Эпидемиологическое значение почвы состоит в том, что в ней, несмотря на антагонизм почвенной сапрофитной микрофлоры, возбудители инфекционных заболеваний могут достаточно продолжительное время сохранять жизнеспособность, вирулентность и патогенность. Так, в почве, особенно в ее глубоких слоях, сальмонеллы брюшного тифа могут выживать до 400 сут. В течение этого времени они могут загрязнять подземные источники водоснабжения и заражать человека. Достаточно длительное время в почве могут сохраняться не только патогенные микроорганизмы, но и вирусы.

Особенно долго (20-25 лет) в почве сохраняются споры анаэробных микроорганизмов, которые постоянно встречаются в почве населенных мест. К ним относятся возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма, сибирской язвы. Длительное пребывание в почве указанных патогенных микроорганизмов и их спор является причиной возникновения соответствующих инфекционных заболеваний при попадании в рану человека загрязненной почвы, употреблении загрязненных пищевых продуктов.

Загрязненная почва может выполнять роль фактора передачи человеку возбудителей как антропонозных, так и зооантропонозных инфекций. Среди антропонозных - кишечные инфекции бактериальной природы (брюшной тиф, паратифы А и Б, бактериальная и амебная дизентерия, холера, сальмонелле-зы, эшерихиоз), вирусной этиологии (гепатит А, энтеровирусные инфекции - полиомиелит, Коксаки, ECHO) и протозойной природы (амебиаз, лямблиоз). К зооантропонозам, которые могут распространяться через почву, относятся: лептоспироз, в частности безжелтушная форма, водная лихорадка, инфекционная желтуха, или болезнь Васильева-Вейля, бруцеллез, туляремия, сибирская язва. Через почву могут передаваться также микобактерии туберкулеза. Особенно велика роль почвы в передаче глистных инвазий (аскаридоза, трихо-цефаллеза, дифиллоботриоза, анкилостомидоза, стронгилоидоза). Для указанных инфекций и инвазий характерен фекально-оральный механизм передачи, который для кишечных инфекций является ведущим, а для других -одним из возможных.

Фекально-оральный механизм передачи инфекционных заболеваний через почву - многоэтапный процесс, характеризующийся последовательным чередованием трех фаз: выделение возбудителя из организма в почву; пребывание возбудителя в почве; внедрение возбудителя в видово-детерминированный организм биологического хозяина и сводится к следующему. Патогенные микроорганизмы или яйца геогельминтов с экскрементами больного человека или носителя инфекции или же больного животного (при зооантропонозных инфекциях) попадают в почву, в которой какое-то время сохраняют жизнеспособность, патогенные и вирулентные свойства. Находясь в почве, возбудители инфекционных заболеваний могут попасть в воду подземных и поверхностных источников, а оттуда в питьевую воду, с которой попадают в организм человека. Кроме того, из почвы возбудители могут попасть на овощи, ягоды и фрукты, на руки. Их распространяют также грызуны, мухи и другие насекомые.

Известен случай эпидемии брюшного тифа, охватившей за 36 дней 60% воспитанников детского сада. Инфицированным оказался песок на игровых площадках. Возбудители брюшного тифа попали в организм детей через загрязненные песком руки. Имеются данные о проникновении возбудителей брюшного тифа и дизентерии из загрязненной почвы в грунтовую воду, что привело к вспышкам кишечных инфекций у населения, которое пользовалось водой из колодца.

Следует отметить, что споры сибирской язвы, микобактерии туберкулеза, вирусы полиомиелита, Коксаки и ECHO, возбудители еще некоторых инфекций дыхательных путей могут распространяться с почвенной пылью, т. е. воздушно-пылевым путем, вызывая соответствующие инфекционные заболевания. Кроме того, заражение людей сибирской язвой возможно во время непосредственного контакта с инфицированной почвой (через поврежденную кожу).

Спорообразующие клостридии попадают в почву преимущественно с экскрементами животных и людей. Споры клостридии ботулизма обнаруживают не только в культивируемой, но и в необработанной почве. Они выделены в пробах почвы Калифорнии (70% случаев), Северного Кавказа (40%), их находили в прибрежной зоне Азовского моря, в иле и морской воде, на поверхности овощей и фруктов, в кишечнике здоровых животных, свежей красной рыбы (осетр, белуга и др.), в кишечнике (15-20%) и в тканях (20%) уснувшей рыбы. Нарушение технологии обработки продуктов на предприятиях пищевой промышленности и в домашних условиях, особенно консервов из овощей, мяса и рыбы, а также при копчении и солении рыбы, изготовлении колбасных изделий приводит к размножению палочки ботулизма и накоплению ботулинического токсина. Употребление в пищу таких продуктов приводит к развитию тяжелого заболевания с симптомами поражения центральной нервной системы.

Споры возбудителей столбняка и газовой гангрены проникают в организм человека через поврежденную кожу и слизистые оболочки (мелкие, обычно колотые, раны, ссадины, занозы, через некротизированнные ткани при ожогах). Почва и почвенная пыль при столбняке являются одним из факторов передачи инфекции.

Почва играет специфическую роль в распространении геогельминтозов - аскаридоза, трихоцефаллеза, анкилостомидоза, стронгилоидоза. Выделенные в почву (незрелые) яйца Ascaris lumbricoides, Trichiuris trichiura, Ancylostoma duodenale и Stronguloides stercoralis не способны вызвать инвазию. Оптимальные условия для развития (дозревания) яиц в почве создаются при температуре от 12 до 38 °С, достаточной влажности и наличии свободного кислорода. В зависимости от условий дозревание яиц геогельминтов длится от 2-3 нед до 2-3 мес. Лишь после этого они становятся инвазивными, т. е. способными при попадании в организм человека через загрязненные руки, овощи, фрукты и другие продукты питания вызвать болезнь. Яйца геогельминтов, попадая на поверхность почвы, отмирают, но на глубине от 2,5 до 10 см, защищенные от инсоляции и высыхания, они сохраняют жизнеспособность, по последним данным, до 7-10 лет.

Эпидемиологическое значение почвы состоит еще и в том, что загрязненная органическими веществами почва является местом обитания и размножения грызунов (крыс, мышей), являющихся не только переносчиками, но и источниками многих опасных зооантропонозов - чумы, туляремии, лептоспироза, бешенства.

Кроме того, в почве живут и размножаются мухи, являющиеся активными переносчиками возбудителей кишечных и других инфекционных заболеваний.

Наконец, в почве может происходить естественное обеззараживание сточных вод и отходов от содержащихся в них патогенных микроорганизмов и гельминтов.

Почва является естественной средой для обезвреживания жидких и твердых бытовых и промышленных отходов. Это та система жизнеобеспечения Земли, тот элемент биосферы, в котором происходит детоксикация (обезвреживание, разрушение и превращение в нетоксические соединения) основной массы поступающих в нее экзогенных органических и неорганических веществ. По словам известного гигиениста XIX ст. Рубнера, почва является "... единственным местом, удовлетворяющим всем требованиям и дарованной самой природой для обезвреживания загрязнений. Но ее детоксикационная способность имеет предел, или порог, экологической адаптационной возможности". При превышении порога экологической адаптационной возможности почвы нарушаются характерные для данного вида почвы величины естественных процессов самоочищения, и она начинает отдавать в растения, атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды биологические и химические загрязнители, которые могут накапливаться в контактирующих с почвой средах в количествах, опасных для здоровья людей, животных и растений.

Попавшие в почву органические вещества (белки, жиры, углеводы растительных остатков, экскрементов или трупов животных, жидких или твердых бытовых отходов и пр.) разлагаются вплоть до образования неорганических веществ (процесс минерализации). Параллельно в почве происходит процесс синтеза из органических веществ отходов нового сложного органического вещества почвы - гумуса. Описанный процесс называется гумификацией, а оба биохимических процесса (минерализация и гумификация), направленные на восстановление природного состояния почвы, - ее самоочищением. Этим термином обозначают и процесс освобождения почвы от биологических загрязнений, хотя в этом случае следует говорить о природных процессах ее обеззараживания. Что касается процессов самоочищения почвы от ЭХВ, то правильнее их называть процессами детоксикации почвы, а все процессы вместе - процессами обезвреживания почвы. г

Процесс самоочищения почвы от чужеродного органического вещества очень сложный и осуществляется главным образом за счет сапрофитных почвенных микроорганизмов. Проникновение необходимых для существования питательных веществ в микробную клетку происходит за счет осмотического всасывания через мелкие поры в клеточной стенке и цитоплазматической мембране. Поры настолько маленькие, что сложные молекулы белков, жиров и углеводов через них не проникают. Лишь в случае расщепления сложных веществ до более простых молекул (аминокислот, моносахаридов, жирных кислот) питательные вещества могут поступить в микробную клетку. Для осуществления такого способа питания в процессе эволюции у микроорганизмов выработалась способность выделять в окружающую среду гидролитические ферменты, которые подготавливают содержащиеся в ней сложные вещества к усвоению микробной клеткой. Все ферменты микроорганизмов по месту их действия под- разделяют на две группы: экзоферменты, действующие вне клетки, и эндофер-менты, действующие внутри клетки. Экзоферменты участвуют в подготовке питательных веществ к поступлению их в клетку, а эндоферменты способствуют их усвоению. Характер действия ферментов различен. Эстеразы (липазы), расщепляющие жиры, встречаются во многих плесневых грибах и бактериях. Протеазы, расщепляющие белковые молекулы, выделяются многими гнилостными бактериями и т.д.

1.Причиной развития у человека метгемоглобинемии может быть внесение в почву:

а) калийных удобрений

б) фосфорных удобрений

в) азотных удобрений

г) пестицидов

2.Попадание в рану человека загрязненной почвы может явиться причиной развития:

а) холеры

б) сальманелёза

в) газовой гангрены

г) столбняка

3.Показателями санитарного состояния почвы являются:

а) санитарное число

б) коли-титр

в) титр анаэробов

г) количество яиц гельминтов в грамме почвы

д) количество дождевых червей на квадратный метр почвы

4.Длительно в почве не могут сохранять жизнеспособность следующие возбудители:

а) Bac.anthracis

в) Cl.perfringens

г) Cl.Botulinum

5.«Здоровая почва» должна быть:

а) крупнозернистая, влажная, с высокой пористостью

б) крупнозернистая, сухая, с низкой пористостью

в) мелкозернистая, сухая, с низкой пористостью

г) мелкозернистая, влажная, с высокой пористостью

6.Почва оказывает большое влияние на:

а) микроклимат местности

б) микрорельеф местности

в) строительство и благоустройство населенных мест

г) развитие растительности

7.Передача возбудителей кишечных заболеваний человеку из почвы происходит:

а) через пищевые продукты

б) через повреждённую кожу

в) с водой из подземных источников

г) из поверхностных вод

8.Подберите соответствующие показатели нормативов, характерных для чистой почвы:

9.Фактором передачи, каких инфекционных заболеваний является почва:

а) туберкулёз

в) брюшной тиф

г) дизентерия

д) дифтерия

е) сибирская язва

10.Повышенное содержание нитратов в почве при низком количестве хлоридов свидетельствует:

а) о давнем загрязнении почвы

б) о недавнем загрязнении почвы

в) о постоянном загрязнении почвы

г) о периодическом загрязнении почвы

11.Найдите логически верные окончания утверждений:

12.Подберите соответствующие характеристики:

13.Подберите верные заключения:

14. Подберите верные заключения:

Эталоны ответов на Тестовый контроль по теме:

Почва, ее физические и химические свойства,

Гигиеническое и экологическое значение

1. А, Б, В, Г
2. А, Б, В, Г
3. Б, В, Г
4. А, В, Г
5. А, В, Г
6. 1-В, 2-А, 3-Б
7. 1-В, 2-А, 3-Б
8. 1-Б, Г, Д, Ж 2-А, Б
9. 1-Г, 2-Б, 3-А
10. 1-Б, 2-Г, 3-А

Тема: 2.2. Вода, ее физические и химические свойства, гигиеническое и экологическое значение.

План.

1. Общие сведения о гидросфере. Гидросфера, структура гидросферы.

2. Эпидемиологическое значение воды.

3. Химический состав воды.

4. Источники водоснабжения.

5. Самоочищение в гидросфере.

Вода - драгоценнейший дар природы. Это один из наиболее существенных природных компонентов большого биологического кругово­рота, на котором зиждется вся экологическая система. Вода занимает особе е положение среди природных богатств Земли - она незаменима. Иссякнут запасы металлов - быть может удастся обойтись пластмассами; нехватит растительных и животных белков - научатся получать синтетические. Даже вместо обычного воздуха пригодна в некоторых случаях искусственная смесь газов. Вода же будет необходима во все века и всюду, где существуют земные формы жизни.

Большинство природных ресурсов планеты, к сожалению, не восс­танавливается. Это относится, например, к нефти, углю, цветным и драгоценным металлам и др. Водные же ресурсы обладают замечательной особенностью-способностью к возобновлению в процессе круговорота в системе "океан-атмосфера-земля-океан".В природе работает гигантский механизм", возвращающий пресную воду, стекающую с материков в океаны и моря обратно на сушу. Этот механизм "запустила" в работу сотни миллионов лет назад энергия Солнца.

Из биологии нам известно, что жизнь зародилась в водной среде. Для многих видов животных и растений вода продолжает оставаться средой обитания. В процессе эволюции жизнь многих живых существ

переместилась на сушу. Несмотря на это, даже у самого высокоорга­низованного млекопитающего человека оплодотворение происходит в жидкой среде, зародыш все время своего развития окружен околоплодными водами.

Принято делить воду на внутриклеточную, ее в организме 72%, и внеклеточную – 28%. Внеклеточная вода размещена внутри сосудистого русла, она входит в состав крови, лимфы, спиномозговой жидкости, она заполняет межклеточное пространство.

Все процессы в организме, химические, физико-химические и др, осуществляются в водной среде. Вода в организме служит растворите­лем продуктов питания и обмена веществ, вода переносит растворенные в ней вещества, вода ослабляет трение между соприкасающимися поверх­ностями в теле человека, вода участвует в терморегуляции организма за счет испарения, вода имеет главное значение в выделительной функции организма.

В организм вода поступает через пищеварительный тракт в виде жидкости или воды, содержащейся в плотных пищевых продуктах. Незна­чительная часть воды образуется в самом организме в процессе обмена веществ.

При избытке в организме воды наблюдается водное отравление. При недостатке воды в организме нарушается обмен веществ. Человечес­кий организм не способен выполнить значительное обезвоживание. Потеря 1-1, 5л, воды уже вызывает необходимость восстановления водного баланса, сигналом чего является ощущение жажды. Если потери воды не восстанавливаются, то в результате нарушения физиологических проце­ссов снижается работоспособность, а при высокой температуре воздуха нарушается терморегуляция и возможен перегрев организма. Потеря води в количестве 15-20% массы тела может привести к смерти.

Без пищи, но при наличии воды человек может прожить до 2-х месяцев и более. Но при отсутствии воды он проживет всего несколько дней. Дело в том, что в результате жизнедеятельности в организме постоянно образуются экскреты, или как их сейчас модно называть «шлаки», которые отравляют организм.. Выделяются эти вещества только жидкостями организма, мочой, потом, испарением с по в. легких. Если экскреты не будут выделяться то наступит отравление организма собст­венными продуктами распада, что в конечном итоге приведет к смерти.

Баланс воды в организме складывается из ее потребления и выделения.

При нормальном физиологическом состоянии организм человека выделяет за сутки около 0,5л. с потом, такое же количество испаряется с поверхности легких, при дыхании несколько меньше - 0,4 л выделяе­тся с мочой. А из этого следует, что и поступить в организм должно столько же воды, то есть, около З л.

Физиологическая потребность в воде одного человека за 70 лет жизни составляет 5От. минимум. С ростом численности населения на земном шаре потребность людей в воде резко возрастает. В современном городе только на бытовые нужды ежесуточно требуется 300-500 л. воды на одного человека.

2. Эпидемиологическое значение воды обусловлено тем, что она может явиться одним из важных путей распространения многих инфекционных заболеваний. Водным путем передаются холера, брюшной тиф, паратифы, бактериальная и амебная дизентерия, инфекционные энтериты, инф. гепатит и другие заболевания, в той числе вызываемые энтеровирусами. Возбудители этих заболеваний заражают воду при попадании в нее выделений больных и бацилоносителей. Причиной заражения воды могут быть также массовые купания, судоходство со сбросом нечистот в водоем, просачивание в подземные воды жидкости из выгребных туалетов и др.

Возбудители брюшного тифа и дизентерии сохраняются в течение 2-12 дней, а в замерзшей воде могут сохраняться в течение всей зимы. Еще более длительные сроки выживания холерных вибрионов. Считается, что они не только сохраняют жизнеспособность до 5 и более месяцев, но и размножаются, не только в речной, но и в водопроводной воде.

Третье условие - возбудители инфекционных заболеваний должны попасть с питьевой водой в организм человека. Это условие может

реализоваться при нарушении технологии на водозаборах или при неп­равильной эксплуатации водопроводной сети.

Косвенным показателем бактериального загрязнения воды является, кишечная палочка. Этот микроб является постоянным обитателем кишеч­ника человека. Во внешнюю среду выделяется с калом. Следовательно, бак.показатели (коли-титр, норма 300, и коли-индекс 3 и меньше), это ни что иное как допустимая норма фекального загрязнения воды.

3.Химический состав воды

В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несет в себе большее количество различных элементов и соеди­нений, состав которых определяется условиями формирования воды, сос­тавом водоносных пород.

Воды с большим содержанием селей имеют солоноватый или горько­ватый привкус. Хлориды придают воде соленый привкус, а сульфаты горько­ватый. Вода с. повышенной минерализацией влияет на секреторную деятель­ность желудка, нарушает водно-солевое равновесие, в результате чего нарушается обмен веществ в организме (Предел минерализации 1000 мг/л).

Наличие солей кальция и магния обуславливает жесткость воды. С увеличением жесткости воды ухудшается кулинарная обработка проду­ктов, в жесткой воде плохо растворяется мыло и моющие средства, жесткая вода способна закупоривать, поры кожи что ведет к преждевре­менному ее увяданию, жесткая вода способствует образованию накипи в чайниках и др. Уже давно существовали предположения о роли солей, обусловливающих жесткость воды, в развитию мочекаменной болезни. В настоящее время урологами выделяются так называемые каменные зоны территории, на которых мочекаменная болезнь может считаться эндемическим заболеванием. Имеются данные, что вода с низким содержанием солей жесткости способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Результаты исследований свидетельствуют, что каждый элемент, содер­жащийся в питьевой воде, оказывает физиологическое развитие не сам по себе, а в сочетании с другими.

Наиболее изучено влияние на организм элементов фтора и йода, Эти химические элементы вымываются водой из почвы. Они способны вызывать эндемические заболевания. Недостаток йода вызывает эндеми­ческий зоб, недостаток фтора -кариес зубов, избыток фтора - флюороз. Подробное действие этих элементов рассматривается в главе "Почва"

В воде могут находиться и азотсодержащие химические вещества.. Наличие аммонийного азота и нитритов говорит о том, что в воде происходит разложение белковых остатков, трупов животных, мочи, фекалий. Нитраты представляют собой конечный продукт окисления ам­монийных селей. Наличие в воде нитратов при отсутствии аммонийных солей и нитритов указывает на сравнительна давнее попадание в воду азотсодержащих веществ, которые; уже успели минерализоваться..

Обогащение воды, связанным азотам, нитратами, приводит к чрез­мерному росту водорослей. Колодцы начинают "цвести" из-за бурного развития сине-зеленых водорослей. Увеличение нитратов в открытых водоемах также приводит к чрезмерному росту водорослей. Отмирая, они подвергаются анаэробному бактериальному разложения. Это приводит к дефициту кислорода и гибели рыб и других водных животных. Это явление широко наблюдается в реках нашей страны. Сами нитраты, как известно, не способствуют образованию метгемоглобина. Их вредное действие проявляется тогда, когда под действием микрофлоры кишечника они восстанавливаются в нитриты. Всасывание нитритов приводит к повышению содержания метгемоглобина в крови.

В последние годы внимание экологов привлекают нитрозамины вещества, образующиеся при взаимодействии нитратов с алифатическими и ароматическими аминами. Эти соединения широко используют в про­мышленности. Нитрозамины являются весьма активными канцерогенами. Многообразие возможных путей поступления нитрозаминов в воду источ­ников хозяиснтвенно-питьевого водоснабжения, хорошая их растворимо­сть, придают питьевой воде значение одного из основных путей посту­пления нитрозаминов в организм человека.

Чаще всего природа наш естественный лекарь. Использование, в частности, влияния метеорологических условий лежит в основе климато- терапии. Здесь, кроме всего, хорошо известных основных друзей нашего здоровья - солнце, воздуха и воды, важная роль принадлежит и другим факторам - минеральным водам, лечебным грязям и др.

Главное в лечебном действии минеральных вод наличие в их сос­таве минеральных веществ. Широкие применение находят они при лече­нии заболеваний желудочно-кишечного тракта, лечении желчного пузыря, поджелудочной железы и др. Углекислые ванны дают, например хороший эффект при заболеваниях сердечно-сосудистой и дыхательной системы. Сероводородные ванны улучшают работу нервной, сердечно-сосудистой систем, оказывают благотворное влияние на течение обменных процес­сов.

В нашей стране некоторые минеральные Воды, лечебные грязи по своей природе уникальны.

Однако при использовании даров природы для укрепления здоровья совершенно необходимо учитывать индивидуальные особенности человека, его возраст, характер недуга.

Наша планета богато снабжена водой. Гидросфера Земли содержит примерно 1,5 млрд.км 3 , но более 96% из них - соленая вода морей и океанов, покрывающих почти 7% всей поверхности Земли.

Меньше 3% всех запасов.воды составляют пресные воды. Причем основные ее запасы - подземные и ледниковые. Ученые подсчитали что из огромных запасов воды на Земле только 1% годится для питья, причем 1/5 этих вод сосредоточена в Байкале.

Заманчивой кажется перспектива опреснения морской воды, коли­чество которой практически неограниченно, однако для ее опреснения требуется огромная энергия. Чем белее загрязняется окружающая среда, тем труднее удовлетворить потребности населения в воде. В то время как водоемы все больше загрязняются и вода утрачивает свою биологическую ценность, население мира увеличивается большими темпами. Возникает серьезное противоречие, которое необходимо разрешить.

4. Источники водоснабжения.

Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды (их доля составляет 68%) и подземные воды (32%).

Атмосферные воды (снег, дождевая вода) для хозяйственно-питьевого водоснабжения используют­ся только в маловодных районах, Заполярье и на Юге. Эта вода слабо минерализована, очень мягкая, содер­жит мало органических веществ и свободна от пато­генных микроорганизмов.

Подземные воды, располагаясь под землей, обра­зуют в зависимости от залегания несколько водонос­ных горизонтов.

Атмосферные осадки, фильтруясь через поры во­допроницаемых пород и скапливаясь над первым от поверхности водонепроницаемым пластом (глина, гранит, водонепроницаемые известняки), образуют первый водоносный горизонт, который называют грунтовые воды. Глубина залегания грунтовых в&ц в зависимости от местных условий колеблется от ]%^ 2 до нескольких десятков метров. При фильтрации вода освобождается от взвешенных частиц и микро­организмов и обогащается минеральными солями.

Грунтовые воды прозрачны, имеют невысокую цветность. Количество растворенных солей невелико, но повышается с увеличением глубины залегания. При мелкозернистых породах (начиная с глубины 5-6 м) вода почти не содержит микроорганизмов.

Грунтовые воды, благодаря их доступности широ­ко используются в сельских местностях путем устрой­ства колодцев.

Следует отметить, что первый водоносный горизонт легко загрязняется как патогенными микроорганизма­ми, так и токсическими химическими веществами при бытовом или техногенном загрязнении почвы.

Грунтовые воды могут проникать в область между двумя слоями породы - водоупорным ложем и во­доупорной крышей. Такие воды называются меж-пластовыми. В зависимости от местных условий меж­пластовые воды могут образовывать второй, третий, четвертый водоносные уровни. Вода на этих уровнях может заполнять все пространство и, если пробурить кровлю, поднимается на поверхность земли, а иногда даже изливается фонтаном. Такую воду называют ар­тезианской.

Межпластовые воды имеют стабильный минераль­ный состав, их температура колеблется в пределах 5-12° С. Однако встречаются подземные воды с избыт­ком солей: очень жесткие, соленые, горько-соленые, богатые фтором, железом, сероводородом или ра­диоактивными веществами.

В связи с тем, что межпластовые воды проходят длинный путь под землей, а сверху покрыты одним или несколькими водоупорными слоями, защищаю­щими их от загрязнения с поверхности почвы, они сво­бодны от бактерий и, как правило, могут использо­ваться для питьевого водоснабжения, не подвергаясь обеззараживанию. Благодаря постоянному и большо­му дебиту (от 1 до 20 м 3 /ч и больше), а также хорошему качеству межпластовые воды представляют луч­ший источник водоснабжения для водопроводов не­большой и средней мощности.

Подземные воды могут самостоятельно выходить на поверхность земли. Это - родники. Родники мо­гут быть образованы как грунтовыми, так и межплас-товыми водами. Качество родниковой воды в боль­шинстве случаев хорошее и зависит от водоносного горизонта, питающего родник. При правильном кап­таже - заключении воды в трубы с целью предот­вращения загрязнения и хорошо организованной пло­щадки водоразбора - эту воду можно использовать для питьевых целей.

Открытые водоемы - это озера, реки, ручьи, ка­налы и водохранилища. Все открытые водоемы под­вержены загрязнению атмосферными осадками, та­лыми и дождевыми водами, стекающими с поверхнос­ти земли. Особенно сильно загрязнены участки водоема, прилегающие к населенным пунктам и мес­там спуска бытовых и промышленных сточных вод. Для исключения эпидемиологической опасности вода всех открытых водоемов нуждается в тщательной про­верке.

Органолептические свойства и химический состав воды открытых водоемов зависят от ряда условий. Глинистые породы обусловливают высокую мутность, а открытые водоемы в заболоченных местностях ха­рактеризуются высокой цветностью.

Поверхностные воды, как правило, мягкие и сла­боминерализованные. Для них характерно изменение качества воды в зависимости от сезона (таяние сне­гов, ливневых дождей). При необходимости исполь­зовать открытый водоем для централизованного во­доснабжения предпочтение отдают крупным и проточ­ным водоемам, достаточно защищенным от загряз­нения сточными водами.

1. Самоочищение в гидросфере.

Каждый водоем - это сложная живая система, где обитают растения, специфические организмы, в том числе и микроорганизмы, которые постоянно размно­жаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоемов. Факторы самоочищения водоемов много­численны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биоло­гические.

Физические факторы - это разбавление, рас­творение и перемешивание поступающих загрязне­ний, осаждение в воде нерастворимых осадков, в том числе и микроорганизмов. Понижение температуры воды сдерживает процесс самоочищения, а ультра­фиолетовое излучение и повышение температуры воды ускоряет этот процесс.

Из химических факторов самоочищения следу­ет отметить окисление органических и неорганичес­ких веществ. Часто оценку самоочищения водоема дают по биохимической потребности кислорода (ВПК) и по конкретным соединениям в воде - угле­водородам, смолам, фенолам и др.

Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кис­лорода. Его должно быть не менее 4 мг/л в любой период года.

К биологическим факторам самоочищения во­доемов относится размножение в воде водорослей, плесневых и дрожжевых грибков. Кроме растений, самоочищению способствуют и представители живот­ного мира: моллюски, некоторые виды амеб.

Самоочищение загрязненной воды сопровождает­ся улучшением ее органолептических свойств осво­бождением от патогенных микроорганизмоЧ^Ско-рость самоочищения зависит от степени загрязнения воды, сезона года. При небольшом загрязнении вода в основном самоочищается за 3-4 суток.

Отрицательное влияние на процесс самоочищения оказывает загрязнение водоема химическими веще­ствами (азот, фосфор), ароматическими углеводоро­дами и нефтепродуктами. Самоочищение воды от нефти растягивается на длительное время (месяцы, а на реках с малым током даже на годы).

Санитарные правила предлагают выбирать источ­ники водоснабжения в следующем порядке:

1. Межпластовые напорные (артезианские) воды.

2. Межпластовые безнапорные воды.

3. Грунтовые воды.

4. Открытые водоемы.

Контрольные вопросы

1. По какой системе происходит возобновление воды в процессе ее круговорота?

2. Что означает внутриклеточная и внеклеточная вода?

3. Какие важнейшие функции выполняет вода в организме?

4. Какое количество жидкости должен потреблять человек в сутки?

5. Какие условия необходимы для распространения инфекционных заболеваний через воду?

6. Как вы жжете определить мягкая или жесткая вода в вашем доме?

7. К каким последствиям приводит употребление воды с повышенной жес ткостью?

8. К каким последствиям приводит повышенное содержание нитратов в водоемах?

9. Как на организм человека влияют нитрозамины?

10. каково значение минеральных вод?

II. Какой процент из всех вод Земли годится для питья?

ФГБОУ ВПО "Ульяновская ГСХА ИМ. П.А. Столыпина"

Кафедра микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ВСЭ

Курсовая работа

Почвенные инфекции

Ульяновск- 2014

Введение

Основная часть

3.1 Столбняк

3.2 Сибирская язва

3.3 Газовая гангрена

3.4 Эмфизематозный карбункул

почва инфекция столбняк самоочищение

Введение

Большое влияние на здоровье и продуктивность животных оказывает почва. По определению В.Р. Вильямса она представляет "... рыхлый, поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай растений".

Еще в древние времена было замечено, что есть почвы здоровые и есть почвы такие, на которых чаще бывают случаи заболеваний животных. От качества почвы и в основном от ее физических свойств и химического состава и биологических процессов зависят урожай и кормовая ценность произрастающей на ней растительности, что, в свою очередь, влияет на здоровье и продуктивность всех сельскохозяйственных животных, в том числе и птиц.

1. Основная часть

По?чва - поверхностный слой Земли, обладающий плодородием и представляющий собой структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов.

Почвенная инфекция- это инфекция, вызываемая спорообразующими бактериями, которые долгое время сохраняются в почве и передаются через неё.

Патогенные микроорганизмы попадают в почву с трупами, испражнениями и различного рода зараженными отбросами и сточными водами. Почва в ряде случаев является резервуаром некоторых патогенных микроорганизмов.

Некоторые инфекции признаются даже почвенными, например сибирская язва, эмфизематозный карбункул, столбняк. Препятствуют накоплению и сохранению большинства патогенных бактерий недостаток соответствующих питательных веществ, антагонистическая деятельность обычной почвенной микрофлоры, ряд физико-химических факторов (свет, высыхание, большие концентрации СО2 и др.), наличие бактериофагов.

Сохранности неспороносных бактерий в почве могут способствовать ряд условий: попадание вместе с микробом достаточного количества питательных веществ (кал, мокрота, гной), благоприятные физико-химические условия, отсутствие микробов-антагонистов.

Особый практический интерес представляет вопрос о выживаемости патогенных микроорганизмов в захороненных в землю трупах. По исчерпании питательных веществ трупного материала неспороносные бактерии гибнут из-за неблагоприятных условий (недостаток питательных веществ, кислорода, низкая температура среды). Поднятие бактерий из глубины на поверхность почвы практически весьма ограничено: так, с капиллярно поднимающейся водой микроорганизмы могут подниматься лишь на несколько сантиметров (5-20). Большее значение при этом имеют вымывание микробов грунтовой водой, наводнение (заливные луга), раскопки в связи со строительными работами.

Весьма устойчивы спороносные патогенные микроорганизмы - аэробы и анаэробы. Из аэробов особо устойчива спора В. anthracis, которая десятилетиями сохраняется в почве. К типичным почвенным патогенным споровым анаэробам относятся Cl. tetani, возбудители газовой гангрены и злокачественного отека (Cl. perfringens, V. septique, Cl. oedematiens, Cl. histolyticus, Cl. botulinus, Cl. chauvoei). Хотя перечисленные споровые патогенные микробы наиболее приспособлены к почвенным условиям, однако при определенной обстановке в почве могут выживать относительно долго (недели и месяцы) и неспоровые патогенные формы.

Загрязненная почва может выполнять роль фактора передачи человеку возбудителей как антропонозных, так и зооантропонозных инфекций. Среди антропонозных - кишечные инфекции бактериальной природы (брюшной тиф, паратифы А и Б, бактериальная и амебная дизентерия, холера, сальмонелле-зы, эшерихиоз), вирусной этиологии (гепатит А, энтеровирусные инфекции - полиомиелит, Коксаки, ECHO) и протозойной природы (амебиаз, лямблиоз). К зооантропонозам, которые могут распространяться через почву, относятся: лептоспироз, в частности безжелтушная форма, водная лихорадка, инфекционная желтуха, или болезнь Васильева-Вейля, бруцеллез, туляремия, сибирская язва. Через почву могут передаваться также микобактерии туберкулеза. Особенно велика роль почвы в передаче глистных инвазий (аскаридоза, трихо-цефаллеза, дифиллоботриоза, анкилостомидоза, стронгилоидоза). Для указанных инфекций и инвазий характерен фекально-оральный механизм передачи, который для кишечных инфекций является ведущим, а для других -одним из возможных.

Фекально-оральный механизм передачи инфекционных заболеваний через почву - многоэтапный процесс, характеризующийся последовательным чередованием трех фаз: выделение возбудителя из организма в почву; пребывание возбудителя в почве; внедрение возбудителя в видово-детерминированный организм биологического хозяина и сводится к следующему. Патогенные микроорганизмы или яйца геогельминтов с экскрементами больного человека или носителя инфекции или же больного животного (при зооантропонозных инфекциях) попадают в почву, в которой какое-то время сохраняют жизнеспособность, патогенные и вирулентные свойства. Находясь в почве, возбудители инфекционных заболеваний могут попасть в воду подземных и поверхностных источников, а оттуда в питьевую воду, с которой попадают в организм человека. Кроме того, из почвы возбудители могут попасть на овощи, ягоды и фрукты, на руки. Их распространяют также грызуны, мухи и другие насекомые.

Известен случай эпидемии брюшного тифа, охватившей за 36 дней 60% воспитанников детского сада. Инфицированным оказался песок на игровых площадках. Возбудители брюшного тифа попали в организм детей через загрязненные песком руки. Имеются данные о проникновении возбудителей брюшного тифа и дизентерии из загрязненной почвы в грунтовую воду, что привело к вспышкам кишечных инфекций у населения, которое пользовалось водой из колодца.

Следует отметить, что споры сибирской язвы, микобактерии туберкулеза, вирусы полиомиелита, Коксаки и ECHO, возбудители еще некоторых инфекций дыхательных путей могут распространяться с почвенной пылью, т. е. воздушно-пылевым путем, вызывая соответствующие инфекционные заболевания. Кроме того, заражение людей сибирской язвой возможно во время непосредственного контакта с инфицированной почвой (через поврежденную кожу).

Спорообразующие клостридии попадают в почву преимущественно с экскрементами животных и людей. Споры клостридии ботулизма обнаруживают не только в культивируемой, но и в необработанной почве. Они выделены в пробах почвы Калифорнии (70% случаев), Северного Кавказа (40%), их находили в прибрежной зоне Азовского моря, в иле и морской воде, на поверхности овощей и фруктов, в кишечнике здоровых животных, свежей красной рыбы (осетр, белуга и др.), в кишечнике (15-20%) и в тканях (20%) уснувшей рыбы. Нарушение технологии обработки продуктов на предприятиях пищевой промышленности и в домашних условиях, особенно консервов из овощей, мяса и рыбы, а также при копчении и солении рыбы, изготовлении колбасных изделий приводит к размножению палочки ботулизма и накоплению ботулинического токсина. Употребление в пищу таких продуктов приводит к развитию тяжелого заболевания с симптомами поражения центральной нервной системы.

Споры возбудителей столбняка и газовой гангрены проникают в организм человека через поврежденную кожу и слизистые оболочки (мелкие, обычно колотые, раны, ссадины, занозы, через некротизированнные ткани при ожогах). Почва и почвенная пыль при столбняке являются одним из факторов передачи инфекции.

Почва играет специфическую роль в распространении геогельминтозов - аскаридоза, трихоцефаллеза, анкилостомидоза, стронгилоидоза. Выделенные в почву (незрелые) яйца Ascaris lumbricoides, Trichiuris trichiura, Ancylostoma duodenale и Stronguloides stercoralis не способны вызвать инвазию. Оптимальные условия для развития (дозревания) яиц в почве создаются при температуре от 12 до 38°С, достаточной влажности и наличии свободного кислорода. В зависимости от условий дозревание яиц геогельминтов длится от 2-3 нед до 2-3 мес. Лишь после этого они становятся инвазивными, т. е. способными при попадании в организм человека через загрязненные руки, овощи, фрукты и другие продукты питания вызвать болезнь. Яйца геогельминтов, попадая на поверхность почвы, отмирают, но на глубине от 2,5 до 10 см, защищенные от инсоляции и высыхания, они сохраняют жизнеспособность, по последним данным, до 7-10 лет.

Эпидемиологическое значение почвы состоит еще и в том, что загрязненная органическими веществами почва является местом обитания и размножения грызунов (крыс, мышей), являющихся не только переносчиками, но и источниками многих опасных зооантропонозов - чумы, туляремии, лептоспироза, бешенства.

Кроме того, в почве живут и размножаются мухи, являющиеся активными переносчиками возбудителей кишечных и других инфекционных заболеваний.

Наконец, в почве может происходить естественное обеззараживание сточных вод и отходов от содержащихся в них патогенных микроорганизмов и гельминтов.

Почва является естественной средой для обезвреживания жидких и твердых бытовых и промышленных отходов. Это та система жизнеобеспечения Земли, тот элемент биосферы, в котором происходит детоксикация (обезвреживание, разрушение и превращение в нетоксические соединения) основной массы поступающих в нее экзогенных органических и неорганических веществ. По словам известного гигиениста XIX ст. Рубнера, почва является "... единственным местом, удовлетворяющим всем требованиям и дарованной самой природой для обезвреживания загрязнений. Но ее детоксикационная способность имеет предел, или порог, экологической адаптационной возможности". При превышении порога экологической адаптационной возможности почвы нарушаются характерные для данного вида почвы величины естественных процессов самоочищения, и она начинает отдавать в растения, атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды биологические и химические загрязнители, которые могут накапливаться в контактирующих с почвой средах в количествах, опасных для здоровья людей, животных и растений.

Попавшие в почву органические вещества (белки, жиры, углеводы растительных остатков, экскрементов или трупов животных, жидких или твердых бытовых отходов и пр.) разлагаются вплоть до образования неорганических веществ (процесс минерализации). Параллельно в почве происходит процесс синтеза из органических веществ отходов нового сложного органического вещества почвы - гумуса. Описанный процесс называется гумификацией, а оба биохимических процесса (минерализация и гумификация), направленные на восстановление природного состояния почвы, - ее самоочищением. Этим термином обозначают и процесс освобождения почвы от биологических загрязнений, хотя в этом случае следует говорить о природных процессах ее обеззараживания. Что касается процессов самоочищения почвы от ЭХВ, то правильнее их называть процессами детоксикации почвы, а все процессы вместе - процессами обезвреживания почвы.

1 Санитарно-микробиологическое исследование почвы

Микробиологическое исследование почвы является важным звеном в ее санитарной оценке. Необходимость санитарно-микробиологического исследования почвы обусловлена регламентациями при осуществлении предупредительного и текущего санитарного надзора. Предупредительный надзор необходим:

) при планировке, строительстве и реконструкции вновь заселяемых участков и населенных мест;

) при выборе участков для строительства детских дошкольных учреждений, пионерских лагерей, санаториев и т. д.;

) при строительстве водохранилищ;

) при решении вопросов водоснабжения и канализации населенных территорий;

) при санитарной оценке земли на полях орошения, где используются навоз, компосты, стоки животноводческих комплексов и т. д.;

) при определении санитарного состояния почвы, загрязняемой различными ядохимикатами;

) при санитарной оценке пляжей, мест коллективного отдыха и т. д.

Текущий санитарный надзор осуществляется:

) при оценке санитарного состояния поверхностных слоев почвы для установления степени влияния биологической контаминации на способность почвы к самоочищению;

) при контроле за почвенными и биотермическими методами обезвреживания сточных вод и отбросов;

) по эпидемическим показаниям для выяснения возможного пути передачи инфекционной болезни через почву, сроков выживаемости в ней патогенных микроорганизмов, а также возможности заражения воды (открытых водоемов и грунтовых), овощей (выращиваемых на орошаемых землях).

Основная задача санитарно-микробиологического исследования почвы: оценка санитарно-гигиенического состояния почвы и интенсивности загрязнения (степень и давность).

Краткий анализ рекомендуется при осуществлении текущего санитарного юра и включает определение бактерий группы кишечных палочек, общего числа сапрофитных бактерий, титра микробов - клостридий перфрингенс, термофильных бактерий, характеризующих характер контаминации (навозом, фекалиями, сточной жидкостью, компостом), нитрифицирующих бактерий. В полный санитарно-микробиологический анализ, проводимый при предупредительном санитарном надзоре, входят дополнительные исследования, которые определяются конкретными задачами. Полный анализ может включаться определение общей численности сапрофитов, численности и процентного отношения спор к общему количеству микроорганизмов, (отчества актиномицетов, грибов, целлюлозоразлагающих микроорганизмов, основных групп почвенного микробиоценоза. По эпидемическим показаниям проводятся обнаружение и индикация патогенных микроорганизмов - сальмонелл, шигелл, возбудителей столбняка, ботулизма, балл сибирской язвы.

Вследствие загрязнения почвы снижается её биологическая активность, замедляются процессы самоочищения, что приводит к загрязнению воды, воздуха, пищевых продуктов и других контактирующих с почвой объектов.

Результаты исследования почвы используют для:

определения степени опасности для здоровья людей в населённых пунктах (по эпидемиологическим показаниям);

профилактики инфекционных и неинфекционных заболеваний (предупредительный санитарный надзор);

текущего санитарного контроля за объектами, прямо или косвенно воздействующими на окружающую среду.

При выборе объектов в первую очередь обследуют почвы территорий, наиболее значимых для здоровья населения (детские дошкольные учреждения, школы и другие учебные заведения, селитебные территории, зоны санитарной охраны источников питьевого водоснабжения, сельскохозяйственные и лесные угодья, зоны рекреации и др.).

2 Отбор, хранение и транспортировка проб

Изучение микрофлоры почвы дает надежные результаты, только в том случае, если отбор проб проводится правильно. Перед взятием образцов следует сделать описание местности в котором указываются характер рельефа, растительность, климат, наличие канализации, сведения о применяемой агротехнике и т. д. При обосновании выбора участка для взятия проб санитарный врач составляет схематический план обследуемой территории. Определяет местонахождение источника загрязнения (туалеты общественного пользования, выгребные ямы, контейнеры с мусором и т. д.).

При исследовании территории в 100 м2 выделяют два участка по 25 м2: один - вблизи источника загрязнения и второй (контрольный) - вдали. Образцы почвы забираются в 5 точках - по типу конверта: 4 - по углам участка и 1 - в центре. Взятые пробы массой 200-300 г перемешивают в стерильной посуде и затем берут средний образец, который помещают в стерильный сосуд с ватно-марлевой пробкой (или пергаментный пакет). Объем почвы в 300 г необходим для поддержания определенной влажности в образце при его транспортировке и хранении до начала исследования. При взятии проб с поверхностных слоев земли снимают лопатой цельный пласт почвы, затем с боковой, отвесной поверхности фламбированным ножом срезают землю толщиной 1-1,5 см, нож снова прожигают и из глубины срезанного участка набирают образец почвы. Образцы с пахотных почв берут на всю глубину пахотного слоя. Из глубины слоев пробы почвы забирают буром Некрасова, представляющим собой штангу с рукояткой, которая служит для вращения бура. В нижней рабочей части бура имеется коробка для забора почвы. Во время бурения полость коробки закрыта, при достижении намеченного расстояния бур поворачивается в обратную сторону, полость открывается и заполняется почвой. С помощью бура можно брать пробы с глубины до 3 м. Взятые пробы почвы помещают в стерильную посуду, маркируют и снабжают сопроводительным документом, в котором указывают номер образца, место и глубину взятия, дату отбора пробы. Обработку пробы желательно проводить в день исследования, хранение допускается в течение 24 ч при температуре 4-5°С.

Подготовка проб почвы. Образцы почвы освобождают от крупных включений: камней, щебня, осколков стекол, корней, листьев растений и т. д. Затем почвы помещают в стерильную фарфоровую ступку, просеивают через стерильное сито с диаметром пор 3 мм и забирают навески для приготовления почвенной суспензии. В зависимости от цели исследования навеска может быть различной: 1-30 г для определения санитарно-показательных микроорганизмов, 1-10 г для учета почвенных микроорганизмов, 50-60 г для обнаружения патогенных энтеробактерий. Навеску почвы высыпают в стерильную колбу и заливают стерильной водопроводной водой в соотношении 1:10. Полученную почвенную суспензию подвергают предварительной обработке, т. е. встряхиванию руками или на механической мешалке в течение 10-15 мин и последующему отстаиванию в течение 2-3 мин. С помощью такой обработки удается извлечь микроорганизмы из комочков земли и с поверхности почвенных частиц. Из первого разведения (1:10) почтенной суспензии готовят ряд последующих 10-кратных разведении: от 1:10 до 1:1000 при исследовании чистых почв и до 1:1 000000 и более - при исследовании сильно загрязненных почв.

3 Почва как фактор передачи некоторых инфекций

3.1 Столбняк

Столбняк (Clostridium tetani) - особо тяжёлая, острая, сапрозоонозная (обитатель почв) бактериальная инфекция с контактным механизмом передачи, характеризующаяся приступами генерализованных судорог на фоне мышечного гипертонуса. Летальность при этом заболевании достигает 85% после появления симптомов, даже не смотря на адекватное лечение.

Возбудитель столбняка - бактерия Clostridium tetani. По форме напоминает палочку, по бокам которой расположены жгутики (они обуславливают активное проникновение и дальнейшее передвижение по организму). Главная отличительная особенность возбудителя - наличие самого сильного в мире экзотоксина, по силе он уступает лишь ботулиновому токсину. Его минимальная смертельная доза - 2нг/кг. Этот экзотоксин состоит из двух фракций - тетаноспазмин и тетанолизин.

Что касается устойчивости, то возбудитель столбняка один из самых выносливых, т. к. образует спору (она округлой формы, больше диаметра клетки, расположена терминально, что придаёт возбудителю сходство с "барабанной палочкой") при неблагоприятных условиях и при доступе кислорода. В испражнениях, почве и на различных заражённых предметах споры сохраняются десятки лет, поэтому почва является неиссякаемым резервуаром столбняка. Гибнет в течении 14 часов от 1% раствора сулемы, формалина и 5% раствора фенола. К действию УФИ устойчив.

Восприимчивость к столбняку высокая. Нет ни сезонности, ни возрастных и половых ограничений, а относительно географических границ - повсеместное распространение - проблема имеет глобальное значение, смертность при заражении всегда оставляет высокую стабильность.

Источник - почва и многие виды животных, в пищеварительном тракте которых обнаружен столбнячный возбудитель, не исключено обнаружение возбудителя и в кишечнике человека, но из-за целостности слизистого покрова кишечника, дальнейшее внедрение возбудителя не происходит (хотя риск всегда есть!).

Пути - контактный, заражение через повреждённый кожный покров или повреждённые слизистые. В основном, входными воротами инфекции считают: огнестрельные, колотые, резанные раны, занозы, потёртости, ожоги, обморожения, травмированные родовые пути и пупочные ранки в антисанитарных условиях.

Патологоанатомические данные. При вскрытии обнаруживают: резко выражено трупное окоченение; кровь плохо свернувшаяся, темно-красного цвета; зернистую дистрофию миокарда с резким расширением правых сердечных полостей; кровоизлияния под эпи- и эндокардом, в скелетных мышцах; застойную гиперемию и отек легких; гиперемию печени и почек.

Профилактика и меры борьбы. В основу профилактики болезни положены: предупреждение травматизма и своевременная, качественная обработка ран; соблюдение правил асептики и антисептики. В стационарно неблагополучных пунктах проводят профилактическую вакцинацию. Больных и подозрительных по заболеванию животных лечат, убой на мясо их не допускается.

3.2 Сибирская язва

Сибирская язва (Bacillus anthracis) обо опасная инфекционная болезнь сельскохозяйственных и диких животных всех видов, а также человека. Болезнь протекает молниеносно, сверхостро, остро и подостро (у овец и крупного рогатого скота), остро, подостро и ангинозно (у свиней), преимущественно в карбункулёзной форме - у человека. Характеризуется интоксикацией, развитием серозно-геморрагического воспаления кожи, лимфатических узлов и внутренних органов; протекает в кожной или септической форме (также у животных встречаются кишечная и лёгочная формы). Возбудитель - Bacillus antracis, это грамположительная (в мазках синей окраски) неподвижная палочка. К питательным средам не требовательна и на них образует колонии, в виде нитей отходящих от центра, в результате этот рост часто сравнивают с "локонами" или "львиной гривой".

Особенности структуры, являются факторами патогенности, т.е тем, что объясняет клиническое течение:

При попадании в организм образует капсулу - она охраняет возбудителя от фагоцитоза (уничтожение клетками иммунной системы);

Вне организма, при действии неблагоприятных факторов внешней среды, возбудитель образует спору, что делает его чрезвычайно устойчивым.

Наличие соматического и капсульного антигена которое имеет диагностическое значение при постановке реакции Асколи;

Наличие сложного токсина, который состоит из 3-ёх компонентов: ОФ - фактора отёчности, действие которого основано на накоплении в клетках цАМФ - активация этой каскадной реакции объясняет выход Na и Cl из клетки, а вслед за ними и воды в межклеточное пространство, возникают отёки. ПА- протективного антигена, попадение которого обуславливает формирование иммунитета, ЛФ-летального фактора вызывает летальный исход, обладая цитотоксическим действием и подводя итоги отёчного фактора, путём формирования отёка лёгких.

Вегетативные формы сибирской язвы обладают такой же степенью устойчивости, как и другие бесспоровые бактерии - при температуре выше 75єС гибнут через 5-10 минут, в трупах животных под влиянием продуктов жизнедеятельности гнилостных бактерий и ферментативных факторов - гибель наступает в течении 7 дней. Также возбудитель быстро гибнет под действием кипячения и дезинфицирующих растворов в течении нескольких минут.

Иное дело обстоит со спорообразующей формой, которая успевает образовываться из той части возбудителей, которые попали под условия неблагоприятных факторов: в почве сохраняются десятилетиями (около 60 лет) после гибели хозяина и, при повторном попадании уже в другой организм, начинают прорастать в вегетативные формы и снова становятся активными. Устойчивы к кипячению - гибнут на протяжении 30-60 минут. При автоклавировании (действие пара 100°С) - через 40 минут. Сухой жар с температурой 140°С убивает споровые формы в течении 3 часов. Прямые УФИ уничтожают на протяжении 20 и более суток. Дезинфецирующие растворы (хлорамин, горячий формальдегид, перекись водорода) убивают споры в течении 2 часов.

Восприимчивость всеобщая и связана с путями заражения, величиной инфицирующей дозы и факторами резистентности макроорганизма. Географическая распространённость не имеет ограничений, но наиболее часто регистрируются эпизодические вспышки в странах с умеренным климатом, и преимущественно в животноводческих регионах в весенне-осенний период. В результате повторения биологических циклов (захоронения заражённых животных? попадание возбудителя в почву? образование спор? поедание другими животными заражённой травы? заражение), возбудитель сибирской язвы способствует созданию долговременных активных почвенных очагов, т.е потенциально опасных территорий - "проклятые поля". Как таковых географических очагов нет, есть условное деление очагов: профессионально-сельскохозяйственный, профессионально-индустриальный и бытовой.

Диагностика сибирской язвы

1. По эпидемическим данным - исследование места работы (уход за скотом, разделка туш, работа с кожами и шкурами), условий и места проживания (сельская местность), употребления заражённых продуктов (употребление мяса не прошедшего ветеренарно-санитарного контроля, вынужденный забой больных животных) и т.д.

По клиническим данным - наличие чёрного струпа с венчиком гиперемии ("чёрный уголёк на красном фоне"). Это кожное образование обкалывают иголочкой и, если чувствительность снижена или отсутствует, это даёт шансы на подтверждение предварительного диагноза.

Лабораторные данные: - бактериологическое исследования путём микроскопии мазков из биологического материала больного: кровь, моча, рвотные массы, испражнения, мокрота - генетический метод (определение ДНК возбудителя с помощью ПЦР-метода, т.е. полимеразной цепной реакции) - серологический метод: РИФ (реакция иммунофлуоресценции) и РНГА (реакция непрямой гемагглютинации) - эти два эксперсс-метода, направлены на определение антигена. ИФА (иммуноферментный анализ) - определяет напряжённость иммунитета. - иммуногистохимический метод - кожно-аллергическая проба с антраксином

Дополнительные методы исследования при подозрении на генерализованную форму: УЗИ, люмбальная пункция, ОАК, ОАМ - они применимы только для определения степени компенсации со стороны исследуемых органов и системе, для решения дальнейшего составления плана лечения.

3.3 Газовая гангрена

Газовая гангрена (Clostridium perfringens) - грамположительная, строго анаэробная (за исключением C. perfringens типа A) спорообразующая палочковидная бактерия рода Clostridium. Возбудитель пищевых токсикоинфекций человека, один из возбудителей газовой гангрены. Является санитарно-показательным организмом. Открыта в 1892 г. М. Уэлчем и Нетталом. Возбудители злокачественного отёка анаэробные бактерии из рода Clostridium. Из поражённых тканей чаще выделяют Cl. perfringens (60-80%), реже Cl. oedematiens (20-30%), Cl. septicum (10-20%) и Cl. histolyticum (2-5%).

Крупные (0,8-1,5 Ч 4-8 мкм) полиморфные палочковидные грамположительные бактерии. Споры овальные, расположены центрально либо субтерминально. Неподвижны, в организме человека образуют капсулу. Образуют стабильные L-формы, способные расти на поверхности стекла

почва - источник заражения человека газовой гангреной. Это тяжелое заболевание, характеризующее быстро распространяющимся отеком тканей и их омертвением. Она возникает при проникновении спор гангренозной палочки в поврежденные ткани вместе с загрязненной почвой, обрывками одежды, обуви и другими предметами. Газовую гангрену могут вызывать несколько видов клостридий. Чаще в почве встречаются клостридии Перфрингенс типа А. Эти микробы, по данным различных авторов, встречаются в каждом образце почвы. Попадая в рану, они при благоприятных условиях размножаются в тканях и продуцируют токсин, который и вызывает омертвение и другие тяжелые признаки заболевания.

Из числа временных микроорганизмов, обитающих в почве, большую группу составляют возбудители кишечных инфекций (брюшного типа, паратифов, дизентерии, холеры), бруцеллеза, туляремии, чумы, коклюша и др. Они попадают в почву только при определенных условиях (с выделениями больных, с нечистотами и др.). Нельзя сказать, что почва является благоприятной средой для их обитания. В их гибели большую роль наряду с недостатком питательных веществ, не всегда оптимальными влажностью и температурой почвы играет антагонизм между различного рода почвенными микроорганизмами. Не находя подходящих условий для своего развития, патогенные для человека и животных неспороносные бактерии погибают обычно относительно быстро. Однако некоторые из них, особенно в загрязненной почве, сохраняются продолжительное время: возбудители брюшного тифа, паратифов и холеры остаются жизнеспособными от нескольких суток до трех месяцев; бруцеллеза - от нескольких суток до пяти месяцев, туляремии - от нескольких суток до двух месяцев и т. д. Энтеровирусы - возбудители полиомиелита и некоторых кишечных заболеваний вирусного происхождения - выживают в почве от 25 до 170 дней.

Обычно заражение человека кишечными инфекциями происходит через загрязнённые овощи. Однако наибольшую опасность имеет вторичное загрязнение подземных и поверхностных вод. Атмосферные осадки, попадающие на загрязненную почву и проходящие через нее, выносят микрофлору, в том числе и возбудителей заразных болезней, из поверхностных слоев в нижележащие грунтовые воды и загрязняют их. С ливневыми водами возбудители могут попасть в водоемы.

3.4 Эмфизематозный карбункул

Эмфизематозный карбункул (Gangraena emphysematosa, эмкар) - инфекционная, остро протекающая, неконтагиозная болезнь, характеризующаяся лихорадкой, развитием крепитирующих припухлостей в отдельных мышцах тела.chauvoei -имеет вид прямых или слегка изогнутых палочек с закругленными концами длиной 2-8 мкм. В мазках из патологического материала микробы располагаются одиночно или попарно. Они обладают подвижностью, в молодых культурах окрашиваются по Граму положительно, в старых - отрицательно, в трупах и во внешней среде образуют споры, которые диаметром больше толщины микробной клетки и располагаются центрально или субтерминально.

Споры возбудителя очень устойчивы. Они несколько лет сохраняют жизнеспособность в почве, а в гниющих мышцах, навозе - до 6 месяцев. Прямые солнечные лучи убивают их за 24 ч, кипячение - за 2 ч, автоклавирование - 30-40 минут. Лучшим дезинфицирующим средством является 4%-ный р-р формальдегида.

Источником возбудителя инфекции является больное животное, факторами передачи - инфицированные спорами возбудителя почва, пастбища, водазаболоченных стоячих водоемов.

Заражение происходит алиментарным путем и через поврежденные i-ешние покровы. Проникновению возбудителя в организм способствуют крушение целостности слизистой оболочки рта, воспалительные процессы в желудочно-кишечном тракте, некоторые гельминтозные заболевания. Овцы преимущественно заражаются через поврежденную кожу, особенно в период стрижки и кастрации.

4 Самоочищение почвы и факторы, влияющие на этот процесс

Для почвы существует своя система защиты, которая относится к процессам самоочищения почвы. Самоочищение почвы - это способность почвы минерализовать органические вещества, превращая их в безвредные в санитарном отношении органические и минеральные формы, которые способны усваиваться растительностью.

Процесс проходит в 2 стадии:

первая стадия распада (разложения). Органические вещества распадаются на простые, по большей части минеральные вещества. Сложные органические азотсодержащие соединения, которые попадают в почву с остатками гниющих растений, трупов животных, мочевиной (содержащейся в моче человека и животных), подвергаются распаду с участием гнилостных микроорганизмов. Это процесс аммонификации, характеризующийся постепенным гидролитическим расщеплением белков до аминокислот, а затем до конечных продуктов - сероводорода, аммиака, индола, скатола - из них нитриты и из нитритов нитраты, которые считаются конечными продуктами самоочищения, они способны усваиваться почвой. Параллельно идет процесс синтеза гуминовых кислот, также безвредных в санитарном отношении. Аммонификацию в кислородных условиях называют тлением. Такой процесс осуществляется аэробными бактериями (Вас. subtilis, Вас. mesentericus, Proteus vulgaris и др.), а окислительные реакции ведут к глубокому распаду молекулы белка. В анаэробных условиях наблюдается гниение органических остатков под действием гнилостных анаэробов - Cl. sporogenes, Cl. putrificum и др. В этом процессе преобладают восстановительные реакции и распад белков идет менее глубоко. Разложение мочевины, выделяющейся в больших количествах с мочой животных, осуществляют уробактерии (Urobacillus pasteurii, Sarcina ureae и др.), расщепляющие мочевину до аммиака и углекислоты.

вторая стадия - синтез новых органических веществ (гумус). Аммонийные соли, образующиеся в результате ферментации бактериями органических соединений, частично могут использоваться высшими зелеными растениями. Однако наиболее пригодными для растений являются азотнокислые соли-нитраты (селитра). Их образование связано с этапом минерализации азотсодержащих соединений через азотистую кислоту. Этот процесс носит название нитрификации (от nitrum-селитра), а вызывающие его микроорганизмы - нитрифицирующих бактерий. Нитрификация протекает в две фазы: 1) под действием Nitrosomonas аммиак окисляется до азотистой кислоты и возникают нитриты; 2) при жизнедеятельности Nitrobacter азотистая кислота окисляется до азотной и превращается в нитраты.

Наряду с нитрификацией в почве происходит и процесс денитрификации - разложение азотно- или азотистокислых солей с выделением свободного азота, осуществляемое денитрифицирующими бактериями (Pseudomonas aeruginosa, Bact. denitrificans и др.). Этот процесс уменьшает содержание нитратов в почве и снижает ее плодородие.

Почва - естественная среда микроорганизмов, принимающих участие в круговороте веществ в природе. Микробы из почвы попадают в воздух и воду.

В 1 г почвы находится несколько миллиардов самых разнообразных микроорганизмов: гнилостные аэробные и анаэробные бактерии, азотфиксирующие, нитрофицирующие и другие бактерии, актиномицеты, грибы, простейшие. Особенно длительно в почве находятся споры бактерий и грибов. Наибольшее количество микробов содержится на глубине 5-10 см. Почвенные микроорганизмы осуществляют процесс минерализации органических отходов с образованием гумуса, обеспечивающего плодородие почвы.

Болезнетворные микроорганизмы попадают в почву с выделениями больных людей и животных, с отбросами, с трупами крыс и других животных. Возбудители кишечных инфекций могут находиться в почве от нескольких дней до месяца, иногда дольше. Споры сибирской язвы, ботулизма, столбняка и газовой гангрены могут сохраняться в почве десятки лет. Загрязнение продуктов болезнетворными микробами из почвы представляет большую опасность заболевания людей.

Список использованной литературы

1. Воробьев А.А. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Уч-к для ст-в мед. вузов / ред. Воробьев А.А. - М.: МИА, 2008. - 704 с.

Зверев В.В., Бойченко М.Н. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: в 2 т.: учебник. - М: ГЭОТАР-Медиа 2010, 2011. - 480 с., т. 2

Коротяев А.И. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология: учебник для мед. вузов / А.И. Коротяев, С.А. Бабичев. - 5-е изд., испр. и доп. - СПб.: СпецЛит, 2012. - 760 с.: ил

Медицинская микробиология / Гл. ред В.И. Покровский, O.K. Поздеев. - М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 2006. - 1200 с.

Сбойчаков В.Б. Санитарная микробиология // М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. - 192 с.

Кочемасова З.Н., Ефремова С.А. "Санитарная микробиология и вирусология" // М:Медицина, 1987. - 352 с

Воробьев А.А., Кривошеий Ю.С., Широбоков В.П. Медицинская и санитарная микробиология М: Издательский центр "Академия" 2003, 464 с.

Мудрецова-Висс К.А., Кудряшова А.А., Дедюхина В.П. Микробиология, санитария и гигиена: Учебник для вузов - 7-е изд. - М: Издательский Дом "Деловая литература", 2001.

Лабинская А.С., Волина Е.Г. Название: Руководство по медицинской микробиологии. Общая санитарная микробиология. Книга 1. Издательство: БИНОМ. - 2008. - 1080 с.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Болезнетворные микробы способны размножаться и проявлять свои патогенные свойства только в организме человека, животного или растения. Поэтому, попадая в почву, одни из них очень быстро погибают, другие же образуют споры и сохраняются в ней десятки лет. Это зависит не только от приспособляемости и строения микрофлоры, но также от состава грунта и климатических условий. Обратное попадание патогенных микроорганизмов почвы в организм хозяина происходит с обсемененными продуктами питания, при несоблюдении правил личной гигиены, вдыхании пыли, в которой сконцентрировано большое количество возбудителей определенных заболеваний.

Почва не является обязательным звеном в цикле развития патогенных микроорганизмов. Поэтому она представляет собой только механический переносчик микробов от одного хозяина к другому. Попадание их происходит следующими путями:

• с выделениями инфицированных людей и животных;
• с трупами павших от болезней домашних и диких животных;
• с пищевыми отходами или испорченными продуктами питания;
• с подстилкой и отходами, которые имели контакт с заболевшими животными или вирусоносителями;
• со сточными водами.

Деление патогенных почвенных микроорганизмов на группы

Большинство патогенных микроорганизмов длительно не живет в почве. Причиной этому может быть отсутствие питательного субстрата, низкие температуры, кислая или щелочная среда, высыхание или, наоборот, повышенная влажность, воздействие ультрафиолетовых лучей и другие природные факторы. Однако существуют микробы, не только выживающие в условиях внешней среды, но и становящиеся частью почвенного биоценоза.

По этому признаку все патогенные микроорганизмы, находящиеся в почве, можно разделить на следующие группы:

• микрофлора, которая становится частью природной экосистемы (бактерия Clostridium botulinum, актиномицеты);
• патогенные микробы, попадающие в почву с трупами и выделениями животных и человека, сохраняющиеся в ней длительное время (возбудитель столбняка, сибирской язвы, туберкулеза, бруцеллеза, газовой гангрены);
• патогенные микроорганизмы, которые также попадают в почву с трупами и выделениями, но сохраняющиеся в ней короткий промежуток времени (сальмонелла, кишечная палочка, холерный вибрион и другие).

Опасные инфекционные агенты, сохраняющие жизнеспособность в почве

Следует знать общие характеристики и пути попадания в организм самых распространенных и опасных для человека патогенных микроорганизмов для того, чтобы предотвратить заражение.

Возбудитель ботулизма

Clostridium botulinum представляет собой бактерию рода клостридий, которая вырабатывает сильный токсин, поражающий нервную систему человека и животных и во многих случаях приводящий к летальному исходу. Особенность данной бактерии заключается в невозможности развиваться в присутствии кислорода.

Основной средой обитания C. botulinum является почва, а также ил на дне водоемов. В виде спор данные патогенные микроорганизмы хорошо переносят высушивание, замораживание, воздействие прямых УФ-лучей. Они сохраняются в почве до 30 дней, а при благоприятных условиях теплого и влажного климата переходят в вегетативную форму, способную к размножению.

При попадании из почвы в рану данные патогенные микроорганизмы вызывают заболевание, которое называется раневой ботулизм. В этом случае бактерии начинают активно размножаться и продуцировать токсины, приводящие к поражению нервной системы и дыхательного центра.

Актиномицеты

Актиномицеты, которые в устаревшей литературе могут называться лучистыми грибками, представляют собой бактерии, способные на определенной стадии своей жизнедеятельности образовывать ветвящийся мицелий.

Почва является основной средой обитания практически всех видов данных микроорганизмов. Однако для человека и животных наибольшую опасность представляет возбудитель актиномикоза. Он проникает в организм хозяина через поврежденную кожу и слизистые оболочки, разносится с кровью по всем органам и тканям, образуя метастазы.

Споры актиномицетов хорошо переносят высушивание, но погибают за 3 часа при воздействии прямого солнечного излучения.

Возбудитель столбняка

Споры Clostridium tetani чаще всего обнаруживаются во влажных почвах, загрязненных фекалиями людей и животных, где они могут сохраняться до 100 лет. При попадании в человеческий организм через поврежденные кожные покровы данные микроорганизмы выделяют очень сильный экзотоксин, вызывающий тонические сокращения скелетных мышц и судороги.

А вот заглатывание данных микроорганизмов не причиняет вреда, так как они не проникают в ткани и органы через слизистую оболочку ЖКТ и выходят с калом во внешнюю среду.

Некоторые бактерии рода клостридий вызывают такое опасное заболевание, как газовая гангрена. Возбудитель долгое время сохраняется в почве, проявляя свою патогенность даже через десятки лет.

Возбудитель сибирской язвы

Во внешней среде при температуре от +15⁰С до +42⁰С и наличии кислорода бацилла Bacillus anthracis образует споры, сохраняющиеся в почве несколько десятков лет. Животные заражаются при пастьбе на участках, где ранее регистрировались случаи заболевания сибирской язвой или размещались скотомогильники. Человек заражается данным заболеванием в случае контакта с инфицированным мясом или после его поедания.

Туберкулезная палочка

Палочка Коха способна сохраняться во влажной почве более года. Она хорошо переносит воздействие высоких температур, концентрированных кислот и щелочей. При -27⁰С данные микроорганизмы сохраняют свою жизнеспособность в течение 7 лет. Губительны для них только солнечные лучи, нейтрализующие возбудителя за 30 минут.

В организм человека Mycobacterium tuberculosis попадает воздушно-капельным путем, а также при непосредственном контакте с инфицированным.

Возбудитель бруцеллеза

Бруцеллы сохраняются в почве более трех месяцев, при отрицательных температурах этот срок увеличивается до 160 суток. Возбудитель не выдерживает нагревания свыше 85⁰С, а прямое воздействие УФ-лучей убивает его за 4,5 часа. Животные заражаются, поедая инфицированные корма. Человек заболевает при контакте с продуктами животного происхождения.

Сальмонелла и кишечная палочка

Наличие данных микроорганизмов в почве свидетельствует о сильном фекальном загрязнении. Так как эти бактерии не образуют спор, то во внешней среде они быстро погибают. Чтобы избежать заражения, человеку достаточно соблюдать правила личной гигиены.

Оценка санитарного состояния почвы

Определение патогенных микроорганизмов в почве затруднено несколькими факторами:

• малым количеством микробов;
• высокой скоростью их гибели;
• трудоемкостью и высокими материальными затратами методов исследования.

Поэтому для получения достоверных результатов необходимо правильно произвести отбор проб грунта, своевременно доставить их в лабораторию и произвести посевы на определенные питательные среды.

Наибольшее значение исследователи уделяют Escherichia coli и Clostridium perfringens, наличие большого количества которых свидетельствует о санитарном неблагополучии почвы. Это имеет значение при разработке профилактических мер по предотвращению распространения кишечных инфекций.

Почва - огромная естественная лаборатория, в которой беспрерывно протекают самые разнообразные сложные процессы разрушения и синтеза органических веществ, образуются новые неорганические соединения, происходит отмирание патогенных бактерий, вирусов, простейших, яиц гельминтов. Почву используют для очистки и обезвреживания хозяйственно-бытовых сточных вод, жидких и твердых бытовых отходов, образующихся в населенных пунктах. Почва оказывает значительное влияние на климат местности, характер растительности, планировку и застройку населенных мест и отдельных зданий, их благоустройство и эксплуатацию.

В условиях сельскохозяйственного производства в почву целенаправленно вносят большое количество разнообразных пестицидов, минеральных удобрений, структурообразователей почвы, стимуляторов роста растений. С жидкими и твердыми бытовыми и промышленными отходами, сточными водами, выбросами промышленных предприятий и автотранспорта в почву попадают поверхностно-активные вещества (ПАВ), полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), большое количество тяжелых металлов, нефтепродукты и т. д. с последующей миграцией в подземные и поверхностные водоемы - источники водоснабжения, а оттуда в питьевую воду, в сельскохозяйственные растения, атмосферный воздух. Почва может быть фактором передачи инфекционных заболеваний и инвазий. Таким образом, она оказывает большое влияние на здоровье населения.

Еще в глубокой древности различали почвы "здоровые" и "нездоровые". "Здоровыми" считались местности, расположенные на возвышенностях, с сухими почвами, хорошо проветриваемые и инсолируемые. К "нездоровым" относили территории, расположенные в низменностях, холодные, затопляемые, сырые, с частыми туманами. Поэтому почва имеет важное гигиеническое значение для здоровья населения и благоустройства населенных мест и является:

1) главным фактором формирования естественных и искусственных биогеохимических провинций, которые играют ведущую роль в возникновении и профилактике эндемических заболеваний среди населения;

2) средой, которая обеспечивает циркуляцию в системе окружающая среда - человек химических и радиоактивных веществ, используемых в народном хозяйстве, а также экзогенных химических веществ, которые попадают в почву с выбросами промышленных предприятий, авиа- и автотранспорта, сточными водами, а значит, фактором, влияющим на здоровье населения;

3) одним из источников химического и биологического загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, а также растений, используемых человеком для питания;

4) фактором передачи инфекционных заболеваний и инвазий;

5) естественной, наиболее подходящей средой для обезвреживания жидких и твердых отходов. р

Эндемическое значение почвы. Почва является средой, в которой происходят процессы трансформации солнечной энергии. По данным В.А. Ков-ды, растения ежегодно аккумулируют почти 0,5 х 1015 кВт солнечной энергии.

Человечество же использует в виде топлива, пищевых продуктов и корма для скота лишь 7 х 1012 кВт. Доказано, что сегодня и в будущем система почва - растения - животные в жизни людей останется главным поставщиком трансформированной энергии Солнца.

Почва является тем элементом биосферы, который формирует химический состав пищевых продуктов, питьевой воды и частично - атмосферного воздуха. Ежегодно на Земле вырабатывается 8,3 х Ю10 т живого вещества, представленного в основном фитомассой растений. За всю историю биосферы общая масса произведенного ею живого вещества почти в 2 раза превысила неорганическую массу земной коры. За год человечество нашей планеты использует в пищу около 3,6 х 108 т живого растительного вещества, что составляет 0,5% от производимого на Земле. Естественно, что потребляемая человеком с пищей фитобиомасса непосредственно или через продукты питания животного происхождения должна быть безвредной по химическому составу.

Научно обосновано, что химический состав фитобиомассы зависит от естественного химического состава почвы, т. е. эндогенных химических веществ, присутствующих в почве, а также от качества и количества экзогенных химических веществ, которые попали в почву случайно или целенаправленно вносятся с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Описаны случаи отравления людей и животных, употреблявших фитомассу растений, выращенную на земельных участках эндемичных районов, которая содержала повышенную концентрацию некоторых химических веществ. Известны также и заболевания, связанные с недостаточным содержанием в почве, и соответственно, в суточном рационе, определенных микроэлементов.

Так, растения, которые выросли в районах, эндемичных по содержанию в почве селена, могут накапливать до 5000 мг/кг этого микроэлемента. Употребление такой фитомассы, полученной на щелочных землях США, Канады, Ирландии, приводило к отравлению людей и массовой гибели сельскохозяйственных животных. Селеновый токсикоз получил название "щелочной " болезни. В то же время селен - биомикроэлемент, и он обязательно должен поступать в организм человека в физиологически оптимальной суточной дозе (0,05-0,2 мг). В некоторых регионах Китая, Египта и Швеции содержание селена в почвах значительно меньше кларка (среднее содержание в земной коре). Такое низкое содержание селена в почве и соответственно в растительных продуктах является причиной возникновения болезни Кешана - селенового гипомикроэле-ментоза, при котором наблюдается ювенильная кардиопатия, повышен риск развития атеросклероза, гипертонической болезни, эндокринопатий, новообразований, встречаются хронический дерматит (зуд, слущивание кожи), артралгия.

Установлена связь между повышенным содержанием в почве молибдена и заболеваемостью молибденовой подагрой, раком пищевода, нарушением репродуктивной функции. Молибденовая подагра (гипермикроэлементоз молибдена) является эндемическим заболеванием для некоторых районов Армении (Анкаван и Кадражан). Избыточное поступление молибдена в организм человека (суточная потребность составляет 0,1-0,3 мг) приводит к повышению активности ксантиноксидазы и усиленному образованию мочевой кислоты и ее солей (уратов).

В некоторых районах Забайкалья, Восточной Сибири (Читинская, Амурская, Иркутская области), Кореи и Китая зарегистрирована так называемая уров-ская болезнь, или болезнь Кашина-Бека. В почвах этих регионов повышено содержание многих микроэлементов (стронция, железа, марганца, цинка, свинца, серебра, фтора) на фоне низкого содержания кальция. Болезнь Кашина- Бека (эндемический полигипермикроэлементоз) протекает в виде остеодефор-мирующего остеоартроза, особенно межфаланговых (медвежья лапа), тазобедренных суставов и позвоночника (утиная походка).

Чрезвычайно актуальной проблемой в Украине был эндемический зоб, который регистрировали у людей, длительное время проживающих в Карпатах и Полтавской области. В почвах этих местностей очень низкое природное содержание йода, что приводило к недостаточному его поступлению (суточная потребность человека - 0,2-0,3 мг) в организм с местными продуктами питания. Недостаток йода обусловливал гиперплазию щитовидной железы за счет гипертрофии соединительной и атрофии железистой ткани, т. е. отмечались признаки гипотиреоза (снижение обмена веществ, повышение температуры тела, ожирение, пассивность, апатия, снижение трудоспособности, выпадение волос). У детей наблюдались врожденные дефекты развития, умственная отсталость.

Загрязнение почвы мышьяком приводит к копытной болезни, которую впервые зарегистрировали в Японии. Заболели свыше 12 тыс. лиц, из них 120 детей умерли. Заболевание проявлялось признаками гиперкератоза, наблюдались выпадение волос, ломкость ногтей, неврит, паралич, нарушение зрения, поражение печени. Была доказана связь между содержанием мышьяка в почве и уровнем заболеваемости раком желудка.

В настоящее время, кроме естественных эндемичных по тому или иному химическому элементу почвенных регионов, появились искусственные биогеохимические районы и провинции. Их появление связано с использованием различных пестицидов, минеральных удобрений, стимуляторов роста растений, а также с поступлением в почву промышленных выбросов, сточных вод и отходов.

Население, длительно проживающее в этих провинциях, постоянно подвергается неблагоприятному воздействию экзогенных химических веществ. В таких искусственных геохимических провинциях отмечаются повышение уровня заболеваемости, количества случаев врожденных уродств и аномалий развития. Кроме того, уменьшается способность почвы к самоочищению. Помимо отдаленных последствий, в искусственных геохимических провинциях наблюдаются случаи не только хронических, но и острых отравлений при использовании ручного труда и проведении механизированных работ на сельскохозяйственных полях, приусадебных участках, садах, обработанных пестицидами, а также на земельных угодьях, загрязненных экзогенными химическими веществами, содержащимися в атмосферных выбросах промышленных предприятий. Так, например, загрязнение почвы фтором за счет выбросов промышленных предприятий приводило к некрозу листьев виноградной лозы и абрикосовых деревьев в долине Роны (Швейцария). Употребление продуктов

Растительного происхождения, выращенных на почве с высоким содержанием фтора, приводило к развитию флюороза. Регистрировали нарушение кроветворения у детей, а также фосфорно-кальциевого обмена, увеличение количества больных с поражением печени и почек, гастритом.

Такой загрязнитель, как никель, является токсичным для растений, почвенных микроорганизмов и человека. Он угнетает гидролитические ферменты в грубогумусной оподзоленной лесной почве. Техногенное загрязнение почвы никелем отрицательно влияло на здоровье населения, в результате чего повышался уровень заболеваемости шизофренией, раком легких и желудка.

Повышенное вследствие поступления с промышленными выбросами содержание в почве бора приводило к возникновению борного энтерита.

В незагрязненной почве ртуть обычно находится в виде следов. Поступление же в почву даже незначительных количеств ртути влияет на ее биологические свойства. Ртуть понижает амонифицирующую и нитрифицирующую активность, действие дегидрогеназ. Повышенное содержание ртути неблагоприятно влияет на организм человека. Наблюдаются увеличение частоты заболеваний нервной и эндокринной систем, мочеполовых органов у мужчин, снижение фертильности.

В свинцовых искусственных биогеохимических провинциях увеличивалось число случаев заболеваний кроветворной и репродуктивной систем, органов внутренней секреции, учащались случаи злокачественных новообразований разной локализации. Кроме того, свинец угнетает деятельность не только нитрифицирующих бактерий, но и микроорганизмов - антагонистов кишечной и дизентерийной палочек Флекснера и Зонне, увеличивает сроки самоочищения почвы. К микроэлементам, повышенное содержание которых в почве приводит к неблагоприятным изменениям, относятся также ванадий, таллий, вольфрам и др.

Аналогично накоплению в почве неорганических химических элементов и веществ избыточное содержание органических химических соединений приводит к образованию искусственных геохимических провинций. К ним относятся прежде всего пестициды.

Использование в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов стойких в окружающей среде полихлорированных бифенилов привело к значительному загрязнению ими почв на рисовых полях Японии. Именно здесь в Кюсю впервые зарегистрировали болезнь Юшо, или масляную болезнь. Заболели тогда более 1000 человек. Причиной заболевания стало употребление рисового масла, содержащего полихлорированные бифенилы. Отравление сопровождалось тошнотой, рвотой, слабостью, гиперкератозом кожи, хлоракнэ, бронхитом, гепатитом, неврологическими нарушениями. Полихлорированные бифенилы обладают способностью преодолевать трансплацентарный барьер и попадают в молоко. Поэтому заболевание регистрировали даже у новорожденных, матери которых во время беременности употребляли загрязненное растительное масло. Доказано канцерогенное действие полихлорированных бифенилов.

В искусственно созданных эндемических провинциях вследствие миграции экзогенных химических веществ из почвы в атмосферный воздух, воду или растения наблюдаются случаи острого и хронического отравления, аллергических заболеваний. Отмечается также повышение бластомогенной опасности почвы, что связано с повышенным содержанием в ней бензпирена и подобных ему соединений. Обычно это бывает вблизи аэродромов, а также вдоль "коридоров" движения самолетов. Искусственные геохимические провинции с повышенным содержанием канцерогенных веществ в почве наблюдаются также вблизи ТЭЦ с малоэффективными золоуловителями, автомагистралей, после лесных пожаров и т. п.

Почва является средой, которая определяет циркуляцию экзогенных химических веществ в системе окружающая среда-человек и может стать источником загрязнения атмосферного воздуха, воды, пищевых продуктов. Почва - это ведущее звено круговорота веществ в природе, среда, в которой непрерывно протекают разнообразные сложные процессы разрушения и синтеза органических веществ. Органические вещества, поступающие в почву в естественных условиях в виде остатков растений и животных, а также продуктов их жизнедеятельности, разрушаются различными сапрофитными почвенными микроорганизмами: бактериями, актиномицетами, грибами, водорослями, простейшими и др. В присутствии кислорода аэробные микроорганизмы разлагают углеводы до углерода диоксида и воды.

Жиры в аэробных условиях расщепляются на глицерин и жирные кислоты, которые распадаються на углерода диоксид и воду. Распад белковых соединений происходит в 2 этапа. На первом этапе - аммонификации - белки распадаются до аминокислот, которые, в свою очередь, разрушаются до аммиаа и солей аммония, а также кислот жирного и ароматического рядов. В аэробных условиях параллельно происходит второй этап минерализации азотсодержащих соединений - нитрификации, когда аммиак окисляется до нитритов, а последние - до нитратов. Таким образом, благодаря процессам разрушения органические соединения преобразуются в те формы неорганических веществ, в которых они могут стать питательным материалом для растений и снова попадают в круговорот веществ в природе.

Почва является ведущим звеном миграции химических веществ на нашей планете. К тому же в процессы миграции включаются вещества как естественного, так и антропогенного (техногенного) происхождения. Миграция осуществляется по коротким (почва - растение - почва; почва - вода - почва; почва - воздух - почва) и длинным (почва - растение - животное - почва; почва - вода - растение - почва; почва - вода - растение - животное - почва; почва - воздух - вода - растение - почва и др.) миграционным цепочкам. Пищевые цепочки могут быть чрезвычайно сложными. В них может накапливаться, концентрироваться химическое вещество. Например, в результате использования в сельском хозяйстве в качестве инсектицида ДДТ и его дальнейшей миграции концентрация этого вещества в воде озера Мичиган составляла 2 х 10"6 мг/л, в иле - 1,4 х 10"2 мг/кг, в тканях креветок - 0,41 мг/кг, в мясе рыб - 6 мг/кг, в тканях чаек - 99 мг/кг.

В эти же цепочки миграции включается и человек, который употребляет питьевую воду, пищевые продукты растительного и животного происхождения, дышит атмосферным воздухом.

Природное аномально высокое или низкое содержание в почве эндогенных для нее химических веществ, их миграция из почвы в смежные среды (воду водоемов, атмосферный воздух, растения) и по пищевым цепочкам обусловливает образование естественных биогеохимических провинций, возникновение эндемических заболеваний. Экзогенные химические вещества, которые попадают в почву случайно (со сточными водами и твердыми отходами, промышленными выбросами в атмосферу, выбросами автотранспорта) или вносят преднамеренно (химические средства защиты растений, минеральные удобрения, структурообразователи почвы), циркулируют в окружающей среде по таким же миграционным цепочкам. С ними связано образование искусственных биогеохимических провинций.

Следовательно, почва является главным элементом биосферы, где происходят процессы миграции, трансформации и обмена всех химических веществ на нашей планете.

Почва как ведущий элемент биосферы играет важную роль в формировании качества воды источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, к которым относятся в первую очередь подземные воды (грунтовые, межпластовые напорные и безнапорные), а также поверхностные водоемы (реки, озера, водохранилища). Химический состав воды поверхностных и подземных водоемов тесно связан с химическим составом почвы (см. с. 60).

Почва влияет на качественный состав атмосферы. Разнообразные по физико-химическим свойствам химические соединения, которыми перенасыщена почва вследствие техногенного загрязнения, путем испарения поступают в атмосферный воздух, накапливаются в приземном слое в концентрациях, превышающих предельно допустимые, т. е. достигают уровней, опасных для здоровья человека. Взаимодействие почвы с атмосферным воздухом - чрезвычайно сложный процесс.

Следует заметить, что почва имеет поры, и если она сухая, то они заполнены почвенным воздухом. Концентрации газов и паров в почвенном воздухе отличаются от таковых в атмосфере. Поэтому постоянно происходит диффузия, т. е. перемещение по градиенту концентраций: газообразные вещества, которых много в почвенном воздухе (например, углерода диоксид), поступают в приземный слой атмосферы и, наоборот, газы, парциальное давление которых в атмосфере выше (например, кислород), перемещаются в почву. Кроме того, существует так называемое дыхание почвы, которое связано с одновременным поступлением всей смеси газов и паров, образующих почвенный воздух, в приземный слой атмосферы при повышении температуры почвы и снижении барометрического давления.

Примером влияния химического состава почвы на качество атмосферного воздуха является природная ртутная биогеохимическая провинция горного Алтая, расположенная на территории залегания ртутьсодержащих руд. Почвы этой провинции содержат ртуть в концентрациях от 0,3 до 12,0 мг/кг, хотя в почвах других территорий она колеблется в пределах 0,04-0,12 мг/кг. Уровень ртути в атмосферном воздухе провинции составляет 7-13 мкг/м3, что также значительно превышает средний фоновый уровень для паров ртути в приземном слое атмосферы - 0,002 мкг/м3. Содержание ртути в моче жителей этой местности также повышено. К тому же оно возрастало с увеличением продолжительности контакта: среди детей дошкольного возраста составляло 0,014 мг/л, среди школьников - 0,021 мг/л, среди взрослых - 0,033 мг/л. Наблюдалось повышение заболеваемости населения (болезни нервной и эндокринной систем, мочеполовой системы у мужчин), снижение фертильности.

Еще одним примером влияния почвы на состояние атмосферного воздуха является образование так называемого токсического тумана на сельскохозяйственных полях, обработанных пестицидами. Следует отметить, что из почвы, обработанной пестицидами, особенно высоколетучими фосфорорганическими соединениями, постоянно испаряется определенное количество пестицида. Этот процесс длится до достижения динамичного равновесия между пестицидом, который находится в почве, и его парами в приземном слое воздуха. Вследствие этого в приземном слое сухого воздуха формируются определенные концентрации пестицидов, которые в отдаленные сроки (через 1-2 нед) после обработки полей в большинстве случаев невысокие и безопасные для здоровья. Но при определенных метеорологических условиях, которые способствуют образованию тумана на полях, концентрации пестицидов в приземном слое воздуха могут значительно повышаться. Это происходит следующим образом. Вследствие предшествующих дождей почва обильно увлажнена. За ночь температура воздуха снижается. Почва обладает высокой теплоемкостью и лучше удерживает тепло. Поэтому утром почва теплее воздуха. Влага с теплой поверхности почвы испаряется и в виде пара попадает в холодный воздух. Происходит ее конденсация с образованием мелкодисперсного водяного тумана (аэрозоля), который при неблагоприятных метеорологических условиях (температурная инверсия, малые скорости ветра) некоторое время не рассеивается. На поверхности мельчайших капелек водяного тумана сорбируются молекулы пестицидов, находившиеся в виде пара в приземном слое сухого воздуха. Площадь поверхности капелек водного тумана очень большая. Теперь в воздухе отсутствует паровая фаза пестицида. Это нарушает динамическое равновесие, для достижения которого новая порция пестицида испаряется из почвы в воздух и зависит от его физических параметров: водности и дисперсности. Водяные частицы тумана имеют малые размеры, но характеризуются большой величиной суммарной поверхности в единице объема, на которой происходит адсорбция паров пестицидов. Вследствие адсорбции молекул пестицидов на поверхности капелек водяного тумана снижается упругость их паров, и для восстановления равновесия с поверхности почвы испаряется дополнительная порция пестицидов до достижения адсорбционного равновесия и равновесной упругости паров. В результате этого концентрация пестицидов в приземном слое атмосферы может превысить ПДК на величину от одного до нескольких порядков. Такие концентрации уже является опасными для здоровья и могут вызвать острые отравления.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что атмосферный воздух, загрязненный химическими веществами, мигрировавшими из почвы, может быть опасным для здоровья людей.

Почва как фактор передачи возбудителей инфекционных заболеваний и инвазий людей (эпидемиологическое значение почвы). Эпидемиологическое значение почвы состоит в том, что в ней, несмотря на антагонизм почвенной сапрофитной микрофлоры, возбудители инфекционных заболеваний могут достаточно продолжительное время сохранять жизнеспособность, вирулентность и патогенность. Так, в почве, особенно в ее глубоких слоях, сальмонеллы брюшного тифа могут выживать до 400 сут. В течение этого времени они могут загрязнять подземные источники водоснабжения и заражать человека. Достаточно длительное время в почве могут сохраняться не только патогенные микроорганизмы, но и вирусы (табл. 46).

Особенно долго (20-25 лет) в почве сохраняются споры анаэробных микроорганизмов, которые постоянно встречаются в почве населенных мест. К ним относятся возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма, сибирской язвы. Длительное пребывание в почве указанных патогенных микроорганизмов и их спор является причиной возникновения соответствующих инфекционных заболеваний при попадании в рану человека загрязненной почвы, употреблении загрязненных пищевых продуктов.

Загрязненная почва может выполнять роль фактора передачи человеку возбудителей как антропонозных, так и зооантропонозных инфекций. Среди ан-тропонозных - кишечные инфекции бактериальной природы (брюшной тиф, паратифы А и Б, бактериальная и амебная дизентерия, холера, сальмонелле-зы, эшерихиоз), вирусной этиологии (гепатит А, энтеровирусные инфекции - полиомиелит, Коксаки, ECHO) и протозойной природы (амебиаз, лямблиоз). К зооантропонозам, которые могут распространяться через почву, относятся: лептоспироз, в частности безжелтушная форма, водная лихорадка, инфекционная желтуха, или болезнь Васильева-Вейля, бруцеллез, туляремия, сибирская язва. Через почву могут передаваться также микобактерии туберкулеза. Особенно велика роль почвы в передаче глистных инвазий (аскаридоза, трихо-цефаллеза, дифиллоботриоза, анкилостомидоза, стронгилоидоза). Для указанных инфекций и инвазий характерен фекально-оральный механизм передачи, который для кишечных инфекций является ведущим, а для других - одним из возможных.

ТАБЛИЦА 46 Выживаемость некоторых патогенных микроорганизмов в почве

Фекально-оральный механизм передачи инфекционных заболеваний через почву - многоэтапный процесс, характеризующийся последовательным чередованием трех фаз: выделение возбудителя из организма в почву; пребывание возбудителя в почве; внедрение возбудителя в видово-детерминированный организм биологического хозяина и сводится к следующему. Патогенные микроорганизмы или яйца геогельминтов с экскрементами больного человека или носителя инфекции или же больного животного (при зооантропонозных инфекциях) попадают в почву, в которой какое-то время сохраняют жизнеспособность, патогенные и вирулентные свойства. Находясь в почве, возбудители инфекционных заболеваний могут попасть в воду подземных и поверхностных источников, а оттуда в питьевую воду, с которой попадают в организм человека. Кроме того, из почвы возбудители могут попасть на овощи, ягоды и фрукты, на руки. Их распространяют также грызуны, мухи и другие насекомые. Передача инфекции может происходить следующими путями:

Известен случай эпидемии брюшного тифа, охватившей за 36 дней 60% воспитанников детского сада. Инфицированным оказался песок на игровых площадках. Возбудители брюшного тифа попали в организм детей через загрязненные песком руки. Имеются данные о проникновении возбудителей брюшного тифа и дизентерии из загрязненной почвы в грунтовую воду, что привело к вспышкам кишечных инфекций у населения, которое пользовалось водой из колодца.

Следует отметить, что споры сибирской язвы, микобактерии туберкулеза, вирусы полиомиелита, Коксаки и ECHO, возбудители еще некоторых инфекций дыхательных путей могут распространяться с почвенной пылью, т. е. воздушно-пылевым путем, вызывая соответствующие инфекционные заболевания. Кроме того, заражение людей сибирской язвой возможно во время непосредственного контакта с инфицированной почвой (через поврежденную кожу).

Спорообразующие клостридии (Cl. botulinum, Cl. tetani, Cl. perfringens, Cl. histolyticum и др.) попадают в почву преимущественно с экскрементами животных и людей. Споры клостридии ботулизма обнаруживают не только в культивируемой, но и в необработанной почве. Они выделены в пробах почвы Калифорнии (70% случаев), Северного Кавказа (40%), их находили в прибрежной зоне Азовского моря, в иле и морской воде, на поверхности овощей и фруктов, в кишечнике здоровых животных, свежей красной рыбы (осетр, белуга и др.), в кишечнике (15-20%) и в тканях (20%) уснувшей рыбы. Нарушение технологии обработки продуктов на предприятиях пищевой промышленности и в домашних условиях, особенно консервов из овощей, мяса и рыбы, а также при копчении и солении рыбы, изготовлении колбасных изделий приводит к размножению палочки ботулизма и накоплению ботулинического токсина. Употребление в пищу таких продуктов приводит к развитию тяжелого заболевания с симптомами поражения центральной нервной системы.

Споры возбудителей столбняка и газовой гангрены проникают в организм человека через поврежденную кожу и слизистые оболочки (мелкие, обычно колотые, раны, ссадины, занозы, через некротизированнные ткани при ожогах). Почва и почвенная пыль при столбняке являются одним из факторов передачи инфекции.

Почва играет специфическую роль в распространении геогельминтозов - аскаридоза, трихоцефаллеза, анкилостомидоза, стронгилоидоза. Выделенные в почву (незрелые) яйца Ascaris lumbricoides, Trichiuris trichiura, Ancylostoma duodenale и Stronguloides stercoralis не способны вызвать инвазию. Оптимальные условия для развития (дозревания) яиц в почве создаются при температуре от 12 до 38 °С, достаточной влажности и наличии свободного кислорода. В зависимости от условий дозревание яиц геогельминтов длится от 2-3 нед до 2-3 мес. Лишь после этого они становятся инвазивными, т. е. способными при попадании в организм человека через загрязненные руки, овощи, фрукты и другие продукты питания вызвать болезнь. Яйца геогельминтов, попадая на поверхность почвы, отмирают, но на глубине от 2,5 до 10 см, защищенные от инсоляции и высыхания, они сохраняют жизнеспособность, по последним данным, до 7-10 лет.

Эпидемиологическое значение почвы состоит еще и в том, что загрязненная органическими веществами почва является местом обитания и размножения грызунов (крыс, мышей), являющихся не только переносчиками, но и источниками многих опасных зооантропонозов - чумы, туляремии, лептос-пироза, бешенства.

Кроме того, в почве живут и размножаются мухи, являющиеся активными переносчиками возбудителей кишечных и других инфекционных заболеваний.

Наконец, в почве может происходить естественное обеззараживание сточных вод и отходов от содержащихся в них патогенных микроорганизмов и гельминтов.

Почва является естественной средой для обезвреживания жидких и твердых бытовых и промышленных отходов. Это та система жизнеобеспечения Земли, тот элемент биосферы, в котором происходит детоксикация (обезвреживание, разрушение и превращение в нетоксические соединения) основной массы поступающих в нее экзогенных органических и неорганических веществ. По словам известного гигиениста XIX ст. Рубнера, почва является "... единственным местом, удовлетворяющим всем требованиям и дарованной самой природой для обезвреживания загрязнений. Но ее детоксикационная способность имеет предел, или порог, экологической адаптационной возможности".

При превышении порога экологической адаптационной возможности почвы нарушаются характерные для данного вида почвы величины естественных процессов самоочищения, и она начинает отдавать в растения, атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды биологические и химические загрязнители, которые могут накапливаться в контактирующих с почвой средах в количествах, опасных для здоровья люей, животных и растений.

Попавшие в почву органические вещества (белки, жиры, углеводы растительных остатков, экскрементов или трупов животных, жидких или твердых бытовых отходов и пр.) разлагаются вплоть до образования неорганических веществ (процесс минерализации). Параллельно в почве происходит процесс синтеза из органических веществ отходов нового сложного органического вещества почвы - гумуса. Описанный процесс называется гумификацией, а оба биохимических процесса (минерализация и гумификация), направленные на восстановление природного состояния почвы, - ее самоочищением. Этим термином обозначают и процесс освобождения почвы от биологических загрязнений, хотя в этом случае следует говорить о природных процессах ее обеззараживания. Что касается процессов самоочищения почвы от ЭХВ, то правильнее их называть процессами детоксикации почвы, а все процессы вместе - процессами обезвреживания почвы.

Процесс самоочищения почвы от чужеродного органического вещества очень сложный и осуществляется главным образом за счет сапрофитных почвенных микроорганизмов. Проникновение необходимых для существования питательных веществ в микробную клетку происходит за счет осмотического всасывания через мелкие поры в клеточной стенке и цитоплазматической мембране. Поры настолько маленькие, что сложные молекулы белков, жиров и углеводов через них не проникают. Лишь в случае расщепления сложных веществ до более простых молекул (аминокислот, моносахаридов, жирных кислот) питательные вещества могут поступить в микробную клетку.

Для осуществления такого способа питания в процессе эволюции у микроорганизмов выработалась способность выделять в окружающую среду гидролитические ферменты, которые подготавливают содержащиеся в ней сложные вещества к усвоению микробной клеткой. Все ферменты микроорганизмов по месту их действия подразделяют на две группы: экзоферменты, действующие вне клетки, и эндофер-менты, действующие внутри клетки. Экзоферменты участвуют в подготовке питательных веществ к поступлению их в клетку, а эндоферменты способствуют их усвоению. Характер действия ферментов различен. Эстеразы (липазы), расщепляющие жиры, встречаются во многих плесневых грибах и бактериях. Протеазы, расщепляющие белковые молекулы, выделяются многими гнилостными бактериями и т.д.

Углеводы (полисахариды), попавшие в почву с отходами, под действием экзоферментов (карбогидраз) превращаются в ди- и моносахариды, которые всасываются микробной клеткой. В аэробных условиях под действием эндо-ферментов большая часть моносахаридов окисляется в процессе эндогенного дыхания, а незначительная часть используется для синтеза гликогена (см. с. 272).

В анаэробных условиях биохимический процесс распада углеводов протекает гораздо сложнее и заключается в образовании жирных кислот с последующим их распадом до органических спиртов, углерода диоксида, метана, водорода и других газообразных веществ с выделением энергии. При этом микроорганизмы получают энергию. Анаэробное дыхание осуществляется без участия свободного кислорода, но количество энергии, образующееся при этом, гораздо меньше, чем при кислородном дыхании.

Расщепление жиров (см. с. 273) происходит очень медленно, так как они мало подвержены процессам биохимического разрушения. Под действием экзоферментов (липаз, эстераз) жиры расщепляются до жирных кислот и глицерина, которые в аэробных условиях разлагаются эндоферментами до углерода диоксида и воды с выделением энергиии. В анаэробных условиях жирные кислоты и глицерин расщепляются примерно по той же схеме, что и углеводы, до углерода диоксида, метана, водорода. Образуются также летучие жирные кислоты с неприятным запахом. Некоторое количество жирных кислот не разрушается, а используется для синтеза липидов микробной клетки.

Расщепление белков также происходит с участием сапрофитных почвенных микроорганизмов, для которых именно белоксодержащие вещества являются источником азота. Под действием экзоферментов, выделяемых микроорганизмами, сложные белковые молекулы (полипептиды) расщепляются до альбуминов и пептонов, а затем до аминокислот. Многие бактерии содержат фермент триптазу, непосредственно расщепляющий белки на аминокислоты,минуя стадию пептонов. ж

Большая часть аминокислот после поступления в микробную клетку используется как пластический и энергетический материал размножающимися сапрофитными почвенными микроорганизмами. В дальнейшем после отмирания этих микроорганизмов образуется гумус - органическое вещество, входящее в состав почвы. В состав гумуса, кроме протеиновых комплексов, входят органические кислоты, гемицеллюлоза, жиры, образовавшиеся в результате микробного синтеза. В гумусе содержится много сапрофитных почвенных микроорганизмов, отсутствуют патогенные микроорганизмы, за исключением спо-рообразующих. Несмотря на наличие в гумусе органических соединений, он не загнивает, не выделяет газов с неприятным запахом и не привлекает мух.

Гумус может использоваться в качестве органического удобрения, поскольку медленно разлагается, постепенно отдавая растениям питательные вещества. Процесс образования гумуса получил название гумификации.

Часть аминокислот подвергается дезаминированию с образованием аммиака, углерода диоксида и воды. Процесс разрушения белков до аммиака называют аммонификацией. В аэробных условиях аммиак, растворяясь в воде, превращается в аммония гидроксид, который, соединяясь с углекислотой, превращается в аммония карбонат.

Кроме того, аммония карбонат образуется и вследствие самоокисления белковых веществ сапрофитных почвенных микроорганизмов.

Аммония карбонат, образовавшийся как при дезаминировании, так и в процессе гибели микроорганизмов и при гидролизе мочевины и других продуктов азотистого обмена, подвергается биохимическому окислению при участии аэробных бактерий. Этот процесс, получивший название нитрификации, осуществляется в две фазы: в первую фазу биохимического окисления аммонийные соли превращаются в азотистые соединения (нитриты) бактериями рода Вас. nitrosomonas, а во второй - в азотные соединения (нитраты) бактериями рода Вас. nitrobacter.

Азотная кислота в виде минеральных веществ (нитратов) является остаточным продуктом окисления белковых соединений и продуктов их обмена.

Одновременно с процессами окисления в почве происходят и восстановительные процессы, которые получили название денитрификации. Под денитри-фикацией понимают восстановление микроорганизмами нитратов независимо от того, образуются ли при этом нитриты, низшие азота оксиды, аммиак или свободный азот.

Степень восстановительного действия бактерий зависит не только от их биохимических характеристик, но и от состава среды, ее активной реакции (pH) и других условий. Так, в щелочной среде в аэробных условиях восстановительный процесс протекает до образования солей азотистой кислоты (нитритов); в кислой среде в анаэробных условиях - до аммиака.

Под денитрификацией в более узком значении слова понимают разложение нитратов и нитритов с выделением свободного азота. Если в среде нет кислорода или его содержание ограничено, денитрифицирующие бактерии берут его у солей азотной и азотистой кислот и одновременно окисляют безазотные органические соединения, получая при этом энергию. Азот нитратов они также используют для построения цитоплазмы. Этот сложный процесс является одновременно восстановительным и окислительным (см. с. 275).

Гигиеническое значение денитрификации весьма важно в связи с тем, что этот процесс при работе сооружений по почвенной очистке может стать преобладающим, когда нарушается воздухопроницаемость почвы, например, в начальный период эксплуатации полей орошения. Положительным в этом процессе является то, что при дефиците кислорода в воздухе может использоваться кислород нитратов, и этот процесс предотвращает загрязнение ими подземных вод. Часть нитратов, образовавшихся в процессе биохимического окисления органических веществ, усваивается корневой системой растений, а часть денитрифицируется. Азот нитратов может быть также использован для синтетических процессов микроорганизмами.

В условиях, способствующих размножению анаэробных микроорганизмов, образуются промежуточные продукты распада белков (индол, скатол, меркаптаны, летучие жирные кислоты, сероуглерод и др.). Для них характерен неприятный сильный запах. Такие условия создаются в результате перегрузки почвы органическими отходами, особенно в случае ее тяжелого механического состава (средние и тяжелые супески, суглинки, глины) и повышенной влажности.

По мере самоочищения почвы от органических загрязнений отмирает и патогенная микрофлора, главным образом неспорообразующие микроорганизмы. К факторам, которые способствуют отмиранию патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов, относятся бактериофаги и антибиотики, имеющиеся в почве, солнечная радиация, высыхание почвы. Все вышеизложенное свидетельствует о большом гигиеническом значении процессов самоочищения почвы, которые можно использовать и даже воспроизводить на искусственных сооружениях, предназначенн