Лекция тезистерінің жинағын дайындаған: ХҚту профессоры, Х.ғ. к. Жұмаділлаева С. А


Топырақтағы минералды тыңайтқыштар



бет2/10
Дата01.12.2019
өлшемі3.39 Mb.
түріЛекция
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Топырақтағы минералды тыңайтқыштар

Топырақтың негізгі қасиеті – құнарлылығы. Ол топырақтың сапасына байланысты, оның ішінде құрамында әртүрлі химиялық элементтері бар. Жыл сайын егін жинағанда, адамдар осылайша мыңдаған жылдар бойы жинақталған қоректік заттардан айырылады. Олардың топырақтағы қоры шектеулі, сол себепті жоғалған микроэлементтерді толықтыру қажеттілігі туындайды.

Мамандардың бағалауы бойынша біздің елімізде егістік жерлердің 90% жуығын азотты минералды тыңайтқыштармен тыңайту қажет. Бірақ шамадан тыс алу өте қауіпті. Өсімдіктің азотпен қоректенуінің артық мөлшері оның құрамындағы адамдарға зиянды нитраттардың мөлшерін арттырады. Бұл әсіресе құрғақ топырақта жиі кездеседі және белгілі бір дақылды тұрақты өсіруге болады. Тыңайтқыштарды кең түрде пайдалану қоршаған ортаның ластануының мәселесін ушықтырады. Нитратты азоттың жоғары ұтқырлығынан азот тыңайтқыштарына көбінесе қауіпті болып табылады. Ол сумен оңай жуылады және тоған мен жер асты суларын ластайды. Ауылшаруашылығы өндірісінің үлесіне кем дегенде жартысы азотпен байланысып, тоғандарға енеді. Азотпен байланысты түрдегі ауыз суды құнарлы элементтермен байыту оттегінің тапшылығына және тоғандардың эвтрофикациясына алып келеді.

Нитраттар рұқсат етілген нормадан жоғары тек қана суда ғана емес, сонымен бірге тағамдық өсімдіктер сияқты, азықтың өсімдіктерде де жинақталады. Нитраттар өздігінен адам денсаулығына және жан-жануарларға қауіп тудырмайды. Бірақ олардан оңай алынатын нитриттер жоғары уытты болып табылады, жекелеп алғанда, балалардағы ауыр түрдегі қан ауруларына шалдықтырады. Бұдан басқа нитраттардан концерогенді әсері бар – нитрозаминдер алуға болады.

Аса қауіпті емес тыныйтқыштар – фосфор тыңайтқыштары. Фосфат -ион аз қозғалмалы, топырақта берік орналасқан және әс-жүзінде адамдар мен жануарлар үшін улы емес. Тәжірибе нәтижелері тынайтқыш арқылы топыраққа енген форфор, іс-жүзінде оның құрамынан жуылып кетпейтіндігін көрсетті. Тоғандардың фосформен ластануының негізгі көзі ауыл шаруашылығы емес, өнеркәсіптік және тұрмыстық қалдықтар болып табылады.

Фосфор тыңайтқыштарының арнайы ерекшелігі мынадай болып табылады: артық мөлшерде қолданғанда топырақта басқа да қажетсіз элементтердің жиналуына әкеледі: қалыпты стронций, фтор, уранның табиғи радиоактивті қосылыстары, радий, торий.

Өсімдіктерге қажетті үшінші негізгі элемент – калий. Ол қоршаған ортаға зиянды әсерін тигізбейді. Дегенмен, калий тыңайтқыштарымен жерасты суларына қажеті жоқ хлордың көп мөлшері енеді. Органикалық және минералды тыңайтқыштарды қолданғанда, топырақ-климатты жағдайларда қолданылған тынайтқыштың ерекше қасиеттерін есепке алып ғылыми негіздемеге сүйену керек. Азотты тыңайтқыштарды пайдаланудың өсуімен байланысты топырақтағы нитраттың құрамы ғана емес, сонымен қатар өсімдік өнімдері де (көкөніс, бақша және жем-шөп дақылдары) бақыланады.
Химиялық заттармен ластану

Табиғи топырақтың құрамында үнемі металдармен (қорғасын, сынап, кадмий, мыс және т.б.) бейметалдардан (көміртек, мышьяк) бастап, күрделі органикалық қосылыстар сияқты әртүрлі химиялық заттар бар. Антропогенді факторлардың нәтижесінде топырақтың құрамындағы заттардың мөлшері артуда. Бұл жағдайда химиялық ластану қоршаған орта үшін қауіпті болады.

Топырақтың ластануы региондағы атмосфера жағдайымен тығыз байланысты. Топырақтың ластануының негізгі көзі ұшақтармен автотранспорттың түтіндері, өндірістік кәсіпорындардың қалдықтары, мұнайды қайта өңдеу өнімдері болуы мүмкін. Мысалы, қорғасынның мөлшерінің артуы автокөлік түтіндерінің есебінен атмосфералық эмиссияны туғызуы мүмкін (компост тыңайтқыштар, пестицидтер енгізу нәтижесінде және т.б.)

Жемісті бақтардың топырақтарында және бақшаларда қорғасын арсенатын қолдану салдарынан мышьяк концентрациясының жоғарылауы байқалады.

Кәдімгі топырақта сынаптың мөлшері 90-дан 250 г/га мөлшерінде. Бидайдың протравливания жағдайының әсерінен оның мөлшері жылына 5 г/га –ға дейін артып отырады. Дәл осындай мөлшер топыраққа жаңбыр арқылы да келіп түседі. Қосымша ластану тыңайтқыштар, компосттар енгізу және жаңбыр суы арқылы болуы мүмкін.

Топырақта кадмийдің мөлшерінің антропогенді артуы салдарынан, 1970 жылы Жапонияда топырақтың ластану мәселесін шешу алғаш рет қоршаған ортаның ластануын бақылау туралы заң қабылдау деңгейінде шешілді.

Топыраққа басқа да органикалық заттардың енуінен топырақтың сандық және сапалық өзгеруі және органикалық заттардың биосферада таралу механизмі қазіргі таңға дейін зерттелмеген. Органикалық заттардың топырақта өзгеру процесінде абиотикалық реакциялар сияқты, биотикалық реакциялардың, яғни топырақтағы тірі ағзалардың әсерінен, сондай-ақ гумустағы бос радикалдардың әсерінен жүретін реакциялардың атқаратын рөлі зор.
Топырақ сапасының экологиялық-химиялық сипаттамасы

Топырақтың экологиялық-химиялық сапасын практикалық тұрғыдан анықтаудың маңызды химиялық көрсеткіштері төмендегідей:

- органикалық қосылыстардың (гумус) жалпы мөлшері;

- азот (аммонийлі, нитратты және байланысқан органикалық қосылыстар);

- байланысқан көмір қышқылы ( кальций және магний карбонаттары);

- өсімдіктер үшін тағамдық заттар ( кальций, магний, калий, фосфор, микроэлементтер);

- микроэлементтердің биологиялық игеру қабілеттілігі.

Топырақтың сапасын анықтауда механикалық және фракциялыққ құрамы, сутектік көрсеткіш рН, тығыздығы, ылғалсыйымдылығы, гигроскопиялығы, ылғалдандыру жылуы, топырақ тесігінің көлемі, ион алмасу сыйымдылығы және т.б. сипаттамалар маңызды рөл ойнайды.



Алынбайтын қалдық

Ұзақ мерзімді кезеңі үшін топырақ сапасы негізінен онда қалыптасатын алынбайтын немесе байланысқан қалдықтармен анықталады.

Алынбайтын (байланысқан) қалдықтар өсімдіктер мен топырақта өзінің химиялық заттарын білдіреді, ауыл шаруашылығы мақсаттары үшін пайдаланылған иестицидтерден қалыптасады және химиялық құрамын өзгертпейтін, мысалы экстракция және айдау әдістерімен алынуы мүмкін емес. Осы орайда, олар бастапқы материалдарды немесе олардың туындыларын, не болмаса олардың ыдырау өнімдерімен сипатталады. Өсімдік құрамы мен топырақтағы өсімдіктердің алынбайтын қалдықтарын қорғау құралдары IUPAC (Теориялық және қолданбалы химияның Халықаралық кеңеңсі) талаптарына сәйкес анықталады. Алынбайтын қалдықтың мөлшерін атағанда, міндетті түрде оның алыну әдісін көрсетіп өту қажет.

Қазіргі заманғы білім деңгейіне сәйкес топырақтағы алынбайтын қалдыққа байланысты келесідей түрлері болуы мүмкін:



  • күрделі құрылысты саз материалдарды қосу;

  • қуыстарына гуминді макромолекулаларды ковалентсіз қосу;

  • молекулалардың сутекті байланысы – гуминді макромолекулалардың да қосылуы;

  • ван-дер-ваальс күштері;

  • заряд алмасуының өзара әрекеттесуі;

  • мономерлермен ковалентті байланыс және гумин макромолекулаларын кірістіру.

Ковалентті байланыс әсіресе реакциялық-қабілетті топтары бар заттар үшін маңызды, атап айтқанда, гумустің құрамына кіретін фенолдар мен ароматты аминдер. Жасушадан тыс ферменттер саңырауқұлақтарымен реакция катализделеді.

Топырақтағы химиялық заттардың (пестицидтердің) қалдықтарымен байланысты ұзақ уақытқа созылған микробиологиялық ыдырау процесі және гуминді материалдарды түрлендіруде қайтадан аздаған көлемде босатылуы мүмкін және өсімдіктер биологиялық активті бола бастайды. Сол себепті оның құрамына тұрақты бақылау жұмыстары қажет. Оған дейін, олар минералданбай тұрып немесе кез-келген жолмен көмірсулар алмасуына ене алмайды, алынбайтын қалдықтар қоршаған ортаға бөтен зат ретінде қарастырылуы тиіс.


Табиғаттағы топырақтың жалпы ерекшеліктері

Топырақ – барлық материалдық игіліктердің көзі. Ол азық-түлік, малға жем, киім үшін талшық, құрылыс материалдарын береді. Топырақтың ең маңызды байлық екенін айта отырып, К.Маркс, еңбек - байлықтың әкесі болса, топырақ – анасы деген. Топырақтың физикалық касиеттері су, ауа өткізгіштігі, су сақтағыштығы, құрамы мен құрылым ерекшелігіне байланысты. Топырақтың негізгі бөлігін бастапқы топырақ түзуші аналық жыныстан бастау алатын минералды құрамы анықтаса (85 - 99%), біршама бөлігін топырақ түзілу процесінде, негізінен осында өскен өсімдіктер қалдықтары (шіріген тамыр, түскен жапырақ, т.б.) ыдыраған кезде синтезделіп түзілетін органикалық (қара-шірінді) заттар құрайды (1 - 15%). Жануарлар дүниесі (негізінен омыртқасыздар) тіршілігінің әрекетінен органикалық заттардың ыдырауы жылдамдайды. Адамның шаруашылық әрекеті (орманды кесу, шөп егу, жер жырту, мелиорация, органикалық минералды тыңайтқыштар қолдану) топырақ түзуші кейбір факторларға (мыс, өсімдікке) әсер етіп, топырақ түзілу процесінің бағытына тез өзгертеді.

Топырақтың қатты, сұйық, газ құрамды және тірі организмдерде бөліктерден тұрады. Олардың арақатынасы әр түрлі, топырақта ғана емес, тіпті бір топырақтың әр қабаттарында әр түрлі болады. Топырақтың жоғары қабатынан төмен қабатына қарай органикалық заттар мен тірі организмдер азая түседі, ал жыныстардьң түзілу қарқьндылығы төмен қабатынан жоғарғы қабатына қарай арта түседі.

Топырақтың қатты бөлігінде алғашқы (кварц, дала шпаты, слюда, т.б.) және екінші ретті минералдар (гидрослюда, монтмориллонит, каолинит, т.б.) басым келеді. Топырақ борпылдақтығының қалыптасуы осы қатты бөлігінің құрамы мен оның құрылымының ерекшеліктеріне байланысты. Топырақтың негізгі массасын, негізінен түйірлері 1 мм-ден кіші болатын ұсақ топырақтар құрайды. Табиғи түрінде топырақ массасы көлемінің бір бөлігін — қатты бөлігі, ал қалған бөліктерін топырақ ерітіндісі мен топырақ ауасынан тұратын бөлігі құрайды. Топырақтың қатты бөлігінің минералды және химиялық құрамына қарай көбіне оның құнарлылығын анықтауға болады. Органикалық заттар ыдыраған кезде оның құрамындағы азот өсімдіктерді сіңіре алатындай түрге айналады.

Топырақтың сапасы морфологиялық, генетикалық, химиялық және физикалық қасиеттеріне байланысты болады. Осы қасиеттерге сәйкес топырақтың сапасын анықтауға қажетті негізгі табиғи диагностикалық белгілерге мыналар жатады: қарашірік қабатының қуаты (қалыңдығы); қарашіріктің, тұнбаның және саз балшықтың проценттік мөлшері; топырақтың қарашірінділігі; топырақтағы қозғалмалы қоректік элементтердің (фосфордың және кальцийдің) қоры (запасы); топырақтың механикалық құрамы, қышқылдығы және тағы басқалары.
Адамның жерді өңдеуінің нәтижесінде, топырақ құрғақта, ылғалды да құнарлы не құнарсыз да болуы мүмкін. Бірақ, қандай жағдайда да тегі әр түрлі минералды және органикалық бөлшектерден тұрады. Қабат-қабат болып жатқан бөлшектердің аралығында ауа, су және көптеген организмдер толы саңылаулар болады. Осы бөлшектердің үлкен-кішілігіне қарай ірі және ұсақ түйірлі топырақ деп бөлінеді. Ұсақ түйірлі топырақтар саңылаулығы ірі түйірлі топыраққа қарағанда жоғары болады. Егер ұсақ түйірлі топырақ саңылаулығы 85 пайызға жетсе, ірі түйірлі топырақ саңылаулығы 30 пайыздан кем. Саңылаулықтың санитариялық мәні зор. Мәселен, жекелеген саңылау көлемі мен топырақ бөлшектерінің көлемі үлкен болған сайын ауа және су жақсы өтеді. Дәлірек айтқанда, ірі түйірлі құмдақ топырақтың су өткізгіштігі ұсақ түйірлі сазды топыраққа қарағанда көп есе артық. Ірі түйірлі топырақтан белгілі бір уақыт өлшемінде ұсақ түйірлі топыраққа қарағанда ауа көптеген есе көп өтеді. Топырақ саңылауы 60-65 пайыз болса онда биологиялық және химиялық ластанудан өздігінен тазару процестері үшін қолайлы жағдай туады. 

Топырақ құнарлылығы  топырақтың өсімдіктер дүниесін қажетті қоректік заттармен және сумен, ал тамыр жүйесін оттекпен, жылумен және қолайлы физика-химиялық ортамен қамтамасыз ету қасиеті. Бұл топырақтың ең басты қасиеті. Топырақ құнарлылығы биоценоздың жалпы өнімділігі мен ауыл шаруашылық дақылдарының түсім мөлшерін анықтайды. Топырақ құнарлылығын екіге бөледі: табиғи және жасанды. Табиғи топырақ құнарлылығы топырақ түзілу процесі нәтижесінде пайда болған топырақтың табиғи күйіндегі құнарлылығы. Ол қарашірінді қабатының қалыңдығына, қарашірінді құрамына, қоректік элементтердің жеткілікті болуына, топырақтың түйіршікті, минералдық және химиялық құрамына, микробиологиялық процестердің қарқындылығына тәуелді. Жасанды топырақ құнарлылығы сол табиғи құнарлылықты арттыру мақсатында қолдан жасалған көптеген әрекеттердің нәтижесінде (өңдеу, тыңайтқыштар қолдану, дақылдарды егіп өсіру, мелиорация, т.б.) алынады және егілген ауыл шаруашылық дақылдарының түсім мөлшеріне қарай бағаланады.

Топырақтың ылғал тартқыштық қасиеті. Топырақ түйірлерінің беткейі ауадағы су буын, яғни ылғалдылығын тартатын әрі топырақ саңылауларында кептіретін қабілеті бар үлкен жазықтықты құрайды. Топырақ қаншалықты ұсақ түйірлі болса, оның ылғал тартқыштығы соншалықты жоғары болады. Сондай-ақ, топырақта шірінді және коллоидты заттар көп болса да және ауаның атмосфералық ылғалдылығы жоғары болса да өседі. Органикалық заттармен ластанған сазды топырақтың да ылғал тартқыштықтары жоғары келеді. Топырақтың коллоидты заттары суды өзіне ең көп сіңіреді. Фермалардың ластанбаған территориялары мен шаруашылықтардың жайылымдық учаскелерінің ірі түйірлі топырақтарының ылғал тартқыштығы өте аз. Топырақтың булану қабілеті қаншалықты нашар болса, оның құрамындағы ылғал да соншалықты көп ұсталады. Сөйтіп, ол анағұрлым сызды болады. Мысалы, ұсақ түйірлі өсімдік аз шығатын, күн сәулесі нашарлау түсетін сұр (боз) топырақта ірі түйірлі топыраққа қарағанда ылғал тартқыш қабілетін арттыратын еріген тұздар болса, ауа ылғалды келсе, жауын-шашын және қар суы топырақты шайып жатса топырақ бетінде ылғалдың булану деңгейі төмендейді.

Топырақтың ауа өткізгіштігі деп - топырақтың өз бойынан ауа өткізу қабілетін айтады. Ауа топырақтың су болмаған саңылауында, ал сіңірілген күйінде топырақ бөлшектерінің құрамында болады. Сонымен, жер асты суында ауа еріген күйінде болатыны белгілі. Құрамы жағынан топырақ ауасы атмосфералық ауадан біраз айырмашылығы бар: мысалы топыраққа тереңдеген сайын оттегі мөлшері азаяды, органикалық заттарды тотықтыруға көп жұмсалады, ал көмір қышқылы құрамы керісінше көбейеді.
Органикалық заттарға бай топырақтарда оттегі мөлшері 10 пайызға дейін, тіпті одан да азаяды да, көмір қышқылы құрамы 15 пайызға дейін және одан да артық көбейеді. Ластанған топырақтарда газ тәрізді қоспалар (СН4), сондай-ақ, май қышқылдары т.б. болуы мүмкін.

Топырақтың ауа өткізгіштігі барометрлік қысымның өсуіне байланысты артып, топырақтың үстіңгі қабатының қалыңдығы және ылғалдылығы ұлғайған сайын кемиді. Саңылауларды толтыратын су олардан ауаны сығып шығарады да, ауаның топыраққа енуіне кедергі жасайды. Топырақ ауасының құрамыңда шаң да, микроорганизмдер де болмайды. Олар ауа топырақта сүзілген кезде ұсталып қалады да, топырақ бөлшектері ыдыратып жібереді.

Топырақтың ауа өткізгіштігінің және оның оттегімен баюының топырақта өтетін тотығу және оны адам мен жануарлар енгізетін органикалық лас затгардан босату тәрізді биохимиялық процестерге байланысты гигиеналық маңызы зор. Тағы топырақ түйірлі ірі және құрғақ болуға тиіс. Өйткені, ылғал және ұсақ түйірлі топырақ өте нашар желдетіледі. Сондықтан да онда өздігінен тазару процесі айтарлықтай жүрмейді.

Топырақтың жылулық қасиеттері - топырақ негізінде күннен қызуы. Бұл процесс топырақтың жылу сыйымдылығына, жылу өткізгіштігіне және радиациялау қабілетіне көп байланысты болады. Сыртқы ауа температурасынан топырақ температурасының едәуір айырмашылығы бар. Тәулік және жыл бойында онша көп ауытқымайды және топырақ тереңдеген сайын бірте-бірте азая береді. Тереңдеген сайын топырақтың тәуліктік және жылдық ең жоғары температурасы ауа температурасынан едәуір төмен. Қыстыкүні топырақ температурасы ауа температурасынан жоғары, ал жаздыкүні керісінше салқын болады.

Топырақтың жылу өткізгіштігі нашар болады. Әсіресе, борпылдақ, ұсақ түйірлі, ылғалды шірінді заттары көп, ақ шағыл, шөп өспейтін түсті топырақтар аз қызады. Ірі түйірлі, құрғақ, қоңыр түсті және шөп жақсы өсетін топырақтар, сондай-ақ тасты, тығыз топырақ нағыз жылу аккумуляторы болып табылатын таулы жер топырақтары жылуды тым-тәуір өткізеді. Борпылдақ топыраққа қарағанда тығыз топырақта жылу тереңге енеді. Топырақ саңылауларын толтыратын су сол саңылауларды толықтыратын ауаға қарағанда жылуды 21-26 есе көп өткізеді екен. Жылуды ылғал топырақтың оңай да терең өткізетіні сондықтан.
Топырақ температурасының өте үлкен маңызы бар. Ол жергілікті жердің климатына, ал жергілікті климат-микроклиматқа әсер етеді. Топырақ температурасы ерекшеліктерінің өсімдік тіршілігі үшін маңызы зор. Олардың тамырлары қыстыгүні топырақтың жылы қабатында жатады да, суықтан сақталады. Ол, яғни топырақ температурасы сол топырақтың өзінде жүрілетін физико-химиялық және биологиялық процестеріне де әсер етеді.
Топырақ минералды және органо-минералдық заттардан тұрады. Минералдық заттардың көзі жер қабатының қатты қабығын (литосфера) құрайтын таулы породалар. Минералдық бөлік топырақтың 80-90 пайызын құрайды, ал органикалық заттар топырақта 10 пайыздан кем болады. Топырақтың органикалық бөлігі өсімдік пен жануарлар тектес заттардың ыдырауынан және осы процесс кезінде жүретін реакциялар арқасында пайда болатын заттардың өнімдерінен тұрады. Топырақтың құрамында барлық белгілі химиялық элементтер анықталған.


Топырақтың химиялық құрамы және оның ластануы

Топырақтың түзілуіне жоғарыда сипатталған топырақ түзу факторларымен қатар, оның түзілуіне тікелей қатысы бар материалдық негіздердің рөлі ерекше. Топырақ түзу материалдық негіздерге: аналық тау жынысы, осы қабаттағы ауа құрамы мен ылғал, мекендейтін бүкіл жоғарғы және төменгі сатылы организмдер қосындылары жатады. Табиғаттың ауа райы мен

жер бедерлерінің өзгешелігі нәтижесінде әртүрлі топырақтар түзіледі.

Әдетте, бір затты түзуге қатысатын материалдар негіздерінде үлесін зерттеу олардың химиялық құрамын анықтаудан басталады. Биосферадағы әр түрлі табиғат денелерінің химиялық құрамын сипаттағанда, оның құрамындағы әр түрлі элементтердің орта есеппен алатын орнын, үлесін пайызбен шығарады. Жер қабатындағы элементтердің орташа құрамын 1924 жылы алғаш есептеп шыққан американдық ғалым Ф. У. Кларк еді. Сондықтан мұны Кларк көрсеткіші деп атайды. Кейінірек жаңа қосылған мәліметерге байланысты бұл Кларк көрсеткіштері бірнеше рет толықтырылды (А. Е. Ферсман, 1934 - 1939, А. П. Виноградов, 1962).

Сонымен қатар, ауа құрамындағы, судағы және тірі заттардағы элементтер кларкы да есепке алынатын болды.

Тау жыныстарының орташа химиялық кұрамы. Тау жыныстарындағы химиялық элементтердің кларк үлестеріне байланысты олар:

- мол элементтер, Кларк көрсеткіштері – п 10-п-102;

- аз элементтер, Кларк көрсеткіштері - п- 10-п -103 ;

- өте аз элементтер, Кларк көрсеткіштері - п- 103-п- 105 болып үш топқа қосылады.



Жер бетіне жақын ауаның химиялық құрамы. Топырақ түзуші жыныстарының құрамымен салыстырғанда топырақ бетіндегі мөлшері өте алшақ.

Келтірілген мәліметтерден азот жер қыртысында аз элемент қатарында болса, ауа құрамында ол негізгі құраушы элемент. Ауадағы азот – топыраққа берілетін азоттың негізгі көзі. Ол биологиялык тірі организмдерге қажетті белок түзетін элемент. Топырақа ол ауадан түсетін ылғалдар және ауадан азотты сіңіретін микроорганизмдер арқылы келеді. Ауаның құрамындағы екінші негізгі элемент – оттегі. Онымен тотықтандыру реакциялары, соған байланысты тау жыныстарының үгілуі мен топырақ түзу құбылыстары тікелей байланысты. Озон – ауа кұрамындағы өте аз элемент, өте белсенді тотықтырғыш.

Жасыл өсімдіктер үшін және топырақ түзуде ауадағы көмір қышқыл газының маңызы ерекше. Жасыл өсімдіктердің жапырағы арқылы фотосинтез жүреді. Осының нәтижесінде көмір қышқыл газындағы көміртегі өсімдіктердің барлық органикалық бөліктерін түзеді, олар кейін топыраққа беріледі. Органикалық заттардың шіріп-ыдырау кұбылыстарынан пайда болған топырақтың қара шіріндісінде (гумус) көміртегінің үлесі - 58%, ол негізінен ауадағы көмірқышқыл газынан түседі.

Жер бетіндегі және топырақ кеуектеріндегі көмірқышқыл газы (СО22О→Н2СО3) ылғалмен қосылып, көмір қышқылын түзеді.

Топыраққа түсетін ауа ылғалдары мен жерасты суларының химиялық құрамы. Ауадан түсетін ылғал топырақтағы барлық тіршілік атаулыны және ондағы жүретін бүкіл химиялық реакцияларды қамтамасыз етеді, ерітеді, жуып-шайып тез ерігіш тұздарды топырақ қабатынан әкетеді.

Ауадан түсетін ылғал, әдетте, таза су емес, ол өзімен ауа газдарын, шаң-тозандарды, тұздарды, қышқылдарды ілестіре келеді. Кей кездерде ауадағы топырақ бетінен немесе теңіз беттерінен ұшқан тұздар ылғалмен еріп, топырақ бетіне қайта сіңіп жатады.

Өсімдіктер мен жануарлар химиялық элементтерді өздерін биологиялық қажеттілігіне байланысты тандап сіңіреді. Сондықтан күлдік пішіндегі элементтер құрамы жер қыртысындағы элементтерге қарағанда, тіпті, өзгеше. Тау жынысынан немесе топырақтан тірі организмдердің элементтерді биологиялық сіңіру белсенділігі Б. П. Полынов пен А. И. Перельман енгізген сіңірудің биологиялық коэффициенті арқылы анықталады. Бұл коэффициент өсімдік күлінде элементтің топырақтағы немесе тау жынысындағы элементке қатынасынан алынады.

Топырақтағы химиялық құрамның қалыптасуы. Химиялық талдауға қарасақ, топырақтағы химиялық элементтер құрамы көп, және ол көп жылға жетеді. Н. П. Ремезов деректері бойынша, қаратопырақ құрамында азот пен фосфордың көптігі сонша, бидайдан орташа түсім алғанда небары 250 жылға жетеді екен, ал калий құрамы – 3 мың жылға жетерлік. Бірақ өсімдіктер үшін элементтер мөлшері емес, топырақтағы өсімдік сіңіруге ыңғайлы формалары маңызды.

Топырақтағы азоттың көп бөлігі органикалық ғана түрінде болады, сондықтан ол күрделі, келеді соның ішінде мәдени өсімдіктер үшін сіңірілмейді. Тек микробиологиялық тіршілік нәтижесінде пайда болатын аммоний және нитрат қоспалар ғана өсімдікке сіңімді.

Фосфордың органикалық қоспалары және фосфор құрамы – минералдардың көбі өсімдіктерге сіңбейді. Топырақтағы калий негізгі массасы екінші дисперсиялық силикат (гидросиюд) құрамына кіреді, бұл күйінде оны өсімдіктер қорыта алмайды.

Өсімдіктер сіңірілген калийді және калийдің суда еритін қоспаларын бойына тартады, бұлардың топырақтағы мөлшері мардымсыз. Кальций мен магний де сіңірілген және суда еріген күйінде ғана өсімдіктерге пайдалы. Өсімдіктерге сіңімді түрдегі химиялық элементтер құрамы олардың жалпы құрамына қарағанда өте аз. Сондықтан мәдени өсімдіктердің қалыпты өсуі үшін (демек, жақсы өнім алу үшін) кейбір қоректік элементтерді сіңімді формада топыраққа тыңайтқыш ретінде қосу керек.

Оның тағы бір себебі жыл сайын жиналған өніммен бірге химиялық элементтер де топырақтан алынып, азаяды. Демек, өсімдіктердің қалыпты өсуіне керек элеметтер мөлшері де азаяды, бұл егін өніміне әсер етеді. Мысалы, бұл құбылыс АҚШ-тың орталық аудандарында байқалды, онда 20 жыл ішінде топырақтағы азот мөлшері 20%-ға кеміген, келесі 20 жылда 10% ке, келесі 20 жылда 7% ға кеміген.

Сондықтан агрохимия ережесіне сәйкес тыңайтқыш қолдану ауыл шаруашылығы дақылдары түсімін және жер құнарлылығын көтеретін маңызды тәсіл болып табылады.

Тыңайтқыш қолдана отырып адам заттардың биологиялық айналымына белсенді араласып, өз мақсатында бағыт беріп, реттейді. Органикалық минерал тыңайтқыштарды қосумен қатар соңғы жылдары бактериялық тыңайтқыштарда қолданыс табуда. Бактериялар массасын топыраққа араластырып микробиологиялық процестерді күшейтуге және химиялық элементтердің сіңімділігін көтеруге қол жеткізіледі. Мысалы, фосфорбактерин органикалық заттарды ыдыратып, фосфорды сіңімді фосфор түріне айналдырды, т.б.

Ауыл шаруашылығы дақылдарын қалыпты өсіру үшін макроэлементтер мөлшері ғана емес, сирек кездесетін және бытырап орналасқан химиялық элементтер құрамы да маңызды.

Олардың болмауы немесе аз болуы мәдени өсімдіктердің ауруына, түсімнің аз болуына әкеледі.

Топырақта жездің кемдігінен пайда болған жағымсыз құбылыстар кең тараған. Бұл құбылыстар торф топырақта орман аймағында көп кездеседі ("өңдеу сырқаты" деп атайды). Жез қосқан соң ғана бұл ауру жойылған, астық өнімі көбейген.

Жезді кейбір өсімдіктер организміне қосу үшін оларды паразиттік саңырауқұлақтарға қарсы тұрақтылығын арттырады. Мырыш, бор, марганец, молибден және сирек кездесетін элементтер топыраққа қосқанның әсері болатыны анықталды.

Химиялық элементтердің топырақ қабаттарында таралуы. Топырақ түзілу құбылыстарының нәтижесінде жалпы тау жыныстарының құрамын сақтай отырып, көптеген элементтердің мөлшеріне өзгерістер енгізеді.

Топырақтардың орташа химиялық құрамы, % (А. П. Виноградов, 1962):




О – 49

Sі - 33

Аl - 7,13

Ғе - 3,80

Са - 1,37

К - 1,36

Mg - 0,60

Ті - 0,46

Na - 0,83

С - 2,00

S - 0,085

Мn - 0,085

Топырақтағы химиялық элементтердің мөлшеріне қарай бірінші орында О мен Sі, екінші Al мен Fe, үшінші Са мен Мg, солардан кейін Na, К, т.б. элементтер орналасқан, Топырақтың химиялық құрамы өзін түзген тау жыныстарының химиялық құрамынан айырмашылығы бар. Мұнда органикалық элементтердің мөлшерлері көп: көміртегі 20 есе, азот 10 есе өседі. Сонымен қатар, оттегі және сутегі мөлшерінің көп, ал алюминий, темір, калий, кальций, магнийдің аз екені байқалады. Осы элементтер әртүрлі химиялық қосындылар түрінде топырақ құрамына еніп, топырақ типтерін анықтайды. Өсімдіктер мен топырақ арасындағы қарым-қатынасты белгілеуде бұлардың биологиялық маңызы өте зор. Көміртегі, сутегі, оттегі топырақтың органикалық заттарының құрамына кіреді, минералды түрде олардың карбонатты тұздары кездеседі.

Оттегі су құрамында гидроксидтердің, алюмосиликаттардың, бос қышқылдардың және олардың тұздарының құрамында болады.

Топырақтағы тағы бір үлесі мол элементтің бірі – кремний. Ол жер қабатындағы минералды қосындылар құрамына кіріп, органикалық заттар құрамындағы көміртегі сияқты маңызды рөл атқарады. Топырақта ең көп тараған кремний қосындыларының бірі – кварц минералы SіО2. Кремний және кремний қышқылдарының тұздары силикаттар мен алюмосиликаттар құрамына кіреді. Өсімдіктердің құрамында да кремний бар, мысалы, ол дәнді дақылдарда 10% -дан 60%-ға дейін жетеді.

Алюммний алюмосиликаттар балшықты минералдар құрамында кездеседі. Бұлардың биологиялық маңызы онша емес. Аl2O3-тің топырақтағы жалпы мөлшері 1-2%-дан 15-20%-ға дейін, ал ферралитті топырақтарда 40%-ға дейін жетеді.

Темір әртүрлі оксидті, гидроксидті және шала күкіртті қосындылардың құрамына кіреді. Бұл элемент биологиялық жағынан өсімдіктердегі хлорофильдін түзілуіне катысады. Егер өсімдіктерге темір жетіспесе, олардың жапырақтары сарғайып, хлороз деген ауруға шалдығады. Топырақтағы темір элементінің мөлшері әртүрлі. Мысалы, құмдақ топырақтарда 0,5-1,0%, лесс жыныстарында түзілген топырақтарында 3-5, ал ферралитті топырақтарда 20-50%.

Калий мен магний топырақта слюдалардың немесе басқа минералдардың құрамында кездеседі. Бұлар тұздар түрінде бөлініп, басқа минералдың қосындыларымен реакцияға түсіп, күкірт, фосфор қышқылдарының тұздарын құрайды. Бұл екі элемент те өсімдіктерге өте қажет. Топырақта ол 1-3% мөлшерінде болады.

Калий мен натрий дала шпаттарының ортоклаз, микроклин, альбит құрамында бұзылу нәтижесінде минералды қышқылдардың тұздарын кұрайды. Бұл тұздар суда жақсы ериді. Калий – өсімдіктердің қоректік элементтерінің бірі. Оның топырақтағы мөлшері – 2-3%, Na3O-ның мөлшері – 1-3%. Натрийдін жылжымалы түрі топырақта жоғары болса, ол физикалық және химиялық жағынан қолайсыз қасиеттер туғызады.

Титан көбінесе, алғашқыда үгілуге аз берілетін минералдардың құрамына кіреді (ильменит, рутил, сфен). ТіО3 мөлшері топырақта көп болмайды.

Марганецтің топырақтағы мөлшері өте аз. Пиродезит, баунит, оливин сияқты микроэлементтер өсімдіктердің өсуі мен сапалы дамуына өте қажет. Бұл тақырыпқа әріректе тоқталмақпыз.

Күкірт өсімдіктердің немесе жануарлардың қалдықтарымен түзілген органикалык заттардың құрамында болады. Пирит деген минерал түрінде де кездеседі: Ғе2S. Топырақта SО3 мөлшері пайыздың оннан бір бөлігінен аспайды, кейбір сулфатты тұздар топырақта көп болуы мүмкін. Егер де күкірттің топырақта жылжымалы түрі мол болса, оның себебін осы төңіректе ыластаушы өндіріс орындарынан іздестірген жөн.

Көміртегі, сутегі, азот, фосфор – органогендік элементтер. Олардың топыраққа тигізер пайдасы көп. Көміртегі гумустың, органикалық қалдықтардың құрамында, сутегі газдардың, өсімдік пен жануарлардың денелеріндегі органикалық заттарда болады. Көміртегі органикалық заттарға бай топырақтарда 3-10%, сутегі 3-6% мөлшерде. Азот өсімдіктің өсуінде, жануарлардың тіршілігінде зор рөл атқарады. Оның мөлшері көбінесе, органикалық қосындылар: аммиак, азот және азотты қышқылдардың тұздары күйінде кездеседі (0,3-0,4, кейде 0,1%). Топыраққа азот екі жолмен келеді: 1) үлкен қысым әрі катализатор (найзағай) қатысуы арқылы аммиак NH3 түзіліп, жауын-шашынмен түседі; 2) азот сіңіруші бактерялардың (бос немесе бұршақты өсімдіктер тамыр түйіндеріндегі) қатысуымен шоғырланады.



Фосфор, апатит, фосфорит минералдары құрамында және топырақ шіріндісінде, органикалық қосындыларда кездеседі. Топырақта фосфор қышқылының тұздары – фосфаттар түрінде болады. Nа мен Сa бір фосфаты Na2HPO3, Ca(Н2РО4)2, натрий мен кальций екі фосфаты Nа2НРО4, Са(НРО4)2Н2О, натрий мен кальций үш фосфаты – Са3(РО4)2, Na3РО4. Топырақта көбінесе, суда еритін, өсімдікке сіңімді Са(Н2РО4)2 түрі болуы қажет.

Топырақтың макро- және микроэлементтері. Органикалық тыңайтқыштар – жануарлар мен өсімдіктер қалдықтарының органикалық қосылыстары түрінде кездесетін қоректік заттар. Органикалық тыңайтқыштар бұдан 3 мың жылдай бұрын Қытай мен Жапонияда қолданыла бастаған. Бұрынғы КСРО аумағында ХІV – ХV ғасырлардан бастап ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігін арттыратын құрал ретінде кеңінен таралған. Органикалық тыңайтқыштарға көң, қи, құс саңғырығы, садыра, жасыл тыңайтқыштар, сабан, т.б. өсімдік қалдықтары, залалсыздандырылған тұрмыстық және өндіріс қалдықтары, ақаба сулардың тұнбалары, т.б. жатады. Өнеркәсіпте мочевина шығарылады. Органикалық тыңайтқыштар құрамында топырақтың ең маңызды агроникалық қасиеттеріне қажетті макро- және микроэлементтер бар. Топырақты қарашірікпен, қажетті химиялық элементтермен байытуға, оның ылғалдылығын молайтып, ауа мен су режимінің реттелуіне, физикалық қасиеттерін жақсартуға мүмкіндік береді. Органикалық тыңайтқыштар ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігін жоғарылатып, сапасын арттырады. Құнарсыз топырақты құнарландыру үшін және суландыру жүргізілген жерлерді игеру үшін міндетті түрде органикалық тыңайтқыштар себіледі. Көбіне топырақты жыртқан кезде тұқымды себуге дейін енгізіледі. Қопсыту кезінде өте шіріген қарашірік, тауық қиын, т.б., ал үстеп қоректендіргенде көбіне, садыра және тауық қиын қолданады. Картоп, жүгері, көкөніс және техникалық дақылдарды, күздік дақылдарды, т.б. отырғызғанда оның шұңқырына салу тиімді. Жылыжайларда егістік бетін жабындауда қолданады. Органикалық тыңайтқыштарды қолданудың тиімділігі ылғалы жеткілікті аудандардағы шымды-күлгіндеу және орманның сұр топырақтарында жоғары, ал күлгінденген және сілтісіздендірілген қара топырақтарда төмендеу, құнарлы және қарапайым қаратопырақтарда төмен болады. Органикалық тыңайтқыштардың мөлшері дақылдың түріне және топырақ-климаттық жағдайға байланысты 15-60 т/га-ға тең. Минералды тыңайтқыштармен бірге қолданғанда оның мөлшері азаяды. Құрғақшылық аудандарда жырту қабатының барлық тереңдігіне енгізіледі, ал ауыртопырақты жерлерде оның тереңдігі 15-18 см-ден аспауы керек. Микроэлементтердің мал шаруашылығы үшін де маңызы зор. Кейбір микроэлементтердің топырақта және өсімдіктерде (жемде) артық не кем болуы мал өнімділігіне елеулі әсер етеді.

Микроэлементтер. Кейбір химиялық элементтердің мөлшері топырақта өте аз (n10-3) болғандықтан, оларды: бор, молибден, мыс, жез, марганец, кобальт, мырыш, иод, фторды (В, Мn, Мо, Сu, Zn, Со, I, Ғ), т.б. жеке топқа жатқызады. Микроэлементтер өсімдіктерге қоректік элемент ретінде тікелей сіңбейді, олар қоректік элементтермен бірге сіңіріледі және тірі организмдердің ферменттік құрамына кіреді де, топырақта биохимиялық алмасу процестерін жеделдетеді. Өсімдіктер өнімі мен оның сапасының және топырақтағы микроэлементтср мөлшерлерінің арасында тікелей байланыс бар. Топырақта микроэлементтердін жетіспеуінен өсімдіктердің өнімі де, сапасы да төмендеп, тіпті, ауруға шалдығады. Микроэлементтер жетіспесе немесе артық мөлшерде болса, онда ондай топырақты биохимиялық зарарлы эпидемия провинциялары деп атайды. Бұл табиғи факторлармен қатар, техногендік ластану, тыңайткыштарды артық қолдану салдарынан болуы мүмкін. Топырақтағы микроэлементтердің мөлшері олардың топырақ түзуші аналық жынысындағы бастапкы мөлшерлеріне байланысты. Гумус белсенді түрде жиналатын процестерде микроэлементтер топырақтың беткі қабатында мол, ал шайылу процесі басым болған жағдайда едәуір аз болады.

Топырақ  түрлі минералды (90-99%) және  органикалық заттар (1-10%) мен топырақ ауасынан тұрады.Топырақтың химиялық құрамының маңызы зор, ол құнарлығын айқындаумен қатар, өсімдік құрамына әсерін тигізеді. Топырақтың химиялық құрамына өсімдіктердің химиялық құрамы тәуелді деуге болады. Топырақ құрамы мен жер сулары арасында тікелей байланыс бар. Қандай да бір макро- және микроэлементтердің кемістігі немесе тым көп болуы азықтық өсімдіктердің өнімділігіне, сондай-ақ құрамындағы жекелеген элементтер мөлшеріне әсерін тигізеді. Жануарларды азықтандыруға пайдаланылатын өсімдіктерде кейбір элементтер кемістігі немесе көп болуы, өнімділік төмендеуі мен бірқатар аурулар байқалуының себебі бола алады.

Егер топырақта азықтық өсімдіктерде кальций және фосфор тұздары жетіспесе, жануарлар организмінде минералды алмасу бұзылып, нәтижесінде рахит (жас төлдерде), остеомаляция (ересек жануарларда,) іш тастау тәрізді аурулар байқалады. Топырақ пен азықтарда натрий мен магний жетіспеуінің де салдары ауыр. Кальций, фосфор, магний, натрий, көміртегі, сутегі, азот оттегі, күкірт, калий, темір, кремний, алюминий, хлор макроэлементтерге жатады. Олардың топырақта, өсімдік, жануар организмдеріндегі мөлшері бүтіннен жүздік пайыздарға дейін ауытқиды.

Топырақтың құрғақ затында 1 кг 5 мг аз йод болғанда, жануарларда зат алмасу біршама бұзылады, ақуыз бен көмірсулар алмасуы төмендейді, су мен хлоридтер тежелуі орын алады, нәтижесінде теріасты шелінің домбығуы  байқалады, қанда кальций мен фосфор мөлшері азаяды, тотығу үрдістері мен газ алмасуы  төмендейді, жылу туындалуы азаяды, сүйек өсуі тежеледі, қысырлық, бедеулік, өлі туулар орын алады.

Өнімділіктің барлық түрлері төмендейді. Йод организм үшін орны толмас микроэлемент, онсыз барлық жасушалардың тіршілігі тыйылады.

Егер 1 кг құрғақ топырақта 3 кг дан аз кобальт болса, жануарларда акобальтоз ауруы байқалады. Акобальтозбен ауырған кезде жануарларда (В12 авитаминозы) күйзелу, тәбеті бұзылуы (жалақ), қаназдылық, өршитін жүдеп-жадау (кахексия, өлім).

Топырақтың 1 кг құрғақ затында 2 кг-дан аз мырыш болуы жас жануарлардың өсуінің баяулауы мен жүдеп-жадауына, жүндері түсуіне, жыныс безі қызметінің төмендеуі мен бедеулікке әкеліп соғады. Егер топырақтың 1 кг құрғақ затында 1 мг аз мыс болса, жануарларда өсу баяулайды, қан аздылық, жас жануарлар жүдеп – жадауы, жүннің тұйпалануы, терінің депигментациялануы, жалақ байқалуы, сүйектер пішінінің өзгерілуі, ұдайы өндіру қабілетінің жоғалуы, сүт өнімділігі төмендеп, жоғалуы тәрізді  белгілер байқалады, жануарлар орталық нерв жүйесі зақымдалуы белгілері байқалатын ауруларға шалдығады, аяқтар салданады.

Топырақтың 1 кг құрғақ затында 500 мг аз марганец болуында жас жануарлардың аяқтарының пішіні өзгереді, өсіп өнуі баяулайды. Жүн сапасының төмендеуі орын алады. Іш тастаулар мен қысырлық байқалады. Құстарда перозис дамиды. Аурулардың алдын алу үшін азықтандыру рационына дәрумендер енгізу қажет, топырақ тиісті тыңайтқыштармен өңделуі керек.



Топырақтың ластануы. Табиғатты қорғаудың түрлi аспектiлерiн ескермей жүргiзген адамның шаруашылық iс-əрекеттерi қоршаған ортаның, соның iшiнде топырақтың да ластануына əкеп соғады. Нəтижесiнде топырақ өндiрiстiк, құрылыстардың қалдықтарымен, жылу электр станцияларының күлiмен, пайдалы қазбалар мен құрылыс материалдарын өндiру кезiндегi жердiң бетiне шығарылып тасталған жыныстар тау-тау болып үйiлген, мұнай өнiмдерi жиналған, т.б. "индустриялық далалар" пайда болады. "Индустриялық далалардың" топырақтарында ештеңе өспейдi. Бұның себебi, ластаушы заттардың құрамында табиғи күйде топырақта өте аз мөлшерде кездесетiн химиялық элементтер болады. Олар көмiртек, күкiрт, молибден, мыс, кадмий, мырыш, алюминий, никель, вольфрам, натрий, хлор, темiр, титан, бор, барий, фтор. Бұндай жағдайда химиялық элементтердiң топырақтағы қалыптасқан қатынасы бұзылады. Айта кететiн бiр жай, топырақтың ластануы тек қана адамның индустриялық қызметтерiнен емес, сонымен бiрге ауылшаруашылық өндiрiстiң ңəтижесiнде де жүредi. Топырақты (сол сияқты ауа мен суды да) едəуiр ластаушы көздер мал шаруашылығы комплекстерi. Көбiнесе сұйық көң дұрыс сақталмаған жағдайда суларды ластайды. Мысалы, 100 мың бас өсiретiн шошқа комплексi немесе 35 мың бас iрi қара өсiретiн комплекстiң қоршаған ортаны ластау дəрежесi 400-500 мың халқы бар үлкен өндiрiстiк орталықпен бiрдей дəрежеде болады. Сондықтан фермаларда тазартқыш қондырғыларды салу өте қажеттi шаралардың бiрi. Сонымен қатар көп жағдайда жанар-жағар майларды сақтау мен тасымалдау дұрыс, талапқа сай орындалмайды. Олар топыраққа түскенде топырақтың биологиялық белсендiлiгiн нашарлатады. Сол сияқты минералдық тыңайтқыштарды жолдардың, не егiстiктердiң жиегiнде ашық тастауға болмайды.

Мұнай өндiру жəне барлау жұмыстары топырақтың түрлi жуғыш заттармен ластануына себеп болады. Нəтижесiнде мұнай төгiлiп, топырақтың бетiнде битумды заттардың түзiлуiне əкеп соғады. Бұрғылау жұмыстары кезiндегi қолданылатын жуғыш заттар (каустикалық сода, натрий хлоридi, дизель майы, битум) топырақтың тұздануына себеп болады. Əдетте, бұндай жерлерде өсiмдiктер өспейдi. Көптеген жерлер тұрмыстық жəне өндiрiстiк қалдықтар жиналған қалдық үйiндiлерiмен ластанады. Бұл үйiндiлерде тұрғын үйлер, мекемелерден шыққан қалдықтар, əртүрлi синтетикалық материалдардан жасалған тұрмысқа қажеттi заттардың қалдықтары, моншалар мен кiр жуатын орындардан шыққан ағызынды сулар, жаңбыр мен қар сулары, т.б толып жатқан қалдықтардың барлығы топырақты қатты ластайды. Топырақ бұлардан басқа пестицидтердi дұрыс пайдаланба-ған жағдайда да бiршама ластанады. Олардың химиялық тұрақты түрлерi топырақта жинақталып, топырақ биотасының қырылып қалуына себеп болады. Ал пестицидтердiң топырақта жинақталуы жəне ондағы организмдердiң жойылуы топырақ түзiлу процестерiне əсер етiп, оның құнарлылығын төмендетедi.

Сондықтан шаруашылықтарда пестицидтердi пайдаланудың ережелерiн қатаң сақтаулары қажет. Ал тыңайтқыштарды қолданғанда ғылыми-зерттеу мекемелерiнiң ұсыныстарын басшылыққа алу керек. Табиғи аймақты, топырақтың түрi мен типiн, тыңайтқыш берiлетiн дақылдың ерекшелiктерiн ескермеу топырақтың қышқылдануына, не сiлтiленуiне əкелiп, қоректiк элементтердiң антогонизмiн туғызады, олардың топырақ ерiтiндiсiне шығып қалуына жағдай жасайды. Топырақта бұлардан басқа гельминттi инвазиялар, патогендi микроорганизмдермен ластаушылар фекалды массалар, өндiрiстiк қалдықтар, топырақтан шайылған су, не жануарлардың өлiктерi, т.б. болуы мүмкiн. Топырақтың гельминттермен өте қатты ластануы тұрғын үйлер маңындағы бақшаларда жиi байқалған.

Топырақтың макро- және микроэлементтері. Органикалық тыңайтқыштар – жануарлар мен өсімдіктер қалдықтарының органикалық қосылыстары түрінде кездесетін қоректік заттар. Органикалық тыңайтқыштар бұдан 3 мың жылдай бұрынҚытай мен Жапонияда қолданыла бастаған. Бұрынғы КСРО аумағында ХІV – ХV ғасырлардан бастап ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігін арттыратын құрал ретінде кеңінен таралған. Органикалық тыңайтқыштарға көң, қи, құс саңғырығы, садыра, жасыл тыңайтқыштар, сабан, т.б. өсімдік қалдықтары, залалсыздандырылған тұрмыстық және өндіріс қалдықтары, ақаба сулардың тұнбалары, т.б. жатады. Өнеркәсіпте мочевина шығарылады.

Оқытудың техникалық құралдары: интерактивті тақта, проекторсызба – кестелер, видео-, дыбыс аппаратурасы.

Оқытудың әдістері мен түрлері: баяндау, сұрақ – жауап, түсіндіру, кіріспе лекция

Деңгейлік тапсырмалар:

1деңгей. Күлдік элементтерді жазыңыз.

2-деңгей. Биологиялық зат айналымын түсіндіріңіз.

3-деңгей.Органикалық тыңайтқыштар мысалмен көрсетіңіз.



ОБСӨЖ тапсырмалары: Биосфера – Жердің тірі қабықшасы. Биосфераның химиялық ластану көздері.

СӨЖ тапсырмалары: Биосферадағы химиялық ластағыш заттардың таралуының жалпы заңдылықтары.



Пайдаланылатын әдебиеттер:

1. Жұмаділлаева С., Баешов А., Жарменов А. Қоршаған орта химиясы. – Алматы, 1998.

2. Джумадуллаева С., Баешов А., Жарменов А., Мамырбекова А. Практикум по химии окружающей среды. Учебник. – Алматы, 2000.

3. Голдовская Л.Ф. «Химия окружающей среды ».М.: Мир, 2005.

4. Зилов Е.А. Химия окружающей среды.-Иркутск, 2006.

Лекция №3 Гидросфераның химиялық экологиясы.

Лекция мақсаты мен міндеттері: Табиғи сулардың жіктелуі, әртүрлі табиғи сулардың химиялық құрамындағы ерекшеліктер, табиғи сулардың металдармен, газдар тобымен, азотты және фосфорлы қоректік заттармен ластануының химиясы жөнінде білімдер қалыптастыру.

Лекция мазмұны: Тіршіліктің көзі-су болып табылады. Адам баласы сусыз өмір сүре алмайды.Сусыз адамның, жануар және өсімдіктердің тіршілігі мүмкін болмас еді, себебі өсімдіктер мен жануарлардың басым көпшілігі судан тұрады. Сонымен қатар, тіршілік үшін қажетті температура диапозоны 0-ден 100∙С, бұл сұйық күйдегі судың температуралық шектеріне сәйкес келеді. Көптеген тіршілік иелері үшін су тіршілік ортасы болып табылады. Осылайша, судың ең басты ерекшелігі ондағы тіршіліктің мүмкінділігі болып табылады.
Биосфера мен адамның тіршілік етуі суды пайдалану арқылы өмір сүрді. Адамзат әрқашан суды пайдалануын ұлғайтып, гидросфераға үлкен әсер етті. Қазіргі кезде техносфераның дамуында, әлемде адамның биосфераға әсері күшті қарқынмен өсіп келе жатыр, ал табиғаттық жүйе өзінің қорғаныштық қасиетін жоғалта бастады, яғни қажетті жаңа жолдар тенденцияны іске асыратын нақтылықты сезіну болды, ол табиғат пен бүкіл әлемнің және оны құрайтын құбылыстарында пайда болды. Ал ол жамандыққа негізделді, яғни біздің уақытымыздағы жер үсті мен жер асты суларының бүлінуі. Су қабаттарының бүлінуі, ол биосфералық функциямен және экологияның мәніне ауыр әсерінің тигізуіне әкеліп соқтырады, нәтижесінде оған жаман заттардың түсуі болды. Судың ластануы органолептикалық күшінің қасиетінің өзгерісінде көрінеді, олардың үлкеюі және құрамында сульфат, хлоридтер, нитрат, уытты ауыр темірлер, азайып, еріп, ауаға араласып, тарап кетті де, соның әсерінен радиоактивтік элементтері, ауру туғызатын бактериялар және т.б. ауыр лас заттар бар.

Гидросфера – биосфераның элементі. Гидросфера – жердің су қабығы, оның құрамына мұхиттар, көлдер, теңіздер, өзендер, жерасты сулары және мұздықтар,қар қабаты және атмосферадағы су булары кіреді. Жер гидросферасының 94%-ы мұхиттар мен теңіздердің тұзды сулары, ал 75%-ы Арктика мен Антрактиданың тұщы сулары.


Жер шарындағы су барлық 3 агрегаттық күйде де кездеседі, ал ең үлкен бөлігі барлық тірі ағзалардың жаратылысы үшін маңызы жоғары болып табылатын сұйық күйде кездеседі. Барлық табиғи су комплексі біртұтас жүйе ретінде қызмет етеді, ол үнемі қозғалыс, даму және жаңару үстінде болады. Жер шарының 71%-ға жуығын алатын дүниежүзілік мұхит беті атмосфера және литосфера қабаттарының аралығында орналасқан.
Планетаның климатының тұрақтылығын ұстап тұруда да судың маңыздылығы ерекше. Ол бір жағынан жылу аккумуляторы ретінде атмосфераның бірқалыпты орташа температурасын ұстап тұрса, екінші жағынан ондағы фитопланктондар атмосфераның оттегісінің жартысын өндіреді.
Сулы орта балық аулау, басқа теңіз өнімдерін өндіру, өсімдіктер қоры, суастылық рудаларды (марганец, никель, кобальт) және мұнайды өндіру, жүктерді және жолаушыларды тасымалдау үшін қолданылады. Адам өнідіріс және шаруашылықта суды тазалау, жуу, құрал-саймандарды суыту, өсімдіктерді суару, гидротранспортировка, электр энергиясын өндіру және т.б. мақсаттарда пайдаланады.

Су энергетикасы – энергетиканың су қорларының қуатын пайдаланумен айналысатын саласы. Алғашқы су энергиясы диірмендердің, станоктардың, балғалардың, ауа үрлегіштердің, т.б. жұмыс машиналарының жетектерінде пайдаланылды. Гидравликалық турбина, электр машинасы жасалып, электр энергиясын едәуір қашықтыққа жеткізу тәсілі табылғаннан кейін, сондай-ақ су энергиясын су электр стансаларында (СЭС) электр энергиясына түрлендіру жолының жетілдірілуіне байланысты су энергетикасы электр энергетикасының бір бағыты ретінде дамыды. СЭС – жылу электр стансаларына қарағанда жылдам реттелетін, икемді энергетикалық қондырғы. Олардың жиілікті реттеуде, қосымша жүктемелерді атқаруда және энергетикалық жүйенің апаттық қорын қамтамасыз етуде тиімділігі жоғары.


Қазақстан аумағындағы Сырдария, Талас, Шу, т.б. өзендерінің қосынды энергетикалық потенциалы 23,2 млрд. кВт сағатқа тең. Солтүстік және Орталық Қазақстанда су энергетикасы қорларының негізгі үлесі Есіл өзенінде, Торғай үстіртіндегі өзендер тобында және Теңіз бен Қарасор көлдері алабында шоғырланған.
Су қорларын қалай пайдаланатына байланысты халық шаруашылығының салалары екі категорияға жіктеледі:

1) су қолданушылар – бұл су қорларын әр түрлі мақсатта қолданып, бірақ қайтымсыз су жиналғы жасамайтын салалар.Оларға гидроэнергетика, су көлігі, суды халықтың қажеттілігіне пайдаланатын жергілікті органдар т.б. жатады.


2) су тұтынушылар – бұл суды су қоймаларынан алып, көбінесе қайтымсыз қолданатын салалар. Ең iрi су тұтынушылар (әсiресе АЭС) теплоэнергетиктерi болып табылады, ауыл шаруашылығы, өнеркәсiптен - химия және металлургиялық.1 миллион тұрғыны бар қазiргi қала 300 мың м3 суды 1 тәулiкте тұтынады, оның 75-80% сарқынды суларға айналады.
Тұшы суды мақсатты пайдаланудың келесі классификациясы белгілі:

Табиғи суларды мақсатты пайдалану бойынша жіктеу

Ауыз суы - улағыш химиялық заттардың көрсеткіштері мен бактериологиялық, органолептиялық көрсеткіштері ішуге жарайтын сумен жабдықтаудың нормалары шегіндегі су.

Минералды су – компоненттік құрамы емдік талаптарына сәйкес су.

Өнеркәсіпті су – компоненттік құрамы мен ресурстары осы компоненттерді өнеркәсіпті ауқымда алуға жеткілікті су.

Жылу энергетикалық су – халық шаруашылығының кез - келген саласында жылу энергетикалық ресурстары пайдаланыла алатын термиялық су.



Сулы экожүйеге мұнай өнімдерінің әсері

Мазут, дизельді отыны , керосин (шикі мұнай оңай биологиялық және басқа деструкцияға айналады) мұхит пен атмомосфераны газ және жылы ауысымын нашарлатады, күн спектрінен келген биологиялық активті компоненттердің айтарлықтай бөлігін жұтады.

Мұнай төгілген су бетіндегі қабат сәуле қарқындылығының түсуі тек 1% құрауы мүмкін, ең жақсы жағдайда 5-10% . Күндізгі уақытта қара түсті мұнай қабаты күн энергиясын жақсы жұтады, сондықтан су температурасын көтеріуіне себеп болады. Өз кезегінде, қызған суда ерітілген оттегі көлемі азайып, онда өсімдік пен жануарлар дем алу жылдамдығы күшейеді. Қатты мұнай ластануында анығырақ көрінетіні ондағы оның механикалық ортаға әсер етуі көрінеді, Суэц каналының жабылуы нәтижесінде Үнді мұхитында мұнай пленкасы пайда болып су булануын 3 есе азайтты, сол кезде Үнді мұхитынан арабиялық мұнай танкерлері тасымалданды. Ол мұхиттың ауа райын бұлтты болуын азайтты және айналасындағы аймақтарға құрғақ климат тудырды. Маңызды факторлар олар мұнай өнімдерінің биологиялық әсері: олардың тікелей гидробионттарға және су айналасындағы организмдерге уытты болады.

Мұнай ластануының жаға қауымына өсуі бойынша әсері келесі ретпен орналастырады: жартасты жаға, тасты платформалар, құмды жаға жай, малтатас жаға жайы, жабық жартасты жаға, жабық жаға жай, мариттар және мангрлық өсімдіктер, кораллды рифтер.



Қазіргі таңда әлемдік мұхит бетін үлкен аумағында көмірсутек пленкасымен жабылған оның себептері мынада:

  • Зауыттардың мұнай қалдықтарын тастауы (мысалыға, бір зауыттың өзі тәулігіне-1 400 тонна қалдық тастайды)

  • Мұнай таситын танкерлермен баллостардың жууы кезіндегі тасталынатын заттың 1% құрайды, яғни 1-2 Мт жылына-1

  • Мұнай құйылатын кемелердің көп апат болуы ( тек 1967-1974 жж аралығында 161 апат (Әрхард,1984ж),1960-1970 жж аралығында 500 ден шамасы (Рамад,1981)


Ағызынды суларды мұнай өнімдерінен тазарту әдістері

1-механикалық тазарту; 2-мұнай аулаушы; 3-тұндырғыш; 4-флотатор, 5-адсорберлер;

Іркінді суларды тазартудың ұсынылатын сызба-нұсқасы
Ағынды суларды зауыттағы тазарту орындарынан механикалық, физика-химиялық және биологиялық тазартудан мына сызба бойынша өтеді – құм тұтқынш, мұнай ұстағыш – бастапқы радиалдық тұндырғыштар – флотаторлар – аэротенктер – екінші радиалдық тұндырғыштар – тазартқыш флотаторлар – буферлік тоған – шығаратын коллоектор – Ақдалалық буландырғыш – тоған.

Ағынды су науа арқылы ішкі және сыртқы дөңгелектің арасымен құмтұтқышқа түседі және жанамалап 0,3м/сек жылдамдықпен қозғалады. Судың қозғалысына қарай орталықтан тепкіш күштің есебінен және механикалық қоспалар тығыздығының әртүрлі болуынан, құмның ірі бөліктері тұнбаға түседі, шөгеді. Мұнай судың бетіне шығады немесе мұнай бөлінетін қабырғада ұсталып қалады. мұнай өнімдері жиналу мөлщеріне қарай ішкі дөңгелек кеңістігіне құйылады, одан соң мұнай шығаратын ұнғыма көмегімен ол түскен кезде алынады. Ағынды судың механикалық бөліктерден тазартылған бір бөлігі су шығаратын науа арқыы тарататын камераға өтеді, одан соң ұстағышқа жіберіледі. Құм тұтқыш ағыс 1-2 минут болады. Құм және тұнбаға түскен механикалық қоспалар приямкаға жиналады, одан соң гидроэлеватордың көмегімен шлам жинағышқа апарылады.

Одан соң ағынды су мұнай ұстағышқа бағытталады, ол тік бұрышты темір бетоннан жасалған ыдыс, кірер жерде саңылаулы темір бетон қабырға болады, ол жылдамдықты бәсеідетеді және түскен ағынды суды біртектес етіп тартады. Шығар жерде бөліп тұратын қабырға бар, бұл жерде айналмалы мұнай жинатын екі құбыр болады, олардың бұрылу бұрышы қолмен басқарылады, ол мұнайлы қабықтың қалыңдығына байланысты болады. Мұнай жиналатын құбырлар арасында скребкалы транспортер электр жетегімен болады, скребкалар қалқыған мұнайлы үздіксіз мұнай жинағыш құбырларға қарай бағыттап отырады, ал түбіне шөккен мұнай шламын приямокка апарады. Шлам жиналу мөлшеріне қарай шлам жинағышқа алынады. Ағыстардың мұнай ұстағышта болу уақыты – 2 сағат. Мұнай ұстағыштардағы ағынды су майда механикалық қоспалардан және мұнай өнімдерінен тазарады.

Мұнай ұстағыштан соң, ағынды су радиалдық тұндырғыштарға жөнелтіледі, ол темір бетоннан жасалған цилиндр тәріздес ыдыс, төменгі жағында приямигі бар, ол жерде айналмалы қырғыш механизмі болады, ол шөгінді қоспаны приямикке апарады. Жоғарғы бөліктің айналысында ағызатын науа орналасқан, ол түсі ағарған ағынды суды жинауға арналған. Осы жерде, қалқыған мұнайды жинауға арналған айналмалы қырғыш орнатылған. Радиус бойынша мұнай жинағыш құбыр орнатылған. Ағынды су радиалдық тұндырғыштың төменгі бөлігіне түседі және төменнен жоғары қарай жылжиды. Уақыты 6 сағат осы уақытта майда бөліктері тұнбаға түседі және ұсталмаған мұнай өнімдері қалқып шығады, оларды мұнай ұстағыш қырғыштың көмегімен мұнай жинағыш құбырға бағыттайды. Тұнбаға түскен мұнай шламы қырғыш мезанизммен примикке алынады, ол жерден шлам жинағышқа жіберіледі.

Ағынды сулардың бұдан кейінгі тазартылуы флотаторда жүреді – ол темір бетоннан жасалған цилиндр формалы ыдыс, төменгі жағында сығымдалған ауаны өткізуге арналған канал орналасқан. Жоғары бөлігіне көбік жинайтын қырғыш орнатылған ол айналып қозғалады. Айналасында ағызатын науа бар, ол тазартылған суға арналған. Флотатордың жоғарғы бөлігінде радиус бойынша мұнай жинағыш құбырлар болады. Ағынды су төменгі бөлігіне қарай ағады, бұл жерге канал арқылы сығымдалған ауа түседі. Желіні тазартылған судан тазалау үшін алюминий сульфаты коагулянтының ерітіндісін айдайды, ол мұнай өнімдерінің бөліктерінің жақсы жабысуымен жағдай жасайды. Флотатордан мұнай өнімдері көбіктеніп жоғары көтеріледі. Көбікті қырғышпен мұнай жинайтын құбырға тастайды, ал тазартылған ағынды суды ағызғыш науа арқылы ағысты биологиялық жолмен тазартатын аэротенкке жібереді. Ол жерде болу уақыты 30-40 минут.

Ағынды суларды биологиялық тазарту аэротенкте жүргізіледі, тік бұрышты ыдыс және 2 секциядан тұрады, әрбір секция-1 жүйеге арналған бір коридордан және 2-жүйеге арналған екі коридордан тұрады, олар ағыстар мен тұнбаның жақсы араласуы үшін қалқалармен бөлінген. Аэротенкте ағынды су таратқыш құбырлар бойымен түседі, олар үш сатылы болады, бұл жағдай, ағыстарды реттеп отыруға мүмкіндік береді. Секцияның ұзына байланысты 4 қатар етіп 850 биіктікке аэратор плеті төселген ол полиэтилендік перфорирленген құбырдан тұрады, ол ағынды суды аэрациялау үшін сығымдалған ауаны береді. Аэрация уақыты 6-8 сағат. Екінші радиалдық тұндырғыш, аэротенкпен байланысқан технологиялық құрылым, ол тазартылған ағынды судан белсенді тұнбаны бөліп алуға арналған. Тұндырылу уақыты 6 сағат.

Мұнай өнімдерінің топыраққа және жер асты суларына түсіп кетпеуі үшін шлам жинағыштар пайдаланылады, оларды тік бұрышты формада жасайды, оны арнаулы гидроизоляция қабатымен сылап қояды.

Одан соң ағынды суларды толық тазарту үшін флотаторға бағыттайды – ол металдан жасалған цилиндр формалы ыдыс, төменгі жағына радиус бойымен канал орнатылған, ол ауамен қаныққан ағынды суды шығаруға арналған жоғарғы жағында тазартылған суды ағызатын науа орнатылған радис бойымен көбік жинағыш құбыр болады. Көбікті және тұнбаны арнаулы қырғыш механизммен жүзеге асырылады.

Биологиялық тазартудың кемшшілігі мынада: Ағынды судың шығынын шұғыл жоғарылатып жіберсе жұмыс құралдарына артық салмақ түседі, бұл жағдай, тазартылған судың және тұнбаның спасын төмендетіп жібереді. Бтологиялық тазартуға тұрақты құрамдағы су жіберілуі тиіс. Егер, судың құрамын кенеттен өзгертіп жіберсе, ондағы улы заттар мөлшері көбейіп кетсе, тұнба жойылып кетеді. Белсенді тұнбаның құрамында көптеген микроағзалар болады. Бұл балшық өте қауіпті, оның құрамында ауру тудыратын бастериялар болады, олар адам ағзасына түсіп кетсе ауыр науқасқа шалдығуы мүмкін.

Флотатордағы соңына дейін тазартуға ерітілген органикалық байланыстардың концентрациясын төмендетуге мүмкіндік бермейді, бұл жағдай үлкен энергия шығынын талап етеді.



Ластану көздері

Мұнай өнімдерімен судың ластанған антрпогенді көздерінің әртүрлі бөліктері бар. Бірақ, мұнай теңіз (2-кесте) суына тек техногендік белсенділікпен ғана түспейді басқа да өздігінен шығуынан ( мысалға, әртүрлі есеппен 20 кг нан 2 мт- ға дейін жылына ) түседі. Антропогенді мұнай және мұнай өнімдерінің теңізге келу есебі айрықша айырмашылығы бар. Орта есеппен 3 – тен 6 Мт – ға дейін жылына. Өздігінен түсетін мұнай 1,5 – 30 есе асып түседі. Көңіл бөлетін жағдай, техногенді мұнайды суға түсуі әрдайым тікелей ластанумен байланысты емес. Ең күшті ластану көзі ашық мұхиттарда ондағы атмосфералық айналымдарда. Бұл жағдайдың болуын бензин, керосин және т.б. жануы толық болмауы (3-кесте). Олардың атмосферада болуы 0,5 - 2,3 жылда болады. 90% олардың ішінде солтүстікте атмосферада түседі. Олардың зияндылығы жеңіл мұнай өнімдерінің күштілігі ауырына қарағанда, өздігінен пайда болатын мұнайларға жақынырақ.

2-кесте

Мұхитқа түсетін мұнайдың маңызды көздері



Түсу көздері

Түсу көлемі Мт жыл-1

Теңіз көлігі

  1. 1,5

Өзен көлігі және жағажайлары

1,9

Жағажай ағысы

0,8

Атмосфера

0,6

Өздігінен шығу

0,6

Шельфтегі шығу

0,1

Барлығы

5-5,5

3-кесте


Мұнай көмірсутектерінің теңіз ортасына түсуі ( Мт жыл -1)

Көздері

Түсуі

Барлығы табиғи көздерден

0,25

Мұнай алу және шельфтегі газ

0,05

Танкерлік тасудан

0,7

Доктан шығарудан

0,03

Порттық акваторийлы ластануы

0,02

Отын және трюмды ағыс

0,3

Танкер апаттары

0,4

Басқа да апаттар

0,02

Атмосфера

0,3

Қалалық ағыстар

0,7

Қайта өңдеу

0,1

Басқа өнеркәсіптегі ағыс

0,2

Қалалық ағыс (жуу)

0,12

Өзен ағысы

0,04

Мұхит қазбалар

0,02

Барлығы

3,25


Мұнай ластағыштарының құрамы

Әр жақтың мұнай орналасқан жеріне қарай химиялық құрамы әртүрлі болады (4-кесте). Солтүстік теңіз мұнайының түсуі ашықтау, жеңіл фракцияларды құрайды, ал Венесуэла мұнайында көміртек (80 – 87%) және сутек (10 – 15%). Гетероциклді мұнай қосылыстарында жай органикалық қосылыстардан тұратын күкірт (0 – 10%), оттек (0 – 50%) және азот (0–1%). Шикі мұнай құрамында өзінде мынадай металдарды құрайды: V, Ni, Fe, Al, Na, Ca,Cu.

4-кесте

Әр аймақта орналасқан мұнай кендерінің орташа құрамында көмірсутек және олардан шығатын маңызды класстарында (%)



Компоненттер

Шикі мұнай

Бензин

Алифатикалық және парафинді

15 – 55

25 – 68

Циклопарафинді(циклоалкандар, нафтендер)

30 – 50

5 – 24

Ароматты ( бензин және полинуклинді қосылыстар

5 – 20

7 – 55

Асфальтты қосылыстар (асфальтендер, гетереоциклдізаттар,құрамында оттек,күкірт және азоты бар)

2 – 15

0,1 – 0,5

Олефиндер (алкандар және этиленді қосылыстар)

0

  1. - 41



Судың металдармен ластануы

Металдар теңіз суларының басты бейорганикалық ластаушылары болып табылады. Олар мышьяктың, қорғасынның, кадмийдің және сынаптың басты қосылыстары .

Улы металдары бар судың ластану проблемасының ауырлығы анықталады:

• мұхит жағалауында және теңіздерде ауыр металдардың жоғары шоғырлануы;

• екі экожүйесін абиотикалық компоненттерінің енгізілген және гидрокарбонаттарды жұтып жоғары металлорганикалық кешендер шығаратын біліммен;

• адам үшін қауіпті металдардың гидрокарбонаттық мөлшерде жинақталуы;

Токсикологиялық бағалау үшін ластаушы заттар арасында "стресс индексі" ауыр металдар пестицидтерден кейінгі екінші орынды алады.
Ластану көздері

Қоршаған ортаға, суға ауыр металдардың түсуінің негізгі көздері-тікелей ластану және ағынды сулармен ластану болып табылады. Тек өзендер ғана мұхитқа жыл сайын 320 Мт-дан көп темір әкеледі. Сонымен қатар гидросфераның металдармен ластануындағы маңызды рөлге атмосфералық көлік тиесілі болып тұр. Әлемдік мұхиттарға металдардың түсу жолдары 6-кестеде көрсетілген.

6-кесте

Мұхиттардың табиғи және антропогендік ластануы т.жыл-1



Ластаушы зат

Табиғи

Антропогенді

(%)

Ағынды

Атмосфералық көлік

Қорғасын

Сынап


Кадмий

1,8·105

3,0·103

1,7·104


2,1·106

7,0·103

1,7·104


92

70

50



(1,0-20,0)·105

(5,0-8,0)·103

(1,0-20,0)·103


(2,0-20,0)·105

(2,0-3,0)·103

(5,0-140)·102

Мұхиттар бетіне жыл сайын 200 мың тонна (96) қорғасын және 5 мың тонна сынап түседі. Мұхиттардың жалпы толқынында қорғасынның атмосфералық тұндыруға қосқан үлесі қазіргі уақытта өзен ағынындағы геохимияның үлесінен асады.

Кадмий және сынап жерге атмосфералық тұндыру арқылы және тікелей ағысының салдарынан мұхитқа енгізу үшін жалпы түсімнің шамамен 25 % құрайды. Ал қазір қоршаған ортаға ауыр металдардың негізгі көзі металлургиялық өнеркәсіп емес көмір жану екені танылады. Жылдық жағу 2,4 млрд тонна көмір мен 0,9 млрд тонна қоңыр көмір болып табылады. Қоршаған ортаға 200 мың тонна мышьяк және 224 мың тонна уран таратады. Ал әлемдік металдық өндірісінде тиісінше тек 40 және 30 мың тонна болып табылады. Жоғарыда айтылғандай гидросфераның металдармен ластануында сарқынды сулар маңызды рөл атқарады.

Мышьяк

Мышьяк фосфор қоспаларда кеңінен таралған , ол фосфатты қоспаларда немесе детергентарда кездеседі. Мышьяктың табиғаттағы қарапайым түрі: H3AsO3 , As(OH)3 , H3AsO4 . Мышьяктың кейбір түрлері натрий арсенаттарында пестицид ретінде қолданады. Бірақ мышьяктың басты антропогендік көзі көмірдің жануы және металдардың балқуы . Егерде мышьяктың орташа концентрациясы үлкен қалалардың ауасында 0,01-0,56 мкг м-3 қалдырса , ал зауыттарда шамамен 1,5-7,9 мкг м-3 көмірдің электростанцияларындағы күлдің құрамындағы мышьяктың көлемі 43-312 мкг г-1 құрайды.

Адамдардың мышьякпен улануы өте қауіпті. Оның әсерінен көптеген ауыруларға шалдығуы мүмкін . Мысалы : мышьяк ауызға тиген жағдайда: іштің қатты ауыруы , жүрек талмасы, бүйрек ауыруы , талма ауыруы және тағы басқа ауыру түрлері. Асқынып кеткен жағдайда терінің қатерлі ісігіне және кератозға ұшырауы мүмкін. Мышьяктың өлімге әкеліп соқтыруы мүмкін мөлшері 0,06-0,2 г

Қорғасын

Жыл сайын қорғасынның жобалау бойынша 3,5 Мт шығады, ал қайта есептеу бойынша өндірістегі қорғасын қалдықтары 4,1 Мт (жылына) құрайды. Табиғи судың және ауаның қорғасыннан ластануы жағу процестерінде қорғасынды балқытып металдық қорғасын алуда , сонымен қатар көмір жағу , орман және басқада органикалық заттар , қалалық қалдықтарды қосқанда. Сонымен қатар қорғасыннын қоршаған ортаға түсуі- қорғасынды трубалар және қорғасын-қышқылды батериялардың қолдануы арқылы. Осы уақытқа дейін қоршаған ортаға ластаушы көздердің бірі қорғасынның алкенді қосылысы болып қалады. Pb(CH2CH3)4 бензинге қосылады , үлкен қысымды қозғалтқышпен жұмыс істеу үшін береді .

Қорғасынның судағы жалпы әлемдік мұхиттағы құрамы 2,8 Мт орташа концентрация 2 ·10 -3 мкг л-1 . Қорғасын адам ағзасында кальцийдің тұздарын ығыстырып ,сүйектерде жиналады . Одан басқа ол бұлшық еттерде, бауырда , бүйркте , мида , жүректе сақталады. Адам үшін қорғасынның өлім тудыратын мөлшері 20-50 г

Сынап

Сынап қоршаған ортадағы кездесетін басқа металдарға қарағанда уытты металл болып келеді . Сынап- жер қойнауындағы ең аз кездесетін элементтердердің бірі болып табылады . Ол табиғатта қызыл сульфидтің , циннабара , қара сульфидте және сұйық сынап күйінде кездеседі .

Сынап қоршаған ортаға табиға көздер және техногенді түрлі ретінде түседі . Қоршаған ортаға жыл сайын адамның өткізетін іс – шаралары бойынша түсілетін сынаптың мөлшері саналады , нәтижесінде 10 кг сынап оның 3 кг қазба отын жану есебіне . Теңіз ортасына шамамен 5 кг сынап түседі , әлемдік мұхит суындағы жалпы саны 10 Мт тең орташа концентрациясы 0,01-0,03 мкг л -1 . Адам үшін сынап тұзының 0,52 г өлімге алып келеді .

Су тазарту әдістері

5-кесте



Су тазарту әдістері









Физика-химиялық




Химиялық

Биологиялық




  1. Каогуляция

  2. Флотация

  3. Сорбция



  1. Озондау

  2. Хлорлау

Механикалық

Механикалық тазарту қалдық сулардағы   гравитациялық күштерінің әрекетімен үлкенірек тығыздығы болғанда,   тұнбаға түскен ерімейтін өлшенген  бөлшектерді, немесе  тығыздығы  кішірек ерімейтін  өлшенген бөлшектердің қалқып  шыққандағы бөлшектерді  тазарту  үшін  пайдаланады.

Физика-химиялық  тазарту олардың  физикалық күйлерін өзгертуге  негізделген, соңдықтан  олардың қалдықтардан  алып  тасталуын  жеңілдетеді. Ол мына  әдістермен жүзеге  асырылады: коагуляция, флокуляция, сору, флотация, экстрация, иондық  алмасу, тұндыру, тазарту, т.б

Химиялық  тазарту  ластанған заттардың  пайдаланған  реагенттермен реакцияға  түсетін  әдіс. Нәтижесінде ағынды сулардан жеңілдеу  жаңа заттар  құралады. Мұндай  химиялық  бейтараптандыру тазарту  әдісі  кең  таралған.



Хлорландыру ең кең тараған реагентті әдіс. Суды хлормен зарарсыздандыру үшін хлорлы әк, хлор және оның туындылары қолданылады. Олардыі әсерінен болатын клетканың протоплазмасындағы заттардың тотығуы нәтижесінде бактериялар және вирустар өледі. Сонымен хлор, әк және оның туындылары сүзілетін қабаттарында қалады.

Реагентті тәсіл қолданылғанда тұрақты нәтижеге жету үшін реагенттің қажетті мөлшерін анықтау және оның сумен ұзақ уақыт әрекеттесуін қамтамасыз ету қажет. Бұл әдістің ерекшелігі: залалсыздандырудың жоғары нәтиже беруі, қолданылатын технологиялық құрал-жабдықтардың қарапайымдылығы, пайдаланылатын реагенттердің арзандығы және қызмет етуінің қарапайымдылығы болып табылады.

Кейбір жағдайларда хлорландыру хлор туындыларынан пайда болатын жағымсыз иістерге алып келеді. Уақыт өткен сайын бұл иістер күшейе түседі және суды қайнатқанда да жоғалмайды. Әдістің кемшілігі өңдеу кезінде органикалық заттар толығымен ыдырамайды. Нәтижесінде жаңа, тіпті улы заттардың еріксіз синтезі жүзеге асады. Хлорландыруда суды толығымен залалсыздандыру мүмкін емес және суда тіршілік етуге қабілетті жекелеген ағзалардың сақталып қалуын ескерген жөн.

Озондандыру суды заласыздандырудың жоғары технологиялық тәсілі және дамыған елдерде кеңінен қолданылады. Озонның бактерицидтік әсері оның химиялық белсенді оттегі ретінде клеткалардың мембраналарынан өтіп, органикалық заттарды қышқылдау қасиетімен сипатталады, нәтижесінде клеткалары өледі. Сонымен қатар, озондандыру судың дәмін жақсартады және жағымсыз иістерді жояды. Озондандыру тәсілі бактерицидтік әсерді күшейтеді және өзіндік құнын көтереді.

Суды күміспен заласыздандыру. Күмістің бактерицидтік әсері көптен бері белгілі, оның әсері күміс иондарының бактериялардың қабықтарымен және ферменттік жүйелерімен бірігу процестерімен байланысты. Суда күміс иондарының болуы адам денсаулығы үшін зиянды емес және оның микробтарды жоятын әсері бар. Күміс иондарын медицинада күшті бактерицидтік дәрілер жасауда ұолданады.

Бейтараптандыру химиялық әдіс,  қышқыл заттар мен  сілтілік заттардың  арасындағы  химиялық  реакция. Ол үшін  қышқыл және  сілтілік қалдық суларды  араластырады,  немесе  реагенттерді  қышқыл, сілтілік, кальций  содасы, аммиак   ерітінділері  түрінде қолданады, 

Биохимиялық  тазарту  әдісі  органикалық  қоспалардың  микроорганизмдердің  көмегімен  тотығуы кезінде,  өздерінің   тіршілік әрекеттерінің процессінде,  олардың  минералдарға  ыдырауынан  тұрады.  

Қыздырып  тазарту  әдісі  жоғары деңгейлі қалдық  суларда,  сонымен  бірге органикалық  улағыш заттар бар болғанда  пайдаланылады.

Бактериологиялық әдіс  ластанған қалдық  суларды зарарсыздандырады. Олар бактерия жойғыш шамдардын көмегімен, хлорлаумен, оттегінің  көмегімен және т.б тәсілдермен жүзеге асырылады. Соның ішінде хлорлау  тәсілі  кең таралған.

Шаруашылық-тұрмыстық  қалдық  сулардың ластанудың түрлері, олардың ластануына  қарай  фекалды, ластанған  физиологиялық қоқыстармен және шаруашылық  шомылғы, монша сулары, кір жуғаннан кейінгі сулар, т.б. Шахталық  және карьер суларымен салыстырғанда шаруашылық сулары органикалық  заттармен  көп ерекшеленеді. Оларда өлшенген  қалдық бөлшектер,  мұнай өнімдері және т.б.  ұшырасады.  Бірақ бұл суларда  шахталық, карьердік  суларға  қарағанда минералдылық,  қаттылық  әдетте  кем.

Механикалық  тазартудан  кейін  шаруашылық  тұрмыстық қалдық  суларда   хлордың есеп айырысу  үлесі 10г/м3,  ал  биологиялық  тазартудан кейін  35г/м3 құрауы керек. Хлордың  қалдығы,  хлор  мен  қалдық  су  араласқаннан кейін  30 минуттан соң  коли индекстің  1000 аса емес  жетістігі  үшін кемінде  1,5 мг/л болуы керек. Шахталық, карьердік сулар үшін  хлор  қалдығының шамасы  санитарлық қадағалау органдарымен  әр  нақты  жағдайларда  анықталады, бірақ хлор мен қалдық сулардың  араласуының  арасы  30 минут болуы керек. 

Суды өңдеу жүйесі мынадай үдерістерден өтеді: 


  • флокуляция және флотациялау үдерісі;

  • биологиялық тазалау үдерісі;

  • фильтрлеу және хлорлау;

  • қалдықты құрғату үдерісі.

Бірінші кезеңде флокуляциялау және флотациялау блогы (ФФБ) коагуляциялау-флокуляциялаудан үдерісінен өтеді. Ол арқылы қатты қалдықтар бөлшектері мен коллоид заттары шығарылады. Флотациялау үдерісі қатты және жұмсақ қалдықтар бөлшектері флотациялау блогында өткізіледі.

Флотациялау үдерісін жақсарту үшін қосымша биологиялық қалдық енгізіледі. Қондырғы ыдыстың астындағы ірі және қатты қалдықтар бөлшектерін алып тастау үшін түпкі қалдықтарды шығару жүйесімен жабдықталған. Флотациялау кезінде жоғарыдағы үстіңгі қабаттағы сарқынды сулар құрғату блогына ағызылады.

ФФБ-да  тазаланған сарқынды сулар өздігінен ағызылып, биологиялық тазалау блогына кетеді. Биологиялық тазалау блогына басқа да арналардағы бөлек сарқынды сулар да түседі. Суды тазалау кезіндегі биологиялық үдерістер табиғи ортадағы жағдайлар секілді жасалады. Аэрациялық толыққанды органикалық көміртегі көмір қышқыл газы мен биомассаға айналады.

Бактериялардың көбеюі үшін негізгі элементтер: С, Н, О, N,  екінші қатардағы элементтер P, K, S, Mg сонымен қатар витаминдер, гормондар, микроэлементтер қажет.

Биологиялық тазалау қондырғысына түсетін сарқынды сулар құрамында N және P аз. Оның мөлшері аз болғандықтан БПК:N:Р  карбамид және фосфор қышқылы қосылады. Аэрациялық резервуардағы бактериялық тазалау флорасы «белсендірілген қалдық» деп аталады. Тазалауға арналған сарқынды сулар бактериялық флокулятпен кислород қосылып, (аэрация үдерісі) осыдан кейін су флокулянттан бөлінеді ( жарықтандыру үдерісі). Тазаланған судан артық қатты қалдық бөлшектерін шығару үшін құм фильтрі қолданылады.  Колиформ бактерияларының санын азайту мақсатында суды хлорлау жүргізіледі. Сондықтан суға гипохлорит натрий қосылады.

Қалған қалдықты екі блоктың центрифугасы арқылы құрғатылады. Қатты және сұйық қалдық бөлшектерін ажырату үшін Т3 полимері қосылады.                                    

Қалған құрғатылған қалдық бункерде сақталып, автокөлікпен зауыттың қалдықтар сақталатын полигонынан жөнелтіледі.

Биологиялық тазалау қондырғысынан өткізілген тазаланған ағын судың 20-23% көлемі өндіріске пайдалануға қайта жіберіледі.  Қалғаны булануға ұшырайтын сарқынды сулар көлшігіне құйылады.



Оқытудың техникалық құралдары: интерактивті тақта, проекторсызба – кестелер, видео-, дыбыс аппаратурасы.

Оқытудың әдістері мен түрлері: баяндау, сұрақ – жауап, түсіндіру, кіріспе лекция

Деңгейлік тапсырмалар:

1деңгей. Еліміздегі су қоры жайлы жазыңыз.

2-деңгей.Әлемдік судың ластануын түсіндіріңіз.

3-деңгей. Арал теңізінің экологиялық жағдайын көрсетіңіз.



ОБСӨЖ тапсырмалары: Биогеохимиялық тізбектер. Заттардың абиотикалық және биотикалық айналымы.

СӨЖ тапсырмалары: Қазақстан территориясының химиялық ластануы.

Пайдаланылатын әдебиеттер:

1. Жұмаділлаева С., Баешов А., Жарменов А. Қоршаған орта химиясы. – Алматы, 1998.

2. Джумадуллаева С., Баешов А., Жарменов А., Мамырбекова А. Практикум по химии окружающей среды. Учебник. – Алматы, 2000.

3. Голдовская Л.Ф. «Химия окружающей среды ».М.: Мир, 2005.

4. Зилов Е.А. Химия окружающей среды.-Иркутск, 2006.

Лекция №4 Атмосфералық сулар.

Лекция мақсаты мен міндеті: Өнеркәсіптік және өнеркәсіптік емес ағызынды сулардың химиялық құрамы, оларды тазартудың химиялық әдістері жөнінде білімдер қалыптастыру.

Лекция мазмұны: Ағынды сулардың ластануы табиғат пен оларды ластайтын шикізаттың қайнар көзіне байланысты. Ағынды сулар өндірістік және тұрмыстық деп бөлінеді. Тұрмыстық ағынды сулар көше қалдықтарымен, жуғыш құралдармен, сондай – ақ экскременттармен ластанған. Суда олар суспензиялы қатты және ұшқыш зат күйінде кездеседі. Суспензиялы қатты заттардың басым көпшілігі целлюлоза тектес, ластағыш органикалық компоненттерден, май қышқылынан, көмірсудан, ақуыздан тұрады. Ағынды суларда соңғы аталған өнімдердің ырырауы нәтижесінде жағымсыз иіс пайда болады. Мұндай сулардың микрофлорасы әр алуан. Бұлардың ішіне ішек және топырақ микроорганизмдерінің бірқатар түрі енеді: аэробты, облигатты және факультативті анаэробты. Олар ашытқы бактериялар, саңырауқұлақтар, зеңдер мен вирустар қатарына жатады.

БПК және ХПК бойынша ағынды сулардың негігі сипаттамасы.

Әр түрлі өнімдерді пайдалану және оларды көп мөлшерде өндіру адамның әрекеті қатысында жүреді, бірақ нәтижесінде бұл әрекеттен түрлі органикалық және бейорганикалық, соның ішінде токсинді қосылыстармен ластанған ағынды сулар пайда болады. Ағынды судың құрамындағы физико – химиялық көрсеткішті өндіріс профилі бойынша өңделетін шикізат түріне байланысты, сондай – ақ өндірістің орналасқан орналасқан жерінің эколого – географиялық жағдайына байланысты анықтайды. Су қоймаларына келіп құйылған ағынды сулар судың сапасына, биологиялық тепе – теңдігіне, су ағысына, судың өз арнасынан шығуына әсер етеді. Судың құрамындағы еріген оттегіге, оның рН - на, мөлдірлігіне және түсіне т.б. көрсеткіштерге тазаланбаған ағынды су кері әсерін тигізеді. Бұл кері әсерлер судың экожүйесіндегі компоненттер күйіне әсер етіп, өнімділік пен судың өзін - өз тазалау әрекетін төмендетеді. Қазір арнайы «су айдынын ластанған ағын суларынан қорғау» ережелері бар. Бұл ереже су қоймалары мен ағынды судың араласқан нәтижесінде пайда болған көрсеткіштерді нормаға келтіреді. Ең маңызды көрсеткіштерге: 4мг/л кем емес араластырудан кейінгі судың құрамындағы еріген оттегі мөлшері, құрамындағы өлшенген бөлшектердің мөлшері ағын суды құйғаннан кейін 0,25 – 0,75 мг/л – ға артық көрсеткішке өспеуі қажет; құрамында шамамен 1000 мг/л минералды тұнба болуы қажет; судың иісі мен дәмі болмауы, рН-6,5 – 8,5 аралығында; судың беткі қабатында жұқа қабық пен жүзіп жүрген дақтар болмауы; құрамында адам мен жануарға жеткілікті қонцентрция шамасында (ЖКШ) ғана улы заттар болуы сияқты көрсеткіштер жатады. Радиоактивті заттарды суға төгуге тыйым салынады.



  1. Ағынды суларды тазалау жұмыстарының жүрілу схемасы.

Ағынды суларды тазарту – құрамындағы заттарды, сондай – ақ патогенді микроорганизмдерді жоюға немесе ажыратуға әкелетін әдістер жүйесі. Су қоймаларының өз - өзін табиғи жолмен тазарту барысында ағын сумен бірге түскен затарды да бұзылуға ұшырауы мүмкін. Бұл процесс барысында заттар концентрациясы, құрылымы және құрымы уақыт пен кеңістік бойынша өзгеріске ұшырайды. Сондықтан су қоймаларда табиғи тазарту қондырмалардың маңызы зор. Ағын суларды тазарту схемасын жасау көптеген факторларға байланысты. Бұл схема тазартылған судың қанша мөлшері өндірісті сумен жабдықтауға және қанша мөлшері суқоймаларына құйылатындығын есептеу үшін қолданылады. Ағын суларды тазартуда бірнеше қондырғы типтері пайдаланылады:

  1. Локальды (цехтік)

  2. Жалпы (зауыттық)

  3. Аудандық (қалалық)

Локальды тазартқыш қондырғылар – технологиялық процестерден кейін тікелей ағын суларды тазалауға арналған. Ағын суларды локальды тазартқыш қондырғылармен су жабдықтау жүйелеріне жібермес бұрын тазартады. Мұндай қондырғыларда әдетте физико – химиялық тазарту әдісін (тұндыру, ректификация, экстракция, абсорбция, ионды алмасу, оттық) қолданады. Жалпы тазалау қондырғылары тазарту жұмыстарының бірнеше сатыларын біріктіреді:

  1. Бірінші (механикалық)

  2. Екіншілік (биологиялық)

  3. Үшіншілік (тазалауға дейінгі)

Аудандық қондырғылар негізінен ағынды суларды механикалық және биологиялық әдіспен тазартады.

Биологиялық тазалау әдісі микроорганизмдердің ағынды сулардағы түрлі қосылыстарды өздерінің субстраты ретінде пайдалану әрекетіне негізделген. Бұл әдістің құндылығы оның ағын су құрамындағы органикалық және бейорганикалық кең спектрлі заттарды жоюында жатыр. Алайда бұл әдістің ойдағыдай жүруі үшін тазалау қондырғыларының құрылысына көп мөлшерде қаржы бөлу қажет. Тазарту процесі барасында тазалаудың технологиялық режимін қатаң сақтау және микроорганизмдердің ластанудың жоғары концентрациясына өте сезімтал келетінін ескеру қажет. Сондықтан биологиялық тазарту жүргізбестен бұрын, ағын суларды сұйылту қажет.



  1. Ағынды суларды тазалау процестерінің типі.

Ағын суларды биологиялық жолмен тазарту процестерінің 2 әдісі бар: Аэробты – микроорганизмдер заттарды тотықтыру үшін оттегі пайдаланады. Анаэробты – микроорганизмдер бос күйіндегі еріген оттегімен де, сондай – ақ нитратиондарыны электрондарының артық акцепторларымен байланысқа түсе алады.

Бұл процестерде микроорганизмдер электрон акцепторы ретінде органикалық заттардың көмірсуын пайдаланады. Аэробты және анаэробты процестерге таңдау жасаған кезде, әдетте бірінші түріне ерекше көңіл бөледі. Аэробты жүйелер өте сенімді,тұрақты жұмыс атқаратын, өте көп зерттелген.

Анаэробты процестер аэробты процестерге қарағанда жүру жылдамдығы баяу. Бірқатар артықшылығы бар:


  1. Активті түзілген тұнба массасы аэробты процесс кезінде түзілген массадан төмен.

  2. Араластыруға кететін энергия шығыны төмен.

  3. Қосымша энергия тасушы биогаз түзіледі.

Анаэробты тазалау процесі нашар зерттелген, процестің жүруі үшін үлкен көлемдегі қымбат тазалау қондырғылары қажет.

Атмосфера ластануының көрінісі

Атмосфераның табиғи жолмен ластануы жанартаудың атқылауына (Жер шарында бірнеше мың жанартау бар, олардың 500-ден астамы белсенді), тау жыныстарының үгітілуіне, шаңды дауылдардың тұруына, орман өрттеріне (найзағай түскенде) теңіз тұздарының желмен аспанға көтерілуі мен ауадағы сулы ерітінді тамшыларының құрғауына, өлген организмдердің шіру процестеріне байланысты. Атмосфераны табиғи жолмен ластайтындарға аэропланктондар, яғни, әртүрлі ауру қоздыратын бактериялар, саңырауқұлақ споралары, кейбір өсімдіктердің тозаңдары, сонымен қатар космос шаң-тозаңдары жатады. Космос шаңы атмосферада жанған метеориттер қалдықтарынан пайда болады. Секундына атмосфера арқылы үлкен жылдамдықпен (11-ден 64 км/сек дейін) 200 млн-ға жуық метеориттер ауа қабатынан өтіп отырады да, 60-70 км биіктікте көбісі жанып үлгереді. Ғалымдардын айтуы бойынша тәулігіне жер бетіне 10 кішігірім метеориттер түседі.

Жыл сайын жерге 2-5 млн тонна космостық шаң түсіп отырады. Табиғи шаң да Жермен жанасқан атмосфераның құрамдық бөлігіне жатады. Ол ауада қалқып жүретін радиустары 10-16-10-5м шамасындағы бөлшектерден тұрады. Атмосфераның төменгі қабаттарын шаңмен ластайтын көздердің арасында шөлді дала мен басқа да сусыз даланы айрықша атап кетуге болады. Атмосферадағы шаң буды суға айналдырумен қатар, күн радиациясын тікелей сіңіреді және тірі организмдерді күн сәулесінен қорғайды. Заттардың биологиялық жолмен ыдырауы көп мөлшерде күкіртті сутектің, аммиактың, көмірсутектерінің, азот оксидтерінің, көміртегі оксиді мен диоксидінің және т.б. түзілуіне және олардың атмосфераға түсуіне апарады. Атмосфералық ластануға табиғаттың алапат құбылыстарының қосатын үлесі айтарлықтай. Мысалы, орта есеппен жанартаулардың атқылау нәтижесінде жылына атмосфераға 30 - 150 млн/т газ және 30 - 300 млн/т ұсақ дисперсті күл тасталып отырады. Тек Пинатубо (Филиппин) жанартауы атқылаған кезде (1997 ж.) атмосфералық ауаға 20 млн тонна күкірт диоксиді шығарылды. Жанартаулар атқылағанда атмосфераға бірқатар химиялық ластағыштар - сынап, мышьяк, қорғасын, селен түседі. Ірі орман өрттері салдарынан да атмосфера көп мөлшердегі шаңмен ластанады.

Кейбір ғалымдардың айтуынша, қазіргі кездегідей ауа райының ыстық болуы шамамен 55 млн жылдай бұрын да болған. Солтүстік теңізде, қазіргі Норвегия аумағында геологиялық авария болып, жанартау лавалары үлкен мұнай қабаттарынын астына енген. Нәтижесінде атмосфераға 2 млн тоннаға жуық буланған мұнай өнімдері бөлінген. Сол кездегі осы жағдай неге алып келгені, қанша уақытқа созылғаны белгілі. Атмосфералық ауадағы сол шаңды күлдер 200 000 жылға созылған еді. Қазіргі үрдіспен, алдағы 20 жыл ішінде атмосфераға тағы да осындай мөлшерде ластауыштар бөлінетін болады.

Атмосфералық ластанудың антропогендік (жасанды) көздеріне өнеркәсіптік кәсіпорындар, көлік, жылу энертетикасы, тұрғын үйлерді жылыту жүйелері, ауыл шаруашылығы және т.б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындардың ғана қоршаған ортаға әсер етіп ластауын мынадай негізгі түрлерге белуге болады: шикізат, материалдар, құрал-жабдықтар, отын, электр энергиясы, су, қалдықтар. Атмосфераға таралатындар: газ, бу, ауа тозаңы, энертетикалық: шу, инфрадыбыс, ультрадыбыс, діріл, электромагнитті өpic, жарық, ультракүлгін және лазерлі сәулелендірулер және т.б. Ауаны ластайтын компоненттердің химиялық құрамы отын-энергетика ресурстарының және өндірісте қолданылатын шикізаттың түріне, оларды өңдейтін технологияға байланысты болады. Атмосфераға бөлінетін 52 Гт әлемдік антропогендік шығарындының 90%-ын көмір қышқыл газы мен су буы құрайды (бұлар әдетте ластағыштар қатарына кіргізілмейді). Техногенді шығарындылардың құрамында бірнеше мыңдаған қосылыстар кездеседі. Бірақ олардың ішінде ең көп мөлшерде, яғни, тонналап атмосфераға шығарылатындыларға қатты бөлшектер (шаң, түтін, күйе), көміртегі оксиді, күкірт диоксиді, азот оксидтері, фосфор қосылыстары, күкіртті сутек, аммиак, хлор, фторлы сутек жатады.

Көлік түтіні құрамында бензинге қосылатын тетраэтил-қорғасынның жануынан бейорганикалық қорғасын да бөлінеді. 1 литр бензин құрамында 1 гр тетраэтилқорғасын болады. Бензиннің құрамына тетраэтилқорғасынды антидетонатор ретінде қосады. Тетраэтилқорғасынның жануы кезінде бөлінген қорғасын қосылыстары бүкіл планета атмосферасына таралады. Соңғы 100 жыл ішінде Гренландия мұздықтарында қорғасынның мөлшері 5 есе, ал судағы еріген қосылыстарының мөлшері соңғы 20 жылда мұхитта 10 есеге көбейген. Атмосфераға бөлінетін қорғасыннын 86% автокөліктерден бөлінеді.



Атмосфераның біріншілік ластануы

Отынның жануындағы қарапайым процесс былай сипатталады:

4 СН + 5 О2 4 СО2 + 2 Н2О

Оттегі жетіспеген жағдайда:

4 СН + 3О2 → 4 СО + 2 Н2О,

немесе


4 СН + О2 → 4С + 2 Н2О

Сонымен қатар полициклді көмірсутектер түзілуі мүмкін (мысалы, бенз(а)пирен).

Көміртегі монооксиді таза ласталмаған ауада 0,05-0,1 млн-1 концентрациясында әрекеттеседі. Антропогендік кірістердің соммасы жалпы құрамның 30%-ы деп бағаланады. Адамға және жануарға гемоглобинмен байланыса отырып СО арнайы әрекет жасайды. СО-дан тыс жерде гемоглобин О2-мен және оксигемоглобиннің түзілуімен байланысып адам ағзасының ішкі қан айналымына енеді.

СО-ның қабілеттілігі гемоглобинмен байланыса отырып О2-нің дәрежесін 210 рет көтереді. Карбоксигемоглобин оттекті қабылдауға қабілетсіз. Темекі шекпейтін адамдарда карбоксигемоглобиннің нормалық үлесі гемоглобиннің жалпы құрамының 0,3-0,5% ғана болады.

Тыныс алғанда карбоксигемоглобин өседі және ағзаны оттекпен қамтамасыз етуі төмендейді (1-кесте).
1-кесте

Әр түрлі жағдайдағы адамның қанындағы карбоксигемоглобиннің (СОНb) мөлшері




Жағдайлар



Құрамы (СОНb)%


Ауылды жердегі темекі шекпейтіндерде

Атмосферадағы СО-ның қалыпты жағдайы 10мин-1

Үлкен қаладағы темекі шекпейтін атмосферадағы СО-ның қалыпты жағдайы 30 мин-1

Ауылдық жердегі темекі шегетіндерде

Үлкен қаладағы темекі шегетіндерде


1,1

2,0


5,0
5,0

5,8

Сонымен қатар қазбалы көмірдің құрамында көп зиянды заттар кездеседі солардың ішінде көп кездесетіні - күкірт (2-кесте). Кейбір көмірлердің құрамында пирит 6%-ы кездесіп және жаққанда күкірт диоксидін түзеді.

4 FeS + 11 O2 → 8 SO2 + 2 Fe2O3.

Жылына кәсіпорындардан шыққан SO2 түріндегі күкірттер 200Мт құрайды, ал табиғатқа тасталуы 300 Мт құрайды. SO2 түріндегі күкіртті көмудің өзі алғашқы ластануға әкеп соғады.

2-кесте


Көмірдегі күкірттің құрамы


Көмір

S,%

Кокс

Дизель отыны

Көмір

Жанармай


Бензин

Керосин


1,5-2,5

0,3-0,9


0,2-0,7

0,4-0,5


0,1

0,1


Атмосфераның екіншілік ластануы

Атмосфераның екінші дәрежелі ластануы Лос-Анджелесте алғашқы рет айқын көрініс тапты. Атмосфераны бірінші ластаушылар, көмір мен ағаш жағу кезінде түзілген, қазіргі уақытта қаладағы көліктен шыққан түтіндер бірінші орында тұр. Көліктер цилиндрдегі жоғары температура мен қысым азот оксидін түзеді (NО және NО2, NОх пен бірге көрсетеді). Азоттың диоксиді фотохимиялық белсенді және фотохимиялық реакциялар түзілуіне әкеліп соғады, қорытындысында олар ластаушы қабілетті заттарды түзеді.


Фотохимиялық смог кезіндегі реакциялар:

NO2 + hv → O + NO

O + O2 + M → O3 + M

O3 + NO → O2 + NO2

Фотохимиялық смогтың басты индикаторы озонның түзілуіне әкеп соғады. Соңғы сипатталған реакция барысында озон ыдырамайды, ол жинақталады, өйткені смог құрамында кездесетін отынның толық жанбау өнімдері және гидроксил радикалдары реакцияның мына жолмен жүруіне әкеледі.

ОН + СН4 → Н2О + СН3О2,

СН3О2 + NO → СН3О + NO2 ,

СН3О + O2 НСНО + НО2,

НО2 + NO → NO2 + ОН,

Соның нәтижесінде азот диоксидінің концентрациясы ары қарай өсіп, альдегидтердің түзілуіне әкеледі. Олар кезекті реакциялардың жүруінен пероксиацетилнитратқа (ПАН) - CH3COO2NO2 айналады.

Азот диоксиді, озон тыныс алуды қиындатады, озон мен альдегид көзді жасауратып, бас ауруын тудырады. Фотохимиялық смогтың құрамы 3-кестеде, ауаның біріншілік және екіншілік ластану жағдайларының салыстырмалы сипаттамалары 4-кестеде көрсетілген.
3-кесте

Фотохимиялық смог кезіндегі ластаушы заттар концентрациясы




Ластаушы зат

Концентрация, млн-1


Ластаушы зат

Концентрация, млн-1

NOх

NH3

CO

O3



CH4

0,2

0,02


40

0,5


2

C2H4

жоғары олефиндер

C2H2

альдегидтер

SO2


0,5

0,25


0,25

0,6


0,2

4-кесте

Лос-Анджелес және Лондон смогтарын салыстыру




Сипаттама

Лос-Анджелес

Лондон

Ауа температурасы

Салыстырмалы ылғалдық

Желдің жылдамдығы

Көрінуі


Пайда болатын айлары

Негізгі көмір

Негізгі құрамы
Химиялық реакция типі

Максимальдік қоюлану уақыты

Денсаулыққа әсері

Әсер ететін материалдар



24-тен 32ºС-ге дейін

< 70 %

< 3 м/с

0,8-16 км

Тамыз-қыркүйек

Бензин


О3, NO, NO2, СО органикалық қосылыстар

Қышқылды

Тал түс
Уақытша көз тітіркенеді

Резина


1-ден 4 ºС-ге дейін

85%


Желсіз

< 30 м

Желтоқсан-қаңтар

Көмір мен бензин

СО, S қосындылары


Қайта құрушы

Таңертең


Бронханың тітіркенуі

Темір, бетон





Тұмша (ағылш. smog, smoke — түтін, fog — тұман) немесе смог — өнеркөсіп орталықтары мен ірі қалалардың қатты ластанған ауасы, құрамы түтін, тұман және шаңнан тұратын аэрозоль. . Түтін немесе көсіпорынның газ қалдықтары қосылған қалың тұман және шоғырлануы жоғары тозаңдар мен ащы газдардың бүркеніші (тұмансыз) болатын түрлері сараланады.

Смог өндірісі жақсы дамыған қалалардың атмосферасында отынды құрғақ айыру кезінде пайда болатын күйенің, күлдің ұсақ бөлшектерінен құралады; ал ылғалды атмосферада сұйық тамшы түрінде кездеседі. Ауа райы құрғақ, ыстық кезде смог сарғыш бүркеніш сияқты болып көрінеді. Атмосферада жиналған смог адамдардың денсаулығына өте қауіпті. Смогтың салдарынан тұрғындар арасында тыныс алу және қан айналысы органдарының аурулары көбейеді.[2]



Смог-түтінді тұман. Смог сөзі ағылшынша «smoke» — түтін, «fog» — тұман деген сөздердің бірігуінен шыққан. Смог — түтіннен, тұманнан және шаң-тозаңнан тұратын аэрозоль, улы түтін. Мұндай смогтар үлкен қалалар мен өндіріс орталықтарында жиі болады. Алғашында, Смог ұғымы деп көп мөлшерде көмірді жаққанда пайда болатын түтін мен күкірт диоксиді қосылысын түсінетін. 1950 жылдары смогтың жаңа түрі жайлы сипаттама пайда болды. Ол — фотохимиялық смог болатын.

Құрамы


Азот оксиді. Мысалы: азот диоксиді; тропосфералық (жерге жақын) озон; ауада ұшып жүрген органикалық қосылыстар. Мысалы, бензиннің, бояудың, еріткіш- тердің булары: азот қышқылдарының тотығы. Фотохимиялық смогты тудырушы басты фактор – автокөлік пен өндіріс ошақтарының улы газдары мен түтіндері. Жоғарыда аталған органикалық қосылыс- тар химиялық жағынан өте активті, тез қыш-қылдана алады. Сол себептен де фотохимия- лық смог қазіргі кезде экология үшін өте маң- ызды проблеманың бірі. Денсаулықтың қас жауы.

«Смог» терминінің шығу тарихы. Алғаш рет 1905 жылы доктор Генри Антуан де Воның «Тұман және түтін (Fog and Smoke)» мақаласында «Smog» деген терминді қолданды. 1905 жылы 26-шілдеде лондондық Daily Graphic газеті жаңа терминнің пайда болғандығы жайлы және келесі күні доктор Генри Антуан де Воның қоғам үшін үлкен еңбек атқарғанын жазды. Доктор Во тілге тиек еткен түтін Лондон қаласында пайда болған тұманды түтін болатын.

Смогтың түрлері. Құрғақ смог (лос-анджелестік смог) – күн радияциясының әсерінен қалдық газдарда болатын фотохимиялық реакцияның салдарынан пайда болатын смог. Тұмансыз, ауаның түсі көкшілдеу түске боялып, ауада улы газдар тарайды. Ылғалды смог (лондондық смог) – табиғи тұманның өндіріс орындарынан шыққан газдар мен түтіндерге араласуынан пайда болған смог. Бұндай смог тұманды Лондонға тән. Радиациялық тұман – жердің беті радиациялық процесс бойынша салқындағанда тұман пайда болады. Оған қоса шықтың (шөптердің бетіндегі шық) бойындағы ылғалдылық бар болып, екеуі тұман түзеді. Ондай тұман жердің беткі қабатындағы жылы ауа массасын жоғарыға жібермей ұстап қалады. Ал ол дегеніміз өндіріс орталықтарында смог түзеді деген сөз.



Тұманды түтінің пайда болуы. Смог үлкен қалалар мен индустриялық өндіріс орталықтарында кез-келген ауа-райы жағдайында пайда болады. Оған себеп — ауаның ластығы. Смог жаздың ыстық күндері, желсіз күндері қауіптірек болады. Өйткені ауаның жоғарғы қабаты қатты ысып кеткен-діктен ластанған ауаны жоғары жібермей ұстап қалады. Мұндай жағдай таудың тасасы мен сайлы аймақтарда орналасқан қалаларда жиі болады. Оған мысал ретінде Алматы қаласын атауға болады. Алматының ауасы қысы-жазы түтінді әрі тұманды болып тұрады. Бір рет пайда болған смог тезірек тарай қоймайды. Оның басты себебі — Алматының шетіндегі биік таулар мен қаладағы құмырсқадай қаптаған автокөліктер. Әлемдегі халқы көп қалалардың ішінде смогтан ең көп зардап шегетін қалалардың қатарына мыналарды жатқыза аламыз: Лондон, Лос-Анджелес, Мехико, Афины, Гонконг, Пекин және Москва. Гонконгтағы смогтан биік ғимараттардың басы көрінбейтіндей жағдайға жетеді. Мұндай жағдайлар Қытайдың өндірісті және халқы көп шоғарланған аймағында байқалады. Ресейде жыл сайын смогтың кесірінен 300 мың адам көз жұмады екен. Ал БҰҰ-ның деректері бойынша әлемде 1 млрд.-тан астам адам лас ауамен тыныс алса, жыл сайын 3 миллион адам ластанған ауаның кесірінен көз жұмады.Лондон қаласындағы смог мәселесі. Лондондағы түтінді тұман орта ғасырдан бері бар. 1273 жылы король Эдуард I көмірді жаққанда пайба болатын түтіннің көптігінен қалада көмір жағуға тыйым салды. XIX ғасырдың соңынан бастап Лондон мен смог айырылмастай болды. 1952 жылы 8-12 желтоқсан аралығында Лондон қаласындағы смогтың кесірнен 4000-нан астам адам қаза тапты. Ал одан кейінгі уақыттарда 8000-нан астам адам қаза табады. Алайда, үкімет бұл болған жағдайлардың жағылған көмір түтінімен тығыз байланысты екендігін мойындамады. 1952 жыл — Лондон тұрғындары үшін ең ауыр жыл болып саналады. 1956 жылы Лондонда «Таза ауа актісі (Clean Air Act)» шықты. Актіге сай қаладағы көмір отынын тұтынатын орындар мен үйлердің жылу жүйелері түтінсіз немесе түтіні аз отын көздеріне (газ, жанармай және, электр қуаты) ауыстырылды. 1968 жылы Лондондағы түтін шығаратын өндіріс орындарында ауа тазалығын реттейтін «Биік мұржа. Таза ауа актісі» іске асты. Нәтижесінде зауыттардың түтін шығаратын мұржалары биіктетілді. Осылайша қалаладағы таза ауа мәселесі шешім тапты. Қазіргі кезде Лондонда қоршаған ортаны қорғау саясаты жөнге келгендіктен, смог деген кесапат құрыған. Тек өткен кездің еншісін- дегі апат ретінде қалды.Алматы қаласындағы смог. Алматыдағы ауаның ең жоғарғы дәрежеде ластануы 2007 жылы тіркелген. Ол жылы ауаға 185 мың тонна ауаны ластағыш заттар қосылған. Оның 161,3 мың тоннасы қаладағы автокөліктердің еншісіне тиеді. Ал автокөліктерді алып қарасақ, олардың басым бөлігі шет елдерден әкелінген «қоқыс» жеңіл автокөліктер болып табылады. Жеңіс автокөліктерден бөлініп шығатын зиянды газдар 161,3 мың тоннаның 78% құрайды. Ал қоғамдық көліктер 14%, жүк көліктері 8%. Шет елдерден әкелінетін көліктерге қатаң бақылау орнатылмаса, Алматыда іске қосыл- ғалы отырған метро ауа тазалығын жақсартуға көмектесе алуы өте қиындау. Тіпті, көліктерге қатысты енгізілген «Еуро-1» стандарты да ешқандай мәселені шешпеген сыңайлы. Қазірге кезде Еуропа «Еуро-5» стандартымен жұмыс істеуге көңіл бөлуде.Смогтың денсаулыққа әсері.Үлкен қалаларда басты мәселеге айнал-ған смог балаларға, жасы ұлғайған адамдар- ға, және жүрек, тыныс алу жолдары ауруларымен ауыратын адамдар үшін өте қауіпті. Смог демікпеге, тыныс алудың қиындауы мен тоқтауына, бас ауруларына, тұмауға себеп болады. Сонымен қатар көздің, мұрынның және жұтқыншақтың мөлдір сұйық қабаттарының зақымдануын тудырады, иммунитетті әлсіретеді. Смог пайда болған кезде ауруханаға түсетіндердің саны артады, аурудан толық сауыққан адамдардың аурулары қайта қозады, тыныс алу жолдары ауруларымен және жүрек ауруларымен ауыратын науқастардың өлімі көбейеді.


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет