Биогеохимическое значение почвы.
В 30-х годах ХХ века получило развитие учение о биогеохимических провинциях – обширных территориях, характеризующихся недостатком или избытком в почвах какого-либо химического элемента (или элементов), что приводит к патологическим изменениям в живых организмах.
Биогеохимические провинции могут быть естественными и искусственными (техногенными, антропогенными, т.е. порожденными деятельностью человека). Последние, с гигиенической точки зрения, имеют наибольшее значение. Однако первоначально были изучены природные биогеохимические провинции.
Так, недостаток в почве некоторых районов Китая и Кореи кальция и избыток стронция и бария влечет за собой уровскую болезнь (болезнь Кашина-Бека), поражающую костную систему человека и животных. Недостаток железа в почвах Шотландии приводит к развитию малокровия, избыток молибдена (Англия, Армения) вызывает эндемическую подагру. Поэтому санитарный врач, оценивая состояние здоровья населения, должен знать о наличии или отсутствии таких провинций на курируемой им территории.
В Советском Союзе вопросами биогеохимических провинций занимался ряд научно – исследовательских институтов и лабораторий: почвенный институт им В.В. Докучаева (г. Москва), институт геохимии им. В.И. Вернадского (г. Москва), Латвийская АН, кафедры университетов ряда республик и т.д. Уже в 1958 г. на территории СССР было выделено и нанесено на карту 14 биогеохимических провинций, естественного происхождения.
Кроме естественного избытка микроэлементов в почве, в настоящее время наблюдается ее антропогенное химическое загрязнение, за счет производственных выбросов. Так, во второй половине XX века были установлены искусственные биогеохимические провинции, получившие название антропогенных или техногенных. Как правило, они формируется на протяжении десятков лет в окружении мощных производственных комплексов. Например – техногенные биогеохимические провинции в Восточном и центральном Казахстане, вокруг крупных объектов цветной металлургии (г.г. Усть – Каменогорск, Лениногорск, Зыряновск, Балхаш) и др.
Ученые Казахстана на протяжении многих лет проводили исследования в указанных регионах. Они впервые установили, интенсивное загрязнение объектов окружающей среды, включая почву, тяжелыми металлами и показали накопление последних в биологических субстратах сельскохозяйственных животных и местного населения. На территории Восточно-Казахстанской области, в окружении крупных объектов цветной металлургии, была выделена обширная биогеохимическая провинция со специфическим загрязнением окружающей среды тяжелыми металлами.
Разработки гигиенистов были подкреплены учеными – биологами, показавшими степень накопления металлов в сельскохозяйственных растениях, а также клиницистами, изучившими на объектах региона профессиональную патологию. В областном центре – г. Усть-Каменогорске был создан филиал НИИ гигиены и профессиональных болезней, на основании собранного многолетнего материала защищено большое количество кандидатских и докторских диссертаций по специальности «гигиена», разработаны и внедрены профилактические мероприятия. На основании комплексного изучения биогеохимической провинции в Восточно-Казахстанской области был поднят вопрос о признании ее территории зоной экологического бедствия.
Агрохимикаты.
Начиная с 50-х годов ХХ века, во многих странах мира стали применять пестициды и минеральные удобрения, что явилось важным фактором повышения урожайности в сельском хозяйстве. Вместе с тем, все химические вещества, используемые для биологической защиты растений и удобрения почвы, ядовиты для человека и сельскохозяйственных животных. Поэтому во второй половине ХХ века, в связи с неуклонным наращиванием применения химии в сельском и лесном хозяйстве, в санитарной охране почвы возникла гигиеническая проблема пестицидов и минеральных удобрений, известных в настоящее время под общим названием агрохимикаты.
Использование этих соединений неуклонно возрастает, практически, во всех странах и к 2000 году мировое производство пестицидов достигло 2,9 млн. тонн. Наибольший расход пестицидов наблюдается в США, Японии, Китае, странах Европы, но химизация сельского хозяйства сопряжена не только с интенсивным загрязнением среды, но и прямой угрозой для растительного и животного мира, включая человека.
Суть проблемы заключается в том, что отказаться от использования пестицидов и удобрений человек не может из экономических соображений, так как это сопряжено с потерей большей части возможного урожая. Так, в Индии, в те годы, когда агрохимикаты почти не применялись, урожаи риса составляли не более 17 ц/га, тогда как в Японии, где они в этот период широко использовались – 70 ц/га. Ученые США рассчитали, что если бы в стране не применялись химические средства защиты растений и минеральные удобрения, урожаи многих сельскохозяйственных культур сократились бы более, чем на 50 %.
Вместе с тем, химизация сельского хозяйства влечет за собой загрязнение окружающей среды, так как значительная часть агрохимикатов остается в почве и культурах в виде остаточных количеств, в конечном итоге переходя в продукты питания человека. Пестициды могут сохраняться в почве от нескольких дней и месяцев до нескольких лет. Особенно опасными в этом отношении являются хлорорганические пестициды и агрохимикаты, содержащие металлы: медь, цинк, ртуть и др., которые не только сохраняются в почве годами, но и накапливаются в ней при повторных обработках. Приведу лишь один наглядный пример.
В прежние десятилетия в сельском хозяйстве многих стран нашел широкое применение хлорорганический пестицид ДДТ. В СССР в 1970 г., ввиду очень высокой токсичности его использование было запрещено. Однако до настоящего времени это вещество, по данным химических справочников, сохраняющееся в почве более 15 лет, обнаруживается в некоторых растительных и животных продуктах, а также биосубстратах человека. Например, в Индии, где пестицид не запрещен к использованию, содержание ДДТ в жировой ткани населения самое высокое в мире.
В Казахстане, во время освоения целинных земель, ДДТ применялся очень широко и, зачастую, бесконтрольно. Даже после его запрета пестицид и сейчас обнаруживается в почвах многих районов республики. Это частично объясняется длительностью его сохранения в почве, а также тем, что некоторые более дешевые пестициды, закупаемые в настоящее время Казахстаном в Китае, также содержат в своем составе ДДТ. К сожалению, данный вопрос остается открытым.
Последние годы в южных областях Казахстана неоднократно регистрировались нитратные пищевые отравления, в связи с употреблением овощей, чаще всего арбузов, с высоким содержанием нитратов. Эти отравления обусловлены использованием на полях повышенных, по сравнению рекомендуемыми нормами, количеств азотных удобрений. В республике отмечаются также случаи высокого содержания нитратов в природных водах, причем в концентрациях, значительно превышающих гигиенический регламент (45,0 мг/л). По данным экспертов ВОЗ, для взрослого человека это не грозит метгемоглобинемией, но для детского населения представляет существенную опасность.
Источник
Естественные и искусственные биогеохимические провинции. Биогеохимическое значение почвы.
Биогеохимические провинции – это различные по величине участки территории Земли с различным уровнем концентрации химических элементов. И как следствие этого – соответствующий уровень концентрации их в организмах и возникновение ответных биологических реакций со стороны организма человека.
В настоящее время, кроме естественных эндемических почвенных регионов, появились искусственные биогеохимические районы и провинции. Их появление связано с поступлением в почву промышленных выбросов (дымовые выбросы заводов, сбросы сточных вод и твердых отходов).
Источники и характер загрязнения почвы. Роль почвы в распространении заболеваний инфекционной и неинфекционной природы.
Почва может загрязняться в результате:
1) внесения минеральных и органических удобрений;
2) использования пестицидов;
3) поступления промышленных и бытовых отходов различных видов, которые применяют в качестве удобрений и с целью увлажнения, в том числе и внесения в почву отходов животноводческих комплексов (ферм) и индивидуальных хозяйств;
4) попадания на ее поверхность химических веществ с атмосферными выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, а также радионуклидов вследствие аварий на ядерных реакторах;
5) захоронения бытовых и промышленных отходов.
Эпидемиологическое значение почвы состоит в том, что в ней, несмотря на антагонизм почвенной сапрофитной микрофлоры, возбудители инфекционных заболеваний могут достаточно продолжительное время сохранять жизнеспособность, вирулентность и патогенность.
Загрязненная почва может выполнять роль фактора передачи человеку возбудителей как антропонозных, так и зооантропонозных инфекций.
Радиоактивное загрязнение почвы как гигиеническая и экологическая проблема.
Радиоактивное заражение местности — загрязнение местности радиоактивными веществами, приводящее к повышению уровня радиации до опасных для здоровья человека значений (свыше 30 мкР/час).
К радиоактивному заражению местности приводит, в частности, выпадение радиоактивных веществ с атмосферными осадками и их перенос с грунтовыми водами после боевого применения и испытаний ядерного оружия, а также аварий, связанных, в частности, с повреждением или разрушением активной зоны ядерных реакторов, хранилищ радиоактивных материалов на них или в результате утечки радиоактивных отходов с предприятий, занимающихся их хранением или утилизацией.
Наиболее известными зонами радиоактивного заражения местности являются японские города Хиросима иНагасаки, в которых радиоактивное заражение местности произошло в результате боевого применения ядерного оружия.
Защита населения в зонах радиоактивного заражения достигается осуществлением ряда мероприятий:своевременное оповещение о радиоактивном заражении, укрытие в защитных сооружениях, введение и выполнение режима радиационной защиты, постоянный дозиметрический контроль, использование защитных свойств местности, транспорта, наземных сооружений, средств индивидуальной защиты, прием радиозащитных препаратов и др.
Критерии оценки процессов самоочищения почвы
При оценке возможности самоочищения почв необходимо знать процессы, способствующие выносу техногенных веществ за пределы профиля. Способность к самоочищению существенно зависит от водного и теплового режимов, сорбционных свойств, биохимической активности гумусового горизонта. Значительное влияние оказывает степень расчленения и дренированности территории, величина поверхностного и фунтового стока, соотношение количества осадков и испарения.
Источник
Химический состав почвы , влияние на организм.Биогеохимическое значение почвы.
В земной коре (почве) содержится более 60 различных химических элементов. Отсутствие или избыток того или иного элемента приводит к появлению эндемических заболеваний (биогеохимических эндемий).
Эталоном качества естественного химического состава почвы является почва Курского черноземного заповедника.
Под руководством профессора В.В. Ковальского сотрудниками биогеохимической лаборатории Института геохимии и аналитической химии РАН была проведена в большом объеме важная работа по изучению содержания и распределения микро- и макроэлементов в 130 регионах страны, составлены общая карта и атлас. Возникло новое научное направление — геохимическая экология эндемических заболеваний.
Геохимическая экология эндемических заболеваний изучает влияние микро- и макроэлементов на организм человека. Проведенные исследования показали, что распространенные в разных регионах заболевания непосредственно связаны с особенностями химического состава почвы и пищевых продуктов, производимых на этих территориях. Микроэлементы поступают в организм человека по схеме: почва—растение—организм животного, человека. Недостаток или избыток микроэлементов в почве приводит к недостатку или избытку их не только у травоядных, но и плотоядных животных и у человека. Это влечет за собой нарушение промежуточного обмена веществ и возникновение эндемических (от греч. endemos — местный) заболеваний.
В частности, установлено, что недостаток меди и кобальта приводит к анемии, гепатиту, остеодистрофии, а высокое содержание свинца — к возникновению гингивитов. Недостаток фтора способствует повреждению зубов, а повышенное содержание молибдена и меди вызывает подагру.
Широко известна зобная болезнь, вызванная низким содержанием в почве кобальта, меди, хрома, молибдена, марганца, йода. Другое тяжелое заболевание — болезнь Кашина-Бека (уровская болезнь) — ученые связывают с повышенным содержанием стронция в почве, избыточным поступлением с водой в организм фосфора и марганца, а также с пониженным содержанием кальция в питьевой воде.
Причиной влияния микроэлементов на распространение заболеваний заключается в том, что они обладают высокой биологической активностью и участвуют во многих процессах жизнедеятельности.
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.).
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.
Выделяют эндемические заболевания связанные с избытком и недостатком веществ.
Связанные с избытком- молибден-молибденовая подагра, бром-бромизм, бромодерма, селен- селенит.
Понижение – стронций-стронциевый рахит, селен-селеновое сердце, онко заболевания, йод- эндемичный зоб
Источник