3. Эколого-медицинское значение почвы.

Почва имеет огромное значение в природе и жизни человека. Она принимает участие в синтезе органических веществ, в круговороте веществ, является компонентом биогеоценоза, климато-, погодо-, рельефообразующим фактором, средой жизни, источником пищевых продуктов, местом для поселения, основным средством сельского хозяйства, лесоводства и строительства, резервуаром загрязнений, источником загрязнения воды и воздуха, средой для обезвреживания сбросов и отбросов, имеет транспортное, эстетическое значение.

Некоторые почвы обладают лечебным эффектом и применяются в медицинской практике для грязелечения.

Почва влияет на здоровье человека опосредованно через продукты растительного и животного происхождения или при непосредственном соприкосновении. Она является главным фактором формирования биогеохимических провинций. Почва оказывает существенное влияние на химический и бактериальный состав питьевой воды. Фильтруясь через почву, вода обогащается солями и микроорганизмами и может загрязняться токсическими веществами и патогенными микробами. Под действием силы тяжести вода просачивается в нижние слои почвы и может задерживаться на водонепроницаемых породах в виде грунтовых вод. При этом она почти полностью лишается растворенного кислорода, идущего на биохимические процессы, и обогащается углекислым газом.

Сырые почвы оказывают неблагоприятное влияние на теплообменные процессы, в частности на радиационный баланс. В связи с этим они малопригодны для строительства жилых домов, общественных и промышленных зданий. Из водоносного горизонта свободная вода способна подниматься по почвенным капиллярам, попадать в фундаменты зданий и может послужить причиной постоянной сырости нижней части стен и разрушения фундамента.

В почве обитают постоянно или временно патогенные микроорганизмы, возбудители инфекционных заболеваний. Особенно велика роль почвы в распространении гельминтозов.

4. Абиотические физические и химические факторы почвы, их эколого-медицинское значение. Биогеохимические провинции.

К физическим факторам почвы относятся пористость, воздухопроницаемость, поглотительная способность, влагоемкость, теплоемкость, тепловой и водный режим. Обычно крупнозернистые почвы имеют хорошую воздухо- и водопроницаемость, а мелкозернистые - высокую влагоемкость, гигроскопичность и капиллярность. Наиболее благоприятной является почва, имеющая большую воздухо- и водопроницаемость, так как эти свойства способствуют процессам самоочищения, обеспечению нормального теплового режима атмосферного воздуха. Такие почвы, как правило, не заболачиваются, поэтому для строительства жилых, детских, лечебных и других зданий выбирают участки земли с крупнозернистой почвой.

Пористость почвы характеризуется суммарным объемом содержащихся в ней промежутков различного размера и формы между частицами и их агрегатами (пор). Пористость почв сильно варьирует в зависимости от вида почвы и для большинства изменяется от 40 до 60 %. В торфяных почвах пористость достигает 90 %, а в заболоченных, суглинистых снижается до 27 %. Поры в обычных условиях заполнены почвенным раствором, почвенным воздухом и почвенными организмами.

Поглотительная способность почвы – это свойство почвы задерживать, поглощать твердые, жидкие и газообразные вещества. Она связана с минеральным составом тонкодисперсной части пород и зависит от дисперсности почвы.

Важной характеристикой почвы является ее водоёмкость - максимальное количество воды, которое может быть поглощено единицей объема почвы. Водоёмкость находится в обратной зависимости от размера почвенных пор. Обычно мелкозернистые почвы имеют высокую водоёмкость, гигроскопичность и капиллярность. Торфянистые почвы могут удерживать 3 - 5 кратное количество воды, песчаные – около 20 %, глинистые – около 70 % воды по массе.

Водный режим почвы определяется атмосферными осадками и испаряемостью, распределением осадков в течение года, их формой.

Одной из постоянных частей почвы является почвенная влага, значение которой состоит в том, что все химические вещества, а также биологические загрязнители почвы (яйца гельминтов, простейшие, бактерии, вирусы) могут мигрировать в почве только с ней. Кроме того, все химические и биохимические процессы, протекающие в почве, в том числе процессы самоочищения почвы от органических соединений, осуществляются в водных растворах.

Влага в почве может находиться в твердом, жидком и парообразном состояниях. Наибольший интерес представляет влага в форме гигроскопической воды, конденсирующейся на поверхности почвенных частиц, пленочной воды, удерживающейся на поверхности почвенных частиц действием молекулярных сил этих частиц, капиллярной воды, находящейся в капиллярных промежутках между частицами почвы и удерживаемой силой поверхностного натяжения, свободной гравитационной воды, находящейся под влиянием только силы тяжести или гидростатического напора и заполняющей крупные капиллярные промежутки почвы.

Гигроскопическая или прочно связанная вода не может усваиваться ни корнями растений, ни бактериями. Пленочная вода хотя и не усваивается корнями растений, но может быть использована бактериями и играет важную роль в водном и солевом балансе, так как вода в этой форме может подниматься с больших глубин. Капиллярная и свободная гравитационная форма воды доступны для усвоения корнями растений и бактериями. Следовательно, распространение химических и бактериальных загрязнений в почве связано с перемещением их частично с пленочной, а главным образом с капиллярной и гравитационной водой.

Особенно большое значение имеет движение капиллярной и свободной гравитационной воды, так как с ними распространяется основная часть бактериальных и химических загрязнений.

Большое значение имеет тепловой или температурный режим почвы, под которым понимают совокупность процессов теплообмена в системе приземный слой воздуха – почва – почвообразующая порода. Характер теплового режима определятся соотношением поглощения радиационной (лучистой) энергии Солнца и теплового излучения почвы и зависит от окраски почвы, географического положения, рельефа местности, сезона года, теплоемкости, влажности и вида растительности. Каменистые и сухие почвы со склоном, обращенным на юг и юго-восток, имеют более высокую температуру и быстрее прогреваются. Тепловой режим обусловливает процессы переноса и аккумуляции тепла в почве, от него в значительной степени зависят температура приземного слоя атмосферы, тепловой режим помещений первых этажей, жизнедеятельность почвенных организмов и процессы самоочищения почвы.

Почвенный воздух значительно отличается от атмосферного, содержит большое количество углекислого газа, водяных паров и мало кислорода, его состав определяется характером химических, биохимических и биологических почвенных процессов, а также структурой почвы. Количество углекислого газа в почвенном воздухе меняется в течение года и суток. С возрастанием глубины до 5 - 6 м количество кислорода снижается до 14 %, а содержание углекислого газа увеличивается до 8 %. В более глубоких слоях почвы содержание углекислого газа возрастает до 19 %, а содержание кислорода снижается до 10 %. При высоком содержании органических веществ, низкой воздухопроницаемости в почве преобладают анаэробные процессы с выделением метана, аммиака, сероводорода и других газов. В пористых крупнозернистых почвах воздухообмен осуществляется эффективнее, и биохимические процессы протекают по анаэробному типу. Газообмен между почвенным воздухом и атмосферой происходит в результате диффузии углекислого газа из почвы в атмосферу и кислорода в почву.

Воздух почвы, загрязненной органическими веществами (бытовыми и другими отходами), в результате процессов минерализации обогащается диоксидом углерода, аммиаком, сероводородом и токсичными примесями, которые могут вызвать отравления людей при попадании в жилые и рабочие помещения. В связи с этим по химическому составу почвенного воздуха дается оценка степени загрязнения почвы.

Химический состав минеральной части почвы определяется составом почвообразующих пород, возрастом почвы, особенностями рельефа, климата и т.д. В состав минеральной части почвы входят кремний, алюминий, калий, железо, азот, магний, кальций, фосфор, сера, медь, молибден, йод, бор, фтор, свинец и другие химические элементы. Подавляющее большинство химических элементов в почве находятся в окисленном состоянии. В почвах распространены также соли угольной, серной, фосфорной, хлористоводородной и других кислот. На основных породах почва богата алюминием, железом, щелочноземельными и щелочными металлами, а на породах кислого состава – кремнием. В засоленных почвах преобладают кальций, магний, натрий, хлориды, сульфаты.

В состав твердой части почвы входит и органическое вещество, большая часть которого приходится на гумус. Это продукты распада веществ растительного и животного происхождения, а также новые вещества, образовавшиеся в процессе их распада. В гумусе содержатся углерод, водород, кислород и азот, определенное количество фосфора, кальция, серы и других химических элементов, в том числе и редких. Гумуса в верхних горизонтах почвы содержится от десятых долей процента до 18 %, а мощность гумусовых горизонтов от нескольких см до 1,5 м. В состав органического вещества помимо гумуса входят соединения, содержащиеся в большом количестве в растительных и животных остатках: белки, углеводы, органические кислоты, жиры, лигнин, дубильные вещества и другие. В сумме они составляют 10-15 % от всей массы органического вещества в почве. При разложении органических веществ содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. Органические вещества играют важную роль в почвообразовании, определяют величину поглотительной способности почв, оказывают воздействие на структуру верхних горизонтов почвы и ее физические свойства.

Миграция и дифференциация химических элементов, вынос и снабжение растений водой и растворенными элементами осуществляется благодаря почвенному раствору – жидкой части почвы.

Вследствие особенностей геологических и почвообразовательных факторов в некоторых районах (биогеохимические провинции) отмечается недостаточное или избыточное содержание в почве целого ряда химических элементов (йод, кобальт, фтор, молибден, марганец, цинк, бор, стронций, селен и др.). Недостаток или избыток минеральных веществ непосредственно отражается на химическом составе воды и растений и может привести к развитию биогеохимических эндемий у человека. Чаше всего они характеризуются нарушением обменных процессов.

В настоящее время хорошо изучен эндемический зоб, обусловленный недостаточным поступлением йода в организм человека. Так же установлено, что высокое содержание в почве молибдена вызывает молибденоз или эндемическую подагру, свинца – поражение нервной системы, селена – нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта и печени.

Из химических элементов почвы кремний, железо, алюминий и некоторые химические элементы входят в состав почвенной пыли, которая может вызвать раздражение кожи и слизистых, заболевания легких, травмировать глаза.