Шымкент қаласының территориясында ауыр металдардың таралуы мен өсімдіктерде жиналу мөлшерін анықтау негізінде қоршаған ортаның экологиялық жағдайын бағалау
КІРІСПЕ
Зерттеу тақырыбының өзектілігі. Қазақстан Республикасында түсті металлургия өндірісі қарқынды дамыған. Оңтүстік Қазақстан облысындағы Шымкент қаласының территориясында орналасқан "Южполиметалл" ӨК ЖАҚ-нан бөлінетін қалдық заттар ұзақ жылдар бойы табиғи ортаны ластауда. Олардың ішіндегі негізгілері - ауыр металдардың ауаға, топыраққа, суға таралу дәрежесі артуда. Ауадағы ауыр металдар жел арқылы тараса, ал топырақта ортаңғы қабаттарға дейін өтіп, өсімдік тамыры арқылы өсімдік ағзасына тасымалданып өз зиянын тигізуде. Атап айтқанда, Шымкент қорғасын өндірісінен бөлінетін негізгі ауыр металдарға - қорғасын, мыс , кадмий , мырыш жатады. Олардың ішінде қорғасын мен кадмий өте улы металдар. Ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы белгіленген санитарлық мөлшерден асып кетсе, тірі ағзаларға ауыр металл иондары кері әсерін тигізеді. Сондықтан олардың қасиетін зерттеумен қатар, қоршаған ортаны тазарту жолдарынан іздестіру өзекті мәселелерінің бірі болып отыр.
Шымкент қаласының территориясында орналасқан "Южполиметалл" ӨК АҚ ұзақ жылдардан бері қала территориясын зиянды қалдық заттармен ластауда. Қаланың айналасында көптеген өндіріс орындары соңғы жылдардағы экономикалық дағдарысқа байланысты өз жұмыстарын тоқтатқанмен, аталған қорғасын өндірісі қазіргі күнге дейін үздіксіз жұмыс істеуде. Оны жылдың барлық мезгілдерінде өндіріс мұржаларының будақтап шығып жатқан қою сұр түтін мен қаланың осы өндіріс орны орналасқан оңтүстік-батыс бөлігінің жиі-жиі көк тұманға малынып тұруынан, кейде тынысты тарылтып, тамақты ашытар атмосфера ауасынан да байқауға болады. Республикамызда өндіріс орындары дамуының ғылыми тұрғыдан жеткіліксіз негізделуі және өндірістік қуаттың көп жылдар бойы қарқынды өсуі адам экологиясы мен қоршаған орта гигиенасын төтенше ауыр жағдайға алып келді. Осыған байланысты қоршаған ортаның ластануы мен оның өсімдіктер мен жануарларға, адам денсаулығына тигізетін әсерін зерттеу үлкен қажеттілікке айналып отыр.
Өндірістік қалдықтардың қоршаған орта объектеріне түсуін, жиналуы мен миграциясын зерттеу , олардың әсерін дұрыс бағалауға мүмкіндік береді. Қоршаған табиғи ортаның жағдайын бақылаудың құрамына өндіріс орындары мен ластаушы заттардың құрамы мен қасиеттерін, биосферадағы химиялық элементтердің таралуын, олардың құрылымы мен функциональды көрсеткіштеріндегі өзгерістерді бақылау кіреді.
Осыған байланысты біздің жұмысымыздың мақсаты- Шымкент қаласының территориясында ауыр металдардың таралуы мен өсімдіктерде жиналу мөлшерін анықтау және қоян арпа (Hordeum leporinum) өсімдігін биоиндикатор ретінде алып өсімдіктердің хромосомалық жиынтығына әсерін зерттеп, соның негізінде қоршаған ортаның экологиялық жағдайын бағалау.
Осы өндірістен бөлінген зиянды қалдықтардың негізгісі қорғасын және т.б. ауыр металдар. Олар суда, топырақта және тірі организмдерде жиналып, қоректік тізбек арқылы тасымалдана отырып адам ағзасына жиналады. Сондықтан қоршаған ортада ауыр металдардың таралу мөлшерін анықтап, олардың өсімдіктердің құрылысына әсерін бақылау өзекті мәселелердің бірі болып табылады.
Ғылыми жұмыстың жаңалығы -Шымкент қаласының климаттық жағдайында ауыр металдардың әртүрлі қашықтықтарға таралуына сәйкес өсімдіктерде жиналу дәрежесі анықталды. Жабайы астық тұқымдастардың өкілі- қоян арпа биоиндикатор ретінде алынып, олардың хромосома жиынтығына ауыр металдардың кешенді әсерінің мутациялық активтілігі бағаланды. Қазіргі кездегі дүние жүзі ғалымдарының басты мәселелердің бірі-пестицидтерден кейін ауыр металдардың тірі ағзаларға әсерін әлсірету болып табылады. Ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы тек табиғи жағдайда ғана емес, сонымен қатар антропогенді жолмен де қарқынды түрде жүзеге асуда. Олардың қатарына өндіріс қалдықтары, тау-кен өндірісі, транспорт, түсті және қара металл өндіру, құрамында ауыр металдар кездесетін тыңайтқыштарды ретсіз пайдалану, жылу-электр орталықтарынемесе жалпы урбанизацияны жатқызуға болады.
Қазақстан Республикасында түсті металлургия өндірісі қарқынды дамыған. Оңтүстік Қазақстан облысындағы Шымкент қаласының территориясында орналасқан "Южполиметалл" ӨК ЖАҚ-нан бөлінетін қалдық заттар ұзақ жылдар бойы табиғи ортаны ластауда. Олардың ішіндегі негізгілері - ауыр металдардың ауаға, топыраққа, суға таралу дәрежесі артуда. Ауадағы ауыр металдар жел арқылы тараса, ал топырақта ортаңғы қабаттарға дейін өтіп, өсімдік тамыры арқылы өсімдік ағзасына тасымалданып өз зиянын тигізуде. Атап айтқанда, Шымкент қорғасын өндірісінен бөлінетін негізгі ауыр металдарға - қорғасын, мыс, кадмий, мырыш жатады. Олардың ішінде қорғасын мен кадмий өте улы металдар. Ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы белгіленген санитарлық мөлшерден асып кетсе, тірі ағзаларға ауыр металл иондары кері әсерін тигізеді. Сондықтан олардың қасиетін зерттеумен қатар, қоршаған ортаны тазарту жолдарынан іздестіру өзекті мәселелерінің бірі болып отыр.
Шымкент қаласының территориясында орналасқан "Южполиметалл" ӨК АҚ ұзақ жылдардан бері қала территориясын зиянды қалдық заттармен ластауда. Соңғы жылдардағы дағдарысқа байланысты зауыттың көптеген бөлімшелері өз жұмыстарын тоқтатқан. Дегенмен, одан қалған қалдықтар әлі күнге дейін қоршаған ортаға зиянын көптеп тигізуде. Бұл зауыттың кейбір бөлімдері әлі күнгі жұмыс жасайды, оның түтіннің әсерінен болатын қышқылдық жаңбырлар мен ауыр металдардың иондары топыраққа сіңіп қалған.
Зерттеудiң объектici - жоғары оқу орнының оқу-тәрбие үдерici. Республикамызда өндіріс орындары дамуының ғылыми тұрғыдан жеткіліксіз негізделуі және өндірістік қуаттың көп жылдар бойы қарқынды өсуі адам экологиясы мен қоршаған орта гигиенасын төтенше ауыр жағдайға алып келді. Осыған байланысты қоршаған ортаның ластануы мен оның өсімдіктер мен жануарларға, адам денсаулығына тигізетін әсерін зерттеу үлкен қажеттілікке айналып отыр.
Жұмыстың мақсаты: Шымкент қаласының территориясында ауыр металдардың таралуы мен өсімдіктерде жиналу мөлшерін анықтау негізінде қоршаған ортаның экологиялық жағдайын бағалау.
Ауыр металдар суда, топырақта және тірі организмдерде жиналып, қоректік тізбек арқылы тасымалдана отырып адам ағзасына жиналады. Сондықтан қоршаған ортада ауыр металдардың таралу мөлшерін анықтап, олардың өсімдіктердің құрылысына әсерін бақылау өзекті мәселелердің бірі болып табылады.
Зерттеудiң мақcаты - ғылыми жұмыстың негізгі мақсаты өсімдіктерде жиналған қорғасынның, мыс, мырыш және кадмийдің мөлшерін анықтау.
Ауыр металдар өздерінің химиялық және биологиялық ерекшеліктеріне қарай гео - және биоаккумуляцияға өте бейім элементтер. Өсімдіктер- қоршаған орта жағдайының сезімтал индикаторлары. Ауыр металдар өсімдік ағзасына екі жолмен - топырақтан тамыры арқылы және атмосферадан жапырақтары арқылы түседі.
Зерттеудiң ғылыми болжамы - Шымкент қаласының топырағы қара-сұр топырақ. Ауа мен сумен салыстырғанда топырақтың өздігінен тазалануы өте нашар жүреді. Сонымен қатар, топырақ ауыр металдар үшін берік акцептор болып табылады.
Зерттеудiң мiндеттерi:
тұрақты неразлагающиеся (мысалы, сынап тұздары, фенольды шайырлар қосылыстар ұзын шынжырмен, ДДТ, алюминий банктер және т. б.) емес, табиғи процестердің, разлагающих бұл ластағыштар сол жылдамдықпен, қандай олар алғашқы экожүйесін;
тұрақсыз (тұрмыстық ағынды сулар, артық нитраттар және т. б.), разрушающиеся әсерінен биологиялық процестер.
Жетекшi идея. Атмосфераға бөлінген зиянды токсиканттар, атап айтқанда күкірт ангидриді, көміртегі тотығы, азот тотығы, күкір қышқылы, күкір сутегі, хлор және ауыр металдар қылқан жапырақты ағаштардың жаңғақтарының дамуы мен мөлшеріне, тұқым саны мен массасына кері әсер етеді. Қоршаған ортаны ластаушы өндіріс көздерінен алшақтаған сайын бұл көрсеткіштер дұрысталғандығы байқалады. Соңғы кездерде экосистемалардың өздігінен тазалануы тіпті оларға ауыр металдардың түсуі тоқталған күнде де жүрмей отыр, оның себебі, осы уақытқа дейін топырақта жиналған және оның тұрақты компонентерінде фиксацияланған металдар мөлшерінің шамадан тыс көптігінде болып отыр [2,39 б.].
Зерттеудiң теориялық және әдicнамалық негiздерi Ауыр металдар қоршаған ортаға түскенде экожүйелердің өздігінен тазалану процесімен ыдырамайды. Олар топырақта жинақталып, өсімдіктерге өтіп, әрі қарай биологиялық айналымға түсіп отырады. Биологиялық тізбек: топырақ - өсімдік - адам, топырақ - өсімдік - адам, топырақ - су - адам және топырақ - атмосфералық ауа - адам арқылы адам организміне өтіп, олар әр түрлі ауруға шалдықтыратыны белгілі.
Өсiмдiктердiң ауыр металдармен ластануы, өндірістiң және автокөлiктердің қарқынды дамуынан және де топырақ - өсiмдiктердің ластануының жалғыз көзі емес. Ауыр металдармен өсiмдiктер атмосфера арқылы да ластануы мүмкін. Қорғасын негiзiнен өсiмдiктерге тамыры арқылы немесе жапырағы арқылы да түседі.
Зерттеудiң әдicтерi: зерттеу проблемаcы бойынша тариxи-этнографиялық, филоcофиялық, өнертану, пcиxологиялық, педагогикалық, теxнологиялық әдебиеттерге теориялық талдау жаcау; жоғары оқу орнының оқу құжаттарына (мемлекеттiк cтандарт, оқу жоcпары, бағдарламалар, оқулықтар), педагогтардың озық тәжiрибелерiне талдау; бақылау; cауалнама жyргiзу; әңгiмелеcу; педагогикалық экcперимент; мәлiметтердi математикалық тұрғыда өңдеу.
Зерттеудiң практикалық мәнi: Жоғары оқу орындарына арнап: Аналитикалық химия, Электролиздік химия пәндерiнен типтiк бағдарламалар; Химия мамандығының cтуденттерiне арналған дипломдық жұмысты орындау бойынша әдicтемелiк нұcқаулар жаcалды.
Зерттеу нәтижелерiн жоғары және арнайы орта педагогикалық, көркемөнер-теxникалық оқу-орындарында, мамандар бiлiктiлiгiн қайта жетiлдiретiн мекемелерде пайдалануға болады.
Зерттеу базаcы. Тәжiрибелi-экcперимент жұмыcы Қазақстандағы экологиялық қауіптілігі жоғары аймақтардың бірі Оңтүстік Қазақстан облысы. Шымкент қаласындағы ірі өндіріс алыптарының бірі- Южполиметалл ӨК АҚ өтті.
Диссертацияның құрылымы: диccеpтaциялық жұмыc кipicпе, екі бөлiм, қopытынды және пaйдaлaнылғaн әдебиеттеp тiзiмiнен тұpaды.
1 АУЫР МЕТАЛДАРҒА ЖАЛПЫ СИПАТТАМА
1.1 Ауыр металдардың өсімдіктерге биологиялық әсері
Ауыр металдарға - тығыздығы темірдің тығыздығынан артық болатын түсті металдар тобы. Оларға периодтық жүйедегі 40-қа жуық металдар жатады. Н.Рейсмерстің жіктеуі бойынша тығыздығы 8 гсм3жоғары металдар жатады. Олар Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.
Металдардың иондары табиғи су қорларының ауыспалы компоненттері болып табылады. Ортаның жағдайына байланысты олар түрлі тотығу дәрежесінде бейорганикалық және металлоорганикалық қосылыстардың құрамында болуы мүмкін. Олар ерітінді, коллоидты-дисперсті жүйеде немесе минералды және органикалық қосылыстардың құрамына кіреді. Ал кейбір таза күйдегі ауыр металдар тұздарындағы иондардан да қауіпті болуы мүмкін.
Топырақта жиналатын металдарың ауыры бар, басқалары бар, түрлері көп, мысалы, темір (Fe), қорғасын (Pb), сынап (Hg), мыс (Cu) т.б. осылардың ішінде ең қауіптісі сынап болса, соның жыл сайын топыраққа 4,0-5,0 мың тоннасы түсетіні көрінеді, ал өндірілетін қорғасынның әр тоннасынан қоршаған ортаға 25,0 кг түседі. Әдетте, ауыр шаруашылығы аудандармен салыстырғанда өнеркәсіп өндірісі дамыған аймақтарда топыраққа 25-27 есе көп қорғасын түседі екен. Жыл сайын әр шаршы метр жер бетіне техногендік жолмен 35,0 келі мыс түседі. Осы аталмыш металдардың концентрациясы ортаның нысандарында көбейген сайын өсімдіктің өсуі баяулайды, өнімі төмендейді.
Бар мәліметтерге қарағанда, Республикада топырақ бетінің ауыр металдармен ластануы көбінесе метал өндірісі мен химия өнеркәсіп салаларына қарасты ірі нысандар шоғырланған қалалардың төңірегінде болады. Республиканың табиғат қорғау министрлігінде арнайы зерттеудің нәтижесінде жиналған мәліметтер топырақта қорғасын, мыс, мырыш, кадмий металдары мен басқа ауыр металардың қосылыстары және түсті металдардың көбейіп кеткенін көрсетіп отыр.
Қоршаған ортаның жекелеген экотоптарын алатын болсақ, солардың ішінде ауыр металдардың ең көп түсетіні топырақ. Оған себепші болатын ең алдымен атмосфера. Атмосфераға ауыр металдар көбіне жер бетінен көтерілетін шаң тозаңның құрамында енеді. Сондықтан атмосферадан қар мен жаңбыр жер бетіне түскенде олардың құрамында көбінесе қорғасын, кадмий, мышьяк т.б. элементтер болатыны содан. Атмосфераны негізгі ластайтындардың қатарында электр стансалар, метал қорытатын зауыттар, мұнай өнеркәсібі, құрылыс металдарын шығаратын кәсіпорындар мен автокөлік. Іштен жанатын қозғағыштар жұмыс істегенде азоттың, қорғасынның тотықтары, көмірсутектер т.б. заттар бөлініп шығып, топырақ бетіне түседі. Бұл жағдайда аталмыш заттар топыраққа түскен соң, қоректену тізбегі арқылы зат айналымға енеді. Улы заттар топыраққа жинала келе оның химиялық құрамының өзгеруіне себеп болады, содан тірі ағзалар мен ортаның бірлігі бұзылады.
Қорғасын.Тау жыныстарының құрамындағы қорғасынның орта мөлшеріне қарап, зерттеушілер оны сирек кездесетін элементтердің қатарына қосады. Бұл элемент негізінен сульфидты жыныстардың құрамында жиналады. Олар жер бетінің әр түкпірінде көптеген аймақтарда тараған. Кенді балқыту арқылы оны оп-оңай бөліп алады. Қорғасын жер қыртысында галенит (PbS) түрінде де кездеседі. Жер қыртысындағы қорғасын сумен шайылады және магмалық жыныстардан да босап шығады, сөйтіп, жер бетіндегі ағын сумен бірге біртіндеп мұхитқа түседі. Қорғасынның ионы (Pb2) тұрақты емес, сол себепті ол мұхит суында көп болмайды (10-8 %). Ащы суға қарағанда қорғасынның тұщы судағы мөлшері көбірек. Геохимиялық айналымда бұл элемент тұрақсыз болғандықтан оның топырақтағы орта мөлшері жер қыртысындағы орта деңгейіне сәйкес келеді. Ғылыми әдебиеттерде бар мәлеметке жүгінсек, бұрынғы Одақ көлеміндегі топырақтағы қорғасынның орта мөлшері 1,2. 10-3 % шамасында. Ауыр металдардың ішінде қазіргі кезде биологиялық тұрғыдан жан-жақты көбірек зерттеліп жүргені- қорғасын. Әлемде жыл сайын өндірістік және тұрмыстық мақсатқа 3,0 млн тонна қорғасын тұтынуға түседі екен. Алайда, топырақтағы және өсімдіктегі қорғасын мөлшерінің арасында тікелей корреляция барлық уақытта байқала бермейді. Бұл жағдайда ең басты рөл атқаратын топырақтың механикалық құрамы, ондағы органикалық заттың қоры, ортаның рН, топырақтағы қорғасынның химиялық қосылыстары мен өсімдіктің түрі. Әдетте механикалық құрамы жеңілдеу және құрамында органикалық зат тапшы немесе реакциясы қышқылдау топырақтарда қорғасын көбінесе оңайалмасуға бейім сіңірілгенкүйде болады. Сол себепті органикалық затқа бай, реакциясы бейтарап немесе сілтілеу болатын саздақ топырақтардағы өсімдікте қорғасын көбірек жиналады.
Мыс.Мыс тегі жағынан халькофильдік металдардың бірі. Табиғатта мыс екі тұрақты изотоптардан тұрады: 62 Cu (69,1%) және 65 Cu (30,9%). Массаға шаққанда мыстың жер қыртысындағы орта мөлшері (кларк) - 4,7х10-3%. Бұл метал жер қыртысының терең қабатындағы ыстық суларда, сондай-ақ жер бетіндегі биосфералық салқын ерітінділерде де күшті миграцияланады. Табиғи сулардағы мыс сульфидтері күкіртті сутекпен (Н2S) қосылып шөгіндіге түседі. Құрамында мыс бар көптеген минералдардың ішінде басым көпшілігі сульфидтер, фосфаттар, сульфаттар, хлоридтер, карбонаттар, тотықтар. Ығалы көп топырақтардағы тірі ағзалар, әсіресе өсімдіктер мен жануарлар мыстың жетіспеуінен улкен қорлық көреді, нәтижесінде әр түрлі ауруларға шалдығады. Далалық және шөлейт далалық құрғқ жерлерде топырақ ерітіндісінің реакциясы әлсіз сілті болғандықтан олардағы мыс нша көп жылжымайтын күйде болады. Құрамында мысы бар минералды өндіретін жерлерде топырақ пен өсімдікте мыстың мөлшері шамадан тыс артық болатын көрінеді.
Өсімдіктің қайсысы болса да ауыр металдан улануы оның тек тамыр арқылы өткен мөлшерімен ғана шектелмейді. Металдар атмосферадан жапыраққа түсіп, онан клеткаға өтеді. Бұл ауыр металдардың бәріне тән ерекшелік. Жапрақ арқылы өсімдікке өткен мыстың биохимиялық реакцияларға тигізетін зияны аз емес. Мысалы, фотосинтездің нашарлауына, тыныс алу процесінің екпінді жүруіне ықпал жасайды, ал мұның ағза үшін еш пайдасы жоқ, өйткені, энергиянын шығыны көбейеді, сол сияқты метаболиттердің жылжуына себін тигізеді. Рас, жапырақ бетіне түскен мыстың өсімдік бойына өту жылдамдығы кутикуланың қалыңдығына қарай әр түрлі өсімікте түрліше болады. осы белгілеріне қарай ауыр металдарды ретімен орналастырса, онда кадмий, қорғасын, мырыштан кейін мыс төртінші орында тұраы: Cd Pb Zn Cu Mn Fe. Ал активтілігіне, яғни, түрлі реакцияларға тез кірісетін қабілетіне қарай мыс екінші орынға шығады: Fe Cu Mn Cd Zn Pb. Демек, қорғасынмен салыстырғанда кутикула арқылы мыс өсімдіктің бойына нашарлау енеді, бірақ оның есесіне ішке кіріп алған соң мыс темірден кейін ең активті метал болып, тұрғанына қарағанда оның зиянды жағы аз болмаса керек.
Мырыш. Мырыш жер қыртысында сульфидті шөгінділердің құрамына кіретін халькофильдік элемент. Массаға есептегенде жер қыртысындағы оның орташа мөлшері 8,3х10-3% болатынын А.П.Виноградов (1952ж) хабарлайды. Кварц және далалық шпат сияқты жеңіл минералдың құрамында мырыш бола бермейді, ал саз минералдарының құқрамында оның жалпы қорының 20-60%-ға дейін мөлшері шоғырланған. Мырыштың атмосфераны ластау жолдары кадмийге ұқсас. Қоршаған ортаға мырыш таратып, оны ластайтын негізгі көздерінен гальванивалық және оны қорытатын зауыттарды айтуға болады.
Жоғарыда айтылғандай ауыр металдардың қай қайсысының да өсімдікке өтуі тек топырақтан тамыр арқылы ғана емес, оның белгілі бөлігі ауадан жапырақ бетіне түсіп, онан кутикула арқылы клеткаға өтеді. Мырыш солардың бірі. Ауыр металдардың жапырақ бетіне түсіп, онан клеткаға өту жылдамдығына қарай ретімен орналастырғанда солардың ішінде кадмий мен қорғасыннан кейінгі үшінші орыны осы мырыш иемденеді. Демек, мырыштың өсімдік клеткасына өтуде оның өткірлігі бірден көзге түсеі. Ол қатар мынадай: Cd Pb Zn Cu Mn Fe.
Кадмий.Қоршаған ортада тірі табиғатқа, әсіресе жан- жануарларға аса қауіпті аур металдардың бірі саналатыны осы кадмий. О сульфидтік шөгінділердің құрамында болатын халькофилдік элемент. Көбінесе қорғасын мен мырыш өндіру үшін сульфидт шөгінілерді өңдегенде алынатын концентраттың құрамында болады. ондағы кадмийдың мөлшері 0,2% шамасында. Топырақтағы бұл металдың табиғи қоры 4,5х10-4%, ал оның ауадағы деңгейі шамамен 0,002 мкгм. Қоршаған ортаға кадмий тарататын көздер осы металды өндіретін салаларымен байланысты. Зерттеулердің қолда бар нәтижелері Сырдарияның атыраулық топырақтарында кадмийдың орташа ең төменгі мөлшері 0,38-0,55 мгкг-нан жоғары деңгей 0,62-0,65 мгкг-ға дейін болатынын көрсетті. Сонда топырақтағы жалпы орташа мөлшері 0,51-0,60 мгкг шамасында. Осы мәліметтерге қарағанда сырдың атыраулық топырағындағы кадмийдің қоры тегі жағынан табиғи болғанымен ол ауадан және фосфор тыңайтқыштарымен бірге түсетін кадмийдың есебінен толғып тұраы. Қазіргі кезде топырақтың осы элементпен ластануы өсімдік қауымдастығына, оның ішінде микробиологиялық ценоздарға зиянды екені белгілі болып отыр. Әйтсе де топырақтағы биохимиялық процестер неғұрлым күшті жүретін болса, кадмий металының тірі табиғатқа улылық әсері солғұрлым пәстеу болатыны дәлелденді. Бұл элемент басқа ауыр металдар сияқты өсімдіктің жапырақ бетіне түсіп, онан кутикула арқылы клеткаға өтеді.
Ауыр металдардың өсімдіктерге әсері. Қоршаған ортаға түскен экотоксиканттар метеорологиялық факторлардың әсерінен топырақта, суда және атмосферада кең таралып, тірі организмдердің тіршілік әрекетіне кері әсер етуде. Экотоксиканттардың үлкен қашықтықтарға таралуы олардың физикалық және физика-химиялық қасиеттеріне, яғни булануына, ұшқыштығына, ерігіштігіне т.б. байланысты. Қазіргі кезде барлық табиғи орталарда бақыланып отырған ластаушы химиялық заттардың негізгілерінің бірі- ауыр металдар. Бұл бір жағынан металдардың биологиялық активтілігіне байланысты. Сонымен қатар, олар органикалық қосылыстар сияқты трансформацияға берілмейді, биохимиялық айналымға түскенде ұзақ сақталады.
Металдардың осы қасиеттеріне және қоршаған ортаның бақылаусыз ластануына байланысты, өткен ғасырдың 50-ші жылдарынан кейін тірі организмдер жаппай улануы байқала бастады.
Көптеген ауыр металдар, олардың ішінде қорғасын, кадмий, хром, никель улы заттардың қатарына жатады. Олар тірі организмдерде жинақталып, ұзақ уақыт бойы сақтала алады және аккумуляцияланған у ретінде әсер етеді. Бұл заттардың тірі организмдердегі концентрациясы қоршаған ортадағы концентрациясынан 100-1000 есе жоғары.
Ауыр металдар (Zn,Cu) мен күкірт тотығы (SО2) ағаш жапырақтарында жүретін метоболизм процестеріне ингибитор ретінде әсер етеді. Орталық Европаның орман массивтерінің 23% дефолияциямен бүлінген (интенсивтілігі 25%). Қылқан жапырақтыларға қарағанда емен сияқты жапырақты ағаштар көп зардап шеккен.
Ауыр металдардың өсімдіктерде жиналуы әр түрдің өз ерекшелігіне байланысты. Зерттеулер бойынша мыс балқыту өндірісіне жақын аймақта топырақ пен өсімдіктерге ауыр металдардың мөлшері бақылау аймағымен салыстырғанда өте жоғары. Мыстың мөлшері 12 есеге дейін, ал басқа элементтердің мөлшері 2-5 есеге дейін артады. Сонымен қатар, мырыштан басқа ауыр металдардың мөлшері топырақта өсімдіктерге қарағанда әлдеқайда көп. Алайда, топырақта ауыр металдардың мөлшері 2-3 есе артса, олардың өсімдіктердегі мөлшері 5-6есе артады. Статистикалық талдау қорытындысы бойынша, топырақ пен өсімдіктер арасында тура корреляциялық байланыс бар.
Зиянды қалдық заттардың вентиляциялық таралу аймағында жапырақтардың және барлық өсімдіктердің морфопатогенезі байқалады. Жапырақтардың зақымдануы формасы мен түсі өзгерген некроз түрінде, сонымен қатар, хлороз, сарғаю, тургорлық қасиетін жоғалту, түсі өзгермей құрап қалу, өзгеріссіз немесе болмашы ғана сыртқы зақымданудан соң түсіп қалуымен байқалады. Күшті ластану аймақтарында өндірістік шаң да өсімдіктерге айтарлықтай кері әсерін тигізеді. Шаңның ірі бөлшектері (5-10мкм) өсімдіктердің жер бетіндегі мүшелеріне механикалық түрде әсер етеді. Шаң бүршік, гүл, жапырақты зақымдаумен қатар (кескілеумен) ағаш қабығын да зақымдап, оның жарылып, аршылып қалуына себепші болады. Қабығы аршылған ағаш организміндегі суынан айрылып, қурай бастайды, калийдің қызметі бұзылады, яғни жалпы өсімдіктер организмінің тіршілік қабілеттілігі төмендейді.
Атмосфераға бөлінген зиянды токсиканттар, атап айтқанда күкірт ангидриді, көміртегі тотығы, азот тотығы, күкір қышқылы, күкір сутегі, хлор және ауыр металдар қылқан жапырақты ағаштардың жаңғақтарының дамуы мен мөлшеріне, тұқым саны мен массасына кері әсер етеді. Қоршаған ортаны ластаушы өндіріс көздерінен алшақтаған сайын бұл көрсеткіштер дұрысталғандығы байқалады. Соңғы кездерде экосистемалардың өздігінен тазалануы тіпті оларға ауыр металдардың түсуі тоқталған күнде де жүрмей отыр, оның себебі, осы уақытқа дейін топырақта жиналған және оның тұрақты компонентерінде фиксацияланған металдар мөлшерінің шамадан тыс көптігінде болып отыр.
Өндірістік шаңмен интенсивті ластанған аймақта тіршілігін жойған вегетативті бүршіктердің саны күрт өсіп (тыныштық күйдегі бүршіктер) мөлшері 80%-ке артқан. Ластану аймағынан қашықтағаннан сайын тыныштық күйдегі тірі бүршіктердің саны артып, 90%- ке көтерілген. Соның әсерінен қабығы тілімденіп, бұтақтары деформацияланады. Экосистемалар-дың сандық және сапалық өзгерістері өндіріс көздеріне жақындаған сайын арта түседі. Осының әсерінен ағаш қабығындағы целлюлозаның мөлшері артады, нәтижесінде өсімдіктерің иммунитеті төмендеп, сыртқы орта факторларының әсеріне төзімділігі төмендейді. (температура, стресс, патогенді микроорганизмдер) Ағаш қабығында целлюлоза мөлшері артып кеткен аудандарда зақымданған және тіршілігін жойған ағаштардың саны артады. Сондықтан өсімдіктердің иммунитетін төмендететін техногенді ластану олардың тіршілігін жоятын бірден-бір фактор. Табиғи стресстердің әсерінен иммуниеті төмендеген өсімдіктерде антропогенді ластануға жоғары сезімталдық пайда болады.
Өндірістік аймақтарда атмосфераның газды токсиканттармен ұзақ ластануы ағаш өсімдіктердің ассимиляциялық мүшелеріндегі пигменттердің түзілу мөлшеріне әсер етеді. Желдің бағыты бойынша таралған токсиканттардың жолындағы ағаштарда пигмент түзілу процесі жылдам жүретінін анықталған. Оған олардың жапырақтарындағы хлорофильдердің жоғары мөлшері дәлел бола алады.
Соя өсімдігінің организміне кадмийдің түсуі артқан жағдайда (50мкгмоль) көміртегі айналымының жылдамдығы мен жапырақтардың су өткізгіштігі алғашқы көрсеткішінен 50%-ке төмендеген. Мұндай өзгеріс жапырақтарда су мөлшеріне және фотосинтез су өткізгіштігіде бір аптада 67% -ке төмендеген. Жоңышқа өсімдігіне құрамында мырыш пен кадмий бар ерітіндімен әсер еткенде өсуі баяулап, хлороз белгілері мен жүйкелерінің арасында некроз пайда болған. Ластанудың артуы кейбір өсімдіктердің тіршілігінің жойылуына әкелген. Кадмий мен қорғасынның әсерінен өсімдіктер ұлпаларындағы каталазаның және протеазаның активтілігі төмендеп, ал пероксидазаның активтілігі артады.
Өсімдік және жануарлар организмінде ауыр металдардың жиналуы, бірінші кезекте бос иондарын активтілігімен анықталады. Ауыр металдардың организмге енуіне әсер ететін екінші фактор болып алкилденген және басқа да спецификалық химиялық формалардың болуы есептеледі. Металдардың генетикалық өзгерістердің кең спектрінің түзілуіне себепкер. Бір метал клетканы бірнеше жерден зақымдай алады. Мысалы, кадмий ДНК молекуласын зақымдауға, лизосомаларды бұзуға, ДНК репарациясын тежеуге қабілетті. Қорғасын ДНК репликациясы ферменттерінің синтезін бұзады, ДНК-ның құрылымын өзгертеді. Мыстың жоғары мөлшері ДНК конформациясын өзгертеді және ДНК мен РНК синтезін стимуляциялайды.
Зерттеулердің нәтижелері көрсеткеніндей, кәдімгі сирень және бирючина өсімдіктеріне ауыр металдар жиналған жағдайда фитогормондардың әсіресе цитокининдердің активтілігі төмендейді. Меристеманың флориальды морфогенезге көшуі гибберилиндер мен цитокининдердің активтілігінің артуымен сипатталады. Алайда қоршаған орта ауыр металдармен ластанған жағдайда олардың активтілігінің деңгейі төмен күйінде қалады (ластанбаған ортамен салыстырғанда). Бұл фитогармондардың активтілігінің төмендеуі меристеманың дамуын тежеуші факторлардың бірі. Қоршаған орта ауыр металдармен ластанғанда өсімдік құрамындағы қанттардың, әсіресе сахарозаның мөлшері де төмендеп кетеді. Демек, орта ауыр металдармен ластанғанда митоздың активлігінің төмендеуіне, меристеманың генеративті даму жолына көшуіне маңызды жағдайда фитогармондар мен қанттардың жетіспеуі кері әсер етеді.
Халықаралық денсаулық сақтау ұйымының мәліметтері бойынша қандағы қорғасынның қалыпты мөлшері 15-40 мкг100 мл. АҚШ-да қала балаларының 5%-ке жуығының орталық жүйке жүйесінің қызметі қорғасын тұздарымен зақымданған, ал Шотландияда балалардың 17%-нің қанында 50-80 мкг100 мл қорғасын кездеседі. Адам қанындағы қорғасынның мөлшері оның ауадағы мөлшерінің артуымен пропорциональды көтеріледі.
Металдардың улылығын анықтаудағы маңызды жағдайдың бірі - организмнің металдар аэрозолін сіңіру. Мысалы, қорғасын-мырыш өндірістерінен бөлінетін қорғасын мен мырыштың сульфаттары мен хлоридтері биосферада оңай жылжып, бүкіл тірі организмдерге жеңіл тасымалданады. Қорғасын-мырыш комбинаттарынан қоршаған ортаға бір мезгілде заттардың газды шаң түріндегі комплексі бөлінеді, ол газды заттардың организмге бірлескен түрде әсер ететінін көрсетеді. Мұндай комплексті әсерді бағалауда ортаның климаттық ерекшеліктеріне, атап айтқанда ауа температурасына, ауаның салыстырмалы ылғалдылығына көңіл бөлген жөн.
Ауыр металдардың әсерінен өсімдік түрлерінің реакциясы барлық ұйымдасу деңгейлерінде, яғни клеткалық, организмдік және популяциялық деңгейлерде байқала береді. Клеткалық деңгейде ауыр металдардың артық мөлшеріне қатысты жалпы байқалған стресс ретінде жасуша мембраналарының зақымдануы мен ферменттердің активтілігінің өзгеруі байқалады. Организмдік деңгейде өсімдіктің жеке бөлімдерінде морфологиялық және физиологиялық зақымданулар байқалады. Оларға жапырақтардың некрозы, пішіндерінің өзгеруі, өркендердің қурап қалуы, өсімдіктің өсуінің баяулауы жатады. Зақымданған жапырақтарда жабын ұлпасы мен механикалық ұлпа, эпидермистің клеткалық қабаты әлсіз жетілген және кутикуласы жұқа болады. өндірістік ластанудың әсерінен дамудың толық циклы бұзылады.
Ауыр металдарды адсорбциялау әр өсімдік түрінде әртүрлі жүреді. Мысалы бұршақ тұқымдастары, шатырша гүлділер , крест гүлділер және тал тұқымдастарына жататын өсімдіктер қорғасынды аз жинайтыны анықталған, ал раушан гүлділер, күрделі гүлділер және шегіршіндер тұқымдасының өсімдіктері көп мөлшерде жинайды. Ауыр металдардың тұздары өсімдіктер клеткеларында хромосомаларды үзеді, яғни құрылымына әсер етеді.
Аллюминий, кадмий, теллур т.б. ауыр металдар жануарлар мен өсімдіктердің клеткаларында хромосомалық және генетикалық мутациялардың кең спектрін құрайтыны туралы көптеген мәліметтер бар. Ауыр металдар өсімдіктер организмінде жинақталып, трофикалық тізбек арқылы тарала отырып, тірі организмдердің әртүрлі таксономиялық топтарына, оның ішінде адамға да зиянды әсер етеді. Ауыр металдардың тұздары бөліну кезеңінде хромосомалық аберрациялардың жиілігін 2 есе арттырады. Көп жылдық өсімдіктер, әсіресе дәнді дақылдар, құнды топырақтар мен өндірістік территорияларда табиғи түрде көптеп өседі. Астық тұқымдастарының түрлері ағаш өсімдіктеріне қарағанда өндірістік газдардың әсеріне төзімді. Астық тұқымдастары ауыр металдармен көп мөлшерде ластанған территорияларда өсе алатындығы белгілі.
Ауыр металдар иондарының жоғарғы концентрациясы, хросома ішіндегі жеке органикалық байланыстардың поляризациясын тудырады. Бұл жағдайда барлық "ионды" мутациялар хромосомалардың үзілуімен сипатталады.
Мыс - өсімдіктердің тіршілігіне қажетті микроэлемент. Бірақ мыстың өсімдіктер организмінде артық мөлшерде жиналуынан тамыр системасының дамуы мен өсуінің тежелуі, өсімдіктердің жер үстіндегі бөлімдерінің баяу өсуі және жапырақ ұштарының бозаруы байқалады. Мыстың артық мөлшерінен туындайтын патологиялық өзгерістердің нәтижесінде мәдени өсімдіктердің өнімі күрт төмендейді.
Мырыш та өсімдіктер тіршілігіне қажетті микроэлемент қатарына жатады. Алайда, мырыштың жоғары концентрациясы өсімдіктерде жиналуы кері әсерін тигізеді. Бұл металдың улылығының бір себебі - өсімдіктерде өте интенсивті жиналуына байланысты. Әсіресе қызыл емен және кәдімгі шырша мырышты өте жылдам сіңірітіні сонша, тіпті бұл процестің жылдамдығы мен қоректік ортадағы мырыш мөлшері арасында тікелей байланыс орнайды. өсімдіктерде мырыштың көп жиналуынан некроз пайда болады, тамыр мен жер бетіндегі мүшелерінің өсуі баяулайды, жапырақтар солып қалады және ерте түседі.
Кадмийдің көп мөлшері автомобиль жолдары бойында өскен өсімдіктерде анықталған. Осындай жағдай қоршаған ортаны осы токсикантпен ластайтын өндірістердің жанында өскен өсімдіктерде де байқалады. Кадмийдің артық мөлшерінің жиналу белгілері өсімдіктердің жапырақтарының ұшы мен өркені қызыл- бурыл түске боялады. Жапырақтар жиырылып немесе түсіп қалады, өсімдіктердің өсуі баяулайды. Топырақта кадмий мөлшері 30 мгкг - нан артса, өсімдіктер тіршілігін жояды. Кадмийдің көп мөлшері топыраққа мырыш рудаларын өндіру және өңдеу кезінде түседі. Кадмийдің әсерінен өсімдіктердің өсуінің тежелуі-фотосинтез процесінің әлсіреуіне байланысты. 1кг жапырақта 96 мг кадмийдің болуы фотосинтез қарқындылығын 50% төмендетеді.
Топырақтағы ауыр металдарды анықтау әдісі. Қорғасынды анықтау әдісі. Әдіс қорғасын иондарының (Pb2+) сынап тамшылы электродта тотықсыздануына негізделген. Бұл әдіспен сынамадағы 0.5 мкг мөлшердегі қорғасынды анықтауға болады.
Құралдар мен реактивтер ׃
1. Полярограф, полярографиялық ұяшық׃ анод - қаныққан каломельді электрод, капилляр ( t › 05.0 сек. )
2. Газды баллон ׃ аргон немесе азот
3. Су моншасы
4. Муфель пеші
5. Эксикатор
6. Фарфор немесе кварц тигельдер
7. Филтерлеуші воронка (3 - 5 см)
8. Өлшегіш цилиндрлер, пробиркалар, 10 мл.
9. Езгіш
10. Колбалар, 100 мл - 1000 мл.
11. Қорғасын металы
12. Тұз қышқылы, конц.
13. Азот қышқылы, сұйылтылған (3 2 ׃).
14. Стандартты ерітінді ׃ 0.1 г қорғасынды 250 мл колбаға салып 20 мл
сұйытылған (2:2) азот қышқылын құяды.
Еріген соң ерітіндіні буландырады (3 - 5 мл дейін), 15 мл тұз қышқылын (сал. салмағы 1,19) қосып тағы 3 - 5 мл дейін буландырады.
Осы жұмысты тағы 2-3 рет жүргізеді, содан соң 20 мл 20 % тұз қышқылын қосып, қорғасын хлоридінің қызғылт ерітіндісі түзілгенше қыздырады. Ерітіндіні 1 литрлік колбаға құйып, колбаны бірнеше рет 20 % тұз қышқылымен шайып негізгі ерітіндіге қосады. Ерітіндіні 20 % тұз қышқылымен белгісіне дейін жеткізіп араластырады. Осы ерітіндіден 10 мл пипеткамен алып өлшегіш 100 мл - лік колбаға құйып дистилденген сумен белгісіне дейін жеткізіп араластырады. Алынған ерітіндінің құрамына 10 мкг мл немесе 10 мг л қорғасын болады.
Жұмыс барысы. Зерттеуге арналған топырақ сынамасын көлеңкеде құрғатады. Топырақ сынамасын үлкен фарфор тиглде ұнтақтап 1 - 2 мм тесікті електен өткізеді. Осылай ұнтақталған татпадан 200 - 300 г орташа сынама алынады, қайта ұнтақталады. Капрон електен өткізіліп 10 - 20 г топырақ сынамасы алынады. Бұл топырақты агат немесе хелцедонды табақшада қайта ұнтақтайды. Осы ұнтақтан 1 г топырақ сынамасы алынып, фарфор немесе кварц тиглге салынып, 10 - 15 тамшы күкірт қышқылы (конц.) тамызады да 15 - 20 сағатқа қалдырады. Содан соң құм үстіне қыздырып қышқыл қалдығы (SO3[2+]) буланып кеткенше ұстайды және муфель пішінде 450 - 500°С дейін күйдіреді (1 сағат). Күйдірілген топырақты эксикаторда суытып 20 % тұз қышқылы (HCl) 10 мл қосып, 2 - 3 рет қыздыра отырып ерітеді. Фильтрленген соң фильтраттың көлеміне 50 мл жеткізіп, әбден араластырады. Фильтраттан 5 мл алып полярографтың ұяшығына құяды, инертті газды 10 - 15 мин. жібереді, ерітіндіні 3 мин. Қалдырып, соңынан дифференциалды полярограммасын алады.
Өсімдіктердегі ауыр металдардың мөлшерін анықтау әдісі. Өсiмдiктердiң ауыр металдармен ластануы, өндірістiң және автокөлiктердің қарқынды дамуынан және де топырақ - өсiмдiктердің ластануының жалғыз көзі емес. Ауыр металдармен өсiмдiктер атмосфера арқылы да ластануы мүмкін. Өсiмдiктердiң құрамындағы кадмийден барлық атмосферадағы кадмиймен ластану 20-60% құрайды. Атмосфера арқылы түскен кадмий өсiмдiктің өн бойын ластауы мүмкін. Қорғасын негiзiнен өсiмдiктерге тамыры арқылы немесе жапырағы арқылы да түседі. Атмосфералық қорғасынның автокөлік жолдары маңайындағы өсiмдiктердің құрамындағыға қарағанда 40% жетуі мүмкін. Қорғасынның негiзгi мөлшері вегетативтiк мүшелеріне шоғырланады, ал репродуктивті мүшелерде өсiмдiк құрамынан 4-7% жиналады.
Ауыр металдардың қуаттылығының тез арада жиналу қабiлеттiлiгіне байланысты әр түрлі үйлесімді келесi қатарларда орналасқан:
Бидайық Cd Cu Zn Cr Ni Mn
Жусан Cd N i Pb немесе Cd Pb Zn
Изен Cd Zn Ni Co
Сексеуіл Cd Cu Zn Pb
Өсімдіктердегі ауыр металдарды анықтау үшін белгіленген зерттеу орындарынанан өсімдік материалдары жиналып, алдын-ала ағын судың астында жуылып, шаң-тозаңнан тазартылады. Құрғатылған соң ұсақтап туралып, араластырылады. Дайын болған сынамадан техникалық таразыда 2г өсімдік материалын өлшеп алып фарфор тиглге саламыз. Содан соң оны электроплиткадакүйдіріп, соңынан муфель пешіндежоғары температурада (500[0]С) күлгеайналдырады. Алынғанөсімдіккүліне 5 мл НСІ (1:1) қосыптиглдеерітіледі. Ерітіндініэлектроплиткадабуландырып , тұнбаға 5 мл фон ерітіндісінқосып, әлсізқыздыраотырыперітіндінісуытып фильтр арқылыпробиркағафильтрлейді. Ерітіндініңкөлемін фон ерітіндісімен 10 мл дейінжеткізеді.
Зерттеу нәтижелері. "Южполиметалл" ӨК АҚ- ның ауданы, яғни өндірістік аймақ, менің тұратын үйім Нурпеисова 1а-58 жанынан топырақ және өсімдік алынып кептірілді.
Ол үшін 1шаршы метр жерден 10-15 см тереңдіктен топырақ алынды. Топырақ беткі, ортаңғы және төменгі қабаттардан алынып, толық арластырылады. Көлеңкеде кептіріліп, содан соң химиялық әдіспен өңделді.
Шымкент қаласының топырағы қара-сұр топырақ. Ауа мен сумен салыстырғанда топырақтың өздігінен тазалануы өте нашар жүреді. Сонымен қатар, топырақ ауыр металдар үшін берік акцептор болып табылады. Олар топырақ қабатында химиялық заттармен әрекеттесіп, қиын еритін заттар түзеді. Топырақтағы ауыр металдардың мөлшері 1-кестеде көрсетілген.
1- кесте. Топырақтағы ауыр металдардың мөлшері, (мгкг)
Зерттеу орындары
Топырақ ортасының реакциясы
Қорғасын
Мыс
Мырыш
Кадмий
32 мгкг
33 мгкг
55 мгкг
1,0 мгкг
Өндіріс ауданы
рН-8,2
445,72 6,74
136,45 4,64
169,26 4,85
10,71 1,42
Зерттеу сынамаларынан көріп отырғанымыздай ауыр металдардың мөлшері болу қажеттіден тым көп.
Ғылыми жұмыстың негізгі мақсаты өсімдіктерде жиналған қорғасынның, мыс, мырыш және кадмийдің мөлшерін анықтау.
Ауыр металдар өздерінің химиялық және биологиялық ерекшеліктеріне қарай гео - және биоаккумуляцияға өте бейім элементтер. Өсімдіктер- қоршаған орта жағдайының сезімтал индикаторлары. Ауыр металдар өсімдік ағзасына екі жолмен - топырақтан тамыры арқылы және атмосферадан жапырақтары арқылы түседі.
2-кесте. Өсімдіктегі ауыр металдардың мөлшері (мгкг)
Зерттеу орындары
Қорғасын
мыс
мырыш
кадмий
Өндіріс ауданы
42,34 2,12
26,85 1,85
28,57 2,73
1,12 0,87
Шектеулі рұқсат етілген концентрация (ШРК)
Қорғасын - 5 мгкг; мырыш - 30 мгкг; 100 мгкг; кадмий - 0,3 мгкг.
Зиянды әсер ететін ауыр металдар. Астында қоршаған ортаның ластануына түсінеді жағымсыз өзгерістер физикалық, физика-химиялық және биологиялық сипаттамаларының ауаның, топырақтың, судың, мүмкін қолайсыз әсер адам өмірі, оған қажетті өсімдіктер, жануарлар мен мәдени мұрасы, истощать немесе бүлдіруге оның шикізат ресурстары. Бұл теріс өзгерістер нәтижесі болып табылады адам қызметінің. Олар прерывают немесе бұзатын процестер алмасу және круговорота заттардың, олардың ассимиляцию, электр энергиясын, нәтижесінде өзгеретін қасиеттері қоршаған ортаның тіршілік жағдайларын организмдердің өнімділігі төмендейді немесе экожүйе бұзылады. Тікелей немесе жанама түрде мұндай түрлендіру әсер арқылы адамның биологиялық ресурстар, су және азық-түлік.
Негізгі көздері ластану антропогендік шығу тегі:
жылу электр станциялары (27 %),
кәсіпорын қара (24 %) және түсті (10,5 %), металлургия,
мұнай-химия өнеркәсібі (15,5 %),
құрылыс материалдары (8,1 %), химия өнеркәсібі (1,3%),
автокөлік (13,3 %).
Ластану түрлері және зиянды әсерлерден: физикалық ластануы -- радиоактивті элементтер (сәуле), қыздыру немесе жылулық ластануы, шу; биологиялық ластану -- микробиологиялық улану тыныс алу және тағамдық жолдардың (бактериялар, вирустар), биоценоз өзгерту енгізу салдарынан бөтен текті өсімдіктер немесе жануарлар; химиялық ластану -- газ тәріздес туындылары көміртек және сұйық көмірсутектері, жуғыш заттар, пластмассалар, пестицидтер, туындылары, күкірт, ауыр металдар, фторлы қосылыстар, аэрозольдар және т. б.; эстетикалық зиян -- бұзу ландшафтарды, тартарлық орындарын малопривлекательными құрылыстары және т. б. Сонымен қатар, бөледі тобының ластаушы факторлар: материалдық қамтитын механикалық (аэрозольдарды, қатты дене және бөлшектер суда және топырақта), химиялық (әр түрлі газ тәріздес, сұйық және қатты химиялық қосылыстар), биологиялық ластануын (микроорганизмдер мен олардың өнімдері), энергетикалық (физикалық) ластану -- энергиясы жылу, механикалық (вибрация, шу, ультрадыбыс), жарықтық, электромагниттік, иондық сәулеленулер. Радиоактивті қалдықтар -- материалдық және энергетикалық ластануы. Ажыратады, сондай-ақ нүктелік (шоғырланған) және шашыраңқы ластану көздері, сондай-ақ ластану көздері, үздіксіз және периодты.
Ластағыштар болады:
тұрақты неразлагающиеся (мысалы, сынап тұздары, фенольды шайырлар қосылыстар ұзын шынжырмен, ДДТ, алюминий банктер және т. б.) емес, табиғи процестердің, разлагающих бұл ластағыштар сол жылдамдықпен, қандай олар алғашқы экожүйесін;
тұрақсыз (тұрмыстық ағынды сулар, артық нитраттар және т. б.), разрушающиеся әсерінен биологиялық процестер.
Атмосфералық ластануы -- қатысуы ауада әртүрлі газдар, булар, бөлшектердің қатты және сұйық заттарды да қоса алғанда, радиоактивті, теріс әсер ететін тірі организмдер нашарлататын жағдайлар адам өміріне келтіретін және оған материалдық залал келтірген.
Атмосфераға Жер жыл лақтырылады, млн. т: көміртек оксиді, 200, көміртек диоксиді 20-дан астам, күкірт диоксиді 200, азот оксидтерінің 53, шаң артық
250, күл 120, көмірсутектердің 50-ден астам, халаттар 1, қорғасын 0,4 және т. б.
Ластануы туралы адамды қоршаған табиғи ортаның зиянды заттармен қазір біледі барлық. Бұқаралық ақпарат құралдары -- баспа, радио және теледидар тырысады қалыптастыру мұндай білім әр түрлі халық топтары. Әлбетте, бұл ұсынуға жақсы шолу үшін, қалай және қандай мөлшерде ластанады біздің үлкен үйіміз -- биосфера -- іс жүзінде мүмкін емес. Осы уақытқа дейін адамзат гидроэлектр биосфераға айтарлықтай әсер еткен 4 миллион ксенобиотиктерінің (бөтен текті оған антропогендік заттар), және одан әрі енгізу бойынша 6 мың заттар күн сайын. Бұл үлес салмағы, үлесі әр түрлі зиянды заттардың ластау табиғи қоршаған ортаны бірдей болып табылады. Г. В. Новиков пен А. А. Дударев (1978), мысалы, өз жұмысында қоршаған ортаны қорғау туралы қазіргі заманғы қаланың келтірді мынадай деректер Баттелевского институты туралы салым жекелеген заттардың қоршаған ортаның ластануы 1970 және 1971 жылдары 1971 жылы бірінші орынға бұл тізімде қатысып, ауыр металдар Бөлу және олардың қоршаған ортаға негізінен минералды отын жаққан кездегі. Күлдегі көмір және мұнай табылған іс жүзінде барлық металдар. Каменноугольной күлдегі, мысалы, деректері бойынша Л.Г. Бондарева (1984), орнатылған болуы 70 элементтері. 1, амӛз орта есеппен бар 200 г мырыш және қалайы, 300 г кобальт, 400 г уран 500 г германия және мышьяк. Барынша ұстау стронций, ванадий, мырыш және германия жетуі мүмкін 10 кг 1 т Күл мұнай құрамында көп ванадий, сынап, молибден және никель. Күлдегі шымтезекті бар уран, кобальт, мыс, никель, мырыш, қорғасын. Мәселен, Л. Г. Бондарев, ескере отырып, қазіргі заманғы ауқымы пайдалану қазба отын келеді келесі шығару: металлургия өндірісі, көмір жағу білдіреді бас көзі түскен көптеген металдардың қоршаған ортаға. Мысалы, кезінде жыл сайынғы жағу 2,4 млрд. т-тас және 0,9 млрд. т. қоңыр көмір бірге күлмен рассеивается 200 мың т мышьяк және 224 мың т уран, ал әлемдік өндірісі осы екі металдар құрайды, 40 және 30 мың тонна тиісінше.
Бір қызығы, техногендік сіңуін көмірді жаққан кезде мұндай металдар, кобальт, молибден, ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Зерттеу тақырыбының өзектілігі. Қазақстан Республикасында түсті металлургия өндірісі қарқынды дамыған. Оңтүстік Қазақстан облысындағы Шымкент қаласының территориясында орналасқан "Южполиметалл" ӨК ЖАҚ-нан бөлінетін қалдық заттар ұзақ жылдар бойы табиғи ортаны ластауда. Олардың ішіндегі негізгілері - ауыр металдардың ауаға, топыраққа, суға таралу дәрежесі артуда. Ауадағы ауыр металдар жел арқылы тараса, ал топырақта ортаңғы қабаттарға дейін өтіп, өсімдік тамыры арқылы өсімдік ағзасына тасымалданып өз зиянын тигізуде. Атап айтқанда, Шымкент қорғасын өндірісінен бөлінетін негізгі ауыр металдарға - қорғасын, мыс , кадмий , мырыш жатады. Олардың ішінде қорғасын мен кадмий өте улы металдар. Ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы белгіленген санитарлық мөлшерден асып кетсе, тірі ағзаларға ауыр металл иондары кері әсерін тигізеді. Сондықтан олардың қасиетін зерттеумен қатар, қоршаған ортаны тазарту жолдарынан іздестіру өзекті мәселелерінің бірі болып отыр.
Шымкент қаласының территориясында орналасқан "Южполиметалл" ӨК АҚ ұзақ жылдардан бері қала территориясын зиянды қалдық заттармен ластауда. Қаланың айналасында көптеген өндіріс орындары соңғы жылдардағы экономикалық дағдарысқа байланысты өз жұмыстарын тоқтатқанмен, аталған қорғасын өндірісі қазіргі күнге дейін үздіксіз жұмыс істеуде. Оны жылдың барлық мезгілдерінде өндіріс мұржаларының будақтап шығып жатқан қою сұр түтін мен қаланың осы өндіріс орны орналасқан оңтүстік-батыс бөлігінің жиі-жиі көк тұманға малынып тұруынан, кейде тынысты тарылтып, тамақты ашытар атмосфера ауасынан да байқауға болады. Республикамызда өндіріс орындары дамуының ғылыми тұрғыдан жеткіліксіз негізделуі және өндірістік қуаттың көп жылдар бойы қарқынды өсуі адам экологиясы мен қоршаған орта гигиенасын төтенше ауыр жағдайға алып келді. Осыған байланысты қоршаған ортаның ластануы мен оның өсімдіктер мен жануарларға, адам денсаулығына тигізетін әсерін зерттеу үлкен қажеттілікке айналып отыр.
Өндірістік қалдықтардың қоршаған орта объектеріне түсуін, жиналуы мен миграциясын зерттеу , олардың әсерін дұрыс бағалауға мүмкіндік береді. Қоршаған табиғи ортаның жағдайын бақылаудың құрамына өндіріс орындары мен ластаушы заттардың құрамы мен қасиеттерін, биосферадағы химиялық элементтердің таралуын, олардың құрылымы мен функциональды көрсеткіштеріндегі өзгерістерді бақылау кіреді.
Осыған байланысты біздің жұмысымыздың мақсаты- Шымкент қаласының территориясында ауыр металдардың таралуы мен өсімдіктерде жиналу мөлшерін анықтау және қоян арпа (Hordeum leporinum) өсімдігін биоиндикатор ретінде алып өсімдіктердің хромосомалық жиынтығына әсерін зерттеп, соның негізінде қоршаған ортаның экологиялық жағдайын бағалау.
Осы өндірістен бөлінген зиянды қалдықтардың негізгісі қорғасын және т.б. ауыр металдар. Олар суда, топырақта және тірі организмдерде жиналып, қоректік тізбек арқылы тасымалдана отырып адам ағзасына жиналады. Сондықтан қоршаған ортада ауыр металдардың таралу мөлшерін анықтап, олардың өсімдіктердің құрылысына әсерін бақылау өзекті мәселелердің бірі болып табылады.
Ғылыми жұмыстың жаңалығы -Шымкент қаласының климаттық жағдайында ауыр металдардың әртүрлі қашықтықтарға таралуына сәйкес өсімдіктерде жиналу дәрежесі анықталды. Жабайы астық тұқымдастардың өкілі- қоян арпа биоиндикатор ретінде алынып, олардың хромосома жиынтығына ауыр металдардың кешенді әсерінің мутациялық активтілігі бағаланды. Қазіргі кездегі дүние жүзі ғалымдарының басты мәселелердің бірі-пестицидтерден кейін ауыр металдардың тірі ағзаларға әсерін әлсірету болып табылады. Ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы тек табиғи жағдайда ғана емес, сонымен қатар антропогенді жолмен де қарқынды түрде жүзеге асуда. Олардың қатарына өндіріс қалдықтары, тау-кен өндірісі, транспорт, түсті және қара металл өндіру, құрамында ауыр металдар кездесетін тыңайтқыштарды ретсіз пайдалану, жылу-электр орталықтарынемесе жалпы урбанизацияны жатқызуға болады.
Қазақстан Республикасында түсті металлургия өндірісі қарқынды дамыған. Оңтүстік Қазақстан облысындағы Шымкент қаласының территориясында орналасқан "Южполиметалл" ӨК ЖАҚ-нан бөлінетін қалдық заттар ұзақ жылдар бойы табиғи ортаны ластауда. Олардың ішіндегі негізгілері - ауыр металдардың ауаға, топыраққа, суға таралу дәрежесі артуда. Ауадағы ауыр металдар жел арқылы тараса, ал топырақта ортаңғы қабаттарға дейін өтіп, өсімдік тамыры арқылы өсімдік ағзасына тасымалданып өз зиянын тигізуде. Атап айтқанда, Шымкент қорғасын өндірісінен бөлінетін негізгі ауыр металдарға - қорғасын, мыс, кадмий, мырыш жатады. Олардың ішінде қорғасын мен кадмий өте улы металдар. Ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы белгіленген санитарлық мөлшерден асып кетсе, тірі ағзаларға ауыр металл иондары кері әсерін тигізеді. Сондықтан олардың қасиетін зерттеумен қатар, қоршаған ортаны тазарту жолдарынан іздестіру өзекті мәселелерінің бірі болып отыр.
Шымкент қаласының территориясында орналасқан "Южполиметалл" ӨК АҚ ұзақ жылдардан бері қала территориясын зиянды қалдық заттармен ластауда. Соңғы жылдардағы дағдарысқа байланысты зауыттың көптеген бөлімшелері өз жұмыстарын тоқтатқан. Дегенмен, одан қалған қалдықтар әлі күнге дейін қоршаған ортаға зиянын көптеп тигізуде. Бұл зауыттың кейбір бөлімдері әлі күнгі жұмыс жасайды, оның түтіннің әсерінен болатын қышқылдық жаңбырлар мен ауыр металдардың иондары топыраққа сіңіп қалған.
Зерттеудiң объектici - жоғары оқу орнының оқу-тәрбие үдерici. Республикамызда өндіріс орындары дамуының ғылыми тұрғыдан жеткіліксіз негізделуі және өндірістік қуаттың көп жылдар бойы қарқынды өсуі адам экологиясы мен қоршаған орта гигиенасын төтенше ауыр жағдайға алып келді. Осыған байланысты қоршаған ортаның ластануы мен оның өсімдіктер мен жануарларға, адам денсаулығына тигізетін әсерін зерттеу үлкен қажеттілікке айналып отыр.
Жұмыстың мақсаты: Шымкент қаласының территориясында ауыр металдардың таралуы мен өсімдіктерде жиналу мөлшерін анықтау негізінде қоршаған ортаның экологиялық жағдайын бағалау.
Ауыр металдар суда, топырақта және тірі организмдерде жиналып, қоректік тізбек арқылы тасымалдана отырып адам ағзасына жиналады. Сондықтан қоршаған ортада ауыр металдардың таралу мөлшерін анықтап, олардың өсімдіктердің құрылысына әсерін бақылау өзекті мәселелердің бірі болып табылады.
Зерттеудiң мақcаты - ғылыми жұмыстың негізгі мақсаты өсімдіктерде жиналған қорғасынның, мыс, мырыш және кадмийдің мөлшерін анықтау.
Ауыр металдар өздерінің химиялық және биологиялық ерекшеліктеріне қарай гео - және биоаккумуляцияға өте бейім элементтер. Өсімдіктер- қоршаған орта жағдайының сезімтал индикаторлары. Ауыр металдар өсімдік ағзасына екі жолмен - топырақтан тамыры арқылы және атмосферадан жапырақтары арқылы түседі.
Зерттеудiң ғылыми болжамы - Шымкент қаласының топырағы қара-сұр топырақ. Ауа мен сумен салыстырғанда топырақтың өздігінен тазалануы өте нашар жүреді. Сонымен қатар, топырақ ауыр металдар үшін берік акцептор болып табылады.
Зерттеудiң мiндеттерi:
тұрақты неразлагающиеся (мысалы, сынап тұздары, фенольды шайырлар қосылыстар ұзын шынжырмен, ДДТ, алюминий банктер және т. б.) емес, табиғи процестердің, разлагающих бұл ластағыштар сол жылдамдықпен, қандай олар алғашқы экожүйесін;
тұрақсыз (тұрмыстық ағынды сулар, артық нитраттар және т. б.), разрушающиеся әсерінен биологиялық процестер.
Жетекшi идея. Атмосфераға бөлінген зиянды токсиканттар, атап айтқанда күкірт ангидриді, көміртегі тотығы, азот тотығы, күкір қышқылы, күкір сутегі, хлор және ауыр металдар қылқан жапырақты ағаштардың жаңғақтарының дамуы мен мөлшеріне, тұқым саны мен массасына кері әсер етеді. Қоршаған ортаны ластаушы өндіріс көздерінен алшақтаған сайын бұл көрсеткіштер дұрысталғандығы байқалады. Соңғы кездерде экосистемалардың өздігінен тазалануы тіпті оларға ауыр металдардың түсуі тоқталған күнде де жүрмей отыр, оның себебі, осы уақытқа дейін топырақта жиналған және оның тұрақты компонентерінде фиксацияланған металдар мөлшерінің шамадан тыс көптігінде болып отыр [2,39 б.].
Зерттеудiң теориялық және әдicнамалық негiздерi Ауыр металдар қоршаған ортаға түскенде экожүйелердің өздігінен тазалану процесімен ыдырамайды. Олар топырақта жинақталып, өсімдіктерге өтіп, әрі қарай биологиялық айналымға түсіп отырады. Биологиялық тізбек: топырақ - өсімдік - адам, топырақ - өсімдік - адам, топырақ - су - адам және топырақ - атмосфералық ауа - адам арқылы адам организміне өтіп, олар әр түрлі ауруға шалдықтыратыны белгілі.
Өсiмдiктердiң ауыр металдармен ластануы, өндірістiң және автокөлiктердің қарқынды дамуынан және де топырақ - өсiмдiктердің ластануының жалғыз көзі емес. Ауыр металдармен өсiмдiктер атмосфера арқылы да ластануы мүмкін. Қорғасын негiзiнен өсiмдiктерге тамыры арқылы немесе жапырағы арқылы да түседі.
Зерттеудiң әдicтерi: зерттеу проблемаcы бойынша тариxи-этнографиялық, филоcофиялық, өнертану, пcиxологиялық, педагогикалық, теxнологиялық әдебиеттерге теориялық талдау жаcау; жоғары оқу орнының оқу құжаттарына (мемлекеттiк cтандарт, оқу жоcпары, бағдарламалар, оқулықтар), педагогтардың озық тәжiрибелерiне талдау; бақылау; cауалнама жyргiзу; әңгiмелеcу; педагогикалық экcперимент; мәлiметтердi математикалық тұрғыда өңдеу.
Зерттеудiң практикалық мәнi: Жоғары оқу орындарына арнап: Аналитикалық химия, Электролиздік химия пәндерiнен типтiк бағдарламалар; Химия мамандығының cтуденттерiне арналған дипломдық жұмысты орындау бойынша әдicтемелiк нұcқаулар жаcалды.
Зерттеу нәтижелерiн жоғары және арнайы орта педагогикалық, көркемөнер-теxникалық оқу-орындарында, мамандар бiлiктiлiгiн қайта жетiлдiретiн мекемелерде пайдалануға болады.
Зерттеу базаcы. Тәжiрибелi-экcперимент жұмыcы Қазақстандағы экологиялық қауіптілігі жоғары аймақтардың бірі Оңтүстік Қазақстан облысы. Шымкент қаласындағы ірі өндіріс алыптарының бірі- Южполиметалл ӨК АҚ өтті.
Диссертацияның құрылымы: диccеpтaциялық жұмыc кipicпе, екі бөлiм, қopытынды және пaйдaлaнылғaн әдебиеттеp тiзiмiнен тұpaды.
1 АУЫР МЕТАЛДАРҒА ЖАЛПЫ СИПАТТАМА
1.1 Ауыр металдардың өсімдіктерге биологиялық әсері
Ауыр металдарға - тығыздығы темірдің тығыздығынан артық болатын түсті металдар тобы. Оларға периодтық жүйедегі 40-қа жуық металдар жатады. Н.Рейсмерстің жіктеуі бойынша тығыздығы 8 гсм3жоғары металдар жатады. Олар Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.
Металдардың иондары табиғи су қорларының ауыспалы компоненттері болып табылады. Ортаның жағдайына байланысты олар түрлі тотығу дәрежесінде бейорганикалық және металлоорганикалық қосылыстардың құрамында болуы мүмкін. Олар ерітінді, коллоидты-дисперсті жүйеде немесе минералды және органикалық қосылыстардың құрамына кіреді. Ал кейбір таза күйдегі ауыр металдар тұздарындағы иондардан да қауіпті болуы мүмкін.
Топырақта жиналатын металдарың ауыры бар, басқалары бар, түрлері көп, мысалы, темір (Fe), қорғасын (Pb), сынап (Hg), мыс (Cu) т.б. осылардың ішінде ең қауіптісі сынап болса, соның жыл сайын топыраққа 4,0-5,0 мың тоннасы түсетіні көрінеді, ал өндірілетін қорғасынның әр тоннасынан қоршаған ортаға 25,0 кг түседі. Әдетте, ауыр шаруашылығы аудандармен салыстырғанда өнеркәсіп өндірісі дамыған аймақтарда топыраққа 25-27 есе көп қорғасын түседі екен. Жыл сайын әр шаршы метр жер бетіне техногендік жолмен 35,0 келі мыс түседі. Осы аталмыш металдардың концентрациясы ортаның нысандарында көбейген сайын өсімдіктің өсуі баяулайды, өнімі төмендейді.
Бар мәліметтерге қарағанда, Республикада топырақ бетінің ауыр металдармен ластануы көбінесе метал өндірісі мен химия өнеркәсіп салаларына қарасты ірі нысандар шоғырланған қалалардың төңірегінде болады. Республиканың табиғат қорғау министрлігінде арнайы зерттеудің нәтижесінде жиналған мәліметтер топырақта қорғасын, мыс, мырыш, кадмий металдары мен басқа ауыр металардың қосылыстары және түсті металдардың көбейіп кеткенін көрсетіп отыр.
Қоршаған ортаның жекелеген экотоптарын алатын болсақ, солардың ішінде ауыр металдардың ең көп түсетіні топырақ. Оған себепші болатын ең алдымен атмосфера. Атмосфераға ауыр металдар көбіне жер бетінен көтерілетін шаң тозаңның құрамында енеді. Сондықтан атмосферадан қар мен жаңбыр жер бетіне түскенде олардың құрамында көбінесе қорғасын, кадмий, мышьяк т.б. элементтер болатыны содан. Атмосфераны негізгі ластайтындардың қатарында электр стансалар, метал қорытатын зауыттар, мұнай өнеркәсібі, құрылыс металдарын шығаратын кәсіпорындар мен автокөлік. Іштен жанатын қозғағыштар жұмыс істегенде азоттың, қорғасынның тотықтары, көмірсутектер т.б. заттар бөлініп шығып, топырақ бетіне түседі. Бұл жағдайда аталмыш заттар топыраққа түскен соң, қоректену тізбегі арқылы зат айналымға енеді. Улы заттар топыраққа жинала келе оның химиялық құрамының өзгеруіне себеп болады, содан тірі ағзалар мен ортаның бірлігі бұзылады.
Қорғасын.Тау жыныстарының құрамындағы қорғасынның орта мөлшеріне қарап, зерттеушілер оны сирек кездесетін элементтердің қатарына қосады. Бұл элемент негізінен сульфидты жыныстардың құрамында жиналады. Олар жер бетінің әр түкпірінде көптеген аймақтарда тараған. Кенді балқыту арқылы оны оп-оңай бөліп алады. Қорғасын жер қыртысында галенит (PbS) түрінде де кездеседі. Жер қыртысындағы қорғасын сумен шайылады және магмалық жыныстардан да босап шығады, сөйтіп, жер бетіндегі ағын сумен бірге біртіндеп мұхитқа түседі. Қорғасынның ионы (Pb2) тұрақты емес, сол себепті ол мұхит суында көп болмайды (10-8 %). Ащы суға қарағанда қорғасынның тұщы судағы мөлшері көбірек. Геохимиялық айналымда бұл элемент тұрақсыз болғандықтан оның топырақтағы орта мөлшері жер қыртысындағы орта деңгейіне сәйкес келеді. Ғылыми әдебиеттерде бар мәлеметке жүгінсек, бұрынғы Одақ көлеміндегі топырақтағы қорғасынның орта мөлшері 1,2. 10-3 % шамасында. Ауыр металдардың ішінде қазіргі кезде биологиялық тұрғыдан жан-жақты көбірек зерттеліп жүргені- қорғасын. Әлемде жыл сайын өндірістік және тұрмыстық мақсатқа 3,0 млн тонна қорғасын тұтынуға түседі екен. Алайда, топырақтағы және өсімдіктегі қорғасын мөлшерінің арасында тікелей корреляция барлық уақытта байқала бермейді. Бұл жағдайда ең басты рөл атқаратын топырақтың механикалық құрамы, ондағы органикалық заттың қоры, ортаның рН, топырақтағы қорғасынның химиялық қосылыстары мен өсімдіктің түрі. Әдетте механикалық құрамы жеңілдеу және құрамында органикалық зат тапшы немесе реакциясы қышқылдау топырақтарда қорғасын көбінесе оңайалмасуға бейім сіңірілгенкүйде болады. Сол себепті органикалық затқа бай, реакциясы бейтарап немесе сілтілеу болатын саздақ топырақтардағы өсімдікте қорғасын көбірек жиналады.
Мыс.Мыс тегі жағынан халькофильдік металдардың бірі. Табиғатта мыс екі тұрақты изотоптардан тұрады: 62 Cu (69,1%) және 65 Cu (30,9%). Массаға шаққанда мыстың жер қыртысындағы орта мөлшері (кларк) - 4,7х10-3%. Бұл метал жер қыртысының терең қабатындағы ыстық суларда, сондай-ақ жер бетіндегі биосфералық салқын ерітінділерде де күшті миграцияланады. Табиғи сулардағы мыс сульфидтері күкіртті сутекпен (Н2S) қосылып шөгіндіге түседі. Құрамында мыс бар көптеген минералдардың ішінде басым көпшілігі сульфидтер, фосфаттар, сульфаттар, хлоридтер, карбонаттар, тотықтар. Ығалы көп топырақтардағы тірі ағзалар, әсіресе өсімдіктер мен жануарлар мыстың жетіспеуінен улкен қорлық көреді, нәтижесінде әр түрлі ауруларға шалдығады. Далалық және шөлейт далалық құрғқ жерлерде топырақ ерітіндісінің реакциясы әлсіз сілті болғандықтан олардағы мыс нша көп жылжымайтын күйде болады. Құрамында мысы бар минералды өндіретін жерлерде топырақ пен өсімдікте мыстың мөлшері шамадан тыс артық болатын көрінеді.
Өсімдіктің қайсысы болса да ауыр металдан улануы оның тек тамыр арқылы өткен мөлшерімен ғана шектелмейді. Металдар атмосферадан жапыраққа түсіп, онан клеткаға өтеді. Бұл ауыр металдардың бәріне тән ерекшелік. Жапрақ арқылы өсімдікке өткен мыстың биохимиялық реакцияларға тигізетін зияны аз емес. Мысалы, фотосинтездің нашарлауына, тыныс алу процесінің екпінді жүруіне ықпал жасайды, ал мұның ағза үшін еш пайдасы жоқ, өйткені, энергиянын шығыны көбейеді, сол сияқты метаболиттердің жылжуына себін тигізеді. Рас, жапырақ бетіне түскен мыстың өсімдік бойына өту жылдамдығы кутикуланың қалыңдығына қарай әр түрлі өсімікте түрліше болады. осы белгілеріне қарай ауыр металдарды ретімен орналастырса, онда кадмий, қорғасын, мырыштан кейін мыс төртінші орында тұраы: Cd Pb Zn Cu Mn Fe. Ал активтілігіне, яғни, түрлі реакцияларға тез кірісетін қабілетіне қарай мыс екінші орынға шығады: Fe Cu Mn Cd Zn Pb. Демек, қорғасынмен салыстырғанда кутикула арқылы мыс өсімдіктің бойына нашарлау енеді, бірақ оның есесіне ішке кіріп алған соң мыс темірден кейін ең активті метал болып, тұрғанына қарағанда оның зиянды жағы аз болмаса керек.
Мырыш. Мырыш жер қыртысында сульфидті шөгінділердің құрамына кіретін халькофильдік элемент. Массаға есептегенде жер қыртысындағы оның орташа мөлшері 8,3х10-3% болатынын А.П.Виноградов (1952ж) хабарлайды. Кварц және далалық шпат сияқты жеңіл минералдың құрамында мырыш бола бермейді, ал саз минералдарының құқрамында оның жалпы қорының 20-60%-ға дейін мөлшері шоғырланған. Мырыштың атмосфераны ластау жолдары кадмийге ұқсас. Қоршаған ортаға мырыш таратып, оны ластайтын негізгі көздерінен гальванивалық және оны қорытатын зауыттарды айтуға болады.
Жоғарыда айтылғандай ауыр металдардың қай қайсысының да өсімдікке өтуі тек топырақтан тамыр арқылы ғана емес, оның белгілі бөлігі ауадан жапырақ бетіне түсіп, онан кутикула арқылы клеткаға өтеді. Мырыш солардың бірі. Ауыр металдардың жапырақ бетіне түсіп, онан клеткаға өту жылдамдығына қарай ретімен орналастырғанда солардың ішінде кадмий мен қорғасыннан кейінгі үшінші орыны осы мырыш иемденеді. Демек, мырыштың өсімдік клеткасына өтуде оның өткірлігі бірден көзге түсеі. Ол қатар мынадай: Cd Pb Zn Cu Mn Fe.
Кадмий.Қоршаған ортада тірі табиғатқа, әсіресе жан- жануарларға аса қауіпті аур металдардың бірі саналатыны осы кадмий. О сульфидтік шөгінділердің құрамында болатын халькофилдік элемент. Көбінесе қорғасын мен мырыш өндіру үшін сульфидт шөгінілерді өңдегенде алынатын концентраттың құрамында болады. ондағы кадмийдың мөлшері 0,2% шамасында. Топырақтағы бұл металдың табиғи қоры 4,5х10-4%, ал оның ауадағы деңгейі шамамен 0,002 мкгм. Қоршаған ортаға кадмий тарататын көздер осы металды өндіретін салаларымен байланысты. Зерттеулердің қолда бар нәтижелері Сырдарияның атыраулық топырақтарында кадмийдың орташа ең төменгі мөлшері 0,38-0,55 мгкг-нан жоғары деңгей 0,62-0,65 мгкг-ға дейін болатынын көрсетті. Сонда топырақтағы жалпы орташа мөлшері 0,51-0,60 мгкг шамасында. Осы мәліметтерге қарағанда сырдың атыраулық топырағындағы кадмийдің қоры тегі жағынан табиғи болғанымен ол ауадан және фосфор тыңайтқыштарымен бірге түсетін кадмийдың есебінен толғып тұраы. Қазіргі кезде топырақтың осы элементпен ластануы өсімдік қауымдастығына, оның ішінде микробиологиялық ценоздарға зиянды екені белгілі болып отыр. Әйтсе де топырақтағы биохимиялық процестер неғұрлым күшті жүретін болса, кадмий металының тірі табиғатқа улылық әсері солғұрлым пәстеу болатыны дәлелденді. Бұл элемент басқа ауыр металдар сияқты өсімдіктің жапырақ бетіне түсіп, онан кутикула арқылы клеткаға өтеді.
Ауыр металдардың өсімдіктерге әсері. Қоршаған ортаға түскен экотоксиканттар метеорологиялық факторлардың әсерінен топырақта, суда және атмосферада кең таралып, тірі организмдердің тіршілік әрекетіне кері әсер етуде. Экотоксиканттардың үлкен қашықтықтарға таралуы олардың физикалық және физика-химиялық қасиеттеріне, яғни булануына, ұшқыштығына, ерігіштігіне т.б. байланысты. Қазіргі кезде барлық табиғи орталарда бақыланып отырған ластаушы химиялық заттардың негізгілерінің бірі- ауыр металдар. Бұл бір жағынан металдардың биологиялық активтілігіне байланысты. Сонымен қатар, олар органикалық қосылыстар сияқты трансформацияға берілмейді, биохимиялық айналымға түскенде ұзақ сақталады.
Металдардың осы қасиеттеріне және қоршаған ортаның бақылаусыз ластануына байланысты, өткен ғасырдың 50-ші жылдарынан кейін тірі организмдер жаппай улануы байқала бастады.
Көптеген ауыр металдар, олардың ішінде қорғасын, кадмий, хром, никель улы заттардың қатарына жатады. Олар тірі организмдерде жинақталып, ұзақ уақыт бойы сақтала алады және аккумуляцияланған у ретінде әсер етеді. Бұл заттардың тірі организмдердегі концентрациясы қоршаған ортадағы концентрациясынан 100-1000 есе жоғары.
Ауыр металдар (Zn,Cu) мен күкірт тотығы (SО2) ағаш жапырақтарында жүретін метоболизм процестеріне ингибитор ретінде әсер етеді. Орталық Европаның орман массивтерінің 23% дефолияциямен бүлінген (интенсивтілігі 25%). Қылқан жапырақтыларға қарағанда емен сияқты жапырақты ағаштар көп зардап шеккен.
Ауыр металдардың өсімдіктерде жиналуы әр түрдің өз ерекшелігіне байланысты. Зерттеулер бойынша мыс балқыту өндірісіне жақын аймақта топырақ пен өсімдіктерге ауыр металдардың мөлшері бақылау аймағымен салыстырғанда өте жоғары. Мыстың мөлшері 12 есеге дейін, ал басқа элементтердің мөлшері 2-5 есеге дейін артады. Сонымен қатар, мырыштан басқа ауыр металдардың мөлшері топырақта өсімдіктерге қарағанда әлдеқайда көп. Алайда, топырақта ауыр металдардың мөлшері 2-3 есе артса, олардың өсімдіктердегі мөлшері 5-6есе артады. Статистикалық талдау қорытындысы бойынша, топырақ пен өсімдіктер арасында тура корреляциялық байланыс бар.
Зиянды қалдық заттардың вентиляциялық таралу аймағында жапырақтардың және барлық өсімдіктердің морфопатогенезі байқалады. Жапырақтардың зақымдануы формасы мен түсі өзгерген некроз түрінде, сонымен қатар, хлороз, сарғаю, тургорлық қасиетін жоғалту, түсі өзгермей құрап қалу, өзгеріссіз немесе болмашы ғана сыртқы зақымданудан соң түсіп қалуымен байқалады. Күшті ластану аймақтарында өндірістік шаң да өсімдіктерге айтарлықтай кері әсерін тигізеді. Шаңның ірі бөлшектері (5-10мкм) өсімдіктердің жер бетіндегі мүшелеріне механикалық түрде әсер етеді. Шаң бүршік, гүл, жапырақты зақымдаумен қатар (кескілеумен) ағаш қабығын да зақымдап, оның жарылып, аршылып қалуына себепші болады. Қабығы аршылған ағаш организміндегі суынан айрылып, қурай бастайды, калийдің қызметі бұзылады, яғни жалпы өсімдіктер организмінің тіршілік қабілеттілігі төмендейді.
Атмосфераға бөлінген зиянды токсиканттар, атап айтқанда күкірт ангидриді, көміртегі тотығы, азот тотығы, күкір қышқылы, күкір сутегі, хлор және ауыр металдар қылқан жапырақты ағаштардың жаңғақтарының дамуы мен мөлшеріне, тұқым саны мен массасына кері әсер етеді. Қоршаған ортаны ластаушы өндіріс көздерінен алшақтаған сайын бұл көрсеткіштер дұрысталғандығы байқалады. Соңғы кездерде экосистемалардың өздігінен тазалануы тіпті оларға ауыр металдардың түсуі тоқталған күнде де жүрмей отыр, оның себебі, осы уақытқа дейін топырақта жиналған және оның тұрақты компонентерінде фиксацияланған металдар мөлшерінің шамадан тыс көптігінде болып отыр.
Өндірістік шаңмен интенсивті ластанған аймақта тіршілігін жойған вегетативті бүршіктердің саны күрт өсіп (тыныштық күйдегі бүршіктер) мөлшері 80%-ке артқан. Ластану аймағынан қашықтағаннан сайын тыныштық күйдегі тірі бүршіктердің саны артып, 90%- ке көтерілген. Соның әсерінен қабығы тілімденіп, бұтақтары деформацияланады. Экосистемалар-дың сандық және сапалық өзгерістері өндіріс көздеріне жақындаған сайын арта түседі. Осының әсерінен ағаш қабығындағы целлюлозаның мөлшері артады, нәтижесінде өсімдіктерің иммунитеті төмендеп, сыртқы орта факторларының әсеріне төзімділігі төмендейді. (температура, стресс, патогенді микроорганизмдер) Ағаш қабығында целлюлоза мөлшері артып кеткен аудандарда зақымданған және тіршілігін жойған ағаштардың саны артады. Сондықтан өсімдіктердің иммунитетін төмендететін техногенді ластану олардың тіршілігін жоятын бірден-бір фактор. Табиғи стресстердің әсерінен иммуниеті төмендеген өсімдіктерде антропогенді ластануға жоғары сезімталдық пайда болады.
Өндірістік аймақтарда атмосфераның газды токсиканттармен ұзақ ластануы ағаш өсімдіктердің ассимиляциялық мүшелеріндегі пигменттердің түзілу мөлшеріне әсер етеді. Желдің бағыты бойынша таралған токсиканттардың жолындағы ағаштарда пигмент түзілу процесі жылдам жүретінін анықталған. Оған олардың жапырақтарындағы хлорофильдердің жоғары мөлшері дәлел бола алады.
Соя өсімдігінің организміне кадмийдің түсуі артқан жағдайда (50мкгмоль) көміртегі айналымының жылдамдығы мен жапырақтардың су өткізгіштігі алғашқы көрсеткішінен 50%-ке төмендеген. Мұндай өзгеріс жапырақтарда су мөлшеріне және фотосинтез су өткізгіштігіде бір аптада 67% -ке төмендеген. Жоңышқа өсімдігіне құрамында мырыш пен кадмий бар ерітіндімен әсер еткенде өсуі баяулап, хлороз белгілері мен жүйкелерінің арасында некроз пайда болған. Ластанудың артуы кейбір өсімдіктердің тіршілігінің жойылуына әкелген. Кадмий мен қорғасынның әсерінен өсімдіктер ұлпаларындағы каталазаның және протеазаның активтілігі төмендеп, ал пероксидазаның активтілігі артады.
Өсімдік және жануарлар организмінде ауыр металдардың жиналуы, бірінші кезекте бос иондарын активтілігімен анықталады. Ауыр металдардың организмге енуіне әсер ететін екінші фактор болып алкилденген және басқа да спецификалық химиялық формалардың болуы есептеледі. Металдардың генетикалық өзгерістердің кең спектрінің түзілуіне себепкер. Бір метал клетканы бірнеше жерден зақымдай алады. Мысалы, кадмий ДНК молекуласын зақымдауға, лизосомаларды бұзуға, ДНК репарациясын тежеуге қабілетті. Қорғасын ДНК репликациясы ферменттерінің синтезін бұзады, ДНК-ның құрылымын өзгертеді. Мыстың жоғары мөлшері ДНК конформациясын өзгертеді және ДНК мен РНК синтезін стимуляциялайды.
Зерттеулердің нәтижелері көрсеткеніндей, кәдімгі сирень және бирючина өсімдіктеріне ауыр металдар жиналған жағдайда фитогормондардың әсіресе цитокининдердің активтілігі төмендейді. Меристеманың флориальды морфогенезге көшуі гибберилиндер мен цитокининдердің активтілігінің артуымен сипатталады. Алайда қоршаған орта ауыр металдармен ластанған жағдайда олардың активтілігінің деңгейі төмен күйінде қалады (ластанбаған ортамен салыстырғанда). Бұл фитогармондардың активтілігінің төмендеуі меристеманың дамуын тежеуші факторлардың бірі. Қоршаған орта ауыр металдармен ластанғанда өсімдік құрамындағы қанттардың, әсіресе сахарозаның мөлшері де төмендеп кетеді. Демек, орта ауыр металдармен ластанғанда митоздың активлігінің төмендеуіне, меристеманың генеративті даму жолына көшуіне маңызды жағдайда фитогармондар мен қанттардың жетіспеуі кері әсер етеді.
Халықаралық денсаулық сақтау ұйымының мәліметтері бойынша қандағы қорғасынның қалыпты мөлшері 15-40 мкг100 мл. АҚШ-да қала балаларының 5%-ке жуығының орталық жүйке жүйесінің қызметі қорғасын тұздарымен зақымданған, ал Шотландияда балалардың 17%-нің қанында 50-80 мкг100 мл қорғасын кездеседі. Адам қанындағы қорғасынның мөлшері оның ауадағы мөлшерінің артуымен пропорциональды көтеріледі.
Металдардың улылығын анықтаудағы маңызды жағдайдың бірі - организмнің металдар аэрозолін сіңіру. Мысалы, қорғасын-мырыш өндірістерінен бөлінетін қорғасын мен мырыштың сульфаттары мен хлоридтері биосферада оңай жылжып, бүкіл тірі организмдерге жеңіл тасымалданады. Қорғасын-мырыш комбинаттарынан қоршаған ортаға бір мезгілде заттардың газды шаң түріндегі комплексі бөлінеді, ол газды заттардың организмге бірлескен түрде әсер ететінін көрсетеді. Мұндай комплексті әсерді бағалауда ортаның климаттық ерекшеліктеріне, атап айтқанда ауа температурасына, ауаның салыстырмалы ылғалдылығына көңіл бөлген жөн.
Ауыр металдардың әсерінен өсімдік түрлерінің реакциясы барлық ұйымдасу деңгейлерінде, яғни клеткалық, организмдік және популяциялық деңгейлерде байқала береді. Клеткалық деңгейде ауыр металдардың артық мөлшеріне қатысты жалпы байқалған стресс ретінде жасуша мембраналарының зақымдануы мен ферменттердің активтілігінің өзгеруі байқалады. Организмдік деңгейде өсімдіктің жеке бөлімдерінде морфологиялық және физиологиялық зақымданулар байқалады. Оларға жапырақтардың некрозы, пішіндерінің өзгеруі, өркендердің қурап қалуы, өсімдіктің өсуінің баяулауы жатады. Зақымданған жапырақтарда жабын ұлпасы мен механикалық ұлпа, эпидермистің клеткалық қабаты әлсіз жетілген және кутикуласы жұқа болады. өндірістік ластанудың әсерінен дамудың толық циклы бұзылады.
Ауыр металдарды адсорбциялау әр өсімдік түрінде әртүрлі жүреді. Мысалы бұршақ тұқымдастары, шатырша гүлділер , крест гүлділер және тал тұқымдастарына жататын өсімдіктер қорғасынды аз жинайтыны анықталған, ал раушан гүлділер, күрделі гүлділер және шегіршіндер тұқымдасының өсімдіктері көп мөлшерде жинайды. Ауыр металдардың тұздары өсімдіктер клеткеларында хромосомаларды үзеді, яғни құрылымына әсер етеді.
Аллюминий, кадмий, теллур т.б. ауыр металдар жануарлар мен өсімдіктердің клеткаларында хромосомалық және генетикалық мутациялардың кең спектрін құрайтыны туралы көптеген мәліметтер бар. Ауыр металдар өсімдіктер организмінде жинақталып, трофикалық тізбек арқылы тарала отырып, тірі организмдердің әртүрлі таксономиялық топтарына, оның ішінде адамға да зиянды әсер етеді. Ауыр металдардың тұздары бөліну кезеңінде хромосомалық аберрациялардың жиілігін 2 есе арттырады. Көп жылдық өсімдіктер, әсіресе дәнді дақылдар, құнды топырақтар мен өндірістік территорияларда табиғи түрде көптеп өседі. Астық тұқымдастарының түрлері ағаш өсімдіктеріне қарағанда өндірістік газдардың әсеріне төзімді. Астық тұқымдастары ауыр металдармен көп мөлшерде ластанған территорияларда өсе алатындығы белгілі.
Ауыр металдар иондарының жоғарғы концентрациясы, хросома ішіндегі жеке органикалық байланыстардың поляризациясын тудырады. Бұл жағдайда барлық "ионды" мутациялар хромосомалардың үзілуімен сипатталады.
Мыс - өсімдіктердің тіршілігіне қажетті микроэлемент. Бірақ мыстың өсімдіктер организмінде артық мөлшерде жиналуынан тамыр системасының дамуы мен өсуінің тежелуі, өсімдіктердің жер үстіндегі бөлімдерінің баяу өсуі және жапырақ ұштарының бозаруы байқалады. Мыстың артық мөлшерінен туындайтын патологиялық өзгерістердің нәтижесінде мәдени өсімдіктердің өнімі күрт төмендейді.
Мырыш та өсімдіктер тіршілігіне қажетті микроэлемент қатарына жатады. Алайда, мырыштың жоғары концентрациясы өсімдіктерде жиналуы кері әсерін тигізеді. Бұл металдың улылығының бір себебі - өсімдіктерде өте интенсивті жиналуына байланысты. Әсіресе қызыл емен және кәдімгі шырша мырышты өте жылдам сіңірітіні сонша, тіпті бұл процестің жылдамдығы мен қоректік ортадағы мырыш мөлшері арасында тікелей байланыс орнайды. өсімдіктерде мырыштың көп жиналуынан некроз пайда болады, тамыр мен жер бетіндегі мүшелерінің өсуі баяулайды, жапырақтар солып қалады және ерте түседі.
Кадмийдің көп мөлшері автомобиль жолдары бойында өскен өсімдіктерде анықталған. Осындай жағдай қоршаған ортаны осы токсикантпен ластайтын өндірістердің жанында өскен өсімдіктерде де байқалады. Кадмийдің артық мөлшерінің жиналу белгілері өсімдіктердің жапырақтарының ұшы мен өркені қызыл- бурыл түске боялады. Жапырақтар жиырылып немесе түсіп қалады, өсімдіктердің өсуі баяулайды. Топырақта кадмий мөлшері 30 мгкг - нан артса, өсімдіктер тіршілігін жояды. Кадмийдің көп мөлшері топыраққа мырыш рудаларын өндіру және өңдеу кезінде түседі. Кадмийдің әсерінен өсімдіктердің өсуінің тежелуі-фотосинтез процесінің әлсіреуіне байланысты. 1кг жапырақта 96 мг кадмийдің болуы фотосинтез қарқындылығын 50% төмендетеді.
Топырақтағы ауыр металдарды анықтау әдісі. Қорғасынды анықтау әдісі. Әдіс қорғасын иондарының (Pb2+) сынап тамшылы электродта тотықсыздануына негізделген. Бұл әдіспен сынамадағы 0.5 мкг мөлшердегі қорғасынды анықтауға болады.
Құралдар мен реактивтер ׃
1. Полярограф, полярографиялық ұяшық׃ анод - қаныққан каломельді электрод, капилляр ( t › 05.0 сек. )
2. Газды баллон ׃ аргон немесе азот
3. Су моншасы
4. Муфель пеші
5. Эксикатор
6. Фарфор немесе кварц тигельдер
7. Филтерлеуші воронка (3 - 5 см)
8. Өлшегіш цилиндрлер, пробиркалар, 10 мл.
9. Езгіш
10. Колбалар, 100 мл - 1000 мл.
11. Қорғасын металы
12. Тұз қышқылы, конц.
13. Азот қышқылы, сұйылтылған (3 2 ׃).
14. Стандартты ерітінді ׃ 0.1 г қорғасынды 250 мл колбаға салып 20 мл
сұйытылған (2:2) азот қышқылын құяды.
Еріген соң ерітіндіні буландырады (3 - 5 мл дейін), 15 мл тұз қышқылын (сал. салмағы 1,19) қосып тағы 3 - 5 мл дейін буландырады.
Осы жұмысты тағы 2-3 рет жүргізеді, содан соң 20 мл 20 % тұз қышқылын қосып, қорғасын хлоридінің қызғылт ерітіндісі түзілгенше қыздырады. Ерітіндіні 1 литрлік колбаға құйып, колбаны бірнеше рет 20 % тұз қышқылымен шайып негізгі ерітіндіге қосады. Ерітіндіні 20 % тұз қышқылымен белгісіне дейін жеткізіп араластырады. Осы ерітіндіден 10 мл пипеткамен алып өлшегіш 100 мл - лік колбаға құйып дистилденген сумен белгісіне дейін жеткізіп араластырады. Алынған ерітіндінің құрамына 10 мкг мл немесе 10 мг л қорғасын болады.
Жұмыс барысы. Зерттеуге арналған топырақ сынамасын көлеңкеде құрғатады. Топырақ сынамасын үлкен фарфор тиглде ұнтақтап 1 - 2 мм тесікті електен өткізеді. Осылай ұнтақталған татпадан 200 - 300 г орташа сынама алынады, қайта ұнтақталады. Капрон електен өткізіліп 10 - 20 г топырақ сынамасы алынады. Бұл топырақты агат немесе хелцедонды табақшада қайта ұнтақтайды. Осы ұнтақтан 1 г топырақ сынамасы алынып, фарфор немесе кварц тиглге салынып, 10 - 15 тамшы күкірт қышқылы (конц.) тамызады да 15 - 20 сағатқа қалдырады. Содан соң құм үстіне қыздырып қышқыл қалдығы (SO3[2+]) буланып кеткенше ұстайды және муфель пішінде 450 - 500°С дейін күйдіреді (1 сағат). Күйдірілген топырақты эксикаторда суытып 20 % тұз қышқылы (HCl) 10 мл қосып, 2 - 3 рет қыздыра отырып ерітеді. Фильтрленген соң фильтраттың көлеміне 50 мл жеткізіп, әбден араластырады. Фильтраттан 5 мл алып полярографтың ұяшығына құяды, инертті газды 10 - 15 мин. жібереді, ерітіндіні 3 мин. Қалдырып, соңынан дифференциалды полярограммасын алады.
Өсімдіктердегі ауыр металдардың мөлшерін анықтау әдісі. Өсiмдiктердiң ауыр металдармен ластануы, өндірістiң және автокөлiктердің қарқынды дамуынан және де топырақ - өсiмдiктердің ластануының жалғыз көзі емес. Ауыр металдармен өсiмдiктер атмосфера арқылы да ластануы мүмкін. Өсiмдiктердiң құрамындағы кадмийден барлық атмосферадағы кадмиймен ластану 20-60% құрайды. Атмосфера арқылы түскен кадмий өсiмдiктің өн бойын ластауы мүмкін. Қорғасын негiзiнен өсiмдiктерге тамыры арқылы немесе жапырағы арқылы да түседі. Атмосфералық қорғасынның автокөлік жолдары маңайындағы өсiмдiктердің құрамындағыға қарағанда 40% жетуі мүмкін. Қорғасынның негiзгi мөлшері вегетативтiк мүшелеріне шоғырланады, ал репродуктивті мүшелерде өсiмдiк құрамынан 4-7% жиналады.
Ауыр металдардың қуаттылығының тез арада жиналу қабiлеттiлiгіне байланысты әр түрлі үйлесімді келесi қатарларда орналасқан:
Бидайық Cd Cu Zn Cr Ni Mn
Жусан Cd N i Pb немесе Cd Pb Zn
Изен Cd Zn Ni Co
Сексеуіл Cd Cu Zn Pb
Өсімдіктердегі ауыр металдарды анықтау үшін белгіленген зерттеу орындарынанан өсімдік материалдары жиналып, алдын-ала ағын судың астында жуылып, шаң-тозаңнан тазартылады. Құрғатылған соң ұсақтап туралып, араластырылады. Дайын болған сынамадан техникалық таразыда 2г өсімдік материалын өлшеп алып фарфор тиглге саламыз. Содан соң оны электроплиткадакүйдіріп, соңынан муфель пешіндежоғары температурада (500[0]С) күлгеайналдырады. Алынғанөсімдіккүліне 5 мл НСІ (1:1) қосыптиглдеерітіледі. Ерітіндініэлектроплиткадабуландырып , тұнбаға 5 мл фон ерітіндісінқосып, әлсізқыздыраотырыперітіндінісуытып фильтр арқылыпробиркағафильтрлейді. Ерітіндініңкөлемін фон ерітіндісімен 10 мл дейінжеткізеді.
Зерттеу нәтижелері. "Южполиметалл" ӨК АҚ- ның ауданы, яғни өндірістік аймақ, менің тұратын үйім Нурпеисова 1а-58 жанынан топырақ және өсімдік алынып кептірілді.
Ол үшін 1шаршы метр жерден 10-15 см тереңдіктен топырақ алынды. Топырақ беткі, ортаңғы және төменгі қабаттардан алынып, толық арластырылады. Көлеңкеде кептіріліп, содан соң химиялық әдіспен өңделді.
Шымкент қаласының топырағы қара-сұр топырақ. Ауа мен сумен салыстырғанда топырақтың өздігінен тазалануы өте нашар жүреді. Сонымен қатар, топырақ ауыр металдар үшін берік акцептор болып табылады. Олар топырақ қабатында химиялық заттармен әрекеттесіп, қиын еритін заттар түзеді. Топырақтағы ауыр металдардың мөлшері 1-кестеде көрсетілген.
1- кесте. Топырақтағы ауыр металдардың мөлшері, (мгкг)
Зерттеу орындары
Топырақ ортасының реакциясы
Қорғасын
Мыс
Мырыш
Кадмий
32 мгкг
33 мгкг
55 мгкг
1,0 мгкг
Өндіріс ауданы
рН-8,2
445,72 6,74
136,45 4,64
169,26 4,85
10,71 1,42
Зерттеу сынамаларынан көріп отырғанымыздай ауыр металдардың мөлшері болу қажеттіден тым көп.
Ғылыми жұмыстың негізгі мақсаты өсімдіктерде жиналған қорғасынның, мыс, мырыш және кадмийдің мөлшерін анықтау.
Ауыр металдар өздерінің химиялық және биологиялық ерекшеліктеріне қарай гео - және биоаккумуляцияға өте бейім элементтер. Өсімдіктер- қоршаған орта жағдайының сезімтал индикаторлары. Ауыр металдар өсімдік ағзасына екі жолмен - топырақтан тамыры арқылы және атмосферадан жапырақтары арқылы түседі.
2-кесте. Өсімдіктегі ауыр металдардың мөлшері (мгкг)
Зерттеу орындары
Қорғасын
мыс
мырыш
кадмий
Өндіріс ауданы
42,34 2,12
26,85 1,85
28,57 2,73
1,12 0,87
Шектеулі рұқсат етілген концентрация (ШРК)
Қорғасын - 5 мгкг; мырыш - 30 мгкг; 100 мгкг; кадмий - 0,3 мгкг.
Зиянды әсер ететін ауыр металдар. Астында қоршаған ортаның ластануына түсінеді жағымсыз өзгерістер физикалық, физика-химиялық және биологиялық сипаттамаларының ауаның, топырақтың, судың, мүмкін қолайсыз әсер адам өмірі, оған қажетті өсімдіктер, жануарлар мен мәдени мұрасы, истощать немесе бүлдіруге оның шикізат ресурстары. Бұл теріс өзгерістер нәтижесі болып табылады адам қызметінің. Олар прерывают немесе бұзатын процестер алмасу және круговорота заттардың, олардың ассимиляцию, электр энергиясын, нәтижесінде өзгеретін қасиеттері қоршаған ортаның тіршілік жағдайларын организмдердің өнімділігі төмендейді немесе экожүйе бұзылады. Тікелей немесе жанама түрде мұндай түрлендіру әсер арқылы адамның биологиялық ресурстар, су және азық-түлік.
Негізгі көздері ластану антропогендік шығу тегі:
жылу электр станциялары (27 %),
кәсіпорын қара (24 %) және түсті (10,5 %), металлургия,
мұнай-химия өнеркәсібі (15,5 %),
құрылыс материалдары (8,1 %), химия өнеркәсібі (1,3%),
автокөлік (13,3 %).
Ластану түрлері және зиянды әсерлерден: физикалық ластануы -- радиоактивті элементтер (сәуле), қыздыру немесе жылулық ластануы, шу; биологиялық ластану -- микробиологиялық улану тыныс алу және тағамдық жолдардың (бактериялар, вирустар), биоценоз өзгерту енгізу салдарынан бөтен текті өсімдіктер немесе жануарлар; химиялық ластану -- газ тәріздес туындылары көміртек және сұйық көмірсутектері, жуғыш заттар, пластмассалар, пестицидтер, туындылары, күкірт, ауыр металдар, фторлы қосылыстар, аэрозольдар және т. б.; эстетикалық зиян -- бұзу ландшафтарды, тартарлық орындарын малопривлекательными құрылыстары және т. б. Сонымен қатар, бөледі тобының ластаушы факторлар: материалдық қамтитын механикалық (аэрозольдарды, қатты дене және бөлшектер суда және топырақта), химиялық (әр түрлі газ тәріздес, сұйық және қатты химиялық қосылыстар), биологиялық ластануын (микроорганизмдер мен олардың өнімдері), энергетикалық (физикалық) ластану -- энергиясы жылу, механикалық (вибрация, шу, ультрадыбыс), жарықтық, электромагниттік, иондық сәулеленулер. Радиоактивті қалдықтар -- материалдық және энергетикалық ластануы. Ажыратады, сондай-ақ нүктелік (шоғырланған) және шашыраңқы ластану көздері, сондай-ақ ластану көздері, үздіксіз және периодты.
Ластағыштар болады:
тұрақты неразлагающиеся (мысалы, сынап тұздары, фенольды шайырлар қосылыстар ұзын шынжырмен, ДДТ, алюминий банктер және т. б.) емес, табиғи процестердің, разлагающих бұл ластағыштар сол жылдамдықпен, қандай олар алғашқы экожүйесін;
тұрақсыз (тұрмыстық ағынды сулар, артық нитраттар және т. б.), разрушающиеся әсерінен биологиялық процестер.
Атмосфералық ластануы -- қатысуы ауада әртүрлі газдар, булар, бөлшектердің қатты және сұйық заттарды да қоса алғанда, радиоактивті, теріс әсер ететін тірі организмдер нашарлататын жағдайлар адам өміріне келтіретін және оған материалдық залал келтірген.
Атмосфераға Жер жыл лақтырылады, млн. т: көміртек оксиді, 200, көміртек диоксиді 20-дан астам, күкірт диоксиді 200, азот оксидтерінің 53, шаң артық
250, күл 120, көмірсутектердің 50-ден астам, халаттар 1, қорғасын 0,4 және т. б.
Ластануы туралы адамды қоршаған табиғи ортаның зиянды заттармен қазір біледі барлық. Бұқаралық ақпарат құралдары -- баспа, радио және теледидар тырысады қалыптастыру мұндай білім әр түрлі халық топтары. Әлбетте, бұл ұсынуға жақсы шолу үшін, қалай және қандай мөлшерде ластанады біздің үлкен үйіміз -- биосфера -- іс жүзінде мүмкін емес. Осы уақытқа дейін адамзат гидроэлектр биосфераға айтарлықтай әсер еткен 4 миллион ксенобиотиктерінің (бөтен текті оған антропогендік заттар), және одан әрі енгізу бойынша 6 мың заттар күн сайын. Бұл үлес салмағы, үлесі әр түрлі зиянды заттардың ластау табиғи қоршаған ортаны бірдей болып табылады. Г. В. Новиков пен А. А. Дударев (1978), мысалы, өз жұмысында қоршаған ортаны қорғау туралы қазіргі заманғы қаланың келтірді мынадай деректер Баттелевского институты туралы салым жекелеген заттардың қоршаған ортаның ластануы 1970 және 1971 жылдары 1971 жылы бірінші орынға бұл тізімде қатысып, ауыр металдар Бөлу және олардың қоршаған ортаға негізінен минералды отын жаққан кездегі. Күлдегі көмір және мұнай табылған іс жүзінде барлық металдар. Каменноугольной күлдегі, мысалы, деректері бойынша Л.Г. Бондарева (1984), орнатылған болуы 70 элементтері. 1, амӛз орта есеппен бар 200 г мырыш және қалайы, 300 г кобальт, 400 г уран 500 г германия және мышьяк. Барынша ұстау стронций, ванадий, мырыш және германия жетуі мүмкін 10 кг 1 т Күл мұнай құрамында көп ванадий, сынап, молибден және никель. Күлдегі шымтезекті бар уран, кобальт, мыс, никель, мырыш, қорғасын. Мәселен, Л. Г. Бондарев, ескере отырып, қазіргі заманғы ауқымы пайдалану қазба отын келеді келесі шығару: металлургия өндірісі, көмір жағу білдіреді бас көзі түскен көптеген металдардың қоршаған ортаға. Мысалы, кезінде жыл сайынғы жағу 2,4 млрд. т-тас және 0,9 млрд. т. қоңыр көмір бірге күлмен рассеивается 200 мың т мышьяк және 224 мың т уран, ал әлемдік өндірісі осы екі металдар құрайды, 40 және 30 мың тонна тиісінше.
Бір қызығы, техногендік сіңуін көмірді жаққан кезде мұндай металдар, кобальт, молибден, ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz