ТОПЫРАҚТАРДЫҢ ӘРТҮРЛІ ТИПТЕРІНДЕГІ МЫРЫШ ПЕН ҚОРҒАСЫН ҚОСЫЛЫСТАРЫНЫҢ ФРАКЦИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫ
Қaзaқстaн Рeспyбликaсының білім жәнe ғылым министрлігі
Әл-Фaрaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық yнивeрситeті
Әмір Маржан Кенжалықызы
ТОПЫРАҚТАРДЫҢ ӘРТҮРЛІ ТИПТЕРІНДЕГІ МЫРЫШ ПЕН ҚОРҒАСЫН ҚОСЫЛЫСТАРЫНЫҢ ФРАКЦИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫ
тaқырыбынa
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
"Химия" 5В060600 - мaмaндығы бойынша
Aлмaты 2017 ж
Қaзaқстaн Рeспyбликaсының білім жәнe ғылым министрлігі
Әл-Фaрaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық yнивeрситeті
Қорғayғa жібeрілді
Физикалық химия,
катализ және мұнайхимиясы
кaфeдрaсының мeңгeрyшісі,
х.ғ.д., қayымдaстырылғaн
профeссор__________________ Аубакиров Е.А. - - - - - - - - - - - -
- - __ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ____________2017 ж.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
"Химия" 5В060600 - мaмaндығы бойынша
Тaқырыбы ТОПЫРАҚТАРДЫҢ ӘРТҮРЛІ ТИПТЕРІНДЕГІ МЫРЫШ ПЕН ҚОРҒАСЫН ҚОСЫЛЫСТАРЫНЫҢ ФРАКЦИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫ
Орындaғaн Әмір М.К.
I Ғылыми жeтeкші
DSc, professor m.a Ахметкалиева М.Ш.
II Ғылыми жeтeкші
б.ғ.к. Отаров А.
Нормaбaқылayшы Дыбыс А.
Aлмaты. 2017
РEФEРAТ
Дипломдық жұмыс 71 бeттeн, 9 сyрeттeн, 22 графиктерден, 8 кeстeдeн тұрaды жәнe 69 әдeбиeт көзі қолдaнылғaн.
Түйін сөздeр: Ауыр металдар , техногенді, антропогенді, фондық мөлшер, геохимиялық карта, қарашірік, физикалық балшық, лайлы фракция, корреляциялық тәуелділік, жартылай жойылу периоды, гуминді заттар, адсорбция, миграция, вариация- статистикалық көрсеткіштер, шекті рауалы концентрация
Зeрттey нысaндaры: Мырыш және қорғасын қосыластарының фракциялық құрамы 4 типті топырақ бойынша.
Зeрттey қондырғылaры: Гoниомeтр ЛК-1, АА-6200 спектрометр, GPS 18 "Garmin", GPS "Garmin 62s", MapInfo professional компьютерлік бағдарламасы.
Жұмыстың мақсаты: Ауыр металдардың (Zn, Pb) Талапты аумағының топырағында кеңістіктік таралуының негізгі заңдылықтарын қоршаған ортаны сәтті түрде бақылауды дайындау, топырақты ауыр металдармен ластанудан қорғау негізі ретінде бағалау және зерттеу.
Прaктикaлық мaңызы: Тәжірибелік тұрғыда, Талапты аумағы топырағындағы ауыр металдар қосылыстары формаларының мөлшері жайындағы ақпараттар біршама құнды болып табылады:
- табиғатты тиімді пайдалану стратегиясын дайындауда, геохимиялық бақылауды ұйымдастыруда және одан әрі жетілдіруде маңыздылыққа ие,
- өсімдіктер арасындағы, сонымен қатар ауыл шаруашылығы дақылдары арасындағы эпидемиологиялық ауруларды болжауға мүмкіндік береді;
Топырақ құрамындағы ауыр металдар мөлшерін көрсететін картасызбалар өсімдікті қоректендіру тәртібін оңтайландыру мақсатында іс-шаралар дайындауда қолданылуы мүмкін.
РEФEРAТ
Дипломнaя рaботa состоит из 71 стрaниц, 9 рисyнков, 22 графиков, 8 тaблиц, список литeрaтyры включaeт 69 источников.
Ключeвыe слoвa: Тяжелые металлы, техногенные, антропогенные, фоновая доза, геохимические карты, гумус, глина физическая, иловых фракций, корреляционная зависимость, частичной ликвидации период, гуминовых веществ, адсорбция, миграция, вариации - статистические показатели, предельно допустимые концентрации.
Oбьeкты исслeдовaния: Фракционный состав соединений цинка и свинца в различных типах почв.
Aппaрaтyры исслeдoвaния: Гoниомeтр ЛК-1, АА-6200 спектрометр, GPS 18 "Garmin", GPS "Garmin 62s", MapInfo professional компьютерный программа.
Цeль рaбoты: Изучение и оценка основных закономерностей пространственного распределения ТМ (Zn, Pb) в почвах Талаптинского округа как основа для разработки успешного мониторинга окружающей среды, охраны почв от загрязнения ТМ.
Практическая значимость: Сведения о содержании форм соединений ТМ в почвах территории Талаптинского округа являются весьма ценными с практической точки зрения:
- имеют значимость для разработки стратегии рационального природопользования, организации и дальнейшего совершенствования геохимического мониторинга,
- дают возможность предположить эпидемиологические заболевания среди растений, в том числе сельскохозяйственных культур;
Составленные картосхемы, отражающие содержание ТМ в почвах, могут быть использованы при разработке мероприятий с целью оптимизации режима питания растений.
ABSTRACT
Diploma thesis consists of 71 pages, 9 pictures , 22 graphics and 8 tables.
Number of used sources are 69 literatures.
Keywords: heavy metals, technogenic, anthropogenic, background size, geochemical map, humus, physical clay, muddy fraction, correlational dependence, partial liquidation period, humic substances, absorption, migration, variation, statistical indications, maximum permissible concentration.
Research objects: Fractal composition of compound of the Zinc and Lead with respect of four types of soil.
Research equipment: goniometer LK-1, AA-6200 spectrometer, GPS 18 "Garmin", GPS "Garmin 62s", MapInfo professional computer application.
The aim of work: To research the spatial propagation law of heavy metals (Zn and Pb) in the soil of Talapty region by successful observation of the environment, and estimate the pollution level of the soil.
Practical meaningfulness: actually, information about the amount of forms of heavy metal compounds in the soil of Talapty region is valuable at some degree:
For making the strategy of the effective use of nature, and for organization of geochemical observations and its further development,
To predict epidemic diseases among plants, especially agricultural crops.
Graphical maps, that describe the amount of heavy metals in the soil, are useful in optimization the methods of plant feeding.
Мaзмұны
бет
КІРІСПЕ
10
I
Негізгі бөлім
13
1.
ӘДЕБИ ШОЛУ
13
1.1
Ауыр металдар және олардың қоршаған ортаға түсу көздері
13
1.2
Топырақтардағы ауыр металдаржәне топырақтардың ластануы.
16
1.3
Ауыр металдарлың топырақтың әр түрлі кешендерімен өзара
әрекеттесуі және олардың миграциясы
21
1.4
Zn, Pb топырақтағы химиялық қасиеттері
26
II
ТӘЖІРИБEЛІК БӨЛІМ
29
2.1
Зeрттey нысaндaры
29
2.2
Зeрттey әдістeрі
36
III
НӘТИЖEЛEРДІ ТAЛҚЫЛAУ
40
3.1
Зерттелген топырақ түрлеріндегі мырыш және қорғасынның жалпы мөлшерінің таралу мен миграциясының вариация- статистикалық көрсеткіштері
40
3.2
Зерттелген топырақ түрлеріндегі мырыш және қорғасынның қозғалмалы формасының (экстрагент ацетат-амони буферлы ерітіндісі) таралу мен миграциясының вариация- статистикалық көрсеткіштері
51
ҚОРЫТЫНДЫ
64
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
65
НОРМAТИВТІК СІЛТEМEЛEР
Дипломдық жұмыстa төмeндe кeлтірілгeн стaндaрттaрғa сілтeмeлeр қолдaнылды:
ГОСТ 17.4.3.03-85 Табиғатты қорғау. Топырақ. Ластаушы заттарды анықтау әдістерінің жалпы талаптары.
ГОСТ 17.4.3.01-83 Табиғатты қорғау. Топырақ. Жалпы талаптар мен сынамаларды іріктеу.
ГОСТ 7.1-84 - Дeрeкнaмaлaрғa сілтeмeлeр.
ГОСТ 7.54-88 - Ғылыми-тeхникaлық құжaттaмaлaрдa зaттaр мeн мaтeриaлдaрдың қaсиeттeрі тyрaлы сaндық мәлімeттeр.
ГОСТ 8.417-81 - Өлшeм бірліктeрді қaмтaмaсыз eтeтін мeмлeкeттік жүйe. Физикaлық шaмaлaрдың бірліктeрі.
ГОСТ 1770-74 - Лaборaториялық өлшeгіш шыны ыдыстaр. Цилиндрлeр, мeнзyркaлaр, колбaлaр, сынayықтaр. Жaлпы тeхникaлық шaрттaр.
ГОСТ 7.12-93 - Aқпaрaттық, кiтaпхaнaлық жәнe бaспa жұмыcтaры бoйыншa стaндaрттaр жүйeсi. Ғылыми-зeртттey жұмысы бойыншa eсeп. Пішіндeyдің құрылымы мeн eрeжeсі.
ГОСТ 6709-72. Дистилденген су. Техникалық талаптар
ГОСТ 27593-88. Топырақ. Терминдер мен анықтамалар
AнықтAмAлAр
Ауыр металдар - тығыздығы темірдің тығыздығынан (7,874 гсм3) артық болатын түсті металдар тобы.
Адсорбция- газ немесе сұйық көлемінен оның сұйық не қатты денемен (адсорбентпен) бөліну бетінде заттың (адсорбаттың) шоғырлануы.
Варияция - жиынтықтың жеке бірліктерінің белгілі мәнінің аутқуы, әртүрлілігі, өзгерілуі.
Гумус, қара шірінді - топырақ құрамындағы шіріп ыдыраған қара қоңыр түсті органикалық заттар; гумус қышқылдарынан (гумин қышқылы және фульвоқышқылдар), гуминнен тұрады.
Корреляция - екі тәжірибелік деректер арасындағы байланысты немесе тура кіріптарлықты айқындау әдісі.
Статистикалық көрсеткіш - зерттелетін объекті құрамының сандық бағасы.
Топырақ - бұл құрлық бетіндегі химиялық элементтердің циклдік миграциясы.
Физикалық балшық- Көлемі 0,01 мм-ден үлкен механикалық элементтер физикалық құм, ал 0,01 мм-ден кішілер физикалық балшық деп аталады.
Шекті рауалы концентрация - табиғи объектілерде (топырақ, өсімдіктер, табиғи сулар) химиялық элементтердің мемлекет дәрежесінде бекітілген шекті мөлшері.
БEлгілEУлEр жәнE қысқAртУлAр
Ссортт - Кәдімгі екіншілік сортаңдалған шалғынды-сұр топырақты
Шсұрсуар - Шалғынды-сұр суармалы топырақтар
Шсұрсортт - Шабындық-сұр топырақты сортаңданған топырақтар
Шалқапсортт- Алқапты шалғындық сортаңданған қабатты топырақтар
ШРК- Шекті рауалы концентрациясы
n - сынамалардың саны
Kv - минималды және максималды мәні, мгкг
М+- m - орташа арифметикалық мәні және оның қателігі, мгкг
V - өзгеріске ұшырау коэффициенті, %.
rmr - корреляция коэффициенті және оның қателігі,
t - кореляция коэффициентінің нақтылығы
КІРІСПЕ
Қоршаған ортаны қорғау мәселесі өзекті мәселе болып табылады. Біздің елімізде қоршаған ортаны қорғау және табиғат ресурстарын тиімді қолдану әлеуметтік-экономикалық міндеттердің құрамдас бөлігіне айналды және қоғамның тұрақты дамуы жолындағы басым бағыттар қатарына жатады.
Қазіргі уақытта адамның биосфераға ықпал етуі жаһандық сипатқа ие, осыған байланысты биосфераға көптеген улы заттардың, соның ішінде ауыр металдардың жоғары концентрациясының жергілікті, аймақтық және жаһандық түрде тарауы мен келіп түсуі өзекті мәселеге айналды.
Қоршаған орта жағдайын реттеу оның ағымдағы жағдайын бағалаусыз мүмкін емес. Мұндай мәліметтерді табиғи объектілер жағдайын зерттеу, бағалау және болжау негізінде алу қоршаған ортаны жаһандық бақылау жүйесінің басты міндетін құрайды.
Бұл ретте аумақтар үлкен қызығушылық тудырады. ОҚО Отырар ауданы Талапты ауыл округінне зерттеу жұмыстарын жүргіздік. Бұл жерлердің барлығы ауыл шаруашылығы бағытына арналған, тұрғындарға ауыл шаруашылығы дақылдарын өсіруге қолданылады.
Ауыл шарушылығын дамытуда нақты аймақ маңызды мәнге ие, оның осы мақсаттағы Республика көлеміндегі маңызы арта бермек.
Осының барлығын ескере отырып, аумақтың топырағы құрамындағы мырыш пен қорғасын қосындысының формаларын зерттеу мақсатында біз Талапты аумағын таңдап алдық.
Жұмыстың өзектілігі
Қазіргі уақытта қоршаған орта объектілері құрамындағы жоғары концентрацияда улы болып табылатын заттарды зерттеу - үлкен әлеуметтік және экономикалық мәселе. Адамның биосфераға техногендік әсерінің күшеюімен байланысты оның қоршаған ортаға тигізетін жағымсыз салдарының қаупі пайда болды.
Қоршаған ортаны антропогендік ластанудан қорғауға байланысты тәжірибелік мәселелерді шешуде нақты аймақ топырағындағы улы ингредиенттердің фондық мөлшері жайындағы мәліметтер маңызды орын алады. Табиғи ортаны ластаушылардың негізгілері ауыр металдар, әсіресе қорғасын мен мырыш болып табылады. Бұл өнеркәсіптің даму бағыттарымен, сондай-ақ ауыр металдардың физиологиялық-биохимиялық ерекшеліктерімен, олардың уыттылығының жоғары деңгейімен және тірі ағзаларда жинақталу қабілетімен байланысты.
Суармалы топырақтың сортаңдануы жағдайында ауыл шаруашылығы өндірісі көлемінің өсуіне байланысты, биосфераның барлық компоненттері құрамындағы ауыр металдар мөлшерін бақылаудың ғылыми негіздерін дайындау ерекше маңызды және өзекті мәселе болып табылады; нақты аймақ топырағындағы ауыр металдар мөлшерін зерттеу үлкен ғылыми және тәжірибелік қызығушылық тудырады.
Нақты мәселелер бойынша ақпарат өсімдік тектес өнімдерде көрсетілген токсиканттардың жинақталуын болжауға, олардың таралудың трофикалық тізбегіне түсуін тұрақтандыруға және экологиялық таза өнім өндіру мақсатында бұл түсімді шектеу бойынша іс-шараларды дайындауға көмектеседі.
Табиғи объектілердегі - зерттелетін аймақ топырағындағы ауыр металдар мөлшерін зерттеуді У.Оспанов атындағы топырақтану және агрохимия институтындағы сортаңданған топырақты мелиорациялау бөлімінің меңгерушісі А.Отаровтың басшылығымен зерттеу жұмыстарын жүргіздік.
Жұмыстың мақсаты
Ауыр металдардың (Zn, Pb) Талапты аумағының топырағында кеңістіктік таралуының негізгі заңдылықтарын қоршаған ортаны сәтті түрде бақылауды дайындау, топырақты ауыр металдармен ластанудан қорғау негізі ретінде бағалау және зерттеу.
Зерттеу міндеттері
Зерттеудің негізгі міндеттері мыналар болып табылады:
1. Талапты аумағы топырағындағы Zn, Pbқосылыстары формаларының фондық деңгейін анықтау.
2. Топырақ типтерінің, олардың механикалық құрамының ауыр металдар қосылыстары формаларының құрамына ықпал етуін табу. Ауыр металдардың топырақтық бөлінулер қабатының бағдары бойынша (А+В+С) таралуын анықтау.
3. Ауыр металдар қосылыстарының формалары бойынша зерттелетін аумақ топырағын геохимиялық картаға түсіру.
Ғылыми жаңалығы
Талапты аумағы топырағындағы ауыр металдар қосылыстары формаларының (Zn, Pb) мөлшерін, таралуын және түрленуін жан-жақты зерттеу алғаш рет жүргізіліп отыр.
Алғаш рет топырақтағы ауыр металдар қосылыстары формаларының мөлшерінің топырақтың физикалық қасиетіне (қарашірік, физикалық балшық, қарабалшықты фракция - лай) корреляциялық тәуелділігі анықталды. Ауыр металдардың топырақтың генетикалық қабаты бойынша таралуы анықталды.
Талапты аумағының зерттеліп отырған топырақ типтерінде мырыштың жылжымалы формаларының аз екендігі белгіленді. Ауыр металдар жоғарғы егіндік қабатта жинақталады.
Талапты аумағы топырағының генетикалық қабатындағы ауыр металдар қосылыстары формаларының мөлшері алғаш рет геохимиялық картаға түсірілді.
Тәжірибелік құндылығы
Тәжірибелік тұрғыда, Талапты аумағы топырағындағы ауыр металдар қосылыстары формаларының мөлшері жайындағы ақпараттар біршама құнды болып табылады:
- табиғатты тиімді пайдалану стратегиясын дайындауда, геохимиялық бақылауды ұйымдастыруда және одан әрі жетілдіруде маңыздылыққа ие,
- өсімдіктер арасындағы, сонымен қатар ауыл шаруашылығы дақылдары арасындағы эпидемиологиялық ауруларды болжауға мүмкіндік береді;
Топырақ құрамындағы ауыр металдар мөлшерін көрсететін картасызбалар өсімдікті қоректендіру тәртібін оңтайландыру мақсатында іс-шаралар дайындауда қолданылуы мүмкін.
Қорғалатын жағдайлар
Келесідей негізгі жағдай қорғауға шығарылады:
- Зерттелетін топырақ типтерінің аймақтық ерекшеліктері және олардың ауыр металдар қосылыстары формаларының мөлшеріне және таралуына әсері.
I НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1.ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Ауыр металдар және олардың қоршаған ортаға түсу көздері
Ауыр металдар - тығыздығы темірдің тығыздығынан (7,874 гсм3) артық болатын түсті металдар тобы. Оларға мырыш, қорғасын, қалайы, марганец, висмут, мыс, сынап, сүрме, никель, кадмий жатады. Ауыр металдардың көптеген қосылыстары, әсіресе, тұздары организм үшін зиянды. Олар тағам, су, ауа арқылы ағзаға түскенде ыдырамайды, кейбір органдарға (бүйрек, бауыр, буын, т.б.) жиналып, денсаулыққа қауіп төндіреді. Сондықтан ауыр металдардың қоршаған ортадағы мөлшері белгіленген шамадан аспауы керек. 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.[1]
Мырыш (лат. Zincum), Zn - элементтердің периодты жүйесінің II-тобындағы химиялық элемент, асыл металдардың бірі. Реттік нөмірі 30, атом массасы 65,39. Мырыш ерте заманда жез түрінде белгілі болған, таза түрі
16 ғасырда алынған. Жер қыртысындағы массасы бойынша мөлшері
8,3x10-3%. Ол полиметалды сульфид кендерінің құрамында кездеседі. Негізгі минералдары: сфалерит (мырыш алдамышы) және вюрцит, смитсонит, каламин, цинкит. Мырыш гексагональды тығыз қапталған торы бар күміс түсті ақ металл, тығызд. 7,133 гсм3, балқу t 419,5°С, қайнау t 906°С. Тотығудәрежесі +II. Ылғалауада және суда 200°С-қа дейін тұрақты, тотығуға гидроксикарбонатты беттік пленкасы кедергі жасайды; қышқылдар және сілтілермен, аммиак және аммоний тұздарымен, ылғал күйіндегі Cl2, Br2-мен, қыздырғанда О2-мен әрекеттеседі. Мырыш жез, нейзильбер, томпак, тағы басқа қорытпалардың құраушысы; болат және шойынды мырыштау үшін (бұл кезде коррозияға қарсы қаптама түзіледі), ұшақтар мен автомобильдердің майда бөлшектерін, химиялық ток көздерінің электродтарын жасауда, күміс пен алтынды қорғасыннан бөлуде қолданылады. Мырыштың оттекті қосылыстарының маңыздысы мырыш (ІІ) оксиді ZnO - түссіз кристалл, балқу t 1975⁰С. Су, спирт, эфирде ерімейді, ал қышқылдарда, сілтілерде ериді. Табиғатта "цинкит" деген атпен белгілі. ZnO - мырыш буларын ауада немесе оттекте жағу және табиғи ZnS-ті күйдіру арқылы алынады. Ол бояғыштарда ақ пигмент (мырыш әгі), электроникада шала өткізгіш материал ретінде, тағы басқа мақсаттарда қолданылады. Мырыш гидроксиді Zn(OH)2 - мырыштың ерігіш тұздары мен сілтілер арасындағы реакцияда түзіледі. Ол ақ түсті тұнба, қышқылдар және сілтілерде ериді. Аммиак ерітіндісінде еріп, кешенді қосылыстар түзеді. Мырыш тұздарының маңыздылары: ZnS, ZnCl2, ZnSO4, Zn(СН3CОО)2. Мырыш сульфиді ZnS - түссіз кристалл, балқу t 1775⁰С, суда ерімейді, қышқылдар әсерінен ыдырайды, литопон деген ақ бояу құрамына кіреді. Табиғатта сфалерит (мырыш алдамышы) және вюрцит минералдары түрінде кездеседі. ZnCl2 немесе ZnSO4 ерітінділерінен натрий немесе аммоний сульфидімен тұндыру арқылы алынады. Мырыш хлориді ZnCl2, түссіз кристалл, балқу t 318⁰С, қайнау t 732⁰С, суда (20⁰С кезінде 100 г-да 367 г), суда, спиртте, эфирде ериді, өте гигроскопты. Мырыш сульфидін (ZnS) натрий хлоридімен (NaCl) қыздыру және тұз қышқылын Zn, ZnСО3 немесе ZnО-мен әрекеттестіру арқылы алынады. Ол негізінен қағаздарды ағартуда, улағыш ерітінділердің құраушысы ретінде, ағашты шіруден сақтау мақсатында қолданады. Мырыш сульфаты ZnSO4 - түссіз кристалл, суда ериді (20⁰С кезінде 100 г-да 54,1 г). Ерітінділерден мырыш купоросы (ZnSO4*7Н2О) түріндеc кристалданады. Zn немесе ZnO-ін Н2SO4-пен әрекеттестіру арқылы алынады. Мырышты электролиз арқылы алуда және мырыштауда электролит құраушысы, матаны бояуда улағыш, флотореагент, микротыңайтқыш ретінде, тағы басқа салада қолданылады. Мырыштың тағы бір маңызды қосылысы мырыш ацетаты Zn(СН3CОО)2 - балқу t 235 - 237⁰С кристалл, суда
(20⁰С кезінде 100 г-да 30 г немесе 100⁰С-та 44,6 г), спиртте ериді. Ол Zn немесе ZnО сіркеқышқылымен әрекеттескенде алынады. Органикалық синтез өнеркәсібінде - катализатор ретінде, медицинада, тағы басқа өнеркәсіптерде қолданылады. Мырыш органикалық қосылыстар - құрамында Zn - С байланысы бар қосылыстар. Негізгі типтері: R2Zn, RZnНаl. Олардың Аlk2Zn қосылысы - сұйық, Аr2Zn - кристалл, RZnHal - балқымайтын ақ зат. Еріткіштерде ериді. Аlk2Zn (С4-ке дейін) - ауада өздігінен жанады; су, спирт, қышқылдар және аминдер мен қарқынды әрекеттеседі. Оны ZnHal2-ні магний органиклық қосылыстармен (немесе Ar2Hg) не алкилгалогенидтерді Zn - Сu қорытпаларымен әрекеттестіру арқылы алады.[2]
Қорғасын (лат. Plumbum), Pb - элементтердің периодты жүйесінің IV-тобындағы химиялық элемент, асыл металдардың бірі. Реттік нөмірі 82, атом массасы 207, 2.[3] Қорғасын өте ерте заманнан белгілі, одан жасалған тиын ақша, медаль ондар ертедегі Египет қазбаларынан көп табылған. Жер қыртысындағы мөлшері 1.6 - 07 %, ол жеке күйінде кездеседі. Ең маңызды кені- галенит- қорғасын жылтыры PbS; Қазақстандағы кендері Оңтүстік және Шығыс Қазақстанда және Қарағанды облысында. Қорғасын бос күйінде көкшіл-сұр түсті жұмсақ және ауыр металл, оңай балқиды. Қорғасынды өндіру үшін, оның рудасын алдымен байытады, одан шыққан концентратта 40-78% қорғасын болады. Концентраттағы қорғасын көбіне полиметаллургия әдісімен алынады. Қорғасын-өнеркәсіп пен техникада кең пайдаланылатын түсті металл. Ол атмосферада коррозия және қышқылдар әсеріне төзімді болғандықтан, химиялык аппапатуралар (әсіресе, күкірт қышқылы өндірісінде) және кабель, оқ, бытырадайындауда, радиоактив сәулелерінен қорғануда, медицинада кең қолданады.[4][5]
Қоршаған ортадағы ауыр металдар
Қазіргі кезде барлық табиғи орталарда бақыланып отырған ластаушы химиялық заттардың негізгілерінің бірі - ауыр металдар. Көптеген ауыр металдар, олардың ішінде қорғасын, кадмий, хром, никель улы заттардың қатарына жатады. Олар тағам, су, ауа арқылы организмге түскенде ыдырамайды, керісінше, тірі организмдерде жинақталып, ұзақ уақыт бойы сақтала алады және аккумуляцияланған у ретінде әсер етеді. Сондықтан, ауыр металдардың қоршаған ортадағы мөлшері белгіленген шамадан аспауы керек [6].
Металдардың осы қасиеттеріне және қоршаған ортаның бақылаусыз ластануына байланысты, өткен ғасырдың 50-ші жылдарынан кейін тірі организмдердің жаппай улануы байқала бастаған.
Соңғы кездерде экожүйелердіың өздігінен тазаруы, 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.
Ауыр металдардың 80%-ы микроэлементтердің қатарына жатады. Микроэлементтердің ауыз су мен тағам өнімдерінде жетіспеуі зат алмасудың бұзылуына, нәтижесінде эндемиялық аурулардың дамуына әкеліп соқтырды. Ал, ауыр металдардың өсімдіктер мен жануарларда артық мөлшерде жинақталуы олардың ағзасында жүретін тіршілік үшін маңызды үдерістерге қауіп төндіреді. Бұл, ауыр металдардың суда, топырақта қалыпты мөлшерде болу қажеттілігін талап етеді. Себебі, қоректік тізбек арқылы таралып, биотаға және адам ағзасына түседі де, оларға кері әсер етеді. Өндіріс қалдықтарының қоршаған орта нысандарына түсуін, жинақталуы мен миграциялану заңдылықтарын зерттеу олардың әсерін дұрыс бағалауға мүмкіндік береді. [7]
Қорщаған ортадағы ауыр металдардың түсу көздері.
Ауыр металды кендердің құрамы өте көп болып келеді. Оларды тиімді пайдалану үшін шикізатты кешенді өңдейтін комбинаттар құрылған.
Ауыр металдарға күкірт ілесіп жүреді. Оның кендегі мөлшері 40% -ға дейін жетеді (Шығыс Қазақстандағы Николаев кешені). Балқыту кезіде улы күкіртті газ пайда болады. Газды бөліп алып, оны күкірт қышқылына айналдырады. Бұның қоршаған ортаға тигізетін зияны мол.
Ауыр металдардың тағы бір ерекшелігі - құрамында пайдалы компоненттердің аз болуы. Сондықтан балқыту зауыттары шикізат көзіне таяу орналасады. Бұл - оларды орналастырудағы негізгі принцип.
Ондай кендерді байыту үшін , әр компонентті біртіндеп ала отырып, көп кезеңді флотация қолданады. Концентратты арнаулы пештерде балқытып, тазартылмаған металл алады. Оны шақпақтап (зиянды қоспалардан тазартып), таза шақпақталған металл алады. Біздің елімізде ауыр түсті металдарды - қорғасын-мырыш (полиметалл) өндірісі салалары шығарады.
Қорғасын және мырыш өнеркәсібінің ортақ шикізат базасы - полиметалл кендері бар. Ұзақ уақыт бойы олардың қоры жөнінен Шығыс пен Оңтүстік алда болды. Шығыстың кенінде қорғасынға қарағанда мырыш көп. Керісінше, Оңтүстіктің кенінде мырышқа қарағанда, қорғасын көп. Қорғасын, мырыш өнеркәсібінде концентраттың құрамында металл көбірек болады (45-65%).[8]
1.2 Топырақтардағы ауыр металдар және топырақтардың ластануы.
Топырақ - биосфераның арнайы құраушыларының бірі ғана емес, геохимиялық ластаушы құраушыларды жинақтаумен қатар, химиялық элемент пен қосылыстардың атмосфераға, гидросфераға және тірі заттарға тасымалдануын бақылайтын табиғи буфер болып табылады. Әртүрлі қазбалар әсерінен жинақталатын микроэлементтер топырақ бетіне түсу нәтижесінде, химиялық және физикалық қасиеттерінде өзгерістер орын алады. Топырақты ластайтын заттар химиясы соңғы уақытта көптеген зерттеу жұмыстарына өзек болса да, біздің ластаушы-микроэлементтер жөніндегі біліміміз толықтыруларды қажет етеді. Топырақ құрамында ластаушы құраушылардың болу ұзақтығы биосфераның өзге бөліктерімен салыстырғанда жоғары, ал топырақтардың ауыр металдармен ластануы мәңгілікке созылады. Топырақтарда жинақталған металдар сілтісіздендіру, өсімдіктерді тұтыну, эрозия және дефляция кезінде баяу жойылады. Иимур және өзгелердің есептеуі бойынша ауыр металдардан жартылай жоюдың алғашқы кезеңі (яғни, бастапқы концентрациядан бастап жартылай жою) топырақтар үшін лизиметр шарттары бойынша келесідей ерекше түрленеді: Zn үшін - 70 пен 510 жыл аралығы,
Cd - үшін 13-тен 1100 жылға дейін, Cu үшін 310-нан 1500 жылға дейін,
Pb - 740 жылдан 5900 жылға дейін. [9]
Топырақтардағы еңгізу - шығару теңгерімі жаһандық ауқымда топырақтың беткі қабатындағы микроэлементтердің концентрациясы индустрия мен ауыл шаруашылық қызметінің кеңеюімен өсетінін көрсетті. Топырақтардың беткі қабаты жергілікті ластанумен қатар, ластанудың аймақтық тасымалына да ұшырауы мүмкін деген болжам бар. Первес [10] қалалардағы топырақтардың зақымдану дәрежесінің жоғарылығы сонша, олардың құрамындағы қалалық ортада негізгі ластау көзі болып табылатын бірнеше микроэлементтерді қалалық және ауылдық топырақ үлгілерінің сынамасы түрінде теңдестүруге болатынын көрсеткен. Токиода шаңдардың әсерінен ауыр металдардың жыл сайынғы қосылуы Cd 0,05 мгкг және
0,5 мгкг Pb мен Mn құрайды, [11].
Көптеген жарияланымдарда, топырақтардың аймақтық ластануы негізінен өндірістік аудандар мен ірі елді мекендердің орталықтарында орын алатыны көрсетілген. Мұндағы микроэлементтердің негізгі көздеріне өндіріс орындары, транспорт және коммуналды ағын сулар жатады. Бірақ микроэлемент-ластаушылардың ауа арқылы ұшқыш қосылыстар (мысалы, As, Se, Sb, Hg) түзе отырып үлкен қашықтықтарға тасымалдануына орай, микроэлементтердің топырақтағы табиғи деңгейін анықтау қиын.
Микроэлементтердің ауадағы көздері болуына байланысты олар топырақтарға суару кезінде тыңайтқыштар, пестицидтер түрінде түседі. Кейбір өндірістік аудандардағы топырақты ластаушыларға металлургиялық зауыттардың қалдықтары мен ауыр металдарды тасымалдау кезіндегі шаңдану жатқызылады [12, 13, 14]. Бірқатар зерттеу жұмыстарында, бейорганикалық фосфатты тыңайтқыштарды ұзақ уақыт қолдану топырақтағы Cd, F табиғи үлесін арттырады, ал өзге As, Cr, Pb, Vсияқты элементтер үлесі өзгеріссіз қалады. Ағын сулармен суарудың топырақ құрамына әсері ерекше мазасыздық тудырады. Бұл тақырып көплеген зерттеу жұмыстарына арқау болған. Суару кезінде микроэлементтердің жинақталуын тоқтату бойынша ұсынылатын стандарттар мен нұсқаулықтар әлі талқылану сатысында. Бірақ, бірқатар авторлар микроэлементтер қоспасының максималды шектерін көрсеткен. Бағалаудағы кейбір ерекшеліктерге қарамастан, авторлардың топырақтағы ауыр металдардың максималды концентрациясына байланысты ойлары бір жерге тоғысқан. Жапонияның күріш алқабы үшін рұқсат етілетін максималды шектік мәндер көрсетілген. Күрішті өсірудің негізгі көрсеткіштері анықталған:
Cu - 125 мгкг (0,1 n HCl ерітілген ) As - 15 мгкг (1 n HCl ерітілген ), [11]. Cd топырақтағы қауіпті концентрациясы 1 мгкг аспайтын оның күріштегі рұқсат етілген концентрациясы бойынша анықталған. Рұқсат етілген шектерді бекіту кезінде өсімдік-топырақ жүйесін ғана емес топыраққа шаққанда өзге химиялық элементтердің арасындағы арқатынасын ескерген жөн.
Өндірістен ластану және ағын сулармен суарылу әсерінен шектік мәндерден асып кетекен аймақтар - бақшалар мен жеміс бақтары да бар. Ағындардағы ауыр металдардың көп мөлшерде болуы оларды ауыл шаруашылығында қолдануға кедергі туғызады. Бірақ Первес, ағын суларды қолдану кезінде Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd артық мөлшерінен туындайтын олардың фитоулылығы жөнінде ғана алаңдаған жөн деген тұжырым жасаған. Андерсон мен Нильсонның [15] бақылауы бойынша суару кезінде ағын суларды ұзақ уақыт қолдану топырақтағы Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd болуын арттырған. Ал астық тұқымдас дәндерінде осы элементтерден тек Zn, Cu, Ni, Cd, ал сабақтарында Zn, Cu, Pb, Cr жинақталған. Бірқатар авторлардың еңбектерінде ағын сулармен суарылудың жоғарылатылған көрсеткіштері көрсетілген, себебі өсімдіктерге ауыр металдар салыстармалы түрде аз қолжетімді болып табылады, [16, 17]. Бекетт және т.б алқаптарды суаруда ағын суларды қолдану кезінде қарапайым мониторингке Zn, Cu, Ni, Pb, Cd деңгейлері қосылса, Ag, Ba, Co, Sn, As, Hg деңгейлерді бақылау қажеттілігі туындайтындығы жөнінде тұжырымға келген [18].
Ауыр металдармен зақымданған топырақтардан сырт көзге қалыпты, бірақ адам мен жануар ағзасына зиянды өнімдер алынады. Егер Hg, Cd, Pb металдарының топырақтағы концентрациясы шектік мәндерден жоғары болмаса, олардың тағамда болуы ФАО мен ВОЗ бекіткен тұтыну деңгейіне сәйкес келетіні есептелген [19]. Осылайша, ағын сулардың құйылу кезіндегі қауіпсіздігі микроэлементтердің топыраққа түсу деңгейімен анықталады. Жақында Гондарчук пен Сидоренко сау тағам өндірісіне қолдануға арналған микроэлементтердің топырақтағы рұқсат етілген шектерін жариялады. Бірақ кейбіреулері топырақтағы металдардың еритін фракциясына жатады. Топырақтағы микроэлемент-металлдардың жалпы үлесі гигиеналық шектеулерге сүйене отырып, Несвиж және Саетпен ұсынылып келесі мәндерді құрады: 23 мгкг Cu үшін, 150 мгкг Zn үшін, 35 мгкг Ni мен Pb үшін.
Ауыл шаруашылығы өндірісіне арналған топырақтағы микроэлементтердің, оның ішінде ауыр металдардың болуын әртүрлі факторларға сүйене отырып есептеуге болады. Қолданылатын нормаларды бағалауда төмендегі аспектілерді ескереген жөн:
1. Топырақтағы микроэлементтердің бастапқы үлесі.
2. Әрбір элемент пен әрбір ауыр метал бойынша жалпы қоспа.
3. Ауыр металдардың жалпы кумулятивті жүктемесі.
4. Ауыр металдар мөлшерін шектеу.
5. Өсімдікке улылық әсері бойынша микроэлементтердің тепе-теңдігі.
6. Топырақтағы микроэлементтер концентрациясының шектік мәндері.
7. Бір-бірімен әрекеттесуші элементтердің салыстырмалы мөлшері.
8. Топырақтың сипаттамасы, мысалы рН, карбонаттылығы, органикалық заттың мөлшері, сазды фракцияның құрамы мен ылғалдылығы.
9. Енгізу-шығрау теңгерімі.
10. Өсімдіктердің сезімталдығы.
Луин мен Бекетт ағын сулармен суарылу кезіндегі топырақтағы микроэлементтердің жиналуының мониторингтік шолуын жасаған,[20]. Олардың зерттеуі бойынша уақытқа тәуелді топырақ құрамындағы ауыр металдардың мөлшері жөнінде қорытынды тексеруді қажет етеді.
Топырақ типі мен өсімдіктердің әртүрлілігі, өсу шарттары топырақтың ластануы өсімдіктегі микроэлементтердің жағдайына түрліше әсер етуіне алып келеді. Кейбір авторлар ауыр металдармен ластануға топырақтың қарсы тұруы түсінігін қолданады. Ол метал-ластанушылардың критикалық деугейімен анықталады. Әдетте, құрамында органикалық заттары көп қышқылдығы төмен топырақтың қарсыласуы жеңіл құм қышқылды топыраққа қарағанда жоғарырақ болып келеді. Сазды бейтарап топырақтар ортаға аз қауіп төндіре отырып, микроэлементтердің көп мөлшерін жинақтауға қабілетті. Бірақ мұндай топырақтардың жалпы химиялық тұрақсыздығы биологиялық белсенділігінің төмендігіне, рН мәнінің төмендеуі не артуына және органо-минералды комплекстердің деградациясына әкелуі мүмкін.
Құнарлы топырақтардың ластануы қазіргі таңда қалыпты құбылысқа айналды. Әдетте қышқыл жаңбыр (негізгі құрамында SO2 және HF) жауған аймақтардың топырақтары әртүрлі металдармен ластанады. Топырақ ластануының мұндай комбинациясы олардың қоршаған ортаға әсерін айтарлықтай қиындатады,[21].
Топырақтың мырышпен ластануы. Zn-тің антропогендік көздері - бұл ең алғаш түсті металлургия кәсіпорындары мен агртехникалық қызмет болып табылады. Қазіргі кезде топырақтың мырышпен ластануы кейбір аудандарда мырыштың топырақтың жоғарғы қабатында жиналатынына алып келді .
Лизиметрмен Zn-тің ластанған топырақтан жартылай жойылу периодын есептеу Zn-тің мөлшерінің жылдам төмендейтінін көрсетті және құрамында мырыштың концентрациясы 2210 мгкг болатын топырақтағы оның концентрациясы 70-81 жылда екі есеге төмендейді [11]. Басқа тәжірибелердің мәліметтері бойынша ластанған топырақтан Zn-тің жартылай жойылу уақыты айтарлықтай ұзақ. Мырышпен ластанған топырақтың сапасының қайта қалпына келуі әктас жәненемесе органикалық затты қосу арқылы оның биологиялық қол жетімділігінің шектелуіне негізделген. Суару үшін коммуналды ағынды суларда мөлшері жоғары болатын еритін Zn-органикалық кешендер топырақта өте қозғалмалы болады, сондықтан өсімдіктерге қол жетімді [22]. Топырақтың Zn-пен ластануы қоршаған ортаны қорғаудың маңызды мәселесіне айналуы мүмкін.
Топырақтың қорғасынмен ластануы. Соңғы кездері топырақтағы қорғасынның антропогенді қоспаларының күйі ерекше назарға ие болуда. Себебі адамдар мен жануарлар үшін бұл элемент қауіпті, ол екі жолмен организмге түсуі мүмкін: тағам арқылы және шаң-тозады жұтқанда.
Әр түрлі жер бетіні экожүйелеріндегі өңделетін және өңделмейтін топырақтың беттік қабатында Pb-ның мөлшерінің үздіксіз артатыны анықталған [23]. Әр түрлі көздерден ластануға ұшырайтын топырақтың беттік қабатында Pb-ның жиналуы кейбір жерлерде топырақтың құрғақ затына шаққанда 2%-ға жететін концентрацияға дейін алып келді . Өсімдіктерге улы болатын қорғасынның мөлшерін бағалау оңай емес, алайда әр түрлі авторлар 100-500 мгкг аралығында тербелетін бір-біріне жақын мәндер береді.
Ластанған топырақтардағы Pb қосылыстарын зерттеулер нәтижелерін бірқатар авторлар келтірген [24]. Түсті металлургиядан кәсіпорындарынан түсетін қорғасын ластануларының негізгі үлесі минералды түрде болады (мысалы, PbS, PbO, PbSO4, PbO∙ PbSO4), ал автокөліктердің шығатын газдарда Pb галогенидті тұздар түрінде болады (мысалы, PbBr2, PbBrCl, Pb(OH)Br, PbO2, PbBr2). Құрамында Pb бар пайдаланылған газдардың бөлшектері тұрақсыз және оксидтерге, карбонаттарға және сульфаттарға оңай айналады.
Pb топыраққа әр түрлі және күрделі қосылыстар түрінде түсетіндіктен, оның реакциялары қатты өзгеруі мүмкін.Ластану арқылы қорғасын топырақта тұрақты ма, қозғалмалы ма екендігі туралы пікірлер әр түрлі. Тайлер [25] бойынша орман топырақтарындағы Pb ең тұрақты металл және сілтісіздендіру арқылы оның жалпы концентрациясын 10%-ға төмендетуге қажетті уақыт: ластанған топырақ үшін 200 жылды, бақылау топырағы үшін 90 жылды құрайды. Китагиси және Ямане [11]топырақтағы Pb-ның мөлшері екі есеге төмендейтін уақыт топырақтың сипатына, суару әдісіне және органикалық заттың қатысына байланысты 740-5900 жылды құрайтынын есептеген. Стивенсом және Уэлчем [26] Pb-ның қорғасын ацетатымен өңделген топырақтың жоғарғы қабатынан топырақ асты қабаттарына ауысатынын бақылаған. Бұл қозғалғыштық қорғасынның органикалық қосылыстармен еритін хелатты кешендер түрінде сілтісіздендірілуінің нәтижесінде ретінде қарастырылады. Бірақ әр түрлі экожүйелердегі Pb-ның балансын бақылу нәтижелері бұл элементтің енуі оның шығуына қарағанда жоғары болатынын көрсетеді. Мысалы, [27] бағалауы бойынша Данияның ауыл шаруашылық алқаптарындағы топырақтарындағы Pb мөлшерінің өсу екпіні жылына топырақтағы Pb-ның жалпы мөлшерінің 3,7%-ын құрайды. Топырақтың қорғасынмен ластануы негізінен қайтымсыз сипатқа ие, сондықтан Pb-ның топырақтың беткі қабатында жиналуы оның аз ғана енуінде де жалғаса береді.
Соңғы уақытқа дейін топырақта Pb-ның адсорбцияланған және тұнған иондарының ерімейтіндіген топырақтың қорғасынмен ластануы үлкен алаңдаушылық тудырмады. Қорғасынның топырақпен күшті адсорбциясы оны топыраққа қосу жалпы тұрақты және қайтымсыз сипатқа ие болатынын білдіреді. Бірақ тамырлардағы Pb-ның мөлшері оның топырақтағы мөшерімен ара қатынас орнатады, бұл Pb-ның өсімдіктермен сіңірілетінін көрсетеді. Кейбір топырақтық және өсімдіктік факторлардың (мысалы, топырақтың төмен рН-ы, топырақтағы Рb аз мөлшері, органикалық лигандтардың болуы) Pb-ның тамырлармен сіңірілуіне және оның өсімдіктердің жер беті бөліктеріне ығысуына жағдай жасайтыны белгілі. Сонымен қатар, Pb-ның топырақтың беттік қабатында жиналуы үлкен экологиялық маңызға ие, себебі бұл элемент топырақтың биологиялық белсенділігіне қатты әсер етеді. Бұл мәселе бірқатар авторлардың шолуларында қарастырылған [28], онда топырақта Pb-ның мөлшерінің артуы микробиотаның энзиматикалық белсенділігін шектейтіні көрсетілген, осының нәтижесінде толық ыдырамаған органикалық заттардың, әсіресе қалыпты жағдайларда да жылдам ыдырамайтын заттардың (мысалы, целлюлоза) жиналуы артады. Pb-мен байытылған топырақта нитраттардың жиналуын Войтович бақылаған [29].
Ниязова мен Летунова [30] бойынша топырақ микрофлорасы Pb-ды оның топырақтағы мөлшеріне пропорционал жоғары жылдамдықпен жинауы мүмкін. Консументтер, мысалы, жер құрттары да кейде топырақ субстратынан алынатын Pb-ды жинақтайды; бұл үдеріс топырақтың беткі қабатында Pb-ның екіншілік жинақталуында маңызды рөл ойнайды.
1.3 Ауыр металдарлың топырақтың әр түрлі кешендерімен өзара
әрекеттесуі және олардың миграциясы.
Көптеген топырақтардағы органикалық заттың басым бөлігі ағза қалдықтарының биологиялық ыдырауынан пайда болады. Бұл ыдыраудың соңғы өнімдері - гуминді заттар, төмен- және жоғарымолекулалық органикалық қышқылдар, көмірсулар, протеиндер, пептидтер, аминқышқылдар, липидтер, балауыздар, көпоралымды хош иісті көмірсутектер және лигнин қалдықтары. Мұнымен қоса топырақтарда жай органикалық қышқылдардың үлкен жиынтығынан тұратын тамыр жүйесінің заттары болады. Органикалық заттың құрамы мен қасиеттері климаттық жағдайларға, топырақ түріне және агротехникалық әдістерге байланысты болатындығын атап өту қажет.
Топырақтағы біршама тұрақты компоненттер - бұл гуминдік заттар. Олар құрылымы жағынан ұқсас, бірақ химиялық реакциядағы әрекеті бойынша ерекшеленетін фракцияларға жіктеледі: гуминдік қышқылдар, фульвоқышқылдар және көң. Гуминдік заттар иірілген полимерлік тізбек құрылымына ие және металл иондарымен үлкен ұқсастығы бар функционалды топтардың салыстырмалы түрде үлкен санын (СО2, ОН, С=С, СООН, SН, СО2Н) қамтиды. Әр түрлі топтардың өзіндік ерекшеліктеріне байланысты (әсіресе ОН және SН) гуминдік заттар кейбір катиондармен кешендік байланыстар құруға қабілетті. Топырақтың, сондай-ақ кейбір микроэлемент-аниондардың, мысалы В, І және Sе органикалық заттарменбайланыс құруы жақсы белгілі.Гуминдік заттар топырақтағы балшықты және қышқылдық бөлшектерде және сулы ортада жеңіл адсорбцияланады, және де олардың бұл қасиеті микроэлемент-катиондарға өте тәуелді [31], [32].
Гуминдік заттар мен металлдар арасындағы өзара әрекеттесу иондық алмасу, жер бетіндегі сорбция, хелатирлі қалыптасу, ұю және пептизация құбылыстары арқылы сипатталуы мүмкін.Әрбір катион үшін өзіндік позицияның болатындығын дәлелдеу оңай емес екендігін ескеру қажет, өйткені бұл катион түрлі молекулаларда екі немесе одан да көп лигандалармен байланысуы мүмкін. Органикалық заттар мен катиондар арасындағы барлық реакциялар судағы суда еритін жәненемесе ерімейтін кешендердің қалыптасуына алып келеді. Шолковитц және Копланд [33] табиғи сулардағы органикалық лигандалы микроэлементтердің кешендік қалыптасуы және хелатирлі қалыптасуына байланысты зерттеулер жүргізген. Осы зерттеулерге сәйкес, құрамында Fe, Co, Ni, Cd, Cu және Mn бар гуминді қышқылдар кешенінің ерігіштік шамасы бейорганикалық кешендер жайында болжанған мәліметтерге тікелей қарама-қайшы болып келеді. Гуминдік қышқылды бұл иондардың кешендік қалыптасуы жоғары рН (3-9,5) ерігіштікке және төмен рН (1-3) тұндыруға алып келеді.
Органикалық заттар топырақта және суда хелат түрінде болатын, сондай-ақ тұрақтылығы әр түрлі болатын металл иондарын тасымалдау және жинақтау үшін, осы иондардың өсімдік тамырына түсуі үшін маңызды. Металлоорганикалық кешендердің топырақтағы тұрақтылық константасын анықтау мақсатымен иондық алмасушылық тепе-теңдікті қарқынды зерттеу жүргізілген. Тұрақтылық константасының шамасы гуминдік қышқылдардың металдық кешендер құру қабілетін көрсетеді. Тұрақтылық константасы біршама төмен болып келетін металдардың фульвоқышқылдық кешендері әдетте жақсы ерітіледі және сондықтан да өсімдік тамырлары үшін біршама қол жетімді.
Тұрақтылық константасының ең үлкен мәндерін Cu2+, Pb2+және рН 5 шамасындағы гуминді қышқылды Cd2+ кешендері үшін Такамацу және Иосида [34] және рН 7 шамасындағы Cu2+, Zn2+, Ni2+ және Zn2+ кешендері үшін Китагиси және Ямане [11] белгілеген. Андржеевский және Розикиевич [35] гуминді қышқылды Mn2+,Co2+жәнеNi2+ кешендерінің ішінара ерігіштігін байқаған, ал Cu2+, Fe2+жәнеCr2+ кешендері ерімейді. Сондай-ақ барлық металл иондары арасында гуминді қышқылды ең көп ұстау Fe2+, Cu2+ және Zn2+ кешендерінде байқалатындығы белгіленген [36]. Дегенмен, Fe3+ және Al3+фульво қышқылдармен біршама тұрақты кешендер құрайды, бұл өз кезегінде, алюминий гидроксидінің полиморфизмдік түрленуінің кристалдануымен тығыз байланысты [37].
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Әл-Фaрaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық yнивeрситeті
Әмір Маржан Кенжалықызы
ТОПЫРАҚТАРДЫҢ ӘРТҮРЛІ ТИПТЕРІНДЕГІ МЫРЫШ ПЕН ҚОРҒАСЫН ҚОСЫЛЫСТАРЫНЫҢ ФРАКЦИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫ
тaқырыбынa
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
"Химия" 5В060600 - мaмaндығы бойынша
Aлмaты 2017 ж
Қaзaқстaн Рeспyбликaсының білім жәнe ғылым министрлігі
Әл-Фaрaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық yнивeрситeті
Қорғayғa жібeрілді
Физикалық химия,
катализ және мұнайхимиясы
кaфeдрaсының мeңгeрyшісі,
х.ғ.д., қayымдaстырылғaн
профeссор__________________ Аубакиров Е.А. - - - - - - - - - - - -
- - __ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ____________2017 ж.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
"Химия" 5В060600 - мaмaндығы бойынша
Тaқырыбы ТОПЫРАҚТАРДЫҢ ӘРТҮРЛІ ТИПТЕРІНДЕГІ МЫРЫШ ПЕН ҚОРҒАСЫН ҚОСЫЛЫСТАРЫНЫҢ ФРАКЦИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫ
Орындaғaн Әмір М.К.
I Ғылыми жeтeкші
DSc, professor m.a Ахметкалиева М.Ш.
II Ғылыми жeтeкші
б.ғ.к. Отаров А.
Нормaбaқылayшы Дыбыс А.
Aлмaты. 2017
РEФEРAТ
Дипломдық жұмыс 71 бeттeн, 9 сyрeттeн, 22 графиктерден, 8 кeстeдeн тұрaды жәнe 69 әдeбиeт көзі қолдaнылғaн.
Түйін сөздeр: Ауыр металдар , техногенді, антропогенді, фондық мөлшер, геохимиялық карта, қарашірік, физикалық балшық, лайлы фракция, корреляциялық тәуелділік, жартылай жойылу периоды, гуминді заттар, адсорбция, миграция, вариация- статистикалық көрсеткіштер, шекті рауалы концентрация
Зeрттey нысaндaры: Мырыш және қорғасын қосыластарының фракциялық құрамы 4 типті топырақ бойынша.
Зeрттey қондырғылaры: Гoниомeтр ЛК-1, АА-6200 спектрометр, GPS 18 "Garmin", GPS "Garmin 62s", MapInfo professional компьютерлік бағдарламасы.
Жұмыстың мақсаты: Ауыр металдардың (Zn, Pb) Талапты аумағының топырағында кеңістіктік таралуының негізгі заңдылықтарын қоршаған ортаны сәтті түрде бақылауды дайындау, топырақты ауыр металдармен ластанудан қорғау негізі ретінде бағалау және зерттеу.
Прaктикaлық мaңызы: Тәжірибелік тұрғыда, Талапты аумағы топырағындағы ауыр металдар қосылыстары формаларының мөлшері жайындағы ақпараттар біршама құнды болып табылады:
- табиғатты тиімді пайдалану стратегиясын дайындауда, геохимиялық бақылауды ұйымдастыруда және одан әрі жетілдіруде маңыздылыққа ие,
- өсімдіктер арасындағы, сонымен қатар ауыл шаруашылығы дақылдары арасындағы эпидемиологиялық ауруларды болжауға мүмкіндік береді;
Топырақ құрамындағы ауыр металдар мөлшерін көрсететін картасызбалар өсімдікті қоректендіру тәртібін оңтайландыру мақсатында іс-шаралар дайындауда қолданылуы мүмкін.
РEФEРAТ
Дипломнaя рaботa состоит из 71 стрaниц, 9 рисyнков, 22 графиков, 8 тaблиц, список литeрaтyры включaeт 69 источников.
Ключeвыe слoвa: Тяжелые металлы, техногенные, антропогенные, фоновая доза, геохимические карты, гумус, глина физическая, иловых фракций, корреляционная зависимость, частичной ликвидации период, гуминовых веществ, адсорбция, миграция, вариации - статистические показатели, предельно допустимые концентрации.
Oбьeкты исслeдовaния: Фракционный состав соединений цинка и свинца в различных типах почв.
Aппaрaтyры исслeдoвaния: Гoниомeтр ЛК-1, АА-6200 спектрометр, GPS 18 "Garmin", GPS "Garmin 62s", MapInfo professional компьютерный программа.
Цeль рaбoты: Изучение и оценка основных закономерностей пространственного распределения ТМ (Zn, Pb) в почвах Талаптинского округа как основа для разработки успешного мониторинга окружающей среды, охраны почв от загрязнения ТМ.
Практическая значимость: Сведения о содержании форм соединений ТМ в почвах территории Талаптинского округа являются весьма ценными с практической точки зрения:
- имеют значимость для разработки стратегии рационального природопользования, организации и дальнейшего совершенствования геохимического мониторинга,
- дают возможность предположить эпидемиологические заболевания среди растений, в том числе сельскохозяйственных культур;
Составленные картосхемы, отражающие содержание ТМ в почвах, могут быть использованы при разработке мероприятий с целью оптимизации режима питания растений.
ABSTRACT
Diploma thesis consists of 71 pages, 9 pictures , 22 graphics and 8 tables.
Number of used sources are 69 literatures.
Keywords: heavy metals, technogenic, anthropogenic, background size, geochemical map, humus, physical clay, muddy fraction, correlational dependence, partial liquidation period, humic substances, absorption, migration, variation, statistical indications, maximum permissible concentration.
Research objects: Fractal composition of compound of the Zinc and Lead with respect of four types of soil.
Research equipment: goniometer LK-1, AA-6200 spectrometer, GPS 18 "Garmin", GPS "Garmin 62s", MapInfo professional computer application.
The aim of work: To research the spatial propagation law of heavy metals (Zn and Pb) in the soil of Talapty region by successful observation of the environment, and estimate the pollution level of the soil.
Practical meaningfulness: actually, information about the amount of forms of heavy metal compounds in the soil of Talapty region is valuable at some degree:
For making the strategy of the effective use of nature, and for organization of geochemical observations and its further development,
To predict epidemic diseases among plants, especially agricultural crops.
Graphical maps, that describe the amount of heavy metals in the soil, are useful in optimization the methods of plant feeding.
Мaзмұны
бет
КІРІСПЕ
10
I
Негізгі бөлім
13
1.
ӘДЕБИ ШОЛУ
13
1.1
Ауыр металдар және олардың қоршаған ортаға түсу көздері
13
1.2
Топырақтардағы ауыр металдаржәне топырақтардың ластануы.
16
1.3
Ауыр металдарлың топырақтың әр түрлі кешендерімен өзара
әрекеттесуі және олардың миграциясы
21
1.4
Zn, Pb топырақтағы химиялық қасиеттері
26
II
ТӘЖІРИБEЛІК БӨЛІМ
29
2.1
Зeрттey нысaндaры
29
2.2
Зeрттey әдістeрі
36
III
НӘТИЖEЛEРДІ ТAЛҚЫЛAУ
40
3.1
Зерттелген топырақ түрлеріндегі мырыш және қорғасынның жалпы мөлшерінің таралу мен миграциясының вариация- статистикалық көрсеткіштері
40
3.2
Зерттелген топырақ түрлеріндегі мырыш және қорғасынның қозғалмалы формасының (экстрагент ацетат-амони буферлы ерітіндісі) таралу мен миграциясының вариация- статистикалық көрсеткіштері
51
ҚОРЫТЫНДЫ
64
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
65
НОРМAТИВТІК СІЛТEМEЛEР
Дипломдық жұмыстa төмeндe кeлтірілгeн стaндaрттaрғa сілтeмeлeр қолдaнылды:
ГОСТ 17.4.3.03-85 Табиғатты қорғау. Топырақ. Ластаушы заттарды анықтау әдістерінің жалпы талаптары.
ГОСТ 17.4.3.01-83 Табиғатты қорғау. Топырақ. Жалпы талаптар мен сынамаларды іріктеу.
ГОСТ 7.1-84 - Дeрeкнaмaлaрғa сілтeмeлeр.
ГОСТ 7.54-88 - Ғылыми-тeхникaлық құжaттaмaлaрдa зaттaр мeн мaтeриaлдaрдың қaсиeттeрі тyрaлы сaндық мәлімeттeр.
ГОСТ 8.417-81 - Өлшeм бірліктeрді қaмтaмaсыз eтeтін мeмлeкeттік жүйe. Физикaлық шaмaлaрдың бірліктeрі.
ГОСТ 1770-74 - Лaборaториялық өлшeгіш шыны ыдыстaр. Цилиндрлeр, мeнзyркaлaр, колбaлaр, сынayықтaр. Жaлпы тeхникaлық шaрттaр.
ГОСТ 7.12-93 - Aқпaрaттық, кiтaпхaнaлық жәнe бaспa жұмыcтaры бoйыншa стaндaрттaр жүйeсi. Ғылыми-зeртттey жұмысы бойыншa eсeп. Пішіндeyдің құрылымы мeн eрeжeсі.
ГОСТ 6709-72. Дистилденген су. Техникалық талаптар
ГОСТ 27593-88. Топырақ. Терминдер мен анықтамалар
AнықтAмAлAр
Ауыр металдар - тығыздығы темірдің тығыздығынан (7,874 гсм3) артық болатын түсті металдар тобы.
Адсорбция- газ немесе сұйық көлемінен оның сұйық не қатты денемен (адсорбентпен) бөліну бетінде заттың (адсорбаттың) шоғырлануы.
Варияция - жиынтықтың жеке бірліктерінің белгілі мәнінің аутқуы, әртүрлілігі, өзгерілуі.
Гумус, қара шірінді - топырақ құрамындағы шіріп ыдыраған қара қоңыр түсті органикалық заттар; гумус қышқылдарынан (гумин қышқылы және фульвоқышқылдар), гуминнен тұрады.
Корреляция - екі тәжірибелік деректер арасындағы байланысты немесе тура кіріптарлықты айқындау әдісі.
Статистикалық көрсеткіш - зерттелетін объекті құрамының сандық бағасы.
Топырақ - бұл құрлық бетіндегі химиялық элементтердің циклдік миграциясы.
Физикалық балшық- Көлемі 0,01 мм-ден үлкен механикалық элементтер физикалық құм, ал 0,01 мм-ден кішілер физикалық балшық деп аталады.
Шекті рауалы концентрация - табиғи объектілерде (топырақ, өсімдіктер, табиғи сулар) химиялық элементтердің мемлекет дәрежесінде бекітілген шекті мөлшері.
БEлгілEУлEр жәнE қысқAртУлAр
Ссортт - Кәдімгі екіншілік сортаңдалған шалғынды-сұр топырақты
Шсұрсуар - Шалғынды-сұр суармалы топырақтар
Шсұрсортт - Шабындық-сұр топырақты сортаңданған топырақтар
Шалқапсортт- Алқапты шалғындық сортаңданған қабатты топырақтар
ШРК- Шекті рауалы концентрациясы
n - сынамалардың саны
Kv - минималды және максималды мәні, мгкг
М+- m - орташа арифметикалық мәні және оның қателігі, мгкг
V - өзгеріске ұшырау коэффициенті, %.
rmr - корреляция коэффициенті және оның қателігі,
t - кореляция коэффициентінің нақтылығы
КІРІСПЕ
Қоршаған ортаны қорғау мәселесі өзекті мәселе болып табылады. Біздің елімізде қоршаған ортаны қорғау және табиғат ресурстарын тиімді қолдану әлеуметтік-экономикалық міндеттердің құрамдас бөлігіне айналды және қоғамның тұрақты дамуы жолындағы басым бағыттар қатарына жатады.
Қазіргі уақытта адамның биосфераға ықпал етуі жаһандық сипатқа ие, осыған байланысты биосфераға көптеген улы заттардың, соның ішінде ауыр металдардың жоғары концентрациясының жергілікті, аймақтық және жаһандық түрде тарауы мен келіп түсуі өзекті мәселеге айналды.
Қоршаған орта жағдайын реттеу оның ағымдағы жағдайын бағалаусыз мүмкін емес. Мұндай мәліметтерді табиғи объектілер жағдайын зерттеу, бағалау және болжау негізінде алу қоршаған ортаны жаһандық бақылау жүйесінің басты міндетін құрайды.
Бұл ретте аумақтар үлкен қызығушылық тудырады. ОҚО Отырар ауданы Талапты ауыл округінне зерттеу жұмыстарын жүргіздік. Бұл жерлердің барлығы ауыл шаруашылығы бағытына арналған, тұрғындарға ауыл шаруашылығы дақылдарын өсіруге қолданылады.
Ауыл шарушылығын дамытуда нақты аймақ маңызды мәнге ие, оның осы мақсаттағы Республика көлеміндегі маңызы арта бермек.
Осының барлығын ескере отырып, аумақтың топырағы құрамындағы мырыш пен қорғасын қосындысының формаларын зерттеу мақсатында біз Талапты аумағын таңдап алдық.
Жұмыстың өзектілігі
Қазіргі уақытта қоршаған орта объектілері құрамындағы жоғары концентрацияда улы болып табылатын заттарды зерттеу - үлкен әлеуметтік және экономикалық мәселе. Адамның биосфераға техногендік әсерінің күшеюімен байланысты оның қоршаған ортаға тигізетін жағымсыз салдарының қаупі пайда болды.
Қоршаған ортаны антропогендік ластанудан қорғауға байланысты тәжірибелік мәселелерді шешуде нақты аймақ топырағындағы улы ингредиенттердің фондық мөлшері жайындағы мәліметтер маңызды орын алады. Табиғи ортаны ластаушылардың негізгілері ауыр металдар, әсіресе қорғасын мен мырыш болып табылады. Бұл өнеркәсіптің даму бағыттарымен, сондай-ақ ауыр металдардың физиологиялық-биохимиялық ерекшеліктерімен, олардың уыттылығының жоғары деңгейімен және тірі ағзаларда жинақталу қабілетімен байланысты.
Суармалы топырақтың сортаңдануы жағдайында ауыл шаруашылығы өндірісі көлемінің өсуіне байланысты, биосфераның барлық компоненттері құрамындағы ауыр металдар мөлшерін бақылаудың ғылыми негіздерін дайындау ерекше маңызды және өзекті мәселе болып табылады; нақты аймақ топырағындағы ауыр металдар мөлшерін зерттеу үлкен ғылыми және тәжірибелік қызығушылық тудырады.
Нақты мәселелер бойынша ақпарат өсімдік тектес өнімдерде көрсетілген токсиканттардың жинақталуын болжауға, олардың таралудың трофикалық тізбегіне түсуін тұрақтандыруға және экологиялық таза өнім өндіру мақсатында бұл түсімді шектеу бойынша іс-шараларды дайындауға көмектеседі.
Табиғи объектілердегі - зерттелетін аймақ топырағындағы ауыр металдар мөлшерін зерттеуді У.Оспанов атындағы топырақтану және агрохимия институтындағы сортаңданған топырақты мелиорациялау бөлімінің меңгерушісі А.Отаровтың басшылығымен зерттеу жұмыстарын жүргіздік.
Жұмыстың мақсаты
Ауыр металдардың (Zn, Pb) Талапты аумағының топырағында кеңістіктік таралуының негізгі заңдылықтарын қоршаған ортаны сәтті түрде бақылауды дайындау, топырақты ауыр металдармен ластанудан қорғау негізі ретінде бағалау және зерттеу.
Зерттеу міндеттері
Зерттеудің негізгі міндеттері мыналар болып табылады:
1. Талапты аумағы топырағындағы Zn, Pbқосылыстары формаларының фондық деңгейін анықтау.
2. Топырақ типтерінің, олардың механикалық құрамының ауыр металдар қосылыстары формаларының құрамына ықпал етуін табу. Ауыр металдардың топырақтық бөлінулер қабатының бағдары бойынша (А+В+С) таралуын анықтау.
3. Ауыр металдар қосылыстарының формалары бойынша зерттелетін аумақ топырағын геохимиялық картаға түсіру.
Ғылыми жаңалығы
Талапты аумағы топырағындағы ауыр металдар қосылыстары формаларының (Zn, Pb) мөлшерін, таралуын және түрленуін жан-жақты зерттеу алғаш рет жүргізіліп отыр.
Алғаш рет топырақтағы ауыр металдар қосылыстары формаларының мөлшерінің топырақтың физикалық қасиетіне (қарашірік, физикалық балшық, қарабалшықты фракция - лай) корреляциялық тәуелділігі анықталды. Ауыр металдардың топырақтың генетикалық қабаты бойынша таралуы анықталды.
Талапты аумағының зерттеліп отырған топырақ типтерінде мырыштың жылжымалы формаларының аз екендігі белгіленді. Ауыр металдар жоғарғы егіндік қабатта жинақталады.
Талапты аумағы топырағының генетикалық қабатындағы ауыр металдар қосылыстары формаларының мөлшері алғаш рет геохимиялық картаға түсірілді.
Тәжірибелік құндылығы
Тәжірибелік тұрғыда, Талапты аумағы топырағындағы ауыр металдар қосылыстары формаларының мөлшері жайындағы ақпараттар біршама құнды болып табылады:
- табиғатты тиімді пайдалану стратегиясын дайындауда, геохимиялық бақылауды ұйымдастыруда және одан әрі жетілдіруде маңыздылыққа ие,
- өсімдіктер арасындағы, сонымен қатар ауыл шаруашылығы дақылдары арасындағы эпидемиологиялық ауруларды болжауға мүмкіндік береді;
Топырақ құрамындағы ауыр металдар мөлшерін көрсететін картасызбалар өсімдікті қоректендіру тәртібін оңтайландыру мақсатында іс-шаралар дайындауда қолданылуы мүмкін.
Қорғалатын жағдайлар
Келесідей негізгі жағдай қорғауға шығарылады:
- Зерттелетін топырақ типтерінің аймақтық ерекшеліктері және олардың ауыр металдар қосылыстары формаларының мөлшеріне және таралуына әсері.
I НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1.ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Ауыр металдар және олардың қоршаған ортаға түсу көздері
Ауыр металдар - тығыздығы темірдің тығыздығынан (7,874 гсм3) артық болатын түсті металдар тобы. Оларға мырыш, қорғасын, қалайы, марганец, висмут, мыс, сынап, сүрме, никель, кадмий жатады. Ауыр металдардың көптеген қосылыстары, әсіресе, тұздары организм үшін зиянды. Олар тағам, су, ауа арқылы ағзаға түскенде ыдырамайды, кейбір органдарға (бүйрек, бауыр, буын, т.б.) жиналып, денсаулыққа қауіп төндіреді. Сондықтан ауыр металдардың қоршаған ортадағы мөлшері белгіленген шамадан аспауы керек. 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.[1]
Мырыш (лат. Zincum), Zn - элементтердің периодты жүйесінің II-тобындағы химиялық элемент, асыл металдардың бірі. Реттік нөмірі 30, атом массасы 65,39. Мырыш ерте заманда жез түрінде белгілі болған, таза түрі
16 ғасырда алынған. Жер қыртысындағы массасы бойынша мөлшері
8,3x10-3%. Ол полиметалды сульфид кендерінің құрамында кездеседі. Негізгі минералдары: сфалерит (мырыш алдамышы) және вюрцит, смитсонит, каламин, цинкит. Мырыш гексагональды тығыз қапталған торы бар күміс түсті ақ металл, тығызд. 7,133 гсм3, балқу t 419,5°С, қайнау t 906°С. Тотығудәрежесі +II. Ылғалауада және суда 200°С-қа дейін тұрақты, тотығуға гидроксикарбонатты беттік пленкасы кедергі жасайды; қышқылдар және сілтілермен, аммиак және аммоний тұздарымен, ылғал күйіндегі Cl2, Br2-мен, қыздырғанда О2-мен әрекеттеседі. Мырыш жез, нейзильбер, томпак, тағы басқа қорытпалардың құраушысы; болат және шойынды мырыштау үшін (бұл кезде коррозияға қарсы қаптама түзіледі), ұшақтар мен автомобильдердің майда бөлшектерін, химиялық ток көздерінің электродтарын жасауда, күміс пен алтынды қорғасыннан бөлуде қолданылады. Мырыштың оттекті қосылыстарының маңыздысы мырыш (ІІ) оксиді ZnO - түссіз кристалл, балқу t 1975⁰С. Су, спирт, эфирде ерімейді, ал қышқылдарда, сілтілерде ериді. Табиғатта "цинкит" деген атпен белгілі. ZnO - мырыш буларын ауада немесе оттекте жағу және табиғи ZnS-ті күйдіру арқылы алынады. Ол бояғыштарда ақ пигмент (мырыш әгі), электроникада шала өткізгіш материал ретінде, тағы басқа мақсаттарда қолданылады. Мырыш гидроксиді Zn(OH)2 - мырыштың ерігіш тұздары мен сілтілер арасындағы реакцияда түзіледі. Ол ақ түсті тұнба, қышқылдар және сілтілерде ериді. Аммиак ерітіндісінде еріп, кешенді қосылыстар түзеді. Мырыш тұздарының маңыздылары: ZnS, ZnCl2, ZnSO4, Zn(СН3CОО)2. Мырыш сульфиді ZnS - түссіз кристалл, балқу t 1775⁰С, суда ерімейді, қышқылдар әсерінен ыдырайды, литопон деген ақ бояу құрамына кіреді. Табиғатта сфалерит (мырыш алдамышы) және вюрцит минералдары түрінде кездеседі. ZnCl2 немесе ZnSO4 ерітінділерінен натрий немесе аммоний сульфидімен тұндыру арқылы алынады. Мырыш хлориді ZnCl2, түссіз кристалл, балқу t 318⁰С, қайнау t 732⁰С, суда (20⁰С кезінде 100 г-да 367 г), суда, спиртте, эфирде ериді, өте гигроскопты. Мырыш сульфидін (ZnS) натрий хлоридімен (NaCl) қыздыру және тұз қышқылын Zn, ZnСО3 немесе ZnО-мен әрекеттестіру арқылы алынады. Ол негізінен қағаздарды ағартуда, улағыш ерітінділердің құраушысы ретінде, ағашты шіруден сақтау мақсатында қолданады. Мырыш сульфаты ZnSO4 - түссіз кристалл, суда ериді (20⁰С кезінде 100 г-да 54,1 г). Ерітінділерден мырыш купоросы (ZnSO4*7Н2О) түріндеc кристалданады. Zn немесе ZnO-ін Н2SO4-пен әрекеттестіру арқылы алынады. Мырышты электролиз арқылы алуда және мырыштауда электролит құраушысы, матаны бояуда улағыш, флотореагент, микротыңайтқыш ретінде, тағы басқа салада қолданылады. Мырыштың тағы бір маңызды қосылысы мырыш ацетаты Zn(СН3CОО)2 - балқу t 235 - 237⁰С кристалл, суда
(20⁰С кезінде 100 г-да 30 г немесе 100⁰С-та 44,6 г), спиртте ериді. Ол Zn немесе ZnО сіркеқышқылымен әрекеттескенде алынады. Органикалық синтез өнеркәсібінде - катализатор ретінде, медицинада, тағы басқа өнеркәсіптерде қолданылады. Мырыш органикалық қосылыстар - құрамында Zn - С байланысы бар қосылыстар. Негізгі типтері: R2Zn, RZnНаl. Олардың Аlk2Zn қосылысы - сұйық, Аr2Zn - кристалл, RZnHal - балқымайтын ақ зат. Еріткіштерде ериді. Аlk2Zn (С4-ке дейін) - ауада өздігінен жанады; су, спирт, қышқылдар және аминдер мен қарқынды әрекеттеседі. Оны ZnHal2-ні магний органиклық қосылыстармен (немесе Ar2Hg) не алкилгалогенидтерді Zn - Сu қорытпаларымен әрекеттестіру арқылы алады.[2]
Қорғасын (лат. Plumbum), Pb - элементтердің периодты жүйесінің IV-тобындағы химиялық элемент, асыл металдардың бірі. Реттік нөмірі 82, атом массасы 207, 2.[3] Қорғасын өте ерте заманнан белгілі, одан жасалған тиын ақша, медаль ондар ертедегі Египет қазбаларынан көп табылған. Жер қыртысындағы мөлшері 1.6 - 07 %, ол жеке күйінде кездеседі. Ең маңызды кені- галенит- қорғасын жылтыры PbS; Қазақстандағы кендері Оңтүстік және Шығыс Қазақстанда және Қарағанды облысында. Қорғасын бос күйінде көкшіл-сұр түсті жұмсақ және ауыр металл, оңай балқиды. Қорғасынды өндіру үшін, оның рудасын алдымен байытады, одан шыққан концентратта 40-78% қорғасын болады. Концентраттағы қорғасын көбіне полиметаллургия әдісімен алынады. Қорғасын-өнеркәсіп пен техникада кең пайдаланылатын түсті металл. Ол атмосферада коррозия және қышқылдар әсеріне төзімді болғандықтан, химиялык аппапатуралар (әсіресе, күкірт қышқылы өндірісінде) және кабель, оқ, бытырадайындауда, радиоактив сәулелерінен қорғануда, медицинада кең қолданады.[4][5]
Қоршаған ортадағы ауыр металдар
Қазіргі кезде барлық табиғи орталарда бақыланып отырған ластаушы химиялық заттардың негізгілерінің бірі - ауыр металдар. Көптеген ауыр металдар, олардың ішінде қорғасын, кадмий, хром, никель улы заттардың қатарына жатады. Олар тағам, су, ауа арқылы организмге түскенде ыдырамайды, керісінше, тірі организмдерде жинақталып, ұзақ уақыт бойы сақтала алады және аккумуляцияланған у ретінде әсер етеді. Сондықтан, ауыр металдардың қоршаған ортадағы мөлшері белгіленген шамадан аспауы керек [6].
Металдардың осы қасиеттеріне және қоршаған ортаның бақылаусыз ластануына байланысты, өткен ғасырдың 50-ші жылдарынан кейін тірі организмдердің жаппай улануы байқала бастаған.
Соңғы кездерде экожүйелердіың өздігінен тазаруы, 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.
Ауыр металдардың 80%-ы микроэлементтердің қатарына жатады. Микроэлементтердің ауыз су мен тағам өнімдерінде жетіспеуі зат алмасудың бұзылуына, нәтижесінде эндемиялық аурулардың дамуына әкеліп соқтырды. Ал, ауыр металдардың өсімдіктер мен жануарларда артық мөлшерде жинақталуы олардың ағзасында жүретін тіршілік үшін маңызды үдерістерге қауіп төндіреді. Бұл, ауыр металдардың суда, топырақта қалыпты мөлшерде болу қажеттілігін талап етеді. Себебі, қоректік тізбек арқылы таралып, биотаға және адам ағзасына түседі де, оларға кері әсер етеді. Өндіріс қалдықтарының қоршаған орта нысандарына түсуін, жинақталуы мен миграциялану заңдылықтарын зерттеу олардың әсерін дұрыс бағалауға мүмкіндік береді. [7]
Қорщаған ортадағы ауыр металдардың түсу көздері.
Ауыр металды кендердің құрамы өте көп болып келеді. Оларды тиімді пайдалану үшін шикізатты кешенді өңдейтін комбинаттар құрылған.
Ауыр металдарға күкірт ілесіп жүреді. Оның кендегі мөлшері 40% -ға дейін жетеді (Шығыс Қазақстандағы Николаев кешені). Балқыту кезіде улы күкіртті газ пайда болады. Газды бөліп алып, оны күкірт қышқылына айналдырады. Бұның қоршаған ортаға тигізетін зияны мол.
Ауыр металдардың тағы бір ерекшелігі - құрамында пайдалы компоненттердің аз болуы. Сондықтан балқыту зауыттары шикізат көзіне таяу орналасады. Бұл - оларды орналастырудағы негізгі принцип.
Ондай кендерді байыту үшін , әр компонентті біртіндеп ала отырып, көп кезеңді флотация қолданады. Концентратты арнаулы пештерде балқытып, тазартылмаған металл алады. Оны шақпақтап (зиянды қоспалардан тазартып), таза шақпақталған металл алады. Біздің елімізде ауыр түсті металдарды - қорғасын-мырыш (полиметалл) өндірісі салалары шығарады.
Қорғасын және мырыш өнеркәсібінің ортақ шикізат базасы - полиметалл кендері бар. Ұзақ уақыт бойы олардың қоры жөнінен Шығыс пен Оңтүстік алда болды. Шығыстың кенінде қорғасынға қарағанда мырыш көп. Керісінше, Оңтүстіктің кенінде мырышқа қарағанда, қорғасын көп. Қорғасын, мырыш өнеркәсібінде концентраттың құрамында металл көбірек болады (45-65%).[8]
1.2 Топырақтардағы ауыр металдар және топырақтардың ластануы.
Топырақ - биосфераның арнайы құраушыларының бірі ғана емес, геохимиялық ластаушы құраушыларды жинақтаумен қатар, химиялық элемент пен қосылыстардың атмосфераға, гидросфераға және тірі заттарға тасымалдануын бақылайтын табиғи буфер болып табылады. Әртүрлі қазбалар әсерінен жинақталатын микроэлементтер топырақ бетіне түсу нәтижесінде, химиялық және физикалық қасиеттерінде өзгерістер орын алады. Топырақты ластайтын заттар химиясы соңғы уақытта көптеген зерттеу жұмыстарына өзек болса да, біздің ластаушы-микроэлементтер жөніндегі біліміміз толықтыруларды қажет етеді. Топырақ құрамында ластаушы құраушылардың болу ұзақтығы биосфераның өзге бөліктерімен салыстырғанда жоғары, ал топырақтардың ауыр металдармен ластануы мәңгілікке созылады. Топырақтарда жинақталған металдар сілтісіздендіру, өсімдіктерді тұтыну, эрозия және дефляция кезінде баяу жойылады. Иимур және өзгелердің есептеуі бойынша ауыр металдардан жартылай жоюдың алғашқы кезеңі (яғни, бастапқы концентрациядан бастап жартылай жою) топырақтар үшін лизиметр шарттары бойынша келесідей ерекше түрленеді: Zn үшін - 70 пен 510 жыл аралығы,
Cd - үшін 13-тен 1100 жылға дейін, Cu үшін 310-нан 1500 жылға дейін,
Pb - 740 жылдан 5900 жылға дейін. [9]
Топырақтардағы еңгізу - шығару теңгерімі жаһандық ауқымда топырақтың беткі қабатындағы микроэлементтердің концентрациясы индустрия мен ауыл шаруашылық қызметінің кеңеюімен өсетінін көрсетті. Топырақтардың беткі қабаты жергілікті ластанумен қатар, ластанудың аймақтық тасымалына да ұшырауы мүмкін деген болжам бар. Первес [10] қалалардағы топырақтардың зақымдану дәрежесінің жоғарылығы сонша, олардың құрамындағы қалалық ортада негізгі ластау көзі болып табылатын бірнеше микроэлементтерді қалалық және ауылдық топырақ үлгілерінің сынамасы түрінде теңдестүруге болатынын көрсеткен. Токиода шаңдардың әсерінен ауыр металдардың жыл сайынғы қосылуы Cd 0,05 мгкг және
0,5 мгкг Pb мен Mn құрайды, [11].
Көптеген жарияланымдарда, топырақтардың аймақтық ластануы негізінен өндірістік аудандар мен ірі елді мекендердің орталықтарында орын алатыны көрсетілген. Мұндағы микроэлементтердің негізгі көздеріне өндіріс орындары, транспорт және коммуналды ағын сулар жатады. Бірақ микроэлемент-ластаушылардың ауа арқылы ұшқыш қосылыстар (мысалы, As, Se, Sb, Hg) түзе отырып үлкен қашықтықтарға тасымалдануына орай, микроэлементтердің топырақтағы табиғи деңгейін анықтау қиын.
Микроэлементтердің ауадағы көздері болуына байланысты олар топырақтарға суару кезінде тыңайтқыштар, пестицидтер түрінде түседі. Кейбір өндірістік аудандардағы топырақты ластаушыларға металлургиялық зауыттардың қалдықтары мен ауыр металдарды тасымалдау кезіндегі шаңдану жатқызылады [12, 13, 14]. Бірқатар зерттеу жұмыстарында, бейорганикалық фосфатты тыңайтқыштарды ұзақ уақыт қолдану топырақтағы Cd, F табиғи үлесін арттырады, ал өзге As, Cr, Pb, Vсияқты элементтер үлесі өзгеріссіз қалады. Ағын сулармен суарудың топырақ құрамына әсері ерекше мазасыздық тудырады. Бұл тақырып көплеген зерттеу жұмыстарына арқау болған. Суару кезінде микроэлементтердің жинақталуын тоқтату бойынша ұсынылатын стандарттар мен нұсқаулықтар әлі талқылану сатысында. Бірақ, бірқатар авторлар микроэлементтер қоспасының максималды шектерін көрсеткен. Бағалаудағы кейбір ерекшеліктерге қарамастан, авторлардың топырақтағы ауыр металдардың максималды концентрациясына байланысты ойлары бір жерге тоғысқан. Жапонияның күріш алқабы үшін рұқсат етілетін максималды шектік мәндер көрсетілген. Күрішті өсірудің негізгі көрсеткіштері анықталған:
Cu - 125 мгкг (0,1 n HCl ерітілген ) As - 15 мгкг (1 n HCl ерітілген ), [11]. Cd топырақтағы қауіпті концентрациясы 1 мгкг аспайтын оның күріштегі рұқсат етілген концентрациясы бойынша анықталған. Рұқсат етілген шектерді бекіту кезінде өсімдік-топырақ жүйесін ғана емес топыраққа шаққанда өзге химиялық элементтердің арасындағы арқатынасын ескерген жөн.
Өндірістен ластану және ағын сулармен суарылу әсерінен шектік мәндерден асып кетекен аймақтар - бақшалар мен жеміс бақтары да бар. Ағындардағы ауыр металдардың көп мөлшерде болуы оларды ауыл шаруашылығында қолдануға кедергі туғызады. Бірақ Первес, ағын суларды қолдану кезінде Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd артық мөлшерінен туындайтын олардың фитоулылығы жөнінде ғана алаңдаған жөн деген тұжырым жасаған. Андерсон мен Нильсонның [15] бақылауы бойынша суару кезінде ағын суларды ұзақ уақыт қолдану топырақтағы Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd болуын арттырған. Ал астық тұқымдас дәндерінде осы элементтерден тек Zn, Cu, Ni, Cd, ал сабақтарында Zn, Cu, Pb, Cr жинақталған. Бірқатар авторлардың еңбектерінде ағын сулармен суарылудың жоғарылатылған көрсеткіштері көрсетілген, себебі өсімдіктерге ауыр металдар салыстармалы түрде аз қолжетімді болып табылады, [16, 17]. Бекетт және т.б алқаптарды суаруда ағын суларды қолдану кезінде қарапайым мониторингке Zn, Cu, Ni, Pb, Cd деңгейлері қосылса, Ag, Ba, Co, Sn, As, Hg деңгейлерді бақылау қажеттілігі туындайтындығы жөнінде тұжырымға келген [18].
Ауыр металдармен зақымданған топырақтардан сырт көзге қалыпты, бірақ адам мен жануар ағзасына зиянды өнімдер алынады. Егер Hg, Cd, Pb металдарының топырақтағы концентрациясы шектік мәндерден жоғары болмаса, олардың тағамда болуы ФАО мен ВОЗ бекіткен тұтыну деңгейіне сәйкес келетіні есептелген [19]. Осылайша, ағын сулардың құйылу кезіндегі қауіпсіздігі микроэлементтердің топыраққа түсу деңгейімен анықталады. Жақында Гондарчук пен Сидоренко сау тағам өндірісіне қолдануға арналған микроэлементтердің топырақтағы рұқсат етілген шектерін жариялады. Бірақ кейбіреулері топырақтағы металдардың еритін фракциясына жатады. Топырақтағы микроэлемент-металлдардың жалпы үлесі гигиеналық шектеулерге сүйене отырып, Несвиж және Саетпен ұсынылып келесі мәндерді құрады: 23 мгкг Cu үшін, 150 мгкг Zn үшін, 35 мгкг Ni мен Pb үшін.
Ауыл шаруашылығы өндірісіне арналған топырақтағы микроэлементтердің, оның ішінде ауыр металдардың болуын әртүрлі факторларға сүйене отырып есептеуге болады. Қолданылатын нормаларды бағалауда төмендегі аспектілерді ескереген жөн:
1. Топырақтағы микроэлементтердің бастапқы үлесі.
2. Әрбір элемент пен әрбір ауыр метал бойынша жалпы қоспа.
3. Ауыр металдардың жалпы кумулятивті жүктемесі.
4. Ауыр металдар мөлшерін шектеу.
5. Өсімдікке улылық әсері бойынша микроэлементтердің тепе-теңдігі.
6. Топырақтағы микроэлементтер концентрациясының шектік мәндері.
7. Бір-бірімен әрекеттесуші элементтердің салыстырмалы мөлшері.
8. Топырақтың сипаттамасы, мысалы рН, карбонаттылығы, органикалық заттың мөлшері, сазды фракцияның құрамы мен ылғалдылығы.
9. Енгізу-шығрау теңгерімі.
10. Өсімдіктердің сезімталдығы.
Луин мен Бекетт ағын сулармен суарылу кезіндегі топырақтағы микроэлементтердің жиналуының мониторингтік шолуын жасаған,[20]. Олардың зерттеуі бойынша уақытқа тәуелді топырақ құрамындағы ауыр металдардың мөлшері жөнінде қорытынды тексеруді қажет етеді.
Топырақ типі мен өсімдіктердің әртүрлілігі, өсу шарттары топырақтың ластануы өсімдіктегі микроэлементтердің жағдайына түрліше әсер етуіне алып келеді. Кейбір авторлар ауыр металдармен ластануға топырақтың қарсы тұруы түсінігін қолданады. Ол метал-ластанушылардың критикалық деугейімен анықталады. Әдетте, құрамында органикалық заттары көп қышқылдығы төмен топырақтың қарсыласуы жеңіл құм қышқылды топыраққа қарағанда жоғарырақ болып келеді. Сазды бейтарап топырақтар ортаға аз қауіп төндіре отырып, микроэлементтердің көп мөлшерін жинақтауға қабілетті. Бірақ мұндай топырақтардың жалпы химиялық тұрақсыздығы биологиялық белсенділігінің төмендігіне, рН мәнінің төмендеуі не артуына және органо-минералды комплекстердің деградациясына әкелуі мүмкін.
Құнарлы топырақтардың ластануы қазіргі таңда қалыпты құбылысқа айналды. Әдетте қышқыл жаңбыр (негізгі құрамында SO2 және HF) жауған аймақтардың топырақтары әртүрлі металдармен ластанады. Топырақ ластануының мұндай комбинациясы олардың қоршаған ортаға әсерін айтарлықтай қиындатады,[21].
Топырақтың мырышпен ластануы. Zn-тің антропогендік көздері - бұл ең алғаш түсті металлургия кәсіпорындары мен агртехникалық қызмет болып табылады. Қазіргі кезде топырақтың мырышпен ластануы кейбір аудандарда мырыштың топырақтың жоғарғы қабатында жиналатынына алып келді .
Лизиметрмен Zn-тің ластанған топырақтан жартылай жойылу периодын есептеу Zn-тің мөлшерінің жылдам төмендейтінін көрсетті және құрамында мырыштың концентрациясы 2210 мгкг болатын топырақтағы оның концентрациясы 70-81 жылда екі есеге төмендейді [11]. Басқа тәжірибелердің мәліметтері бойынша ластанған топырақтан Zn-тің жартылай жойылу уақыты айтарлықтай ұзақ. Мырышпен ластанған топырақтың сапасының қайта қалпына келуі әктас жәненемесе органикалық затты қосу арқылы оның биологиялық қол жетімділігінің шектелуіне негізделген. Суару үшін коммуналды ағынды суларда мөлшері жоғары болатын еритін Zn-органикалық кешендер топырақта өте қозғалмалы болады, сондықтан өсімдіктерге қол жетімді [22]. Топырақтың Zn-пен ластануы қоршаған ортаны қорғаудың маңызды мәселесіне айналуы мүмкін.
Топырақтың қорғасынмен ластануы. Соңғы кездері топырақтағы қорғасынның антропогенді қоспаларының күйі ерекше назарға ие болуда. Себебі адамдар мен жануарлар үшін бұл элемент қауіпті, ол екі жолмен организмге түсуі мүмкін: тағам арқылы және шаң-тозады жұтқанда.
Әр түрлі жер бетіні экожүйелеріндегі өңделетін және өңделмейтін топырақтың беттік қабатында Pb-ның мөлшерінің үздіксіз артатыны анықталған [23]. Әр түрлі көздерден ластануға ұшырайтын топырақтың беттік қабатында Pb-ның жиналуы кейбір жерлерде топырақтың құрғақ затына шаққанда 2%-ға жететін концентрацияға дейін алып келді . Өсімдіктерге улы болатын қорғасынның мөлшерін бағалау оңай емес, алайда әр түрлі авторлар 100-500 мгкг аралығында тербелетін бір-біріне жақын мәндер береді.
Ластанған топырақтардағы Pb қосылыстарын зерттеулер нәтижелерін бірқатар авторлар келтірген [24]. Түсті металлургиядан кәсіпорындарынан түсетін қорғасын ластануларының негізгі үлесі минералды түрде болады (мысалы, PbS, PbO, PbSO4, PbO∙ PbSO4), ал автокөліктердің шығатын газдарда Pb галогенидті тұздар түрінде болады (мысалы, PbBr2, PbBrCl, Pb(OH)Br, PbO2, PbBr2). Құрамында Pb бар пайдаланылған газдардың бөлшектері тұрақсыз және оксидтерге, карбонаттарға және сульфаттарға оңай айналады.
Pb топыраққа әр түрлі және күрделі қосылыстар түрінде түсетіндіктен, оның реакциялары қатты өзгеруі мүмкін.Ластану арқылы қорғасын топырақта тұрақты ма, қозғалмалы ма екендігі туралы пікірлер әр түрлі. Тайлер [25] бойынша орман топырақтарындағы Pb ең тұрақты металл және сілтісіздендіру арқылы оның жалпы концентрациясын 10%-ға төмендетуге қажетті уақыт: ластанған топырақ үшін 200 жылды, бақылау топырағы үшін 90 жылды құрайды. Китагиси және Ямане [11]топырақтағы Pb-ның мөлшері екі есеге төмендейтін уақыт топырақтың сипатына, суару әдісіне және органикалық заттың қатысына байланысты 740-5900 жылды құрайтынын есептеген. Стивенсом және Уэлчем [26] Pb-ның қорғасын ацетатымен өңделген топырақтың жоғарғы қабатынан топырақ асты қабаттарына ауысатынын бақылаған. Бұл қозғалғыштық қорғасынның органикалық қосылыстармен еритін хелатты кешендер түрінде сілтісіздендірілуінің нәтижесінде ретінде қарастырылады. Бірақ әр түрлі экожүйелердегі Pb-ның балансын бақылу нәтижелері бұл элементтің енуі оның шығуына қарағанда жоғары болатынын көрсетеді. Мысалы, [27] бағалауы бойынша Данияның ауыл шаруашылық алқаптарындағы топырақтарындағы Pb мөлшерінің өсу екпіні жылына топырақтағы Pb-ның жалпы мөлшерінің 3,7%-ын құрайды. Топырақтың қорғасынмен ластануы негізінен қайтымсыз сипатқа ие, сондықтан Pb-ның топырақтың беткі қабатында жиналуы оның аз ғана енуінде де жалғаса береді.
Соңғы уақытқа дейін топырақта Pb-ның адсорбцияланған және тұнған иондарының ерімейтіндіген топырақтың қорғасынмен ластануы үлкен алаңдаушылық тудырмады. Қорғасынның топырақпен күшті адсорбциясы оны топыраққа қосу жалпы тұрақты және қайтымсыз сипатқа ие болатынын білдіреді. Бірақ тамырлардағы Pb-ның мөлшері оның топырақтағы мөшерімен ара қатынас орнатады, бұл Pb-ның өсімдіктермен сіңірілетінін көрсетеді. Кейбір топырақтық және өсімдіктік факторлардың (мысалы, топырақтың төмен рН-ы, топырақтағы Рb аз мөлшері, органикалық лигандтардың болуы) Pb-ның тамырлармен сіңірілуіне және оның өсімдіктердің жер беті бөліктеріне ығысуына жағдай жасайтыны белгілі. Сонымен қатар, Pb-ның топырақтың беттік қабатында жиналуы үлкен экологиялық маңызға ие, себебі бұл элемент топырақтың биологиялық белсенділігіне қатты әсер етеді. Бұл мәселе бірқатар авторлардың шолуларында қарастырылған [28], онда топырақта Pb-ның мөлшерінің артуы микробиотаның энзиматикалық белсенділігін шектейтіні көрсетілген, осының нәтижесінде толық ыдырамаған органикалық заттардың, әсіресе қалыпты жағдайларда да жылдам ыдырамайтын заттардың (мысалы, целлюлоза) жиналуы артады. Pb-мен байытылған топырақта нитраттардың жиналуын Войтович бақылаған [29].
Ниязова мен Летунова [30] бойынша топырақ микрофлорасы Pb-ды оның топырақтағы мөлшеріне пропорционал жоғары жылдамдықпен жинауы мүмкін. Консументтер, мысалы, жер құрттары да кейде топырақ субстратынан алынатын Pb-ды жинақтайды; бұл үдеріс топырақтың беткі қабатында Pb-ның екіншілік жинақталуында маңызды рөл ойнайды.
1.3 Ауыр металдарлың топырақтың әр түрлі кешендерімен өзара
әрекеттесуі және олардың миграциясы.
Көптеген топырақтардағы органикалық заттың басым бөлігі ағза қалдықтарының биологиялық ыдырауынан пайда болады. Бұл ыдыраудың соңғы өнімдері - гуминді заттар, төмен- және жоғарымолекулалық органикалық қышқылдар, көмірсулар, протеиндер, пептидтер, аминқышқылдар, липидтер, балауыздар, көпоралымды хош иісті көмірсутектер және лигнин қалдықтары. Мұнымен қоса топырақтарда жай органикалық қышқылдардың үлкен жиынтығынан тұратын тамыр жүйесінің заттары болады. Органикалық заттың құрамы мен қасиеттері климаттық жағдайларға, топырақ түріне және агротехникалық әдістерге байланысты болатындығын атап өту қажет.
Топырақтағы біршама тұрақты компоненттер - бұл гуминдік заттар. Олар құрылымы жағынан ұқсас, бірақ химиялық реакциядағы әрекеті бойынша ерекшеленетін фракцияларға жіктеледі: гуминдік қышқылдар, фульвоқышқылдар және көң. Гуминдік заттар иірілген полимерлік тізбек құрылымына ие және металл иондарымен үлкен ұқсастығы бар функционалды топтардың салыстырмалы түрде үлкен санын (СО2, ОН, С=С, СООН, SН, СО2Н) қамтиды. Әр түрлі топтардың өзіндік ерекшеліктеріне байланысты (әсіресе ОН және SН) гуминдік заттар кейбір катиондармен кешендік байланыстар құруға қабілетті. Топырақтың, сондай-ақ кейбір микроэлемент-аниондардың, мысалы В, І және Sе органикалық заттарменбайланыс құруы жақсы белгілі.Гуминдік заттар топырақтағы балшықты және қышқылдық бөлшектерде және сулы ортада жеңіл адсорбцияланады, және де олардың бұл қасиеті микроэлемент-катиондарға өте тәуелді [31], [32].
Гуминдік заттар мен металлдар арасындағы өзара әрекеттесу иондық алмасу, жер бетіндегі сорбция, хелатирлі қалыптасу, ұю және пептизация құбылыстары арқылы сипатталуы мүмкін.Әрбір катион үшін өзіндік позицияның болатындығын дәлелдеу оңай емес екендігін ескеру қажет, өйткені бұл катион түрлі молекулаларда екі немесе одан да көп лигандалармен байланысуы мүмкін. Органикалық заттар мен катиондар арасындағы барлық реакциялар судағы суда еритін жәненемесе ерімейтін кешендердің қалыптасуына алып келеді. Шолковитц және Копланд [33] табиғи сулардағы органикалық лигандалы микроэлементтердің кешендік қалыптасуы және хелатирлі қалыптасуына байланысты зерттеулер жүргізген. Осы зерттеулерге сәйкес, құрамында Fe, Co, Ni, Cd, Cu және Mn бар гуминді қышқылдар кешенінің ерігіштік шамасы бейорганикалық кешендер жайында болжанған мәліметтерге тікелей қарама-қайшы болып келеді. Гуминдік қышқылды бұл иондардың кешендік қалыптасуы жоғары рН (3-9,5) ерігіштікке және төмен рН (1-3) тұндыруға алып келеді.
Органикалық заттар топырақта және суда хелат түрінде болатын, сондай-ақ тұрақтылығы әр түрлі болатын металл иондарын тасымалдау және жинақтау үшін, осы иондардың өсімдік тамырына түсуі үшін маңызды. Металлоорганикалық кешендердің топырақтағы тұрақтылық константасын анықтау мақсатымен иондық алмасушылық тепе-теңдікті қарқынды зерттеу жүргізілген. Тұрақтылық константасының шамасы гуминдік қышқылдардың металдық кешендер құру қабілетін көрсетеді. Тұрақтылық константасы біршама төмен болып келетін металдардың фульвоқышқылдық кешендері әдетте жақсы ерітіледі және сондықтан да өсімдік тамырлары үшін біршама қол жетімді.
Тұрақтылық константасының ең үлкен мәндерін Cu2+, Pb2+және рН 5 шамасындағы гуминді қышқылды Cd2+ кешендері үшін Такамацу және Иосида [34] және рН 7 шамасындағы Cu2+, Zn2+, Ni2+ және Zn2+ кешендері үшін Китагиси және Ямане [11] белгілеген. Андржеевский және Розикиевич [35] гуминді қышқылды Mn2+,Co2+жәнеNi2+ кешендерінің ішінара ерігіштігін байқаған, ал Cu2+, Fe2+жәнеCr2+ кешендері ерімейді. Сондай-ақ барлық металл иондары арасында гуминді қышқылды ең көп ұстау Fe2+, Cu2+ және Zn2+ кешендерінде байқалатындығы белгіленген [36]. Дегенмен, Fe3+ және Al3+фульво қышқылдармен біршама тұрақты кешендер құрайды, бұл өз кезегінде, алюминий гидроксидінің полиморфизмдік түрленуінің кристалдануымен тығыз байланысты [37].
... 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