Файл қосу
Атмосфераның химиялық құрамы
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ШӘКӘРІМ атындағы СемЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
3 деңгейлі СМК құжаты
ПОӘК
ПОӘК 042-16-13.1.04
/03-2013
ПОӘК
<<Географиялық орта химиясы>> пәнінің оқу-әдістемелік материалдары
№ 2 басылым
10.01.2013 ж.
ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
<<Географиялық орта химиясы>>
<<5В011200 - Химия>> мамандығы үшін
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАРЫ
Семей
2013
Мазмұны
1
Глоссарий
3
2
Дәрістер
5
3
Практикалық сабақтар
52
4
Студенттердің өздік жұмыстары
53
1 ГЛОССАРИЙ
Абиотикалық фактор - тірі организмдерге әсер ететін ортаның бейорганикалық элементтерінің жиынтығы.
Антропогендік фактор (А.ф.) - қоршаған ортаға тигізетін адам баласы іс-әрекетінің тікелей немесе жанама әсері.
Адам экологиясы- адам мен оны қоршаған ортасының жеке, табиғаттың экономикалық, әлеуметтік қарым - қатынастарының ғылыми негіздегі заңдылықтарын зерттейтін кешенді пән.
Аллен ережесі - жылықанды жануарлардың климат суыған сайын құлағы, тұмсығы, құйрығы т.б. органдары қысқа бола береді, салмағы үлкейеді.
Бергман ережесі - белгілі бір түрге жататын жылықанды жануарлардың дене тұрқы үлкен болып, суық облыстарда көп кездеседі.
Биоценоз - табиғи жағдайлары бірегей жерлерде тіршілік ететін және бір - біріне әсер ететін өсімдіктердің, жануарлардың, микроорганизмдердің жиынтығы.
Биосфера - Жер қабатының <<тірі денелер>>, сондай- ақ <<денелер>> сияқты ұғымдарды ұстап тұратын бөлігі.
Биогеоценоз - тірі ағзалар мен қоршаған ортадағы өлі компаненттердің белгілі бір географиялық территорияда өзара байланыстағы, ішінде біртекті және табиғи шектеулі биосфераның ең кіші құрылымдық бірлігі.
Биоценоз - белгілі территориядағы немесе акваториялардағы тҥрлердің түрлі (жануарлардың, өсімдіктердің, микроорганизмдердің) дараларының өзара және қоршаған ортамен байланысып жатқан бірлестігі.
Вернадский В.И. - XX ғасырдың 20- жылдарында биосфера туралы тамаша ілім қалыптастырған орыстың (совет) белгілі геологы.
Геосфера - Жердің тірі емес бөліктері атмосфераны, гидросфераны және литосфераны біріктіретін географиялық бөлігі.
Өсімдіктер экологиясы - академик Комаров айтуы бойынша <<өсімдіктер мен жануарлардың комплексінің түзілуін, яғни осы климаттың және топырақ жағдайларында органикалық заттарды максимал турде беретін комплексінің түзілуі>>. Өсімдік тіршілігін олардың физиологиясын білмей адам үшін қажетті максимал пайда беру жағдайын тудыра алмаймыз.
Қоршаған орта - адамды қоршап тұрған және оның өмір сүруіне объективті әсер ете алатын, оның түрлі қажеттілігін (биологиялық, мәдени және басқадай) қанағаттандыра алатын объектілер бірлестігі.
Табиғи қоршаған орта - адамның өмір сүру іс - әрекетіне және оның қажеттілігін қанағаттандыратын, тірі және өлі табиғат объектілерінің, өзін қоршаған ортасының бөліктері.
Экожүйе - бір-бірімен заңдылықты қарым-қатынаста болшатын, зат алмасу мен энергия мөлшерінің таралуымен байланысты, тіршілік ортасындағы әртүрлі ағзалардың және өмір сүру талаптарының бірлестігі.
Экологиялық корреляция заңы - экожүйеде барлық тірі ағзалар бір-біріне сәйкестікте ғана өмір сүре алады. Ортаға бірдей талап қоятын екі түр бірге тіршілік ете алмайды.
Экожүйе - бұл зат айналымы жүретін кез-келген организм мен абиотикалық компоненттердің бірлестігі.
Экология- адамның тіршілік ортасы мен онымен қарым - қатынастары, табиғат және қоғам туралы ғылым.
2 Дәрістер
1 МИКРОМОДУЛЬ <<Кіріспе. Химиялық экология>>
1-тақырып. Кіріспе. Химиялық экология.
Дәріс мақсаты: курс құрылысы мен міндетімен және түсініктермен таныстыру
Жоспар:
1. Пәні және мазмұны.
2. Биосфера. В.И.Вернадскийдің биосфера туралы ілімі және ноосфера концепциясы.
3. Биосфераның химиялық ластануы.
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
Ғалымдар биосфераның ауадағы шекарасын жер бетінен есептегенде 15 км биіктікке дейін, суда -12 км тереңдікке дейін, жер қыртысында -5 км тереңдікке дейін болады деген ортақ шешімге келді.
Биосфера - адамдардың денесі сияқты,- дейді көрнекті орыс ғалымы, академик В.И.Вернадский.
Биосфера - экология ғылымының зерттеу саласы болып саналатын жер шарындағы тірі организмдер орналасқан экологиялық жүйе. Биосфераның
құрамына литосфераның жоғары қабаты, гидросфера түгелімен, сол сияқты
атмосфера қабаты кіреді. Биосфера тірі организмдердің тіршілік етуіне
қолайлы орта.
Биосфераның даму эволюциясы және оның болашағы тек Жер қыртысының дамуымен байланысты.
Академик В.И.Вернадский (1863-1945) биосфераны ғылыми тұрғыда
толық зерттеп, оның теориялық негізін салған.Оның биосфера туралы ілімі -
жаратылыстану ғылымдары бойынша осы күнге дейін маңызын жоймаған
теориялық еңбек. В.И.Вернадскийдің биосфера туралы негізгі идеялары өзінің <<Биосфера>> атты еңбегінде 1926 жылы жарық көрген. Аталған еңбекте
академик биосферадағы тіршіліктің дамуын, қалыптасуын, оның шекарасы мен болашағын зерттей келіп, <<биосферадағы тіршіліктің негізгі қозғаушы күші - Күн энергиясы мен химиялық элементтердің тірі және өлі заттар арасындағы миграциясы жүзеге асатын зат алмасу процесі, яғни организмдердің көбеюі мен дамуы>> деп тұжырым жасайды. Шын мәнінде, биосферадағы жалпы тіршіліктің пайда болуы бейорганикалық элементтер негізінде органикалық заттардың пайда болуы тұрғысынан қарастырылады.
Биосфера өзін құрайтын 3 құрамдас бөлігімен сипатталады. Олар - литосфера, гидросфера және атмосфера.
Академик В.И.Вернадский биосферадағы тіршілік процестерін зерттей
келе химиялық элементтердің бір тобын <<тірі заттар>> деп атады. Олар
биофильді заттарға жататын сутек, көміртек, оттек, азот, фосфор және күкірт
элементтері еді. Биофильді элементтердің атомы тірі организмдердің денесінде күрделі органикалық қосылыстар түзе отырып, көмірсуларды, липидтерді, ақуыздар мен нуклеин қышқылдарын құрайды. Ал бұл органикалық заттар тіршілік тірегі екені мәлім.
В.И.Вернадский биосфераның қалыптысу және даму эволюциясындағы
<<тірі заттардың>> рөлін өте жоғары бағалады. Тірі организмдердің, әсірісе адам баласының іс-әрекетін биосфера шегіндегі биогеохимиялық фактор деп бағалай келіп, биосфера өзін-өзі реттеп отыратын табиғи жүйе екендігін дәлелдеді.
Яғни, ғаламшардағы ең жоғары сатыдағы дамыған тіршіліктің өзі тірі
организммен байланысты екендігін баса айтты. Шын мәнінде, тірі организмдер ғарыштық энергияны жердегі химиялық энергияға айналдыра отырып, ғаламшардағы тіршіліктің көптүрлілігінің дамуына мүмкіндік береді. Осының бәрі биосферадағы химиялық элементтердің миграциясы болып табылады. Бұл процестер табиғаттағы зат және энергия айналымдарымен шектеліп, биосфера шегіндегі ғаламдық зат алмасулардың үздіксіз қозғаушы күшіне айналады.
Ең басты мәселе - биосферадағы айналымдардың қалдықсыз жүруі.
Соның нәтижесінде, биосфера деп аталатын <<үйімізде>> ешбір басы артық
зиянды қосылыстар түзілмейді, бәрі де қайтадан айналымға түсіп, табиғаттың
өзін-өзі тазартуы жүріп жатады. Ол процестердің ең басты қозғаушы күші -
Күн сәулесі екенін естен шығармауымыз керек.
В.И. Вернадский табиғаттағы зат айналымдарының тұрақты даму
процесіндегі адамның рөліне ерекше мән берді. Тіптен, оның дәлелдеуінше,
адам баласы теңдесі жоқ биосферадағы ең қуатты геологиялық күш ретінде
бағаланды. Яғни, болашақтағы биосфераның тағдыры адамзаттың ақыл-
ойының сапасына немесе деңгейіне байланысты екендігін болжай келе өзінің
өте маңызды теорияларының бірін тұжырымдады. Ол биосфераның жаңа
тұрғыдағы сипаты, Жердің сапалы қабықшасы - ноосфера туралы болжамдар
еді. Ал <<ноосфера>> деген ұғымды ғылымға француз математигі Э.Леруа
енгізген болатын.
Экожүйе дегеніміз - зат, энергия және ақпараттар алмасу нәтижесінде біртұтас ретінде тіршілік ететін кез келген ӛзара әрекетттесуші тірі ағзалар мен қоршаған орта жағдайларының жиынтығы .
Кейбір ғылымдардың көзқарасы бойынша <<биогеоценоз>> ұғымының мазмұны негізінен зерттеліп отырған макрожүйенің құрылымдық сипаттамасын берсе, ал <<экожүйе>> ұғымы ең алдымен оның функционалдық мәнін көрсетеді.
Табиғи экожүйелер көлемі бойынша әр түрлі болуы мүмкін: су қоймасы,
мұхит, шалғындық, орман, тайга, дала.
Экожүйе - ағзалар мен абиотикалық ортадан, олардың әр қайсысы бір-біріне
әсер ететін тірі табиғаттың негізгі функционалдық бірлігі. Экожүйенің тіршілікетуі тірі ағзалар жиынтығы мен ортаның арасында зат, энергия және ақпарат алмасуымен байланысты.
Экологиялық жүйелер функционалдық және құрылымдық белгілері бойынша
ерекшеленеді.
Құрлық экожүйелері (биомдар)
өсімдіктердің табиғи белгілері, ал су экожүйелері - геологиялық және
физикалық белгілері бойынша ерекшеленеді.
Кең қолданылып жүрген құрылымдық жіктелу бойынша ғаламшарды
төмендегі экожүйелерге бӛледі:
1) құрлық экожүйелері - тундра, тайга, орманды дала, дала, шөлейт, шөл,
тропиктер, тал;
2) тұщы су - ағынсыз су (көл, тоған) және ағынды су (өзен, бұлақ, жылға),
батпақтар мен батпақты ормандар экожүйелері;
3) теңіз экожүйелері - теңіздер мен ашық мұхит.
Термодинамикалфқ тұрғыдан экожүйелер қоршаған ортамен үнемі зат
және энергиямен алмасып отыратын және осы арқылы ішкі энтропиясын
тӛмендетіп, сыртқы энергиясын арттыратын ашық, тепе-теңдігі жоқ жүйе
болып табылады.
Мұндай жылдамдықпен бейорганикалық табиғаттан тірі заттарға қажетті
биогенді элементтердің ағысы жүріп отыратын болса, Жердегі олардың қоры
әлдеқашан таусылар еді. Бірақ, биогенді элементтердің үнемі қоршаған ортаға қайтарылып отыруына байланысты, өмір жалғасып келеді. Биоценоздағы түрлердің арасындағы қоректік қатынастардың нәтижесінде өсімдіктер синтездеген органикалық заттар, өсімдіктер қайта пайдалана алатын қосылыстарға дейін ыдырацды. Бұл процесс биологиялық зат алмасу деп аталады.
Биоценоз қоршаған ортамен заттық - энергиялық байланыссыз тіршілік
ете алмайды.
Бірлестіктерге тән қасиет - олардың жаңа биомасса жасауға қабілеті болып
табылады. Бұл қасиет жүйенің ӛнімділігі ұғымының негізінде жатыр.
Экожүйелердегі органикалық заттың жасалу жылдамдығын - биологиялық
ӛнімділік деп атайды. Тірі ағзалардың денесінің массасы биомасса деп атайды.
Экожүйенің биологиялық өнімділігі - бұл олардағы биомассаның жасалу
жылдамдығы.
Бірінші реттік өнімділік деп, бірінші реттік өндірушілердің биомассасының
түзілу жылдамдығын айтады. Бұл маңызды кӛрсеткіш. Себебі ол экожүйенің
биотикалық компоненті арқылы өтетін жалпы энергия ағынын, яғни экожүйеде мүмкін болатын тірі ағзалардың санын анықтайды.
100% күн энергиясының шамамен 1% - ы ғана хлорофилл сіңіреді де,
органикалық молекулалардың синтезіне пайдаланады (қалған 99%-ы күн
энергиясы шағылысады, жылуға айналып сіңіріледі немес суды буландыруға
жұмсалады).
Өсімдіктердің энергияны жинау (химиялық байланыстар энергиясы түрінде)
жылдамдығын жалпы бірінші реттік өнім деп атайды (ЖБӨ). Шамамен бұл
энергияның 20% өсімдіктер тыныс алуға және басқа тіршілік қызметіне
жұмсайды. (R) Тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсалатын энергияны алып тастағандағы органикалық заттың жиналу жылдамдығын таза бірінші реттік өнім (ТБӨ) деп атайды:
ТБӨ= ЖБӨ - R
Қоректену кезінде тамақ (зат пен энергия) бір трофтық деңгейден екіншісіне
өтеді. Қорытылмаған тамақты жануарлар экперименттерімен сыртқа шығарады (мұнда да органикалық затқа жиналған энергияның белгілі бір мөлшері болады).
Жануарлар да өсімдікер тәрізді энергияның бір бөлігін тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсайды. Тыныс алу, ас қорыту және экскрецияға
кеткен шығыннан басқа қалған энергия өсуге, тіршілігін ұстап тұруға және
көбеюге жұмсалады.
Гетеротрофты ағзалардың органикалық заттарды жинау жылдамдығын екінші ретті өнім (ЕӨ) деп атайды. Екінші ретті өнім барлық трофтық деңгейлерде болады.
2-тақырып. Атмосфераның химиялық экологиясы.
Дәріс мақсаты: Атмосфераның химиялық экологиясы түсініктерімен таныстыру
Жоспар
1. Атмосфераның химиялық құрамы
2. Атмосферадағы заттардың реакцияға қабілеттілігі.
3. Көктұман (смог) ұғымы.
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
1. Атмосфераның химиялық құрамы
Атмосфера пайда болғаннан бері жүздеген миллион жылдар өтті, барлық
тіршілік иелері оның құрамы бойынша қалыптасқан. Газ қабаты барлық тірі
организмдерді ультрафиолеттік, рентгенді және космостық сәулелерден
қорғайды. Атмосфера жерді метеориттердің құлауынан қорғайды.
Атмосферада күн сәулесі таралып, сүзілетін болғандықтан бірқалыпты жарық береді және де дыбыс таралатын орта болып есептеледі. Гравитациялық күштердің әсерінен атмосфера ғаламда таралмайдыда жермен бірге айналып жүреді.
Атмосфераның құрамы мен қасиеті әртүрлі биіктікте әртүрлі келеді, сондықтан да оны тропо-, страто-, мезо-, термо- және экзосфера деп бөледі:
1. Трофосфера ( полюстен 0-ден 7 км-ге дейін және экватордан 18 км-ге
дейін). Трофосферада барлық атмосфераның 80%-ы болады, ол жерде бүкіл су буы болады. Трофосферада температура орта есеппен әр 100 м сайын 0,6
өзгереді. Мұнда барлық ауа-райы дамиды. Жердегі ауа-райы мен климат
атмосферадағы жылу, қысым мен су буының құрамына байланысты дамиды.
Ауадағы барлық құбылыстар, яғни жаңбыр, бұлт, тұман, жел, дауыл, қар осы
трофосферада болады. Су буы күн энергиясын жұтып алады, ауа тығыздығын
арттырады және барлық шӛгінділердің кӛзі болып табылады. Трофосфераның температурасы 10-12 км биіктікте азайып -550С-ге дейін өзгереді. Трофосфераның шекарасында жіңішке жұқа қабатша - тропопауза орналасқан.
Өзендер сияқты белгілі арнасы жоқ, желдің ыңғайымен жүретін тропопаузаның ұзындығы мыңдаған км-ге, ені жүздеген км-ге, биіктігі 1-ден 3-км-ге дейін созылып жатады. Мұнда үнемі қатты дауыл болып, желдің жылдамдығы секундына 80-100 метрге дейін жетеді.Содан соң стратосфера орналасқан.
2.Стратосфера (40км-ге дейін). Трофосфераның жоғарғы бөлігі 55 км
Төңірегінде болады. Бұл ауаның бӛлігінде ауа температурасы әрбір 100 м сайын 0,1-0,20С шамасында ӛзгереді. Температура біртіндеп 00С-қа дейін төмендейді.
Стросферада ауаның шамамен 19 % болады, су буының шамасы азаяды. 22-
км биіктікте озон қабаты орналасқан. Оның кӛлемі аз, жалпы салмағы 3,29х10тоннадай шамасында болады. Озон қабатын жер бетіндегі атмосфералы қысымға сай қысыммен алып қарайтын болсақ, онда оның қалыңдығы 3 мм шамасында болады. Сондықтан да өте жұқа, жердегі түршілік үшін ерекше орын алатын осы озон қабатын сақтауға аса кӛңіл бөлген жөн.
Озонның екінші қасиеті - өте тұрақсыз. Ол тез бұзылып жоғалып кетеді.
Секунд сайын 100 тонна озон қабаты пайда болып, соншасы жоғалып кетіп
жатады. Ауада озонның бір жылдан артық сақталмайды. Озон қабаты күннің
ультракүлгін сәулесінің әсерімен ауадағы оттегі мен азот қостотығы және басқа да газдардың қосылуы нәтижесінде пайда болады. Стросферада ауа төменнен жоғарыға қарай жылжитын болғандықтан озон қабатын 25-50 км биіктікке дейін табуға болады, алайда қалыңдау тараған қабаты 25-30 км аралығында.
Озон қабаты ұзындығы 200-300 нанометр шамасындағы ультракүлгін
түстес күн сәулесін толықтай ұстап, жер бетіне жібермейді. Соның нәтижесінде 30-60 км биіктіктегі ауа 300С-қа дейін жылынса, одан тӛменгі қабаттарда өте салқын - 60-700С шамасында болады.
Озонның тез бұзылып, жоғалуына адамдар кінәлі. Халықшаруашылық
салаларында түрлі аэрозолдарды шашуға, бояуларды сұйылтуға, сырдың
жылтыр түрін кетіруге қолданылатын хлорфторметандар атмосфераға зиянсыз газ ретінде қосылады да 30 км биіктікке көтерілген соң күннің ультракүлгін түстес сәулесінің әсерімен хлорға, фторға бөлініп, кейін осы екеуінің септігінен озон қабаты бұзылады.
Атмосферада атом бомбаларын сынау, ғарышқа ракетамен жерсеріктерін
ұшыру, жоғары биіктікке ұшатын ұшақтар да озон қабатына өз зиянын тигізеді.
Стратосфера стратопаузамен аяқталынады.
3.Мезосфера (80 км-ге дейін). Онда температура - 60-800С-қа дейін төмендейді.
Мұнда полярлық көріністердің пайда болуына себеп болатын газдар ионы
жоғары екені байқалады. Мезосфера мезапаузамен бітеді.
4.Термосфера 800 км-ге дейінгі қашықтықта орналасқан. Жеңіл газдардың
сутегі мен гелийдің және зарядталған иондар саны кӛбееді. Термосферада
газдар ионды жағдайда болған соң кейде ионосферада деп те атайды. Ауаның
ионды болуы оның электрлік қасиетіне байланысты. Мұнда, мысалы, критон-
(Кr) көп жинақталғандықтан жердің кедергі жасау күші азайып, тіпті ӛзгеруі де мүмкін.
5.Экзосфера (1500-2000 (3000) км-ге дейін.) Мұнда космостық кеңістікке
атмосфералық газдың сейілуі болады. Ол атмосфераның ең жоғарғы бӛлігі
болып есептелінеді. Ауаның ең жоғары, өте селдір, биіктей келе көрінбей
кететін протондардан тұратын, 1000-1200 км-ден 1500 км-ге дейінгі аралықты Протоносфера деп атайды. Дәлірек айтқанда, протоносфера да жердің шегі емес, оны қоршап жатқан радиациялық белдеу деп аталатын қабат бар. Ондағы ауа күн сәулесімен келіп, жердің магнитті ӛрісі арнасына қосылған протон мен электроннан құралған.Олар жердің магнитті өрісінің күшімен шиыршық сым секілді айналып жүреді. Радиациялық белдеу (1500 км-ден 60000 км-ге дейінгі аралық) 3-ке бөлінеді:
-ішкі жағы- жерден 1500-4000 км аралығында, өте қуатты протондардан
тұрады;
- орта жағы-12000-20000 км аралығында, қуааты аз электрондардан тұрады;
-жоғарғы жағы - 50000-60000 км аралығында, қуаты аз электрондардан тұрады.
Осы қабатта қуаты 10 миллион амперге жететін қоршаулы тоқ жер шарын
айналып жүреді.
2. Атмосферадағы заттардың реакцияға қабілеттілігі.
Атмосфера деген атау гректің екі сөзінен: atmos - ауа және phaira-шар,алынған. Көбіне өзіміздің тіршілігімізде қолданытын ауаны біз атмосфера деп атай береміз Бірақ-та, бұл ұғым дұрыс емес, себебі ауа атмосфераньң негізгі бөлігінің бірі ғана. Атмосфера әр түрлі газ, су буы және ауа тозаңы бөлшектерінің қоспаларынан тұратын Жердің газ тәрізді қабыкшасы. Ауа осы газды қабаттың жреге жақын орналасқан бөлігінде шоғырланады және бұл ең тығызды қабат болып саналады. Жоғары биіктікке көтерілген сайын атмосфералық қысым төмендеп отырады: Биіктік (км) 0 1 2 3 4 5 20 50 100 Қысым (мм) 760 671 593 524 463 405 41,0 0,40 0,007 0С кезіндегі биіктігі 760 мм сынап бағынасына тең ауа қысымы өлшем бірлігі болып саналады. Интернационалдық жүйе бойынша км - 101 , 325 кПа-ға тең. Атмосфераның жалпы массасы 5,51.10/15 тоннаға (500 тирллион т) жуық, оның ішінде оттекке еклетіні 105 триллион тонна, жыл сайын жұмсалатын оттектің мөлшері 0,01%. Планетедағы оттекті тірі заттектер 5200-5800 жылда тоық жаңартады. Ал оның барлық массасы тірі организмдер арқылы шамамен 2000 жылда өтеді. Атмосфералық көмір қышқылының тірі организмдер арқылы өтуі 300-395 жыл аралығында.Атмосфераның құрылысы мен құрамы. Атмосфера жер бетінен жоғары қарай шамамен 3000 км-ге дейін созылады. Жоғарылаған сайын атмосфераның химиялық құрамы мен физикалық қасиеттері өзгереді. Температураның өзгеруіне байланысты атмосфера бірнеше қабаттарға (сфераларға) бөлінеді. Атмосферадағы бөлшектср өздері таралған кеңістікте толассыз козғалыста болғандықтан, көлемі мен пішінін сақтамайды. Сондыктан ауаның белгілі бір жерде қысымы артса, қысымы аз жаққа ауысып отырады. Ауаның осындай козғалысынан жел пайда болады. Жер бетінен әр шақырымға көтерілген сайын ауаның температурасы 6,5 "С төмендеп отырады да, ал 18-20 км биіктікте төмендеу тоқтатылып, температура тұрақталады, шамамен -- 56 "С болады. Атмосфераның бұл бөлігін тропопауза дсп атайды.Жер бетінен 20-50 км биіктікте орналасқан келесі кабат - стратосфе-ра. Ауаның қалған бөлігі осы кабатта болады, жел екпіні төменгі кабаттармен салыстырғанда мұнда оте баяу келеді. 25 км биіктіктен кейін бұұл кабаттың жоғары бөлігінде әр шақырымға көтерілген сайын температура орта есеппен 6 "С-ге жоғарылап отырады. 46-54 км биіктікте орналаскан аралық стратопауза кабаты, онда температура 0 "С шамасында.Жоғарыда қаралған кабаттардың үстіндегі атмосфера қабатында газ молекулаларының иондарға ыдырау қабілеті өте жоғары болғандықтан, оған ионосфера деген атау қолданылады. Бұл қабаттың калыңдығы бірнеше мыңдаған км-ге дейін созылады. Атмосфера қабатының нақты шекарасы аныкталмаған. Жер серікіері мен ракеталар арқылы алынған деректер бойынша атмосфера 10-20 мың км биіктікке дейін жайылған. Атмосфераның ең үстіндегі қабатын экзосфера деп атайды. Жер бетіне ең жақын орналасқан атмосфералық ауаның қүрамы күрделі. 400-600 км биіктікке дейінгі атмосфераньңқұрамы келтірілген көрсеткіштермен сипатталады.Космонавтар ( Сагдаев, Зайцев 1975ж) жүргізілген зерттеулер нәтижелеріне сүйенсек, 250-300 км биіктікте атмосфераның негізгі компоненті атомарлық оттек, 500-600 км-гден жоғары биіктікте атмосфераның негізгі құрамы - гелий мен сутек, атмосфераның ең сыртқы жоғарғы қабатын (1600 км жоғары) құрушы компонент атомарлы сутек.Ауаны көп компоненттен тұратын газды ерітінді деп айтуға болады. Оның құрамдық бөлімдерін негізгі үш топқа бөлуте болады: тұрақты өзгеріп тұратын және қосалқы. Біріншіге оттек (21,0 %) , азот (78,1% ) және инертті газдар (шамамен 1%) жатады.ауа сынамасының қай жерден алсақ-та соы газдардың атмосферадағы көлемі тұрақты болып келеді. Жалпы молекулалык. массасы (28,98). Екінші топқа көмір қышкыл газы (0,02 - 0,04%) мен су буы (4% - ке дейін) жатады. Ал қосалқы компоненттердің табиғаты және мөлшері сынама алынған жер бетінен көтерілген( жану процесстерінде және вулкандар атылғанда түзілген заттар, топырақ бөлшектері, т.б.), космостан түсетін қатты бөлшектер, сондай-ақ, әртүрлі өсімдіктер, жәндіктер мен микроорганзмдер жатады.Атмосфераны сарқылмайтын азот қоры деп айтуға болады. Азот айырбасқа жатпайтын биогенді элемент, себебі ол белоктар мен нуклеин қышқылдарының құрамына кіреді. Бірақ-та тірі организмдер атмосферадағы азотты өзінің тіршілігіне бос күиінде емес, тек әртүрлі қозғалыс түрінде ғана пайдалана алады. Экожүйе атмосфералық азотты көбінесе найзағай кезінде элекрт өрісінің әсерінен түзілетін оксид түрінде ғана қабылдайды. Сулы ортада немесе топырақта болатын кейбір бактериялар түрі мен көкшіл-жасыл балдырлар атмосфераның азотын өз бойына сіңіру арқылы жинақтап биогеохимиялвқ циклдарға қажетті түрге айландырып отырады. Осымен қатар өсімдіктерге қажетті азот қосылыстары топырақтағы оргнаикалық қалдықтардың ыдырауынан да пайда болады. Табиғатты азот алмасу процесі көміртек алмасу процесімен тығыз байланысты.Адамның шаруашылық іс- әрекетінің салдарынан праникті эффектісі, озон қабатының бұзылуы, қышқыл жаңбыр, тұмша сияқты қолайсыз құбылыстар тудыратын метан, азот оксидтері, т.б. газдардыңмөлшері өсуде. Атмосфера мен жер бетінің арасында жылу, ылғал және химиялық элементтер тұрақты алмасып отырады. Атмосфера арқылы жердің ғарышпен заттектер айналымы іске асады. Атмосфера мен жер беті арасында жылу мен ылғалдың алмасуы тұрақты болады. Оттектен, көмірқышқыл газынан, азоттан басқа ластушы компоненттерін атмосферда көп мөлшерде ьолуы биогеохимиялық циклдардың бұзылуына әкеп соғады. Атмосфера ластанған жағдайда жаңбыр суына онда еріген азот және күкірт оксидтері, тұздар қосылып ерітінді түзеді де << қышқыл жаңбыр>> немесе << тұзды жаңбыр>> жауады, тұмща да орын алады. Өнеркәсіпте және көлікте отын жанған кезде түзілетін азот оксидтері ( N2O. NO. NO2)
3. Көктұман (смог) ұғымы.
Күн сәулесінің әсерінен олар күрделі химиялық реакцияға қатысып, нәтежиесінде уытты фотооксидантты (озон, азот қышқылы) түзілуіне үлес косады. Атмосферада азот оксидтерінің фотооксиданттардың концентрациасы жоғары болған кезде адам улануы мүмкін. Соның салдарынан өкпесі ісінеді, сілемейлі қабығында жара пайда болады, басы ауырады, ұйқсы қашады. Құрамында азоты бар зиянды шығындылардың мөлшерін іштен қанатын қозғалтқыштар шығаратын газды жағу үшін каклизатор қолданып, ал өнеркәсіпкәсіпорындардың түтін шығаратын құбырларында азоатсыздандыратын қондырғыларды орнату арқылы азайтуға болады.Ауадағы зиянды заттектердің мөлшері олардың турбулентті ағыспен шашырауына, жауын-шашынға немесе гравитациялык күш арқылы төмен түсуіне байланысты. Атмосфераның ластануы мен негізгі биогенді элементтер айналымы арасында анық байланыс бар.Атмосфераны ластайтьн заттектерді топтастыруҚоршаған ортаға енген немесе шектен тыс мөлшерде пайда болған және ортаны ластайтын кез-келген физикалық агенттерді, химиялық затгектерді және биологиялык микроорганизмдерді ластағыштар деп атайды.Ластағыш заттектердің коршаған ортаға әсері физикалық, химиялық қасиеттеріне, олардың ыдырауы арқылы пайда болған өнімдердің қасиеттеріне және қоршаған ортаға тасталған әр тү рлі өндіріс шығарындыларының мөлшеріне байланысты. Ластағыштардың атмосферада таралуын анықтайтын ең негізгі параметрге олардың атмосферада болатын уақыты жатады. Осыған байланысты ластаушы заттектердің өзі немесе шығарындылар үш түрге бөлінеді:* әлемдік көлемде ластайтындар - кай жерде шығарылса да қоршаған ортада әлемдік аумақта тарайтын кабілеті барлар, атмосферада көп уақыт бойы (бірнеше жыл немесе айлар) сақталатьн шығарынды (тастанды) заттектер (көмір кышқыл газы, фреондар, жартылай ыдырау мерзімі бір айдан жоғарырадионуклидтср);* аймактық. (региондьқ) көлемде ластайтындар (бірнеше мемлекеттердің территориясы немесе бір елдің едәуір әкімшіліктік бөлігі кіруі мүмкін) - үлкен аймақты ластайтын, бірақ-та оның мөлшері осы жердің шекарасынан асқасын тез төмендегеніне қарамай ластанудың іздік мөлшерде жан-жаққа таралып, шектеулі уақыт (әдетте бірнеше тәулік) бойы атмосферада сақталатын шығарынды заттектер (күкірт пен азот оксидтсрі, пестицидтер, ауыр металдар);* жергілікті көлемде ластайтындар (бір жердің шеңбсрінен аспайтын) - атмосферада аз уақыт қана сақталатын шығарынды заттектер (ірі дисперсиялык аэрозольдар, күкіртті сутек және басқа заттектер, сонымен қатар жоғарыда келтірілген түрлердің өкілдері, мысалы, аласа көздерден шығатын күкірттің, азотгың, т.б. оксидтсрі). Әр түрлі көздерден шығарындының шығу ұзақтығына байланысты олар үздіксіз және бір дүркінді болып бөлінеді. Апатты жағдайлардағы шығарындылар бір дүркінділер тобына жатқызылады. Атмосфераға газ тәрізді ластағыштар мен аэрозольдар түтін мұржалары, аэрациялық шаң тартқыштар және әр түрлі желдеткіш қондырғылары арқылы тасталады. Биіктігіне карай ластаушы заттектер шығаратын көздер биік (Н > 50 м), орта биіктіктегі (Н = 10-50 м), аласа (Н = 2-10 м), жер үстіндсгі (Н < 2 м) болады'. Ластаушы компоненттердің ауада таралуы мен концентрациясы көздердің биіктігіне байланысты келеді. Атмосфералық ауаны ластаушы кездер мен ластағыштардың қүрамы. Атмосфера табиғи жолмен және адамның іс-әрекеті нәтижесінде ластанады. Атмосфераның табиғи жолмен ластануы жанартаудың атқылауына (жерде бірнеше мың жанартау бар, олардың 500-ден астамы активті түрде), тау жыныстарының үгітілуіне, шанды дауылдардың тұруына, орман өрттеріне (найзағай түскенде), теңіз тұздарының желмен аспанға көтерілуі мен ауадағы сулы ерітінді тамшыларының құрғауына, тірі организмдердің іріп-шіру процестеріне байланысты.Атмосфераны табиғи жолмен ластайтындарға аэропланктондар, яғни әртүрлі аурулар қоздыратын бактериялар, саңырауқұлақ споралары, кейбір өсімдіктердің тозаңдары жатады. Сонымен катар атмосфераны ластайтындар қатарына космос шаң-тозаңын жатқызуға да болады. Космос шаңы атмосферада жанған метеориттер қалдықтарынан пайда болады. Секундына атмосфера арқылы орасан жылдамдыкпен (11-ден 64 км/с дейін) 200 млн-ға жуық метеориттер ауа кабатынан өтіп отырады, 60-70 км биіктікте көбісі жанып үлгереді. Ғалымдардың болжамына сәйкес тәулігіне жер бетіне 10/18 кішігірім метеорит түседі. Жерді атмосфера үлкен космостық жаркыншактардан да сактайды. Жыл сайын жерге 2-5 млн. т космостык шаң түсіп отырады. Табиғи шаң да Жермен жанасқан атмосфераның құрамдық бөлігіне жатады. Ол ауада қалқып жүретін радиустары 1О6-1О'5 м Табиғи шаң бөлшектерінің тегі органикалык. және анорганикалык, олар келесі процестер нәтижесінде түзіледі:
* тау-кен жыныстарының және топырақтың бүзылуы мен желмен* орман, дала және шымтезек өрттері;
* теңізбетінен судың булануы.
Атмосфераның төменгі қабаттарын шаңмен ластайтын көзердің, арасында шөлді дала мен басқа да сусыз даланы айрықша атап кетуге болады.Атмосферадағы шаң буды суға айналдырумен қатар, күн радиациясын тікелей сіңіреді және тірі ағзаларды күн сәулесінен қорғайды.Заттектердің биологиялык. жолмен ыдырауы көп мөлшерде күкіртті сутектің, аммиактың, көмірсутектерінің, азот оксидтерінің, көміртектің оксиді мен диоксидінің және т. б. түзілуіне және олардың атмосфераға түсуіне апарады.Атмосфералык ластануға табиғаттың алапатты қүбылыстарының қосатын үлесі айтарлықтай жоғары. Мысалы, орта есеппен жанартаулардың атқылау нәтижесінде жылына атмосфераға 30-150 млн. т газ және 30-300 млн. т ұсақ дисперсті күл тасталып отырады, тек Пинатубо (Филиппин) жанартауы атқылаған кезде (1997) атмосфера ауасына 20 млн. т күкірт диоксиді шығарылды. Жанартаулар аткылағанда атмосфераға бірқатар фитопатогендік ативтілігі жоғары химиялық ластағыштар - сынап, мышьяк, қорғасын, селен түседі. Ірі орман өрттерінің салдарынан да атмосфера көп мөлшердегі шаңмен ластанады. Батыс Сібірде 1915 ж. болған орман өрті 1,5 млн. км2 ауданды қамтып, одан шыккан түтін 6 млн. км2-ге жуық аумаққа таралды.Атмосфералық ластанудың антропогендік (жасанды) көздеріне өнеркәсіптік кәсіпорындар, көлік, жылу энергетикасы, түрған үйлерді жылыту жүйелері, ауыл шаруашылығы, т. б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындардың ғана қоршаған ортага әсер етіп ластауын мынадай негізгі түрлсрге бөлуге болады: шикізат, материалдар, құрал-жабдыктар, отын, электр энергиясы, су, қалдықтар, онімдер, атмосферага таралатын шыгарындылар (газ, бу,ауа тозаңы), энергетикалық шығарындылар, шу, инфрадыбыс, ультрадыбыс, діріл, электромагнитті өріс, жарык, улыракүлгін, лазерлі сәулелер, иондағыш шығарындылар және т. б. Ауаны ластайтын компоненттердің химиялык қүрамы отын-энергетика ресурстарының түріне, ендірісте қолданылатын шикізатқа, оларды өңдейтін технологияға байланысты келеді.
Өзін-өзі бақылау сұрақтары:
1. Ауаны ластаушы компоненттер
2. Атмосферадағы заттардың реакцияға қабілеттілігі калай өлшенеді
3. Атмосфераның химиялық құрамы
2 МИКРОМОДУЛЬ. Гидросфера.Литосфера химиялық экологиясы
1-тақырып. Гидросфераның химиялық экологиясы.
Дәріс мақсаты: Гидросфераның химиялық экологиясы түсініктерімен таныстыру
Жоспар
1. Су құбырларын ластаушы көздер
2. Гидросфераға антропогендік әсер
3. Су ресурстарының негізгі ластаушылары
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
Жер шарының сулы аудандарының жиынтығын гидросфера деп атайды. Гидросфераға мұхиттар, теңіздер, ӛзендер, тоғандар, ми батпақ, топырақтағы, жер астындағы және атмосфералық ауадағы сулар кіреді. Дүние жүзінің (3/4) бөлігі су. Мұхит теңіздердің жалпы аудандары құрғақ территорияның ауданынан 2,5 есе артық. Гидросфера биосфераның басқа бөліктері - литосфера (жер асты сулары), атмосфера (булы дымқыл) және оларда тіршілік ететін тірі организмдермен тығыз байланыста. Гидросфераның жалпы көлемі 1455 млн км.
Жалпы су қорының 97,5% тұзды минералды болып келеді. Теңіз суларын
ерітінді деп есептеуге болады, себебі бұл сулардың құрамындағы тұздардың
мөлшері орта есеппен 35 г/кг. Менделеев перйодтық системасындағы барлық
элементтер жер бетіндегі сулардың құрамында (жерасты суларында 62-сі)
кездеседі. Бірақ та олардың ішінде теңіз суларының негізгі тұздылығын
құратындарға натрий, магний, калций катиондары мен хлорид, карбонат,
сульфат аниондарын жатқызуға болады. Басқа химиялық элементтердің
мөлшері негізгі иондардыкімен салыстырғанда анағұрлым төмен болғанымен, олардың теңіз бен теңіздегі тірі организмдерге жүретін химиялық процестерге қосатын үлесі өте зор. Олардың ішінде тірі организмдер өз тіршіліктеріне
пайдаланатын азотты, фосфорды, кремнийді ерекше атап өтуге болады, бұл
элементтердің теңіз суындағы мөлшерін реттеп отыратын теңізде тіршілік
ететін жан-жануарлар мен өсімдіктер.
3. Су ресурстарының негізгі ластаушылары
Жер беті мен жер асты суларына зиянды заттектерді, микроорганизмдерді
және жылуды енгізетін көзді ластаушы көз деп,ал судың сапалық нормасын
бұзатын компоненттерді ластағыш заттар деп атайды.
Табиғи суларды ластайтын компоненттер биологиялық және физикалық-
химиялық қасиеттеріне қарай бірнеше топқа бӛлінеді:
1.Физикалық күйіне байланысты: ерімейтін, коллоидты, еритін;
2.Табиғатына қарай - минералды, органикалық, биологиялық немесе бактериалық.
Минералды компоненттерге анорганикалық қосылыстар,яғни суда еритін
және онда молекулалық пен иондық түрде болатын заттектер жатады. Табиғи
суларда еріген түрде әр түрлі газдар, сонымен қатар еріген тұздар
болады. Бұлардың бар-жоғы химиялық әдістерді қолдану арқылы
анықталады, себебі еріген қоспалар құмды және қағаз сүзгіштерін ұсталмайды.
Органикалық компоненттерге өсімдіктерден немесе жан-жануарлардан,т.б.
жолмен пайда болган органикалық заттар жатады. Өсімдіктен пайда болган
заттарга олардың қалдықтары, өсімдік майлары,қағаз,т.б.ал жануарлардан пайда болған заттарға, мысалы, мал ткандары, желім заттар, қи және организмнен шығатын басқа да заттар жатады.Суда еритін минералды және органикалық қосылыстардан басқа ерімейтін қалқыма немесе коллоидты бөлшектер кездеседі.
Биологиялық немесе бактериялық компоненттерге - бактериялар, вирустар,
балдырлар, ең төменгі сатыдағы жәндіктер, құрттар, микробиологиялық
зауыттардың қалдықтары және т.б.кіреді.
Суды негізінде ластайтын көздерге өнеркәсіптік және комуналдық канализациялық ақаба сулары де басқа ондіріс қалдықтары, құрамында әртүрлі агрохимикаттары бар егістік жер қыртысының шайындысы, суармалы жүйенің дренажды суы, мал шаруашылығының ағындылары, су қоймаларына жауын-шашын арқылы әкелінетін аэрогенді ластағыштар жатады.
Әртүрлі мақсатта қолданылған судың 80-85%-тейі ластанған ақаба су
түрінде табиғатқа қайтып оралып отырады. Жыл сайын бүкіл әлемде 420 км
қалдық сулар төгіледі, бұл сулар 7000 км таза суды ластандыра алады. Суды
ластайтын заттектердің саны 500 мыңның үстінде,ал гидросферадағы
ластағыштардың жалпы массасы шамамен 15 млрд. т/жылына, олардың ішіндегі қауіптілігі жоғары қосылыстар деп фенолды, мұнай мен мұнай өнімдерін, беттік активті заттар,ауыр металдардын тұздарын, радионуклеидтерді,пестицидтерді және басқа да органикалық және анорганикалық улы заттарды, биогендерді атауға болады.
Біздің республикамызда балық шаруашылығы негізінде өндіріс дамыған
аймақтарда орналасқан, олардан шыққан қалдықтардың көп мөлшері, әсіресе
ақаба сулары, су қоймаларына, атап айтқанда, Каспий теңізіне, Жайық, Ертіс
өзендеріне, Бұқтырма су қоймасына, Балқаш көліне және т.б. су обьектілеріне тасталып тұрады.
Соңғы он жылдың ішінде өте қауіпті ластағыштар қатарына мұнай және газ
ұңғыларын бұрғылағанда, флотация кезінде, жуғыш заттектердің, лактар мен
боялардың, пестицидтердің, тамақ ӛнімдерінің, т.б. құрамына кіретін,
өндірістерде кеңінен қолданылып келе жатқан беттік активті заттар құйылып
келеді. Олар су қоймасына түскенде көбіктенеді, орта қасиетін күшті өзгертіп, тіршілік процестеріне теріс әсер тигізеді. Кейбір беттік активті заттардың судағы мөлшері 1 мг/л деңгейінде болса - планктон, 5 мг/л - ден жоғары болса балықтардың жансыздануы байқалады. Пестицидтер сияқты бұларды химиялық және биологиялық тазалау әдістерімен ыдырату өте қиынға соғады.
Суда ерімейтін кейбір пестицидтер мұнай өңдейтін өндіріс қалдықтарында
ерігіш келеді, еру нәтижесінде бір түрден екінші екінші ластаушы түрге
айналады. Осының нәтижесінде олар бірте - бірте су түбіне шөгудің орнына
тұщы су көздерінің не теңіздердің бетіне жиналады. Осы қосылыстар
өсімдіктерде, судағы ұсақ жәндіктерде көп мөлшерде жинақталады. Сонан соң оларды балықтар, ал балықтарды құстар жем етеді, сӛйтіп біртіндеп кӛптеген жануарлар әлемінің өкілдері уланады. Мысалы, Нидерландияда пестецидтер теңіз қарлығаштарының бір түрінің құрып кетуіне себепкер болды. Егерде суқоймалары қазіргі қарқынмен пестицидтер мен және т.б. ластағыштармен ластана берсе басқа да суда жүзгіш құстар жойылады, ең бастысы адамдар үшін өте қауіпті жағдайлар туады.
Жылына гидросфераны ластайтын антропогендік ластағыштардың
жалпы массасы 15 млрд. тоннаға жетіп отыр. Су объектілерінің ішінде ең
көп ластанатын көзге өзендерді жатқызуға болады, ce6e6i орта есеппен
олардағы ластағыштардың концентрациясы 400 мг/л жетіп отыр. Сонымен
қатар, өзендер теңіздер мен мұхиттарды ластайтын ең күшті фактор
болып табылады. Кейбір улы заттектер мұхиттарда бірнеше жыл бойы сақталып, теңіз фаунасына және адамдар денсаулығына қауіп туғызады. Ластану мұхиттың бойымен біркелкі тарамайды, ол негізінде жағалау жазықтықта және континенталды шельф аудандарында жиналады.
Қышқылды шауын-шашынның немесе ақаба сулар әсерінен ластану
нәтижесінде сулы ортаның рН мағынасының өзгepyi, әcipece төмендеуі
алюминий және ауыр металдар қосылыстарының ерігіштігін жоғарылатады,
epireн түрге айналған қосылыстар ӛсімдіктер мен организмдерді (ағзаларды)
уландырады. Содан кейін олар адам организміне өтіп әртүрлі ауруға
шалдықтырады.
Судағы ағзалардың таралуы кӛбіне сутек ионының концентрациясына
байланысты келеді. Тұщы су бассейндерінің рН 3,7 - 4,7 аралығында болса
қышқылданған, 6,95 - 7,3 бейтараптанған, 7,8 үстінде -- сілтіленген болып
саналады. Тұщы суаттарда рН мағынасы тәулік бойы ӛзгеріп отырады. Қандай су болса да рН тереңдік деңгеймен байланыс ты болады. Тұщы сулармен салыстырғанда теңіз сулары сілтілеу келеді, рН мағынасыда аз өзгеріп отырады. Суы тұщы өзен мен көлдерде рН мағынасы 6 - 7 аралығында болады, көбіне организмдер осы деңгейге бейімделген.
Тұщы судағы балықтардың көбi рН 5-тен 9-га дейін ауытқуын кӛтере алады.
рН оптимум мағынасынан 6ip шамаға ауытқитын болса, олардың кӛбіci мазасыз күйге түседі, кейде кейбір түрлер өсіп-өну npoцесінің тоқталуына байланысты жойылып та кетеді. Мысалы, рН мағынасы 5-тен төмендесе, балықтардың жаппай қырыла бастайды, ал рН 10-ның үстіне шықса, балықтар мен басқа жануарлар түгелімен жойылып кетеді.
Бақылау сұрақтары:
* Жердің табиғи суларын жіктеңіз
2-тақырып. <<Сирек металдар шикізаты химиясы. Литосфера>>
Дәріс мақсаты: Литосфераның химиялық экологиясы түсініктерімен таныстыру;
Жоспар:
1. Литосфера ұғымы.
2. Тау кендерінің жіктемесі
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
Литосфера - жердің қатты қабаты. Ол екі қабаттан құралған. Үстіңгі қабаты граниттен, оның қалыңдығы 10 км-ден 40 км-ге дейін жетеді. Ал астыңғысы базольттан тұрады. Қалыңдығы 30-80 км. Жоғарыда айтылғандай минералды қабаттардан басқа, жерді ерекше тағы бір қабат - биосфера қоршап тұрады. Ол тірі органимдер тараған аймақтардың бәрін қамтиды. Биосфераның пайда болуымен бірге, жер бетінде тірі организмдер өсіп-өніп, сыртқы қоршаған ортаның эволюциялық дамуына сәйкес қалыптасады. Биосфера теңіз деңгейінен бастап, тау жоталарының шыңдарына дейін бүкіл құрғақ жерді алып жатыр. Атмосферадағы биосфераның жоғары шегі 20 км биіктікке дейін жетеді. Онда микробтардың споралары (өршігіш тұқымы) кездеседі. Бактериялар атмосфералардың азон қабатында да өсіп-өнеді. Биосферада мол кездесетін микроорганизмдер жер бетінен 50-70 метрге дейінгі биіктікке ғана тарайды. Литосферадағы биосфераның төменгі шегі 2000 - 3000 м-ге дейін тереңдікке жетеді. Олар онаэробта бактериялар. Гидросферадағы биосфераның шегі 11 км-ге дейінгі тереңдікке жетеді. Теңіз жануарлары және өсімдіктері (қызыл, жасыл, қоңыр балдырлар) үшін су өте қолайлы орта. Таза, мөлдір болғандықтан күн сәулесі оның 200 метр тереңдігіне дейін тарайды. Бұдан кейінгі судың қабаттарын мәңгілік қараңғылық басып тұрады. Мұндай қабаттарда да тіршілік ететін организмдер болады.
Бақылауға арналған сұрақтар:
1. Ластушы эаттарды қалай түсінеміз?
2. Атмосфераның химиялық құрылымын айтыңыз?
3 тақырып. Жер қыртысында кездесетін кейбір сирек металдар
Мақсат: Сирек металдар туралы түсініктерін бекіту, химиялық экологиясымен таныстыру;
Негізгі сұрақтар:
1. Литосферадағы сирек металдар
2. Кейбір сирек металдардың минералдары
3. Галий, индий, талий.
1. Литосферадағы сирек металдар
Гидросфераның астында, құрылықтарда, оның қатарында және онан жоғары таулы-қырлы жерлерде Жердің қатты қабаты бар. Жердің қатты кабатының ең бергі бетін топырақ қабаты немесе Жердің қыртыс қабаты дейді. Жердің осы айтылған үстіңгі үш қабатының астасқан жерінде, яғни олардың араларында тіршілік қабаты бар, оны биосфера деп атайды. Жердің қатты қабаттарының үстіңгі бетін, топырақ қыртыс қабатымен қоса алғанда, литосфера деп атайды (тас кабат деген сөз). Оның жалпы қалындығы ондаған километр келеді. Литосфераның өзін екіге бөледі: оның үстіңгі қабатын сиал, астыңғы қабатын сима деп атайды. Сиал деп аталу себебі бұл тас қабат көбінесе екі жеңіл металдың, яғни силиций мен алюминий тотықтарынан тұрады. Ал осы екі элементтің аттарының бас буындарынан сиал деген сөз құралады. Сиал қабатының құрамы гранит деген тау жынысының құрамына жақын және көп жерде сол граниттің тікелей өзінен тұрады. Сондықтан сиал қабатын кейде гранит қабаты дегі қатайды. Сиал қабатының қалыңдығын 20 -- 30 километр шамасы есептейді. Мұның меншікті салмағы 2,6 -- 3,0 шамасында. Бұл тұтас қабат емес, таулы құрылықтарда қалың, теңіз түбінде жұқа немесе тіпті жоқ болады. Сима кабатының да аталуы алдыңғыға ұқсас, бірақ мұнда алюминий орнына магний алынған, яғни 20 -- 30 километрден әрі қарайғы тереңдікте тау жыныстарының құрамында алюминий азайып немесе жоғалып, оның орнына магний көбейеді. Бұл қабаттағы тау жыныстарыныд құрамы базальт деген тау жынысына жуық келеді. Сондықтан оны базальт қабаты деп те атайды. Сима кабаты, бірінші жағынан, едәуір күшті қысым жағдайында болса, екінші жағынан, Жер бетінің қозғалыс күштерінің әсері тиерліктей тереңдікте болғандықтан иленгіш, ақпалы келеді. Сондықтан оны иленгіш қабат деп те атайды. Оныд қалыңдығы да орта есеппен оншақты километрге дейін, ал орташа салмағы 3,5 шамасында болады. Литосферадан төмен, Жердің ең ішкі өзегінің сыртында aралық қaбат немесе мантия қабаты бар. Бұл -- өте зор қалың қабат, оның қалыңдығы 2 880 километрге дейін барады. Оның құрамы ауыр магмалық тау жыныстарынан тұрады. Бұл қабатта силиций мен алюминий өте аз, ал темір, никель, магний, хром сияқты металдар кеп болады. Мұнда фосфор мен көміртек те бар. Жоғарғы литосферадағы металл тотықтардың орнына мұнда металдың күкірт қосындылары болады. Демек, оттегінің орнын күкірт алып жатады. Жер сілкіну әрекеттері көбінесе осы мантияның үстідгі бөлігінде болады. Аралық қабатта қысым күші аса зор, ол мыңдаған атмосфера шамасында. Мұндай қысымда заттың құрылысы кристалды бола алмайды, ал аморф түрінде, шыны құрылысты болады деп есептеледі. Жердің ед ішкі орталық өзегі -- ядросы -- көбінесе темірден, онан қала берді никельден тұрады деп есептеледі. Бұл екеуінен басқа да ауыр металдар, көміртегі болу керек. Жер шары салмағының басым кебісі осы өзегінде, өйткені біріншіден, оның меншікті салмағы өте жоғары (1қ шамасында) болса, екіншіден, оның көлемі өте зор, (радиусы кемінде 3460 километр келеді). Қысым күшінің аса жоғары болу салдарынан езектегі (ядродағы) зат өте серпімді, қатты, шыны құрылысты, тығыз зат деп саналады. Өзектің өзі сыртқы және ішкі болып, екіге белінеді. Осы айтылған геосфералардың әрқайсысына ерекше тән заттары (элементтері), сондай-ақ физикалық және химиялық қасиеттері бар. Норвегияның атақты ғалымы, геохимияның негізін салушы В. М. Гольдшмидт барлық элементтерді, геосфераға таралуына қарай, төртке беледі: 1) атмофилдер, 2) литофилдер, 3) халькофилдер, 4) сидерофилдер. Атмофилдер дегені ауалық (атмосфералық ) элементтер деген сөз. Литофилдер -- литосфералық элементтер, яғни оттекпен қосылатын элементтер. Халькофилдер -- мысқа тән элементтер; бұл күкіртпен қосылатын, руда қабатын құраушы элементтер. Сидерофилдер -- темірге тән элементтер; бұл жердін, ішкі өзегіне (ядросына) жиналатын элементтер. В. М. Гольдшмидт элементтерді осылай бөлгенде атомдардың көлемі мен олардыд сыртқы электрон қабықтарының құрылысын да негізге алған. Атмофилдерге жататындар: газдар, оның ішінде нейтрал газдар, сутек, азот, бұлардың көпшілігінде атом сыртындағы қабығы 8 электроннан тұрады. Литофилдерге
жататын элементтер: литий, натрий, калий, магний, кальций, алюминий, силиций (кремний), оттек т. б. Бұлардың иондары 8 электрондық қабықты болады. Халькофилдерге жататын элементтер: мыс, мырыш, қорғасын, сынап, күміс, алтын, мышьяк, қалайы, күкірт т. б. Бұлардың иондары 18 электрондық қабықты болады. Сидорофилдерге жататындар: темір, кобальт, никель, платина тобы, көміртек т. б. Бұлардың иондарыкың сыртында қосымша құрылысты электрон қабықтары бар. Элементтердін, осындай жолмен бөлінуінің ең қажетті жері атомның құрылысына негізделген түсінік жер қабаттарында заттардыд қалай орналасқанына дәлел болуында. В. М. Гольдшмидт теориясы бойынша элементтердін. геосфераларға бөліну таблицасы суретте көрсетілген. Мұнда абсцисса осінде элементтердің рет саны (номерлері), ордината осінде олардың атомдық көлемі кәрсетілген. Бұл таблицадан атомдардың геосфераларға белінуі химиялық белгілі тәртіпке байланысты екенін көреміз. В. М. Гольдшмидт теориясында айтылмаған екі қосымша геосфера бар, оның бірі су қабаты -- гидросфера, екіншісі -- тіршілік қабаты -- биосфера . Гидросфераның геохимиялық кұрамын есепке алған ғалымдардың бірі -- академик A. Е. Ферсман. Бұл ғалым геохимияда Жер қабаттарының әрқайсысындағы элементтердің үлес мөлшерін кларк атты елшеуішпен белгілеуді ұсынған (Кларк -- американың ірі ғалымы, геохимик, әрбір элементтің геосферадағы салмақ немесе атомдық мөлшері соның есімі бойынша кларк деп аталады). A. Е. Ферсманның есептеуі бойынша гидросферадағы негізгі элементтердің салмақ мөлшері (кларктары) төмендегідей:
Барлық қалған элементтерді жинағанда, олардың гидросферадағы салімақ мөлшері проценттің жүз бөлігінің бір бөлігіндей ғана болады. Биосфераны құраушы ең басты элементтер мыналар: кәміртек (С), оттек (О), сутек (Н), азот (N), күкірт (S), фосфор (Р), калий (К),темір (Ғе). Осы сегіз элемент -- барлық биосферанын, түрлерінде болатын заттар. Олардың ішінде бірінші орында әрқашанда көміртек болады. Сондықтан да кеміртекті өміртегі дейміз. Олай болса, осы келтірілген элементтерді биогендік, яғни өміртегі элементтер деп атайды. Көп организмдерде биогендік элементтерден басқа үнемі кездесетін элементтер мыналар:
кальций (Са), кремний (Si), иод (I), марганец (Мп), мыс (Си) т. б. Кейбір жағдайларда көмір күлінде сирек кездесетін элементтер ұшырасып отырады. Солардың ішінде никель, кобальт, бериллий, бор, қорғасын, мырыш т. б. бар. Тікелей зерттеуге болатын және адамның өмір тіршілігіне тығыз байланысты геосфералар саны үшеу: атмосфера, гидросфера және литосфера. Біз литосфераньщ 15 -- 20 километрдей тереңінен ғана дәл мәліметтер біле алатындығымызды жоғарыда айттық. Сонымен, атмосферада, гидросферада, литосфераның үстіңгі 16 километрлік калыңдығында қандай элементтердің қаншалық үлестері (кларкы) бар екені есептелген (таблицаны қараңыз). Бұл таблицадан шығатын қорытынды мынадай: барлық заттардың тең жартысына тақауын алып тұрған оттек (49,13%). Онан кейінгі төрттен бірін алып тұрған кремний (26%). Сонан кейінгілері алюминий (7,45%), темір (4,20), кальций (3,25), натрий (2,40), калий (2,35), магний (2,35), сутек (1,00). Осы айтылған бүтін процентке ілінетін 9 элемент 98,13% болады. Проценттің ондық бөлшегіне ілінетін алты элемент бар. Олар: титан (0,61), кеміртек (0,35), хлор (0,20), фосфор (0,12),күкірт (0,10), марганец (0,10). Бұлардың жиыны 1,48%. Проценттің жүздік белшегіне ілінетін бірнеше элементтер бар. Олар: фтор (0,08), барий (0,05), азот (0,04), стронций (0,035), хром (0,03), цирконий (0,025), ванадий (0,02), никель (0,02), мырыш (0,02), мыс (0,01), бор (0,01). Бұлардың жиыны 0,34%. Осы жоғарыда айтылған 26 элемент 99,95% келеді. Барлық қалған жетпістен аса элементке 0,05% қана қалады. Осы кейінгі айтылған, кларк үлесі өте аз элементтердің ішіпімі пайдалы кен ретінде кездесетіндері және қазылып алынғандары да көп. Мысалы, платина, мышьяк, сурьма, алтын, күміс, қалайы, сынап, қорғасын т. б. Осы сияқты элементтер, Жер қабатындағы жалпы мелшері аз болғанымен, табиғи жағдайда бір жерге едәуір мелшерде топталып кездеседі, сондықтан олар кен байлығын құрайды. Ал кейбір элементтердің жалпы кларк үлесі Жер қабатында едәуір мол болғанымен, олар жайылып тарап кетеді де, кен түрінде жиналып құралмайды. Мысалы, ванадий сирек кездесетін элемент, өйткені оның ірі құранды кендері болмайды, ал қорғасын сирек кездесетін металл емес, ол күрделі түрде көп кездесетін зат. Бұл екеуінің жер қабатындағы кларк мелшерін салыстыратын болсақ , ванадий қорғасыннан 12,5 есе көп. Элементтердің геохимиялық қасиеттеріне қарай осы сияқты жағдайлар көп кездеседі. Химиялық элементтердің қасиеттері ең алдымен олардың атомдық (иондық) құрылыстарына байланысты. Атомдық (иондық ) құрылыс деген түсінік -- - геометриялық формаға жататын түсінік. Олай болса, заттардың геометриялық формасы мен химиялық кұрамын байланыстыратын заңдарды табу -- табиғат ғылымдарының ең күрделі мәселесінің бірі болмақ . Осы сияқты пікірді көп ғалымдар айтқан болатын. Соның ішінде атақты химик Д. И. Менделеев т. б. бар. Бірақ бұл пікір кейінгі кезде ғана аздап іске аса бастады. Осы жолда әлі талай жаңалық таралда тұрғанға ұқсайды. Геометриялық түрлер табиғат заңдарының бейнесі деген ұлы ұғымға жақын жылдар ішінде жетеміз деген үміт бар.
2. Кейбір сирек металдардың минералдары.
Минерал дегеніміз, табиғи жағдайда жер қыртысында немесе жер бетінде өтіп жатқан әр түрлі физикалық-химиялық әрекеттердің нәтижесінде пайда болатын, өзіндік физикалық-химиялық қасиеттерінің ерекшеліктерімен ажыратылатын, ал құрамы жағынан алғанда, көпшілік жағдайда кемінде екі элементтен құралған табиғи қосындылар. Ал кейбір минералдар кейде жеке элементтер түрінде де кездеседі. Минерал деген термин латын тілінде "минера" -- руда деген мағынада қолданылады. Жер қыртысында кездесетін минерал-ардың жалпы саны ~2500-ден астам. Олардың ішінде жетпіске жуығы тау жыныстарының құрамына кіреді. Сондықтан оларды тау жыныстарын құрайтын минералдар деп атайды. Минералдардың көпшілігі кристалданған қатты заттар түрінде жиі кездеседі. Тек санаулы минералдар ғана сұйық (су, сынап) және газ күйінде (көмір қышқыл газы) болады. Қатты заттар жоғарыда айтылғандай көпшілік жағдайда кристалдық минералдар түрінде болумен қатар, кейде аморфтық (грекше "аморфос" -- пішінсіз деген мағынада) заттар (мысалы, опал) түрінде де кездеседі.
Кристалдық заттар (аморфтық заттармен салыстырғанда) өзіндік ерекшеліктерімен ажыратылады. Оларды құрайтын бөлшектер (иондар, атомдар) белгілі бір заңдылық бойынша және белгілі бір ретпен орналасып (IV. 1-сурет), өзіндік геометриялық жеке пішіндерге бірігеді (ішкі кристалло-химиялық құрылыс ерекшеліктеріне байланысты). Ал аморфты заттарды құрайтын бөлшектер ретсіз орналаскан. Сондықтан олардың өзіндік пішіні болмайды. Мұндай заттардың қай бағытын алсаңызда, барлық жақтарында олардың физикалық қасиеттері бірдей болады. Осындай заттар изотропты (біркелкі қасиетті) заттар (шыны, қатайған желім, кейбір қорытпалар) деп аталадьг. Әрбір жеке бағытта физикалық қасиеттері әр түрлі болып келетін заттарды анизотроптық заттар деп атайды. Мұндай қасиет барлық кристалдарға тән ортақ қасиет болып саналады. Кристалдардың анизотропты қасиеті әр түрлі оптикалық, техникалық құралдар жа-сауда пайдаланылады. Минералдар көпшілік жағдайда кристалдық агрегаттар түрінде жиірек, ал көп жақты болып жақсы жетілген жеке кристалдар түрінде сирек кездеседі. Олар тау жыныстарының әр түрлі жарықтары мен жарықшақтарында және сол секілді тау үңгірлері мен қуыстарында өсіп жетіледі. Кристалдардың сыртқы пішіндері минералдың ішкі кристалло-химиялық құрылыс ерекшеліктері мен химиялық құрамына қарай қалыптасады. Кейбір кристалдардың барлық жақтары бірдей болып, изометриялық пішінде кездеседі (мысалы, куб және т. б.). Ал басқа бір кристалдар бір бағытта ғана ұзынша созылып қалыптасса, үшінші бір жағдайда олар екі бағытта да созылып өзіндік пішінге ие болады. Кристалдардың сыртқы пішіні минералдарды анықтауда пайдаланылады. Кристалдар жан-жағынан әр түрлі жазықтықтармен шектеледі. Олар кристалдың жақтары деп аталады. Жақтардың өзара қиылысқан сызықтарын кристалдың қырлары деп атайды. Ал қырлардың қиылысу нүктелері кристалдың ұштарын кұрайды. Мысалы, куб пішінді кристалдың 6 жағы, 12 қыры және 8 ұшы (бұрыштық төбесі) болады. Сонымен, кристалдардың табиғи жағдайда пайда болуын, өсіп-даму заңдылықтарын зерттейтін ғылым кристаллография деп аталады. Оны минералогиянның негізгі бір саласы десек те болады. Минералдық агрегаттар ішіндегі ең көп тараған түрлері мыналар:
1. Түйіршікті агрегаттар -- минералдардың ұсақ түйіршіктерінің бір-біріне қосылып, бірігіп өсуі. Олар ыстық су ерітінділерінен немесе балқыған ыстық магмадан минералдық көп түйіршіктердін, бір мезгілде кристалданып, қалыптасуына байланысты құралады. Бірақ кристалдардың қатаюы кезінде олар бір-біріне кедергі келтіріп, жетілген кристалдық пішіндер құрай алмайды. Кристалдық түйіршіктердің азды-көпті жетілген пішіндерінің ерекшеліктеріне қарай әр түрлі агрегаттық пішіндер қалыптасады:а) изометриялық түйіршіктерден құралған агрегаттар; б) жапырақ пішінді немесе қабыршақтардан құралған агрегаттар; в) ине (немесе қылтанақ) тәрізді агрегаттар және т.б.
2. Друзалар -- азды-көпті жетілген кристалдардың ортақ табанға бір шетімен қадалып, қатар өсіп-жетілуімен сипатталады. Олар бос кеңістікте, тау жыныстарының ашық жарықшақтары мен қуыстарында және тау үңгірлерінде құралады. Мысалы, кварц минералы друзалар түрінде жиі кездеседі (тау хрусталі).
3. Қосақтар -- белгілі бір заңдылықпен бірігіп, қосақтала өскен, кемінде екі кристалдан құралған агрегаттар. Мысалы, гипс минералының қосағы "Қарлығаш кұйрығы" деген атпен белгілі. Полисинтетикалық қосақтар көп кристалдардың қосақтар түрінде бірігіп өсуінен құралады.
4. Дөцгелек пішінді агрегаттар. Олардың қатарына секрециялар, конкрециялар және оолиттер жатады.
Секрециялар -- тау жыныстарының дөңгелек пішінді қуыстарында минералдық заттардан құралады. Олар осы айтылған үлкенді-кішілі қуыстарды перифериялық шетінен бастап ортасына қарай біртіндеп толтырады, былайша айтқанда концентрациялық зоналар түрінде қалыптасады. Секрециялық пішіннің орталығы бос қуыс күйінде қалуы да мүмкін. Секрецияның ұсақ түрлерін (10 мм-ге дейін) миндалиндер, ал ірі түрлерін жеодалар деп атайды. Конкрециялар -- белгілі бір кристаллизациялық орталықтан оның шетіне қарай тарала өсіп минералдық заттармен толып, дөңгелек пішінді болып құралады. Олар көбінесе бір орталықтан шашырай таралған радиальды сәуле тәрізді болып қалыптасады (мысалы, марказит, фосфорит). Оолиттер -- дөңгелек пішінді концентрациялық құрылысы айқын байқалатын ұсақ (10 мм-ге дейін) дене түрінде кездеседі. Олар минералдық заттардың сулы ортадан біртіндеп бөлінуі кезінде құралады (мысалы, лимониттер мен пиролюзиттер).
5. Сауыстанған агрегаттар -- үлкенді-кішілі үңгірлер мен қуыстарда ыстық су ерітінділерінен, олардың өте баяу жылдамдықпен булануы кезінде біртіндеп кристалдануы нәтижесінде құралады. Олар әр түрлі пішінде (бүйрек тәрізді, мұзға айналған су тамшысындай және т. б.) кездеседі.
6. Топырақ тектес жэне тығыз агрегаттар -- экзогендік әрекеттерге байланысты құралады. Оларды құрайтын минералдық заттар жай көзбен көрінбейтін өте майда және өте тығыз түйіршіктерден тұрады (мысалы, халцедон).
Топырақ тектес агрегаттарды құрайтын минералдық түйіршіктердің арасындағы байланыс өте әлсіз, сондықтан олар оңай ұнтақталады (мысалы, каолин).
7. Үгілу процестеріне байланысты, тау жыныстары жарықшақтарының тік қабырғаларының ішкі бет жақтарын түгелдей жауып, өзіндік жұқа қабық (пленка) құрайтын немесе әр түрлі құбылмалы бояулар түрінде кездесетін агрегаттық пішіндер де болады. Солардың бір түрі -- дендриттер, Олар минералдық заттардың жұқа жарықшақтарда кристалдануынан пайда болады; сыртқы пішіндері өсімдік жапырақтарының қалдықтарына өте ұқсас болып келеді.
Минералдардың физикалық қасиеттері. Минералдардың көпшілігі өзіндік физикалық қасиет ерекшеліктеріне қарай, макроскопиялық жолмен (жай көзбен-ақ) анықталып, бір-бірінен оңай ажыратылады. Ол үшін ең ал-дымен әрбір жеке минералдың физикалық қасиеттерін білу керек. Кейде бұл қасиеттерді анықтамалық белгі-лер деп те атайды. Сонымен бірге минералдардың физикалық қасиеттерін жете білу -- оларды өндірісте, тұрмыста толық қолдана білу үшін өте қажет. Минералдардың ең басты физикалық қасиеттеріне түрі мен түсін, сызылу түсін (дағын), жылтырлығы мен мөлдірлігін, сынғыштығын, иленгіштігін, серпімділігін, жымдастығын, кристалдың құрылыс ерекшеліктерін, сыртқы пішінін және т. б. қасиеттерін жатқызуға болады.
1. Түсі. Минералдар химиялық құрамына, құрылыс ерекшелік-теріне және қоспаларына қарай әр түрлі бояуларға боялады. Қейбір минералдардың түрі мен түсі тұрақты болып келеді (мысалы, пирит -- ашық сары, малахит -- жасыл, азурит -- көк және т. б.). Мұндай жағдайда минералдар өзіндік бояу түсіне қарай ажыратылады. Бірақ, көбінесе бұл белгі тұрақты емес (мысалы, дала шпаттары -- ақ, сары, қызыл, жасыл, күңгірт-сұр түсті болып, ал кальцит -- ақ, сары, жасыл, көгілдір, кейде қара түсті болып та кездеседі). Сондықтан минералдарды бір-бірінен тек бояу түсіне ғана қарап ажыратуға болмайды, оның қосымша басқа белгілеріне де көңіл аудару керек. Практика жүзінде, минералдардың түсі тұрмысымызда көп кездесетін, күнделікті өмірде жиі қолданылатын таныс заттармен салыстыра отырып анықталады (мысалы, сүт түсті -- ақ, сабан түсті -- сары, кірпіш түсті -- қызыл). Кейде жылтырлығы металл тектес минералдардың түсін анық-тағанда, минералдың бояу түсіне қосымша кең таралған металдардың атын қосып айтады (мысалы, қорғасындай сұр, жездей сары, темірдей қара, қалайыдай ақ, мыстай қызыл-сары және т. б.). Минералдардың бояу түсін дәл анықтау үшін, әрқашанда оның таза жаңа сындырылған бетін байқап қарау керек.
2. Сызылу түсі (дағы). Кейбір минералдардың сызылу түсі (ұнтақталған күйдегі түсі) оның кесек қалпындағы түсімен сәйкес келмейді. Сондықтан минералдардың сызылу түсін де ажырата білу керек. Минералдың сызылу түсі таза фарфор сынығының бетіне сызып көру арқылы анықталады. Егер анықталатын минералдың қаттылығы фарфор (6) сынығынан артық болса, онда ол минерал ұнтақталмайды, сондықтан фарфор бетінде тек сызықтың ізі ғана сақталады. Ал керісінше, егер оның қаттылыры фарфордың қаттылығынан кем болса, онда ол минералдың ұнтақталған ізі (дағы) фарфор бетіне жұғады. Мысалы, ақ бормен қара тақтаға жаз-ғанда, бордың ұнтағы ақ сызық болып тақтада із қалдырады. Демек, сызылу түсі дегеніміз минералдың өте майда тозаң түріндегі (ұнтақталған кездегі) жұққан ізінің (дағының) бояу түсі деп түсінеміз. Сызылу түсін анықтау кейбір минералдар үшін өте қажет. Мысалы, темір тотықтарының кесек қалпындағы түстері көбінесе қоңыр-қара болып келеді, ал сызылу түстері қара (магнетит), қызыл (гематит) және сары (лимонит) болып ажыратылады.
3. Жылтырлығы. Минералдардың жылтырлығы олардың жарық сәулесін жұту, сындыру немесе шағылыстыру қабілеттеріне қарай анықталады. Олардың шағылыстыру қабілеті неғұрлым күшті болатын болса, онда соғұрлым жылтырлығы да жоғары болмақ. Жылтырлық қасиетіне қарай барлық минералдарды үш топқа, яғни металдық, шала металдық және металдық жылтырлығы жоқ минералдарға ажыратура болады. Металдық жылтырлық көбінесе металдарға тән қасиет. Мөлдірлігі жоқ минералдардың жылтырлығы металдық болып саналады (мысалы, жеке кездесетін металдар және сульфидтердің көпшілігі). Шала металдық жылтырлық сыртқы беттері көмескіленген, күңгірт бояулы металдарға ұқсас болып келеді (мысалы, графит, гематит). Үшінші топқа жататын (металдық жылтырлығы жоқ) минералдар: шыныша (мысалы, тау хрусталі, кальцит, галит және т. б.); сабынша (мысалы, кварц сынығы); құбылмалы (мысалы, слюдалар, гипс); жібекше (мысалы, асбест); алмазша (мысалы, алмас, сфалерит); топырақша (мысалы, каолинит) жылтырлықтар болып қосымша топтарға жіктеледі.
4. Мөлдірлігі деп, минералдардың жарық өткізгіштік қасиетін айтады. Олар мөлдір (тау хрусталі), шала мөлдір (халцедон) және мөлдір емес (пирит) минералдар болып бөлінеді.
5. сынғыштығы. Минералдардың сынғыштығы оның қаттылығымен байланысты. Бұл қасиеттің минералдарды анықтаудағы ролі шамалы. Алайда, кейбір минералдарды анықтағанда бұл қасиетті де ескеруге болады. Минералдың үлгісін балғамен ұрып сындырғанда, оның сынықтарының ұсақ бөлшектері әр түрлі пішінде байқалады. Мысалы, ұлу қабыршақтары секілді болып (кварц) немесе тікенек тәрізді болып (алдамшы мүйізше -- роговая обманка), кейде кәдімгі саз балшық жыныстар секілді (каолинит) немесе ұсақ түйіршіктер түрінде шашырай сынады.
6. Жымдастыры. Минералдардың белгілі бір бағытта параллель жақтар құрап, жекеленген жұқа қабаттарға бөлшектеніп жіктелу қасиетін жымдастық деп атайды. Минералдардың жымдастығы өте жақсы жетілген, жақсы жетілген, орта, нашар жетілген және жым-дастығы жоқ немесе жетілмеген минералдар болып ажыратылады. Өте жақсы жетілген жымдастық жұқа қабаттарға оңай және тез бөлшектеніп, жеке пластинкалар түрінде жіктелетін минералдарда (слюдалар, гипс) байқалады. Жақсы жетілген жымдастық балғамен ұрып қалғанда минералдың ірілі-ұсақты жеке бөлшектерінің тегіс пішінді параллель жақтар құрап, ыдырауынан байқалады (кальцит). Орта дәрежелі жымдастық минералдардың бөлшектеніп ыдырауы кезінде олардың кейбір жақтары тегіс пішінді болып, ал кейбіреулерінің қалай болса солай сынатындығынан көрінеді (пироксендер). Нашар жетілген жымдастық минералдардың сынық бөлшектерінін, көпшілігі жетілмеген пішінде, ал тегіс пішінді бөлшектері бірен-саран ғана болған жағдайда байқалады (апатит, оливин). Жымдастығы жетілмеген минералдарда жымдастық жоқ болады немесе өте сирек байкалады (кварц, пирит).
7. Қаттылығы. Сыртқы күштердің механикалық әсеріне (тырнап сызу, қысу және т. б.) минералдардын, қарсыласу (қарысу) дәрежесін қаттылық деп атайды. Әдетте, қаттылықты анықтау үшін бір минералды екінші минералмен сызып көреді. Неміс ғалымы Моостың ұсынысы бойынша минералдардың салыстырмалы қаттылығын анықтау үшін эталондық үлгі ретінде он минерал таңдап алынған. Осы минералдардың ішіндегі ең жұмсағы -- бірінші болып нөмірленген де, ең қаттысы оныншы болып нөмірленген.Моостың қаттылық шкаласы Бұл шкаладағы әрбір үлкен нөмірлі минерал өзінен кейіңгі кіші нөмірлі басқа минералдың бетіне сызық түсіре алады.Моос шкаласын пайдаланып, белгісіз бір минералдыц қаттылығын анықтау үшін оның тегіс жағын таңдап алып эталондық минералдың біреуімен сызып көреді (мысалы, кварцпен делік). Егер кварц анықталатын минерал бетінде сызық қалдыратын болса, онда келесі орындағы минералмен (ортоклазбен) сызып қарайды. Анықталатын минерал ортоклазбен сызылмай, керісінше, оның бе-тінде сызық қалдырса, анықталатын минералдьщ қаттылығы жетіден төменде, алтыдан жоғары, яғни 6,5 деуге болады. Практика жүзінде минералдардың қатгылығын анықтау үшін, күнделікті өмірде жиі қолданылатын заттарды пайдаланады. Мысалы, қарындаш ұшының қаттылығы -- 1, тырнақтың -- 2 -- 2,5, қола монетасының (тиын ақшаның) -- 3,5 -- 4, шынының -- 5, болат пышақтың -- 6. Шартты түрде барлық минералдарды қаттылығына карай (шамамен) төрт топқа бөлуге болады:
1) Жұмсақ минералдар (тальк, графит, гипс) тырнақпен оңай сызылады.
2) Қаттылығы орташа минералдар (ангидрит, кальцит, халькопирит және т. б.) шыныға сызық түсіре алмайды, ал тырнақпен сызылмайды.
3) Қатты минералдар (кварц, дала шпаттары және т. б.) шыныға сызық қалдырады, ал кварцта сызық қалдыра алмайды.
4) Өте қатты минералдар (топаз, корунд, алмас) кварц бетінде сызық қалдырады.
8. Меншікті салмақ туралы ұғым бізге физикадан және химиядан да белгілі. Алайда еске түсіре кетелік. Заттың салмарын оның көлеміне бөлу арқылы меншікті салмақты анықтайды. Демек, меншікті салмақ дегеніміз, әрбір заттың жеке-дара бірлік көлеміне келетін салмақтың сыбағалы мөлшері деп білеміз. Минералдардың меншікті салмағы 1 -- 23,0 аралығында байқалады. Олардың дәл шамасы тек лабораторнялық жағдайда ғана анықталады. Ал шамамен айтқанда (алақанға салып, салмақтап көру арқылы) барлық минералдар ауыр-жеңілдігіне қарай, 4 топқа бөлінеді:
1) жеңіл минералдар (меншікті салмағы -- 2,5-ға дейін);
2) салмағы орташа минералдар (меншікті салмағы 2,5 -- 4-ке дейін);
3) ауыр минералдар (меншікті салмағы 4 -- 10-ға дейін);
4) өте ауыр минералдар (меншікті салмағы оннан жоғары қарай).
Минералдардың шығу тегі (генезисі). Минералдар шығу тегіне қарай эндогендік және экзогендік (жер бетілік) болып екіге бөлінеді. Эндогендік минералдардың түзілуі ең алдымен магмалық әрекеттерге байланысты:
1. Магманың (негізгі құрамы кремнийден тұратын жоғары температуралы балқыма) алғашкы үлесінен бірінші кезекте түзілген минералдар (алғашқы магмалық) жетік пішінді кристалдар түрінде құралады.
2. Магманың қалған үлесінсн екінші кезекте пайда болған минералдар, әдетте ірі кристалдар құрайды (пегматиттер).
3. Магмадан бөлініп шыққан ыстық су мен су буы және газ аралас ерітінділерден пневма-гидротермалық (латын тілінде "пневма" -- газ, "гидротерма" -- ыстык су деген мағынада) минералдар құралады.
4. Магмалық әрекеттердің ең соңында (жер қыртысының жоғарғы қабаттарында) тау жыныстарының үлкенді-кішілі жарықтары мен жарыкшақтарын бойлап. әр түрлі тереңдікте (жоғары, орта және төкен температуралы) гидротермалық минсралдар тобы түзіледі. Экзогендік минералдар сулы ортада тұнбалар түрінде және эрозиялық-денудациялык үгілу (физикалык, химиялық және биохимиялық) проііестеріне байланысты түзіледі. Осындай жолдармен пайда болған алғашқы магмалық немесе шөгінді минералдар кейінірек, жердің ішкі терең қабаттарында термодинамикалық жаңа жағдайда (үлкен қысым, жоғары температура) азды-көпті өзгерістерге (құрамы мен құрылысы және құрылымы жағынан) ұшырап, жаңа типті минералдар (метасрфтық) құралады. Минералдардың жіктелуі. Жер қыртысында кездесетін барлық минералдар химиялық құрамына және ішкі кұрылыс ерекшелік-теріне қарай жеке топтарға жіктеледі:
1. Жеке элементтер тобына бір ғана химиялық элемент түрінде жеке-дара кездссетін минералдарды (алтын, платина, күміс, алмас, графит, мыс, күкірт және т. б.) жатқызады. Олар табиғатта сирек кездеседі (күкірт пен графиттен басқалары). Мұндай минералдардың қоғам өміріндегі маңызы орасан зор. Сондықтан өте қыімбат бағаланады.
2. Күкіртті қосындылар (сульфидгер) тобына жатаын минералдар (галенит, сфалерит, борниг, халькопирит, пирит, арсенопирит, пирротин, пентландит, киноварь, антимонит, молибденит жәнет. б.) түсті металдардың рудасы болып саналады. Олардың маңызы өте зор.
3. Галоидты қосындылар (галогенвдлер) фторлы-, бромды-, иодты-сутекті қышқылдардың тұздары (галиг, сильвин, карналлит, флюорит) түрінде кездеседі. Олардың ішінде хлорлы қосындылар кең таралган.
4. Оксидтер (тотықтар) және гидрооксидтер (сулы тотықтар) -- химиялық элемснттердің оттегі мен гидроксильдік топ (ОН) қосындысы түрінде кездеседі. Олардың кейбіреулері ғана (кварц, диаспор және т. б.) тау жыныстарын құраушы минералдар, ал көпшілігі рудалық минералдар (уранинит, касситерит, псиломелан, пиролюзит, корунд, ильменит, гематит, магнетит, лимонит, куприт және т. б.) қатарына жатады.
5. Карбонаттар тобына жататын минералдар (сидерит, кальцит, малахит, азурит, церуссит, смитсонит және т. б.) көмір қышқылының тұздары болып саналады. Олардың кейбіреулері шөгінді және метаморфтық тау жыныстарын құрайтын минералдар (доломит, магнезит, кальцит) ретінде белгілі.
6. Сульфаттар күкірт қышқылының тұздары (ангидрит, англезит, барит, алунит, ярозит, гинс және т. б.). Олар суда жақсы ериді, сондыктан химиялық шөгінділср-түрінде жиі кездеседі.
7. Фосфаттар фосфор қышқылының тұздары (фосфорит, монацит, ксенотим, апатит вивианит) түрінде түзіледі.
8. Силикаттар тобына жататын минералдар (оливин, гранат, дистен, эпидот, берилл, пироксендер, амфиболдар, слюдалар, хлориттер, тальк, серпентин, дала шпаттары, нефелин және т. б.) жер қыртысында кездесетін-барлық минералдардың үштен бірін қамтиды және олардың жалпы массасының ~85%-ін құрайды. Силикаттардын, құрамы мен құрылысы басқа топтағы минералдармен салыстырғанда өте күрделі. Олардың негізгі құрамы кремний тотығынан тұратын тетраэдрлер [SіО4]4- тобынан құралады. Егер кремний алюминий-мен азды-көпті мөлшерде орын алмасатын болса, онда олар алюмосиликаттар деп аталады. Барлық силикаттар (өзіндік кристаллохимиялық құрылыс ерекшеліктеріне қарай) мына төмендегідей топтарға ажыратылады:
1. Кешенді анионы оқшауланған тетраэдрден тұратын силикаттар (мысалы, оливин, гранат, циркон, топаз және т. б.)-
2. Тетраэдрлердің жеке топтарынан түзілген силикаттар (берилл, турмалин және т. б.) өзара түйықталып жалғаса келе, жекеленген арал пішіндес құрылым құрайды. Олардың төрт түрі бар:
а) екі тетраэдрден тұратын қоспа топ -- [Sі2О7]6~
б) үш тетраэдрден тұратын сақиналы топ -- [SізО9]6~
в) төрт тетраэдрден тұратын сақиналы топ -- [Si4012]8-
г) алты тетраэдрден тұратын сақиналы топ -- [Sі6018]12-
3. Үздіксіз тізбек құрайтын тетраэдрлерден түзілген силикаттар. Олар:
а) жеке тізбекті силикаттар (пироксендер) -- [SіО3]2-
б) қос тізбекті (ленталы) силикаттар (амфиболдар) -- [Sі4О11]6- болып ажыратылады.
4. Тетраэдрлердің үздіксіз қабаттарынан тұратын силикаттар (слюдалар, тальк, хлориттер және т. б.) [Sі^Оз]2″ жымдастығы бір бағытта өте жақсы жетілген, қабатталған қабыршақтар немесе жапырақтар түрінде түзілген минералдар құрайды.
5. Тетраэдрлердің үздіксіз каркасынан (қанқасынан) тұратын силикаттар мен алюмосиликаттар (альбит, оли-гоклаз, андезин, лабрадор, битовнит, анортит, микро-клин, ортоклаз, нефелин және т. б.). Силикаттар тау жыныстарын құраушы минералдар деп те аталады.
4 тақырып. Қоршаған ортаның экологиялық мониторингі.
Мақсат: Қоршаған ортаның экологиялық мониторингісімен таныстыру;
Негізгі сұрақтар:
1. Экологиялық мониторинг ұғымы және оның міндеттері.
2. Экологиялық мониторинг түрлері
3. Химиялық мониторинг
1. Экологиялық мониторинг ұғымы және оның міндеттері.
Экологиялық мониторинг - табиғи құбылыстардың және антропогендік іс-әрекеттердің әсерінен қоршаған орта жағдайының өзгеруін бақылау,тексеру және болжау жүйелері. <<Мониторинг>> деген термин <<Монитор>>- сақтандырушы,қадағалаушы деген латын сөзінен алынған. Бұл термин Б.Ұ.Ұ-ның қоршаған орта жөніндегі Стокгольм конференциясының алдында (1972 жыл,маусымда), <<бақылау>> ұғымын толықтыру ретінде пайда болды.Табиғи және антропогендік әсерлердің ерекшеліктері жеткілікті. Антропогендік әсердің деңгейін шектеуші көрсеткіш болып экологиялық шектеулі рауалы жүктеме саналады. Экологиялық шектеулі рауалы жүктеме былайша айтқанда, бұл экожүйенің тұрақтылығы шегінен аспайтын адамның шаруашылық қарекеті. Бұл шектен асушылық экожүйенің тұрақтылығының бұзылуына және ыдырауына апарып соғады. Барлық экологиялық жүктемелердің жердегі бүкіл жиынтығы биосфераның шаруашылық сиымдылығы шегінен асып кеткенде ғана қауыпті ахуал, экологиялық дағдарыс басталып, ол бүкіл биосфераның азуына, қоршаған ортаның адамның денсаулығы мен оның шаруашылығының тұрақтылығы үшін ауырып соғады. Қазіргі уақытта бұл шектен асушылық орын алып отыр деп пайымдауға барлық негіз бар, яғни жергілікті экологиялық шектеулі жүктемелердің жиынтығы ғаламдық экологиялық шектеулі жүктеме шамасынан асып кетті. Табиғи факторлардың әсерінен биосфера жағдайының үздіксіз өзгеруі қайтадан әдетте бастапқы жағдайға оралып отырады. Мысалы, ауа мен топырақтың температурасының, қысымның, ылғалдықтың өзгеруі кейбір тұрақты орташа шамалар шегінде өтеді. Не болса да дағдыдағыдай, табиғи процестердің әсерінен аумақты экожүйелер өте баяу түрде өзгереді.
* Экологиялық мониторинг түрлері.
Соңғы жылдары эколог-болжаушылардың арасында XX ғасырдың 20-шы жылдарында қоршаған ортаға байланысты қолданылған мониторинг ұғымы кең таралған. Экологиялық мониторинг - антропогендік факторлар әсерінен қоршаған орта жағдайының, биосфера компоненттерінің өзгеруін бақылау, баға беру және болжау жүйесі. Мониторинг ұғымы кең ұғымда экономикада, өнеркәсіпте, және басқа да бақылаулар жүргізілетін салаларда қолданылады. Ғылыми оқулықтарға бұл ұғым Стокгольмдегі БҰҰ-ның ұйымдастыруымен (маусым, 1972 ж.) өткен қоршаған ортаны қорғау жөніндегі конференңиядан кейін енді. Қазіргі таңда мониторинг ұғымы негізгі үш түрлі жұмыстардан тұратын қоршаған табиғи ортаны бақылау жүйелері ретінде қарастырылады:
* қоршаған ортаның жағдайын жүйелі түрде бақылау.
* табиғи және антропогендік факторлардың әсерінен табиғатта болуы мүмкін өзгерістерді болжау.
* қоршаған орта жағдайын ретке келтіру шараларын басқару.
Бақылайтын обьектілердің ерекшелігіне, түріне және бақылау әдістеріне байланысты мониторингтің бірнеше түрлерін ажыратады, Мысалы:
Жүргізу әдістері бойынша мониторингтің мынадай түрлері бар:
* биологиялық (биоиндикаторлар көмегімен);
* дистанционды (авиациялық және космостық);
* аналитикалық (химиялық және физико-химиялық талдау).
* Бақылау обьектілері бойынша:
* қоршаған ортаның жеке компоненттері мониторингі (топырақ, су, ауа);
* биологиялық мониторинг (өсімдіктер және жануарлар дүниесі).
Мониторингтің негізгі мақсаттары мен міндеттері төмендегі кестеде көрсетілген.
Қоршаған орта жағдайы мониторингінің мақсаттары мен міндеттері
Қоршаған орта жағдайы мониторингі
Міндеті
Мақсаты
Бақылау
Анықтау
Бағалау
Болжау
Шешім қабылдау
Жетілдіру
қоршаған орта жағдайының өзгеруі
адам іс-әрекеті арқасында қоршаған орта жағдайының өзгеруіне алып келетін себептері
адам іс-әрекеті әсерін анықтап, өзгерісгерді бақылау
қоршаған орта жағдайында болатын өзгерісгер
адамның теріс іс-әрекеті нәтижесіндегі зардаптарды жою
қоршаған орта мен қоғам арасындағы тиімді қатынастар стратегиясы
Сонымен, мониторингтің технология процестерін алгоритм түрінде былай бейнелеуге болады:
* Өлшеу
+ талдау
o сипаттау
- моделдеу
** дұрыс жолын таңдау.
Ic-әрекеттердің мұндай алгоритмі қоршаған ортаның кез-келген мониторингіне тән.
Экологтар үшін негізгі мынадай мониторинг түрлері бар:
Биологиялық мониторинг
- биологиялық орталардағы (организмдерде, биоценоздарда) табиғи және антропогендік процестерді бақылау (ауыр металдардың, пестицидтердің жинақталуы). Мұндай мониторинг тіршіліктің қоршаған орта компоненттерімен өзара барлық байланысын қамтиды.
Базалық мониторинг
- жалпыбиосфералық, яғни, тек қазіргі кездегі ғана емес, жақын аралықтағы 50-100 жыл ішінде болатын негізінен табиғи құбылыстарды бақылау.
Биосфералық мониторинг
- биосферадағы өзгерістерді: атмосфераның шаңдануы, әлемдік су балансы, Әлемдік мұхиттың ластануы, құрлық пен мұхиттағы биологиялық өнімнің өзгеруі және т.б. ғаламдық деңгейде бақылау.
Биоэкологиялық мониторинг
- табиғи ортаның жағдайын оның адам денсаулығына әсері тұрғысынан бақылау. Адамның тыныс-тіршілігін көрсететін көрсеткіштер - ауруға ұшырауы, туылуы, өмір сүру ұзақтығы және т.б. қолданылады.
Геоэкологиялық мониторинг
- табиғи экожүйелердегі өзгерістерді бақылау. Географиялық стационарлық бақылаулардың жүйелеріне сүйене отырып, экожүйелердің биологиялық өнімділігі, өздігінен тазаруға қабілеттілігі, заттардың шекті мүмкін концентрациясы көрсеткіштері қолданылады.
Дистанционды мониторинг
- бұл авиациялық және космостық мониторингтің жиынтығы. Кейде бұл ұғымға, көрсеткіштері ақпараттарды жинау орталығына беріліп отыратын, адам аяғы басуы қиын жерлердегі приборлар арқылы алыстан ақпараттарды беру әдістерін (радио, спутник) де жатқызады.
Теңіздердің ластануы мониторингі
- теңіздер мен мұхиттардағы судың сапасын білу мақсатында ақпараттар алу үшін олардың жағдайын болжау, бағалау және бақылау жүйесі. Бұл теңіз су ресурстарын үнемді пайдалануға және оларды ластанудан қорғау шараларын жүргізуге қажет.
Құрлықтағы сулардың ластануы мониторингі
- су ресурстарын үнемді пайдалану және оларды ластанудан, құрғап кетуден қорғау шараларын жүргізу үшін құрлықтағы сулардың жағдайы туралы ақпараттар алу мақсатында болжау, бағалау және бақылау жүйесі. Су сапасының көрсеткіштеріне - температура, минералдану, рН, түсі, еріген оттегі, дәмі, ауыр металдар, мұнай өнімдері, фенолдар, пестицидтер және ең бастысы натрий, калий, кальций, магний, хлор, сульфат, карбонат, нитрат иондары жатады.
Ластаушы көздер мониторингі
- ластаушы көздер арқылы су обьектілеріне, атмосфералық ауаға, топыраққа бөлінген заттардың мөлшерін және ластану деңгейін болжау, бағалау және бақылау жүйесі.
Аймақтық мониторинг
- антропогендік әсерге ұшыраған үлкен өнеркәсіп орындары, қалалар және олардың айналасындағы аймақтар биосферасы туралы ақпарат алу үшін бақылау.
Классификациядағы мониторингтердің деңгейіне сәйкес - халықаралық және аймақ аралық басқару деңгейлері ғаламдық деңгейлермен байланыста болуы, ал ұлттық - аймақтық деңгеймен байланыста болуы керек. Экологиялық мониторинг жүйесінде биологиялық мониторингтің, яғни, экожүйенің биотикалық құрамы мониторингі ерекше роль атқарады. Биологиялық мониторинг - бұл қоршаған табиғи ортаның жағдайын тірі организмдер көмегімен бақылау. Биологиялық мониторингтің негізгі әдісі - биоиндикация, антропогендік факторларға байланысты биотадағы кез-келген өзгерістерді есепке алып отыру.
5 тақырып. Ауаны ластаушылардан тазарту әдістері
Мақсат: Ауаны ластаушылардан тазарту әдістерімен таныстыру;
Негізгі сұрақтар:
1. Атмосфералық ауаның негізгі ластаушы көздері
2. Газдарды химиялық жолмен тазарту әдістері.
3.Мұнай химиясы және оның қоршаған ортаға әсері
МАЗМҰНЫ:
1. Атмосфералық ауаның негізгі ластаушы көздері
Атмосфера ауасының шекарасы болмайтындықтан бүкіл жер шары халықтары мен онда тіршілік ететін жануарлар, құстар және тірі организмдер мен өсімдіктер дүниесі үшін ортақ байлық болғындықтан, оны ластамау, сапасын тіршілікке зиян келтірмейтін ббиосфераның құрамдас бөлігі болып табылады. Адам іс-әрекетінің нәтижесінде ондағы түрлі газдар және басқа қалдықтар бөлніп шығарлуда. Ол ластағыш заттар атмосфера ауасының газалық сапасын төмендетуде. Атмосфера адам үшін атқаратын қызметі орасан зор, Атмосфер бүкіл әлемді таза ауа мен қамтамасыз ете отырып, тіршілікке қажетті газдармен, басқа химиялық элементтермен (О2, N2, СО2 және т.б.) байытады. Жер планетасын күн мен ғарыштан келетін түрлі зиянды сәулелерден, метеориттерден қорғайды, климатты, ауа райын, зат алмасу, энергия алмасу және т.б. іс-әрекеттерді, жалпы жер шарындағы тұрақтұлықты жоғары дәрежеде үйлестіріп отырады. Егер атмосфера ауасында ластағыш заттардың ШМК-сы қалыпты құрамынан өсіп кете сай келмесе, онда ондай ауаны ластанған ауа деп санайды. Ластағыш заттардың негізгі көздері- өнеркәсіп, автокөліктер, жылу энергетикасы, мұнай, газ, көмір өндіру, өндеу орындары, космос және т.б. өндіріс салалары. Бұл аталған обьектілерден атмосфераға түскен заттар ауа құрамындағы компоненттердің қатысумен химиялық немесе фотохимиялық өзгерістерге ұшырайды. Мысалы, қоршаған ортаны ластауды физикалық (шу, тербеліс, әр түрлі сәуле шығарулар) және химиялық (әр түрлі заттар: ауада-улы газдар және булар, суда және топрықта ауыр металлдардың иондары) деген екі түрі бар.
ШМКж.з - жұмысшы зонадағы ауаның құрамындағы ластаушы заттардың ШМК, (мг/м3) (ПДКр.з - рабочей зоны). Бұл концентрация апатының 8 сағаттық жұмыс күнінде (жексенбіден басқа күндерде), немесе аптасына жалпы 41 сағаттан аспайтын жұмыс істеген кезде жұмыс жасының соңына дейін (25-30 жыл) ауырмаған, немесе қазіргі зерттеу әдістері оның ешқандай ауруын тіркемеген немесе денсаулығында ешқандай ауытқулар болмаған шаманы білдіреді. Жұмысшы зона деп , еденнен немесе жұмысшы тұрақты тұратын жерден 2 м биіктіктегі кеңестікті айтады.
2. ШМКм.б - тұрғын үйлер орналасқан ауадан ауасындағы максимальді бірреттік шектік концентрациясы, мг/м3 (ПДКм.р - максимально разовая). Бұл концентрация сол ауа мен 20 минут тыныс алынған жағдайда, адам организімінде рефлекторлық (субсенсорлық) реакция бериеуі керек.
3. ШМКо.т - тұрғын үйлер орналасқан аудандағы ауа құрамындағы үлы заттардың орташа тәуліктік шекті мөлшерлік концентрациясы, (мг/л) (ПДКс.с - среднесуточная). Бұл концентрация адам ол ауамен қанша уақыт тыныс алса да тікелей немесе жанама ешқандай әсер етпеуі керек
Біз тыныс алатын ауада, көптеген зиянды заттар бар. Олар қатты бөлшектер, мысалы күл бөлшектері, асбест, көмірсутектердің суда еріген ұсақ тамшылары және әр түрлі газдар. Бұл ластағыштардың барлығы адам организміне биологиялық әсер етіп, тыныс алуын қиындатады, жүрек-қантамыр жүйесінің жұмысын тежеп ауруға шалдыұтырады. Ауадағы күкірт диоксиді мен көміртек (2) және (4) оксидтерін қарастырып көрейік. Күкірт (4) оксиді SO2 суда еруі нәтижесінде қышқыл жаңбырлар түзіледі H2O+SO2=H2SO3. Бұл газ негізінен жылу электр станциясы отындары (мазут, қоңыр көмір, күкіртті мұңай өнімдері) жанғанда бөлінеді. Көмір немесе мұнайды жаққанда олардың құрамындағы күкірт тотығы екі қосылыс, күкірттің диоксидін және триоксидін түзеді. Отынның алғашқы жануы кезінде күкірттің триоксидіне бар болғаны 3%тотығады. Қышқыл жаңбырлар өсімдіктер дүниесін бүлдіреді, топырақ пен өзендердің қышқылдығын арттырады. Мысалы Норвегияда 1980 жылдары қышқыл жаңбырлардан көптеген балықтар қырылып қалған, бұның себебінің көбі Ресейдің "Северо-никель" комбинатының кінәсінен болған. Күкірт диоксидінің 1м3 орташа мөлшері 100 мкг болғанда, ал біздің көптеген қалаларымыздың ауадағы SO2 мөлшері кейде бұдан әлдеқайда жоғары екенін тәжірибелер нәтижесі көрсетіп отыр, сондықтан бұл ауа әсерінен өсімдіктер сарғыш тартып, тыныс алу органдары ауруларының көбейгені байқалған. Азот оксидтері(NxOy) көбінесе ормандар өртенгенде,ЖЭС (ТЭС) және автокөліктерден, азот қышқылы өндірісі мен қопарғыш заттар өндірісі де бұлалардың бөліну көзі болуы мүмкін. Бұлардың ішінде NO - азот оксиді 2 адамның нерв жүйесіне әсер етеді, әрі қандағы гемоглабинді азайтып, оттектің жетіспеуіне себеб болады.
NO2, N2O4 - оксидтері су мен әрекеттесіп азот қышқылын түзеді.
4NO2+2H2O+O2=4HNO3 . Бұлар тыныс жолдарын қабындырып, өкпенің қанауына жол ашады.
Азот оксидтері фотохимиялық түтінді тұман түзілуінде, ал ол пероксиацетилнитраттар түзіп , оның 0,1-0,5 мг/м3 мөлшері көзді тітіркендіріп, өсімдіктердің қурап кетуіне жол ашады. Ауаның фотохимиялық ластану дәрежесі әсіресе, автокөліктердің жиі қозғалыстары уақытында, таңертен мен кешкі сағаттарда қаладағы ауаға көмірсутектер мен азот оксидттері көп мөлшерде бөлінеді. Көмірсутек (2) оксиді (СО)-қала ауасында басқа ластағыштардың барлығынан концентрациясы жоғары. Бірақ, бұл газдың иісі, түсі, дәмі болмағандықтан біздің сезу органдарымыз оны байқай алмайды. Оның қаладағы ең үлкен көзі-автокөліктер. Оның 90%мотор отынының толық жанбауы нәтижесінде түзіледі. 2С+О2=2СО, толық жанғанда С+О2=СО2. Автокөліктерден СО бөлінуін белгілі стандарттарға дейін жеткізу үшін көлік түтінін мотордан шыққан жерде Рt және Pd катализаторлары арқылы өткізу тәжірибесі жиі қолданылады. Көміртек (4) оксиді СО2 инфрақызл сәулелерді сіңіруі (700-1400 нм толқын ұзындығындағы), сөйтіп парниктік азауы болуымен залал келтіреді. Өйткені, жер беті барлық энергиясынан спектрдің көрінетін бөлігінің (400-700нм ) сәулелерін сіңіріп, ал ИҚ сәулелерді ұзын толқындар түрінде шағылдырады. Шаң тозан атмосфераға бөлінген топырақтың эрозиясынан, вулкандардан, шанды борандардан түзіліп, 20%-тей шамада адамның әрекеті нәтижесінде, тау-кен өндірісі шаңдары, цемент және басқа құрылыс материлдарды өндірісінде түзіледі. Мысалы Францияда өндірілетін цементтің 3%-ті шаң түрінде атмосфераға жылда 100 тонна тасталады екен. Индустрияның қалалардағы қонған шаң құрамында 20%темір оксиді(Fe2O3), 15% кремний оксиді (SiO2) және 5% күл (С), сонымен бірге көптеген ауыр металдардың оксидтері мен улы қосылыстары (марганец оксиді, қорғасын, молибден,ваннадий, сурьма, теллур оксидттері) түрінде осылардың өндіріс орыдарынан бөлінетінің ескеру керек. Шаң - тозан тек денсаулыққа тыныс алуды қиындатып қана қоймай, климатына өзгеруіне де үлкен ықпал етеді, өйткені ол күн сәулесін шағылыстырып жерден жылыудын кетуін қиындатады. Сонымен, адам әрекеті нәтижесінде климат өзгереді, атмосфераның химиялық құрамы өзгеріске ұшырайды. Бұл өзгерістердің атмосфераға онша қатысы болмағаны мен, ортаның биотикалық бөлімі оның құрам бөлігі болған адамға әсер етуші негізгі фактор болып саналады.
Атмосфера (ауа ортасы) 2 аспектіде бағаланады:
* Климат және оның табиғи әсерлердің нәтижесінде өзгеруімен антропогенді әсерлердің (макро климат) натижесіндегі өзгерісі және ұсынылып отырған жобаның нәтижесіндегі өзгеруі (микро климат). Бұл бағалар іске асырылайын деп отырған жобаның антропогендік қызметіне климаттын ықтимал әсерін болжауды да көздейді.
* Атмосфераның ластануы алдымен оның ықтимал ластануы кешенді көрсеткіштердің біреуінің көмегімен бағаланады: атмосфераның ластану потенциалы (АЛП), атмосфераның сейілту (шашыратқыш) қабілеті (АШҚ) және басқа..
Содан соң, сол аудағы атмосфераның ластану деңгейін бағалау жүргізіледі. Климаттық-метеорологиялық еркшкліктермен атмосфераның өзгерістері туралы мәліметтерді сол ауданның гидромет қызмет і орталығынан алады. Нақты түрде алынған ластағыш көздерімен бағалар негізінде жобаланып отырған обьектінің атмосфераны ықтимал ластағыш бағалары арнайы компьютерлік бағдарламаларда (Эколог, Гарнт, және басқа) есептеліп, ол тек атмосфераның ластануын ғана есептеп қоймай, сонымен бірге ластағыш концентрацияның карта сызба-нұсқаларымен сол алаңға түсе алатын ластағыш заттар туралы деректерді де береді. Атмосфераның ластануының басты белгісі - ластағыш заттардың (ШМК) (ПДК) болып табылады. Ауадағы ластағыш заттардың өлшенген немесе есептелінген концентрациясы ШМК (ПДК)- мен салыстырлады, сөйтіп атмосфераның ластануы ШМК шамасымен өлшенеді. Атмосфералық ауаның санитарлық сапасын анықтау үшін, ондағы ластағыш заттардың мөлшерін көлемі 1 м3 ауадағы мг- мен алынған салмағымен бағалайды. Концентрацияны бұл жолмен анықтауды ластағыш заттың кез-келген агрегаттық күйін анықтауға қолдануға болады. Ауаны ластағыштың жалпы және ақпаратты көрсеткіші ретінде - АЛОКИ - атмосфераның ластауының орташа жылдық кешенді индексі (КИЗА- комплексный индекс среднегодового загрязнения атмосферы) қолданылады. Олар атмосфераның күйіне байланысты ластану дәрежесіне қарай төмендегідей кластарға жектеледі:
1.Норма класы - ҚР қалаларының ауасының орташа ластығы дәрежесінен төменге сәйкес деңгей.
2.Қауіп клас - орта дәрежедегі деңгей шамасында.
3.Кризис класы - орташа шамадан жоғары деңгей.
4.Апат класы - орта деңгейде әлдеқайда жоғары.
2. Газдарды химиялық жолмен тазарту әдістері.
Қолданыстағы қазандық қондырғылардан атмосфераға бөлінетін ластайтын заттардың эмиссияларын азайту ластайтын заттардың шығарындыларын шектеу жөніндегі жабдық мүмкіндіктеріне сүйене отырып, қазандық қондырғыларды пайдаланудың оңтайлы режимімен қамтамасыз етілетін, техникалық түрде жетімді және экономикалық тұрғыда орынды іс-шаралармен анықталады.
Режимдік іс-шараларды өткізу және ластайтын заттардың шығындыларындағы құрамды азайту жөніндегі технологиялық әдістердің нәтижелері түтінді газдарда ластайтын заттардың құрамын талдаудың стандартты әдістерімен анықталады. Өндірістік бақылау секундқа шаққандағы грамдағы және бір жылға шаққандағы тоннадағы жаппай шығарындылардың белгіленген нормаларын бағалауды; №2-тп (ауа) формасы бойынша есеп беруге қатысты бастапқы мағлұматтарды қамтамасыз етеді. Технологиялық бақылау меншікті шығарындылар туралы жүйелі мағлұматтарды; меншікті шығарындылардың нормаларын; атмосфераға бөлінетін шығарындыларға арналған қазандардағы және шаң-газ тазартатын жабдықтардағы технологиялық процестердің әсер ету ақпаратын қамтамасыз етеді.
Стационарлы қондырғыларда атмосфераға түрлі отынды жаққан кезде ластайтын заттардың едәуір мөлшері: күкірт диоксидіне қайта есептегендегі күкірт оксидтері, азот оксидтері, қатты бөлшектер, көміртегі оксиді, ванадий пентаоксиді, аз мөлшерде формальдегид, көмірсутегі, құрамы нормалануы тиіс өнімділігі 30 т/сағ аз қазандар үшін құрым және бензапирен.
5.1 Бөлінетін түтінді газдарда күкірт оксидтерін азайту жөніндегі іс-шаралар. Түтінді газдарда күкірт оксидтерінің құрамын азайтудың негізгі бағыттары бар:
- жану режимін бақылауды қамтамасыз ету;
- биік құбырлармен әлсіздендіру: атмосфераның жер бетіне жақын қабаттарда шығарындылардың концентрациясын азайта отырып, биік құбырларды салу, стансаларға жақын жерлерде ластану ауданын көбейтеді;
- кететін түтінді газдарды жаққаннан кейін күкірт оксидтерінен тазалау.
Күкірт диоксидінен бөлінетін газдарды тазарту үшін хемосорбциялық әдістердің көп мөлшері ұсынылған, бірақ практикада олардың кейбіреулері ғана қолданылады. Бұл бөлінетін газдардың көлемі үлкен болып, ал олардағы күкірт диоксидінің концентрациясы аз болуымен байланысты, газдар жоғары температурамен және шаңның біршама құрамының болуымен сипатталады. Сору үшін су, су ерітінділері мен сілтілі және сілтілі-топырақты металдардың тұздар суспензиясымен қолданылуы мүмкін.
Күкірт диоксидін сумен сору келесі реакциямен анықталады:
SO2 + H2O= H++ H SO3-
Суда күкірт диоксидінің төменгі мөлшерде еруімен байланысты тазалау үшін оның көп мөлшерде жұмсалуы және үлкен көлемдегі абсорберлері қажет. Осылайша процесті өткізу үлкен энергиялық шығындармен байланысты.
Әк және ақтасты әдістер. Күкірт оксидтерінен түтінді газдарды тазалау әдістерінен дүниежүзінде әк (Са (ОН)2 кальций оксиді гидраты) немесе ақтасты суспензиямен (СаСО3 кальций карбонаты) кең танымал болған. Скрубберлерде түтінді газдар сулы суспензияда СаСО3-пен түйіседі, өзара әрекет ету циркуляциялық бакте аяқталады және тұндырғыға жіберіледі, мұнда седиментация арқылы СаSО3(1/2)Н2 О сульфиттері мен Са SО4 (1/2) Н2О сульфаттары сияқты қатты бөлінеді. Қарапайым технологиялық сұлба, төменгі пайдалану шығындар, сорбенттің қолжетімділігі және арзан болуы, газды алдын ала суытпай және шаңын алмай газды тазалау мүмкіндігі осы әдістердің ерекшелігі болып табылады. Әк және ақтасты әдістердің кемшіліктері: гипс шөгінділері жүйелерінің көбеюі, тұнбалардың түзілуі, абсорберлерден біршама шашырандылардың кетуі.
Қалпына келтірілмейтін әдістер. Кәсіпорындардың сілтілі ағын суларын пайдалану негізіндегі әдіс күкірт диоксидінен түтінді газдарды тазалаудың перспективалық және арзан әдістерінің бірі болып табылады. Оның үстіне газдарды тазалаудың және осы жиындыларды біруақытта бейтараптандырудың жоғары деңгейіне қолжеткізіледі. ЖЭС-нан бөлінетін газдар үшін күкірт диоксидтерін гидрокүлді жоюдың сілтілі ағын суларымен тазалау процесі ұсынылған.
Күкірт оксидтері концентрациясын анықтау ҚР СТ 1876, ҚР СТ 170.0.040 бойынша өткізіледі.
Бөлінетін түтінді газдарда азот оксидтерін азайту жөніндегі іс-шаралар. Барлық отын түрлерін жаққан кезде түтінді газдарда азот оксидтерінің құрамын азайтудың негізгі бағыттары:
- жану режимін бақылауды қамтамасыз ету;
- жанған кезде азот оксидтерінің түзілімін басу:
а) артық ауаның коэффициентін азайту;
б) сатылы жағу;
в) түтінді газдардың рециркуляциясы;
- жанарғы конструкцияларының әсері;
- қайнап тұрған қабатты жаққышта өрттеу;
- жер бетіне жақын атмосфера қабаттарында шығарынды концентрациясын азайту үшін биік құбырлармен әлсірету.
Практикада бөлінетін газдармен бірге біруақытта олар болған кезде оксид және азот диоксиді шығарылады. Абсорбциялық процестердің ең күрделі тұсы төменгі химиялық белсенділікпен және азот оксидінің еруімен байланысты. Мұндай мәселені шешу жолдары: газдық фазада азот оксидінің және азот диоксидінің толық тотығуы, азот оксиді мен азот диоксидінің эквимолекулярлы қоспасының пайда болуына алып келетін азот оксидінің азот диоксидіне жартылай тотығуы, селективті абсорбенттерді пайдалану, сұйық фазада тотығу немесе сорудың сұйық фазалы катализаторларын пайдалану және азот оксидін белсенді химиялық қосындыларға ауыстыру.
Газдарды күкірт диоксиді мен азот оксидтерінен біруақытта тазалау әдісі. Құрамында SO2 және NOx бар шығатын газдар күкіртті отынды жаққанда пайда болады. Оларды тазарту үшін кешенді әдістер қолданылады.
NOx-ті жоятын абсорбциялық әдістер азот оксидінің өте төменгі химиялық активтілігінен тотығу немесе қайта қалпына келу сатыларын құрайды. Кешенді әдістердегі тазарту деңгейі SO2-ден 90% және NOx-тен 70-90% құрайды. Біруақытта тазарту сілтілік ерітінділермен жүргізіледі. NaOH және Na2CO3 ерітінділерімен абсорбциялау кезінде жанама өнім ретінде Na2SO4, NaCL, NaNO3, NaNO2 пайда болады, ал Ca(OH)2 абсорбциялау кезінде CaSO4 және Ca(NO3)2 пайда болады. Азот оксидінің тотығуы газдық фазасында толықтай немесе ішінара азот оксиді мен азот диоксидінің эквимолярлы қоспасы пайда болғанға дейін, сұйық фазасында сұйық фазалы катализаторлар ды қолдану арқылы жүргізілуі мүмкін.
АҚШ пен Жапонияда түтін газдарын азот оксидінен тазарту әдістері кең қолдау тапты, бұл елдерде ақ алтынды-ванадийлі катализаторда азот оксидін аммиакпен іріктелген катализдік қайта қалпына келтіру әдісі қолданылатын 100-ден артық қондырғылар жұмыс істейді, расында, бұл қондырғылардың құны өте қымбат, ал катализатордың қызмет көрсету мерзімі ұзақ емес.
Түтінді газдарда азот оксиді мен диоксиді концентрациясын анықтауды ҚР СТ 1516 және МСТ Р ИСО 10849 бойынша өткізеді.
Бөлінетін түтінді газдарда көміртегі оксидін азайту іс-шаралары. Толық жанбайтын отын өнімдеріне жану режимін бақылайтын концентрацияны азайтуға алып келетін көміртегі оксиді, формальдегид, көмірсутегі жатады. Көміртегі оксидтері шығарындыларын жанарғыларды және өрттеу режимдерінің әзірлемелері арқылы азайтуға болады. Сұйық отынды қолдану барысында көміртегі оксидінің пайда болуын азайтатын әдістердің бірі сумазутті эмульсия түрінде жағу болып табылады.
Түтінді газдарда көміртегі оксиді концентрациясын анықтау ҚР СТ 1877 бойынша жүзеге асырылады.
Бөлінетін түтінді газдарда қатты бөлшектерді азайту іс-шаралары. Энергетикадағы бөлінетін түтінді газдарда қатты бөлшектердің құрамын азайту мәселелері батареялық циклондарда, құйынды шаң ұстағыштарда, тканьді сүзгілерде, электрлі сүзгілерде (орта және үлкен қуаттағы қазандар үшін), суланған шаңды ұстайтын аппараттарда шаңды ұстауды күшейтумен шешіледі.
Батареялық циклондар қатты отынды жаққан кезде қолданылады - бір топқа бірнеше кішкентай циклондарды біріктіру. Циклондық элементтің диаметрін азайту тазарту тиімділігін көбейту мақсатын көздейді. Батареялық циклондардың элементтерінің диаметрі 100, 150, 250 мм құрайды. Элементтегі газдардың оңтайлы жылдамдығы 3,5 м/с-тан 4,75м/с-қа дейінгі шекте, тік элементтер үшін 11 м/с-тан 13 м/с-қа дейінгі шекте орналасқан.
Құйынды шаң аулағыштар. Қосымша орайтын ағымның болуы олардың циклондардан ерекшелейтін негізгі айырмашылығы болып табылады. Сүйірмек түріндегі аппаратта шаң-тозаң болған газды ағым күрек құйынға айналдырғышпен оралады және жоғары көтеріледі, осы кезде тангенциалды орналасқан сүйірмектерден шығатын қосалқы газдың үш ағыстың ықпалына ұшырайды. Ортадан тебетін күштердің әрекетімен бөлшектер шет жақтарға лақтырады, ол жерден ағыспен оларды төмен бағыттайтын қозған қосалқы газдың шиырма ағысты дөңгелек құбыр аралық кеңістікке лақтырады. Тазартылатын газдың ағысын шиырмалы қамту барысында қосалқы газ біртіндеп толығымен оған енеді. Кіретін түтікше айналасындағы дөңгелек кеңістік шаңды бункерге қайтармай түсіретін тіректі шайбамен жабдықталған. Күректі түрдегі құйынды шаң аулағыш қосалқы газ тазартылған газдың шет жақтан алынатындығымен және көлбеу күректері бар дөңгелек бағыттаушы аппаратпен берілетіндігімен ерекшеленеді. Құйынды шаң аулағышарда қосалқы газ ретінде таза атмосфералық ауа, тазартылған газдың бөлігі немесе шаң-тозаң болған газдар қолданылуы мүмкін. Шаң-тозаң болған газдардың қосалқы газы ретінде пайдалану экономикалық тұрғыда ең тиімді зат болып табылады. Бұл жағдайда аппараттың өнімділігі тазалау тиімділігі біршама төмендемей 40-65%-ға көтеріледі. Циклондардағыдай диаметрдің көбеюімен құйынды аппараттардың тиімділігі түседі. Қосалқы газдың оңтайлы шығыны бастапқының 30-35%-ын құрайды. Циклондармен салыстырғанда құйынды шаң аулағыштардың ерекшеліктеріне мыналар жатады:
- жоғары дисперсті шаңды аулаудың ең жоғары тиімділігі;
- аппараттың ішкі беттерінің жабысқақ күйде тозуының болмауы;
- суық қосалқы ауаны пайдалану есебінен жоғары температурасы бар газдарды тазалау мүмкіндігі;
- қосалқы газ мөлшерінің өзгеруі есебінен шаңды бөлу процесін реттеу мүмкіндігі.
Кемшіліктері:
- қосымша үрлейтін құрылғының қажеттілігі;
- аппараттан өтетін қосалқы газ есебінен газ көлемдерінің арттуы;
- пайдалану кезінде аппараттың үлкен күрделілігі.
Электрлі сүзгілер. Электрлі сүзгілерде газдарды шаңнан тазалау электрлі күштердің әрекетімен жүзеге асады. Газ молекулаларын электрлі разрядпен иондау барысында олардың құрамындағы бөлшектердің зарядын алады. Иондар шаңның беттеріне сорылады, ал электрлі өрістің әрекетімен олар бөлшектейтін электродтарда жылжып, отырады. Кейіннен электродтардағы жиналған шаңның мезгілдік бұзылуы және оны шаңға жинайтын бункерлерге отырады. Электрлі сүзгінің жұмыс тиімділігі шаң бен газ қасиеттеріне, аппараттың қимасында шаң болған ағысты бірқалыпты үйлестіру мен жылдамдыққа байланысты.
Суланған шаң аулағыштар. Суланған шаң аулағыштарда суаратын сұйықтық ретінде су жиі қолданылады. Түйісу бетіне немесе олардың іс-қимыл тәсіліне байланысты сегіз түрге бөлінеді:
- бос газ жуғыштар;
- тағылатын скрубберлер;
- табақты (барботажды, көбікті);
- жылжымалы саптамасы бар;
- соғылатын-инерциялық әрекет;
- ортадан тебетін әрекет;
- механикалық газ жуғыштар;
- жылдамдықты газ жуғыштар (Вентури және эжекторлы құбырлар)
Суланған шаң аулағыштардың ерекшеліктеріне мыналар жатады:
- өлшенген бөлшектерді аулаудың жоғары тиімділігі және төменгі құны;
- көлемі 0,1мкм-ге дейінгі бөлшектерден газдарды тазалау үшін қолдану мүмкіндігі;
- жоғары температурада және жоғары ылғалдықта, сондай-ақ, тазартылған газдардың жану мен жарылуы қаупі және ауланған шаң кезінде газдарды тазалау мүмкіндігі;
- шаңмен бірге біруақытта бу тәрізді және газ тәрізді компоненттерді аулау мүмкіндігі.
Суланған шаңды аулағыштардың мынадай кемшіліктері бар:
- ағын суды өңдеу қажеттілігімен, яғни, процестің қымбаттауымен байланысты қоспа (пульпа) түрінде ауланған шаңды бөліп шығару;
- сұйықтық тамшыларын кетіру және оларды шаңмен бірге газ жүретін және түтін соратын түтіктерге отырғызу мүмкіндігі.
Алдын ала қосылған Вентури коагулятор-құбырлары бар, кейіннен (ВКҚ) суарылатын ортадан тебетін скрубберлерде және эмульгаторларда шаңды аулау тазалау процесін ұйымдастырудың ең рационалды амалы болып табылады.
Атмосфераға қатты бөлшектердің эмиссияларын азайтуды шаң ұстайтын аппараттардың тиімділігін арттырумен қамтамасыз етуге болады:
- күлді ұстағаннан кейін тазартылған түтінді газдарды кейіннен жылыта отырып, ВКҚ суаруды күшейту есебінен;
- жұқалап суды тозаңдатуды қолдану және екі сатылы ВКҚ-ны пайдалану есебінен;
- ылғалды күл ұстаушыларды суаруға күл үйіндісінің сілтілі құрамының ақшыл суды пайдалану есебінен;
- инерциялық типтегі шаң ұстаушыларда шаң-газды ағым конструкциясын өзгерту және ұйымдастыру есебінен;
- электрлі сүзгілерде проблемалық шаңды ұстайтын түтінді газдарды температуралы-ылғалды кондиционерлеуді есебінен.
Сұйық отынды жағу барысында:
- түтін газдарын мазут күлінен тазарту батареялық циклондар арқылы жүзеге асырылады;
- мазут пен қатты отынды бірге жағу барысында түтін газдарын мазут күлінен тазарту күлді ұстап қалатын қондырғыларды жүзеге асырылады.
Аспаптық өлшемдер негізінде ластайтын заттардың құрамын анықтау әдістері. Түтін газдардағы ластайтын заттардың құрамы олардың концентрациясын азайту жөніндегі режимдік іс-шаралар мен технологиялық әдістерді жүргізу барысында құралдар арқылы өлшеу негізінде анықталады.
Қалыпты жағдайларда (температура0С және қысым 101,3 Кпа) м3/с түтінді газдардың көлемді шығыны және қалыпты жағдайларда мг/м3 ластайтын заттардың түтінді газдарындағы жаппай концентрациясы ЖЭС немесе қазандардың шығарындылары мөлшерін анықтауға және ластанудың әр көзін бақылауы қажет параметрлері болып табылады.
Ластайтын заттардың концентрациясы қазандық қондырғылардан алынатын сынамалардағы аспаптық өлшемдердің мағлұматтары бойынша анықталады. Қалыпты жағдайларға өлшеніп келтірілген і шығарындысының концентрациясы , г/нм3 мына формула бойынша анықталады:
, (1)
мұнда талданатын сынамадағы і-затының А - мөлшері, г;
Val - анализге алынған сынаманың көлемі, мл;
V - барлық зерттелетін сұйықтықтың көлемі, мл;
V0 - анализге алынған және қалыпты жағдайларға келтірілген газды сынаманың көлемі (қалыпты жағдайлар t= 00С, Р = 101,3 КПа).
і шығарындысы дегеніміз түтінді газдардың бір бөлшегінің шығарындысы болып саналады.
Түтінді газдармен атмосфераға келіп түсетін г/с, ластайтын заттардың жаппай шығарындысы мына формула бойынша есептеледі:
(2)
мұнда ВР - сынақтар уақытына отынның шығыны, кг/с;
Vг - түтінді газдардың көлемі, м3/кг.
Күкірт оксидтерінің, азот оксидтерінің концентрациясын анықтаған кезде Vг мына формула бойынша құрғақ газға қайта есептейді:
(3)
мұнда , , - отынның элементарлы құрамы немесе нормативті әдіс бойынша <<Қазандық агрегаттардың жылу есебі>> анықталады;
- қатты отын үшін сулы булардың теориялық көлемі, м3/кг (газ тәріздес отын үшін м3/ м3).
Кейіннен эмиссиялардың есебін жүргізу үшін мына формулаларды пайдалану керек (4-7).
4-8 формулалары бойынша есептеулер техникалық регламентке сәйкес келтірілген.
а) Ластайтын заттың грамның жылу бірлігіне г/МДж қатысты меншік шығарындысы мына формула бойынша анықталады:
, (4)
мұнда М - грамның уақыт бірлігіне г/с, кг/сағ, т/жылға шаққандағы шығарынды шамасы,
В - кг/с, кг/сағ, кг/жыл қатысындағы отын шығыны, газ тәріздестер үшін - м3/с, м3/сағ, м3/жыл,
- жұмыс массасына жанудың төменгі жылуы МДж/ кг (газ тәріздес үшін МДж/м3).
б) шартты отынның килограмның тоннаға шаққандағы кг/т.ш.о. немесе шартты отынның грамның килограмға шаққандағы г/кг ш.о. ластайтын заттың меншікті шығарындысы (m) мына формула бойынша анықталады:
, (5)
мұнда - жану жылуы 7000 ккал/кг (29,33 Мдж/кг) құрайтын отын.
в) n меншікті көрсеткішіне сәйкес келетін мг/м3 түтінді газдардағы ластанатын заттың концентрациясын мына формула бойынша есептейді:
, (6)
мұнда - қалыпты жағдайларда: температурасы 0С, қысымы 101,3 кПа, a = 1,4 түтінді газдардың көлемі м3/кг (газ тәріздес отын үшін м3/м3);
- отынның жануының төменгі жылуы жұмыс массасына шаққанда МДж/кг (газ тәріздес отын үшін МДж/м3).
(7)
мұнда - қалыпты жағдайларда түтінді газдардың теориялық мөлшері м3/кг (м3/м3- газ тәрізді отын үшін);
- қалыпты жағдайларда отынның толық жануына қажетті құрғақ ауаның теориялық мөлшері м3/кг (м3/м3 - газ тәріздес отын үшін);
- артық ауаның коэффициенті.
Күкірт оксидтерінің, азот оксидтерінің концентрациясын Vг анықтаған кезде құрғақ газға мына формула бойынша қайта есептейді:
(8)
мұнда , , мәндері отынның элементарлы құрамы немесе <<Қазандық агрегаттардың жылу есебі>> нормативті әдісі бойынша анықталады;
- дымқыл булардың теориялық көлемі, қатты отын үшін м3/кг, (газ тәріздес отын үшін м3/ м3).
Жаппай шығарындыны анықтаған кездегі М1 - оны шығарындыларда азайту шараларына дейін түтінді газдарда ластанатын зат және М2 - шарадан кейін жаппай шығарындының айырмасы жаппай шығарындыны азайту шамасын - М , г/сек береді және мына формула бойынша есептеледі:
(9)
г/МДж меншікті шығарындыны (4) формуласымен, кг/т.у.т. меншікті шығарындыны (5) формуласы, түтінді газдарда ластанатын заттың концентрациясын мг/м3 (6) формуласымен кейіннен есептеу керек.
3.Мұнай химиясы және оның қоршаған ортаға әсері
Мұнай - ашық сары, жасыл және қоңыр қошқыл, кейде қара түсті болып келетін, өзіне тән иісі бар, ультракүлгін сәуле жарығын шығаратын сұйықтық. Оның түсі, құрамындағы элементтерге байланысты. Мұнайдың физикалық қасиеттеріне оның тығыздығы жатады. Салмағына қарай мұнай ауыр және жеңіл болып екіге бөлінеді. Жеңіл мұнай қатарына тығыздығы - 0,9 г/см3-ден төмен мұнайлар жатады. Мұнайдың тығыздығы жоғарлаған сайын қайнау температурасы арта бастайды. Электр тогын нашар өткізеді. Мұнай суда ерімейді, бірақ кейбір органикалық - бензин, хлороформ, эфир сияқты еріткіштерде ериді. Мұнайдың жылу бөлгіштік қабілетін 10400-11000 ккал/кг шамасында, ең жоғары жылу беретін отын қатарына жатады. Мұнай тектес табиғи газдар жер қойнауында өз алдына жеке-жеке таза кен, газ кендері, болмаса, мұнай ішінде еріп, тұтас мұнай - газ горизонттарын құрастырып немесе тікелей мұнай бетінде шоғырланып орналасқан. Каспий теңізінде мұнай және газ өндіру өндірісі 150 жылдан бері жүргізіледі. Мамандардың жобалауы бойынша өндірілетін мұнайдың жалпы қоры 200 млрд баррель көлеміндей деп болжанады. Ең ірі көмірсутектердің қоры Қазақстан шельфінде орналасқан. Мұнай мен газды өндіру және өңдеу көлемінің біздің облыс аймағында ұлғаюы да, жергілікті экологиялық проблемалар қатарын көбейтуде. Мұнай және газ адамзат тіршілігінде қажетті шикізат болып табылады. Мұнай өндіру және жаңа мұнай-газ кен орындарын ашу еліміздің экономикасын көтеретін факторлардың біріне жатады. Дегенмен, мұнай-газ кешендерінің қарқынды түрде дамуы елімізде экологиялық дағдарысқа қарай бет бұрып барады. Мұнай кен орындарының технологиялық желісін құрастыру көптеген міндеттерді қарастырады, оның ішінде өндірістің экологиялық талаптарды қанағаттандыруы маңызды роль атқарады. Мұнай өндірудің технологиялық үрдістерінде және мұнай өнімдерін өндіру, оны сақтау мен тасымалдау кезінде өндірілген мұнайдың 7%-і жоғалады. Мұнайды бұрғылауда, құбырлардың жалғасқан жерлерінен шикізаттың төгілуі топырақ, атмосфера, судың ластануына әкеліп соғады және биосфераны ластап қана қоймай адамзат денсаулығына зиянды әсерін тигізеді. Топырақ мұнай қалдықтарымен аз мөлшерде ластанған жағдайда, оны қайта қалпына келтіруге болады. Ал егер көп мөлшерде ластанса, оған қарсы күрес жүргізуге тура келеді. Қоршаған ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен ластауы - ең күрделі мәселелердің бірі. Топыраққа түскен мұнай гравитациялық күштердің әсерінен төмен қарай сіңеді де, сыртқы және капиллярлық күштердің әсерінен кеңінен таралады.
Топрақтың мұнай қалдықтарымен және әр түрлі химиялық реагенттермен, өндіріс қалдықтарымен, радиоуклидтермен ластануы, лоардың техногенезді бұзылуы, эрозия, дефляция, топрақтың тұздануы- техногенез өршуінің тікелей жолдары болып табылады. Қатты ластанған аймақтарда топырақтың тығыз карбонатты-иллювиалды горизрнты жалаңаштанады, нәтижесінде тақыр баттар түзіліп, топырақтың қуаңдануы мен тұздануына әкеліп соғады. Қазақстанда мұнай қалдықтарының ластанған топырақ биогиоценоздарын қайта қалпына келтіру мақсатында топырақты тазарту және рекультивациялау технологиясын жасау үшін топырақтың қаншалықты мұнай қалдықтарымен ластануын, құрамын білу қажет. Мұнай қалдықтарының топырақ құрамына әсерін білу мақсатында мұнай қалдықтарымен ластанған топырақты зерттеуге химиялық және физика-химиялық талдаулар пайдаланылды. Зерттеулер Қызылорда облысында орналасқан Құмкөл мұнай кен орнында жүргізіледі. Талдауға кен орынның әр тереңдіктегі топырағы алынды. Химиялық талдау мәліметтері бойынша кен орынның топырақ құрамында гумус мөлшері аз, сілтілі, сіңіргіш қабілеті төмен, сульфат, хлорид және негіздермен тұздалғаны анықталынды. Толық мәліметтерді келесі еңбектерден көруге болады. Топырақ құрамында гумус мөлшерінің аз болуы, құрылымсыздық, сіңіру қабілетінің төмен болуы, сонымен қатар карбонаттылық пен тұздалуы топырақты техногенді әсерлерге тұрақсыз етеді. Мұнай қалдықтарымен ластанған топырақ үлгілерінде, әсіресе жоғарғы қабаттарында алифаттық және парафинді көмірсутектердің сіңіру жолақтары анық байқалады, сонымен қатар карбонилдік топ, жай эфирлі байланыстардың жолақтары кездеседі. Топырақ құрамындағы мұнай көмірсутектері химиялық және фотототығу үрдісіне қатысады, яғни әртүрлі факторлардың әсерінен (ультракүлгін сәулелердің, температураның өзгеруінен және т.б.) өзінің химиялық құрамы мен қасиетін өзгертеді, нәтижесінде ұшқыш, зиянды және химиялық белсенді заттар түзеді. Қортындылай келгенде, кен орнының топырақ жамылғысының мұнай қалдықтарымен ластанғаны химиялық және физика-химиялық әдістермен анықталынды. Топырақ құрамында гумус мөлшерінің аз болуынан, топырақтың құрылымсыздығынан, сіңіру қабілетінің төмен болуынан, тұздалуынан, жалпы айтқанда, табиғи және антропогендік факторлардың әсерінен бұл аймақта топырақ қуаңданып шөлейттену үрдістері жүруде. Кен орнында топырақты қайта қалпына келтіру үшін микробиологиялық, агрофитомелиоративтік әдістер, срндай-ақ сапалы мұнай сорбенттерін пайдаланудың мәні өте зор. Топырақты қайта қалпына келтіру мақсатында пайдаға асыру және рекультивациялау технологиясының экологиялық және экономикалық тұрғыда тиімді жолдарын іздестіруді қажет етеді.
Соңғы уақыттарда мұнай өнімдерін ыдырату үшін биологиялық әдіс кеңінен пайдаланылуда. Ол түрлі биопрепараттарды қолдануға негізделіп, артықшылығы экологиялық тұрғыдан қауіпсіз болады. Ұсынылып отырған әдісте, технологиялық қондырғылар, жабдықтар тікелей мұнай шламдары орналасқан орындарда қолданылады және энергетикалық шығындарды талап етпейді, сондықтан бұл әдістің болашағы зор.
3. Практикалық жұмыстар
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС № 1-5
ТАҚЫРЫБЫ: Молекула симметриясы
МАҚСАТЫ: Атмосфера, құрамы, қабаттары, оның тіршілік үшін
маңызы. Ауаның ластану көздері.
ТАПСЫРМА:
1Атмосфера, оның ғаламдық проблемалары.
2. Семинар сұрақтары:
1. Атмосфера құрамы, қабаттары және маңызы
2. Атмосферадағы ғаламдық проблемалардың туындауы
3. Озон қабатының жар қырауы
4. Жылу эффектісінің механизмі
5. Қышқыл жауындар
6. Фотохимиялық тұман
7. Қазақстандағы ауа бассейнінің ластануы
3. Реферат тақырыптары:
1. Атмосфераның ғаламдық проблемалары
2 Ғаламдық климаттың жылыну проблемалары
4. Бақылау түрі:
1. Ауызша сұрау.
2. Конспект
Әдебиеттер:
1. В.И. Ильин // Экология // М:2007ж
2. Н.Х.Арыстанбекова // Моделирование загрязнения воздушного бассейна города Алматы // А:2005ж
4. В.М.Полонский // Охрана воздушного бассейна // М:2006ж
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС № 6-9
ТАҚЫРЫБЫ: Гидросфера, оның ғаламдық проблемалары
МАҚСАТЫ: Гидросфера, тіршілік үшін маңызы. Судың ластану көздері.
Ауыз судың дефицитi. Әлемдiк мұхиттың мұнаймен ластануы.
Су ресурстары экожүйесінің тұрақтылығы
ТАПСЫРМА:
1.Семинар сұрақтары:
1 Су құрамы, сапасы және маңызы
2 Гидросфераның ғаламдық проблемалары
3 Қазақстандағы өзен-көлдердің ластану проблемалары
4 Каспий және Арал теңіздерінің ғаламдық проблемаларды туындатудағы ролі
2. Реферат тақырыптары:
1 Балхаш көлінің ластану проблемасы
2 Транзиттік өзендердің экологиялық проблемалары
3 Жер асты суларының ластану мәселелері
4 Арал теңізінің оның ішінде Кіші Аралды қалпына келтіру мәселелері
3. Бақылау түрі:
1 Ауызша сұрау.
2 Жазбаша жұмыс
Әдебиеттер:
1. В.И. Ильин // Экология // М:2007ж
2. А.П. Белорусова и т.д. // Экологическая гидрогеология // М:2007ж
3. Т.А. Акимова, А.П. Кузьмин // Экология, природа - человек - техника // М:2007ж
4. Оспанова Г.С., Бозшатаева Г.М. Экология// А:2002 ж
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС № 10-12
ТАҚЫРЫП: Литосфера, оның ғаламдық проблемалары.
МАҚСАТЫ: Литосфера, оның құрылымы, қабаттары. Тіршілік үшін
маңызы. Топырақтың ластану көздері.Шөлейттену.
1.Семинар сұрақтары:
1. Гидросфераның ғаламдық проблемалары
2. Қазақстандағы өзен-көлдердің ластану проблемалары
2. Реферат тақырыптары:
1 Топырақтың техногендік ластануы
2 Топырақтың радиациялық ластануы
3 Топырақтың химиялық ластану мәселелері
3. Бақылау түрі:
1 Ауызша сұрау.
2 Жазбаша жұмыс
Әдебиеттер:
1. Ә.С.Бейсенова, Ж.Б.Шілдебаев. Экология және табиғатты тиімді пайдалану. Алматы.
Ғылым. 2004.
2. А.Ж.Ақбасова, Г.Ә.Саинова. Экология. Алматы, 2003.
3. Морозов Г.И. Глобальная экологическая проблема. 1988.
4.Фурсов В. И. Экологические проблемы окружающей среды. Алматы,1992
5.Эрозия почв и борьба с ней. М. 1980.
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС 13-15
ТАҚЫРЫП: Қазақстан Республикасының экологиялық құқығы.
Экологиялық кодекс
МАҚСАТЫ: Экологиялық кодекс (2007). Маңызы, негізгі қағидалары.
принциптері мен негізігі бағыттары, тұжырымдамасының атақаратын міндетін оқып үйрену
ТАПСЫРМА:
1 Табиғат қорғаудағы ҚР экологиялық саясаты
2 Экологиялық кодекстің табиғат қорғаудағы маңызы
3 Экологиялық Кодекстің мақсат-міндеттері
4 Экологиялық Кодекстің Жалпы Ережелері
5 ҚР-ның тұрақты дамуының экологиялық негіздері, принциптері
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
* Хюккельдің қарапайым молекулалық орбитальдар әдістері.
* Ароматтылық ережесі. Аннулендер.
4. СТУДЕНТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСТАРЫ ТАҚЫРЫБТАРЫНЫҢ ТІЗІМІ
4.1.Топырақтағы және топырақ компоненттеріндегі ауыр металдар
4.2.Топырақтағы ауыр металдардың кедесу формалары.
4.3.Топырақ факторларының ауыр металдардың құрамына әсері
4.4.Топырақ факторларының ауыр металдардың миграциясына әсері.
4.5.Ауыр металдардың өсімдіктер бойынша таралуы.
4.6.Ауыр металдардың өсімдіктерге түсу көздері және миграциясы.
4.7.Ауыр металдардың өсімдік органдары бойынша таралуы.
4.8.Антропогенді көздерден келетін ауры металдардың негізгі қосылыстары.
4.9.Топырақ, өсімдік, судағы ауыр металдардың нормалануы.
4.10.Семей қаласының атмосфералық қалдығы
4.11.Топырақтың кадмий және қорғасынмен ластануы.
4.12.ШҚО топырағының қүрамындағы ауыр металдар.
4.13.Ультрамикроскопия. Электрондық микроскопия. Нефелометрия
4.14.Абиотикалық трансформация (фотолиз, жарық, гидролиз).
4.15.Биоаккумуляция, оған әсер ететін факторлар.
4.16.Биомагнификация туралы түсінік.
4.17.Экоуыттылық, өткіруыттылық, оның зардаптары
4.18.Ортканың ксенобиотикалық профилі.
4.19.Полихлорланған бифенилдер ҚО, организмге түсу жолдары.
4.20.Полигалогенденген ароматты көмірсутектері бар экотоксиканттар.
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