История развития санитарной охраны почвы.показатели, характеризующие основные свойства почвы, их гигиеническое значение

В истории гигиены самыми древними профилактическими мероприятиями по охране здоровья людей были мероприятия, направленные на санитарную охрану почвы. В то время люди ходили босиком, спали на земле или в земляных укрытиях, дышали почвенным воздухом, пили грунтовую воду и, наконец, питались продуктами, выращенными на почве.

Проблема влияния почвы на здоровье людей интересовала человечество с давних времен. Накопленные знания, которые сосредоточивались в то время у жрецов, историков, философов, биологов, врачей, свидетельствуют об этом. Используя определенные приметы, различали местности со здоровыми и нездоровыми почвами. Здоровыми считались местности, расположенные на возвышенностях, с низким уровнем стояния грунтовых вод, с хорошо прогреваемыми и сухими почвами. К нездоровым, эпидемиологически опасным почвам относили территории, расположенные в низменностях, с высоким уровнем залегания грунтовых вод, затопляемые, сырые, с частыми туманами.

Древнегреческий врач, реформатор античной медицины Гиппократ (460— 377 гг. до н. э.) в труде "О воздухе, воде и местностях" доказал, что почва является главным фактором, влияющим на здоровье населения. По его мнению, при определенных условиях в воздухе появляются вредные испарения (миазмы1), обусловливающие болезни.

Все это способствовало формированию представления о тесной связи между свойствами почвы и возникновением болезней. Часто люди массово переселялись в более "здоровые" местности. Начали развиваться научные представления в области гигиены почвы, которые, несомненно, связаны с предыдущими достижениями естествознания.

Особое место в истории санитарной охраны почвы занимают исследования ученых второй половины XIX в. Заслуживает внимания деятельность вы-

*Миазмы — от греч. miasma, т. е. загрязнение. По давним (в добактериальный период) представлениям, это ядовитые испарения, продукты гниения, которые вызывают заразные болезни. С XIX в. термин "миазмы" употребляют лишь в переносном значении (БСЭ. — 16 т. — М., 1974, —С. 206).*

дающегося немецкого ученого, основоположника экспериментальной гигиены Макса Жозефа Петтенкофера (1818—1901). В то время роль микроорганизмов в инфекционном процессе еще не была установлена. Практически ничего не знали о микрофлоре почвы. Возможно, поэтому М. Петтенкофер связывал все болезни с ее свойствами, создав "почвенную, или локалистическую, теорию возникновения и распространения болезней", которая развивала миазматическую теорию Гиппократа.

М. Петтенкофер связывал возникновение эпидемий с такими свойствами почвы, как механический состав, уровень залегания грунтовых вод, количество органических веществ, содержание углекислого газа. Он считал, что местности с почвами, которые легко проницаемы от поверхности земли до уровня грунтовых вод, с колебанием уровня грунтовых вод, тяжелым механическим составом, большим содержанием органических веществ, углекислого газа в почвенном воздухе, являются нездоровыми.

Не зная о существовании возбудителей кишечных инфекций, М. Петтенкофер выдвинул ряд косвенных (непрямых) показателей, по которым можно было судить о санитарном состоянии почвы и о той эпидемиологической опасности, которую она может представлять для здоровья людей. Чем выше уровень залегания грунтовых вод, т. е. чем ближе они к поверхности земли, тем легче могут загрязняться нечистотами, попадающими на поверхность почвы. Аналогично этому почвы, содержащие большое количество углекислого газа и чужеродных органических веществ, обычно являются загрязненными, в них, безусловно, могут находиться возбудители кишечных инфекций.

М. Петтенкофер так верил в свою теорию и она была так популярна во всем мире (нашла поддержку также в России в лице Ф.Ф. Эрисмана, О.П. Добросла-вина, В.А. Субботина, П.М. Козлова, И.И. Моллесона и др.), что даже после открытия возбудителей кишечных инфекций ученый не придавал этому особого значения.

Роберт Кох (1843—1910), немецкий ученый-бактериолог, один из основателей современной микробиологии, в 1883 г. обнаружил возбудителя холеры, выделив его в чистой культуре из испражнений больных во время эпидемии холеры в Египте1.

Ученый провел ряд исследований в Александрии и Калькутте. 17 сентября он написал в Германию, что возбудитель холеры обнаружен. Но доказать триаду Генле—Коха2 при решении вопроса о роли микроорганизмов в этиологии инфекционных заболеваний, в частности холеры, ему не удалось.

Впервые возбудителя холеры в 1854 г. выявил итальянский патологоанатом Ф. Панини, но доказать роль холерного вибриона в этиологии холеры не смог.

Суть триады Генле—Коха заключается в следующем:

1) микроорганизм, предполагаемый в качестве возбудителя инфекционного заболевания, всегда должен быть обнаружен только при данном заболевании, не выделяться при других болезнях и от здоровых людей-

2) данный микроорганизм должен быть выделен в чистой культуре-

3) чистая культура микроорганизма должна вызывать у экспериментальных животных заболевание с клинической и патологоанатомической картиной, свойственной заболеванию человека.

М. Петтенкофер не согласился с Р. Кохом относительно этиологической роли холерного вибриона в возникновении холеры у людей. Для доказательства правомочности собственной теории в научном споре с Р. Кохом М. Петтенкофер отважился провести исследования на себе. Ассистенты пытались отговорить его от опасного эксперимента.

74-летний профессор 7 октября 1892 г. после завтрака налил в стакан 100 мл воды, добавил 1 г питьевой соды, 1 мл культуры вибрионов холеры, которую получил из Берлинского микробиологического института, и выпил "коктейль". Через 3 сут М. Петтенкофер заболел, появились катаральные симптомы со стороны кишечника, но аппетит не ухудшился. Он продолжал питаться, как и прежде. И только из-за ухудшения состояния 13 октября ученый перешел на диету. На следующий день функции кишечника восстановились. В течение всего этого периода он не принимал никаких лекарств.

15 октября М. Петтенкофер выздоровел, победив в научной дискуссии Коха. Тогда ученики решили укрепить позицию своего учителя и повторить этот опыт на себе. Один из последователей М. Петтенкофера — Р. Эммерих,который в дальнейшем сменил своего учителя на его должности, 17 октября также выпил культуру вибрионов холеры. Но Эммерих, хоть и принял меньшую дозу культуры по сравнению с Петтенкофером, осложнил опыт тем, что после выпитого намеренно "коктейля" переедал и переохлаждался, тем самым ослабляя организм. У него обнаружили катаральные симптомы со стороны кишечника, но клинических признаков классической холеры не было.

Поскольку Р. Кох, зная об опытах М. Петтенкофера и Р. Эммериха, продолжал научную дискуссию о роли холерного вибриона в возникновении опасной болезни, этот опыт решил провести на себе еще один ученик М. Петтенкофера — Оргель. К сожалению, эксперимент закончился трагически: он заболел классической холерой и умер.

Этот эксперимент является прекрасным примером отношений между учителем и учениками. Для поддержки М. Петтенкофера его ученики — Р. Эммерих и Оргель — без колебаний готовы были отдать не только собственное здоровье, но и жизнь.

Следует отметить, что только после смерти Оргеля М. Петтенкофер внес в локалистическую теорию поправку на то, что массовое поражение людей может наступить лишь в том случае, если возбудитель холеры попадет в почву, активизируется в ней как в наиболее благоприятной среде и приобретет способность вызвать холеру. Но это дополнение было также ошибочным, так как на самом деле почва является наиболее неблагоприятной средой для холерного вибриона.

Локалистическая теория М. Петтенкофера обусловила проведение оздоровительных мероприятий во многих странах мира. Во-первых, началось бурное благоустройство городов, населенные пункты стали очищать от жидких и твердых отходов. Под строительство новых населенных пунктов выбирали места с хорошо инсолируемыми, сухими почвами, низким уровнем залегания грунтовых вод и т.д. Во-вторых, локалистическая теория явилась толчком для изучения санитарного состояния почвы населенных мест и разработки методик его исследования. В этот период оригинальные исследования по изучению свойств почвы проводили М. Петтенкофер, его последователи Фодор, Флек, Флюгге, Гофман, Зойка, Р. Эммерих, Ренк и др.

В отечественной гигиенической науке вопросам санитарной охраны почвы также уделялось большое внимание, о чем свидетельствовали труды Ф.Ф. Эрисмана, О.П. Доброславина, С.Ф. Бубнова, Д.П. Величковского, В.Я. Головацкого и др. В частности, О.П. Доброславин исследовал почву Санкт-Петербурга, С.Ф. Бубнов и П.М. Козлов — Киева. Кроме того, методиками исследования физического, газового и химического состава почвы, разработанными в тот период, пользуются и в наше время.

Этот период длился от древних времен до открытия микроорганизмов А. Ле-венгуком (1673—1677) и выделения микробиологии как науки Луи Пастером (1852).

Второй период современной истории развития санитарной охраны почвы (1852—1952) связан с тщательным изучением не только ее физических свойств и химического состава, но и всего живого, что населяет почву. Проведенные в этом направлении исследования продемонстрировали, что почва играет большую роль в эпидемиологии кишечных инфекций и инвазий. В эти годы русский ученый О.П. Виноградов (1895—1975) положил начало учению о природных биогеохимических провинциях, которые играют ведущую роль в возникновении эндемических болезней, связанных с избытком или недостатком химических элементов в почве. Изучая микроэлементный состав почв в разных регионах России и бывшего СССР, он заметил, что в некоторых местностях содержание тех или иных химических элементов в почве слишком велико или, наоборот, слишком мало.

Недостаток или избыток тех или иных химических элементов в почве приводил к дефициту или избытку их в поверхностных и подземных водах, и, как следствие, в питьевой воде и пищевых продуктах. Кроме того, аномально высокое или низкое содержание химических элементов выявляли в пищевых продуктах растительного и животного происхождения. Определенным образом это влияло на здоровье людей, продолжительное время проживавших в той местности. У них регистрировали заболевания, которых у жителей других регионов не было. Такие местности получили название биогеохимических провинций, а заболевания, которые там регистрировались, — геохимических эндемий, или эндемических болезней. Результаты исследований продемонстрировали, что почве принадлежит ведущая роль в возникновении эндемических болезней, классическими представителями которых являются эндемический зоб и флюороз.

В этот же период начинается изучение почвы как наиболее подходящей естественной среды для обезвреживания бытовых и промышленных твердых отходов. Формируется представление как о роли почвы в круговороте веществ в природе, так и о процессах самоочищения.

Третий период (1952—1972) характеризуется повышением внимания к проблемам гигиены почвы. В это время основным и наиболее опасным в санитарном и эпидемиологическом отношении источником загрязнения почвы были твердые и жидкие бытовые и промышленные отходы, которые содержали значительное количество патогенных бактерий, вирусов, простейших, яиц геогельминтов и токсических химических веществ. Поэтому усилия гигиенистов главным образом были направлены на разработку научно обоснованных систем сбора, удаления, обезвреживания и утилизации твердых и жидких бытовых и промышленных отходов в населенных пунктах.

Внедрение таких систем в населенных пунктах давало возможность влиять на механизм передачи возбудителей кишечных инфекций и инвазий как самое чувствительное звено эпидемического процесса и тем самым предупреждать распространение кишечных инфекций и инвазий, а также техногенных интоксикаций среди населения. Актуальным оказалось установление СЗЗ между очистными канализационными сооружениями и жилыми зданиями, водозаборными сооружениями.

В 70-е годы вследствие химизации народного хозяйства началось интенсивное загрязнение окружающей среды, в частности почвы, пестицидами, минеральными макро- и микроудобрениями, структурообразователями почвы, стимуляторами роста растений, другими экзогенными химическими веществами (ЭХВ). Это привело к групповым и массовым отравлениям людей. Перед гигиенистами были поставлены задачи: изучить роль почвы в циркуляции экзогенных химических веществ, разработать гигиенические регламенты содержания этих веществ в почве и установить ее роль в формировании здоровья населения.

Поэтому логическим продолжением 20-летних исследований, проведенных по санитарной охране почвы от химических и бактериальных загрязнений, стало научное обоснование теории, методологии и принципиальной схемы нормирования ЭХВ в почве (Е.И. Гончарук, Л.Б. Шостак, В.А. Никоненок, A.C. Прокопович и др.).

В процессе разработки теории, методологии и принципиальной схемы нормирования ЭХВ в почве были учтены отдельные научные данные коллег и оппонентов из Киевского НИИ общей и коммунальной гигиены (ныне Институт гигиены и медицинской экологии им. А.Н. Марзеева АМН Украины) — профессора С.Я. Найштейн, из Всесоюзного научно-исследовательского института гигиены и токсикологии пестицидов, полимерных и пластических масс им. Л.И. Медведя МЗ СССР (ныне ЭКОГИНТОКС) — профессора Е.И. Спы-ну, из Института общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина Российской АМН (ныне Институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина) — академика АМН СССР Г.И. Сидоренко, профессора В.М. Перелыгина, Н.В. Русакова, а также Н.И. Тонкопий, А.Ф. Перцовской и др. Они касались, в частности, кумуляции в почве, удобренной осадком сточных вод, и миграции из почвы в сельскохозяйственные растения соединений меди и хрома и других химических веществ.

Учитывали также и разработанные ими математические модели процессов миграции ЭХВ из почвы, данные об их трансформации, методики качественного и количественного определения химических веществ.

Суть методологического подхода состоит в установлении ПДК в условиях лабораторного эксперимента по шести группам показателей вредности: орга-нолептическому, общесанитарному, миграционному водному, миграционному воздушному, фитоаккумуляционному (транслокационному) и токсикологическому `.

С целью стандартизации условий проведения экспериментальных исследований были разработаны оригинальные лабораторные модели: фито-клима-тические камеры для изучения процессов миграции ЭХВ из почвы в растения, а также стабильности ЭХВ в разных почвенно-климатических условиях. Были созданы воздушно-миграционные камеры и фильтрационные колонны для определения закономерностей миграции химических веществ из почвы в атмосферный воздух и подземные воды, установки, моделирующие поступление ЭХВ с поверхностным стоком в открытые водоемы. Кроме того, был предложен единый модельный эталон почвы (МЭП), который имеет постоянный гранулометрический и физико-химический состав, максимальную фильтрующую, минимальную сорбционную и поглотительную способность. Научно обоснован перечень фитотестрастений, максимально накапливающих ЭХВ, обеспечивая этим в естественных природных ландшафтно-климатических условиях величину коэффициента запаса надежности ПДК от 10 до 20 раз для природных почв.

Соблюдение максимально допустимой концентрации химического вещества в почве обеспечивало:

а) отсутствие химического вещества в воде или содержание его на уровне значений, не превышающих ПДК этого вещества в питьевой воде-

б) отсутствие изменений пищевой ценности продуктов растительного происхождения, запаха атмосферного воздуха, цвета, вкуса и запаха воды и пищевых продуктов после определенного срока обработки почвы-

в) отсутствие влияния ЭХВ на процессы самоочищения в почве и урожайность выращиваемых сельскохозяйственных культур.

Впервые основные принципы предложенного нами нового методологического подхода к особенностям нормирования ЭХВ в почве были доложены на научной сессии АМН СССР по проблеме "Гигиена и эпидемиология села", которая состоялась 14—15 июня 1972 г. в Саратове. Основные концептуальные положения теории, методологии и принципиальной схемы как единой системы нормирования ЭХВ в почве были одобрены на XVI Всесоюзном съезде гигиенистов и санитарных врачей (Москва, 1972). Это положило начало четвертому периоду развития санитарной охраны почвы (с 1972 г. и до настоящего времени).*

В дальнейшем это положение было отражено в разработанных впервые в мировой практике "Методических рекомендациях по установлению ПДК химических веществ в почве" (1976), "Методических рекомендациях по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве" ( 1982), монографии "Санитарная охрана почвы от загрязнения химическими веществами" (1977), руководстве "Гигиеническое нормирование химических веществ в почве" ( 1986). Сегодня в странах СНГ в соответствии с разработанными рекомендациями научно обоснованы и утверждены гигиенические нормативы содержания в почве 460 ЭХВ. Среди этих нормативов 185 ПДК установлены экспериментально, а 275 ОДК — с использованием математических методов. Внедрение этих нормативов способствовало уменьшению количества случаев острых и хронических отравлений, а также других неблагоприятных воздействий на население вследствие контакта с почвой, загрязненной ЭХВ.

Пятый период становления гигиены почвы связан с развитием атомной промышленности, испытаниями ядерного оружия, авариями на атомных станциях. Перед гигиенистами была поставлена задача, изучить роль почвы в циркуляции радиоактивных веществ и влияние загрязненной радионуклидами почвы на здоровье населения. Эта проблема стала очень острой в Украине, СНГ и многих странах дальнего зарубежья в 1986 г. после аварии на Чернобыльской АЭС. Сегодня доказано (Е.И. Гончарук, А.Е. Романенко, В.Н. Кор-зун, СТ. Омельчук и др.), что в районах, почвы которых загрязнены радионуклидами, значительно ухудшилось здоровье населения, особенно беременных, новорожденных и детей в возрасте до 14 лет.

Почвой называется сложная многокомпонентная малодинамичная дисперсная система, в которой дисперсная среда представлена минеральными веществами (кристаллическим кварцем, алюмосиликатами, глинистыми минералами, природными макро- и микроэлементами), а дисперсными фазами являются органические вещества, все виды почвенной влаги (гигроскопической, пленочной, капиллярной, свободной гравитационной) и почвенного воздуха, микроорганизмы и макроорганизмы. Эта система, по В.В. Докучаеву, сформирована из материнской горной породы под влиянием местного климата, микроорганизмов, растений и животных, рельефа местности и времени.

Кроме термина "почва", в научной юридической литературе используют термин "земля". В административно-хозяйственной и юридической сферах деятельности термином "земля" обозначают поверхностный слой суши, занятый любым видом землепользования: под населенные пункты, сельскохозяйственные или лесные угодья, шоссе, железные дороги.

Основные свойства почвы. Почвы чрезвычайно разнообразны в зависимости от условий их формирования, в первую очередь климатических условий и растительности. На территории СНГ встречается более 90 видов почв. Доминируют 7 типов: тундровые, дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы, каштановые, сероземы, красноземы (табл. 38).

Гигиенисты все почвы условно делят по их назначению на три вида:

1) естественная почва вне населенных мест, которая может быть использована для нового строительства или выращивания сельскохозяйственных культур-

2) искусственно созданная почва населенных мест, которая образовалась из естественной в результате перемешивания с отходами антропогенного происхождения (бытовыми и промышленными). К этому виду также относится перемещенный грунт, образовавшийся в результате вертикальной планировки местности. Оба вида искусственно образовавшейся почвы объединяются термином "культурный слой почвы населенных мест"-

3) искусственные покрытия почвы (асфальтовые, щебеночные, бетонированные и др.).

ТАБЛИЦА 38 Почвенно-климатические показатели основных типов почвы



С гигиенической точки зрения, важна классификация почв по механическому составу, от которого зависят такие ее свойства, как пористость, воздухо-, водопроницаемость, фильтрующая способность, капиллярность и влагоемкость. Перечисленные свойства почвы влияют на процессы ее самоочищения от органических загрязнений, процессы миграции химических веществ из почвы в подземные и поверхностные воды, атмосферный воздух и растения, что и обусловливает важное гигиеническое значение механического состава почвы.

Механические элементы почвы. Все механические элементы почвы с размером частиц менее 0,01 мм называют физической глиной, а более 0,01 мм — физическим песком. Кроме того, выделяют мелкозем, в который входят частицы размером до 1 мм и почвенный скелет — частицы размером более 1 мм.

В классификацию, кроме понятия о подразделении почв в зависимости от содержания физической глины и физического песка, введено понятие о преобладающих фракциях. Таких фракций выделено пять: гравелистая (3—1 мм), песчаная (1—0,05 мм), крупнопылевая (0,05—0,01 мм), пылевая (0,01—0,001 мм) и илистая (до 0,001 мм). По классификации Качинского, выделяют такие почвенные частицы: камни и гравий (размером более 3 мм)- песок крупный (3—1 мм), средний (1—0,25 мм), мелкий (0,25—0,05 мм)- пыль крупная (0,05— 0,01 мм), средняя (0,01—0,005 мм), тонкая (0,005—0,001 мм)- ил (до 0,001 мм). По механическому составу различают почвы песчаные, супесчаные (тяжелые, средние, легкие), суглинистые (тяжелые, средние, легкие) и глинистые. Формируются почвы под влиянием как природных процессов почвообразования, так и вследствие производственного использования земельных угодий.

Из всех слоев почвы для гигиенистов в первую очередь представляет интерес поверхностный, или пахотный, слой (горизонт). Это слой почвы толщиной в среднем 0,25 м, который обрабатывается при выращивании растений. Гигие-







зуется зона капиллярного поднятия грунтовых вод, толщина которой (т. е. высота поднятия) зависит от размера пор этого слоя почвы.

Наибольшее значение для почвы в этих зонах, с гигиенической точки зрения, имеют пористость, размер пор, воздухопроницаемость.

Пористость почвы. Под пористостью почвы следует понимать суммарный объем пор в единице объема почвы, выраженный в процентах. Размер пор и пористость почвы зависят от ее механического состава. Размер пор в однородной почве тем больше, чем больший размер имеют отдельные механические элементы почвы, т. е. ее зернистость. Самые крупные поры в каменистой почве, очень мелкие — в глинистой, а самые мелкие — в торфяной. При этом суммарный объем пор, выраженный в процентах, увеличивается, т. е. пористость почвы тем выше, чем меньше размер отдельных механических элементов почвы. Так, пористость песчаной почвы составляет 40%, а торфяной — 82%.

На размер пор влияет также форма механических элементов почвы. В условиях неоднородной почвы, т. е. когда почва состоит из частиц разного размера, поры между большими частицами заполняются меньшими частицами. В изверженных вулканических породах и монолитах (гранит) вместо пор часто встречается целая сеть соединенных между собой горизонтальных и вертикальных трещин, которые иногда достигают значительной ширины и глубины. Кроме естественных пор, обусловленных механическим составом, в почве встречаются каналы и трещины, искусственно созданные животными, обитающими в почве (ежами, кротами и др.), или людьми при бурении скважин, выкапывании колодцев, закладывании свай, прокладывании труб и др.

Величина естественных пор почвы, наличие в ней естественных или искусственных трещин и каналов оказывают существенное влияние на взаимодействие почвы с воздухом и водой, а также фильтрационную способность почв. Именно этим обусловлено их гигиеническое значение. Так, почвы с крупными порами и низкой пористостью (гравелистые, песчаные, легкие супесчаные) хорошо проницаемы для воды и воздуха. Они имеют наивысшую фильтрационную способность. В таких почвах, а также в почвах с естественными и искусственными трещинами химические и биологические загрязнения быстрее продвигаются вглубь и достигают грунтовых вод, что приводит к их загрязнению и создает опасность для здоровья населения. В то же время почвы с маленькими порами и высокой пористостью (глинистые, тяжелые суглинистые) имеют низкую фильтрационную способность.

В них задерживается вода, они плохо аэрируются. Это приводит к замедлению или даже прекращению процессов самоочищения почвы от органических загрязнений, что также опасно для здоровья населения. Оптимальной для процессов самоочищения от биологических и химических загрязнений является пористость почвы в пределах 60—65%.

Воздухопроницаемость почвы — это способность почвы пропускать воздух через свою толщу. Проницаемость почвы для воздуха обусловлена лишь размером пор и не зависит от их общего объема, т. е. от пористости. Если объем воздуха, проходящего за 1 мин через мелкий песок, принять за единицу, то при таких же условиях через средний песок пройдет 84 объема воздуха, через крупный — 961, через мелкий гравий — 5195, через средний хрящ — 11 684 объема воздуха. В указанном примере с увеличением размера механических элементов (частиц) почвы увеличивается размер пор и значительно повышается проницаемость почвы для воздуха. В то же время общий объем пор уменьшается: если в мелком песке пористость составляет 55%, то в среднем — лишь 37,9%. Количество воздуха, проходящего через слой почвы определенного механического состава, увеличивается при повышении барометрического давления и уменьшении влажности почвы.

Вода, заполняющая поры почвы, вытесняет из них воздух и препятствует его проникновению в почву. Если все поры заполнены водой или льдом, то проницаемость для воздуха уменьшается до нуля.

Смесь газов и паров, которая заполняет поры почвы, называется почвенным воздухом. Почвенный воздух и вода являются антагонистами относительно пространства пор. Почвенный воздух по составу отличается от атмосферного и постоянно с ним взаимодействует. Движение почвенного воздуха и обмен его с атмосферным воздухом происходит под влиянием разницы их температуры, колебаний барометрического давления и уровня грунтовых вод. Так, при понижении барометрического давления и повышении температуры почвы в соответствии с законами Бойля—Мариотта, Гей—Люссака и Шарля объем почвенного воздуха увеличивается при постоянном объеме пор почвы, воздух поднимается и выходит из почвы в приземной слой атмосферы.

При повышении атмосферного давления и уменьшении температуры почвы атмосферный воздух поступает в поры почвы. Этот процесс называется "дыханием" почвы. Он также происходит во время колебания уровня грунтовых вод: если уровень грунтовых вод повышается, то почвенный воздух выходит в атмосферу, если снижается, то атмосферный воздух поступает в поры почвы.

Воздухопроницаемость почвы обусловливает ее обогащение кислородом, что имеет большое гигиеническое значение, связанное с биохимическими процессами окисления, которые протекают в почве и обеспечивают ее самоочищение от органических загрязнений. Поэтому здоровой является почва легкого механического состава (песчаная, легкая супесчаная) с крупными частицами, так как у нее большие поры. Это обусловливает ее высокую воздухопроницаемость и хорошую аэрацию — достаточную для активного протекания процессов самоочищения.

Водопроницаемость, или фильтрационная способность, почвы. Под водопроницаемостью понимают способность почвы впитывать и пропускать воду, которая поступает с поверхности. Этот процесс протекает в две фазы: первая фаза — впитывания, когда свободные поры последовательно заполняются водой. При избытке влаги впитывание ее продолжается до полного насыщения почвы. Вторая фаза — фильтрации, происходит при условии полного насыщения почвы водой, когда вода начинает двигаться в почвенных порах под действием силы тяжести. Количественная оценка водопроницаемости почвы приведена в табл. 39.

Водопроницаемость почвы оказывает решающее влияние на образование грунтовых вод и накопление их запасов в недрах Земли. Это имеет непосредственное отношение к снабжению населения водой из подземных источников.

ТАБЛИЦА 39 Оценка водопроницаемости почвы при напоре воды 5 см и температуре 10 °С



ТАБЛИЦА 40 Фильтрационная способность почвы различного механического состава



От водопроницаемости почвы зависит возможность использования ее для очистки сточных вод, твердых и жидких бытовых отходов, которые образуются в населенных пунктах. С водопроницаемостью почвы связана возможность загрязнения подземных источников водоснабжения опасными в санитарном отношении поверхностными стоками с территории населенных мест и сельскохозяйственных угодий.

Фильтрационную способность и механический состав почвы на практике можно оценить по времени всасывания воды почвой: выкапывают приямок размером 0,3 х 0,3 м и глубиной 0,15 м быстро заполняют водой (12,5 л) и по секундомеру определяют время впитывания воды (табл. 40). На основании полученных результатов можно прогнозировать способность почв к самоочищению от органических загрязнений и решать вопрос об использовании почвы для очистки бытовых отходов.

Кроме того, фильтрационную способность почвы характеризует коэффициент фильтрации, под которым понимают длину пути, которую проходит вода за единицу времени, вертикально двигаясь в почве под действием силы тяжести. Например, для среднезернистых песков коэффициент фильтрации, составляет 0,43 м/сут, для мелкозернистых — 0,043 м/сут, для суглинков — 0,0043 м/сут. Чем выше фильтрационная способность почвы, тем выше коэффициент фильтрации.

Влагоемкость почвы. Под влагоемкостью почвы понимают количество влаги, которое способна удержать почва сорбционными и капиллярными силами. Влагоемкость обусловливается силами поверхностного сцепления (адсорбционными силами), которые возникают между поверхностью почвенных частиц й омывающей их водой. Влагоемкость тем больше, чем меньше размер пор и больше их суммарный объем, т. е. пористость. Поэтому чем меньше механические элементы почвы, тем выше ее влагоемкость. Так, средний гравий задерживает по массе 7% воды, крупный песок —- 23%, средний — 47%, мелкий — 65% воды.

Гигиеническое значение влагоемкости почвы связано с тем, что большая влагоемкость уменьшает ее воздухо- и водопроницаемость, что ухудшает процессы самоочищения почвы, препятствует ее использование для очистки сточных вод и твердых бытовых отходов. Почвы с высокой влагоемкостью влажные, холодные, приводят к сырости в жилых и общественных зданиях, особенно в подвалах и на первом этаже.

Капиллярность почвы. Под капиллярностью почвы понимают способность ее поднимать по капиллярам воду из нижних горизонтов в верхние. Чем меньше размер механических частиц почвы, т. е. мельче поры, тем больше капиллярность почвы и тем выше и медленнее будет подниматься в такой почве вода. Крупнозернистые (гравелистые, песчаные) почвы поднимают воду быстрее, но на меньшую высоту по сравнению с мелкозернистыми (глинистыми, тяжелыми суглинистыми).

Высокая капиллярность почвы может быть причиной сырости в жилых и общественных зданиях даже в том случае, если фундаменты их заложены значительно выше уровня грунтовых вод. Высокая капиллярность, как и повышенная влагоемкость, тормозит процессы самоочищения почв, делает их непригодными для очистки сточных вод и бытовых отходов.<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!