Гигиеническое значение загрязнения почвы химическими веществами.

Интенсификация научно-технического прогресса, химизация народного хозяйства и быта, всевозрастающее применение минеральных удобрений и химических средств борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, развитие атомной энергетики увеличивают опасность загрязнения почвы химическими и радиоактивными веществами. Загрязнителями почвы, согласно определению ВОЗ, считаются химические вещества, биологические организмы (бактерии, вирусы, простейшие, гельминты) и продукты их жизнедеятельности, которые встречаются в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве.

Под загрязнением почвы понимают лишь тот уровень содержания химических и биологических компонентов в ней, который становится опасным для здоровья при прямом контакте человека с почвой конкретного участка или через контактирующие с почвой среды по экологическим цепям: почва-вода-человек; почва - атмосферный воздух- человек; почва-растение-человек; почва-растение-животное-человек (В.Т.Мазаев с соавт., 2005).

Химические загрязнители могут попадать в почву в результате планомерного внесения в нее агрохимикатов - минеральных удобрений, пестицидов, структурообразователей почвы, стимуляторов роста растений и др. Их опасное действие (см. главу VIII) проявляется чаще всего при несоблюдении агрохимических и гигиенических требований к применению.

В качестве минеральных удобрений используют вещества, в состав которых входят стимулирующие рост растений азот, фосфор, калий. Внесенные в почву удобрения используются растениями, вымываются подземными водами, поверхностными стоками, разлагаются в почве с образованием летучих соединений, поступающих в воздух. Особое внимание в плане возникновения реальной опасности для здоровья человека уделяется азотным удобрениям. Избыточное их применение приводит к значительному повышению концентрации нитратов и нитритов в почве, поверхностных и подземных водах, растительности, а также образованию нитрозоаминов. Понижается пищевая ценность выращенных растений, изменяются вкусовые качества. При поступлении в организм человека с водой и продуктами питания возможны отравления, обусловленные метгемоглобинобразующим действием нитритов, а при больших концентрациях и токсическим действием нитратов. Особую опасность представляют нитрозоамины, оказывающие выраженное канцерогенное, тератогенное и эмбриотоксическое действие (см. главу VIII ).

Фосфатные удобрения меньше мигрируют из почвы, чем азотные, в связи с чем при чрезмерном применении происходит накопление их в почве в концентрациях, приводящих к торможению процессов самоочищения. Нагрузка фосфатными удобрениями не должна превышать 200 мг/кг почвы. В противоположном случае резко ухудшаются органолептические свойства и снижается пищевая ценность растительных продуктов. Фосфатные удобрения не представляют собой химически чистые соединения, так как природное сырье, из которого их получают (минералы апатиты, фосфориты), содержит фтор, железо,стронций, селен, мышьяк, тяжелые металлы, радионуклиды (уран, торий), Поэтому в составе удобрений в почву поступают и эти соединения. Содержание в почве внесенного с фосфатными удобрениями фтора может достигать 20кг/га, а в подземных и поверхностных водах, куда мигрирует фтор, в несколько раз превысить его допустимые уровни.

Поступление азотных и фосфатных удобрений в открытые водоемы вызывает их эвтрофикацию, характеризующуюся «цветением» водоемов, угнетением процессов самоочищения в них, нарушением жизнедеятельности водных биоценозов.

Калийные удобрения мигрируют в почве крайне медленно, что снижает возможность их негативного воздействия на почвенные организмы и самоочищающую способность почвы. Однако внесение значительных количеств калийных удобрений может привести к засолению почвы, так как вместе с калием в почву поступают и анионы хлора. Кроме того, за счет накопления калия в почве, а затем и в питьевой воде и продуктах, возможны отрицательные эффекты, обусловленные избыточным поступлением калия в организм.

Пестициды широко применяются как химические средства защиты растений от насекомых, клещей, бактерий, вирусов, грибов, сорняков и т.д. В начале своей эры пестициды сыграли большую роль в хозяйственной деятельности человека и борьбе с переносчиками инфекционных заболеваний. Благодаря ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), за открытие возможности использования которого в качестве инсектицида швейцарский химик Пауль Мюллер в 1948 году получил Нобелевскую премию, стало возможным резко снизить заболеваемость и смертность от сыпного тифа, малярии и других инфекционных заболеваний. Однако уже в начале 70-х годов, когда выяснились все опасные стороны его применения, этот препарат был запрещен к использованию. Практически все существующие пестициды являются высокотоксичными и опасными соединениями (см. главу VIII), длительно циркулирующими в окружающей среде и медленно разлагающимися. Мигрируя из почвы в растения, атмосферный воздух, водоемы, пестициды воздействуют на человека различными путями. Из почвы, обработанной пестицидами, постоянно испаряется определенное количество пестицидов, которое при большой влажности воздуха способствует образованию на сельскохозяйственных полях токсического тумана, способного вызвать острые отравления, так как концентрация пестицидов в приземном слое атмосферы в этих случаях превышает ПДК в десятки раз. Опасен не только опосредованный, но и прямой контакт человека с загрязненной почвой. Бесконтрольное применение пестицидов приводит также к значительным изменениям микробиоценоза почвы, угнетению процессов самоочищения.

В настоящее время во всех странах мира ограничивается использование пестицидов 1 класса опасности и стойких хлорорганических пестицидов, запрещено производство и использование полихлорированных бифенилов, пестициды используют в формах, уменьшающих их подвижность, химические средства защиты заменяются биологическими. Однако до настоящего времени ДДТ и другие запрещенные к производству и использованию хлорорганические пестициды продолжают обнаруживаться в объектах окружающей среды различных регионов. Так, высокие концентрации ДДТ, превышающие ПДК в 2 и более раз, выявляются в почве Кзыл-Ординской и Шымкентской областей Казахстана, где сосредоточены хлопководческие, рисоводческие, каракулеводческие и бахчевые хозяйства.

В отличие от агрохимикатов, очень многие химические загрязнители попадают в почву случайно, в процессе промышленного производства или бытовой деятельности человека. Их источниками являются атмосферные выбросы промышленных предприятий, автотранспорта (см. главу III), хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды (см. главу IV), загрязненные водоемы, места накопления и захоронения бытовых и промышленных отходов.

Промышленные атмосферные выбросы являются одним из наиболее важных источников загрязнения почвы, так как в их составе содержатся вещества самой разнообразной химической природы (см. главу III), обладающие разной токсичностью и опасностью. В крупных промышленных городах средняя химическая нагрузка на почву, обусловленная промышленными выбросами, в 40 раз выше фона, а максимальная – в 600 раз. Как правило, наиболее высокие концентрации химических веществ в почве наблюдаются вблизи промышленных предприятий. Например, в районе промыщленных площадок предприятий цветной металлургии в г.г. Усть-Каменогорске, Лениногорске, Зыряновске, Шымкенте, Балхаше концентрации свинца, цинка, кадмия, меди в почве превышают ПДК в 100 - 500 раз; в санитарно-защитной зоне (до 1,0 км) - 50-100 раз, на расстоянии от 5 до 40 км - в 2-3 раза.

Фтористыми соединениями загрязнены почвы в окрестностях Жамбылского суперфосфатного завода, выбрасывающего в воздух фтористый водород и другие соединения фтора. Максимальная концентрация фтора в почве близлежащих земель превышает ПДК в 2-5 раз.

Почва г.Шымкента и прилегающих территорий загрязняется выбросами свинцового и фосфорного заводов. Значительное загрязнение почвы марганцем, свинцом, кадмием, кобальтом, молибденом, фтором, хромом и особенно ртутью, содержание которой превышает ПДК в почве в 3 и более раз, отмечается в районе размещения предприятий чёрной металлургии в г.Темиртау. Ртуть используется в технологическом процессе производства синтетического каучука, расположенного на этой территории.

Предприятия нефтегазоконденсатных месторождений (Западно-Казахстанская, Атырауская области) загрязняют почвы нефтепродуктами, фенолами, ванадием, барием. Заводы ферросплавов, хромовых соединений и ТЭЦ в г. Актюбинске выбрасывают в атмосферу большое количество хрома и бора, которые поглощаются почвой.

Весьма существенным источником загрязнения почв являются предприятия теплоэнергетики. При сжигании твердого топлива на крупных ТЭЦ на почву оседает зола, сажа и токсичные металлы. Выбросы золы и других вредных веществ распространяются на сотни километров. Кроме того, почва вокруг ТЭЦ площадью до 2-3 км² загрязняется золоотвалами – участками земли, на которые удаляется зола, оставшаяся после сгорания топлива.

Очень большое количество отходов, до 75% от общего числа промышленных отходов, дает горнодобывающая промышленность. Пустая порода, не используемая для переработки, складируется в виде породоотвалов вблизи рудника. В ходе первичной переработки руды (обогащения) выделяют необходимые в дальнейшем производственном процессе минеральные компоненты, а остальную часть руды направляют в хвостохранилища. Породоотвалы и хвостохранилища занимают громадные площади почвы, а разнообразные химические соединения, содержащиеся в отходах и нередко токсичные и опасные, мигрируют в почву, воздух, воду. Для Республики Казахстан данная проблема является весьма актуальной, так как на ее территории разрабатываются месторождения железной руды (Костанайская область), цветных металлов (Восточно-Казахстанская, Жезказганская области), угля (Карагандинская, Павлодарская оласти), фосфора (Южно-Казахстанская, Жамбылская области) и нефти (Атырауская, Мангистауская, Западно-Казахстанская области).

Значительное загрязнение почвы обусловливается выхлопными газами автотранспорта, в которых содержатся соединения свинца, меди, кадмия, марганца, цинка, углеводороды, бенз(а)пирен и др. (см. главу III). Наибольшее загрязнение почвы наблюдается вблизи автотрасс с большой плотностью движения. При значительной интенсивности движения машин с бензиновыми двигателями концентрация свинца в почве вдоль автодорог может достигать 300-500 мг/кг (ПДК свинца – 20мг/кг), концентрация бенз(а)пирена – 50 мг/кг.

Большую роль в загрязнении почвы играют сточные воды предприятий. Промышленные сточные воды образуются после использования воды на производстве. Состав их на различных производствах значительно отличается, что связано с особенностями технологического процесса на этих предприятиях, веществами, используемыми в качестве сырья или образующимися в процессе производства, различными отходами. Такой широкий спектр загрязнителей, содержащихся в промышленных сточных водах, обусловливает их высокую санитарную опасность. В большинстве случаев конечным этапом удаления сточных вод является выпуск их в водоемы. Однако промышленные сточные воды могут загрязнять и почву через загрязненные ими водоемы, при использовании этих вод для полива сельскохозяйственных культур на земледельческих полях орошения и др.

Особую опасность представляет радиоактивное заражение почвы, причиной которого являются испытания ядерного оружия, аварии на ядерных реакторах, использование источников ионизирующих излучений в различных отраслях народного хозяйства (см. главу XII).

Бытовые отходы образуются непрерывно в результате бытовой и хозяйственной деятельности человека. Их делят на жидкие и твердые. К твердым отходам относятся домовый мусор, уличный смет, строительный мусор, кухонные отбросы, отбросы предприятий общественного питания, больниц и др. До 25% от массы твердых отходов составляет вторичное сырье – бумага, картон, текстиль, металл, кожа и др. Около 60-70% приходится на органическую часть, которую можно обезвредить. Остальную долю составляют строительные материалы, камни, трудно утилизируемые резина, пластик, стекло, используемые в качестве упаковок и тары, горючие материалы (уголь, древесина и др.). Ежегодно масса твердых отходов увеличивается на 0,5%, при этом в крупных городах на одного жителя их приходится от 1 до 1,5 м³. В конце 20 века в странах ЕЭС образовалось почти 150 млн т бытовых отходов (Е.И.Гончарук, 2006).

Твердые бытовые отходы являются источниками огромного количества возбудителей различных инфекционных заболеваний, яиц гельминтов, которые, находясь в отходах, сохраняют свою жизнеспособность и вирулентность на протяжении многих месяцев. Особенно в этом отношении опасны отходы медицинских учреждений. Загнивающие отходы являются прекрасной средой для развития личинок и куколок мух. Из одного мусорного ящика летом может выплаживаться несколько тысяч мух в сутки. Мухи являются постоянными переносчиками возбудителей на пищу, предметы быта, причем они локализуются не только в местах выплода, но и перелетают на расстояние многих километров от него. Патогенные микроорганизмы на поверхности тела мухи выживают в течение 1-7суток, а в желудке – от 2 до 8 суток.

Содержащиеся в твердых отбросах органические компоненты загнивают, загрязняя почву, атмосферный воздух, воду токсичными продуктами распада. При сжигании городского мусора на свалках образуются токсичные вещества (свинец, цинк, кадмий, медь, диоксины и др.), которые загрязняют поверхностный слой почвы и воздух. Проблемой является также накопление полимерных материалов, многие из которых не подвергаются распаду в почве.

К жидким бытовым отходам относятся фекалии, моча людей и животных, помои, хозяйственно-фекальные и ливневые сточные воды. Они опасны как эпидемиологическом, так и в токсикологическом отношении.