Почва населенных мест и животноводческих ферм загрязняется разнообразными твердыми и жидкими отбросами. Особенно опасными в санитарном отношении являются навоз, зараженный патогенными микробами и яйцами гельминтов, сточные воды боен, мясокомбинатов, предприятий по переработке кожи, шерсти и т. д. Загрязненная почва часто влечет за собой и загрязнение воздуха. Загрязненная почва может служить местом выплода мух и способствовать размножению грызунов.
В связи с расширением использования атомной энергии в науке и технике особо серьезное гигиеническое значение приобретает возможность загрязнения почвы радиоактивными веществами, а, следовательно, подземных вод, которые через растения поступают в организм животных или через продукты животных — в организм человека.
Поступление в почву разнообразных органических отбросов, в том числе и нечистот, содержащих патогенные микробы и яйца гельминтов, является закономерным актом, так как благодаря свойствам почвы в ней совершаются процессы самоочищения. Способность почвы к самоочищению имеет важное значение в санитарном, эпидемиологическом и эпизоотологическом отношении. Обусловливается самоочищение как поглотительной способностью ее, так и жизнедеятельностью ее микро-организмов.
Почвенная микрофлора, грибы, простейшие, личинки насекомых и черви при доступе кислорода воздуха быстро разрушают органические вещества, превращая их в неорганические пли минеральные. Этот процесс носит название минерализации органических веществ. Данный процесс в почве схематически можно представить следующим образом. Белки под воздействием энзимов, выделяемых микробами, расщепляются на более простые соединения через стадии альбумоз, пептонов, полипептидов до конечного продукта распада аммиака и его соединений. Под влиянием липолитических бактерий жиры расщепляются на глицерин и жирные кислоты до образования конечных продуктов — углекислого газа и воды. Под воздействием сахаролитических бактерий и микробов брожения происходит распад углеводов и сбраживание клетчатки до образования углекислого газа и воды.
Минерализация органических веществ в почве возможна как при доступе кислорода воздуха (в аэробных условиях), так и при его отсутствии (в анаэробных условиях).
В первом случае окислительные процессы происходят с образованием конечных продуктов разложения — воды, углекислоты, солей азотистой, азотной, серной, фосфорной кислот, без выделения в воздух промежуточных зловонных продуктов (аммонификация), Вслед за аммонификацией в аэробных условиях начинается процесс нитрификации. Образовавшийся аммиак подвергается действию нитрифицирующих микробов (В. nitrosomonas, Nilrobacter и др.). Эти микробы переводят аммиак в азотистую (нитриты) и азотную (нитраты) кислоты, которые при соединении с калием, натрием и другими элементами образуют соли, доступные для усвоения растениями. Открытие микроорганизмов, вызывающих нитрификацию, а также выяснение сущности этого процесса принадлежит русскому ученому С. П. Виноградскому. В почве может происходить и обратный процесс, так называемая денитрификация, при котором под действием особых видов бактерий нитраты могут восстанавливаться до нитритов.
Одновременно с окислением аммиака происходит окисление и других промежуточных продуктов распада органических веществ. Например, углекислота превращается в соли угольной кислоты (карбонаты), сероводород — в соли серной кислоты (сульфаты), фосфор белков — в соли фосфорной кислоты (фосфаты). Совокупность процессов минерализации и нитрификации обеспечивает самоочищение почвы.
При анаэробных условиях под влиянием гнилостных микробов, микроорганизмов брожения и других организмов, находящихся в почве, происходят восстановительные процессы с образованием не окисленных зловонных продуктов гниения и брожения — аммиака, сероводорода, метана, индола, скатола, меркаптанов и др. В анаэробных условиях процессов нитрификации и других окислительных процессов нет.
Биохимические процессы в данном случае происходят весьма медленно. В результате этих процессов углеводы распадаются на воду и углекислоту, жиры — на глицерин и жирные кислоты, белки превращаются в аминокислоты и аммиак, сера белков — в сероводород.
Растительная клетчатка и лигнин при разложении в почве образуют перегной, или гумус, а сам процесс такого разложения называется гумификацией. Образующийся в почве под влиянием грибов, аэробных и анаэробных бактерий гумус имеет большое агротехническое и санитарное значение. Он не загнивает, не издает зловоние, не привлекает мух и не содержит возбудителей инфекции, кроме образующих споры.
В результате деятельности ряда видов микробов из продуктов распада органических веществ синтезируются сложные высокомолекулярные органические соединения, составляющие основную массу перегноя. В состав перегноя входят гуминовая, ульминовая и креоновая кислоты и их соли, ряд других органических кислот, жиры, углеводы и другие соединения углерода.
Таким образом, способность почвы поглощать и задерживать различные органические вещества, разлагать их на простые соединения имеет огромное санитарно-гигиеническое значение. Без этой способности и без использования процесса самоочищения для обезвреживания органических отбросов жизнь на земле была бы невыносима. Однако для более интенсивного процесса минерализации и нитрификации необходимо, чтобы количество органических отбросов, вносимых в почву, не превышало ее способности к самоочищению. При несоблюдении этого условия органические вещества не минерализуются, а загнивают, сильно загрязняют почву и атмосферный воздух зловонными газами.
Если почва перенасыщена органическими веществами, то проходящая через ее слои дождевая или талая снеговая вода не очищается, а, наоборот, сильно загрязняется и способствует загрязнению и даже заражению глубоко лежащей почвенной и грунтовой воды.
Перенасыщение почвы органическими веществами и анаэробное разложение отмечают на свалках при неправильной организации очистки населенных мест, полях ассенизации и орошения, при неправильном устройстве выгребных и помойных ям и т. п.