ЖҰмыс бағдарламасы семей 2014 глоссарий аллювий өзен тасығанда шығып қалған құмдар, қиыршық тастар және т б
жүктеу/скачать 1.91 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 9 кесте. Ауыр металдарға қатынасты топырақ буферлігінің шкаласы (В. Б. Ильин, 1995)
- Топырақтың радиоактивті элементтері
- 10– кесте Топырақ түзуші тау жыныстары табиғи радиоизотоптарының мөлшері (В. А. Ковда., Б. Г. Розанов. бойынша)
- Калий
- Экологиялық факторлардың топырақтардың химиялық құрамына әсері
- O - 49 К -1,36 Mn -0,085 Co -0.0008 Mo Si – 33 Mg -0,60 P - 0,08 B -0,001
- Al – 7,13 Ti – 0,46 N- 0,10 Mo -0,0003 Fe - 3,80 С -2,00 Cu -0,002 Na -83
- Титан
- Көміртегі, сутегі, азот, фосфор – органогендік элементтер.
- Фосфор, апатит, фосфорит
- 11-кесте Литосферада және топырақта химиялық элементтердің орташа құрамының % көрсеткіші (А. П. Виноградов, 1950)
- Топырақтың сіңіру кешені және топырақтың сіңіру қабілеті
Топырақтын органикалық заты. Топырақ қабатындағы органикалық зат мөлшері ауыр металдардың жылжымалығына айтарлықтай әсер етеді. Органикалық қалдықтары ауыр металдарды бойына сіңіріп, жылжымалығын төмендетеді және қоршаған ортаның ластануын тежейді. Е. Шлихтинг (1995) деректері бойынша, 1 кг қарашірінді қышқылдарының құрамында 65000-85000 мг мыс бекітілуі мүмкін. М. Д. Степановтың (1976) деректері бойынша, қарашірінді заттармен байлануы қабілеттілігі бойынша ауыр металдарды келесі тізбектемемен жіктеуге болады: Zn> Cu> Mn >Mo. Гумин қышқылдарымен салыстырғанда фульвоқышқылдарының құрамында сіңірілген ауыр металдардың мөлшері жоғары болып келеді. Қара топырақтан бөлініп алынған 1 кг фульвоқышқылының құрамында 18 мг – молибден (Мо), 175 мг – мыс (Сu), 233 мг – мырыш (Zn), 1047 мг – марганец (Mn) табылған.
Қарашірінді қышқылдары ауыр металдарды бойына жоғары мөлшерде сіңіріп, топырақ қабатында жинақтайтын қойма рөлін атқарады. Топырақтың катион ауыстыру қабілеттілігі. Катион ауыстыру қабілеттілігі топырақ қабатында лай, саз бөлшектерінің мөлшерімен тығыз байланысты. Бұған органикалық зат мөлшерінің аздығы немесе көптігі әсер етеді. Лай, саз және органикалық бөлшектердің саны көбейген сайын топырақ қабатындағы үстілік сініру алаңы артады, топырақтың ұстап тұру қабілеті жоғарылайды және өсімдіктермен тірі ағзаларға ауыр металдардың сіңуі төмендейді. Топырақтың катион ауыстыру қабілеттілігін сипаттайтын топырақ сіңіру кешені болып табылады. Ауыр металдарды сіңіріп, байлап тастайтын заттарға: силикаттар, алюмсиликаттар, тотықтар, гидрототықтар, минералды тұздар, саз минералдары (каолинит, смектит, иллит, хлорит, вермикулит), карбонаттар, сульфид, сульфат, хлоридтер, т.б. химикалық қосылыстарды жатқызуға болады. Топырақтың радиоактивті элементтері Топырақтың радиоактивтігі топыраққа табиғи немесе антропогендік жолмен келген радиоактивті элементтерден пайда болады. Ол уақыттың бір мөлшерінде бөлінетін ядро сандарымен белгіленеді. СИ жүйесінде радиоактивтік өлшем беккерельмен өлшенеді (1Вк=1с/ бөлшек) немесе белсенділіктің тағы бір өлшемі – кюри (1 Ки=3,7.10'° Бк). Топырақтың радиоактивтігі негізінен табиғи радиоактивті элементтермен байланысты (ТРЭ). Бұл радиоактивтіктің түрі әрқашанда азды-көпті мөлшерде барлық топырақтарда кездеседі. Олар: біріншісі – топыраққа аналық жыныстармен немесе геохимиялық ағынмен келетін, екінші космогендік (топыраққа атмосферадан келген), яғни ғарыштың сәулелерімен тұрақты элементтер ядроларының қарым-қатынасынан пайда болатын топ болып екі топқа бөлінеді. 1. ТРЭ концентрациясының әлемдік орта мөлшері 1000 Бк/кг (25.10~9 Ки/кг) белсенділікті құрады, бірақ концентрациясының өзі өте үлкен аралықта өзгеріп тұрады (100 еседен кем болмайды), ал ТРЭ-нің топырақ түзуші жыныстардың ішіндегі мөлшеріне байланысты. 2. Топырақтың табиғи радиоактивтігі көбінесе, ауыр металдардың реттік нөмірі "Z"82 радиоизотоптарымен (радионуклеидтермен) байланысты. Бұлар: уранның (басы 238U жартылай бөліну мерзімі Т1/2=4,5.109 жыл) актинийдің (басі 235U, Т1/2=7,1.1О8 жыл) және торийдің (басы 23 2ТҺ, Т1/2=1,4.1010жыл) сияқты үш туыстықты құрайды. Бұлардың әрқайсысына кезекпен көбінесе, альфа бөлшектер (гелийдің ядросы), кейбіреулері бета және гамма бөлшектерін шығаратын 17, 14, 12 радиоактивті изотоптар кіреді. Бөлінген ең соңғы заттар – қорғасынның тұрақты изотоптары: 206Рв, 207Рв, 208Рв. Бұлардың арасындағы изотоптар аз уақыт қана болады және олардың пайда болуы аналық радиоизотоптарға байланысты. Бүлінбеген тау жыныстарында әр туынды радиоактивтігінде тепе-теңдік жағдайы байқалады. Ол кезде барлық туынды мүшелерінің саны бірдей болады. Топырақта радиоактивтік тепе-теңдік сақталмайды, өйткені радиоактивтік туыстық құрайтын түрлі элементтердің миграциялық қасиеттері әртүрлі келеді. Мысалы, әрбір туыстық арасындағы шығатын газ түріндегі радон және оның көп бөлшегі атмосфераға ұшуы мүмкін. Топырақ түзуші тау жыныстарындағы радиоизотоптардың мөлшерлері көрсетілген. Уран – табиғи уран 234U (0,0058%), 2О6U(О,71%) және 238U(99,28%) изотоптарынан тұрады. Уран көптеген тау жыныстарының ішінде кездеседі, ал топырақтарда тұрақты болады. Оның мөлшері, әсіресе, фосфаттарда көп. Сондықтан фосфор тыңайтқыштарында және фосфатты тау жыныстарынан түзілген топырақтарда көп кездеседі. Радий – жоғары атомдық салмағы бар 22бRd ауыр химиялық элемент. Ол химиялық элементтердің ішінде сілтілі-жер элементтеріне жатады, яғни биофильді кальций магний элементтердің аналогы. Радийдің ядросы сәулелермен бөлініп, басқа типке айналғанда көп мөлшерде жылу бөліп шығарады. Оны радийлі белсенділік, ал элементтердің өздерін радий белсенділер деп атайды. 10– кесте Топырақ түзуші тау жыныстары табиғи радиоизотоптарының мөлшері (В. А. Ковда., Б. Г. Розанов. бойынша)
Торийдің тау жыныстарындағы мөлшері едәуір. Торий топырақта және топырақ өсімдік арасында жылжуы жағынан баяу химиялық элементтерге жатады, бірақ та топырақтың жалпы радиоактивтігіне қарағанда, бұл элементті де қоса қараған дұрыс. Торий көптеген химиялық қасиеттерімен уранға ұқсас, сондықтан көбінесе, бір минералдарда кездеседі. Калий-40 және рубидий-87 – топырақтың радиоактивтігіне үлкен (50%-ге дейін) үлес қосатын және ұзақ уақыт өмір суретін изотоптар, Топырақтағы жалпы калийдің мөлшері белгілі болса, 40К мөлшерін анықтауға болады ( К – жалпы калийдің 0,01 18% құрайды). Бұл – барлық табиғи радиоактивтің ішінде кең тараған изотоп. Бұл элементке қарағанда, рубидий-87-нің рөлі аз, өйткені оның жартылай ыдырау мерзімі ұзақ болады. Көмір-14 және тритий – космогендік радиоизотоптар. Табиғи радиоизотоптардың ішінде топыраққа маңыздысы – көмір-14 және сутегінің өте ауыр изотопы тритий. Бұлар атмосферада ғарыш сәулелері нейрондары мен азот ядросының әрекеттесуімсн пайда болатындықтан, топыраққа ауадан түседі сондықтан да олардың мөлшері тұрақты көлемде болады. Антропогендік жағдайдан пайда болған радиоактивтік ядролы жарылыс, атом өндірістерінің қалдықтары, т.б. себептермен топыраққа радиоактивтік изотоптарды әкеледі. Атом жарылыстарынан пайда болған радиоактивтік заттар ауамен таралып жауын-шашынмен жерге түсіп, топырақты және табиғи суларды радиоактивтік заттармен ластайды. Антропогендік радиоактивтік изотоптар туралы айтқанда, Қазақстан жерінің басым бөлігінде олардың көп тарағанын ескерткеніміз жөн. Оның басты себебі қазақ жерінде уранның негізгі кендері табылып, Одақ кезіндегі атомдық сынақ жарылыстары да осында жүргізілгені белгілі. Биологиялық айналымға қосылып, жануарлар денесіне, олар арқылы адамның денесіне еніп, жайылып, радиоактивтік сәуле тигізеді. Ең қауіптісі стронцийдің изотопы (90Sr), цезийдің (137Сs), өйткені олардың жартылай ыдырау уақыты өте ұзақ (Sг - 28 жыл, '37Сs - 33 жыл) және олардың сәуле шығару күші үлкен болғандықтан, биологиялық айналымға белсенді қатысады. Сондықтан бұл изотоптардың топыраққа сіңіру заңдылықтарын, олардың топырақта жылжу тәртібін жақсы білу керек. Бұл изотоптардың екеуі де топырақтың қатты бөлігіне толық сіңіріледі, сол себептен 80-90% топырақтың жоғары қабатына жиналады. Топырақтағы радиоактивтік элементтердің мөлшеріне әсер ететін жағдайдың бірі – топырақ түзілу процесінде аналық тау жынысының өзгеру деңгейі. Мысалы, элювиалды карбонатты жыныстардан түзілген топырақтарда ТРЭ мөлшері, топырақ түзуші басқа жыныстарға қарағанда, бірнеше есе көп болады. Себебі топырақ түзілу процесіндегі карбонаттардың үгілулері ТРЭ-нің көбеюіне әкеледі. Топырақ құрамы өзі түзілген жыныстардан айырмашылығы көп болса, топырақтағы және жыныстардағы радиоактивтік элементтердің мөлшерлері өте алшақ болады, мысалы, шымтезекті топырақтарды алсақ, ТРЭ-нің топырақ қабаттарында терендеген сайын өзгеруі топырақ түзілу процесінің ерекшеліктеріне байланысты. Карбонатты топырақтарда жоғарғы гумус қабатында ТРЭ мөлшері жоғары болып, төмендеген сайын азаяды. Күлгіндеу, сортандану, балшықтану процестері нәтижесінде ТРЭ эллювиалды қабаттарына немесе глей қабаттарына ауысады, оның мөлшері 1,5-3 есе артады. Орманды-дала, қара топырақ, қара қоңыр, жартылай-шөл, шөл топырақтардың қабаттарында ТРЭ-нің таралу тәртібі анық белгіленбейді. Жалпы табиғи радиоактивтік элементтердің топырақ қабаттарында балшықты бөлшектердің және бірлі жарым тотықтардың таралуымен байланысты. Соңғы кезде топырақтағы радий мен уранның арасындағы, торий мен уранның арасындагы қатынасты топырақ түзілу процесінің көрсеткіштері ретінде пайдалану керек деген пікір айтылып жүр. Бұл қатынастарды гидроморфті және жартылай гидроморфті топырақтардағы процестерге пайдалануға болады. Басқа топырақтарда бұл көрсеткіштердің өзгеруі анық байқалмайды, ТРЭ топырақтардағы процестерге қатысып, органикалық молекулаларды полимерлеу құбылысына қатысып, топырақтың құрылымын жақсарта алады деген де ойлар бар. Ыдыраған радиоактивті сәулелердің реакциялық жоғары белсенділігіне байланысты, сондай құбылыстар өтуі мүмкін деп есептелді. Бірақ та мұндай әдіспен топырақтың құрылымын жақсартудың мүмкін еместігі, оған табиғи радиоактивті элементтердің сәулелерінің дозасы бос радикалдарды құруға жетпейтіндігі дәлелденді. Топырақтың табиғи радиоактивтік қасиетін тау жыныстардың және топырақтардың жасын анықтау үшін пайдаланады. Радиоактивті әдістердің ішінен уран-қорғасынды, калий-аргонды, рубидий-стронций, радиокөмір тегін пайдаланады. Топырақтың жасын анықтауда радиокөміртекті әдісті қолданады, себебі бұл әдістердің анықтайтын жасы ондаған млн жыл, қай топырақтың болса да жасынан артық. Қазіргі кездегі топырақтардың жасы бірнеше жүз жылдан (күлгін) бірнеше мың жылдық (қаратопырақ). Яғни көміртегінің айналымы күлгін топырақтарда қаратопыраққа қарағанда тезірек болады. Экологиялық факторлардың топырақтардың химиялық құрамына әсері Топырақ түзілу құбылыстарының нәтижесінде жалпы тау жыныстарының құрамын сақтай отырып, көптеген элементтердің мөлшеріне өзгерістер енгізеді. Топырақтың орташа химиялық құрамы, % (А.П.Виноградов, 1962): O - 49 К -1,36 Mn -0,085 Co -0.0008 Mo Si – 33 Mg -0,60 P - 0,08 B -0,001 Al – 7,13 Ti – 0,46 N- 0,10 Mo -0,0003 Fe - 3,80 С -2,00 Cu -0,002 Na -83 Ca -1,37 S – 0,085 Zn -0,005 Топырақтағы химиялық элементтердің мөлшеріне қарай бірінші орында O мен Si, екінші Al мен Fe, үшінші Ca мен Mg, солардан кейін Na, K т.б. элементтер орналасқан. Топырақтың химиялық құрамының өзін түзген тау жыныстарының химиялық құрамынан айырмашылығы бар. Мұнда органикалық элементтердің мөлшері көп: көміртегі 20 есе, азот 10 есе өседі. Сонымен қатар оттегі және сутегі мөлшерінің көп, ал алюминий, темір калий, кальций, магнийдің аз екені байқалады. Осы элементтер әртүрлі химиялық қосындылар түрінде топырақ құрамына еніп, топырақ типтерін анықтайды. өсімдіктер мен топырақ арасындағы қарым қатынасты белгілеуде бұлардың биологиялық маңызы өте зор. Көміртегі, сутегі, оттегі топырақтың органикалық заттарының құрамына кіреді, минералды түрде олардың карбонатты тұздары кездеседі. Оттегі су гидроксидтер, алюмосиликаттар, бос қышқылдар және олардың тұздарының құрамында болады. Топырақтағы тағы бір үлесі мол элементтерінің бірі – кремний. Ол жер қабатындағы минералды қосындылар құрамына кіріп, органикалық заттар құрамындағы көміртегі сияқты маңызды рөл атқарады. Топырақта ең көп тараған кремний қосындыларының бірі – кварц минералы SiO2. Кремний және кремний қышқылдарының тұздары силикаттар мен алюмосиликаттар құрамына кіреді. Өсімдіктердің құрамында да кремний бар,мысалы, ол дәнді дақылдарда 10%-дан 60%-ға дейін жетеді. Алюминий алюмосиликаттар балшықты минералдар құрамында кездеседі. Бұлардың биологиялық маңызы онша емес. Al2O3-тің топырақтағы жалпы мөлшері 1 – 2%-дан 15 – 20%-ға дейін, ал ферралитті топырақтарда 40 %-ға дейін жетеді. Темір әртүрлі оксидті, гидрооксидті және шала күкіртті қосындылардың құрамына кіреді.Бұл элемент биологиялық жағынан өсімдіктердегі хлорофильдің түзілуіне қатысады. Егер өсімдіктерге темір жетіспесе, олардың жапырақтары сарғайып хлороз деген ауруға шалдығады. Топырақтағы темір элементінің мөлшері әртүрлі. Мысалы құмдақ топырақтарда 0,5 – 1,0%, лесс жыныстарында түзілген топырақтарында 3,5,ал ферралитті топырақтарда 20 – 50%. Кальций мен магний топырақта слюдалардың немесе басқа минералдардың құрамында кездеседі. Бұлар тұздар түрінде бөлініп, басқа минералдың қосындыларымен реакцияға түсіп, күкірт, фосфор қышқылдарының тұздарын құрайды. Бұл екі элементте өсімдіктерге өте қажет. Топырақта ол 1 – 3 % мөлшерінде болады. Калий мен натрий дала шпаттарының ортоклаз, микроклин, альбит құрамында бұзылу нәтижесінде минералды қышқылдардың тұздарын құрайды. Бұл тұздар суда жақсы ериді. Калий – өсімдіктердің қоректік элемменттерінің бірі. Оның топырақтағы мөлшері 2 – 3%. Na2O мөлшері 1 – 3%. Натрийдің жылжымалы түрі топырақта жоғары болса, ол физикалық және химиялық жағынан қолайсыз қасиеттер туғызады. Титан көбінесе алғашқыда үгілуге аз берілетін минералдың құрамына жатады (ильменит, рутид, сфен) TiO2 мөлшері топырақта көп болмайды. Марганецтің топырақтағы мөлшері өте аз. Пиролюзит, баунит, оливин сияқты микроэлементтер өсімдіктердің өсуі мен сапалы дамуына өте қажет. Бұл тақырыпқа әріректе тоқталмақпыз. Күкірт өсімдіктердің немесе жануарлардың қалдықтарынан түзілген органикалық заттардың құрамында болады. Пирит минерал түрінде кездеседі: Fe2S. Топырақта SiO3 мөлшері пайыздың 1/10 бөлігінен аспайды.Кейбір сульфатты тұздар топырақта көп болуы мүскін. Егерде күкірттің топырақта жылжымалы түрі мол болса, оның себебін осы төңіректе ластаушы өндіріс орындарынан іздестірген жөн. Көміртегі, сутегі, азот, фосфор – органогендік элементтер. Олардың топыраққа тигізер пайдасы көп. Көміртегі гумустың органикалық қалдықтардың құрамында, сутегі газдардың, өсімдік пен жануарлардың денелеріндегі органикалық заттарында болады. Көміртегі органикалық заттарға бай топырақтарда 3 – 10%, сутегі 3 – 6% мөлшерде. Азот өсімдіктің өсуінде, жануарлардың тіршілігінде зор рөл атқарады. Оның мөлшері топырақта көбіне органикалық қосындылар, амиак, азот және азотты қышқылдардың тұздары күйінде кездеседі (0,3-0,4, кейде 0,1%). Топыраққа азот екі жолмен келеді: 1)үлкен қысым әрі катализатор (найзағай) қатысуы арқылы аммиак NH3 түзіліп, жауын-шашынмен түседі. 2)азот сіңіруші бактериялардың (бос немесе бұршақты өсімдіктер тамыр түйіндеріндегі) қатысуымен шоғырланады. Фосфор, апатит, фосфорит минералдары құрамына және топырақ шіріндісінде, органикалық қосындыларда кездеседі. Топырақта фосфор, фосфор қышқылының тұздары фосфаттар түрінде болады. 11-кесте Литосферада және топырақта химиялық элементтердің орташа құрамының % көрсеткіші (А. П. Виноградов, 1950)
Топырақтың сіңіру кешені және топырақтың сіңіру қабілеті Топырақ қопсыған кеуекті дене болғандықтан, оның түйірлерінің арасында әр уақытта бос кеңістіктер орын алады. Топырақтың сіңіру қасиеттерін қалыптастыруда топырақ құрамындағы ең майда ұнтақталған, көлемі 0,0001 мм-ден төмен коллоидты бөлшектер шешуші рөл атқарады. Бұл бөлшектер топырақтың әртүрлі органикалық және минералдық қосылыстарынан тұрады. Топырақтың сіңіру қасиеті деп, оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарды, майда ұнтақталған минералдарды және органикалық қосылыстарды, микроорганизмдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалуын айтады. Топырақтың сіңіру құбылысы жалпы топырақтың дамуымен және топырақта өсетін өсімдіктерде күлді элементтердің (азот, т.б. қоректік заттардың) жиналуымен қатар жүреді. Әсіресе, өсімдіктердің қоректік элементтерінің жиналуы топырақтың сіңіру қасиетімен тығыз байланысты. Осы қасиеті арқылы топырақта өсімдіктерге керекті элементтер жиналады. Бұл салада орыстың ірі ғалымдары К. К. Гедройц, Д. И. Прянишников, А. И. Соколовский, И. Н. Антипов-Каратаев, В. А. Чернов, И. И. Горбунов т.б көп еңбек еткен. Әр түрлі топырақтардың сіңіру қасиеттері әр деңгейде болады. Ол көбінесе, топырақтағы өте жоғары бөлшектерге (дисперсті), түйірлерге, коллоидты бөлшектердің мөлшеріне байланысты. Топырақ неғұрлым қарашіріндіге бай және механикалық құрамы ауырлау балшықты болса, соғұрлым оның сіңіру қасиеті де мол, ал топырақта қара шірінді аз, құрамы жеңіл құм немесе құмдақ болса, оның сіңіру мүмкіндігі де шамалы келеді. Академик К. К. Гедройцтың тұжырымдамасында топырақтың сіңіру қасиеті деп оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарын, майда ұнтақталған минералды және органикалық қосылыстарды, микроорганизмдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалу мүмкіншілігін айтады. Сіңіру оның тәсілдеріне қарай, бірнеше түрге: механикалық, физикалық, физикалық-химиялық, химиялық және биологиялық сіңірулерге бөлінеді (К. К. Гедройц, 1933). Топырақтың құралу және даму процестері онда өсімдіктердің азот және күл қоректік заттарының жиналуымен қабаттас жүреді. Ал топырақта өсімдіктердің қоректік заттарының жиналуы оның сіңіру қабілетімен тығыз байланыста болады. Топырақтың сіңіру қабілеті деп оның өзінде ерітінді және судағы лайлы заттарды, газдарды ұстап қалуын айтады. Сіңіру қабілеті – әр топырақта әртүрлі болады, ол көбінесе өте ұсақ бөлшектердің көп болуына байланысты келеді. Мұндай топырақтың сіңіру қабілетін күшейтетін ұсақ бөлшектерді каллоидты бөлшектер деп атайды. Коллоидты бөлшектердің мөлшері 0,001 милиметрден ұсақ болып келеді. Табиғатта колоидты бөлшектердің шығатын мына: 1) тау жыныстары бұзылуынан, 2) органикалық заттардың ыдырауынан болатын екі жолы бар. Осыған байланысты топырақ коллоид бөлігінің құрамына органикалық және минералдық заттар кіреді: біріншісі – топырақ шіріндісінің құрамында, екіншісі – балшық құрамында болады. Коллоидтар топырақта тұрақты тұнба гель түрінде кездеседі. Сіңіру қабілеті бес түрге бөлінеді: Өсімдікке қажетті қоректік заттардың топырақта жиналуы оның сіңіру қабілетімен тығыз байланысты болады. жүктеу/скачать 1.91 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||