Глава 5 гигиена почвы
Гигиеническое значение состава и свойств почвы
Учение о почве как особом естественно-историческом теле было создано великим русским ученым В. В. Докучаевым (1846—1903). Он впервые указал, что почвой следует называть наружные горизонты горных пород, измененные совместным действием ряда факторов: климата, растительности, рельефа, почвенных организмов. Таким образом, почва — это обладающий плодородием верхний слой земной коры, образовавшейся под влиянием физических, химических, биологических и технических факторов. Плодородие — отличительный признак почвы от всех других пород.
Почва — огромная естественная лаборатория, в которой непрерывно протекают самые разнообразные сложные процессы разрушения и синтеза органических веществ, фотохимические процессы.
В почве живут и гибнут различные патогенные бактерии, вирусы, простейшие, яйца гельминтов. Доказано, что загрязненная почва может прямо или опосредованно оказывать токсическое, аллергенное, канцерогенное, мутагенное и другое воздействие на организм. Она также может оказывать большое влияние на здоровье людей и санитарные условия их жизни. С почвой тесно связано количество и качество продуктов растительного и животного происхождения, т. е. с почвой тесно связано наше питание. Благодаря своему уникальному свойству, плодородию почва является ценным природным ресурсом и средством производства, дающим более 90 % продуктов питания и сырья для перерабатывающей промышленности и других производств, в частности для фармацевтической промышленности. Многие растения являются основным сырьем для получения лекарственных препаратов.
Почва является главным элементом биосферы, где происходят миграция и обмен всех экзогенных химических веществ на нашей планете. Она занимает важное место в системе профилактической защиты биосферы в целом, так как загрязненная почва может стать источником загрязнения атмосферного воздуха, воды, продуктов питания человека и кормов животных.
Почва оказывает существенное влияние на климат местности, химический состав растительных продуктов и, следовательно, опосредованно воздействует на продукты животного происхождения.
Почва состоит из материнской породы, мертвого органического вещества, живых существ, воздуха и воды. Толщина почвы колеблется от нескольких сантиметров до 3 м и более. Ее площадь составляет всего около >/10 площади материков.
Материнская порода представляет собой сложный комплекс минеральных соединений (90—99 %), состоящих в основном из песка, глины, извести и ила, включающих соли кремния, кальция, магния, алюминия и др. В зависимости от соотношения песка и глины все почвы делятся на песчаные, супесчаные, глинистые и суглинистые. С учетом размера частиц выделяют каменистую часть (с диаметром частиц более 3 мм), песок (0,2— 3 мм), глину (0,001—0,01 мм), коллоидную фракцию гумуса — перегноя (меньше 0,0001 мм). От механического состава, размера частиц и их характера зависят такие свойства почвы, как пористость, воздухопроницаемость, влаго- и теплоемкость, тепловой режим. Так, крупнозернистые почвы, как правило, обладают хорошей воздухо- и водопроницаемостью, а мелкозернистые характеризуются значительной водоемкостью, высокой гигроскопичностью и капиллярностью.
В гигиеническом отношении наиболее благоприятной является почва, имеющая большую воздухо- и водопроницаемость, так как эти свойства способствуют процессам самоочищения, обеспечению нормального теплового режима приземного слоя атмосферы. Такие почвы, как правило, не заболачиваются, поэтому для строительства жилых и общественных зданий выбирают участки земли с крупнозернистой почвой.
Важной характеристикой почвы является ее водоемкость — количество воды, которое может быть поглощено единицей объема почвы. Установлено, что чем мельче поры, тем больше воды может поглотить и удерживать почва. Так, торфянистые почвы могут удерживать 3—5-кратное и более количество воды, песчаные — около 20 %, глинистые — около 70 % воды по массе.
Другой важной характеристикой почвы является ее температура, от которой в значительной степени зависят температура приземного слоя атмосферы, тепловой режим помещений первых этажей и подвалов. Температура почвы оказывает существенное влияние на жизнедеятельность почвенных организмов и процессы самоочищения. Она во многом определяется характером почвы, географическим положением, рельефом местности, временем года. Так, каменистые и сухие почвы со склоном, обращенным на юг и юго-восток, имеют более высокую температуру и быстрее нагреваются.
Одной из постоянных частей почвы является воздух. От его удельного содержания зависят прежде всего процессы окисления, он постоянно обменивается с атмосферным воздухом. Этому способствуют колебания температуры и уровня грунтовых вод, барометрическое давление, отсасывающее действие ветра, атмосферные осадки и другие факторы. Почвенный воздух существенно отличается от атмосферного: в нем содержится значительно большее количество диоксида углерода, водяных паров и мало кислорода. Так, с возрастанием глубины (до 5—6 м) количество кислорода снижается до 14 %, а содержание диоксида углерода увеличивается до 8 %. Состав почвенного воздуха в значительной степени определяется структурой почвы и жизнедеятельностью ее микроорганизмов. При высоком содержании органических веществ, низкой воздухопроницаемости в почве преобладают анаэробные процессы с выделением метана, аммиака, сероводорода и других газов. Вместе с тем в рыхлых крупнозернистых почвах осуществляется лучше аэрация, благодаря чему биохимические процессы протекают по аэробному типу.
Наряду с другими компонентами почва содержит и определенное количество воды, зависящее от водоемкости почвы и климатических условий. При этом вода может находиться в химически связанном состоянии. Почва оказывает существенное влияние на химический и бактериальный состав воды. Фильтруясь через почву, вода обогащается солями и микроорганизмами, но может загрязняться токсичными веществами и патогенными микробами. Особенно это относится к почвенной воде, расположенной близко к поверхности земли. Под действием силы тяжести вода находится в постоянном движении. Она просачивается в нижние слои почвы и может задерживаться на водонепроницаемых породах (глина, гранит и др.) в виде грунтовых вод. При этом вода почти полностью лишается растворенного кислорода, идущего на биохимические процессы, и обогащается диоксидом углерода.
Вода участвует в разнообразных процессах, протекающих в почве, обеспечивает необходимые условия жизни для почвенной флоры и фауны. Являясь универсальным растворителем, почвенная вода содержит органические и минеральные соединения, от которых зависит химический состав растений. Почвенная вода, оказывая влияние на теплоемкость и теплопроводность почвы, определяет ее тепловые свойства. Сырые, с большим содержанием воды почвы оказывают неблагоприятное влияние на теплообменные процессы, в частности на радиационный баланс. В связи с этим такие почвы малопригодны для строительства жилых, общественных и промышленных зданий. Из водоносного горизонта свободная вода способна подниматься по почвенным капиллярам, что важно учитывать при закладке фундаментов зданий, так как это может послужить причиной постоянной сырости нижней части стен и разрушения фундамента.
Живые организмы почвы представлены в основном микробами. Общее число их достигает 2 млрд на 1 г почвы. Среди них есть грибы, водоросли, бактерии, простейшие и вирусы. Кроме того, в почве обитают простейшие животные, личинки и куколки мух, насекомых и др. Количество микроорганизмов подвержено существенным колебаниям, обусловленным механическим составом почвы и химическими ее свойствами, температурным режимом, солнечной радиацией, аэрацией и другими факторами.
Микроорганизмы играют исключительно важную роль в процессах самоочищения почвы, т. е. в процессах превращения органических веществ, опасных в эпидемиологическом отношении, в неорганические соединения — минеральные соли и газы. Процессы разложения и минерализация органических веществ, поступающих в почву в больших количествах в результате производственной и бытовой деятельности человека, могут протекать под влиянием бактерий как аэробно — при обилии кислорода воздуха, так и анаэробно — без доступа кислорода. Установлено, что одни бактерии для своего развития могут использовать белки, другие — минеральные соединения, третьи (нитрофикаторы) окисляют аммиак до нитритов, а затем до нитратов. Ряд бактерий (железобактерии) превращают соли закиси железа в гидрат окиси, серобактерии окисляют соединения серы в соли серной и сернистой кислот (сульфаты, сульфиты). Благодаря этим процессам в почве совершается круговорот веществ.
В гигиеническом отношении аэробный процесс более благоприятен, поскольку при нем разложение органических веществ протекает без образования дурнопахнущих и вредных веществ: аммиака, сероводорода, метана, индола, скатола, метилмеркап- тана и др.
Источник
Гигиеническая классификация почв гигиена
2.1.7. ПОЧВА, ОЧИСТКА НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ, БЫТОВЫЕ
И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ, САНИТАРНАЯ ОХРАНА ПОЧВЫ
Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест
Hygienic evaluation of soil in residential areas
Дата введения 1999-04-05
1. РАЗРАБОТАНЫ: НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина РАМН (Н.В.Русаков, Н.И.Тонкопий, Н.Л.Великанов), ИМПИТМ им. Е.И.Марциновского МЗ РФ (Н.А.Романенко, Г.И.Новосильцев, Л.А.Ганушкина, В.П.Дремова, Е.П.Хроменкова, Л.В.Гримайло, Т.Г.Козырева, В.И.Евдокимов, О.А.Землянский, В.В.Евдокимов, А.Н.Волищев, В.В.Горохов), ООО «РАДОН» (В.Д.Симонов), ВНИИ природы (Ю.М.Матвеев).
2. УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г.Онищенко 5 февраля 1999 г.
3. ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ.
4. С выходом настоящих методических указаний утрачивают силу в части проведения гигиенической оценки степени биологического и химического загрязнения почв «Методические указания по санитарно-микробиологическому исследованию почвы» от 04.08.76 N 1446-76 и «Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами» от 13.03.87 N 4266-87, а также «Оценочные показатели санитарного состояния почвы населенных мест» от 7 июля 1977 г. N 1739-77.
1. Область применения
Настоящий документ является нормативно-методической базой для осуществления государственного санитарно-эпидемиологического надзора за санитарным состоянием почв населенных мест, сельскохозяйственных угодий, территорий курортных зон и отдельных учреждений. Документ предназначен для учреждений Государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации и специальных служб федеральных органов исполнительной власти, осуществляющих ведомственный санитарно-эпидемиологический надзор.
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.
Результаты обследования почв учитывают при определении и прогнозе степени их опасности для здоровья и условий проживания населения в населенных пунктах, разработке мероприятий по их рекультивации, профилактике инфекционной и неинфекционной заболеваемости, схем районной планировки, технических решений по реабилитации и охране водосборных территорий, при решении очередности санационных мероприятий в рамках комплексных природоохранных программ и оценке эффективности реабилитационных и санитарно-экологических мероприятий и текущего санитарного контроля за объектами, прямо или косвенно воздействующими на окружающую среду населенного пункта.
Использование единых методических подходов будет способствовать получению сопоставимых данных при оценке уровней загрязнения почв.
Оценка опасности загрязненной почвы населенных пунктов определяется: 1) эпидемической значимостью; 2) ролью ее как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха и при непосредственном контакте с человеком.
Санитарная характеристика почв населенных мест основывается на лабораторных санитарно-химических, санитарно-бактериологических, санитарно-гельминтологических, санитарно-энтомологических показателях.
2. Нормативные ссылки
5. Порядок разработки, экспертизы, утверждения, издания и распространения нормативных и методических документов системы санитарно-эпидемиологического нормирования. Р 1.1.001-1.1.005-96.
3. Термины и определения
Санитарное состояние почвы — совокупность физико-химических и биологических свойств почвы, определяющих качество и степень ее безопасности в эпидемическом и гигиеническом отношениях.
Химическое загрязнение почвы — изменение химического состава почвы, возникшее под прямым или косвенным воздействием фактора землепользования (промышленного, сельскохозяйственного, коммунального), вызывающее снижение ее качества и возможную опасность для здоровья населения.
Биологическое загрязнение почв — составная часть органического загрязнения, обусловленного диссеминацией возбудителей инфекционных и инвазионных болезней, а также вредными насекомыми и клещами, переносчиками возбудителей болезней человека, животных и растений.
Показатели санитарного состояния почв — комплекс санитарно-химических, микробиологических, гельминтологических, энтомологических характеристик почвы.
Буферная способность почвы — способность почвы поддерживать химическое состояние на неизменном уровне при воздействии на почву потока химического вещества.
Приоритетный компонент загрязнения почвы — вещество или биологический агент, подлежащий контролю в первую очередь.
Фоновое содержание (загрязнение) — содержание химических веществ в почвах территорий, не подвергающихся техногенному воздействию или испытывающих его в минимальной степени.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) химического вещества в почве представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве, т.к. используемые при ее обосновании критерии отражают возможные пути воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. Обоснование ПДК химических веществ в почве базируется на 4 основных показателях вредности, устанавливаемых экспериментально: транслокационном, характеризующим переход вещества из почвы в растение, миграционный водный характеризует способность перехода вещества из почвы в грунтовые воды и водоисточники, миграционный воздушный показатель вредности характеризует переход вещества из почвы в атмосферный воздух и общесанитарный показатель вредности характеризует влияние загрязняющего вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность. При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания вещества по каждому показателю вредности. Наименьший из обоснованных уровней содержания является лимитирующим и принимается за ПДК.
4. Обозначения и сокращения
ПДК — предельно допустимая концентрация загрязнителя.
ОДК — ориентировочно допустимая концентрация вещества.
5. Общие положения
5.1. Программа обследования почвы определяется целями и задачами исследования с учетом санитарно-эпидемического состояния района, уровня и характера техногенной нагрузки, условий землепользования.
5.2. При выборе объектов в первую очередь обследуют почвы территорий повышенного риска воздействия на здоровье населения (детские дошкольные, школьные и лечебные учреждения, селитебные территории, зоны санитарной охраны водоемов, питьевого водоснабжения, земли, занятые под сельхозкультуры, рекреационные зоны и т.д.).
5.3. Отбор, транспортирование, хранение, подготовка к анализу и анализ проб осуществляются в соответствии с утвержденными нормативными документами (позиции 3, 5, 9, 10, 11, 16, 17, 26, библиографические данные). Принципиальные положения по отбору проб почвы представлены в таблице 1.
Методологические принципы отбора проб почвы для оценки санитарного состояния почв
Частота отбора проб
Размещение пробных площадок
Необходимое количество пробных площадок
Размер пробных пло-
щадок
Количество объединенных проб с одной площадки
Глубина отбора проб, см
Масса объеди-
ненной пробы
не менее 1 раз/год
на разных расстояниях от источника загрязнения
не менее одной в каждом месте контроля
одна из не менее чем 5 точек по 200 г каждая
в местах возможного нахождения людей, животных, загрязнения органическими отходами
на площади 100 м одна площадка
10 из 3-х точечных по 200-250 г каждая
то же, что и для бактериологии
на площади 100 м одна площадка
4-10 каждая из 10 точечных по 20 г каждая
сборники разных типов, свалки, иловые площадки
вокруг одного объекта 10 площадок
1 из 10 площадок
гической активности почв
в течение 3 месяцев (вегета-
1-й мес — еженедельно, затем
не менее 1 экспериментальной и
1 контрольной площадки
ненная из не менее, чем 5 точечных по 200 г
Контроль за загрязнением почв населенных пунктов проводится с учетом функциональных зон города. Места отбора проб предварительно отмечаются на картосхеме, отражающей структуру городского ландшафта. Пробная площадка должна располагаться на типичном для изучаемой территории месте. При неоднородности рельефа площадки выбирают по элементам рельефа. На территорию, подлежащую контролю, составляют описание с указанием адреса, точки отбора, общего рельефа микрорайона, расположения мест отбора и источников загрязнения, растительного покрова, характера землепользования, уровня грунтовых вод, типа почвы и других данных, необходимых для правильной оценки и трактовки результатов анализов образцов.
5.3.1. При контроле за загрязнением почв промышленными источниками площадки для отбора проб располагают на площади трехкратной величины санитарно-защитной зоны вдоль векторов розы ветров на расстоянии 100, 200, 300, 500, 1000, 2000, 5000 м и более от источника загрязнения (ГОСТ 17.4.4.02-84).
5.3.2. Для контроля санитарного состояния почв детских дошкольных, школьных и лечебно-профилактических учреждений, игровых площадок и зон отдыха отбор проб проводят не менее 2 раз в год — весной и осенью. Размер пробной площадки должен быть не более 5х5 м. При контроле санитарного состояния почв территорий детских учреждений и игровых площадок отбор проб проводится отдельно из песочниц и общей территории с глубины 0-10 см.
5.3.3. С каждой песочницы отбирается одна объединенная проба, составленная из 5 точечных. При необходимости возможен отбор одной объединенной пробы из всех песочниц каждой возрастной группы, составленной из 8-10 точечных проб.
Пробы почвы отбирают либо с игровых территорий каждой группы (одна объединенная из не менее пяти точечных), либо одна объединенная проба с общей территории из 10 точечных, при этом следует учитывать наиболее вероятные места загрязнения почв.
5.3.4. При контроле почв в районе точечных источников загрязнения (выгреба, мусоросборники и т.п.) пробные площадки размером не более 5х5 м закладываются на разном расстоянии от источника и в относительно чистом месте (контроль).
5.3.5. При изучении загрязнения почв транспортными магистралями пробные площадки закладываются на придорожных полосах с учетом рельефа местности, растительного покрова, метео- и гидрологических условий. Пробы почвы отбирают с узких полос длиной 200-500 м на расстоянии 0-10, 10-50, 50-100 м от полотна дороги. Одна смешанная проба составляется из 20-25 точечных, отобранных с глубины 0-10 см.
5.3.6. При оценке почв сельскохозяйственных территорий пробы почвы отбирают 2 раза в год (весна, осень) с глубины 0-25 см. На каждые 0-15 га закладывается не менее одной площадки размером 100-200 м в зависимости от рельефа местности и условий землепользования (26).
5.3.7. Геохимическое картирование территории крупных городов с многочисленными источниками загрязнения проводится по сети апробирования (12, 15). Для выявления очагов загрязнения геохимиками рекомендуемая плотность отбора 1-5 проб/км с расстоянием между точками отбора 400-1000 м. Для дальнейшего выделения территории с максимальной степенью загрязнения сеть апробирования сгущается до 25-30 проб/км и расстоянием между точками отбора около 200 м. Пробы рекомендуется отбирать с глубины 0-5 см. Размер сети апробирования может меняться в зависимости от масштаба картирования, характера использования территории, требований к уровню их загрязнения (приложение 1), а также пространственной вариабельностью содержания загрязнения на отдельных участках обследуемых территорий.
Картирование осуществляется специализированными организациями.
5.3.8. Точечные пробы отбирают в соответствии с ГОСТом (5), с соблюдением стерильности для санитарно-микробиологического и гельминтологического анализов и в доверху заполненные контейнеры с притертыми крышками при определении загрязнения летучими веществами, на пробной площадке методом конвертов. Объединенную пробу составляют из равных по объему точечных (не менее 5), отобранных на одной площадке. Объединенные пробы должны быть упакованы в чистые полиэтиленовые пакеты, закрыты, маркированы, зарегистрированы в журнале отбора проб и пронумерованы. На каждую пробу составляется сопроводительный талон, вместе с которым проба вкладывается во второй внешний пакет, что обеспечивает целостность и безопасность их транспортирования. Время от отбора проб до начала их исследований не должно превышать 1 суток.
Подготовка проб к анализу проводится в соответствии с видом анализа (5). В лаборатории проба освобождается от посторонних примесей, доводится до воздушно-сухого состояния, тщательно перемешивается и делится на части для проведения анализа. Отдельно оставляется контрольная часть от каждой анализируемой пробы (около 200 г) и хранится в холодильнике 2 недели на случай арбитража.
5.4. Перечень показателей химического и биологического загрязнения почв определяется исходя из:
— целей и задач исследования;
— характера землепользования (приложение 2);
— специфики источников загрязнения, определяющих характер (состав и уровень) загрязнения изучаемой территории (приложения 3, 4);
— приоритетности компонентов загрязнения в соответствии со списком ПДК и ОДК химических веществ в почве и их класса опасности по ГОСТу 17.4.1.02-83. «Охрана природы. Почва. Классификация химических веществ для контроля загрязнения», (приложение 5).
5.5. Определение концентраций химических веществ в почве проводится методами, использованными при обосновании ПДК (ОДК) или методами, метрологически аттестованными (15, 18, 19, 22, 23).
6. Оценка степени химического загрязнения почв
6.1. Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК), или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических веществ в почве.
6.2. Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами проводится по каждому веществу с учетом следующих общих закономерностей:
— Опасность загрязнения тем выше, чем больше фактическое содержание компонентов загрязнения почвы превышает ПДК, что может быть выражено коэффициентом 
, т.е. опасность загрязнения тем выше, чем больше превышает единицу.
— Опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасности контролируемого вещества, его персистентность, растворимость в воде и подвижность в почве и глубина загрязненного слоя.
— Опасность загрязнения тем больше, чем меньше буферная способность почвы, которая зависит от механического состава, содержания органического вещества, кислотности почвы. Чем ниже содержание гумуса, рН почвы и легче механический состав, тем опаснее ее загрязнение химическими веществами.
Источник