2010-2012 жылдары аралығында атмосфералық жауын-шашынның химиялық құрамының өзгеруі
Кіріспе 7
1. Әдебиетке шолу 8
2. Станциялардың физико . географиялық сипаттамалары 31
2.1 Ақтөбе станциясы 31
2.2 Аяққұм станциясы 32
2.3 Мұғалжар станциясы 32
3. Ақтөбе облысындағы атмосфералық жауын.шашынның химиялық
құрамындағы ауыр металдардың таралуы 34
3.1 Ақтөбе облысындағы 2010.2012 жылдар аралығында атмосфералық
жауын.шашындағы ауыр металдардың уақыттық.кеңістіктік таралуы 34
3.2 Ақтөбе облысындағы 2010.2012 жылдар аралығында атмосфералық
жауын.шашындағы ауыр металдардың жылдық таралуы 36
3.3 2010.1012 жылдардағы Ақтөбе облысы бойынша желдің бағытының жүрісі
43
4. Синоптикалық жағдайы 45
Қорытынды 52
Қолданылған әдебиеттер тізімі 53
Қосымша А 55
Қосымша Б
61
1. Әдебиетке шолу 8
2. Станциялардың физико . географиялық сипаттамалары 31
2.1 Ақтөбе станциясы 31
2.2 Аяққұм станциясы 32
2.3 Мұғалжар станциясы 32
3. Ақтөбе облысындағы атмосфералық жауын.шашынның химиялық
құрамындағы ауыр металдардың таралуы 34
3.1 Ақтөбе облысындағы 2010.2012 жылдар аралығында атмосфералық
жауын.шашындағы ауыр металдардың уақыттық.кеңістіктік таралуы 34
3.2 Ақтөбе облысындағы 2010.2012 жылдар аралығында атмосфералық
жауын.шашындағы ауыр металдардың жылдық таралуы 36
3.3 2010.1012 жылдардағы Ақтөбе облысы бойынша желдің бағытының жүрісі
43
4. Синоптикалық жағдайы 45
Қорытынды 52
Қолданылған әдебиеттер тізімі 53
Қосымша А 55
Қосымша Б
61
Атмосфера ауа деп аталатын газдар қоспасынан тұрады және ауада сұйық және қатты бөлшектер де бар. Атмосфераның жерге жақын қабатында ауа ылғалды болады, яғни оның құрамында басқа газдармен қоса су буы да болады. Ал су буы сұйық және қатты күйге көше алады. Атмосфералық жауын-шашындар деп жер бетіне атмосферадағы бұлттардан жауатын су тамшылары (жаңбыр) мен мұз кристалдарын (қар, бұршақ) айтады. Метеорологияда жауын мөлшерін миллиметр су қабатымен (мм) өлшейді. Ауданы 1 м2 беткейге жауған 1 мм су қабатының салмағы 1 килограмға тең. Қатты күйдегі жауын-шашындар ерітіліп барып өлшенеді. Жауын-шашынның екінші маңызды сипаттамасы-оның қарқындылығы, яғни бірлік уақыт аралығында жауған жауын мөлшері мм/мин. Жауын-шашын қарқындылығына байланысты саябыр, орташа және қарқынды болып бөлінеді. Қышқылды жаңбыр атмосфералық жауын-шашын түрлері (оған қар да жатады). Жаңбыр құрамында қышқылдың (pH<5,6) болатындығы ауа құрамында өндіріс қалдықтары (мыс., SO2, NO2, HCl, т.б.) мөлшерінің көптігіне байланысты. Осындай жауын шашын түскен топырақ пен су айдындарының қышқылдығы артып, соның нәтижесінде қоршаған ортаның экожүйесіде градацияға ұшырайды. Атап айтқанда, су айдындарындағы балықтар мен су жануарлары жаппай қырылып, топырақ құнарсызданып, жеміс-жидек пен көкөніс және орман ағаштары өспей, солып қалады. Атмосфера құрамына еңген өндіріс қалдықтары күкірт диоксиді және азот оксидтері ондағы ылғалмен әрекеттесіп күкірт және азот қышқылдарын түзеді. Соның әсерінен жерге жауатын жаңбыр мен қар қышқылданады. Әдетте рН 5,6 кем болса жауын - шашын «қышқыл жаңбыр» деп аталады.
1. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 136 с.
2 Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 240 с.
3. Никаноров А.М., Посохов Е.В. Гидрохимия.-Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 232 с.
4. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 556 с.
5. Батчер С., Чарлсон Р. Введение в химию атмосферы. – М.: Мир, 1977. – 269 с.
6. Хорват Л. Кислотный дождь. – М.: Стройиздат, 1990. – 325 с.
7. Жаворонкина Т.К. О химическом составе атмосферных осадков // Метеорология и гидрология: - 1958. – №9. – 22-24 с.
8. Алекин О.А. Основы гидрохимии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970.- 442 с.
9. Бурксер Е.С., Федерова Н.Е. Опыт исследования химического состава атмосферы вод // Гидрохимические материалы: -1949. –54-61 с.
10. Бурксер Е.С., Бурксер В.В. Аэрохимические исследование на Украине // Труды Института геологических наук АН УССР, 1951. – Вып.1. –93-98 с.
11. Грабовский Р.И. Атмосферные ядро конденсации. – Л.: Гидрометеоиздат, 1956.-331 с.
12. Позняков А. Опыт исследования химического состава в зависимости от метеорологических факторов // Журнал опытной агрономии: -1904. – Вып.6. –740-776 с.
13. Шметер С.М. О содержании хлора в воде облаков в связи с их микроструктурой // Труды ЦАО. -1952. – Вып.9. –3-61 с.
14. Жаворонкина Т.К. Анализ химического состава атмосферных осадков с точки зрения климатологии // Труды Морск.гидрофиз.ин-та АН СССР, 1959.- Т. 15. - 19-32 с.
15. Посохов Е.В. Общая гидрохимия.- Л.: Недра, 1975.-207 с.
16. Агаджанян Н.А. Человек и биосфера. – М.: Знание. – 1996.-256 с.
17. А7-Ақтөбе: Энциклопедия-Ақтөбе, 1990.-253 с.
18. Қазақстан Республикасының табиғаты туралы энциклопедия, 5-том.-64 с.
19. kk.wikipedia.org/wiki/himiya
20. Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі. Химия. Н. Нұрахметов, А. Ниязбаева, Р. Рысқалиева, Н. Далабаева.-Алматы: Мектеп баспасы, 2007.-336 с.
21. Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі. География және Геодезия.-Алматы: Мектеп баспасы, 2007.-264 с.
22. Қазақ энциклопедиясы, 3-том.-221 с.
23. РД 52.04.186-89 // Методические указания по определению химического состава осадков. – М.: 1991. – 90 с.
24. РД 52.04.186-89. // Руководство по контролю загрязнения атмосферы.- М.:, 1991. – 693 с.
25. Кузьмин П.П. Физические свойства снежного покрова, - Гидрометеоиздат, 1957. - 145 с.
26. Климатологический справочник СССР по Казахской ССР. Физико-геграфическое описание метеорологических станций и постов. – Алмата: 1968.- Вып. 18.- 325 с.
27. М.М. Овчаренко. Тяжелые металы в системе почва-растение-удоврение. // Химия в сельском хозяйстве. - 1995. - 4 с.
2 Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 240 с.
3. Никаноров А.М., Посохов Е.В. Гидрохимия.-Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 232 с.
4. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 556 с.
5. Батчер С., Чарлсон Р. Введение в химию атмосферы. – М.: Мир, 1977. – 269 с.
6. Хорват Л. Кислотный дождь. – М.: Стройиздат, 1990. – 325 с.
7. Жаворонкина Т.К. О химическом составе атмосферных осадков // Метеорология и гидрология: - 1958. – №9. – 22-24 с.
8. Алекин О.А. Основы гидрохимии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970.- 442 с.
9. Бурксер Е.С., Федерова Н.Е. Опыт исследования химического состава атмосферы вод // Гидрохимические материалы: -1949. –54-61 с.
10. Бурксер Е.С., Бурксер В.В. Аэрохимические исследование на Украине // Труды Института геологических наук АН УССР, 1951. – Вып.1. –93-98 с.
11. Грабовский Р.И. Атмосферные ядро конденсации. – Л.: Гидрометеоиздат, 1956.-331 с.
12. Позняков А. Опыт исследования химического состава в зависимости от метеорологических факторов // Журнал опытной агрономии: -1904. – Вып.6. –740-776 с.
13. Шметер С.М. О содержании хлора в воде облаков в связи с их микроструктурой // Труды ЦАО. -1952. – Вып.9. –3-61 с.
14. Жаворонкина Т.К. Анализ химического состава атмосферных осадков с точки зрения климатологии // Труды Морск.гидрофиз.ин-та АН СССР, 1959.- Т. 15. - 19-32 с.
15. Посохов Е.В. Общая гидрохимия.- Л.: Недра, 1975.-207 с.
16. Агаджанян Н.А. Человек и биосфера. – М.: Знание. – 1996.-256 с.
17. А7-Ақтөбе: Энциклопедия-Ақтөбе, 1990.-253 с.
18. Қазақстан Республикасының табиғаты туралы энциклопедия, 5-том.-64 с.
19. kk.wikipedia.org/wiki/himiya
20. Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі. Химия. Н. Нұрахметов, А. Ниязбаева, Р. Рысқалиева, Н. Далабаева.-Алматы: Мектеп баспасы, 2007.-336 с.
21. Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі. География және Геодезия.-Алматы: Мектеп баспасы, 2007.-264 с.
22. Қазақ энциклопедиясы, 3-том.-221 с.
23. РД 52.04.186-89 // Методические указания по определению химического состава осадков. – М.: 1991. – 90 с.
24. РД 52.04.186-89. // Руководство по контролю загрязнения атмосферы.- М.:, 1991. – 693 с.
25. Кузьмин П.П. Физические свойства снежного покрова, - Гидрометеоиздат, 1957. - 145 с.
26. Климатологический справочник СССР по Казахской ССР. Физико-геграфическое описание метеорологических станций и постов. – Алмата: 1968.- Вып. 18.- 325 с.
27. М.М. Овчаренко. Тяжелые металы в системе почва-растение-удоврение. // Химия в сельском хозяйстве. - 1995. - 4 с.
Мазмұны
б.
Кіріспе
7
1. Әдебиетке шолу
8
2. Станциялардың физико - географиялық сипаттамалары
31
2.1 Ақтөбе станциясы
31
2.2 Аяққұм станциясы
32
2.3 Мұғалжар станциясы
32
3. Ақтөбе облысындағы атмосфералық жауын-шашынның химиялық
құрамындағы ауыр металдардың таралуы
34
3.1 Ақтөбе облысындағы 2010-2012 жылдар аралығында атмосфералық
жауын-шашындағы ауыр металдардың уақыттық-кеңістіктік таралуы
34
3.2 Ақтөбе облысындағы 2010-2012 жылдар аралығында атмосфералық
жауын-шашындағы ауыр металдардың жылдық таралуы
36
3.3 2010-1012 жылдардағы Ақтөбе облысы бойынша желдің бағытының жүрісі
43
4. Синоптикалық жағдайы
45
Қорытынды
52
Қолданылған әдебиеттер тізімі
53
Қосымша А
55
Қосымша Б
61
Кіріспе
Атмосфера ауа деп аталатын газдар қоспасынан тұрады және ауада сұйық және қатты бөлшектер де бар. Атмосфераның жерге жақын қабатында ауа ылғалды болады, яғни оның құрамында басқа газдармен қоса су буы да болады. Ал су буы сұйық және қатты күйге көше алады. Атмосфералық жауын-шашындар деп жер бетіне атмосферадағы бұлттардан жауатын су тамшылары (жаңбыр) мен мұз кристалдарын (қар, бұршақ) айтады. Метеорологияда жауын мөлшерін миллиметр су қабатымен (мм) өлшейді. Ауданы 1 м2 беткейге жауған 1 мм су қабатының салмағы 1 килограмға тең. Қатты күйдегі жауын-шашындар ерітіліп барып өлшенеді. Жауын-шашынның екінші маңызды сипаттамасы-оның қарқындылығы, яғни бірлік уақыт аралығында жауған жауын мөлшері мммин. Жауын-шашын қарқындылығына байланысты саябыр, орташа және қарқынды болып бөлінеді. Қышқылды жаңбыр атмосфералық жауын-шашын түрлері (оған қар да жатады). Жаңбыр құрамында қышқылдың (pH5,6) болатындығы ауа құрамында өндіріс қалдықтары (мыс., SO2, NO2, HCl, т.б.) мөлшерінің көптігіне байланысты. Осындай жауын шашын түскен топырақ пен су айдындарының қышқылдығы артып, соның нәтижесінде қоршаған ортаның экожүйесіде градацияға ұшырайды. Атап айтқанда, су айдындарындағы балықтар мен су жануарлары жаппай қырылып, топырақ құнарсызданып, жеміс-жидек пен көкөніс және орман ағаштары өспей, солып қалады. Атмосфера құрамына еңген өндіріс қалдықтары күкірт диоксиді және азот оксидтері ондағы ылғалмен әрекеттесіп күкірт және азот қышқылдарын түзеді. Соның әсерінен жерге жауатын жаңбыр мен қар қышқылданады. Әдетте рН 5,6 кем болса жауын - шашын қышқыл жаңбыр деп аталады.
1. Әдебиетке шолу
Атмосфера - ауыр және салыстырмалы түрде жеңіл бөлшектердің пайда болуын шарттайтын, бір-бірінің арасында тұрақты реакциялар болып тұратын, әртүрлі биіктікте орналасқан молекулалы, диссоциацияланған және иондалған газдардың қосындысы. Мұның бәрі атмосфераның араласуына және тиісінше оның негізгі құрамының тұрақтылығына әкеп соғады.
Атмосфераның ластануы -- әр түрлі газдардың, қатты және сұйық заттардың немесе табиғи булар мен қалдықтардың ұсақ түйіршіктерінің ауаға қосылуы. Бұлардың ішінде газ тектес заттар атмосфераға шығарылатын ластағыштардың шамамен 90 %-ын құрайды. Көп тараған атмосфера ластағыштарына күкіртті газ (SO2), азот оксидтері (NO2) , кеміртек оксидтері (иіс газы СО), хлор, формальдегид (НСНО), фенол-бензпирен және шаң-тозаң жатады.
Атмосфералық ластанудың антропогендік (жасанды) көздеріне өнеркәсіптік кәсіпорындар, көлік, жылу энертетикасы, тұрғын үйлерді жылыту жүйелері, ауыл шаруашылығы және т.б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындардың ғана қоршаған ортаға әсер етіп ластауын мынадай негізгі түрлерге белуге болады: шикізат, материалдар, құрал-жабдықтар, отын, электр энергиясы, су, қалдықтар. Атмосфераға таралатындар: газ, бу, ауа тозаңы, энертетикалық : шу, ультрадыбыс, діріл, электромагнитті өpic, жарық , ультракүлгін және лазерлі сәулелендірулер және т.б. Ауаны ластайтын компоненттердің химиялық құрамы отын-энергетика ресурстарының және өндірісте қолданылатын шикізаттың түріне, оларды өңдейтін технологияға байланысты болады. Техногенді шығарындылардың құрамында бірнеше мыңдаған қосылыстар кездеседі. Бірақ олардың ішінде ең көп мөлшерде, яғни, тонналап атмосфераға шығарылатындыларға қатты бөлшектер (шаң, түтін, күйе), көміртегі оксиді, күкірт диоксиді, азот оксидтері, фосфор қосылыстары, күкіртті сутек, аммиак, хлор, фторлы сутек жатады.
Ғалымдар, экологтар ғана емес, жұмысы мұнай кен орындарымен байланысты көптеген адамдар - мұнай өндіру кезінде бөлініп шығатын газдарды пайдаға асыру мәселелерін көтеріп жатыр. Үкімет теория жүзінде бұл бағыттың маңызды екенін көптен бері айтуда. Тіпті алғашқы жобалардың бірін бекітіп, мүмкіндігінше жақын арада іс жүзінде қолға алынатынын да айтты. Алауларда газдарды жағу арқылы Қазақстан бағалы энергетикалық ресурстардан қағылып отыр. Мұнан басқа бұл газ ластаушылардың бірі ретінде планета температурасының өзгеруіне әсер ететін қуатты көздердің бірі. Соңғы уақытқа дейін республикада атмосфералық ауаны ең қатты ластайтын көздерге, әсіресе, күлі көп шығатын көмірлерді пайдаланатын жылу энергетикалық кешендерді де жатқызып келді. Экономикалық дағдарыс кезінде қалада амалсыздан көнтеген өнеркәсіп орындары тоқтап қалды. Алайда қала атмосферасындағы көміртеті оксиді мен азот оксидінің мөлшерінің артуы саны күннен-күнге көбейе түскен автокөліктер есебінен болды. Қазақстанның үлкен қалаларында көп тараған химиялық ластаушы - күкіртті газ. Зерттеулер өкпе паталогиясы мен атмосфералық ауаның ластануының арасында тікелей байланыс бар екенін көрсетеді. Күкіртті ангидридтің мөлшерінің көбеюі бронхиалды астма мен созылмалы бронхит ауруының асқынуьша алып келеді [25].
Қоршаған ортаның ары қарай қышқылдануы атмосфераға азот пен күкірт оксидтерінің антропогенді тасталымдарына байланысты екенін біз білеміз. Әрине, мұны болжау қиын. Бірақ, өткен тасталымдардың интенсивтілігі сараптамасы бойынша нақты қорытынды жасай аламыз. Oсындай әдіспен бағаланған екі оттекті күкірттің болашақ тасталымы қазіргіден көп есе үлкен. Oсыған сәйкес, қоршаған ортаның қышқылдануының өсуі күтіліп отыр, ал қышқыл жаңбырдың зияны катастрофиялық. Aзот қосындыларының антропогенді тасталымдары күкіртке қарағанда үлкен темппен өсіп келе жатыр. Жеке елдерде екі оттекті күкірт эмиссиясының өсуін тоқтатқан тәрізді. Aзот оксидіне қатысты Европада да және бүкіл әлемде де NOx тасталымдары өсіп отыр, әсіресе ол автомобиль санының өсуіне байланысты болып отыр. Kейбір еледрде күкірт және азот оксидтері эмиссиясы мәселесі саясат мақсатында пайдалы болып отыр, себебі олардың таралуы нәтижесінде ластаушы заттар мемлекет шекарасынан тыс түседі, бір мемлекет екіншісін зиян үшін кіналай алады. Aл Швеция Европаның дамыған еледріне қатысты осындай саясатты таңдаған. Eвропа мен Солтүстік Америка ғалымдары қышқыл жаңбырдың түсуінің зардаптарын уайымдап отыр. Қоршаған ортаны қорғау бойынша көптеген халықаралық бағдарламалар ауаны ластаушы ірі масштабты мәселелерді шешумен айналысып отыр. Зерттеу нәтижелері Eвропада топырақ пен ормандардың ары қарай қышқылдануынан тек тасталымдарды азайту арқылы сақтап қалуға болатынын көрсетті. Бұл тасталымдарды әр мемлекет жеке реттеп отырулары керек. Aтмосфераға ластаушы заттардың эмиссиясын азайтудың бернеше әдістері бар: энергияны қолдануды қатты қысқарту, жаңа технологияларды енгізу, энергияның аз ластайтын немесе мүлде ластамайтын көздерін қолдану. Бұл шешім шындыққа сай емес сияқты. Eшқандай мемлекет энергия пайдалануды азайтуға келіспейді. Жаңа технологияларды енгізу мен фильтрлік құрылғыларды орнату да экономикалық қиыншылықтар туғызып отыр. Қоршаған ортаның қиын жағдайы ғалымдар мен экологтарды біздің планетамыздың ластануы мәселесі алдына қойып отыр. Қышқыл жаңбырлар топырақ және түбірлік жүйе арқылы жанама жолмен әсер ете алады, немесе тікелей әсер ете алады. Қышқылданған топырақ әр түрлі факторлармен анықталады. Cуға қарағанда топырақ ортаның қышқылдануының түзелу қасиетіне ие, яғни белгілі бір деңгейге дейін ол қышқылдануға қарсы тұрады. Tопыраққа түскен қышқыл нейтралданады, ол қатты қышқылданудан сақтайды. Aлайда, топыраққа табиғи жағдайлардан басқа, антропогенді факторлар да әсер етеді. Xимиялық тұрақтылық, теңделу қасиеті, топырақтың қышқылдануға бейімділігі өзгермелі және топырақтың сапасына, топырақтық генетикалық типіне, өңделу әдісіне, сонымен қатар жақын маңда ластану көздерінің бар болуына бағынышты болады. Cонымен қатар, топырақтың қышқылдануға қарсы тұруы төселме беткей қабатының химиялық және физикалық құрамына байланысты болады. Жанама әсерлер әр түрлі байқалады. Mысалы, азоты бар жауын-шашындар белгілі уақыттарда ағаштардың өсуіне жағдай жасайды, себебі топырақты пайдалы заттармен қамтамасыз етеді. Бірақ, азотты үнемі қолданғаннан кейін орман қанығады. Cонда нитраттың бөлінуі көбейеді де, топырақтың қышқылдануына алып келеді [20].
Aуыр металдардың қоршаған ортаға таралуы тек табиғи жағдайда ғана емес, сонымен қатар антропогенді жолмен де қарқынды түрде жүзеге асуда. Oлардың қатарына өндіріс қалдықтары, тау-кен өндірісі, транспорт, түсті және қара металл өндіру, құрамында ауыр металдар кездесетін тыңайтқыштарды ретсіз пайдалану, жылу-электр орталықтары (ЖЭО) немесе жалпы урбанизацияны жатқызуға болады. Oвчаренко М.М. (1995) мәліметтері бойынша түсті металл балқыту заводтардан әр жыл сайын қоршаған ортаға - 154650 тонна мыс, 121500 тонна мырыш, 89000 тонна қорғасын, 12000 тонна никель, 765 тонна кобальт, 1500 тонна молибден, 30,5 т. сынап, ал көмір және мұнай өнімдерін жағудан 1600 тонна сынап, 3600 тонна қорғасын, 2100 тонна мыс, 700 тонна мырыш, 3700 тонна никель және де автотранспорт газынан 260000 тонна қорғасын бөлінеді [22], ал Новосибирскідегі Қоршаған ортаны қорғау комитетінің анықтауы бойынша ауаның ластануының 70 %-дан көбі автотранспорттан болса, 11 %-дайы ЖЭО үлесіне тиеді [21]. Aуыр металдармен ауаның, судың және топырақтың ластануы Қазақстанның ірі өндірістік орталықтарында да экологиялық өзекті мәселе болып саналады. Mысалы, Семей қаласының өндірістік орындарына жақын маңдағы топырақ құрамындағы кейбір ауыр металл концентрациялары қалыпты жағдайдағы топырақпен салыстырғанда мырыш-7,4, қорғасын-9,9, мыс-3,8, кадмий мөлшері-13,3, марганец-1,3, кобальт-2,4 есеге жоғарылаған. Aуыр металдардың топырақтағы мөлшері, таяу маңдағы өсірілетін ауылшаруашылық өсімдіктері мен бау-бақша дақылдарында бақылағанда 2-3,5 есеге дейін жоғарылаған. Aуыр металдардың ішінде ең улы және қоршаған ортаға кеңінен таралғаны кадмий болып есептеледі . Қоршаған ортаның кадмиймен ластануы кейінгі жылдары Швецияда, Америкада бірнеше есе жоғарылаған. Kадмийдің айтарлықтай бөлігі топыраққа және суға жауын-шашын арқылы түседі. Жыл сайын Балтық теңізіне 200 тонна кадмий түссе, оның 45 % ауадан келеді. Oсыған байланысты қоршаған ортаны қорғау мамандардың алдына қойылып отырған бірінші мәселе-ауыр металдардың қоршаған ортадағы жалпы және белсенді мөлшерін анықтау. Eкінші мәселе-табиғи объектілердің ластану деңгейін болжау мақсатында ластаушы заттардың таралуына қарапайым және айтарлықтай сенімді модельдерін жасау. Yшінші кезекте ластанудың келеңсіз әсерлеріне жол бермеу мақсатында ауыр металдарды ғылыми негізделген түрде залалсыздандыру және нормалау тұр [27]. Индустриалды дамыған елдерде атмосфераны ластайтын негізгі көздер - автокөліктер, транспорттың басқа түрлері және өндіріс орындары. Зерттеу мәліметтері бойынша анықталған антропогендік әсерден атмосфераға жыл сайын 25,5 миллиард. тонна көміртегі оксиді, 190 миллон тонна күкірт оксиді, 65 миллон тонна азот оксиді, бір миллон тонна хлорлы және фторлы көміртектер (фреондар), көмірсутектің, қорғасынның органикалық қосылыстары, сондай-ақ қатерлі ісік ауруын тудыратын канцерогенді заттар бөлінеді. Ең таза ауа мұхит бетінде. Ауылды жерлерде ауа құрамындағы шаңды қоспалар мұхит бетімен салыстырғанда он есе, кішігірім қалаларда 35 есе көп. Ал үлкен қалалар үстінен қара тұманды байқауға болады. Мұнда шаңды қоспалар мұхитпен салыстырғанда 200 еседен аса көп. Ластанған ауа ірі қалаларда 1,5-2 километр биіктікке дейін созылады. Бұл лас тұман жазда күн сәулесінің 20 %, ал қыстың күні онсыз да күн сәулесі аз болғандықтан жартысын Автокөліктерден бөлінетін заттар.
Биосфера - жер бетінде кездесетін барлық тірі ағзалардың және заттардың жиынтығын ең ірісі болып табылады. Биосфера - заттар айналымын үзбей сүйемелдеп тұратын ғаламшардың ең үлкен экожүйесі, яғни тіршіліктің өніп-өсіп, көбеюіне мүмкіндік бар қабат. Оның шекарасы жер бетіндегі жиырма бес километр деңгейден (атмосфераның озон қабатына дейінгі бөлігі кіреді) он бір километр мұхит тереңдігіне және жер астына 6 км тереңдікке дейін созылады. Антропогендік ластанудың негізгі көздері. Антропогендік фактор - адамның қызметі әрекетінен жаңа түрде туындайтын факторлар. Адамның шаруашылық іс-әрекеті салдарының қоршаған ортаның кейбір жерлерінің өзгерені соншалық. Табиғи құрауыштарының байланысы басқа болып, бұрынғы кешендермен салыстырғанда жаңа кешендер қалыптасады.
Антропогендік факторларға өнеркәсіп индустриясының барлық салалары, көлік, ауыл, орман шаруашылығы, энергетика, атом қаруын сынау, мұнай, газ және тау кен өндірісі салалары т.б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындарының ғана қоршаған ортаға әсер етіп ластануын мынадай негізгі түрлерге бөлуге болады: шикізат материалдар, құрал-жабдықтар, отын, электр энергиясы, су, қалдықтар, өнімдер, атмосфераға таралатын (газ, бу, ауа тозаңы), энергетикалық шығарындылар, шу, инфрадыбыс, ультрадыбыс, жарық, электромагниттік өріс, лазерлі сәулелер, иондағыш шығарындылар т.б. Биосфераны ластайтын компоненттердің химиялық құрамы отынэнергетика ресурстарының түріне, өндірісте кенданылатын шикізатқа оларды өндейтін технологияға байланысты келеді [6].
Антропогендік факторлар әсерінің артуынан күрделі экологиялық проблемалар; парник эфектісі, қышқыл жаңбыр, ормансыздандыру, ядролық қыс, озон қабатының жұқаруы мен тесілуі, шөлейттену т.б. атмосфераға антропогендік жер тікелей немесе жанаша түрде болуы мүмкін.
Жанаша әсер - биосфераның басқа компоненттерінде экологиялық тепе-теңдіктің бұзылу, салдарынан атмосфераның жағдайына ойқаптар, жыртылған егістік жерлер, ұйымдастырылған үлкен су қоймалары, өзгертілген өзен ағыстары, пайдалы кен қазбаларының ашық әдіспен жаппай алынуы жатады. Жер бетінің қасиеті мен сипатамасының өзгеруі жер атмосфера энергиялық жүйесіндегі алмасу процестеріне, альбедо шамасына, атмосфераға өтетін шығындыққа әсерін тигізеді.
Атмосфералық жауын-шашындардағы қоспалардың концентрациясын анықтау. Атмосфералық жауын-шашындардың сынамаларын химиялық лабораторияға түскен соң тіркейді. Сынамаларды кем дегенде 10 тәуліктен соң анализ жасайды, содан кейін, келесі макрокомпоненттерді анықтайды: рН мәндері, электрөткізгіштік, белсенді және жалпы қышқылдықты, макрокомпоненттердің массалық концентрацияларын: сульфат-иондарды, нитрат-иондарды, хлорид-иондарды, гидрокарбонат-иондарды, аммоний иондарын, натрий, калий, кальций және магния және микрокомпоненттерді: фосфат-иондарды, мырыш иондарды, қорғасындарды, кадмийды, марганецты және никельды.
Антропогендік тасталымдардың нәтижесінде атмосфераға түсетін ластаушы заттар мөлшерінің көптігі әсерінен жауын-шашындардың химиялық құрамы айтарлықтай өзгерген. Ластаушы заттардың антропогендік көздеріне қышқылдықтың әсері өте жоғары болды. Жауын-шашындардың қышқылдануның сипатты ерекшелігі болып тасталым көздерінен үлкен қашықтықтарда түсуі болып табылады [6,23]. Жауын-шашындардың рН деңгейіне байланысты оларды бірнеше топқа бөлуге болады (Кесте 1).
Кесте 1
Атмосфералық жауын-шашындардың сутектік көрсеткіші
Деңгей
рН мәндері
күшті қышқылды
4
әлсіз қышқылды
4,5-5,0
бейтарап
5,6-5,8
әлсіз сілтілі
6
Кесте 1-ге сәйкес, атмосфералық жауын-шашындардың сутектік көрсеткіші көрсетілген. Атмосфералық жауын-шашындардың химиялық құрамы бұлттар түзілетін және жауын-шашындар түсетін атмосфера қабаттарындағы ластанудың сипаттамасы болып табылады. Химиялық анализ жасау үшін жауын-шашындардың сынамаларын алу станциялардағы біртипті құрылғыларды және бәріне ортақ әдісті пайдалана отырып жасалады. Жауын-шашын сынамаларын жинақтаудағы жағдайлар мен ұзақтығына байланысты келесідей болады:
1) жауын-шашындардың индивидуалды сынамалары, бөлек жаңбырларға немесе бір рет түскендегі бірнеше сынама; бұл сынамалардағы рН мөлшері және электрөткізгіштік жауынның түсу мезетінде өлшенеді, ал алынған мәліметтер оперативтік мақсаттарда пайдаланылады;
2) жауын-шашындардың бір реттік сынамалары, бөлек сұйық немесе қатты жауын-шашындардың түсуіне қатысты; оларды жинақтау бірнеше минуттан бірнеше сағатқа дейін жалғасуы мүмкін;
3) жиынтық, айлық сынамалар, күнтізбелік әрбір айдағы түскен барлық жауын-шашындар [23,24].
Лабораториялық зерттеулерде анализдың келесі әдістері пайдаланылды: сульфаттар үшін - турбидиметриялық, хлоридтер және сілтілік үшін - титриметрикалық, аммоний иондары және нитраттар үшін - фотоколометрикалық әдістері. Кальций және магнийдің иондарының құрамын атомдық-абсорбциондық әдіспен анықтайды, натрий және калий иондарын - жалындық фотометрия әдісімен анықтайды. Сутек иондарының көрсеткіштері рН шыны электрод көмегімен анықталады, электрөткізгіштік - ұяшықтағы платинаның электродтары арқылы, мұнда ұяшық 25 °С термостатталады.
Химиялық құрамы бойынша Жердің барлық атмосферасы төменгі - жер маңындағы ауа құрамына ұқсас құрамды гомосфера, және жоғарғы - біртекті емес химиялық құрамдас гетеросфера болып бөлінеді.
Гетеросфераның алыстығы соншалық (жүздеген км), онда қысым тіпті төмен, бұл логарифмикалық масштабпен дәлелденген.
Жоғарғы атмосфера қабаттарына Күннің сәулеленуі барысында туындайтын газдардың диссоциациясы мен иондалуы тән. Гетеросфераның биіктігіне байланысты, газ концетрациясы үлкен биіктіктерде жеңіл газдардың (сутек пен гелий) бар болуы байқалды.
Соңғы ғасырдың аяғында Фридрих Энгельс айтақан: "Біздің табиғатқа деген жеңісімізбен алдын ала мақтанбайық. Әрбір жеңісіміз үшін ол бізден кек алады" [1].
Атмосфера ең алдымен азот пен оттегіден және аргонның аз ғана пайызынан құралған. Сонымен қатар Су булары да атмосфераның басты құраушыларының бірі болып табылады, дегенмен олардың құрамдағы мөлшері қатты ауытқиды. Жалпы атмосферадағы су концентрациясы температураға байланысты. Көміртек диоксиді басқа көптеген инертті микрокомпонентті газдармен салыстырғанда әлдеқайда аз концентрацияға ие.
Атмосфераның химиялық құрамының эволюциясы келесідей факторлардың әсерімен жүзеге асты:
1) ғаламшараралық (межпланетный) кеңістік заттегінің аумағының ұлғаю (аккрециясы);
2) жанартау белсенділігі кезінде бөлінген газдар;
3) атмосфера газдарының гидросфера мен литосфера компоненттерімен химиялық өзара әрекеттесулері;
4) күн ультракүлгінінің және ғарыштық сәулелену әсерімен ауа молекуласының диссоциациясы (молекулалардың ұсақ құрамға ыдырауы);
5) биосфераның тірі заттарындағы биогендік процестер;
6) ноосфераның антропогендік әрекеттері.
Атмосфераның гидросфераға әсер етуінің негізгі агенттері - қар мен жаңбыр күіндегі атмосфералық жауын-шашын, аз мөлшерде смог және тұман. Құрлықтың жоғарғы беткі және жерасты сулары ең алдымен атмосфералық қоректенуге ие, соның нәтижесінде олардың химиялық құрамы негізінен атмосфераның күйіне байланысты.
Антропогендік факторлар атмосфераның қалыпты әрекет етуіндегі елеулі өзгерістерді анықтайды, әрі ең төменгі, және жоғарғы бөліктерінде де. Атмосфераның ластануына әкелетін, онымен қоса биосфераның экологиялық тепе-теңдігін бұзатын түрлі антропогендік факторлардың көздері де бар.
1980 жылы қаланған атмосфералық қышқылды жауын-шашынның әсерін бағалау жөніндегі Ұлттық бағдарлама аясында Америка Құрама Штаттарының (АҚШ) көптеген федеральді ведомствалары қышқылды жаңбырды туғызатын атмосфералық процесстерді зерттеуге қаржы бөле бастады. Мұндағы мақсат - қышқылды жаңбырлардың экожүйеге әсерін бағалау және тиісті шаралар ойластыру. Қышқылды жаңбырлардың қоршаған ортаға көпбағдарлы әсер ететіндігі және атмосфераның өз-өзін тазартуының (шаю) нәтижесі болып табылатындығы анықталды [2]. Негізгі қышқылды агенттер - сутек тотығының қатысуымен болатын азо және күкірт оксидтерінің тотығуы (қышқылдануы) барысында пайда болатын сұйылтылған күкірт және азот қышқылдары.
Жерге жақын атмосфера қабатының ластануы процессі мен себептері көп әрі алуаан түрлі. Шығу тегі бойынша олар антропогендік және табиғи болып бөлінеді. Антропогендік себептер ішінде ең қауіптілеріне: отын мен қоқыстың жануы, атом энергиясын алу, ядролық қаруды сынау барысындағы ядролық реакциялар, металлургия мен ыстық метал өңдеу, түрлі химиялық өндірістер, оның ішінде мұнай және газ, көмір өндіру жатады.
Автокөлік құралдары, Жылу электр орталықтары, қазандықтар мен табиғи газ, жанармай, дизельді отын, мазут, көмірде жұмыс істейтін басқа да энергетикалық қондырғылардың кең таралуына байланысты өнеркәсіптік орталықтар, ірі қалалар мен мегаполистерде отынның өртену процессі барысында атмосфераның жерге жақын қабаттының ең қатты ластануы осы жерлерде болады. Бұл жерлердегі автокөліктердің атмосфераны ластаудағы үлесі 40-50 %-ға жетеді. Атмосфераның ластануының ең қауіпті әрі негізгі факторы ол - атом электр станциясындағы апаттар мен атмосферадағы ядролық қаруды сынау. Бұл радионуклеидтердің алыс қашықтықтарға тез таратылуымен, сонымен қоса аумақтың ластануының ұзақ сипатына да қатысты.
Химиялық және биохимиялық өндірістің жоғары қауіптілігінің себебі - аса улы заттардың атмосфераға бөлінуінің әлеуетті апатты мүмкіндіктерінде, сонымен қатар тұрғындар мен жан-жануарлар арасында эпидемия тудыра алатын вирустар мен микробтарда.
Ластанған жерге жақын ауа қабаты өкпе, тамақ және тері ісіктерін, орталық жүйке жүйесінің бұзылуын, аллергиялық және тыныс алу жолдарының ауруларын, жаңа туылған сәбилерде кемістіктер және ауадағы ластағыш заттар және олардың адам ағзасына әсері негізінде анықталатын басқа да көптеген ауруларды туғызады.
Жаһандық масштабтағы аз зерттелген, бірақ экологиялық тұрғыдан маңызды процес болып - атмосферадағы және жер бетіндегі фотохимиялық реакциялар табылады. Бұл әсіресе смог жиі болатын мегаполистер, ірі қалалар мен өндірістік орталықтардың қатты ластанған жерге жақын атмосфераға қатысты.
Фотохимиялық байланыс кезінде озон, азот қышқылы, хлор қалыптасады. Атмосфераның ластануы таңғ уақытта айтарлықтай өседі [3].
Қазіргі кезде жерге жақын атмосферада антропогенддік шығу текті көптеген мыңдаған ластаушы заттар бар. Өндірістік және ауыл шаруашылық өнеркәсіптің қарқынды дамуына байланысты жаңа химиялық байланыстар пайда болуда, оның ішінде аса улылары. Басты антропогенді атмосфераны ластаушылар қатарында азот пен көрмірсутек қышқылыдары, және шаң - тозаңнан басқа күрделі органикалық, хлорооргникалық және нитробайланыстар, техногендік радионуклеидтер, вирустар мен микробтар да бар. Қатты өлшенген бөлшектер негізінен тозаң, кальцит, кварц, гидрошақпақ тас, каолинит, дала шпатынан, және сирек сульфат, хлоридтерден құралған. Қар шаңынан арнайы жасалған әдіс арқылы қышқылдар, сульфаттар мен сульфидтер, ауыр металдар сульфиді, сонымен қатар метал құйындылар мен таза күйіндегі металдар да табылды.
Ауыр металдар. Ауыр металдарға атомдық массасы 50 атом бірлігінен асатын немесе алтыдан аса тығыздықтағы қырық элемент жатады. Қауіпті ластаушылардың саны сыртқы ортадағы токсиндік, тұрақтылығын, жинақталуы мен аталған металдардың таралу масштабын ескергенде айтарлықтай аз. Ауыр металдар көптеген ферменттер құрамына кіріп биологиялық процестерге белсенді қатысады. Ауыр металдар тобы көбіне микроэлементтер түсінігімен сәйкес келеді. элементтердің экзогендік, жоғары концентрациясына микроэлементтер термині жарамайды. Ең алдымен өндірісте кең ауқымда және көп мөлшерде қолданылатын металдар зиянды. Олар биологиялық белсенді және токсинді.
Ауыр металдардың табиғи ортаға түсуі табиғи (тау жыныстары мен минералдардың үгілуі, эрозиялық процестер,жанартау атқылауы) және техногенді (пайдалы қазбаларды өндіру, өңдеу, жанармай жағу, көлік, ауылшаруашылығының әсері) болып екіге бөлінеді. Өндіру мен өңдеу табиғи ортаның металдармен ластанудың күшті көзіне жатпайды. Бұл өндірістердегі ластанушы заттардың қалдығы жылуэнергетика қалдықтарынана әлдеқайда аз. Металлургиялық емес өндіріс, нақты айтқанда көмірдің жануы биосфераға ауыр металадардың түсуінің басты көзі. Жанармай жануынан атмосфераға тасталатын қалдықтар ерекше маңыды. Мыс: сынап, кадмий, кобальт, мышьяктың мөлшері өдірілетін металдардан 3-8 есе көп. ЖЭО-ның бір қазаношағы көмірмен жұмыс істеп, атмосфераға жылына 1-1,5 т сынап буын шығарады.
Атмосфера ауасында ауыр металдар органикалық және бейорганикалық қосылыс,шаң-тозаң және газ тәріздес түрінде болады. Осы орайда қорғасын, кадмий,мыс,мырыш аэрозольдері субмикронды диаметрі 0,5-1 мкм б-лшектерден6никель және кобальт аэрозольі ірі дисперсті бөлшектерден тұрады (1 мкм аса). Металлургия өндірісінде Ауыр металдар қалдықтарыкөбіне ерімеген күйде болады [19,20].
Батыс еуропада 28 аса қауіпті химиялық элементтер, байланыстар және олардың топтарына артықшылық беріледі. Органикалық заттар тобына акрил, нитрил, бензол, формальдегид, стирол, толуол, винилхлорид кіреді, ал органикалық еместерге - ауыр металдар (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), газдар (тұншықтырғыш газ, күкіртті сутек, азот пен күкірт қышқылдары, радон, озон), асбест. Әсіресе улы әсерді қорғасын мен кадмий береді. Қарқынды жағымсыз иіс күкіртті көміртек, күкіртті сутек, стирол, тетрахлорэтан, толуолда бар. Күкірт пен азот қышқылдарының әсер ету аймағы үлкен қашықтықтарға таралған. Жоғарыда аталған 28 ауа ластағыштары әлеуетті улы химиялық заттардың халықаралық тізіліміне (реестр) кіреді [19].
Ластанудың антропогенді көздері адамның шаруашылық әрекеттерімен шартталған. Оларға жатқызу керек:
1) жылу электрстанцияларының жұмыстары, бұл кезде күкіртті газ бен мазуттың бөлінуі салдарынан жоғарыкүкіртті көмірлердің жануы кезінде қышқылды жаңбырлар пайда болады;
2) азот қышқылдары мен аэрозольдерден шығатын газдар тәріздес фторкөмірсутектер барзаманауи турбореактивті ұшақтардан газ шығуы,олар атмосфераның озон қабатының бұзылуына әкеп соқтырады;
3) өндірістік әрекеттер;
4) өлшенген бөлшектермен ластану (ұсақтау, бөлшектеу және жүктеу кезінде, қазандықтардан, электростанциялар мен шахта оқпандарынан, кен орындарынан және қоқысты жағу кезінде);
5) кәсіпорындардың түрлі газдарды шығаруы;
6) шырақ пештерінде отынды жағу, нәтижесінде ең массивті ластағыш - көміртек монооксиді түзіледі;
7) тасымал құралдары мен қазандықтарда отынды жағу, бұл өз кезегінде смог тудыратын азот оксидінің түзілуімен қатар жүреді;
8) вентиляциялық шығындар (шахта оқпаны);
9) жоғарғы энергия қондырғылары бар ғимараттардан шектен тыс озон концентрациясы бар вентеляциялық шығындар (жылдамдатқыштар, ультракүлгін көздері және атом реакторлары), бұл жерде жұмыс бөлмелерінде рұқсат етілетін шекті концентрация 0,1 миллиграмм. Үлкен мөлшерде озон аса улы газ болып табылады.
Атмосфераның құрамына әсіресе айтарлықтай әсер ететіндер: қара және түсті металлургия кәсіпорындары, химиялық және мұнайхимиялық өнеркәсіп, целлюлоза-қағаз құрылыс өндірісі, энергетикалық кәсіпорындар, өнеркәсіп, автокөлік, ал кей қалаларда қазандықтар [4].
Қара металлургия. Шұғынды балқыту және оны болатқа өңдеу процесі барысында атмосфераға түрлі газдар шығарылады.
Ауаның күкіртті газбен ластануының бірден бір себебі - агломерациялық фабрикалар. Кенді агломерациялау кезінде (Агломерация - металлургияда металлургиялық қасиеттерін жақсарту мақсатында ұсақ кен материалдарын қыздыру әдісі арқылы кесектеу) пириттерден күкірттің жануы болады.
Мартен және конвертерлік болат балқытатын цехтар шығындары атмосфераны айтарлықтай ластайды. Болатты балқыту кезінде кейбір мөлшерде көміртек пен күкірт жанады.
Түсті металлургия. Глинозем, алюминий, мыс, қорғасын, қалайы, мырыш, никель және басқа да металлдарды пеште,уатқыш-үгіту құралдарында, конвертерлерде, жүктеу, түсіру және материалдарды тасымалдау орындарында, кептіру агрегаттарында, ашық қоймаларда өндіру кезінде зиянды заттар түзіледі (біріктіру, балқыту, күйдіру, индукция үшін және т.б. )
Қазақстанда ауаға шығарылатын зиянды заттардың жалпы мөлшері бойынша түсті металлургия кәсіпорындарының үлесіне 80-85 % келіп отыр. Республиканың түсті металлургиясы шығаратын зиянды заттар қатарына күкірт диоксиді, көміртек монооксиді, азот оксиді, көмрісутектер мен шаң кіреді.
Химиялық және мұнайхимиялық өнеркәсіп. Химиялық өнеркәсіпте қышқылдар (күкірт, тұз, азот, фосфор, т.б.), резина-техникалық өнімдер, фосфор, пластмасса, бояғыштар мен жуғыш заттар, жасанды каучук, минералды құнарландырғыштар, еріткіштер (толуола, ацетон, фенол, бензол) өндіру және жанармай крекингі кезінде атмосфераға зиянды заттар шығарылады.
Осы салалардағы экологиялық мәселелерді шешу моральді және физикалық түрде ескірген қондырғыларды қолданумен қиындатылып отыр. Химиялық кәсіпорындарда соңғы жылдары орын алған апаттар, тұрақты локальді жарылыстар және адамдар құрбан болған нысандардың бұзылуы, атмосфера мен қоршаған ортаның басқа да нысандарының ластануы саладағы жағдайдың қиын (аса қауіпті) екендігін айғақтайды. Дегенмен де соңғы жылдары саладағы кәсіпорындардың атмосфераға шығаратын зиянды заттардың күрт төмендегенін айта кеткен жөн. Алайда, бұл тиімді табиғатты қорғау шаралары қолданылғандықтан болған жоқ, мұның себебі - өндірістің құлдырауы.
Ерекше экологиялық қауіп төндіретін көмірсутектің жоғары концентрациясы бар мұнай-газ кенорындарын қазу болып табылады.
Құрылыс материалдарын өндіру. Цемент және өзге де тұтқыр, қабырғалық материалдарды, жылу және дыбыс өткізбейтін материалдарды, құрылыс және техникалық әйнек, асбестті цементті өнімдер, құрылыс керамикасын өндіру барысында атмосфераға шаң және өлшенген заттар (жиынтық шығындардың 57,1 % ), көміртек қышқылы (21,4 %), күкіртті ангидрид (10,8 %) және азот қышқылы (9 %) бөлінеді. Бұдан басқа шығарылған зиянды заттар қатарында күкірттісутек те бар (0,03 %).
Ағашөңдеу және целлюлоза-қағаз өнеркәсібі. Ауылды аймақтарда атмосфералық ауаның ластануының көзі - мал және құс шаруашылықтары, ет өндірудің өндірістік кешендері, техникалық өнеркәсіптер, энергетикалық және жылу күштері кәсіпорындары болып табылады. Мал және құс бағуға арналған ғимарттармен шектесетін аумақтардың үстінде атмосфера ауасында айтарлықтай қашықтыққа аммиак, күкірттісутек және басқа да жағымсыз иісті газдар таралады.
Автокөлік құралдары да атмосфераның ластануының көзі болып саналады. Мұның себебі - автокөліктер саны тоқтаусыз өсуде (1990 жыл әлемде 420 миллион. Автокөлік қолдынылса, 2000 жылы. олардың саны шамамен 520 миллионға жетті), әсіресе ірі қалаларда зиянды өнімдердің атмосфераға жалпы бөлінуі де артып келеді. Автокөліктер тұрғылықты аудандар мен демалыс орындарында кең таралған, қозғалатын ластағыш заттарға жатады.
Іштен жанатын қозғалтқыштан (ІЖҚ) шығатын улы заттарға пайдаланылған және картерлік газдар, карбюратор мен отын багінен шығатын отын булары жатады. Улы қоспалардың негізгі бөлігі ІЖҚ-ның пайдаланылған газларымен атмосфераға бөлінеді. Картерлік газдар және отын буларымен атмосфераға шамамен көмірсутектің жалпы шығындарының 45 % бөлінеді [5].
Атмосфералық жауын-шашынның химиялық құрамын зерттеу көптеген ғылыми және практикалық мәселелерді, тіпті жаһандық көлемдегі проблемаларды да шешу үшін қажет.
Осы мәселелрдің ішінде маңызды орынға жауын-шашынның қышқылдануы ие. Мұндай үрдістің пайда болуын атмосфераға газ тәріздес ластағыш заттардың, ең алдымен күкірт пен азот оксидтері, органикалық қышқылдардың бөлінуінің артып бара жатқандығымен байланыстырады. Қышқылды жауын-шашынның жаууы жер бетіндегі су мен топырақ жамылғысына, өсімдіктерге, құрлықтағы және судағы ағзаларға зарарлы әсер етуде; металл құрылыстары мен коммуникацияның коррозияға ұшырауын, ғимараттардың бұзылуын күшейтеді.
Қышқылды жаңбыр терминін 1872 жылы ағылшын инженері Роберт Смит Ауа мен жаңбыр: химиялық климатологияның бастамсы ("Воздух и дождь: начало химической климатологии") кітабына енгізді. Күкірт және азот қышқылы ерітінділері бар қышқылды жаңбырлар табиғатқа айтарлықтай зиян келтіреді.
Кез - келген қазбалы отынды жағу кезінде (көмір, жанғыш тақтатас, мазут) бөлінетін газдар құрамында күкірт пен азоттың ди-тотығы бар (диокись). Отын құрамын байланысты олар көп немес аз болуы мүмкін. Әсіресе күкіртті газға қанық шығындарды жоғарыкүкіртті көмірлер мен мазут береді. Атмосфераға бөлінетін миллиондаған тонна күкірт диоксиді жауатын жаңбырды әлсіз қышқыл ерітіндісіне айналдырады.
Азот қышқылы негізінен іштен жанатын қолзалтқыштар мен қазандықтарда жоғары температурада азот пен ауа оттегісімен байланысуы барысында пайда болады. Өкінішке орай, энергияны алу жолы қоршаған ортаны қышқылдандырумен қатар жүреді. Мәселені қиындататын жағдай - жылу электр станцияларының құбырларының жоғарлауында, олар шамамен 250-300, тіпті 400 миллионға жетеді, сондықтан атмосфераға бөлінетін зиянды заттектер аса ірі аумақтарға таралады.
Су ерітіндісінің қышқылдығы оның құрамында оңтаңбалы Н+ сутек иондарының болуымен анықталады және C(H+) 1 литр ерітіндісінде осы иондардың концентрациясымен сипатталады (мольл или гл). Су ерітіндісінің сілтілігі (щелочность) ОН - гидроксильді иондарының болуымен анықталады және C(ОН - ) концентрациясымен сипатталады. Қышқылдық пен сілтілік өзара байланысты: қышқылдықтың көбеюі сілтіліктің азаюына әкеледі және керісінше.
Іс жүзінде ерітіндінің қышқылдық (немесе сілтілік) деңгейі әлдеқайда ыңғайлы сутекті көрсеткішпен - рН анықталады. рН - сутек иондарының молярлы концентрациясының теріс ондық логарифмі болып табылады:
рН = - lgC(H+) (1.1)
Жауын-шашынның аз минералдануы кезінде жер бетіндегі қышқылдық негізінен ауадағы көміртектің екі тотығының бар болуымен анықталады, сондықтан рН мөлшері 5,5-ке жақын және тепе-тең деп есептеледі.
рН7 қышқыл ерітінділерінде, және одан төмендеген сайын ерітінді әлдеқайда қышқыл бола береді. рН7 сілтілік ерітінділерінде және одан артқан сайын ерітіндінің сілтілігі де артады. Қышқылдық межелігі (шкала) рН=0-ден басталып, (аса жоғары қышқылдық) рН = 7 (бейтарап орта) арқылы рН=14 (аса жоғары сілтілік) жетеді.
Таза табиғи, негізінен жауын-шашын суы ластағыштар болмаған жағдайда дегенмен әлсіз қышқыл реакцияға ие (рН = 5,6), себебі ол суда көмірқышқыл газы көмір қышқылын түзе отырып, оңай ериді.
Қышқылдық көрсеткішін анықтау үшін түрлі рН-метрлер пайдаланды, соның ішінде қымбат электронды құралдар. Ортаның сипатын анықтаудың қарапайым әдісі - индикаторларды қолдану - рН ортаға байланысты түсі өзгеретін химиялық заттар. Ең кең таралған индикаторлар - фенолфталеин, метилоранж, лакмус, сонымен қатар қызыл орамжапырақтан және қарақаттан жасалаған табиғи бояғыштар.
Су буының конденсациясы барысында түзілетін жаңбыр суы бейтарап реакцияға ие болуы керек яғни рН=7. Бірақ ең таза деген ауада әрқашан көміртектің диоксиді болады, және жаңбыр суы оны еріте отырып біраз қышқылданады (рН 5,6-5,7). Ал күкіртпен азот қышқылдарынан құралған қышқылды өзіне сіңіре отырып жаңбыр едәуір қышқыл болады. рН-тың бір бірлікке азаюы дегеніміз - қышқылдықтың 10 есе артуы, екіге - 100 есе т.б. Әлемдік рекорд Шотландиядағы Питлокри қаласына тиісілі, онда 20 сәуір күні 1974 жылы рН 2,4-ге тең жаңбыр жауды, ол су емес, асханалық сірке суына (уксус) ұқсас.
Жетпісінші жылдары Скандинавия елдерінің өзендері мен көлдерінде балықтар жоғала басталды, тау басындағы қар сұр түске боялды, ағаштардағы жапырақтар мезгілінен бұрын жерге түсіп ақлды. Жақын арада осныдай құбылыстар Америкада, Канада, Батыс Еуропада да байқалды. Германияда ормандардың 30 %, ал кей жерлерде тіпті 50 % зардап шекті. Мұның бәрі қалалар мен өнеркәсіп орталықтарынан алыс жерлерде орын алды. Осы қиындықтардың барлығының себебі - қышқылдық жаңбырлар екендігі анықталды.
Түрлі су қоймаларында рН көрсеткіш өзгереді, бірақ бұзылмаған табиғи жүйеде мұндай өзгерістердің ауқымы қатаң түрде шектеулі. Табиғи сулар мен топырақ буферлік мүмкіндіктерге ие, олар қышқылдың белгілі бір бөлігін бейтараптандырып, ортаны сақтап қала алады. Алайда табиғаттың буферлік мүмкіндіктері шексіз емес екендігі анық.
Қышқыл жаңбырынан зардап шеккен су қоймаларына жаңа өмір нәрін аз ғана мөлшердегі фосфатты құнарландырғыштар бере алады; олар планктонға нитраттарды сіңіріп алуға көмектеседі, бұл өз кезегінде су қышқылдығының азаюына әкеледі. Фосфатты қолдану әктасты қолдануға қарағанда арзан, оның үстіне фосфат су химиясына аз әсер етеді.
Жер мен өсімдіктер де әрине қышқылды жаңбырлардан зардап шегеді: топырақ құнарлығы төмендейді, пайдалы заттардың келіп түсуі азаяды, топырақ микроағзаларының құрамы өзгереді.
Сонымен қоса қышқылды жаңбырлар ауылшаруышылық өнімдеріне де елеулі зиян тигізуде: өсімдіктердің жамылғы ұлпасы зарарданып, жасушадағы заттар алмасу өзгереді, өсімдіктер өсуі мен дамуы тоқтайды, олардың аурулар мен паразиттерге қарсы тұруы төмендейді, астық өнімділігі төмендейді.
Солтүстік Каролина штатындағы Америка университетінің мамандары өсімдіктердің қоршаған орта факторларының әсеріне ең максимальді төзімділігі кезеңінде қышқыл жаңбырлардың әсерін зерттеді. Тозаңданудан кейін қышқылды жаңбыр әсерінен жүгері собығында таза сумен суарумен салыстырғанда аз дән қалыптасты. Әрі жаңбыр суында қышқыл неғұрлым артқан сайын, собықтарда соғұрлым аз дәндер қалыптасты. Онымен қатар тозаңдануға дейін жауған қышқылды жаңбырлар дәндердің қалыптасуына айтарлықтай әсер етпегендігі анықталды.
Өсудің ерте кезеңдерінде ауылшаруышылығы дақылдарының 18 түріне және сәндік өсімдіктердің 11 түріне қышқылды жаңбырлардың әсер ету дәрежесін анықтау үшін зерттеулер жүргізілді. Зиянды әсер етуге төзімділігі әлдеқайда төмен қызанақ, соя, бадана, темекі, баялды (баклажан), күнбағыс мен мақта жапырақтары болып шықты.
Қышқылды жаңбырлар тек қана тірі табиғатты өлтіріп қана қоймайды, олар сәулет ескерткіштерін де бұзады. Берік, қатты мәрмәр, кальция қышқылының қоспасы (СаО и СО2), күкірт қышқылының ерітіндісімен әрекетке түседі де гипске айналады (СаSО4). Температураның өзгеруі, жаңбыр ағындары және жел бұл жұмсақ материалды бұзады.
Батыс Еуропаның түрлі аумақтарында жауатын қышқылды жауын-шашын туралы жаңа мәліметтерді және олардың ғимарттар мен құрылыстарға әсерін зерттей келе, Дублин университетінің қызметкерлері (Ирландия)ең апатты жағдай Манчестердің орталығында (Ұлыбритания) қалыптасқандығын анықтады, мұнда 20 айдың ішінде қышқылды жауын-шашын 120 гм2 артық тасты (құмдақ, мәрмәр немесе әктас) ерітіп жіберген [6].
Бірінші рет гидрохимияны зерттеп отырғандар үшін жаңбыр суы тепе-тең түрде дисстилденген, тұздан айырылған күйінде ұсынылады, ал оның құрамында еріген заттар туралы сұрақтың өзі түсніксіз болып көрінеді. Ол арада жер бетіне жауып жатқан атмосфера жауын-шашыны, қандай күйде болмасын (жаңбыр, қар, бұршақ, шық,қырау және т.б.) қалай дегенде де белгілі бір мөлшерде еріген қоспаларға ие болады, себебі біздің ғаламшарды қоршап тұрған атмосфера өзінің химиялық құрамы бойынша өте қүрделі жүйе болып табылады, көбінесе оны 18 және 19 ғасырларды алғаш рет ауаны оны құраушы газдар негізінде дифференциялдаған кездегі күйінен әлдеқайда ерекшеленеді.
Алғашында бірнеше газдардың қарапайым молекулярлық қоспалары ретінде қабылданған атмосфера құрамы мен құрылыс бойынша өте күрделі болып шықты. Кәдімгі атмосфералық газдардан басқа (N2, О2,СО2 нөлдік топ газдары), ауада аз мөлшерде Жер қойнауынан бөлінетін түрлі қоспалар (SО2, NНз, НСL және басқа) мен биогендік шығу текті заттардың да (NH3, Н2 S, СН.4, СО2 және әлдеқайда күрделі байланыстар) бар екендігі анықталды. Атмосфераның жоғарығы бөлігінде бос және иондалған атомдар мен бос электрондары бар аудандар белгіленді, мұнда ғарыш сәулелерінің әсерімен үлкен энергиямен тұрақты элементтер және олардың изотоптары қатысатын рекомбинациялық және иондалған ең күрделі циклдер жүзеге асады. Сонымен қатар атмосфера, әсіресе тропосфераның төменгі жағында, газды ортада сұйық пен қатты заттардың дисперсті бөліктері - аэрозольдер өлшенген күйде жайылған гетерогенді жүйе болып табылатындығы да анықталды.
Жиырмасыншы ғасырдың екінші жартысында метеорологияда жаңа бағыт бөлінді - атмосфера химиясы, ол атмосферадағы аэрозоль мен газ күйіндегі түрлі қоспалардың физикалық-химиялық сипаттары, оның ішінде болатын химиялық процесстер, атмосфералық жауын-шашынның құрамын зерттеумен байланысты. Бұл сала атмосфера физикасымен тығыз байланысты және ауа массалары мен атмосферадағы ылғалдылықтық фазалы түрде өту процесстерінің динамикасын зерттеу үшін әлеуетті бола отырып, жемісті түрде дамуы үшін барлық негіздемелерге ие. Дегенмен мұнда жер беті мен жерасты суларының жартысының химиялық құрамының қалыптасуның негізгі факторларының бірі ретінде атмосфералық жауын-шашынның тек химиясы ғана қарастырылады, және осы мәселенің генетикалық жақтарын анықтау үшін қажет көлемде ғана атмосфералық процесстерге тоқталады.
Геохимияда атмосфералық жауын-шашынның химиясын зерттеу біріншіден, жер беті, мұхит пен атмосфера арасындағы тұз айырбастауды сипаттауға, екіншіден, мұхит пен құрлық арасындағы айырбастауды сипаттауға мүмкіндік береді. Атмосфералық жауын-шашынның химиясын зерттеу санитарлы-гигиеналық мақсаттар, жеке өнеркәсіп өңірлерінің ластануын бағалау үшін де қажет. Соңғы жиырма жылда атмосфералық жауын-шашынның құрамы мен атмосфераның химиясына деген қызығушылық ерекше арта түсті, мұның негізгі себебі - атомдық ядролық қаруды сынау барысында алынатын радиоактивті өнімдердің атмосфераға түсуі.
Атмосфералық жауын-шашынның алғаш химиялық талдамасы неміс химигі Маркграф он сегізші ғасыр ортасында жасады, оның мақсаты - өсімдіктер қорегі үшін қажетті байланысқан азотты (нитрат түрінде) жаңбыр суынан анықтау болды. Айтарлықтай кейін жауын-шашын құрамында хлоридтің, одан ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
б.
Кіріспе
7
1. Әдебиетке шолу
8
2. Станциялардың физико - географиялық сипаттамалары
31
2.1 Ақтөбе станциясы
31
2.2 Аяққұм станциясы
32
2.3 Мұғалжар станциясы
32
3. Ақтөбе облысындағы атмосфералық жауын-шашынның химиялық
құрамындағы ауыр металдардың таралуы
34
3.1 Ақтөбе облысындағы 2010-2012 жылдар аралығында атмосфералық
жауын-шашындағы ауыр металдардың уақыттық-кеңістіктік таралуы
34
3.2 Ақтөбе облысындағы 2010-2012 жылдар аралығында атмосфералық
жауын-шашындағы ауыр металдардың жылдық таралуы
36
3.3 2010-1012 жылдардағы Ақтөбе облысы бойынша желдің бағытының жүрісі
43
4. Синоптикалық жағдайы
45
Қорытынды
52
Қолданылған әдебиеттер тізімі
53
Қосымша А
55
Қосымша Б
61
Кіріспе
Атмосфера ауа деп аталатын газдар қоспасынан тұрады және ауада сұйық және қатты бөлшектер де бар. Атмосфераның жерге жақын қабатында ауа ылғалды болады, яғни оның құрамында басқа газдармен қоса су буы да болады. Ал су буы сұйық және қатты күйге көше алады. Атмосфералық жауын-шашындар деп жер бетіне атмосферадағы бұлттардан жауатын су тамшылары (жаңбыр) мен мұз кристалдарын (қар, бұршақ) айтады. Метеорологияда жауын мөлшерін миллиметр су қабатымен (мм) өлшейді. Ауданы 1 м2 беткейге жауған 1 мм су қабатының салмағы 1 килограмға тең. Қатты күйдегі жауын-шашындар ерітіліп барып өлшенеді. Жауын-шашынның екінші маңызды сипаттамасы-оның қарқындылығы, яғни бірлік уақыт аралығында жауған жауын мөлшері мммин. Жауын-шашын қарқындылығына байланысты саябыр, орташа және қарқынды болып бөлінеді. Қышқылды жаңбыр атмосфералық жауын-шашын түрлері (оған қар да жатады). Жаңбыр құрамында қышқылдың (pH5,6) болатындығы ауа құрамында өндіріс қалдықтары (мыс., SO2, NO2, HCl, т.б.) мөлшерінің көптігіне байланысты. Осындай жауын шашын түскен топырақ пен су айдындарының қышқылдығы артып, соның нәтижесінде қоршаған ортаның экожүйесіде градацияға ұшырайды. Атап айтқанда, су айдындарындағы балықтар мен су жануарлары жаппай қырылып, топырақ құнарсызданып, жеміс-жидек пен көкөніс және орман ағаштары өспей, солып қалады. Атмосфера құрамына еңген өндіріс қалдықтары күкірт диоксиді және азот оксидтері ондағы ылғалмен әрекеттесіп күкірт және азот қышқылдарын түзеді. Соның әсерінен жерге жауатын жаңбыр мен қар қышқылданады. Әдетте рН 5,6 кем болса жауын - шашын қышқыл жаңбыр деп аталады.
1. Әдебиетке шолу
Атмосфера - ауыр және салыстырмалы түрде жеңіл бөлшектердің пайда болуын шарттайтын, бір-бірінің арасында тұрақты реакциялар болып тұратын, әртүрлі биіктікте орналасқан молекулалы, диссоциацияланған және иондалған газдардың қосындысы. Мұның бәрі атмосфераның араласуына және тиісінше оның негізгі құрамының тұрақтылығына әкеп соғады.
Атмосфераның ластануы -- әр түрлі газдардың, қатты және сұйық заттардың немесе табиғи булар мен қалдықтардың ұсақ түйіршіктерінің ауаға қосылуы. Бұлардың ішінде газ тектес заттар атмосфераға шығарылатын ластағыштардың шамамен 90 %-ын құрайды. Көп тараған атмосфера ластағыштарына күкіртті газ (SO2), азот оксидтері (NO2) , кеміртек оксидтері (иіс газы СО), хлор, формальдегид (НСНО), фенол-бензпирен және шаң-тозаң жатады.
Атмосфералық ластанудың антропогендік (жасанды) көздеріне өнеркәсіптік кәсіпорындар, көлік, жылу энертетикасы, тұрғын үйлерді жылыту жүйелері, ауыл шаруашылығы және т.б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындардың ғана қоршаған ортаға әсер етіп ластауын мынадай негізгі түрлерге белуге болады: шикізат, материалдар, құрал-жабдықтар, отын, электр энергиясы, су, қалдықтар. Атмосфераға таралатындар: газ, бу, ауа тозаңы, энертетикалық : шу, ультрадыбыс, діріл, электромагнитті өpic, жарық , ультракүлгін және лазерлі сәулелендірулер және т.б. Ауаны ластайтын компоненттердің химиялық құрамы отын-энергетика ресурстарының және өндірісте қолданылатын шикізаттың түріне, оларды өңдейтін технологияға байланысты болады. Техногенді шығарындылардың құрамында бірнеше мыңдаған қосылыстар кездеседі. Бірақ олардың ішінде ең көп мөлшерде, яғни, тонналап атмосфераға шығарылатындыларға қатты бөлшектер (шаң, түтін, күйе), көміртегі оксиді, күкірт диоксиді, азот оксидтері, фосфор қосылыстары, күкіртті сутек, аммиак, хлор, фторлы сутек жатады.
Ғалымдар, экологтар ғана емес, жұмысы мұнай кен орындарымен байланысты көптеген адамдар - мұнай өндіру кезінде бөлініп шығатын газдарды пайдаға асыру мәселелерін көтеріп жатыр. Үкімет теория жүзінде бұл бағыттың маңызды екенін көптен бері айтуда. Тіпті алғашқы жобалардың бірін бекітіп, мүмкіндігінше жақын арада іс жүзінде қолға алынатынын да айтты. Алауларда газдарды жағу арқылы Қазақстан бағалы энергетикалық ресурстардан қағылып отыр. Мұнан басқа бұл газ ластаушылардың бірі ретінде планета температурасының өзгеруіне әсер ететін қуатты көздердің бірі. Соңғы уақытқа дейін республикада атмосфералық ауаны ең қатты ластайтын көздерге, әсіресе, күлі көп шығатын көмірлерді пайдаланатын жылу энергетикалық кешендерді де жатқызып келді. Экономикалық дағдарыс кезінде қалада амалсыздан көнтеген өнеркәсіп орындары тоқтап қалды. Алайда қала атмосферасындағы көміртеті оксиді мен азот оксидінің мөлшерінің артуы саны күннен-күнге көбейе түскен автокөліктер есебінен болды. Қазақстанның үлкен қалаларында көп тараған химиялық ластаушы - күкіртті газ. Зерттеулер өкпе паталогиясы мен атмосфералық ауаның ластануының арасында тікелей байланыс бар екенін көрсетеді. Күкіртті ангидридтің мөлшерінің көбеюі бронхиалды астма мен созылмалы бронхит ауруының асқынуьша алып келеді [25].
Қоршаған ортаның ары қарай қышқылдануы атмосфераға азот пен күкірт оксидтерінің антропогенді тасталымдарына байланысты екенін біз білеміз. Әрине, мұны болжау қиын. Бірақ, өткен тасталымдардың интенсивтілігі сараптамасы бойынша нақты қорытынды жасай аламыз. Oсындай әдіспен бағаланған екі оттекті күкірттің болашақ тасталымы қазіргіден көп есе үлкен. Oсыған сәйкес, қоршаған ортаның қышқылдануының өсуі күтіліп отыр, ал қышқыл жаңбырдың зияны катастрофиялық. Aзот қосындыларының антропогенді тасталымдары күкіртке қарағанда үлкен темппен өсіп келе жатыр. Жеке елдерде екі оттекті күкірт эмиссиясының өсуін тоқтатқан тәрізді. Aзот оксидіне қатысты Европада да және бүкіл әлемде де NOx тасталымдары өсіп отыр, әсіресе ол автомобиль санының өсуіне байланысты болып отыр. Kейбір еледрде күкірт және азот оксидтері эмиссиясы мәселесі саясат мақсатында пайдалы болып отыр, себебі олардың таралуы нәтижесінде ластаушы заттар мемлекет шекарасынан тыс түседі, бір мемлекет екіншісін зиян үшін кіналай алады. Aл Швеция Европаның дамыған еледріне қатысты осындай саясатты таңдаған. Eвропа мен Солтүстік Америка ғалымдары қышқыл жаңбырдың түсуінің зардаптарын уайымдап отыр. Қоршаған ортаны қорғау бойынша көптеген халықаралық бағдарламалар ауаны ластаушы ірі масштабты мәселелерді шешумен айналысып отыр. Зерттеу нәтижелері Eвропада топырақ пен ормандардың ары қарай қышқылдануынан тек тасталымдарды азайту арқылы сақтап қалуға болатынын көрсетті. Бұл тасталымдарды әр мемлекет жеке реттеп отырулары керек. Aтмосфераға ластаушы заттардың эмиссиясын азайтудың бернеше әдістері бар: энергияны қолдануды қатты қысқарту, жаңа технологияларды енгізу, энергияның аз ластайтын немесе мүлде ластамайтын көздерін қолдану. Бұл шешім шындыққа сай емес сияқты. Eшқандай мемлекет энергия пайдалануды азайтуға келіспейді. Жаңа технологияларды енгізу мен фильтрлік құрылғыларды орнату да экономикалық қиыншылықтар туғызып отыр. Қоршаған ортаның қиын жағдайы ғалымдар мен экологтарды біздің планетамыздың ластануы мәселесі алдына қойып отыр. Қышқыл жаңбырлар топырақ және түбірлік жүйе арқылы жанама жолмен әсер ете алады, немесе тікелей әсер ете алады. Қышқылданған топырақ әр түрлі факторлармен анықталады. Cуға қарағанда топырақ ортаның қышқылдануының түзелу қасиетіне ие, яғни белгілі бір деңгейге дейін ол қышқылдануға қарсы тұрады. Tопыраққа түскен қышқыл нейтралданады, ол қатты қышқылданудан сақтайды. Aлайда, топыраққа табиғи жағдайлардан басқа, антропогенді факторлар да әсер етеді. Xимиялық тұрақтылық, теңделу қасиеті, топырақтың қышқылдануға бейімділігі өзгермелі және топырақтың сапасына, топырақтық генетикалық типіне, өңделу әдісіне, сонымен қатар жақын маңда ластану көздерінің бар болуына бағынышты болады. Cонымен қатар, топырақтың қышқылдануға қарсы тұруы төселме беткей қабатының химиялық және физикалық құрамына байланысты болады. Жанама әсерлер әр түрлі байқалады. Mысалы, азоты бар жауын-шашындар белгілі уақыттарда ағаштардың өсуіне жағдай жасайды, себебі топырақты пайдалы заттармен қамтамасыз етеді. Бірақ, азотты үнемі қолданғаннан кейін орман қанығады. Cонда нитраттың бөлінуі көбейеді де, топырақтың қышқылдануына алып келеді [20].
Aуыр металдардың қоршаған ортаға таралуы тек табиғи жағдайда ғана емес, сонымен қатар антропогенді жолмен де қарқынды түрде жүзеге асуда. Oлардың қатарына өндіріс қалдықтары, тау-кен өндірісі, транспорт, түсті және қара металл өндіру, құрамында ауыр металдар кездесетін тыңайтқыштарды ретсіз пайдалану, жылу-электр орталықтары (ЖЭО) немесе жалпы урбанизацияны жатқызуға болады. Oвчаренко М.М. (1995) мәліметтері бойынша түсті металл балқыту заводтардан әр жыл сайын қоршаған ортаға - 154650 тонна мыс, 121500 тонна мырыш, 89000 тонна қорғасын, 12000 тонна никель, 765 тонна кобальт, 1500 тонна молибден, 30,5 т. сынап, ал көмір және мұнай өнімдерін жағудан 1600 тонна сынап, 3600 тонна қорғасын, 2100 тонна мыс, 700 тонна мырыш, 3700 тонна никель және де автотранспорт газынан 260000 тонна қорғасын бөлінеді [22], ал Новосибирскідегі Қоршаған ортаны қорғау комитетінің анықтауы бойынша ауаның ластануының 70 %-дан көбі автотранспорттан болса, 11 %-дайы ЖЭО үлесіне тиеді [21]. Aуыр металдармен ауаның, судың және топырақтың ластануы Қазақстанның ірі өндірістік орталықтарында да экологиялық өзекті мәселе болып саналады. Mысалы, Семей қаласының өндірістік орындарына жақын маңдағы топырақ құрамындағы кейбір ауыр металл концентрациялары қалыпты жағдайдағы топырақпен салыстырғанда мырыш-7,4, қорғасын-9,9, мыс-3,8, кадмий мөлшері-13,3, марганец-1,3, кобальт-2,4 есеге жоғарылаған. Aуыр металдардың топырақтағы мөлшері, таяу маңдағы өсірілетін ауылшаруашылық өсімдіктері мен бау-бақша дақылдарында бақылағанда 2-3,5 есеге дейін жоғарылаған. Aуыр металдардың ішінде ең улы және қоршаған ортаға кеңінен таралғаны кадмий болып есептеледі . Қоршаған ортаның кадмиймен ластануы кейінгі жылдары Швецияда, Америкада бірнеше есе жоғарылаған. Kадмийдің айтарлықтай бөлігі топыраққа және суға жауын-шашын арқылы түседі. Жыл сайын Балтық теңізіне 200 тонна кадмий түссе, оның 45 % ауадан келеді. Oсыған байланысты қоршаған ортаны қорғау мамандардың алдына қойылып отырған бірінші мәселе-ауыр металдардың қоршаған ортадағы жалпы және белсенді мөлшерін анықтау. Eкінші мәселе-табиғи объектілердің ластану деңгейін болжау мақсатында ластаушы заттардың таралуына қарапайым және айтарлықтай сенімді модельдерін жасау. Yшінші кезекте ластанудың келеңсіз әсерлеріне жол бермеу мақсатында ауыр металдарды ғылыми негізделген түрде залалсыздандыру және нормалау тұр [27]. Индустриалды дамыған елдерде атмосфераны ластайтын негізгі көздер - автокөліктер, транспорттың басқа түрлері және өндіріс орындары. Зерттеу мәліметтері бойынша анықталған антропогендік әсерден атмосфераға жыл сайын 25,5 миллиард. тонна көміртегі оксиді, 190 миллон тонна күкірт оксиді, 65 миллон тонна азот оксиді, бір миллон тонна хлорлы және фторлы көміртектер (фреондар), көмірсутектің, қорғасынның органикалық қосылыстары, сондай-ақ қатерлі ісік ауруын тудыратын канцерогенді заттар бөлінеді. Ең таза ауа мұхит бетінде. Ауылды жерлерде ауа құрамындағы шаңды қоспалар мұхит бетімен салыстырғанда он есе, кішігірім қалаларда 35 есе көп. Ал үлкен қалалар үстінен қара тұманды байқауға болады. Мұнда шаңды қоспалар мұхитпен салыстырғанда 200 еседен аса көп. Ластанған ауа ірі қалаларда 1,5-2 километр биіктікке дейін созылады. Бұл лас тұман жазда күн сәулесінің 20 %, ал қыстың күні онсыз да күн сәулесі аз болғандықтан жартысын Автокөліктерден бөлінетін заттар.
Биосфера - жер бетінде кездесетін барлық тірі ағзалардың және заттардың жиынтығын ең ірісі болып табылады. Биосфера - заттар айналымын үзбей сүйемелдеп тұратын ғаламшардың ең үлкен экожүйесі, яғни тіршіліктің өніп-өсіп, көбеюіне мүмкіндік бар қабат. Оның шекарасы жер бетіндегі жиырма бес километр деңгейден (атмосфераның озон қабатына дейінгі бөлігі кіреді) он бір километр мұхит тереңдігіне және жер астына 6 км тереңдікке дейін созылады. Антропогендік ластанудың негізгі көздері. Антропогендік фактор - адамның қызметі әрекетінен жаңа түрде туындайтын факторлар. Адамның шаруашылық іс-әрекеті салдарының қоршаған ортаның кейбір жерлерінің өзгерені соншалық. Табиғи құрауыштарының байланысы басқа болып, бұрынғы кешендермен салыстырғанда жаңа кешендер қалыптасады.
Антропогендік факторларға өнеркәсіп индустриясының барлық салалары, көлік, ауыл, орман шаруашылығы, энергетика, атом қаруын сынау, мұнай, газ және тау кен өндірісі салалары т.б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындарының ғана қоршаған ортаға әсер етіп ластануын мынадай негізгі түрлерге бөлуге болады: шикізат материалдар, құрал-жабдықтар, отын, электр энергиясы, су, қалдықтар, өнімдер, атмосфераға таралатын (газ, бу, ауа тозаңы), энергетикалық шығарындылар, шу, инфрадыбыс, ультрадыбыс, жарық, электромагниттік өріс, лазерлі сәулелер, иондағыш шығарындылар т.б. Биосфераны ластайтын компоненттердің химиялық құрамы отынэнергетика ресурстарының түріне, өндірісте кенданылатын шикізатқа оларды өндейтін технологияға байланысты келеді [6].
Антропогендік факторлар әсерінің артуынан күрделі экологиялық проблемалар; парник эфектісі, қышқыл жаңбыр, ормансыздандыру, ядролық қыс, озон қабатының жұқаруы мен тесілуі, шөлейттену т.б. атмосфераға антропогендік жер тікелей немесе жанаша түрде болуы мүмкін.
Жанаша әсер - биосфераның басқа компоненттерінде экологиялық тепе-теңдіктің бұзылу, салдарынан атмосфераның жағдайына ойқаптар, жыртылған егістік жерлер, ұйымдастырылған үлкен су қоймалары, өзгертілген өзен ағыстары, пайдалы кен қазбаларының ашық әдіспен жаппай алынуы жатады. Жер бетінің қасиеті мен сипатамасының өзгеруі жер атмосфера энергиялық жүйесіндегі алмасу процестеріне, альбедо шамасына, атмосфераға өтетін шығындыққа әсерін тигізеді.
Атмосфералық жауын-шашындардағы қоспалардың концентрациясын анықтау. Атмосфералық жауын-шашындардың сынамаларын химиялық лабораторияға түскен соң тіркейді. Сынамаларды кем дегенде 10 тәуліктен соң анализ жасайды, содан кейін, келесі макрокомпоненттерді анықтайды: рН мәндері, электрөткізгіштік, белсенді және жалпы қышқылдықты, макрокомпоненттердің массалық концентрацияларын: сульфат-иондарды, нитрат-иондарды, хлорид-иондарды, гидрокарбонат-иондарды, аммоний иондарын, натрий, калий, кальций және магния және микрокомпоненттерді: фосфат-иондарды, мырыш иондарды, қорғасындарды, кадмийды, марганецты және никельды.
Антропогендік тасталымдардың нәтижесінде атмосфераға түсетін ластаушы заттар мөлшерінің көптігі әсерінен жауын-шашындардың химиялық құрамы айтарлықтай өзгерген. Ластаушы заттардың антропогендік көздеріне қышқылдықтың әсері өте жоғары болды. Жауын-шашындардың қышқылдануның сипатты ерекшелігі болып тасталым көздерінен үлкен қашықтықтарда түсуі болып табылады [6,23]. Жауын-шашындардың рН деңгейіне байланысты оларды бірнеше топқа бөлуге болады (Кесте 1).
Кесте 1
Атмосфералық жауын-шашындардың сутектік көрсеткіші
Деңгей
рН мәндері
күшті қышқылды
4
әлсіз қышқылды
4,5-5,0
бейтарап
5,6-5,8
әлсіз сілтілі
6
Кесте 1-ге сәйкес, атмосфералық жауын-шашындардың сутектік көрсеткіші көрсетілген. Атмосфералық жауын-шашындардың химиялық құрамы бұлттар түзілетін және жауын-шашындар түсетін атмосфера қабаттарындағы ластанудың сипаттамасы болып табылады. Химиялық анализ жасау үшін жауын-шашындардың сынамаларын алу станциялардағы біртипті құрылғыларды және бәріне ортақ әдісті пайдалана отырып жасалады. Жауын-шашын сынамаларын жинақтаудағы жағдайлар мен ұзақтығына байланысты келесідей болады:
1) жауын-шашындардың индивидуалды сынамалары, бөлек жаңбырларға немесе бір рет түскендегі бірнеше сынама; бұл сынамалардағы рН мөлшері және электрөткізгіштік жауынның түсу мезетінде өлшенеді, ал алынған мәліметтер оперативтік мақсаттарда пайдаланылады;
2) жауын-шашындардың бір реттік сынамалары, бөлек сұйық немесе қатты жауын-шашындардың түсуіне қатысты; оларды жинақтау бірнеше минуттан бірнеше сағатқа дейін жалғасуы мүмкін;
3) жиынтық, айлық сынамалар, күнтізбелік әрбір айдағы түскен барлық жауын-шашындар [23,24].
Лабораториялық зерттеулерде анализдың келесі әдістері пайдаланылды: сульфаттар үшін - турбидиметриялық, хлоридтер және сілтілік үшін - титриметрикалық, аммоний иондары және нитраттар үшін - фотоколометрикалық әдістері. Кальций және магнийдің иондарының құрамын атомдық-абсорбциондық әдіспен анықтайды, натрий және калий иондарын - жалындық фотометрия әдісімен анықтайды. Сутек иондарының көрсеткіштері рН шыны электрод көмегімен анықталады, электрөткізгіштік - ұяшықтағы платинаның электродтары арқылы, мұнда ұяшық 25 °С термостатталады.
Химиялық құрамы бойынша Жердің барлық атмосферасы төменгі - жер маңындағы ауа құрамына ұқсас құрамды гомосфера, және жоғарғы - біртекті емес химиялық құрамдас гетеросфера болып бөлінеді.
Гетеросфераның алыстығы соншалық (жүздеген км), онда қысым тіпті төмен, бұл логарифмикалық масштабпен дәлелденген.
Жоғарғы атмосфера қабаттарына Күннің сәулеленуі барысында туындайтын газдардың диссоциациясы мен иондалуы тән. Гетеросфераның биіктігіне байланысты, газ концетрациясы үлкен биіктіктерде жеңіл газдардың (сутек пен гелий) бар болуы байқалды.
Соңғы ғасырдың аяғында Фридрих Энгельс айтақан: "Біздің табиғатқа деген жеңісімізбен алдын ала мақтанбайық. Әрбір жеңісіміз үшін ол бізден кек алады" [1].
Атмосфера ең алдымен азот пен оттегіден және аргонның аз ғана пайызынан құралған. Сонымен қатар Су булары да атмосфераның басты құраушыларының бірі болып табылады, дегенмен олардың құрамдағы мөлшері қатты ауытқиды. Жалпы атмосферадағы су концентрациясы температураға байланысты. Көміртек диоксиді басқа көптеген инертті микрокомпонентті газдармен салыстырғанда әлдеқайда аз концентрацияға ие.
Атмосфераның химиялық құрамының эволюциясы келесідей факторлардың әсерімен жүзеге асты:
1) ғаламшараралық (межпланетный) кеңістік заттегінің аумағының ұлғаю (аккрециясы);
2) жанартау белсенділігі кезінде бөлінген газдар;
3) атмосфера газдарының гидросфера мен литосфера компоненттерімен химиялық өзара әрекеттесулері;
4) күн ультракүлгінінің және ғарыштық сәулелену әсерімен ауа молекуласының диссоциациясы (молекулалардың ұсақ құрамға ыдырауы);
5) биосфераның тірі заттарындағы биогендік процестер;
6) ноосфераның антропогендік әрекеттері.
Атмосфераның гидросфераға әсер етуінің негізгі агенттері - қар мен жаңбыр күіндегі атмосфералық жауын-шашын, аз мөлшерде смог және тұман. Құрлықтың жоғарғы беткі және жерасты сулары ең алдымен атмосфералық қоректенуге ие, соның нәтижесінде олардың химиялық құрамы негізінен атмосфераның күйіне байланысты.
Антропогендік факторлар атмосфераның қалыпты әрекет етуіндегі елеулі өзгерістерді анықтайды, әрі ең төменгі, және жоғарғы бөліктерінде де. Атмосфераның ластануына әкелетін, онымен қоса биосфераның экологиялық тепе-теңдігін бұзатын түрлі антропогендік факторлардың көздері де бар.
1980 жылы қаланған атмосфералық қышқылды жауын-шашынның әсерін бағалау жөніндегі Ұлттық бағдарлама аясында Америка Құрама Штаттарының (АҚШ) көптеген федеральді ведомствалары қышқылды жаңбырды туғызатын атмосфералық процесстерді зерттеуге қаржы бөле бастады. Мұндағы мақсат - қышқылды жаңбырлардың экожүйеге әсерін бағалау және тиісті шаралар ойластыру. Қышқылды жаңбырлардың қоршаған ортаға көпбағдарлы әсер ететіндігі және атмосфераның өз-өзін тазартуының (шаю) нәтижесі болып табылатындығы анықталды [2]. Негізгі қышқылды агенттер - сутек тотығының қатысуымен болатын азо және күкірт оксидтерінің тотығуы (қышқылдануы) барысында пайда болатын сұйылтылған күкірт және азот қышқылдары.
Жерге жақын атмосфера қабатының ластануы процессі мен себептері көп әрі алуаан түрлі. Шығу тегі бойынша олар антропогендік және табиғи болып бөлінеді. Антропогендік себептер ішінде ең қауіптілеріне: отын мен қоқыстың жануы, атом энергиясын алу, ядролық қаруды сынау барысындағы ядролық реакциялар, металлургия мен ыстық метал өңдеу, түрлі химиялық өндірістер, оның ішінде мұнай және газ, көмір өндіру жатады.
Автокөлік құралдары, Жылу электр орталықтары, қазандықтар мен табиғи газ, жанармай, дизельді отын, мазут, көмірде жұмыс істейтін басқа да энергетикалық қондырғылардың кең таралуына байланысты өнеркәсіптік орталықтар, ірі қалалар мен мегаполистерде отынның өртену процессі барысында атмосфераның жерге жақын қабаттының ең қатты ластануы осы жерлерде болады. Бұл жерлердегі автокөліктердің атмосфераны ластаудағы үлесі 40-50 %-ға жетеді. Атмосфераның ластануының ең қауіпті әрі негізгі факторы ол - атом электр станциясындағы апаттар мен атмосферадағы ядролық қаруды сынау. Бұл радионуклеидтердің алыс қашықтықтарға тез таратылуымен, сонымен қоса аумақтың ластануының ұзақ сипатына да қатысты.
Химиялық және биохимиялық өндірістің жоғары қауіптілігінің себебі - аса улы заттардың атмосфераға бөлінуінің әлеуетті апатты мүмкіндіктерінде, сонымен қатар тұрғындар мен жан-жануарлар арасында эпидемия тудыра алатын вирустар мен микробтарда.
Ластанған жерге жақын ауа қабаты өкпе, тамақ және тері ісіктерін, орталық жүйке жүйесінің бұзылуын, аллергиялық және тыныс алу жолдарының ауруларын, жаңа туылған сәбилерде кемістіктер және ауадағы ластағыш заттар және олардың адам ағзасына әсері негізінде анықталатын басқа да көптеген ауруларды туғызады.
Жаһандық масштабтағы аз зерттелген, бірақ экологиялық тұрғыдан маңызды процес болып - атмосферадағы және жер бетіндегі фотохимиялық реакциялар табылады. Бұл әсіресе смог жиі болатын мегаполистер, ірі қалалар мен өндірістік орталықтардың қатты ластанған жерге жақын атмосфераға қатысты.
Фотохимиялық байланыс кезінде озон, азот қышқылы, хлор қалыптасады. Атмосфераның ластануы таңғ уақытта айтарлықтай өседі [3].
Қазіргі кезде жерге жақын атмосферада антропогенддік шығу текті көптеген мыңдаған ластаушы заттар бар. Өндірістік және ауыл шаруашылық өнеркәсіптің қарқынды дамуына байланысты жаңа химиялық байланыстар пайда болуда, оның ішінде аса улылары. Басты антропогенді атмосфераны ластаушылар қатарында азот пен көрмірсутек қышқылыдары, және шаң - тозаңнан басқа күрделі органикалық, хлорооргникалық және нитробайланыстар, техногендік радионуклеидтер, вирустар мен микробтар да бар. Қатты өлшенген бөлшектер негізінен тозаң, кальцит, кварц, гидрошақпақ тас, каолинит, дала шпатынан, және сирек сульфат, хлоридтерден құралған. Қар шаңынан арнайы жасалған әдіс арқылы қышқылдар, сульфаттар мен сульфидтер, ауыр металдар сульфиді, сонымен қатар метал құйындылар мен таза күйіндегі металдар да табылды.
Ауыр металдар. Ауыр металдарға атомдық массасы 50 атом бірлігінен асатын немесе алтыдан аса тығыздықтағы қырық элемент жатады. Қауіпті ластаушылардың саны сыртқы ортадағы токсиндік, тұрақтылығын, жинақталуы мен аталған металдардың таралу масштабын ескергенде айтарлықтай аз. Ауыр металдар көптеген ферменттер құрамына кіріп биологиялық процестерге белсенді қатысады. Ауыр металдар тобы көбіне микроэлементтер түсінігімен сәйкес келеді. элементтердің экзогендік, жоғары концентрациясына микроэлементтер термині жарамайды. Ең алдымен өндірісте кең ауқымда және көп мөлшерде қолданылатын металдар зиянды. Олар биологиялық белсенді және токсинді.
Ауыр металдардың табиғи ортаға түсуі табиғи (тау жыныстары мен минералдардың үгілуі, эрозиялық процестер,жанартау атқылауы) және техногенді (пайдалы қазбаларды өндіру, өңдеу, жанармай жағу, көлік, ауылшаруашылығының әсері) болып екіге бөлінеді. Өндіру мен өңдеу табиғи ортаның металдармен ластанудың күшті көзіне жатпайды. Бұл өндірістердегі ластанушы заттардың қалдығы жылуэнергетика қалдықтарынана әлдеқайда аз. Металлургиялық емес өндіріс, нақты айтқанда көмірдің жануы биосфераға ауыр металадардың түсуінің басты көзі. Жанармай жануынан атмосфераға тасталатын қалдықтар ерекше маңыды. Мыс: сынап, кадмий, кобальт, мышьяктың мөлшері өдірілетін металдардан 3-8 есе көп. ЖЭО-ның бір қазаношағы көмірмен жұмыс істеп, атмосфераға жылына 1-1,5 т сынап буын шығарады.
Атмосфера ауасында ауыр металдар органикалық және бейорганикалық қосылыс,шаң-тозаң және газ тәріздес түрінде болады. Осы орайда қорғасын, кадмий,мыс,мырыш аэрозольдері субмикронды диаметрі 0,5-1 мкм б-лшектерден6никель және кобальт аэрозольі ірі дисперсті бөлшектерден тұрады (1 мкм аса). Металлургия өндірісінде Ауыр металдар қалдықтарыкөбіне ерімеген күйде болады [19,20].
Батыс еуропада 28 аса қауіпті химиялық элементтер, байланыстар және олардың топтарына артықшылық беріледі. Органикалық заттар тобына акрил, нитрил, бензол, формальдегид, стирол, толуол, винилхлорид кіреді, ал органикалық еместерге - ауыр металдар (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), газдар (тұншықтырғыш газ, күкіртті сутек, азот пен күкірт қышқылдары, радон, озон), асбест. Әсіресе улы әсерді қорғасын мен кадмий береді. Қарқынды жағымсыз иіс күкіртті көміртек, күкіртті сутек, стирол, тетрахлорэтан, толуолда бар. Күкірт пен азот қышқылдарының әсер ету аймағы үлкен қашықтықтарға таралған. Жоғарыда аталған 28 ауа ластағыштары әлеуетті улы химиялық заттардың халықаралық тізіліміне (реестр) кіреді [19].
Ластанудың антропогенді көздері адамның шаруашылық әрекеттерімен шартталған. Оларға жатқызу керек:
1) жылу электрстанцияларының жұмыстары, бұл кезде күкіртті газ бен мазуттың бөлінуі салдарынан жоғарыкүкіртті көмірлердің жануы кезінде қышқылды жаңбырлар пайда болады;
2) азот қышқылдары мен аэрозольдерден шығатын газдар тәріздес фторкөмірсутектер барзаманауи турбореактивті ұшақтардан газ шығуы,олар атмосфераның озон қабатының бұзылуына әкеп соқтырады;
3) өндірістік әрекеттер;
4) өлшенген бөлшектермен ластану (ұсақтау, бөлшектеу және жүктеу кезінде, қазандықтардан, электростанциялар мен шахта оқпандарынан, кен орындарынан және қоқысты жағу кезінде);
5) кәсіпорындардың түрлі газдарды шығаруы;
6) шырақ пештерінде отынды жағу, нәтижесінде ең массивті ластағыш - көміртек монооксиді түзіледі;
7) тасымал құралдары мен қазандықтарда отынды жағу, бұл өз кезегінде смог тудыратын азот оксидінің түзілуімен қатар жүреді;
8) вентиляциялық шығындар (шахта оқпаны);
9) жоғарғы энергия қондырғылары бар ғимараттардан шектен тыс озон концентрациясы бар вентеляциялық шығындар (жылдамдатқыштар, ультракүлгін көздері және атом реакторлары), бұл жерде жұмыс бөлмелерінде рұқсат етілетін шекті концентрация 0,1 миллиграмм. Үлкен мөлшерде озон аса улы газ болып табылады.
Атмосфераның құрамына әсіресе айтарлықтай әсер ететіндер: қара және түсті металлургия кәсіпорындары, химиялық және мұнайхимиялық өнеркәсіп, целлюлоза-қағаз құрылыс өндірісі, энергетикалық кәсіпорындар, өнеркәсіп, автокөлік, ал кей қалаларда қазандықтар [4].
Қара металлургия. Шұғынды балқыту және оны болатқа өңдеу процесі барысында атмосфераға түрлі газдар шығарылады.
Ауаның күкіртті газбен ластануының бірден бір себебі - агломерациялық фабрикалар. Кенді агломерациялау кезінде (Агломерация - металлургияда металлургиялық қасиеттерін жақсарту мақсатында ұсақ кен материалдарын қыздыру әдісі арқылы кесектеу) пириттерден күкірттің жануы болады.
Мартен және конвертерлік болат балқытатын цехтар шығындары атмосфераны айтарлықтай ластайды. Болатты балқыту кезінде кейбір мөлшерде көміртек пен күкірт жанады.
Түсті металлургия. Глинозем, алюминий, мыс, қорғасын, қалайы, мырыш, никель және басқа да металлдарды пеште,уатқыш-үгіту құралдарында, конвертерлерде, жүктеу, түсіру және материалдарды тасымалдау орындарында, кептіру агрегаттарында, ашық қоймаларда өндіру кезінде зиянды заттар түзіледі (біріктіру, балқыту, күйдіру, индукция үшін және т.б. )
Қазақстанда ауаға шығарылатын зиянды заттардың жалпы мөлшері бойынша түсті металлургия кәсіпорындарының үлесіне 80-85 % келіп отыр. Республиканың түсті металлургиясы шығаратын зиянды заттар қатарына күкірт диоксиді, көміртек монооксиді, азот оксиді, көмрісутектер мен шаң кіреді.
Химиялық және мұнайхимиялық өнеркәсіп. Химиялық өнеркәсіпте қышқылдар (күкірт, тұз, азот, фосфор, т.б.), резина-техникалық өнімдер, фосфор, пластмасса, бояғыштар мен жуғыш заттар, жасанды каучук, минералды құнарландырғыштар, еріткіштер (толуола, ацетон, фенол, бензол) өндіру және жанармай крекингі кезінде атмосфераға зиянды заттар шығарылады.
Осы салалардағы экологиялық мәселелерді шешу моральді және физикалық түрде ескірген қондырғыларды қолданумен қиындатылып отыр. Химиялық кәсіпорындарда соңғы жылдары орын алған апаттар, тұрақты локальді жарылыстар және адамдар құрбан болған нысандардың бұзылуы, атмосфера мен қоршаған ортаның басқа да нысандарының ластануы саладағы жағдайдың қиын (аса қауіпті) екендігін айғақтайды. Дегенмен де соңғы жылдары саладағы кәсіпорындардың атмосфераға шығаратын зиянды заттардың күрт төмендегенін айта кеткен жөн. Алайда, бұл тиімді табиғатты қорғау шаралары қолданылғандықтан болған жоқ, мұның себебі - өндірістің құлдырауы.
Ерекше экологиялық қауіп төндіретін көмірсутектің жоғары концентрациясы бар мұнай-газ кенорындарын қазу болып табылады.
Құрылыс материалдарын өндіру. Цемент және өзге де тұтқыр, қабырғалық материалдарды, жылу және дыбыс өткізбейтін материалдарды, құрылыс және техникалық әйнек, асбестті цементті өнімдер, құрылыс керамикасын өндіру барысында атмосфераға шаң және өлшенген заттар (жиынтық шығындардың 57,1 % ), көміртек қышқылы (21,4 %), күкіртті ангидрид (10,8 %) және азот қышқылы (9 %) бөлінеді. Бұдан басқа шығарылған зиянды заттар қатарында күкірттісутек те бар (0,03 %).
Ағашөңдеу және целлюлоза-қағаз өнеркәсібі. Ауылды аймақтарда атмосфералық ауаның ластануының көзі - мал және құс шаруашылықтары, ет өндірудің өндірістік кешендері, техникалық өнеркәсіптер, энергетикалық және жылу күштері кәсіпорындары болып табылады. Мал және құс бағуға арналған ғимарттармен шектесетін аумақтардың үстінде атмосфера ауасында айтарлықтай қашықтыққа аммиак, күкірттісутек және басқа да жағымсыз иісті газдар таралады.
Автокөлік құралдары да атмосфераның ластануының көзі болып саналады. Мұның себебі - автокөліктер саны тоқтаусыз өсуде (1990 жыл әлемде 420 миллион. Автокөлік қолдынылса, 2000 жылы. олардың саны шамамен 520 миллионға жетті), әсіресе ірі қалаларда зиянды өнімдердің атмосфераға жалпы бөлінуі де артып келеді. Автокөліктер тұрғылықты аудандар мен демалыс орындарында кең таралған, қозғалатын ластағыш заттарға жатады.
Іштен жанатын қозғалтқыштан (ІЖҚ) шығатын улы заттарға пайдаланылған және картерлік газдар, карбюратор мен отын багінен шығатын отын булары жатады. Улы қоспалардың негізгі бөлігі ІЖҚ-ның пайдаланылған газларымен атмосфераға бөлінеді. Картерлік газдар және отын буларымен атмосфераға шамамен көмірсутектің жалпы шығындарының 45 % бөлінеді [5].
Атмосфералық жауын-шашынның химиялық құрамын зерттеу көптеген ғылыми және практикалық мәселелерді, тіпті жаһандық көлемдегі проблемаларды да шешу үшін қажет.
Осы мәселелрдің ішінде маңызды орынға жауын-шашынның қышқылдануы ие. Мұндай үрдістің пайда болуын атмосфераға газ тәріздес ластағыш заттардың, ең алдымен күкірт пен азот оксидтері, органикалық қышқылдардың бөлінуінің артып бара жатқандығымен байланыстырады. Қышқылды жауын-шашынның жаууы жер бетіндегі су мен топырақ жамылғысына, өсімдіктерге, құрлықтағы және судағы ағзаларға зарарлы әсер етуде; металл құрылыстары мен коммуникацияның коррозияға ұшырауын, ғимараттардың бұзылуын күшейтеді.
Қышқылды жаңбыр терминін 1872 жылы ағылшын инженері Роберт Смит Ауа мен жаңбыр: химиялық климатологияның бастамсы ("Воздух и дождь: начало химической климатологии") кітабына енгізді. Күкірт және азот қышқылы ерітінділері бар қышқылды жаңбырлар табиғатқа айтарлықтай зиян келтіреді.
Кез - келген қазбалы отынды жағу кезінде (көмір, жанғыш тақтатас, мазут) бөлінетін газдар құрамында күкірт пен азоттың ди-тотығы бар (диокись). Отын құрамын байланысты олар көп немес аз болуы мүмкін. Әсіресе күкіртті газға қанық шығындарды жоғарыкүкіртті көмірлер мен мазут береді. Атмосфераға бөлінетін миллиондаған тонна күкірт диоксиді жауатын жаңбырды әлсіз қышқыл ерітіндісіне айналдырады.
Азот қышқылы негізінен іштен жанатын қолзалтқыштар мен қазандықтарда жоғары температурада азот пен ауа оттегісімен байланысуы барысында пайда болады. Өкінішке орай, энергияны алу жолы қоршаған ортаны қышқылдандырумен қатар жүреді. Мәселені қиындататын жағдай - жылу электр станцияларының құбырларының жоғарлауында, олар шамамен 250-300, тіпті 400 миллионға жетеді, сондықтан атмосфераға бөлінетін зиянды заттектер аса ірі аумақтарға таралады.
Су ерітіндісінің қышқылдығы оның құрамында оңтаңбалы Н+ сутек иондарының болуымен анықталады және C(H+) 1 литр ерітіндісінде осы иондардың концентрациясымен сипатталады (мольл или гл). Су ерітіндісінің сілтілігі (щелочность) ОН - гидроксильді иондарының болуымен анықталады және C(ОН - ) концентрациясымен сипатталады. Қышқылдық пен сілтілік өзара байланысты: қышқылдықтың көбеюі сілтіліктің азаюына әкеледі және керісінше.
Іс жүзінде ерітіндінің қышқылдық (немесе сілтілік) деңгейі әлдеқайда ыңғайлы сутекті көрсеткішпен - рН анықталады. рН - сутек иондарының молярлы концентрациясының теріс ондық логарифмі болып табылады:
рН = - lgC(H+) (1.1)
Жауын-шашынның аз минералдануы кезінде жер бетіндегі қышқылдық негізінен ауадағы көміртектің екі тотығының бар болуымен анықталады, сондықтан рН мөлшері 5,5-ке жақын және тепе-тең деп есептеледі.
рН7 қышқыл ерітінділерінде, және одан төмендеген сайын ерітінді әлдеқайда қышқыл бола береді. рН7 сілтілік ерітінділерінде және одан артқан сайын ерітіндінің сілтілігі де артады. Қышқылдық межелігі (шкала) рН=0-ден басталып, (аса жоғары қышқылдық) рН = 7 (бейтарап орта) арқылы рН=14 (аса жоғары сілтілік) жетеді.
Таза табиғи, негізінен жауын-шашын суы ластағыштар болмаған жағдайда дегенмен әлсіз қышқыл реакцияға ие (рН = 5,6), себебі ол суда көмірқышқыл газы көмір қышқылын түзе отырып, оңай ериді.
Қышқылдық көрсеткішін анықтау үшін түрлі рН-метрлер пайдаланды, соның ішінде қымбат электронды құралдар. Ортаның сипатын анықтаудың қарапайым әдісі - индикаторларды қолдану - рН ортаға байланысты түсі өзгеретін химиялық заттар. Ең кең таралған индикаторлар - фенолфталеин, метилоранж, лакмус, сонымен қатар қызыл орамжапырақтан және қарақаттан жасалаған табиғи бояғыштар.
Су буының конденсациясы барысында түзілетін жаңбыр суы бейтарап реакцияға ие болуы керек яғни рН=7. Бірақ ең таза деген ауада әрқашан көміртектің диоксиді болады, және жаңбыр суы оны еріте отырып біраз қышқылданады (рН 5,6-5,7). Ал күкіртпен азот қышқылдарынан құралған қышқылды өзіне сіңіре отырып жаңбыр едәуір қышқыл болады. рН-тың бір бірлікке азаюы дегеніміз - қышқылдықтың 10 есе артуы, екіге - 100 есе т.б. Әлемдік рекорд Шотландиядағы Питлокри қаласына тиісілі, онда 20 сәуір күні 1974 жылы рН 2,4-ге тең жаңбыр жауды, ол су емес, асханалық сірке суына (уксус) ұқсас.
Жетпісінші жылдары Скандинавия елдерінің өзендері мен көлдерінде балықтар жоғала басталды, тау басындағы қар сұр түске боялды, ағаштардағы жапырақтар мезгілінен бұрын жерге түсіп ақлды. Жақын арада осныдай құбылыстар Америкада, Канада, Батыс Еуропада да байқалды. Германияда ормандардың 30 %, ал кей жерлерде тіпті 50 % зардап шекті. Мұның бәрі қалалар мен өнеркәсіп орталықтарынан алыс жерлерде орын алды. Осы қиындықтардың барлығының себебі - қышқылдық жаңбырлар екендігі анықталды.
Түрлі су қоймаларында рН көрсеткіш өзгереді, бірақ бұзылмаған табиғи жүйеде мұндай өзгерістердің ауқымы қатаң түрде шектеулі. Табиғи сулар мен топырақ буферлік мүмкіндіктерге ие, олар қышқылдың белгілі бір бөлігін бейтараптандырып, ортаны сақтап қала алады. Алайда табиғаттың буферлік мүмкіндіктері шексіз емес екендігі анық.
Қышқыл жаңбырынан зардап шеккен су қоймаларына жаңа өмір нәрін аз ғана мөлшердегі фосфатты құнарландырғыштар бере алады; олар планктонға нитраттарды сіңіріп алуға көмектеседі, бұл өз кезегінде су қышқылдығының азаюына әкеледі. Фосфатты қолдану әктасты қолдануға қарағанда арзан, оның үстіне фосфат су химиясына аз әсер етеді.
Жер мен өсімдіктер де әрине қышқылды жаңбырлардан зардап шегеді: топырақ құнарлығы төмендейді, пайдалы заттардың келіп түсуі азаяды, топырақ микроағзаларының құрамы өзгереді.
Сонымен қоса қышқылды жаңбырлар ауылшаруышылық өнімдеріне де елеулі зиян тигізуде: өсімдіктердің жамылғы ұлпасы зарарданып, жасушадағы заттар алмасу өзгереді, өсімдіктер өсуі мен дамуы тоқтайды, олардың аурулар мен паразиттерге қарсы тұруы төмендейді, астық өнімділігі төмендейді.
Солтүстік Каролина штатындағы Америка университетінің мамандары өсімдіктердің қоршаған орта факторларының әсеріне ең максимальді төзімділігі кезеңінде қышқыл жаңбырлардың әсерін зерттеді. Тозаңданудан кейін қышқылды жаңбыр әсерінен жүгері собығында таза сумен суарумен салыстырғанда аз дән қалыптасты. Әрі жаңбыр суында қышқыл неғұрлым артқан сайын, собықтарда соғұрлым аз дәндер қалыптасты. Онымен қатар тозаңдануға дейін жауған қышқылды жаңбырлар дәндердің қалыптасуына айтарлықтай әсер етпегендігі анықталды.
Өсудің ерте кезеңдерінде ауылшаруышылығы дақылдарының 18 түріне және сәндік өсімдіктердің 11 түріне қышқылды жаңбырлардың әсер ету дәрежесін анықтау үшін зерттеулер жүргізілді. Зиянды әсер етуге төзімділігі әлдеқайда төмен қызанақ, соя, бадана, темекі, баялды (баклажан), күнбағыс мен мақта жапырақтары болып шықты.
Қышқылды жаңбырлар тек қана тірі табиғатты өлтіріп қана қоймайды, олар сәулет ескерткіштерін де бұзады. Берік, қатты мәрмәр, кальция қышқылының қоспасы (СаО и СО2), күкірт қышқылының ерітіндісімен әрекетке түседі де гипске айналады (СаSО4). Температураның өзгеруі, жаңбыр ағындары және жел бұл жұмсақ материалды бұзады.
Батыс Еуропаның түрлі аумақтарында жауатын қышқылды жауын-шашын туралы жаңа мәліметтерді және олардың ғимарттар мен құрылыстарға әсерін зерттей келе, Дублин университетінің қызметкерлері (Ирландия)ең апатты жағдай Манчестердің орталығында (Ұлыбритания) қалыптасқандығын анықтады, мұнда 20 айдың ішінде қышқылды жауын-шашын 120 гм2 артық тасты (құмдақ, мәрмәр немесе әктас) ерітіп жіберген [6].
Бірінші рет гидрохимияны зерттеп отырғандар үшін жаңбыр суы тепе-тең түрде дисстилденген, тұздан айырылған күйінде ұсынылады, ал оның құрамында еріген заттар туралы сұрақтың өзі түсніксіз болып көрінеді. Ол арада жер бетіне жауып жатқан атмосфера жауын-шашыны, қандай күйде болмасын (жаңбыр, қар, бұршақ, шық,қырау және т.б.) қалай дегенде де белгілі бір мөлшерде еріген қоспаларға ие болады, себебі біздің ғаламшарды қоршап тұрған атмосфера өзінің химиялық құрамы бойынша өте қүрделі жүйе болып табылады, көбінесе оны 18 және 19 ғасырларды алғаш рет ауаны оны құраушы газдар негізінде дифференциялдаған кездегі күйінен әлдеқайда ерекшеленеді.
Алғашында бірнеше газдардың қарапайым молекулярлық қоспалары ретінде қабылданған атмосфера құрамы мен құрылыс бойынша өте күрделі болып шықты. Кәдімгі атмосфералық газдардан басқа (N2, О2,СО2 нөлдік топ газдары), ауада аз мөлшерде Жер қойнауынан бөлінетін түрлі қоспалар (SО2, NНз, НСL және басқа) мен биогендік шығу текті заттардың да (NH3, Н2 S, СН.4, СО2 және әлдеқайда күрделі байланыстар) бар екендігі анықталды. Атмосфераның жоғарығы бөлігінде бос және иондалған атомдар мен бос электрондары бар аудандар белгіленді, мұнда ғарыш сәулелерінің әсерімен үлкен энергиямен тұрақты элементтер және олардың изотоптары қатысатын рекомбинациялық және иондалған ең күрделі циклдер жүзеге асады. Сонымен қатар атмосфера, әсіресе тропосфераның төменгі жағында, газды ортада сұйық пен қатты заттардың дисперсті бөліктері - аэрозольдер өлшенген күйде жайылған гетерогенді жүйе болып табылатындығы да анықталды.
Жиырмасыншы ғасырдың екінші жартысында метеорологияда жаңа бағыт бөлінді - атмосфера химиясы, ол атмосферадағы аэрозоль мен газ күйіндегі түрлі қоспалардың физикалық-химиялық сипаттары, оның ішінде болатын химиялық процесстер, атмосфералық жауын-шашынның құрамын зерттеумен байланысты. Бұл сала атмосфера физикасымен тығыз байланысты және ауа массалары мен атмосферадағы ылғалдылықтық фазалы түрде өту процесстерінің динамикасын зерттеу үшін әлеуетті бола отырып, жемісті түрде дамуы үшін барлық негіздемелерге ие. Дегенмен мұнда жер беті мен жерасты суларының жартысының химиялық құрамының қалыптасуның негізгі факторларының бірі ретінде атмосфералық жауын-шашынның тек химиясы ғана қарастырылады, және осы мәселенің генетикалық жақтарын анықтау үшін қажет көлемде ғана атмосфералық процесстерге тоқталады.
Геохимияда атмосфералық жауын-шашынның химиясын зерттеу біріншіден, жер беті, мұхит пен атмосфера арасындағы тұз айырбастауды сипаттауға, екіншіден, мұхит пен құрлық арасындағы айырбастауды сипаттауға мүмкіндік береді. Атмосфералық жауын-шашынның химиясын зерттеу санитарлы-гигиеналық мақсаттар, жеке өнеркәсіп өңірлерінің ластануын бағалау үшін де қажет. Соңғы жиырма жылда атмосфералық жауын-шашынның құрамы мен атмосфераның химиясына деген қызығушылық ерекше арта түсті, мұның негізгі себебі - атомдық ядролық қаруды сынау барысында алынатын радиоактивті өнімдердің атмосфераға түсуі.
Атмосфералық жауын-шашынның алғаш химиялық талдамасы неміс химигі Маркграф он сегізші ғасыр ортасында жасады, оның мақсаты - өсімдіктер қорегі үшін қажетті байланысқан азотты (нитрат түрінде) жаңбыр суынан анықтау болды. Айтарлықтай кейін жауын-шашын құрамында хлоридтің, одан ... 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