Санитарно-гигиеническая оценка почвы

От химического состава  почвы зависит качество произрастающей на ней растительности. Многие болезни  животных возникают в связи с  недостатком или отсутствием  в почве минеральных солей  и микроэлементов.

В почве постоянно идут сложные химические процессы разложения - перехода органических веществ в  минеральные (минерализация). Это, естественно, влечет за собой освобождение (самоочищение) почвы от загрязнений продуктами жизнедеятельности человека, выделениями  животных, сточными водами.

Для установления степени  самоочищения и минерализации почвы  определяют содержание в ней аммиака, нитритов, нитратов, хлоридов, окисляемость водной вытяжки. Под воздействием воды большинство из образующихся минеральных  солей легко растворяется и переходит  в водную вытяжку, в которой их определяют соответствующими методами.

Приготовление водной вытяжки  из почвы. В колбу помещают 50 г  свежей исследуемой почвы и добавляют 250 мл бидистилированной воды. В течение 3-5 минут содержимое колбы взбалтывают. Для осветления жидкости в колбу  вносят 1 мл 13%-ного раствора сернокислого аммония и вновь взбалтывают  в течение 30 с. Если жидкость не осветлилась, в колбу прибавляют 0,5 мл 7%-ного раствора гидроксида калия и взбалтывают. Содержимое колбы фильтруют. Если полученный фильтрат (вытяжка из почвы) оказался окрашенным, использовать его для исследования на наличие азотсодержащих веществ и хлоридов нельзя, его дополнительно обрабатывают вышеуказанными растворами сернокислого аммония и гидрооксида калия до полного обесцвечивания.

Определение наличия аммиака. Навеску исследуемой почвы массой 5 г помещают в пробирку, доливают 15 мл 1%-ного раствора хлорида калия, встряхивают в течение 3-5 мин., дают отстояться и фильтруют. В чистую пробирку наливают фильтрат, добавляют 2-3 капли реактива Несслера. Появление желтого окрашивания указывает на наличие аммиака в почве. Количество аммиака определяют колориметрически.

Определение наличия нитритов. В пробирку помещают навеску исследуемой почвы (5-10 г) и наливают 15-20 мл дистиллированной воды, встряхивают содержимое в течение 3-5 мин., дают отстояться и фильтруют. В чистую пробирку наливают 10 мл фильтрата добавляют 1 мл реактива Грисса, помещают на 15 мин. в водяную баню при температуре 70 ⁰С. При наличии азотистой кислоты или ее соединений в зависимости от ее количества вытяжка окрасится в розовый или красный цвет. Количество нитритов определяют колориметрически по той же методике, которую используют для определения нитритов в воде.

Определение нитратов основано на взаимодействии дефиниламина с солями азотной кислоты (в присутствии  серной кислоты образуется дифенилнитрозамин). В фарфоровую чашку наливают 1-2 мл водной вытяжки почвы, добавляют  несколько кристалликов дифениламина и несколько капель концентрированной  серной кислоты. О наличии нитратов свидетельствует темно-синее окрашивание. Количество нитратов определяют с помощью  сульфофенолового раствора калориметрически.

Определение хлоридов. В пробирку наливают 10 мл водной вытяжки почвы и несколько капель раствора азотнокислого серебра. Появление белого хлопъевидного осадка указывает на наличие хлоридов.

В настоящее время нет  строго принятых и установленных  химических показателей для санитарной оценки загрязнения почвы. И в  каждом отдельном случае необходимо подходить с большой осторожностью  к оценке результатов исследования.

Почвы различных местностей будут различаться по своему составу. Например, незагрязненные черноземные  почвы содержат такое количество органического азота и углерода, которое для других почв, например, подзолистой зоны, являются показателями загрязнения. Во всех случаях при анализе почвы на загрязнение органическими веществами для контроля необходимо параллельное исследование подобных же почв, но заведомо чистых незагрязненных.

Химическими показателями хода процесса разложения (минерализации) органических веществ, а следовательно, способности  почвы к самоочищению, является аммиак (поглощенный аммоний) и отчасти  нитраты. Последние - менее надежный показатель, чем аммиак, т.к. нитраты, с одной стороны, потребляются растениями, а с другой - быстро вымываются из почвы. Соли аммония напротив: хорошо поглощаются почвой, прочно и надолго  удерживаются в верхних слоях  ее (до 60-80 см глубины). В холодное время  года процессы аммонификации и нитрификации в почве могут задерживаться  или полностью приостанавливаться вследствие прекращения деятельности микробов под влиянием низкой температуры. В этих условиях в почвенной вытяжке  может не оказаться аммиака и  нитратов, несмотря на загрязнение  почвы.

При исследовании почвы на содержание в ней аммиака и  нитратов необходимо учитывать происхождение  этих веществ, т.к. они часто вносятся в почву в виде минеральных  удобрений. Санитарно-гигиеническое  значение имеет только содержание в  почве аммиака и нитратов из органических веществ в виде навоза, фекалий, трупов, сточных вод и пр.

О характере химических процессов  в почве и ее санитарном состоянии  можно судить и по содержанию кислорода  и углекислоты в почвенном  воздухе. Наличие в последнем  метана, водорода, аммиака, сероводорода указывает на «пресыщение» почвы  органическими веществами и продуктами их распада и в связи с этим - на существование в ней анаэробных условий.

Давность загрязнения  почвы органическими веществами, степень и активность их разложения можно оценить по данным анализа  этих процессов:

аммиак - загрязнение свежее;

аммиак, хлориды - загрязнение  произошло недавно;

аммиак, хлориды, нитриты - процесс  разложения органических веществ в  разгаре;

аммиак, хлориды, нитриты, - с  момента загрязнения прошел некоторый  срок, но имеется и свежее загрязнение;

хлориды, нитриты, нитраты - свежего загрязнения нет, идет минерализация  органических веществ

нитриты, нитраты - с момента  загрязнения прошел большой срок;

нитраты - полная минерализация  органических веществ.

Присутствие в почве нитратов свидетельствует о бывшем загрязнении  ее органическими веществами. Хлориды  также служат показателем давности загрязнения почвы по той причине, что они слабо удерживаются в  ней и постепенно вымываются из верхних  слоев в нижние. Таким образом, исследуя почву послойно, через каждые 20 см на глубину 1 м можно по количеству хлоридов в этих слоях (от 0-20 см, 20-40 см и т.д.) судить о давности ее загрязнения: в первые 3-4 месяца после загрязнения  максимальное количество хлоридов находится  в слое 0-20 см, позже максимум ее перемещается в нижележащие слои почвы.

Определение потребности почвы в извести

Признаками недостатка в  почве солей кальция может  в известной степени служить  произрастание на ней таких растений, как едкий лютик, щавелек, хвощ, мхи, осоки и отсутствие или плохой рост бобовых - клевера, люцерны и  др. На кислую реакцию почвы, а, следовательно, на необходимость ее известкования, часто указывает наличие ржавой окраски и радужных пятен в  находящихся на этой почве мелких водоемов (болота, лужи, канавы).

Так как, кальций находится  в почве, главным образом в  виде карбонатов и бикарбонатов, ориентировочным  методом определения последних  может служить следующая проба. 5 г почвы смачивают 3-5 каплями 10%-ной  соляной кислоты и наблюдают, произойдет ли вскипание (от выделения  диоксида углерода). Отсутствие вскипания  указывает, что карбонатов в почве  нет или их очень мало - не более 1%; при слабом кратковременном вскипании - 3-4% и при сильном продолжительном - выше 5%. Кальция мало в легких песчаных, моховых, торфяных и северных минеральных  почвах.

Более точное, хотя и косвенное  определение потребности почвы  в кальции и в известковании, производится путем установления рН водной (или солевой) вытяжки из почвы. Для получения водной (или солевой) вытяжки к 20 г почвы в колбу  нужно добавлять 50 мл дистиллированной воды (или 1,0 н. раствора хлористого калия - 74,56 г КCl на 1 л дистиллированной воды), взбалтывать смесь в течение 3-5 мин. После чего дать ей отстояться или пропустить через плотный  бумажный фильтр, чтобы получить прозрачную вытяжку.

Если рН водной (или солевой) вытяжки меньше 5, почва нуждается  в известковании (бедна кальцием); рН от 5 до 6 указывает на среднюю  степень потребности в известковании; при рН равном 6 и более, можно  считать почву достаточно обеспеченной кальцием (нет необходимости в  известковании).

Качественное определение  мочи и экскрементов

Для определения в почве  мочи 100 мл водной вытяжки помещают в фарфоровую чашку и выпаривают досуха. Остаток с небольшим количеством  углекислого натрия нагревают, растворяют в воде и отфильтровывают. Фильтрат сгущают в фарфоровой чашке, добавляют  несколько капель азотной кислоты  и выпаривают досуха. Если в исследуемой  почве содержится моча, то сухой  остаток приобретает красно-желтую окраску, которая изменяется от добавления аммиака в пурпуровую, а от гидрооксида  натрия - в сине-фиолетовую.

Для обнаружения экскрементов в почве к 250 мл водной вытяжки  добавляют 0,3 г виннокаменной кислоты  и выпаривают досуха. К остатку  добавляют винный спирт и полученную спиртовую вытяжку также выпаривают досуха. К полученному сухому остатку  добавляют небольшое количество раствора гидроокиси калия и исследуют  запах: при фекальном загрязнении  почвы обнаруживают присущий экскрементам специфический запах.

Санитарная оценка почвы  на основании данных химического  анализа иногда бывает затруднительна вследствие большой вариабельности химического состава так называемой чистой (незагрязненной) почвы. Поэтому  в практике часто пользуются санитарным числом - показателем степени загрязнения  и завершенности процессов самоочищения почвы.

Санитарным числом называется отношение количества почвенного белкового  азота (азота гумуса) к количеству органического азота:

С = В/А ,

где С - санитарное число; В - количество почвенно-белкового азота  на 100 г абсолютно сухой почвы (мг); А - количество органического азота  на 100 г абсолютно сухой почвы (мг).

Чем ближе к единице  санитарное число, тем чище почва (табл.1).

 

 

 

 

 

 

 

Санитарно-биологические  методы исследования почвы

Бактериологическое  исследование почвы

Пробы почвы для бактериологического  анализа отбирают не менее чем  с двух участков площадью 25 м², причем один из них должен находиться вблизи источников загрязнения. Для составления средней пробы на каждом участке почву берут в 5 точках по диагонали или в пяти точках, расположенных конвертом, с глубины до 20 см стерильным инструментом (маленькая лопатка или совок).

Пробы почвы из более глубоко  залегающих слоев (0,75 - 2 м) следует брать  буром. При отсутствии бура выкапывают яму необходимой глубины и  стерильным совком отбирают пробы с  каждого горизонта, начиная с  нижнего.

Для исследования почвы полей  орошения и огородов пробы берут  на глубине нахождения в ней корнеплодов (30 см). Среднюю пробу составляют из трех отдельно взятых с каждой гряды  проб.

При изучении влияния почвы  на санитарное состояние подземных  вод и водоемов пробы следует  брать с глубины 0,75 - 2 м. На кладбищах  и скотомогильниках пробы берут  с глубины 25 см и ниже глубины  захоронения, а на участках для обеззараживания  хозяйственно-бытовых отбросов - с  глубины 25, 100 и 150 см.

Пробу почвы (200-300 г) помещают в стерильную банку и накрывают  слоем ваты. Горлышко банки обертывают бумагой и перевязывают. На банку  ставят номер и наклеивают записку, в которой указывают необходимые  данные (дату, место отбора пробы). Если проб несколько, банки с почвой укладывают в деревянный ящик с гнездами и  отправляют в лабораторию.

В лаборатории почву освобождают  от щебня, стекла, корней и т.п., после  чего просеивают через стерильные сита с отверстиями диаметром 3 мм. Затем  образец почвы перемешивают и  из него отбирают 30 г для разведения. Если невозможно, провести бактериологические исследования в день отбора почвы, допускается  ее хранение не более 24 ч при температуре 1-2 ⁰С.

При полном санитарно-бактериологическом анализе исследование почвы включает определение следующих показателей:

• число сапрофитных бактерий (микробное число);
• число общее бактерий группы кишечной палочки;
• количество анаэробов (Cl. Perfringens);
• количество термофильных микроорганизмов, определяющих характер загрязнения (навоз, фекалии, сточные воды).

С санитарной точки зрения имеет значение не только общее количество микробов, в том числе анаэробов, в почве, хотя оно обычно и соответствует  содержанию органических веществ в  ней, но и качественный (видовой) их состав.

Важную роль в отдельных  случаях может играть исследование почвы на присутствие в ней  возбудителей сибирской язвы, эмфизематозного  карбункула, столбняка, злокачественного отека, паратифозных бактерий и т.д.

Подготовка пробы для  анализа

30 г почвы помещают  в стерильную колбу, куда добавляют  270 мл стерильного физиологического  раствора. После этого содержимое  тщательно взбалтывают в течение  10 минут, отстаивают 2-5 минут, а  затем из полученной суспензии  делают ряд разведений на стерильном  физиологическом растворе, начиная  от 1:10 до 1:1 000 000 в зависимости от  загрязнения почвы.