Топырақ жамылғысына таралуы

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 23 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

Кіріспе
I. Негізгі бөлім
1.1 Кадмий элементіне жалпы сипаттама
1.2 Су қоймаларына кадмийдің таралуы
1.3 Топырақ жамылғысына таралуы
1.3.1. Аллювиальды топырақта кадмийдің қозғалғыштығына
Этиленминтетрауксустың әсері
II. Кадмиймен ластанған топырақтан экологиялық таза өнім
2.1 Полигон топырағындағы химиялық элементтердің мазмұны
және таралуы
2.2Кадмийдің адам ағзасына әсері

Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Қоршаған ортаға қосылып жатқан көптеген химиялық заттардың
ішіндегілердің ең зияндыларының бірі ауыр металдар. Биосфераның жылдан-
жылға артық ластануымен байланысты ауыр металдардың таралу себептерін
біліп, олардың мөлшерін анықтап тоқтату жолдарын білген жөн. Өнеркәсіптің
ауылшаруашылығының және көліктің дамуы, қалалардың шоғырлануы, жер
бетіндегі геотехникалық өзгерістер, ғарыштық және әлемдік мұхитты игеру -
осы аталғандардың бәрі жергілікті, аймақтық және жаһандық көлемде табиғи
жағдайлардың өзгерістеріне әкеледі.
Түрлі-түсті металлургия атмосфералық ауаны жэне су айдындарын,
топырақты, өсімдіктерді түрлі-түсті металдармен, басқа газ тәрізді және
ерігіш қосылыстарымен ластаушылардың көзі болып табылады. Осы
ластауыштардың орналасқан аудандарында топырақ жэне өсімдіктерде улы
элементтердің жоғары концентрациясы табылатын, радиусы ондаған километрге
жететін жасанды биохимия провинциялары қалыптасады.
Металлургия зауыттарының жэне жылу электростанцияларының әсер ету
аймағында қорғасынның, кадмийдің, мырыштың, никельдің және басқа
элементтердің мөлшері орталық аудандармен салыстырғанда жемістерде 1,5-3,5
есе жоғары.
Қоршаған ортадан улы заттар адам ағзасына тыныс алу жолдары арқылы,
тері, сондай-ақ ас қорыту жолдары арқылы түседі. Соның нәтижесінде
элементтер мүшелер мен ұлпаларға жинақталады. Кадмийдің жоғары мөлшері
бүйректе жинақталатыны анықталған.
Қазіргі кезде осы ластаушылардың тек жеке зат алмасу үрдістері,
ағзаның иммундық және ферменттік жүйелеріне ғана емес, сондай-ақ
тұрғындардың жалпы ауруларының артуына да қолайсыз әсеріне жүргізілген
зерттеулері көп. Т.Е Науменконың зерттеулері бойынша тыныс алу мүшелерінің
ауруына, әсіресе атмосфералық ауанының ластануы әсер етеді. Түрлі-түсті
металлургия өндірістік өнеркэсіптік аудандардағы зерттеулер ауаның металл
аэрозольдармен ластану деңгейі нәтижесінде адамдардың
жүйке жүйесінің ауруы жэне бүйректің қабынуы арасында байланыс бар екендігі
анықталды. Атмосфералық ауаның қорғасынмен, хроммен, никельмен, кадмиймен
жэне басқа ауыр металдармен ластануы тұрғындардың ауруын 40-60% -қа
арттырды.
Қазіргі кезде таралуы жағынан да, әрекет етуі жағынан да қоршаған
ортаны негізгі ластаушылар қатарына қорғасын, кадмий, сынап, мыс, мырыш,
никель, хром жатады.
Қазіргі өндіріс жұмыстарымен байланысты ауыр металдардың көп таралуы
глобалдық проблемаға айналды. Бұны шешу үшін табиғи ортаны сақтау
жұмыстарын жүргізу қажетті болып табылады.
Ауыр металдардың қатарына Менделеев таблицасындағы 40-тай химиялық
элементтер кіреді. Осы элементтердің көбі микроэлементтерге жатады.
Азғантай мөлшерде тірі организмдерге қажетті организмдердегі ақуызбен
ферменттердің кешеніне кіріп, олардың жұмыстарын белсендетеді. Ең қауіпті
түрі сынап, қорғасын, кадмий. Агроланшафттарда көп кездесетін түрі цинк,
қорғасын, сынап және хром. Қоршаған ортаның ауыр металдармен ластануымен
өсімдіктердің өнімі төмендейді. Қалыптасқан фитоценоз бұзылады. Адамның
тіршілік ортасының сапасы төмендейді. Сонымен бірге адамның ішетін суымен,
жейтін тамағы сапасы төмендейді. Кей жағдайларда өсімдіктердің өнімі жоғары
болғанымен (оның ішіндегі ақуыз, май, витаминдер жеткілікті болса да)
өсімдіктерде ауыр металдар жиналып, адам өмірімен жануарларға қауіп
төндіреді жэне олар бірден байқалмайды.
Курстық жұмыстың мақсаты: қоршаған ортаның ауыр металдармен
ластануы,соның ішінде кадмиймен ластануы жаһандық проблемалардың бірі болып
табылады.Курстық жұмыстың тақырыбына сәйкес кадмийдың қоршаған ортаға
таралуын, тигізетін әсерін ашып жеткізу.
І. Негізгі бөлім
1.1 Кадмий элементіне сипаттама
Кадмий (Cd)-элемeнттepіне периодтық жүйесінің II ші тобындағы химиялық
элемент, балқу температурасы 321,1°С,қайнау температурасы 766,5°С,
тығыздығы 8,65гсм3.кадмийді 1817 жылы неміс физигі Ф.Штомейер ашқан.Кадмий
күмістей ақ, жұмсақ металл, табиғатта тұрақты 8 изотопы бар. Негізгі
минералдары гринокит,отавит,монтепонит. Изоморфты қоспа ретінде мырыш
көбінесе сфалерит минералдарының құрамына кіреді.Құрғақ ауада кадмий
тұрақты, дымқыл ауада оның бетінен оксидтің жұқа қабыршағы түзіліп, әрі
қарай тотығуын тежейді. Кадмий буы сумен әрекеттесіп, сутек бөледі.
Минералдық қышқылдармен өзара әрекеттесіп тұздар түзеді. Оның тұздарының
ерітінділері гидролиздің нәтижесінде әлсіз қышқылдық қасиет көрсетеді.
Балқу температурасының жоғары температурада кадмий галогендермен
әрекеттесіп галогенидтер түзеді. Кадмийді қорғасын-мырыш,мыс кентастарын
өңдеу кезінде өндіріп алады. Кадмий металл бетін коррозиядан қорғау үшін
(кадмийлеу),аккумулятор жасауда; пегмент,шала өткізгіш материалды
дайындауда, ядролық энергетикада, т.б. қолданылады.Кадмиийдің буы және оның
қосылыстары улы. Бұл қосылыстармен демалған жағдайда олар қанға сіңіп,
орталық жүйке жүйесін, бүйрек, бауырды жарақаттап, фосфор-кальций алмасуын
бұзады.

1.2 Су қоймаларында кадмийдің таралуы
Соңғы жылдары белсенді антропогендік әсер ету нәтижесінде жер
бетіндегі сулармен қатар жерасты суларының химиялық құрамы елеулі өзгерді.
Ластанудан жер бетіндегі суларға қарағанда қорғалғандығына қарамастан жер
асты суларының өзінде қорғасын, хром, сынап, мырыш жэне тағы басқа
элементтер табылған. Әсіресе ауыр металдардың жоғары концентрациясы ірі
қалалармен өнеркәсіптік орталықтардың аумағының маңында өсіп отыр. Белсенді
антропогендік әсер ету жағдайында табиғи тұщы судың ауыр металдармен
ластануы ең жіті проблемалардың бірі болып
отыр. Судағы ауыр металдардан өздігінен тазару жүрмейді. Ауыр металдар тек
бір табиғи резервуардан басқасына алуан түрлі тірі ағзалармен әрекет ете
отырып және барлық жерде ауыр салдарға ұшырата отырып қайта таралады. Ауыр
металдардың, соның ішінде кадмийдің, жер беті жэне жер асты суларына таралу
себептері түсті металдар шығарумен де байланысты. Соның ішінде ең көп
мөлшері қоғасын мен цинк рудалары арқылы тарайды. Ауыр металдар табиғи
суларға өнеркәсіптің пайдаланған сулармен ғана емес, сондай-ақ отвалдар
арқылы сүзіле отырып, әсіресе қалдық сақтағыштардан жаңбыр суларымен
түседі. Жер асты сулары үшін ұңғырлардан, шахталардан және шуруфтардан
өндірістік қалдықтардан тазартқан кезде де жағымсыз әсер етеді. Тірі ағзаға
үшін еріген түрде (ШЖК- ПДК) елеулі концентрацияда қатысатын элементтер ең
көп қауіптілік тудырады. Осындай элементтерге мыналар жатады: Cd-ZK-І бақа
барлық су үлгілерінде. Мырыш сүтқоректілер үшін өте қаіпті элементтердің
бірі. Өнеркәсіпте де кең түрде қолданады. Давыдованың (2002) деректері
бойынша, қорғасын балқытатын зауыттардың аймағында орналасқан көлдерде
еріген шырыштың мөлшері жоғары болады, ал рудниктердің жанынан ағып жатқан
өзендерде оның мөлшері ЗОООмкгл асады. Мырыштың улылығы көбіне басқа ауыр
металдардың, әсіресе кадмийдің қоспасының болуымен айқындалады. Оның
шоғырлануы ағзада мырыштың жетіспеуіне әкеледі.
Қорыта келгенде, қалдық сақтағыштардың маңынан алынған (ZK-6 және ZK-
7) су үлгілері және тоқтонды су айдынынан алынған (ZK-4) су үлгілері ауыр
металмен күшті ластанған. Осы су көздері тірі ағзалар үшін қауіпті болып
табылады. Сонымен қатар, улы элементтердің бірі кадмий барлық су
үлгілерінде кездеседі. Табиғи суларға кадмий топырақ шайылғанда,
поллиметалл және мыс рудаларын өндіру кезінде, осы элементті өз денесіне
жинақтауға қабілетті су ағзалары ыдыраған кезде түседі. Кадмийдің
қосындылары жер бетіндегі су көздеріне қорғасын-мырыш зауыттарының, кен
байыту фабрикаларының, бірқатар химия кәсіпорындарының, шахтаның ағын
суларымен шығарылады. Сонымен ауыр
металдардың иондарының түрлері су ортасында басқа орталамен салыстырғанда
алуан түрлі. Сондықтан суды ауыр металдарына тазарту өте көп күш, қаражат
жұмсауды және уақытты қаже етеді.

1.3 Топырақ жамылғысына таралуы
Литосфераның (топырақ жамылғысының) ластануы құрылыс және кен қазу
процесінде пайда болған миллиондаған гектар бұзылған жерлердің түзілуінен
келіп шығады. Өзінің өнімділігін түгелдей немесе түгелге жуық жоғалтқан шөл
адырлар құрлық бетінің 1%-ін алып жатады. Ластанудың мұнан гөрі маңызды
себебі - өнеркәсіп пен ауыл шаруашылық қалдықтары. Басты ластанушыларға
металл мен олардың қоспалары, тыңайтқыштар, улы химикаттар, радиоактивті
заттар жатады.
Топырақта кездесетін кадмийдің мөлшері айтарлықтай көп емес.
Өсімдіктермен салыстырғанда қара топырақтағы мөлшері кемірек. Топырақтың
ластану себептері өндіріспен және өндіріс қалдықтарымен пайдаланған сумен
байланысты. Кадмийдің топыраққа таралудың тағы бір себебі фосфорлық
тыңайтқыш және әкті пайдалануы. Автокөлік газдарымен де бірнеше түрі
тарайды. Кадмий автокөлік дөңгелегінің резинкаларымен пайдаланған
майларында кездеседі. Топырақтағы кадмийдің мөлшері Ікг-да 5 мг-ға жеткенде
ауыл шаруашылығы өсімдіктердің өнімі жартылай азаяды және топырақты
тазартып бұрынғы қалпына келу үшін 1100 жыл керек. Кадмий мутагендік және
консерогендік қасиеті бар. Кадмийдің қоршаған ортада таралу себептерінің
80% антропогендік әсермен байланысты. Таиғатта таралуы өндірістегі
қорғасын, мырыш, цинк, кадмий элементтерін шығарумен байланысты. Өндіріс
маңында Іга жерде 60-600кг дейін түсуі мүмкін. Фосфорлық тыңайтқыштардың
мөлшері көп емес 0,15 мгкг. Фосфорлық тыңайтқыштарға жылжымалы түрде
кездесетіндіктен өсірілген өсімдіктерге тарайды
1.3.1 Аллювиальды топырақта кадмийдің қозғалғыштығына
этилендиаминтетрауксустың әсері
Этилендиаминтетрауксусты қышқыл (ЭДТА) тұрақты қосылыс болып табылады.
Оның топырақта болуы кадмийдің миграциялық қасиетіне әсер етуі мүмкін. Ал
ол табиғи сулардың осы металмен ластану деңгейін жоғарылатады.
ЭДТА координациялық саны 6-ға тең күшті лиганда болып табылады. Қазіргі
кезде оны көптеген әртүрлі өндірісте қолданады. Ауылшаруашылығында 40 жылға
жуық ЭДТА комплекстерін тыңайтқыштар ретінде қолданады. Ол
микроэлементтердің биологиялық мүмкіндіктерін жоғарылатады. ЭДТА металл
иондарымен көптеген радионуклиидтері бар суда ерігеш тұрақты комплекстер
түзеді. Бұл қышқыл табиғатынан тұрақты қосылыс. Ол радиацияның әсерінен
әлсіз ыдырайды және топырақтағы биотаның әсерінен жай деградацияланады.
Тек ЭДТА-ны топыраққа енгізгеннен 6 айдан кейін 15% ғана
деградацияланады. Ол топырақтағы ауыр металдармен ұзақ уақытқа дейін
әсерлесетінің көрсетеді. Сонымен қатар ЭДТА-ның топырақтың жоғарғы
қабатында минерализациялануы төменгі қабаттағы мминерализациялану
жылдамдығымен бірдей екендігі анықталды. Хелат металдарының жай
минерализациялануының себебі оның байланысының мықтылығымен түсіндіріледі.
Этиленминтетрауксус n, Cu еріген түрін көбейтуіне қарамастан,
түсімнің өсуін көбейтеді.Микроэлементтердің қолжетқізетін формасы көбіне
топырақтағы с 0.1 н HC1 тартылысымен анықталады. Mg(NO3)2 және
диэтилентриаминпентауксусті қышқыл (ДТПА) + СаС12 + триэтаноламин (ТЭА).
Бұл әдіс Ni және Cd қолжеткізетін формасын анықтауға да қолданады.
Топырақтағы ЭДТА-ның болуы Zn, Cd, Ni миграциялық қасиетін өзгертуі мүмкін.
Нәтижесінде суда ерігіш хелаттар түзіледі. Ал ол табиғи сулардың осы
металмен ластану деңгейін жоғарлатады. Зерттеудің негізгі мақсаты -ЭДТА-ның
кадмий экстракциясына әсерін анықтау.
Турцияның Фракий ауданынан 0-20см тереңдіктен алынған
аллювиальді топырақтың үлгілері. Үлгілер ауалы-құрғақ жағдайға дейін
келтіріледі және тесіктері 2мм болатын илектен өткізіледі. Бұл үлгілерден
грануметриялық құрамын, органикалық заттардың болуын, рН және
катиондық алмасудың көлемін анықтайды.
Материалдар мен әдістер. Кадмийдің бұл топырақтағы жағдайын бақылау
үшін топырақты жасанды түрде ластайды. Кадмий топыраққа 50,5 және 2мгкг
мөлшерде енгізіледі. Сәйкесінше CdSO2 (H2O:Cd =8). Жасанды ластанған және
табиғи ластанған топырақ үлгілеріне 45г-ға 0,2 және 0,5мгкг №2 ЭДТА
қосылды. Содан соң жақсылап араластырғаннан кейін, әрбір үлгіні 150г-нан үш
бөлікке бөледі. Оларды пластик бюксына орналастырады. Тәжірибе парникті
жағдайға орындалады. Дистельденген суды қоса отырып, топырақ үлгісіндегі
ылғалдың мөлшерін 70% келтірілді. Бюкстағы үлгіні 5 айға дейін ұстады.
5 ай өткеннен кейін үлгілерді кептіріп ауалы-құрғақ жағдайға дейін
әкелді және тесігі 2мм болатын илектен өткізілді. 0,1 н HC1 ерітіндісіндегі
Zn, Cd, Ni экстракциясын өткізді, 0,005М ДТПА + 0,01М СаС12 + 0.1M ТЭА және
14M Mg(NO2)3 +0ДМ ТЭА және 1M Mg(NO2)3. Табиғи топырақ құрамында Cd, Zn, Ni
жалпы мөлшері анықталды. Ерітіндегі Zn, Ca, Ni концентрациясын атомды -
абсорциялы спектрофотометрия әдісімен анықталады. Нәтижелердің
статистикалық өңдеуі болды. Нәтижелер мен талқылаулар.
Топырақтың кейбір физикалық және химиялық қасиеті 1 кестеде
көрсетілген. Вертисольдардың аллювиальды топыраққа қарағанда абсорцияялық
көлемі жоғары. Бұл коллоидтардың жоғары мөлшерде болуына байланысты болуы
мүмкін.
Аллювиальды топыраққа қарағанда вертисольда металдардың жалпы мөлшері
жоғарырақ (Кесте 2). Керісінше, металдың қозғалмалы формасы HC1, ДТПА және
Mg(NO3) 2 вертисольдарда төмен. Бұл факт металдардың экстракция деңгейі
олардың жалпы мөлшеріне тәуелсіз екенін көрсетеді.
Кесте 1 -Зерттеген топырақтың кейбір физикалық және химиялық қасиеті.

Топырақ рН ОрганикалықЕКО,ммоль Фракция Грануломет-
(1:2,5)заттар, % (+)кг құрамы,% Риялық
топырақ құрам
-
ил
Zn Cd Ni
Бақылау(тыңайтқышсыз1,19 0,33 27,7
)
N180P180K180 1,17 0,19 16,2
N180P180K180 + Cd 25,52 11,36 44,5
N180P180K180 + әк + 23,28 6,63 28,5
Cd
N180P180K180 + көң +22,77 6,42 28,2
Cd
N180P180K180 + әк + 24,25 6,61 27,3
көң + Cd
N360P360K360+ Cd 28,55 8,32 29,1
ОДК 1

N180P180K180 + Cd салыстырғанда, ол 1,7 есе азайды. Біздің ойымызша,
топырақта кадмийдің мөлшері бикорбанаттардың пайда болуына болады. Содан
басқа осы элемнттің топырақтағы қосылыстары органикалық заттармен
комплексті қосылыстар түзуі мүмкін.
Біздің тәжірибемізде коэффицент көлемі 16,2...44,5% жетті, табиғи
бақылауда 27,7%. Ауыр металдармен ластанған нұсқауларда әк пен көң бірге
және бөлек-бөлек қосуынан айтылған көрсеткіштердің көлемі кішірейді.
Орташа есеппен екі жылда қызылшаның түсімі 24,6тга-ды құрады
(Кесте2). Кадмиймен ластанған аудандарда оның мөлшері N180P180K180 енгізген
таза топырақпен салыстырғанда 2,2тга азайды. Бірақта әк пен көңді қосымша
пайдалануы токсикалық элементтің жағымсыз әсерін азайтты. Кадмиймен
ластанған топыраққа әк пен көңді бірге енгізгенде түсімнің көп бөлігі
алынды.
Кесте 5-Қызылшаның сапасымен түсімі 1996-1997 ж.ж аралығы.

Топырақта жоғары мөлшерде кадмийдің болуы қызылшадағы
қанттың концентрациясына жағымсыз эсер көрсеткен жоқ.
Оташа есеппен екі жылда қызылшадағы кадмийдің концентрациясы
N180P180K180 + Cd жэне N360P360K360 + Cd (Кесте З) 0,015мгкг дейін
мүмкіндік берді.

Кесте 6- Орташа есеппен екі жылда қызылшадағы кадмийдің болуы (1996-1997).

N180P180K180 + ӘК +Cd 0,025 0,024 0,025
N180P180K180 + көң + Cd 0,033 0,034 0,033
N180P180K180 + ӘК + КӨҢ + Cd 0,023 0,04 0,031
N360P360K360 + Cd 0,032 0,04 0,036
ШРК 0,03

Әкті өзін және көңмен бірге пайдалану кадмийдің мөлшерін 0,025 және 0,03
Імгкг дейі төмендетуге мүмкіндік берді.

2.1 Полигон топырағындағы химиялық элементтердің мазмұны
және таралуы
Тайсойған полигонындағы әскери аймақтық экологиялық бағалау бөлігінің
бір қорытынды этабында, топырақ сынамасындағы химиялық элемнттерге, өсімдік
және өсімдік қалдықтарына салыстырмалы сараптама жүргізген.
Полигон территориясынан және геоботаникалық жасырын жағдайындағы
аралықтан, жартылай сонды спекторлы эмиссионды сынама сараптамасы
жүргізілді. Спектральды эмиссионды сараптама рұқсатында 42 химиялық
элементтің сынамадан алынғаны бағаланады. Сынама қатарына жүргізілген
анализ қорытындысы, рентгеноспектральды және рентгенофюресцентті анализ
қорытындыларын қолданумен жүргізілді. Полигон топырағында зерттелген
химиялық элементтердің көпшілігінде, 10%-ға дейін кремний болған. Өсімдік
күлдерінде және өсімдік қалдықтарында құрамында бірнеше пайыз фосфоры бар
тағы бір элемент пайда болды. Бұл химиялық элементтер биогенді
макроэлементтер қатарына жатса, қалған сараптама элементтерімен қорытынды
жүргізілгенде, пайызы жоғары еместері - микроэлементтер құрамына кіреді.
Зерттеу жүргізуге, практикалық есептерді шешуге, бөлінген макро және микро
элемент топырақтары тиімді болады. Микроэлементтер қатарына: маргаңец,
никель,

кобальт, титан, ваннадий, хром, молибден, цирконий, мыс, қалайы, күміс,
мырыш, қорғасын, бериллий, иттрий, литий, стронций жатады. Бұл химиялық
элементтер өсімдікте және өсімдік қалдығында, сонымен бірге топырақта
айқындалды. Қалған химиялық элементтер, топырақ құрамына және өсімдікке
сараптама жүргізгенде , немесе тіптен концентрация өзгергіштігі табылмай
пайдаланған әдістемеде (вольфрам-10"3%, гафний-103%, тантал-102%, сурьма-
103%, мышьяк-103%, кадмиий-103%, индий-10J%, натрий-101%, лантан-102%,
алтын-103%, сынап-103%), немесе рұқсат етілген шекті сынама әдістемесінде
(ниобий-103%, скаыдий-103%,иттарбий-103%,талий-10 4%)
Нарын, Азғыр құмдарында радиоактивті элементтер: кадмий-80-120,
стронций-150, қорғасын-80 және нитрат-8,8 есе шекті мөлшерден көбейіп
кеткен.
Қызылорда қаласынан, сонымен қатар Қазалы, жалағаш, Тереңөзек
(оңтүстік аймақтар, Шиелі, Жаңақорған (солтүстік аймақтар), аудандарынан
алынған, топырақ сынамаларынан анықталмаған ауыр металдардың мөлшері 1-
кесетеде көрсетілген.

Кесте 7 -Қызылорда облысының аудандарынан алынған қорғасын, мыс, мырыш,
және кадмий ионының мөлшері(мгкг)

Аудан ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.