Ауыр металдар ұғымына

Тақырыбы: Топырақ-өсімдік жүйесіндегі ауыр металдар.

Химиялық экология пәні

Атырау 2020ж

Жоспары:

І. Кіріспе

ІІ. Негізгі бөлім

Ауыр металдар ұғымына түсінік

Топырақ-өсімдік жамылғысындағы ауыр металдар

ІІІ. Қорытынды

ІV. Пайдаланған әдебиеттер

Кіріспе

Қазіргі кездегі дүние жүзі ғалымдарын алаңдатып отырған мәселелердің бірі - ауыр металдардың тірі ағзаларға әсерін әлсірету болып табылады. Ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы тек табиғи жағдайда ғана емес, сонымен қатар антропогенді жолмен де таралуда. Олардың қатарына өндіріс қалдықтары, тау-кен өндірісі, транспорт, түсті және қара металл өндіру, жалпы урбанизацияны жатқызуға болады.

Осыған байланысты эколог мамандардың алдына қойып отырған бірінші мәселе - ауыр металдардың қоршаған ортадағы жалпы және белсенді мөлшерін анықтау. Екінші мәселе, табиғи объектілердің ластану деңгейін болжау мақсатында ластаушы заттардың таралуына қарапайым және айтарлықтай сенімді моделдерін жасау. Үшінші кезекте, ластанудың келеңсіз әсерлеріне жол бермеу мақсатында ауыр металдарды ғылыми негізделген түрде залалсыздандыру және нормалау тұр.

Қоршаған ортаны ауыр металл ионынан тазарту және оны сақтау, кезек күттірмейтін өзекті мәселе болып саналады. Ластанған қоршаған ортаны қайта қалпына келтіру жолдарының физикалық, химиялық және биологиялық тәсілдері белгілі. Солардың ішінде ең тиімдісі, биологиялық әдіс. Әсіресе, ластанған ортаны өсімдіктер көмегімен қайта қалпына келтіру жолдарын жасау соңғы жылдары аса қарқынды дамуда.

Қоршаған ортаны қалпына келтірумен қатар, әр елде халықты таза сапалы өніммен қамтамасыз ету үшін ауылшаруашылық және мәдени өсімдіктердің ауыр металдарға төзімді сорттарын шығару физиология, селекция, биотехнология ғылымдарының алдында тұрған басты мәселе.

Ауыр металдар - тығыздығы темірдің тығыздығынан (7, 874 г/см3) артық болатын түсті металдар тобы. Оларға мырыш, қорғасын, қалайы, марганец, висмут, мыс,

сынап, сүрме, никель, кадмий жатады.

Ауыр металдар дегеніміз не?

Ауыр металдар - қоршаған ортаға көп мөлшерде түскенде организмдерді уландыратын металдар. Бұл терминмен соңғы жылдары тек қана мынадай элементтер: қорғасын, мырыш, кадмий, сынап, молибден, марганец, никель, қалайы, кобальт, титан, мыс, ванадий аталады. Бұл элементтер қоршаған ортаға түскенде экожүйелердің өздігінен тазалану процесімен ыдырамайды. Олар топырақта жинақталып, өсімдіктерге өтіп, әрі қарай биологиялық айналымға түсіп отырады. Ауыр металдардың жартылай ыдырау мерзімі ұзақ, мысалы: қорғасындыкі 740 жылдан 5900 жылға дейін, кадмийдікі -13-110 жыл, мырыштыкі - 70-510 жыл, мыстыкі - 310-1500 жылдар аралығына дейін созылады. Биологиялық тізбек: топырақ - өсімдік - адам, топырақ - өсімдік - адам, топырақ - су - адам және топырақ - атмосфералық ауа - адам арқылы адам организміне өтіп, олар әр түрлі ауруға шалдықтырады

Топырақ - барлық материалдық игіліктердің көзі. Ол азық- түлік, малға жем, 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. Топырақтын 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, тағы басқа. ) ыдыраған кезде синтезделіп түзілетін органикалық (қара-шірінді) заттар кұрайды (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.

Ауыр металдармен ластану - «топырақ - өсімдік» жүйесін ластаудағы кең таралған қауіптіліктің бірі болып табылады.

Топырақтың ауыр металдармен ластануы барлық аймақтарды қамтып отыр. Әсіресе, Қазақстан бойынша ірі өнеркәсіптер, кен орындары, қазба байлықтарды өндіру, соғыс - өндірістік қалдықтарды сақтау және оларды көму аймағында ерекше жылдам жүруде. Республика жерінде химиялық қалдықтар 2, 3 миллиард тоннаға жетті. Өнеркәсіптерден шығарылған химиялық заттар Шығыс Қазақстан бойынша жылына 5 миллион тоннаға жетіп отырғаны тіркелген. Республика бойынша ластану деңгейі Бетпақ дала, Балқаш өңірі, Мұғаджар, Ертіс өңірі, Маңғыстау, Каспий маңы ойпаты, Іле Алатауы жазықтарында тым жоғары. Сырдария, Шу, Талас, Жайық өзендеріндегі жерлер қорғасын, фтор, бор, мыс сияқты ауыр металдармен ластанған. Бар деректер бойынша Өскемен, Риддер, Зырян қалалары маңындағы жерлерде қорғасынның мөлшері 100 РЗШ, кадмий, мырыш 8-14 РЗШ, мыс 10 РЗШ-ға жеткен. Павлодар, Екібастұз, Қаратау, Тараз тағы басқа өнеркәсіп орындары аймағы геохимиялық ауытқуларға және уытты заттармен ластануға ұшыраған. Семей өңірінің ауыр металдармен ластануы өте жоғары. Осы жерлерде шоғырланған 154 өнеркәсіп орындарынан жылына 294 мың тонна улы зат қоршаған ортаға шығарылады. Мәселен, мыс 100 РЗШ, қорғасын 100 РЗШ, мырыш 300 РЗШ, хром 100 РЗШ, кобальт 50 РЗШ, никель 50 РЗШ, тағы басқа ауыр металдардың шекті мөлшерінің тіркелгені Семей қаласы бойынша жарияланған әдебиеттерде келтіріледі.

Ауыр металдардың топырақта таралуы көптеген факторға байланысты, негізінен, метеорологиялық жағдайға, ластаушы көздің табиғаты мен топырақтың геохимиялық қасиеттеріне әсер етеді. 2009 және 2010 жылдың мамыр айында қалдық сақтау орнының төрт жағынан (оңтүстік, солтүстік, шығыс және батыс) алынған топырақ сынамаларындағы ауыр металдардың мөлшері кесте 1 келтірілген.

Топырақтың ауыр металдармен ластануы

Ауыр металдар

Қалдық сақтау орны, мамыр айы

ШМК, (мг/кг)

Шығыс

Солтүстік

Батыс

Оңтүстік

2009

2010

2009

2010

2009

2010

2009

2010

Pb2+

65, 6

67, 5

76, 2

83, 1

65, 9

67, 8

98, 4

100, 2

30, 0

Zn2+

165, 8

172, 1

206, 8

211, 3

208, 7

211, 1

219, 2

221, 2

100, 0

Cd2+

0, 068

0, 072

0, 05

0, 09

0, 068

0, 071

0, 05

0, 07

0, 05

Cu2+

53, 6

58, 2

68, 1

73, 2

54, 3

56, 5

65, 4

67, 5

40, 0

Өсімдіктің ауыр металдармен ластануы

Ауыр металдардың улы әсер етуі олардың өсімдіктердегі бір - бірімен қатысының бұзылуынан болуы мүмкін. Бір металдың артық мөлшерінің өсімдікке енуі басқа металдардың жетіспеуіне әкеледі. Бұл металдардың «бақталастық» қатынасына байланысты. Иондар антоганизмі макроэлементтердің Ca, Mg, Cd, P мен ауыр металдар арасында болуы мүмкін. Ауыр металл қорғасын ерімейтін фосфаттарды түзеді де, фосфордың жетіспеушілігін туғызады. Топырақ типі, ондағы механикалық құрамы, органикалық заттар мөлшері, рН көрсеткіші басқа элементтердің қатысуы әсіресе, Са және өсімдіктегі ауыр металдардың улылығын өзгертуі мүмкін. Өсімдіктегі металдардың улы әсері олардың өзара қарым - қатынас жасау әрекеттерінің нәтижесі деп болжауға болады. Сонымен қатар, қоршаған орта факторларының температура, ауа және топырақ ылғалдылығы жарықтың қарқындылығы өсімдіктегі ауыр металдардың улы реакцияларын өзгертеді

Бидаппа C. C. (1989 ж. ) зерттеулерінде какос пальмасын таза құмда өсіріп, оны белгілі уақытта ауыр металдар ерітінділерімен (Cd - 1-4мг/л, Bi - Ni - 2-8мг/л, Pb, Cr, Ba, Ti - 5-20мг/л) қоректендіріп отырған. Осы тәжірибедегі өсімдік жапырағынан алынған әртүрлі фракцияларындағы P, K, Ca, Mn, Cu, Zn элементтеріне талдау жасаған. Ауыр металдарды негізінен нуклеин қышқылдарында, белоктарда және полисахаридтерде төмендеткен. Ал, Bi, Cr, Ba, Ti, Ni металдар бір ортадағы өсімдік жапырақ фракцияларында (лигнин, целлюлоза, органикалық қышқылдар, пигменттер, липидтер) К - элементі жоғарылаған. Барлық ауыр металдар органикалық қышқылдарда, пигменттерде, липидтерде Са - элементін төмендетсе, нуклеин қышқылдарында, полисахаридтерде төмендеген. Ауыр металдар Mn - тің полярлы қосылыстарда жинақталуын тудырған. Cr, Bi, Cd және Ba әсерінен Zn элементі белокта, полисахаридтерде жоғарылаған. Роса өсімдігінде ауыр металдар әсерінен пигментте, липидте, белокта, пектатта Cu жинақталса, полисахаридтерде, органикалық және нуклеин қышқылдарында өзгермеген күйінде қалған. Бұл алынған көрсеткіштер өсімдік өскен ортадағы ауыр металл концентрациясының жоғарылауы, өсімдік тірішлігіне қажетті басқа элементтердің тіршілігін бұзады. Ауыр металдар өсімдіктерде кейбір элементтердің жинақталуы мен кейбір элементтердің ығысуына әсер ететінін көруге болады. Өсімдік тіршілігіндегі химиялық элементтердің ретінің бұзылуы олардың өсіп - дамуына теріс әсерін беретіні белгілі.

Мыс - ауыр металдар арасындағы қоршаған ортаны ластауда ерекше орын алады. Бұл элементтің таралуының негізгі көзі мыс - никель балқыту заводтары (50%), жанар - жағар май (22%), ағаш жағу (11%) және темір өндіру орындары (11%) болады .

Құрамында мыс бар фунгициттерді жүзім алқаптарында кеңінен пайдаланады. Бұл осындай аймақтардың мыспен ластануының бірден - бір жолы. Россияда бұндай аймақтар 1416 мың га жерді алып жатыр

Мыс - адам, жануар және өсімдіктер үшін ең қажетті микроэлемент. Ол мынандай ферментер құрамына кіреді: цитохромоксидазалар, церулоплазминдер, аскорбатоксидазалар, , уратоксидазалар және т. б. .

Мыс бір жағынан төменгі концентрациясы маңызды биологиялық микроэлемент ал, екінші жағынан жоғарғы концентрациясы қауіпті ауыр металл. Ол биохимиялық процестерде ферменттердің негізгі құрамы ретінде тотығу - тотықсыздану реакциясын жүзеге асырушы. Оның валенттілігінің ауысып отыруына байланысты фермент орталығының электрон донорлық немесе акцепторлық қызметін атқарады. Мыс қоршаған ортаны қорғау мамандарының (ЮНЕП) 1980 жылғы шешімі бойынша басқа элементтермен қоса (сынап, кадмий, қорғасын, хром, никель, мышьяк) ең улы ауыр металл қатарына кіреді. Сонымен қоса бұл металдың антропогендік жолмен таралуы бақылауға алынды.

Мыстың жоғарғы концентрациясы тірі ағзаларға өте қауіпті. Бұндай жағдайда улану белгілерімен кейбір ферменттердің активтілігіне, биосинтезіне кері әсерін тигізеді. Жоғары сатылы өсімдіктерде мыс ауыр металдар арасындағы кадмийден кейінгі орынды алады (Hg > Cd > Cu > Pb > Cr > Ni > Zn) 32.

Өсімдіктерге мыстың жетіспеуінен болатын белгілі симптомдар: өсуінің баяулауы, жапырақтың хлорозы, тургордың жоғарылауы, түсімнің азаюы.

Ауыр металдардың ішіндегі ең улы және қоршаған ортаға кеңінен таралған - кадмий элементі болып табылады. Қоршаған ортаның кадмиймен ластануы кейінгі кезде Швецияда, АҚШ - та бірнеше есе жоғарлаған.

Кадмийдің айтарлықтай бөлігі топыраққа және суға жауын - шашын арқылы түседі. Жыл сайын Балтық теңізіне 2000 тонна кадмий түссе, оның 45% - ы ауадан келеді. Бұл элемент тірі ағзаларға қауіптілігі жағынан бірінші класқа жатқызылады. Кадмий адам мен жануарлар ағзасында жиналуға қабілетті және жүрек қан тамыр әрекетіне, басқа да аурулардың пайда болуына себепші. Адам ағзасында 10 мг кадмийдің жинақталуы улану белгілерін білдіреді.

Кадмийдің басқа ауыр металдармен салыстырғанда өсімдік тіршілігіне қажеттілігі әлі толық дәлелденбеген. Бірақ осы металдармен ластанған ортада оның өсімдікке түсуі жоғары. Зерртеушілердің көрсетуі бойынша өсімдіктің құрғақ салмағына шаққанда 0, 1- 1 мкг/кг кадмийдің болуы қалыпты деп есептеледі.

Кадмийдің өсімдіктердегі улы әсерінің алғашқы белгілері болып: өсімдік өсуінің баяулауы, биомасса жинауының кемуі, хлороз түсімінің азаюы т. б. физиологиялық процестер жатады.

Өсімдікке кадмийдің сіңірілуіне топырақ ерітіндісінің қышқылдануының әсері байқалады. Өз кезегінде топырақтың қышқылдануына қышқыл жауын - шашын мен қышқыл тыңайтқыштардың әсеріне байланысты кадмиймен ластанған топырақтың қышқылды ортасы рН 6 - 6, 5 - тен төмен болмауын ұсынады. Табиғи жағдайда топырақтағы кадмийдің деңгейі негізінен 1 мг/кг - ға жуық, бірақ кадмийдің топырақтағы өсімдікке оңай сіңетін жылжымалы формасы көп емес (топырақ ерітіндісіндегі еріген формасы 0, 07% шамасында) . Бұл кадмийдің топырақпен өте тығыз байланысқа түсетінін көрсетеді . Кадмийдің өсімдікке сіңуіне және мүшелер арасына таралуына оның биологиялық ерекшелігі негізгі фактор болып табылады.

Ұқсас жұмыстар

Ауыр металдар - қоршаған ортаға көп мөлшерде түскенде организмдерді уландыратын металдар

Өнеркәсіптің дамуынан қоршаған ортаның ластануы

Металлдар өндірісі жайлы

Елек өзені

Металлдар өндірісі

Химиялық зиянды заттар

ӨСКЕМЕН ҚАЛАСЫНЫҢ ТОПЫРАҒЫНЫҢ ЖӘНЕ АГРОЦЕНОЗЫНЫҢ ЛАСТАНУЫН БАҒАЛАУ

Түсті металдар туралы түсінік

Топырақ микрофлорасына әр түрлі ластаушылардың әсері

КАДМИЙ МЕН ГУМИН ҚЫШҚЫЛДАРЫДЫҢ ӨСІМДІКТЕРДІҢ БИОХИМИЯЛЫҚ КӨРСЕТКІШТЕРІНЕ ӘСЕРІ

Пәндер