличение количества больных с поражением печени и почек, гастритом.

Такой загрязнитель, как никель, является токсичным для растений, поч­ венных микроорганизмов и человека. Он угнетает гидролитические ферменты в грубогумусной оподзоленной лесной почве. Техногенное загрязнение почвы никелем отрицательно влияло на здоровье населения, в результате чего повы­ шался уровень заболеваемости шизофренией, раком легких и желудка.

Повышенное вследствие поступления с промышленными выбросами со­ держание в почве бора приводило к возникновению борного энтерита.

Внезагрязненной почве ртуть обычно находится в виде следов. Поступ­ ление же в почву даже незначительных количеств ртути влияет на ее биоло­ гические свойства. Ртуть понижает амонифицирующую и нитрифицирующую активность, действие дегидрогеназ. Повышенное содержание ртути неблаго­ приятно влияет на организм человека. Наблюдаются увеличение частоты забо­ леваний нервной и эндокринной систем, мочеполовых органов у мужчин, сни­ жение фертильности.

Всвинцовых искусственных биогеохимических провинциях увеличивалось число случаев заболеваний кроветворной и репродуктивной систем, органов внутренней секреции, учащались случаи злокачественных новообразований разной локализации. Кроме того, свинец угнетает деятельность не только нит­ рифицирующих бактерий, но и микроорганизмов — антагонистов кишечной и дизентерийной палочек Флекснера и Зонне, увеличивает сроки самоочищения почвы. К микроэлементам, повышенное содержание которых в почве приво­ дит к неблагоприятным изменениям, относятся также ванадий, таллий, вольф­ рам и др.

Аналогично накоплению в почве неорганических химических элементов и веществ избыточное содержание органических химических соединений при­ водит к образованию искусственных геохимических провинций. К ним отно­ сятся прежде всего пестициды.

Использование в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов стойких

вокружающей среде полихлорированных бифенилов привело к значительному загрязнению ими почв на рисовых полях Японии. Именно здесь в Кюсю впер­ вые зарегистрировали болезнь Юшо, или масляную болезнь. Заболели тогда бо­ лее 1000 человек. Причиной заболевания стало употребление рисового масла, содержащего полихлорированные бифенилы. Отравление сопровождалось то­ шнотой, рвотой, слабостью, гиперкератозом кожи, хлоракнэ, бронхитом, гепа­ титом, неврологическими нарушениями. Полихлорированные бифенилы обла­ дают способностью преодолевать трансплацентарный барьер и попадают в мо­ локо. Поэтому заболевание регистрировали даже у новорожденных, матери ко­ торых во время беременности употребляли загрязненное растительное масло. Доказано канцерогенное действие полихлорированных бифенилов.

Вискусственно созданных эндемических провинциях вследствие мигра­ ции экзогенных химических веществ из почвы в атмосферный воздух, воду

372

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ

или растения наблюдаются случаи острого и хронического отравления, аллер­ гических заболеваний. Отмечается также повышение бластомогенной опасно­ сти почвы, что связано с повышенным содержанием в ней бензпирена и подоб­ ных ему соединений. Обычно это бывает вблизи аэродромов, а также вдоль "коридоров" движения самолетов. Искусственные геохимические провинции с повышенным содержанием канцерогенных веществ в почве наблюдаются так­ же вблизи ТЭЦ с малоэффективными золоуловителями, автомагистралей, после лесных пожаров и т. п.

Почва является средой, которая определяет циркуляцию экзогенных хи­ мических веществ в системе окружающая среда—человек и может стать источ­ ником загрязнения атмосферного воздуха, воды, пищевых продуктов. Почва — это ведущее звено круговорота веществ в природе, среда, в которой непре­ рывно протекают разнообразные сложные процессы разрушения и синтеза ор­ ганических веществ. Органические вещества, поступающие в почву в естест­ венных условиях в виде остатков растений и животных, а также продуктов их жизнедеятельности, разрушаются различными сапрофитными почвенными микроорганизмами: бактериями, актиномицетами, грибами, водорослями, прос­ тейшими и др. В присутствии кислорода аэробные микроорганизмы разлагают углеводы до углерода диоксида и воды. Жиры в аэробных условиях расщеп­ ляются на глицерин и жирные кислоты, которые распадаються на углерода диоксид и воду. Распад белковых соединений происходит в 2 этапа. На пер­ вом этапе — аммонификации — белки распадаются до аминокислот, которые,

всвою очередь, разрушаются до аммиака и солей аммония, а также кислот жирного и ароматического рядов. В аэробных условиях параллельно проис­ ходит второй этап минерализации азотсодержащих соединений — нитрифика­ ции, когда аммиак окисляется до нитритов, а последние — до нитратов. Таким образом, благодаря процессам разрушения органические соединения преоб­ разуются в те формы неорганических веществ, в которых они могут стать пи­ тательным материалом для растений и снова попадают в круговорот веществ

вприроде.

Почва является ведущим звеном миграции химических веществ на нашей планете. К тому же в процессы миграции включаются вещества как естествен­ ного, так и антропогенного (техногенного) происхождения. Миграция осуще­ ствляется по коротким (почва — растение — почва; почва — вода — почва; почва — воздух — почва) и длинным (почва — растение — животное — почва; почва — вода — растение — почва; почва — вода — растение — животное — почва; почва — воздух — вода — растение — почва и др.) миграционным це­ почкам. Пищевые цепочки могут быть чрезвычайно сложными. В них может накапливаться, концентрироваться химическое вещество. Например, в резуль­ тате использования в сельском хозяйстве в качестве инсектицида ДДТ и его дальнейшей миграции концентрация этого вещества в воде озера Мичиган со­ ставляла 2 х 10"6 мг/л, в иле — 1,4 х 10"2 мг/кг, в тканях креветок — 0,41 мг/кг, в мясе рыб — 6 мг/кг, в тканях чаек — 99 мг/кг. В эти же цепочки миграции включается и человек, который употребляет питьевую воду, пищевые продукты растительного и животного происхождения, дышит атмосферным воздухом.

373

РАЗДЕЛ III. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ПОЧВЫ И ОЧИСТКА НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

Природное аномально высокое или низкое содержание в почве эндоген­ ных для нее химических веществ, их миграция из почвы в смежные среды (воду водоемов, атмосферный воздух, растения) и по пищевым цепочкам обусловли­ вает образование естественных биогеохимических провинций, возникновение эндемических заболеваний. Экзогенные химические вещества, которые попа­ дают в почву случайно (со сточными водами и твердыми отходами, промыш­ ленными выбросами в атмосферу, выбросами автотранспорта) или вносят пред­ намеренно (химические средства защиты растений, минеральные удобрения, структурообразователи почвы), циркулируют в окружающей среде по таким же миграционным цепочкам. С ними связано образование искусственных биогео­ химических провинций.

Следовательно, почва является главным элементом биосферы, где проис­ ходят процессы миграции, трансформации и обмена всех химических веществ на нашей планете.

Почва как ведущий элемент биосферы играет важную роль в формиро­ вании качества воды источников хозяйственно-питьевого водоснабжения,

к которым относятся в первую очередь подземные воды (грунтовые, межплас­ товые напорные и безнапорные), а также поверхностные водоемы (реки, озера, водохранилища). Химический состав воды поверхностных и подземных водо­ емов тесно связан с химическим составом почвы (см. с. 60).

Почва влияет на качественный состав атмосферы. Разнообразные по физико-химическим свойствам химические соединения, которыми перенасы­ щена почва вследствие техногенного загрязнения, путем испарения поступают

ватмосферный воздух, накапливаются в приземном слое в концентрациях, пре­ вышающих предельно допустимые, т. е. достигают уровней, опасных для здо­ ровья человека. Взаимодействие почвы с атмосферным воздухом — чрезвы­ чайно сложный процесс.

Следует заметить, что почва имеет поры, и если она сухая, то они заполне­ ны почвенным воздухом. Концентрации газов и паров в почвенном воздухе от­ личаются от таковых в атмосфере. Поэтому постоянно происходит диффузия, т. е. перемещение по градиенту концентраций: газообразные вещества, кото­ рых много в почвенном воздухе (например, углерода диоксид), поступают в приземный слой атмосферы и, наоборот, газы, парциальное давление которых

ватмосфере выше (например, кислород), перемещаются в почву. Кроме того, существует так называемое дыхание почвы, которое связано с одновременным поступлением всей смеси газов и паров, образующих почвенный воздух, в при­ земный слой атмосферы при повышении температуры почвы и снижении ба­ рометрического давления.

Примером влияния химического состава почвы на качество атмосферного воздуха является природная ртутная биогеохимическая провинция горного Ал­ тая, расположенная на территории залегания ртутьсодержащих руд. Почвы этой провинции содержат ртуть в концентрациях от 0,3 до 12,0 мг/кг, хотя в почвах других территорий она колеблется в пределах 0,04—0,12 мг/кг. Уро­ вень ртути в атмосферном воздухе провинции составляет 7—13 мкг/м3, что так­ же значительно превышает средний фоновый уровень для паров ртути в при-

374

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ

земном слое атмосферы — 0,002 мкг/м3. Содержание ртути в моче жителей этой местности также повышено. К тому же оно возрастало с увеличением продолжительности контакта: среди детей дошкольного возраста составля­ ло 0,014 мг/л, среди школьников — 0,021 мг/л, среди взрослых — 0,033 мг/л. Наблюдалось повышение заболеваемости населения (болезни нервной и эндо­ кринной систем, мочеполовой системы у мужчин), снижение фертильности.

Еще одним примером влияния почвы на состояние атмосферного воздуха является образование так называемого токсического тумана на сельскохозяй­ ственных полях, обработанных пестицидами. Следует отметить, что из почвы, обработанной пестицидами, особенно высоколетучими фосфорорганическими соединениями, постоянно испаряется определенное количество пестицида. Этот процесс длится до достижения динамичного равновесия между пестицидом, который находится в почве, и его парами в приземном слое воздуха. Вслед­ ствие этого в приземном слое сухого воздуха формируются определенные кон­ центрации пестицидов, которые в отдаленные сроки (через 1—2 нед) после об­ работки полей в большинстве случаев невысокие и безопасные для здоровья. Но при определенных метеорологических условиях, которые способствуют об­ разованию тумана на полях, концентрации пестицидов в приземном слое воз­ духа могут значительно повышаться. Это происходит следующим образом. Вследствие предшествующих дождей почва обильно увлажнена. За ночь тем­ пература воздуха снижается. Почва обладает высокой теплоемкостью и лучше удерживает тепло. Поэтому утром почва теплее воздуха. Влага с теплой поверх­ ности почвы испаряется и в виде пара попадает в холодный воздух. Происхо­ дит ее конденсация с образованием мелкодисперсного водяного тумана (аэро­ золя), который при неблагоприятных метеорологических условиях (темпе­ ратурная инверсия, малые скорости ветра) некоторое время не рассеивается. На поверхности мельчайших капелек водяного тумана сорбируются молекулы пестицидов, находившиеся в виде пара в приземном слое сухого воздуха. Пло­ щадь поверхности капелек водного тумана очень большая. Теперь в воздухе отсутствует паровая фаза пестицида. Это нарушает динамическое равновесие, для достижения которого новая порция пестицида испаряется из почвы в воз­ дух и зависит от его физических параметров: водности и дисперсности. Водя­ ные частицы тумана имеют малые размеры, но характеризуются большой ве­ личиной суммарной поверхности в единице объема, на которой происходит адсорбция паров пестицидов. Вследствие адсорбции молекул пестицидов на поверхности капелек водяного тумана снижается упругость их паров, и для восстановления равновесия с поверхности почвы испаряется дополнительная порция пестицидов до достижения адсорбционного равновесия и равновесной упругости паров. В результате этого концентрация пестицидов в приземном слое атмосферы может превысить ПДК на величину от одного до нескольких порядков. Такие концентрации уже является опасными для здоровья и могут вызвать острые отравления.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что атмосферный воздух, загрязненный химическими веществами, мигрировавшими из почвы, может быть опасным для здоровья людей.

375