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

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

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

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

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

Особое место в истории санитарной охраны почвы занимают исследования ученых второй половины XIX в. Заслуживает внимания деятельность выдающегося немецкого ученого, основоположника экспериментальной гигиены Макса Жозефа Петтенкофера (1818—1901). В то время роль микроорганизмов в инфекционном процессе еще не была установлена. Практически ничего не знали о микрофлоре почвы. Возможно, поэтому М. Петтенкофер связывал все болезни с ее свойствами, создав "почвенную, или локалистическую, теорию возникновения и распространения болезней", которая развивала миазматическую теорию Гиппократа.

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

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

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

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

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

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

Суть триады Генле—Коха заключается в следующем: 1) микроорганизм, предполагаемый в качестве возбудителя инфекционного заболевания, всегда должен быть обнаружен только при данном заболевании, не выделяться при других болезнях и от здоровых людей; 2) данный микроорганизм должен быть выделен в чистой культуре; 3) чистая культура микроорганизма должна вызывать у экспериментальных животных заболевание с клинической и патологоанатомической картиной, свойственной заболеванию человека.

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

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

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

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

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

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

Локалистическая теория М. Петтенкофера обусловила проведение оздоровительных мероприятий во многих странах мира. Во-первых, началось бурное благоустройство городов, населенные пункты стали очищать от жидких и твердых отходов. Под строительство новых населенных пунктов выбирали места с хорошо инсолируемыми, сухими почвами, низким уровнем залегания грунтовых вод и т. д. Во-вторых, локалистическая теория явилась толчком для изучения санитарного состояния почвы населенных мест и разработки методик его исследования. В этот период оригинальные исследования по изучению свойств почвы проводили М. Петтенкофер, его последователи Фодор, Флек, Флюгге, Гофман, Зойка, Р. Эммерих, Ренк и др. В отечественной гигиенической науке вопросам санитарной охраны почвы также уделялось большое внимание, о чем свидетельствовали труды Ф. Ф. Эрисмана, О. П. Доброславина, С. Ф. Бубнова, Д. П. Величковского, В. Я. Головацкого и др. В частности, О. П. Доб-рославин исследовал почву Санкт-Петербурга, С. Ф. Бубнов и П. М. Козлов — Киева. Кроме того, методиками исследования физического, газового и химического состава почвы, разработанными в тот период, пользуются и в наше время.

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

Второй период современной истории развития санитарной охраны почвы (1852—1952) связан с тщательным изучением не только ее физических свойств и химического состава, но и всего живого, что населяет почву. Проведенные в этом направлении исследования продемонстрировали, что почва играет большую роль в эпидемиологии кишечных инфекций и инвазий. В эти годы русский ученый О. П. Виноградов (1895—1975) положил начало учению о природных биогеохимических провинциях, которые играют ведущую роль в возникновении эндемических болезней, связанных с избытком или недостатком химических элементов в почве. Изучая микроэлементный состав почв в разных регионах России и бывшего СССР, он заметил, что в некоторых местностях содержание тех или иных химических элементов в почве слишком велико или, наоборот, слишком мало. Недостаток или избыток тех или иных химических элементов в почве приводил к дефициту или избытку их в поверхностных и подземных водах, и, как следствие, в питьевой воде и пищевых продуктах. Кроме того, аномально высокое или низкое содержание химических элементов выявляли в пищевых продуктах растительного и животного происхождения. Определенным образом это влияло на здоровье людей, продолжительное время проживавших в той местности. У них регистрировали заболевания, которых у жителей других регионов не было. Такие местности получили название биогеохимических провинций, а заболевания, которые там регистрировались, — геохимических эндемий, или эндемических болезней. Результаты исследований продемонстрировали, что почве принадлежит ведущая роль в возникновении эндемических болезней, классическими представителями которых являются эндемический зоб и флюороз.

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

Третий период (1952—1972) характеризуется повышением внимания к проблемам гигиены почвы. В это время основным и наиболее опасным в санитарном и эпидемиологическом отношении источником загрязнения почвы были твердые и жидкие бытовые и промышленные отходы, которые содержали значительное количество патогенных бактерий, вирусов, простейших, яиц геогельминтов и токсических химических веществ. Поэтому усилия гигиенистов главным образом были направлены на разработку научно обоснованных систем сбора, удаления, обезвреживания и утилизации твердых и жидких бытовых и промышленных отходов в населенных пунктах. Внедрение таких систем в населенных пунктах давало возможность влиять на механизм передачи возбудителей кишечных инфекций и инвазий как самое чувствительное звено эпидемического процесса и тем самым предупреждать распространение кишечных инфекций и инвазий, а также техногенных интоксикаций среди населения. Актуальным оказалось установление СЗЗ между очистными канализационными сооружениями и жилыми зданиями, водозаборными сооружениями.

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

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

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

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

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

Соблюдение максимально допустимой концентрации химического вещества в почве обеспечивало: а) отсутствие химического вещества в воде или содержание его на уровне значений, не превышающих ПДК этого вещества в питьевой воде; б) отсутствие изменений пищевой ценности продуктов растительного происхождения, запаха атмосферного воздуха, цвета, вкуса и запаха воды и пищевых продуктов после определенного срока обработки почвы; в) отсутствие влияния ЭХВ на процессы самоочищения в почве и урожайность выращиваемых сельскохозяйственных культур.

Впервые основные принципы предложенного нами нового методологического подхода к особенностям нормирования ЭХВ в почве были доложены на научной сессии АМН СССР по проблеме "Гигиена и эпидемиология села", которая состоялась 14—15 июня 1972 г. в Саратове. Основные концептуальные положения теории, методологии и принципиальной схемы как единой системы нормирования ЭХВ в почве были одобрены на XVI Всесоюзном съезде гигиенистов и санитарных врачей (Москва, 1972). Это положило начало четвертому периоду развития санитарной охраны почвы (с 1972 г. и до настоящего времени). В дальнейшем это положение было отражено в разработанных впервые в мировой практике "Методических рекомендациях по установлению ПДК химических веществ в почве" (1976), "Методических рекомендациях по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве" ( 1982), монографии "Санитарная охрана почвы от загрязнения химическими веществами" (1977), руководстве "Гигиеническое нормирование химических веществ в почве" ( 1986). Сегодня в странах СНГ в соответствии с разработанными рекомендациями научно обоснованы и утверждены гигиенические нормативы содержания в почве 460 ЭХВ. Среди этих нормативов 185 ПДК установлены экспериментально, а 275 ОДК — с использованием математических методов. Внедрение этих нормативов способствовало уменьшению количества случаев острых и хронических отравлений, а также других неблагоприятных воздействий на население вследствие контакта с почвой, загрязненной ЭХВ.

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

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

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