Гигиенические требования к почве

ГЛАВА 2 ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОЧВЕ

Высокое агротехническое, ветеринарно-санитарное состояние и качество почв имеют важнейшее значение в охране окружающей среды, для повышения продуктивности животных, профилактики их заболеваний, а также для производства продуктов питания высокого качества и особенно благополучных в санитарно-гигиеническом отношении.

Известно, что почва – это природное образование, состоящее из связанных между собой горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под действием воды, воздуха и живых организмов; и обладающая свойством плодородия, т.е. способностью обеспечивать растения питательными веществами. Почва, как воздух и вода, - важнейшее звено биосферы, с которой животное непосредственно связано в течение всей жизни и во многом определяющее гигиеническое состояние окружающей среды. Обитая на поверхности земли, поедая растения, животное постоянно подвергается воздействию отдельных почвенных факторов, которые в зависимости от условий могут различно действовать на их организм.

Почва является одной из самых огромных естественных лабораторий, в которой беспрерывно протекают самые разнообразные сложные процессы разрушения и синтеза органических веществ, фотохимические процессы. Она – приемник и поглотитель различных растительных, животных, хозяйственно-бытовых и промышленных отходов, резервуар и источник многообразной микрофлоры и микрофауны, оказывает прямое и косвенное влияние на здоровье и продуктивность животных. Кроме того, почва существенно влияет на температурно-влажностный режим животноводческих помещений, долговечность, санитарно-гигиеническое состояние территории ферм, комплексов и летних лагерей.

Гигиеническое значение почвы определяется ее механическим составом, физическими, химическими и биологическими свойствами.

2.1. Механический состав  и физические свойства почвы.

Основная масса почвы представляет собой сложный комплекс минеральных соединений (90-99%) и органических веществ (1-10%). Минеральная часть состоит  в основам из песка, глины, извести и мела с входящими в них солями кремния, алюминия, кальция, магния и др.; органическая часть – из гумуса (перегноя), в ней содержатся большое количество микроорганизмов.

Почва состоит из твердых частиц и свободных промежутков между ними – пор, заполненных воздухом и влагой.

Механическим составом называется процентное содержание в почве твердых частиц – зерен разного размера, выявленных механическим анализом.  По величине почвенных частиц выделяют камни (с диаметром  более 100 мм), гравий (100-10 мм), хрящ (10-3 мм), песок (0,2-3 мм), глину (0,001-0,01 мм), коллоидную фракцию гумуса – перегной (меньше 0,0001мм). В соответствии с этим различают несколько пород почвы: каменистая; песчаная, если в ней более 80% песка; супесчаная при содержании до 30 % глины; суглинистая при содержании до 50% глины; глинистая, если глины более 50%; известковая при наличии более 50% извести; меловая, содержащая более50 % мела; солончаковая, богатая хлоридом натрия; черноземная, содержащая свыше 20% гумуса (перегноя), образующегося из продуктов разложения растительных и животных организмов; торфяная, в которой основным компонентом являются органические частицы гумуса.

От механического состава, величины частиц и их характеристики зависят пористость, воздушные, водяные, тепловые свойства почвы, оказывающих огромное влияние на интенсивность биохимических процессов, протекающих в почве и определяющих ее плодородие и санитарное состояние.

Пористость представляет собой объем пор почвы, который зависит от величины, формы и расположения почвенных частиц. Различают крупно- и мелкозернистые почвы.

В мелкозернистых почвах (глинистая, торфяная и др.) пористость будет выше, чем в крупнозернистых (гравийные, песчаные, черноземные и др.). Если в мелкозернистых почвах пористость достигает 85%, то в крупнозернистых не менее 30%. Однако размер самих пор в крупнозернистых почвах значительно выше, чем в мелкозернистых. Отмечено, что крупнозернистые почвы, как правило, обладают хорошей воздухо- и водопроницаемостью, а мелкозернистые – значительной влагоемкостью, высокой гигроскопичностью и капиллярностью.

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.

Под воздухопроницаемостью понимают способность почвы пропускать воздух через свою толщу. Почвенный воздух находится в порах почвы, незаполненных водой, в адсорбированном виде в частицах почвы и, кроме того, растворен в почвенных водах.

Почвенный воздух существенно отличается от атмосферного: в нем содержится значительно большее количество углекислого газа, водяных паров и мало кислорода. Так, с возрастанием глубины ( до 5-6 м) количество кислорода снижается до 14%, а содержание углекислого газа 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. 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  влагоемкости 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 токсическими 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 пр.) в виде грунтовых вод. При этом вода почти полностью лишается растворенного кислорода идущего на биохимические процессы и, обогащается углекислым газом.

 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, оказывает 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 помещений. 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.

Водные свойства почвы характеризуются влажностью, влагоемкостью, водопроницаемостью, капиллярностью,  гигроскопичностью и испаряющей способностью почвы.

Влажность почвы – количество воды, которое содержится в почве. Мелкозернистая почва с мелкими порами отличается наибольшей влажностью.

Влагоемкость – количество воды, которое может быть поглощено единицей объема почвы. Установлено, что чем мельче поры, тем больше воды может поглотить и удерживать почва. Так, торфяные почвы могут удерживать 3-5-кратное и большее количество воды, песчаные – около 20%, глинистые – около 70% воды по массе. Большая влагоемкость почвы уменьшает воздухо- и водопроницаемость, приводит к отсырению помещений, повышает теплопроводность почвы и препятствует разложению органических веществ. Почвы с большой влагоемкостью нездоровые, сырые и холодные.

Водопроницаемость – фильтрационная способность почвы, то есть способность ее пропускать воду сверху вниз. Чем крупнее поры почвы, тем меньше препятствий испытывает вода, фильтрующаяся через нее. Поэтому крупнозернистые почвы обладают большей фильтрационной способностью. Мелкозернистые почвы плохо пропускают воду. Водопроницаемость определяет водно-воздушный режим ее и характер происходящих в ней биологических процессов, что характеризует интенсивность разложения органических веществ и возможность использования почвы для обеззараживания органических отбросов (отходов) и сточных вод.

Капиллярность -водоподъемная способность почвы, т.е.  способность ее поднимать по капиллярам воду из нижних горизонтов в верхние. Чем почва менее зернистая, а потому и более мелкопористая, тем больше ее капиллярность, выше поднимается в ней вода. Крупнозернистые почвы поднимают воду быстрее, но не на большую высоту. Так, песок поднимает воду на высоту 0,3-0,5 м, глина – на 1,2м, лесс – на 2 м, торф – до 4-6 м.

Большая капиллярность почвы может быть причиной сырости здания. Фундаменты в мелкозернистой почве могут быть заложены гораздо выше уровня стояния в ней почвенных вод, но в силу ее большой капиллярности почвенная вода может подняться по порам почвы даже выше фундамента зданий.

Гигроскопичность почвы – свойство ее поглощать из воздуха водяные пары и сгущать их в порах. Чем почва более мелкозернистая, тем относительно больше поверхность ее зерен и, следовательно, выше ее гигроскопичность. Минимальную гигроскопичность имеют крупнозернистые почвы. Так, в среднем песок поглощает (адсорбирует) по массе 0,3-0,4%, глина – 4%, гумус – 12% гигроскопичной воды.

Испаряющая способность почвы. Чем меньше испаряющая способность почвы, тем больше задерживается в ней влаги, тем она более сырая. Так, мелкозернистые светлые почвы с небольшой растительностью, слабо освещенные солнечными лучами больше задерживают влагу, чем крупнозернистые. Испарение влаги с поверхности почвы уменьшается также при наличие в ней растворенных солей, увеличивающих ее гигроскопичность, при повышенной влажности окружающего воздуха, интенсивном смачивании ее дождями и талым снегом.

Тепловые свойства почвы оказывают влияние на температуру приземного слоя атмосферы, тепловой режим помещений, а также на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов и  процессы разложения органических веществ в почве.

Степень нагревания почвы солнцем зависит от географического положения и рельефа местности, характера почвы и времени года. Сильнее и быстрее нагреваются склоны, обращенные на юг и на юго-восток, темный цвет почвы благоприятствует поглощению тепла, сухие почвы прогреваются скорее, чем сырые. Особенно нагревается каменистая почва, затем песок и сравнительно меньше глинистая, торфяная и чернозем. Сырая почва более холодная вследствие большой теплопроводности и значительного теплоизлучения. Растительный покров уменьшает нагревание и излучение тепла почвой, наоборот, искусственные покрытия (асфальт и др.) усиливают излучение вследствие высокого отражения и в летнее время, повышая температуру приземного слоя воздуха, ухудшают микроклимат помещений.

Суточные колебания температуры воздуха отражаются в почве до глубины не более 1 м, годовые же передаются на большие глубины. В сильные морозы почва может промерзать на глубину до 1-2 м, что важно учитывать при заложении фундаментов зданий, водопроводных и канализационных труб.

Поглотительная способность почвы – свойство ее поглощать газы, жидкости, растворенные вещества, а также задерживать твердые частицы, взвешенные в почвенной воде и там сохранять для микроорганизмов и растений питательные вещества. Поглотительная способность почвы обуславливается механическими, физическими, физико-химическими, химическими и биологическими явлениями, происходящими в почве. Поглотительная способность тем выше, чем больше в почве глинистых частиц и перегноя и образующихся при их взаимодействии органоминеральных коллоидов. Способность почвы поглощать и удерживать химические соединения (аммоний, нитраты, хлориды и др.), а также гниющие органические отбросы (жидкие и твердые), бактериальные токсины, микроорганизмы имеет важное санитарно-гигиеническое значение. Однако способность почвы поглощать различные вещества не беспредельна, с превышением их количества почвой они не задерживаются, вымываются и поступают в грунтовые воды.

2.2. Химические свойства почвы

Почва состоит из твердой (минеральной и органической), жидкой (почвенная влага) и газообразной (почвенный воздух) частей.

В составе твердой части почвы можно встретить соединения всех известных элементов периодической системы Д. И, Менделеева. Главное место в твердой части почвы занимает минеральная часть и только торфяники состоят целиком из органической части.

Химический состав минеральной части почвы определяется ее происхождением (материнской породой). Из химических элементов в почве первое место занимает SiO2, а затем в убывающем порядке идут Al2O3, Fe3O3, K2O, Na2O, MgO, CaO, KCl, NaCl. Так, в составе глинистых почв преобладают соединения алюминия (Al2O3), песчаные – кремния (SiO2), известковых – кальция (СаО). В почвах распространены соли угольной, серной, фосфорной, хлористо-водородной, азотной и других кислот. В минимальных количествах имеются также различные микроэлементы: кобальт, медь, марганец, бор, йод, фтор, бром, никель, стронций, селен, молибден, цинк, литий, барий и др. 

Источником образования неорганических соединений служат не только остатки материнской почвообразующей породы, но и разложение растительных и животных органических остатков под влиянием жизнедеятельности организмов.

Органическая часть почвы (гумус, или перегной) представляет собой продукты распада  веществ растительного и животного происхождения, а также веществ, образовавшихся в результате реакций, протекавших при их распаде. Так, например, высокомолекулярные органические кислоты, образовавшиеся при распаде органических веществ, вступают в соединения и с минеральными и с органическими веществами почвы. Содержание гумуса в верхних слоях почвы составляет от десятых долей процента до 15-18% в черноземных почвах, а мощность пластов гумуса – от нескольких сантиметров до 1-1,5 м.

   Химический состав почвы  влияет на состав грунтовых  вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также на плодородие, ботанический состав растений лугов, пастбищ и химический состав кормов. Поэтому химический состав почвы через корма может оказывать значительное влияние на состояние здоровья и продуктивность животных, и, кроме того, на химический состав продуктов растительного и животного происхождения, воздействуя таким образом и на здоровье людей.

Состав и свойства почвы в ходе почвообразовательных процессов непрерывно, хотя и медленно, меняются. Большая роль в этом отношении принадлежит человеку, который может менять ее природу и плодородие путем рациональной системы обработки, севооборотов, внесения удобрений, осушения или обводнения.