第六章 土壤卫生

　　基本概念

　　土壤卫生的基本任务：

　　研究土壤环境对居民健康的影响;

　　制订土壤卫生标准和卫生要求;

　　进行土壤各种物质或元素背景值研究和土壤卫生监督与监测;

　　制订保护土壤自净能力和清洁状态的措施以及有效地处理各种废弃物的措施等。

　　土壤中元素的背景值，亦称本底值，是指该地区未受污染的天然土壤中各种元素的含量。

　　土壤的污染与自净

　　一、土壤的污染

　　土壤污染 在人类生产和生活活动中排出的有害物质进入土壤中，影响农作物的生长发育，直接或间接地危害人畜健康的现象，称为土壤污染。

　　土壤污染的主要来源有:

　　(1)生活污染:包括人畜粪便、生活垃圾和生活污水等;

　　(2)工业和交通污染:主要是工业废水、废气、废渣以及机动车废气污染;

　　(3)农业污染:主要是农药和化肥污染。

　　土壤污染物种类繁多，主要有三大类：

　　化学污染物(主要是一些重金属和农药) 主要来自工业废水、废气、废渣和农业污染;

　　生物性污染物(如病原体等) 主要来自粪便、垃圾和污水;

　　放射性污染物 来自核试验、核电站和科研机构排出的废水、废气和废渣。

　　土壤污染物污染土壤的方式有3种:

　　(1)气型污染，是由大气中污染物沉降至地面而污染土壤。

　　(2)水型污染，主要是工业废水和生活污水通过污水灌田而污染土壤。

　　(3)固体废弃物型污染，是工业废渣、生活垃圾粪便、农药和化肥等对土壤的污染。

　　二、土壤污染的自净

　　土壤污染自净是指受污染的土壤通过物理、化学和生物学的作用，使病原体死灭，各种有害物质转化到无害的程度，土壤可逐渐恢复到污染前的状态。

　　(一)病原体的死灭

　　病原微生物进入土壤后，受日光的照射，土壤中不适宜病原微生物生活的环境条件，微生物间的拮抗作用，噬菌体作用，以及植物根系分泌的杀菌素等许多不利因素的作用下而死亡。

　　(二)有机物的净化

　　土壤中的有机污染物在微生物的作用下，便有机物逐步无机化或腐殖质化。

　　1.有机物的无机化 含氮有机物在土壤微生物的作用下，分解成氨或氨盐，称为氨化阶段。在充足氧气和亚硝酸菌的作用下，氨被氧化成亚硝酸盐，进一步在硝酸菌的作用下氧化成硝酸盐，称为硝化阶段。含碳有机物在氧气充足的条件下最终形成二氧化碳和水，在厌氧条件下则产生甲烷。含硫和磷约有机物，在氧气充足的条件下最终分别形成硫酸盐或磷酸盐。在厌氧条件下则产生硫醇、硫化氢或磷化氢等恶臭物质，和含氮、碳有机物产生的氨，甲烷等一起以恶臭污染环境。

　　2.有机物的腐殖质化

　　腐殖质 有机物在土壤微生物的作用下分解成为简单的化合物的同时，又重新合成复杂的高分子化合物，称为腐殖质。

　　腐殖质的成分很复杂，其中含有木质素、蛋白质、碳水化合物、脂肪和腐殖酸等。

　　腐殖质化的卫生学意义：

　　腐殖质的化学性质稳定，病原体已经死灭，不招引苍蝇，没有不良气味，质地疏松，在卫生上是安全的，又是农业上一种良好的肥料。

　　(三)化学污染物在土壤中的迁移、转化和残留

　　重金属和农药的残留 土壤中的重金属污染，如不迁移出去，几乎可以长期以不同形式存在于土壤中。含有铅、砷、汞等农药的半减期为10-30年，有机氯农药也需2-4年。化学污染物在土壤或农作物中的残留情况与化学污染物的特性及土壤的理化特性有关。残留情况常用半减期和残留期表示。

　　土壤的环境容量 土壤对某污染物的环境容量是指一定环境单元，一定时间内，在不超过土壤卫生标准的前提下土壤对该污染物能容纳的最大负荷量。土壤的环境容量是制定卫生标准和防护措施的重要依据。

　　土壤污染对健康的影响

　　一、重金属污染的危害

　　镉污染与痛痛病

　　痛痛病最早发生在日本富山县神通川流域，由于含镉废水污染农田而引起的公害病。患者全身疼痛，终日喊疼不止，故名痛痛病(亦称骨痛病)。

　　病因主要是含镉废水排入农田污染了稻米，居民长期食用含镉很高的稻米(称镉米)而发病。

　　患者多为40岁以上多胎生育妇女。

　　主要临床表现有:早期腰背疼，膝关节疼，以后遍及全身的刺痛，止痛药无效。患者易在轻微外伤下发生多发性骨折，甚至在咳嗽、喷嚏时也引起骨折。四肢弯曲变形，脊柱受压缩短变形，骨软化和骨质疏松，行动困难，被迫长期卧床。

　　患者尿镉含量高、尿糖增高，尿中低分子蛋白增多，尿酶有改变。尿中镉含量可高达每升数十微克，最高可达100ug/L(正常人尿镉在2ug/L以下)。由于镉损坏了肾小管，使肾功能异常，引起钙、磷代谢障碍，导致骨质脱钙，尿钙增多。

　　该病多在营养不良的条件下发病，最后患者多因极度衰弱和并发其他疾病而死亡。

　　此病发病缓慢，最短潜伏期为2-4年。镉在体内的生物半减期为16-33年，经过长期的蓄积达到一定程度才发病。

　　本病无特效疗法，死亡率很高。

　　预防措施除保证土壤中镉含量不超过1.Omg/kg外，世界卫生组织(WHO)还建议成人每周摄人的镉不应超过400-500ug。

　　我国环境镉污染所致健康危害区判定标准

　　为早期发现镉污染的健康危害，我国制订了《环境镉污染所致健康危害区判定标准(GB17211-1998)》。判定标准是指从环境卫生学观点，判定环境某污染因子是否已构成当地定居人群某种健康危害的准则(见表6-3)。数项健康危害指标均达到判定值，而且同时出现在同一受检人的例数与受检总人数之百分比，称为联合反应率。

　　根据镉污染区现场的环境卫生学调查资料，以当地接触镉的定居人群镉负荷量增加为先决条件，排除职业性镉接触，结合靶器官肾脏重吸收功能和肾小管细胞损害的健康危害指标及其达到判定值的联合反应率水平，作出该污染区镉是否己构成当地人群慢性镉危害早期的判定。

　　有明确的工业镉污染源和环境长期受到含镉工业废弃物的污染，当地饮用水、灌溉水和自产粮食、蔬菜食品或单项或多项的超过国家标准的地区为观察区。一直居住在镉污染区并食用当地自产的粮食、蔬菜等主要食品的非流动居民;

　　当地居民平均每日镉摄入量达到300ug;年龄25-54岁的长期定居居民为调查人群。

　　三项健康危害指标同时达到判定值的受检者，为镉污染所致慢性早期健康危害的个体，并列为追踪观察对象。三项健康危害指标同时达到判定值的一群受检者例数占受检总人数的联合反应率达到判定值的，确认该污染区镉已构成对当地定居人群的慢性早期健康危害。

　　土壤铊污染与慢性铊中毒

　　土壤铊污染通过冶炼和工业生产的废水、废气、废渣污染土壤而引起居民中毒。

　　经调查，我国贵州兴义地区灶矾山麓矿渣中铊化合物含量为106mg/kg。矿渣被雨水淋溶进入土壤中，使土壤铊含量达5Omg/kg，再被蔬菜吸收富集后，造成蔬菜中铊含量可达11.4mg/kg。

　　当地居民中曾出现铊中毒患者200多例。

　　铊中毒的主要症状是头痛、头晕、失眠、多梦、记忆力减退、四肢无力、周围神经炎以及脱发(可出现斑秃或全秃)等。

　　土壤铬污染

　　土壤受铬污染对健康的危害主要是六价铬。

　　土壤铬污染主要来自铬矿和金属冶炼、电镀、制革等工业废水、废气、废渣。

　　六价铬易溶于水，所以容易经过土壤进入农作物而危害居民健康。

　　二、农药污染的危害

　　即使土壤中农药的残留浓度一般是很低的，但通过食物链和生物浓缩可使生物体内浓度提高至几千倍，甚至几万倍。而且农药污染后，主要通过饮食进入机体，产生各种危害。

　　(一)急性中毒

　　急性农药中毒的常见原因多为不正确的使用农药、误服及自杀等

　　(二)慢性中毒

　　长期接触农药可以引起慢性中毒。报道最多的是有机氯和有机磷农药慢性中毒。

　　有机氯农药慢性中毒主要表现为食欲不振、上腹部和肋下疼痛、头晕、头痛、乏力、失眠、噩梦等，还可引起肝肿大和肝功能异常。有机氯农药的脂溶性决定了它在人体脂肪中的蓄积。有的高达lOmg/kg以上。有机磷农药慢性中毒除一般症状外，主要表现为血液中胆碱酯酶活性显著而持久的降低。农药的慢性中毒还表现在人体内影响多种酶的活性，如肝微粒体酶、谷丙转氨酶、醛缩酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和三磷酸腺苷等。酶活性的改变，必然引起体内生理、生化功能紊乱和病理改变。对内分泌系统和免疫功能等也有一定影响。

　　(三)致突变、致癌和致畸作用

　　三、生物性污染的危害

　　土壤的生物性污染仍然是当前土壤污染的重要危害，影响面广。

　　(一)引起肠道传染病和寄生虫病

　　人体排出的含有病原体的粪便污染土壤，人生吃在这种土壤中种植的蔬菜瓜果等而感染得病(人-土壤-人)。

　　(二)引起钩端螺旋体病和炭疽病

　　含有病原体的动物粪便污染土壤后，病原体通过皮肤或粘膜进入人体而得病(动物-土壤-人)。

　　(三)引起破伤风和肉毒中毒

　　天然土壤中常含有破伤风杆菌和肉毒杆菌，人接触土壤而感染(土壤-人)。

　　土壤质量标准和废物排放标准

　　一、土壤卫生标准

　　土壤卫生标准是指土壤中有害物质的最高容许浓度。

　　(一)制订土壤卫生标准的原则

　　1.不影响人体健康 在该标准的范围内，土壤不致使农作物、水和空气超过各自的卫生标准而影响健康。

　　2.不影响土壤自净 制订土壤卫生标准要保证土壤的自净过程的五常进行。

　　(二)土壤卫生标准的研究方法

　　制订土壤中有害物质卫生标准时，首先应收集该物质的理化性质及其在土壤环境中存在的状态、含量、降解产物和分析方法等资料。

　　1.实验研究

　　(1)有害物质在土壤中稳定性的研究:

　　(2)有害物质向农作物、地下水和空气中迁移情况的研究:

　　(3)有害物质对土壤自净过程影响的研究:

　　(4)卫生毒理实验研究:

　　2.现场流行病学调查研究

　　首先调查各类型土壤中该化学物质的本底水平，各地区土壤实际污染情况，以及迁移、转化和自净规律。然后以研究土壤污染与居民的健康状况、生长发育、疾病的发病率、患病率和某些生理、生化、免疫反应指标之间的关系，查明土壤中有害物质对居民健康有轻微影响的浓度和对健康有危害的浓度，为制订土壤卫生标准提供直接依据。

　　综合上述研究结果，制订出土壤中有害物质的最高容许浓度标准。

　　二、土壤环境质量标准

　　我国现行的《土壤环境质量标准(GB15618-1995)》是由国家环境保护局发布的。

　　该标准根据土壤功能和保护目标划分为三类，规定不同土壤功能执行不同标准值(附录13)。

　　三、废物排放标准

　　制订废物排放标准，目的在于控制土壤、农作物、地下水和地面水的污染，保护生态平衡，保障人体健康。废物排放标准对于排入土壤的废物规定了控制浓度或限量。

　　土壤卫生防护与卫生监督监测

　　一、土壤卫生防护

　　为了防止土壤污染，必须对固体废物(solid waste)进行处理和利用。

　　固体废物(亦称废物)是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活过程中提取目的组分之后，而被丢弃的固态或泥浆状的物质。

　　我国从固体废物管理的需要出发，将其分为三类：

　　工矿业固体废物、

　　有害固体废物 和

　　城市垃圾 等。

　　我国于1995年颁布了《固体废物污染环境防治法》提出实行

　　减少产生、

　　合理利用、

　　无害化处理 的原则。

　　根据我国国情，近期以"无害化"、"减量化"、"资源化"为控制固体废物污染的技术政策。并确定今后较长一段时间内以"无害化"为主，以"无害化"向"资源化"过渡，"无害化"和"减量化"应以"资源化"为条件。

　　(一)粪便无害化处理和利用

　　粪便无害化处理是控制肠道传染病，增加农业肥料和改良土壤的重要措施。

　　收集处理粪便分流出和运出两个系统：

　　流出系统是指粪便经水冲式厕所通过城市污水管道流入城市污水系统并处理。

　　运出系统是指无城市污水管道地区，用运输工具运出后处理。

　　1.厕所 厕所是收集和贮存粪便的场所，必须符合以下卫生要求:

　　(1)位置适当:坑式厕所应选土质干燥，坑底应距地下水位2m以上，距分散式供水水源、饮食行业和托幼机构30m以外的地方。

　　(2)粪池要高出地面，防雨雪水流入，应防渗滑，不污染地下水。

　　(3)有防蝇、防蛆、防鼠、防臭、防溢的设施。

　　(4)采光、照明、通风良好，使用方便，便于保洁。

　　三格化粪池厕所是基本能达到上述要求的一种坑式厕所(图6-1)。粪池分三格，第一、二格总容量可保证粪便贮存30天左右，以便充分发酵腐熟，使病原菌死灭，寄生虫卵减少。第三格粪液可直接用作肥料。我国南方农村较普遍使用此类厕所，并以滤坑式土壤渗滤进行就地处理，对粪水中的大肠菌群、氨氮及COD等指标，有良好的净化效果，对1Om以外的浅层地下水无污染。

　　引自:姚志旗主编(环境卫生学)1994

　　2.粪便的运出 应满足下列卫生要求:

　　(1)保证及时运出，以防污染环境。

　　(2)运输工具必须严密不漏，在装运过程中不污染地面、水源和大气。

　　(3)掏运尽可能机械化、密闭化，合理安排运出路线和掏运时间，减少污染。

　　(4)加强清洁工人的个人防护。

　　3.粪便的无害化处理和利用 粪便无害化处理方法很多，适合我国情况的主要有:

　　粪尿混合密封发酵法、

　　堆肥法、

　　沼气发酵法 等。

　　(1)粪尿混合发酵法:是指在厌氧环境中密闭发酵，由厌氧菌分解含氮有机物产生大量氨。游离氨能随水透入卵壳杀死虫卵，血吸虫卵对氨最敏感。厌氧环境也使其他病原菌死灭。腐化后的粪便是良好肥料。此法多用两个以上贮粪池(或粪缸)等轮流使用。

　　(2)堆肥法:是把粪便和有机垃圾、作物(蒿)杆、叶等按一定比例堆积起来，在一定温度和微生物的作用下，分解有机物并产生高温，使病原体死亡并形成大量腐殖质。

　　(3)沼气发酵法:是将人畜粪便、垃圾、杂草、污水等放在密闭的发酵池内，在厌氧菌的作用下分解有机物，产生大量的甲烷气体(沼气)。病原菌在沼气发酵的过程中死亡，寄生虫卵减少95%以上。获得大量沼气和良好肥料。沼气引出可作能源，供烧饭和照明。沼气发酵需要一定温度，甲烷菌一般在32-34 C时繁殖最快。必须完全密闭的厌氧环境和适宜的pH。配料要防止毒物影响微生物的活动。一般需两周到一个月时间完成。我国《粪便无害化卫生标准(GB7959-87)》中规定了沼气发酵的卫生标准，见表6-9。

　　(二)垃圾无害化处理和利用

　　1.城市垃圾的处理方法

　　(1)垃圾的压缩、粉碎和分选。

　　(2)垃圾的卫生填埋。

　　(3)垃圾的焚烧。

　　(4)"白色污染"的防治:

　　2.城市垃圾的回收利用。

　　(三)有害工业废渣的处理措施

　　1.安全土地填埋

　　2.焚烧法 适合于有机性工业废渣的处理。

　　3.固化法 我国主要用于处理放射性废物。

　　4.化学法

　　5.生物法 生物降解毒法。

　　6.有毒工业废渣回收处理与利用

　　(四)污水灌田的卫生防护措施

　　利用城市污水灌溉农田，既解决了城市部分污水处理问题，又为农业生产提供了水和肥料。

　　卫生防护措施。

　　1.灌田污水必须预先处理 达到《农田灌溉水质标准(GB5084-92)》的要求后才能灌溉。

　　2.防止污染水源

　　3.防止污染农作物

　　4.防止污染大气

　　5.防止蚊蝇孽生

　　二、土壤卫生监督与监测

　　(一)预防性卫生监膏

　　凡是有可能污染土壤的一切工程项目和各种设施都必须经卫生主管部门审查批准后方可实施，以便事先采取预防措施，防止土壤污染。

　　(二)经常性卫生监智

　　土壤经常性卫生监督是卫生监督部门依照国家有关法规，对辖区内废弃物堆放和处理场地及其周围土壤进行经常监督和管理，使之达到卫生标准的要求。

　　(三)土壤卫生监测

　　土壤卫生监测的内容包括污染源调查、土壤污染状况调查与监测，土壤污染对居民健康影响的调查。

　　1.污染源的调查 查清污染来源和特点。

　　2.土壤污染现状调查与监测

　　(1)采样点的选择和采样方法:

　　土壤监测时，采样点的分布应根据污染特点决定。

　　采样深度根据调查目的而不同，表层采样可取5-lOcm深的土样，用金属采样筒打入土内采样。深层采样深度为1.Om，用土钻采样。

　　(2)土壤天然本底调查与监测。

　　(3)化学污染的调查监测。

　　(4)生物性污染的调查监测:

　　1)大肠菌值:发现大肠菌的最少土壤克数称为大肠菌值。它是代表人畜粪便污染的主要指标，也是代表肠道传染病危险性的主要指标。

　　2)产气荚膜杆菌值:也是代表粪便污染的指标。因为产气荚膜杆菌可以芽胞的形态在土壤中存活时间比大肠菌长。所以，研究它和大肠菌在土壤中数量的消长关系就可以判定土壤受粪便污染的时间长短。

　　3)蛔虫卵数:它对判定土壤污染有重要意义，因为它可以直接说明在流行病学上是否对人体健康有威胁。根据蛔虫卵在土壤中的不同发育阶段以及活卵和死卵所占的百分比来判断土壤的自净程度。

　　3.土壤污染对居民健康影响的调查

　　(1)患病率和死亡率调查，将污染区居民与对照区居民的健康状况进行对比分析，以分析土壤污染与居民健康的关系。

　　(2)居民询问调查:了解居民对土壤污染的主观感觉及对生活条件影响的反映，进行统计分析。

　　(3)居民健康检查:选择有代表性一定数量的居民进行临床检查，以及生理、生化和免疫功能等健康状况检查，以便发现居民健康状况的变化与土壤污染的关系。

　　(4)有害物质在居民体内蓄积水平的调查:常用人体生物材料监测。应针对污染物质选择敏感指标。一般选用头发、血、尿、乳汁、唾液等，以判定体内蓄积水平和危险程度。