«Топырақтар географиясы» пәнінің оқу-әдістемелік кешені


Бос топырақ ауасының құрамы



бет5/16
Дата09.06.2016
өлшемі2.01 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

Бос топырақ ауасының құрамы.

Ерекшеліктері: 1) тұрақты, негізгі компоненттердің мөлшері аз өзгерісті (азот – 78,08 %, оттек – 20,95 %, аргон – 0,93 %, көмір қышқыл газы – 0,03 %); 2) динамикалық (топырақ ауасында ең динамикалық газдар оттек пен көмір қышқыл газы, олардың мөлшері тұтыну және шығу қарқындылығымен, топырақ және атмосфера арсындағы газ алмасу жылдамдығымен күрт ауытқыйды); топырақ ауасындағы азот атмосфералық азоттан аз айырмашылығын көрсетеді; топырақ ауасы құрамы мен жылжымалылығы бойынша біртексіз, бұл топырақ саңылауларының мөлшерінің әр түрлілігімен анықталады; топырақта оттек тұтынушылары – өсімдік тамырлары, аэробтық микроағзалар және топырақ фаунасы, аз мөлшері химиялық процесстерге жалғасады; топырақтың жақсы аэрациясы жағдайында көмір қышқыл газының мөлшері сіңірілген оттек мөлшеріне эквивалентті немесе одан кішкене төмен болады, сондықтан тыңыс алу коэффициенті бірге тең немесе жақын.

Топырақтың ауа қасиеттері.

Газалмасу немесе аэрация – өзара немесе атмосферамен байланысты топырақтың ауа саңылаулары арқылы жүреді. Газ алмасу факторлары:

  • Диффузия – парциалды қысымға сәйкес газдардың қозғалуы;

  • Топыраққа ылғалдың шашыңдармен немесе суаруда түсуі;

  • Топырақ температурасының және атмосфералық қысымның өзгеруі;

  • Жел әсері;

  • Грунт суларының деңгейінің өзгеруі немесе жоғарғы қар еруіненсудын келуі .

Топырақтың ауа қасиеттері.

Ауа өткізгіштігі – топырақтың өз арқылы ауаны өткізу қабілеті. Өлшем бірлігі: мл/см2. Топырақ механикалық құрамына, тығыздығына, ылғалдылығына және структурасына байланысты.

Ауа сыйымдылығы – топырақта ауаның көлемдік процентпен мөлшері. Топырақтың ылғалдылығына және саңылаулығына байланысты.

Топырақтың ауа режимі – топыраққа ауа түсу, топырақ кесіндісінде ауаның қозғалуы, топырақтың қатты, сұйық және тірі фазаларымен әрекеттесуде құрамы мен физикалық күйінің өзгеруі, атмосфералық ауамен газ алмасуы барлық құбылыстарының бірлестігі.

Топырақтың ауа режимі тәуліктік, мерзімдік, жылдық және көп жылдық өзгерістерге жатады және тікелей байланыста топырақтың физикалық, химиялық, физика-химиялық, биологиялық қасиеттерімен, ауа райы жағдайларымен, өсімдік сипатымен, егілетін мәдениеттерімен және агротехникамен болады. Ең қолайлы ауа режимі структурлы топырақтарда, бос құрылысы бар, түскен суды және ауаны өткізуге және таратуға қабілетті топырақтарда кездеседі.

Топырақтың ауа режимін агротехникалық және мелиоративтік шаралармен реттейді. Батпақты топырақтарда агротехникалық шараларды тек мелиорация – құрғатылудан кейін қолданады.


  1. Топырақтың температурасы. Топырақтардың жылу режімін реттеу әдістері.

Топырақтың жылу қасиеттері мен жылу режимі.

Өсімдіктер атмосфералық жылуды ғана емес, топырақ жылуын да қажет етеді. Топырақтың жылу режимі мәдени өсімдіктер дамуында маңызды рол атқарады. Қоректік заттар мен су мөлшері қаншалықты көп болса да, топырақ температурасы көтерілмей, ауылшаруашылық дақылдарының қалыпты өcyi мен дамуы, жоғары өніділік қамтамасыз етілмейді. Топырақ температурасы төмен болғанда өсімдік өcyi тоқталады. Топырақ температурасы микроағзалар тіршілігіне де үлкен ықпал етеді.

Топырақтағы басты жылу кезі Күн сәулесінің энергиясы болып табылады, сонымен қатар топыраққа, аздаған мөлшерде, Жер қойнауынан да жылу келеді. Ашық жерлерде Күн сәулесінің энергиясы топырақты тікелей жылыта алады. Қалың ормандарда күн сәулелері топырақ бетіне жетпейді, бұл жағдайда жылу топыраққа жылыған ауа мен атмосфералық жауын-шашын арқылы беріледі.

Шығу тегі мен құрамы әртүрлі топырақтар жылу қасиеттері бойынша бip-бipiнeн ерекшеленеді. Жылу режимін айқындайтын жылу қасиеттеріне топырақтың жылу сіңіpyi немесе сәуле ciңipyi, жылу бepyi, жылу сыйымдылығы және жылу өткізгіштігі жатады.

Топырақтарды жылы және салқын топырақтар деп бөледі.

Топырақтың жылу сіңіpyi - оның топырақта жылу энергиясына айналатын Күн cәyлeлepiн қабылдау қабілеті. Топырақтың жылуды сіңіpyi топырақтың түсіне де байланысты: түсі күңгірт топырақтар ашық түсті топырақтарға қарағанда жылуды жақсы сіңіреді. Топы­рақта қарашірік неғұрлым көбейген сайын, оның түсі де соғұрлым күңгірттене түседі, сондықтан топырақтың Күн энергиясын қабылдау қабілеті де артады. Мысалы, ашық топырақтарға органикалық тыңайтқыштарды енгізгенде олардың температурасы артады.

Топырақтың Күн энергиясын сіңіруіне беткей экспозициясы мен ондағы өсімдіктер жамылғысы да әсерін тигізеді. Күнгей беткейлердің топырағы күн энергиясын теріскей беткейлер топырағына қарағанда көп сіңіреді. Өсімдік жамылғысы жылу сіңірілуін кемітеді. Жаздық ыстық күндерінде орман топырақтары ашық жерлердің топырақтарына қарағанда аз жылынатыны барлығымызға белгілі. Топырақтың ылғалдылыгы мен жұмсақтығы жоғарылаған сайын энергия қабылдауы да өседі.



Топырақ жылуы деп топырақтың атмосфераға жылу беруін айтады. Жылу беруіне топырақтың ылғалдылығы, структурасы, қарашірік мөлшері, тірі және өлі жамылғысы, ал қыста қар жа­мылғысы әсер етеді. Судың жылу бepyi жоғары, топырақтың мине­ралдық бөлшектерінің жылу бepyi баяу. Жылуды барлығынан баяу бepeтіні қарашірік. Құрамында ылғалы көп топырақтар жағдайы бірдей, бipaқ құрғақ топырақтарға қарағанда жылуды жылдам береді.

Қарашірік жылуды көп сіңіреді және жақсы ұстайды, яғни қарашірігi көп топырақтар жылуды жақсы ұстайды.

Tipi және өлi жамылғы жылу шығынын азайтады, ал қыста оны қар жамылғысы азайтады. Жаңадан жауған, құрамында көп ауасы бар қар жылуды нашар өткізеді, яғни топырақтан жылу берілуін азайтады. Сондықтан қар астындағы топырақ температурасы қарсыз жермен салыстырғанда жоғары болады. Қар күздік егінді үсуден сактайды. Ашық далаға қарағанда орманда, қардың қалың болуына байланысты, топырақ тоңы қатты тереңдемейді.

Топырақтың жылу сыйымдылығы деп топырақ бipлiгiн (1 см3) 1°С-ка жылытуға кететін жылу мөлшерін (калорияда) айтады. Су­дың жоғаргы жылу сыйымдылығы - 1,0 кал/г, шымтезектікі - 0,477, саздактікі - 0,233 кал/г, жылу сыйымдылығы азы құм - 0,196 кал/г. Топырақтың орташа жылу сыйымдылығы - 0,1 кал/г болады. Жылу сыйымдылығы топырақтың құрамдас бөліктеріне, ондағы органи­калық заттар, су және минерал бөлшектерге тәуелді.

Топырақта су көп болған сайын, оны жылытуға кететін жылу мөлшері де көп болуы керек. Құнарлы органикалық заттарға бай құрғак топырақтар, жылу сыйымдылығы төмен болғанына байла­нысты, тез жылынады. Құмдауыт топырақтар саздақ топырақтарға қарағанда жылы, сол себепті ондағы қар көктемде 2 - 3 апта бұрын ериді.



Топырақтың су, ауа, жылу режімі – топырақтың экологиялық қалпының көрсеткіштері.

Өздік бақылаудың сұрақтары:

  1. Топырақ профилінің құрылысы. Топырақтың генетикалық горизонттары, олардың диагностикасы және символикасы.

  2. Топырақ құрылысы. Топырақтың профиль құрылысының типтері, олардың топырақ – экологиялық жағдайларымен байланысы.

  3. Топырақтың морфологиялық қасиеттері.

  4. Топырақтың физикалық, физика-механикалық қасиеттері. Топырақта мекендейтін ағзаларға топырақтың жалпы физикалық қасиеттерінің әсері.

  5. Топырақтың ылғалы, су қасиеттері. Гидрологиялық константалары. Топырақ ылғалдың түрлері.

  6. Топырақтың ауасы, ауа қасиеттері, ауаның мөлшері. Топырақтың аэрациясы.

  7. Топырақтың температурасы. Топырақтардың жылу режімін реттеу әдістері.

Ұсынылатын әдебиет

Мирзадинов Р.А. және басқалары. Топырақтану. Оқу құралы. – Алматы, 2009. – 276 б.

Никольский Н.Н. Почвоведение. - М., 1963.

Почвоведение/Под ред. А.С. Фатьянова. – М.,1972.

Почвоведение/Под ред. И.С. Кауричева. – М., 1969, 1975, 1982.

Почвоведение/Под ред. А.А. Роде. – М., 1972.

Почвоведение/Под ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова.-М.,1988.

Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения.- М.,1999.

Тулеугалиева С.С. Краткий курс лекций по почвоведению.- Семипалатинск,2008.


  1. Топырақтың химиялық құрамы, топырақтың сіңіру қабілеті. Топырақтың тотығу-тотықсыздану процестері. Топырақтың органикалық бөлігі. Топырақтың құнарлығы.

Мақсаты: астыда келтірілген негізгі сұрақтар және олардың қысқаша мазмұны бойынша білімдерді игеру:

  1. Топырақта және топырақ түзуші тау жыныстарда химиялық элементтердің мөлшері. Топырақтың валдық химиялық құрамы.

  2. Топырақтың профилінің бойында химиялық элементтердің дифференциациясы.

  3. Топырақтың макро- және микроэлементтері. Биогендік элементтер. Ауыр металдар.

  4. Топырақтың радиоактивтілігі.

  5. Топырақтың сіңіру қабілеттілігі және топырақтың ТСК.

  6. Топырақтың қышқылдығы, сілтілігі.

  7. Топырақтың тотығу-тотықсыздану процестері.

  8. Топырақтың органикалық заты және топырақ құнарлығының қалыптасуында оның маңызы.

  9. Топырақ органикалық заттың көздері.

  10. Топырақтың арнайы және арнайсыз органикалық заттары. Топырақ гумусы сәуле энергиясының аккумуляторы. Гумустың фракциялық және топтық құрамы, оның топырақ қасиеттеріне әсері. Топырақтың гумус жағдайының көрсеткіштері. Топырақтың дегумификациясы-маңызды экологиялық мәселелердің бірі.

  11. Топырақтың құнарлығы, факторлары және элементтері. Топырақ құнарлығының жерді игеру кезіндегі өзгерістері, оның жаұқсарту жолдары.

  1. Топырақта және топырақ түзуші тау жыныстарда химиялық элементтердің мөлшері. Топырақтың валдық химиялық құрамы.

Жер қыртысының химиялық құрамы.

Қaзipгi кезде жер қыртысының 15-20 км шамасындағы бөлігі толықтай зертелген. Тау түзілу үpдicтepi кезінде жер бетіне шығатын көптеген тау жыныстары мен минералдар үлгілерін, сонымен бipre тау-кен өндірістерінен, бұрғылау скважиналарынан, терең ашылған және эрозияға ұшыраған жерлерден алынған үлгілерді талдау нәтижесінде жер қыртысында кездесетін химиялық элементтердің орташа құрамы есептеліп шығарылды.

Жер қыртысында көп тараған 44 элемент бар, олардың ішіндe ceгiзi жер қыртысының 97,2-98,8 пайызын, eкeyi (оттегі және кремний) – жердің жалпы массаның 75 пайызын құрайды.

Химиялық элементтердің жер қыртысы салмағынан пайызға шаққандағы мөлшері (А. Е. Ферсман бойынша, 1934ж.) мынандай:

Оттегі

49,13

Цинк

0,020




Кремний

26,00

Бор

0,010




Алюминий

7,45

Мыс

0,010




Teмip

4,20

Иридий

0,005




Кальций

3,25

Бериллий

0,003




Натрий

2,40

Цезий

0,0029




Магний

2,35

Кобальт

0,002




Калий

1,00

Торий

0,002




Титан

0,61

Неодим

0,00175




Көміртегі

0,35

Қорғасын

0,0016




Хлор

0,20

Молибден

0,001




Фосфор

0,12

Бром

0,001




Күкірт

0,10

Вольфрам

0,0009




Марганец

0,10

Уран

0,0009




Фтор

0,08

Мышьяк

0,0015




Барий

0,05

Ртуть

0,0001




Азот

0,04

Йод

0,0001




Стронций

0,035

Сурьма

0,00005

Хром

0,030

Күміс

0,00001

Цирконий

0,025

Платина

0,000005

Ванадий

0,025

Алтын

0,000005

Никель

0,020

Радий

3-10~10

Жер қыртысында жиі кездесетін титаннан басқа алғашкы 13 элемент өсімдштердің органикалық құрамына кіреді және барлық тіршілік үрдістерінде ерекше роль атқарады, сонымен қатар топырақ құнарлылығындағы олардың маңызы зор. Жер қойнауындағы химиялық реакцияға қатысатын элементтер санының көптігі әр алуан қосылыстар түзілуіне алып келеді.

Топырақтардың химиялық құрамы.

Топырақтың химиялық құрамы аналық топырақ түзуші жыңыстардың химиялық құрамынан айрықша. Топырақтың химиялық құрамы минералдық, органикалық және органо-минералдық заттардан тұрады (кесте 1).



Топырақтардың химиялық құрамының ерекшеліктері:

  1. Органикалық заттардың болуы, олардың ішінде арнайы топтың – гумус заттарының;

  2. Бөлек элементтердің қосылыстарының формаларының алуандылығы;

  3. Уақыт барысында тұрақсыздығы (динамикалылығы).

Кесте 1. Топырақтың химиялық құрамы

Көрсеткіштері

Топырақтың заттық құрамы

Минералдық

Органикалық

Органо-минералдық

Пайда болу көзі

Тау жыңыстары

Топырақта мекен ететін өсімдіктер мен жануарлардың тіршілік әрекеті

Минерадық және органикалық заттардың әрекеттесуі

Мөлшері, %

80 – 90







Кларк – литосферада және топырақта бөлек элементтердің орташа мөлшері . Бұл өлшем бірлігінің атауы жер қыртысының орташа химиялық құрамын 1889 ж. алғашқы есептеген американдық геохимик Ф.У. Кларк құрметіне академик А.Е. Ферсманның ұсынысы бойынша берілді. Топырақтардың геохимиялық көзқарастан зерттелуі 1911 ж. академик В.И. Вернадскиймен басталды. Литосферада және топырақта бөлек химиялық элементтердің мөлшері кең ауытқұда (кесте 2).

Кесте 2. Литосферада және топырақта бөлек химиялық элементтердің мөлшері (А.П. Виноградов бойынша), %



Элемент

Литосфера

Топырақ

O

47,2

49,0

Si

27,6

33,0

Al

8,8

7,13

Fe

5,1

3,80

Ca

3,6

1,37

Na

2,64

0,63

K

2,60

1,36

Mg

2,10

0,63

C

0,10

2,00

S

0,09

0,085

P

0,08

0,08

Cl

0,045

0,01

Mn

0,09

0,085

N

0,01

0,10

Литосфера жартылай оттектен (47,2 %) тұрады, төрттен бір бөлігінен асатын кремний (27,6 %) мөлшері, одан кейін алюминий (8,8 %) > темір (5,1 %) > кальций, натрий, калий, магний (2 – 3 % әр біреуі). Аталған 8 элемент литосфераның жалпы массасынан 99 % құрайды. Өсімдіктердің маңызды қорек элементтері (көміртек, азот, күкірт, фосфор) проценттің онды, жүздік үлесін құрайды. Жер қыртысында микроэлементтердің мөлшері аз.

Топырақтың минералдық бөлігі көп дәрежеде литосфераның тау жыңыстарының химиялық құрамымен қамтамасыз етілуінен, топырақ литосферамен бөлек химиялық элементтерінің шартты мөлшері бойынша ұқсас болады. Мысалы, топырақта литосферада сияқты бірінші орында мөлшері бойынша оттек, екінші орында – кремний, одан кейін алюминий, темір және басқалары тұрады. Бірақ, топырақта литосферамен салыстырғанда, көміртек 20-есе, ал азот 10-есе жоғары болады, себебі олардың топырақта жинақталуы ағзалардың тіршілігімен байланысты, ағзалардың құрамында 18 % көміртек, 0,3 % азот/тірі затқа болады.

Топырақта литосфермен салыстырғанда оттек, сутек, кремний мөлшері жоғары, ал алюминий, темір, кальций, магний, натрий, калий және т.б. аз, бұл үгілу және топырақ пайда болу үрдістерінің әсері.

Тау жыңыстарының үгілу үрдістері, олардың өнімдерінің қайтадан шөгінуі, құрлықтың көп бөлігін жабатын және негізгі топырақ түзуші жыңыстар болып табылатын химиялық құрамы әр түрлі бос жыңыстардың пайда болуына әкеледі. Бос жыңыстарда магмалық жыңыстармен салыстырғанда кремнезем мөлшері жоғары, бірақ топырақ түзуші жыңыстың генетикалық типімен механикалық құрамына байланысты көп ауытқыйды, бұл үгілу, үгілу өнімдерінің шөгінуі және бөлінуі үрдістерінде кварцпен бос жыңыстардың байытылуымен байланысты. Құмды жыңыстарда кремнезем 90 % жоғары, балшықты және балшық жыңыстарда – 50-70 % дейін, ал Al2O3, Fe2O3 және т.б. тотықтардың мөлшері жоғарлайды. Байланысқан кремнеземды жоғалту (десиликация) және алюминий мен темір тотықтарын жинақтау топырақ пен жыңыстың лайлы тұңба фракциясында SiO2:Al2O3 немесе SiO2:R2O3 молярлы қатысының есебімен жақсы көрсетіледі.

С.В. Зонн (1969) лайлы тұңба фракциясында SiO2:R2O3 молярлы қатысы бойынша жер қыртысының келесі бөлінуін ұсынды:


  • Аллитты (SiO2:R2O3 молярлы қатысы < 2,5) бөлімшелері аллитты (Al2O3 Fe2O3 –тен күрт асады), ферраллиты (Al2O3 Fe2O3 –тен асады), ферритты (Fe2O3 Al2O3–тен және SiO2–ден лайлы тұңба фракциясында және қыртыста асады );

  • Сиаллитты (SiO2:R2O3 молярлы қатысы > 2,5) бөлімшелері сиаллитты және феррсиаллитты. Ақырғыларында SiO2: Fe 2O3 ара қатысы тар болады.

Үгілу өнімдерінің арасында жай тұздар ең жылжымалы, сондықтан олардың иондарының валенттілігі неғұрлым төмен болса, соғұрлым ерігіштігі жоғары болады. Бос жыңыстар мен топырақтарда литосферамен салыстырғанда негіздер орташа төмен. Бос жыңыстар ылғалды климатта негіздермен кедей, құрғақ климатта – оларда негіздер жиналады. Сілтілік жер және сілтілік негіздердің мөлшері бойынша топырақ түзуші жыңыстар тұздалған, карбонатты және сілтісіздірілген болып бөлінеді. Карбонатты жыңыстарда 15-20 % дейін кальций карбонатының мөлшері болады, тұздалған жыңыстарда кальций карбонатымен бірге көп мөлшерде кальций, магний және натрий сульфаттары мен хлоридтері кездеседі.

Топырақ түзуші жыңыстардың химиялық құрамы олардың механикалық және минералогиялық құрамын көрсетеді. Топырақ топырақ түзуші аналық материалдың геохимиялық қасиеттерін қайталайды.



2. Топырақтың кескінінің бойында химиялық элементтердің дифференциациясы.

Топырақ түзілу типіне байланысты топырақ кесіндісі бойынша түрлі химиялық элементтердің мөлшері мен таралуының өзгерістері жүреді. Топырақтың әр типі анықталған химиялық құрамымен горизонттарға сипатты дифференциациясын көрсетеді. Топырақ түзуші жыңыстардың жоғарғы горизонттарымен салыстырғанда шымды-күлгін топырақтар кремнеземмен бай, алюминий және темір тотықтары оларда аз болады. Қара топырақтарда басымды тотықтардың құрамы өзгеріссіз қалады. Жыңыстардан ерекше барлық топырақтардың жоғарғы горизонттарында органикалық зат жинақталады, онымен биологиялық маңызды элементтердің – көміртек, азот, фосфор, күкірт, кальций аккумуляциясы байланысты. Топырақтың химиялық табиғаты тау жыңысынан өздік ерекшеленеді. Жыңыс өзгерістерінің сипаты мен масштабы топырақ түзілу факторларымен қамтамасыз етіледі. Топырақтың химиялық құрамы үгілу және топырақ пайда болу үзіліссіз үрдістерге сай тұрақты өзгереді.



3. Топырақтың макро- және микроэлементтері. Биогендік элементтер. Ауыр металдар.

Оттек топырақтардың біріншілік және екіншілік минералдардың көбіне кіреді, органикалық заттар мен судың негізгі элементтерінің бірі.

Азот тірі жасушының ақуыздарының, хлорофиллының, нуклеин қышқылдарының, фосфатидтерінің және басқа органикалық заттарының құрамына кіреді. Топырақта азоттың негізгі массасы орагникалық затта жинақталған. Азоттың мөлшері топырақтағы органикалық заттың мөлшеріне, біріншіден гумус мөлшеріне тікелей байланысты.топырақтардың көбінде элемент гумустың 1/10-1/20 бөлігін құрайды. Топырақта азоттың жинақталуы оның атмсоферадан биологиялық фиксациясымен қамтамасыз етіледі. Топырақ түзуші жыңыстарда азот өте аз. Азот өсімдіктерге негізінен аммоний, нитраттар және нитриттер формасында жеткілікті, олар азооты органикалық заттардың ыдырауында пайда болады. Нитриттер топырақта өте аз болады, азоттың аммонийлы және нитратты формалары өсімдіктер қоректенетін азотты қосылыстардың негізгі формасы. Ылғалды аудандарда нитраттар шайылуға ұшыраған, ерекше булы далада. Аммоний иондары топырақпен жеңіл сіңіріледі және аздап алмасуға қатыспаушы жағдайға ауысады. Нитрат иондары топырақ ерітіндісінің құрамында өсімдіктермен жеңіл пайдаланады. Азотпен өсімдіктердің қамтамасыз етілуі органикалық заттардың ыдырау жылдамдығына байланысты. Азотты өсімдіктер жоғары мөлшерде тұтынады (өсімдіктерде қорек элементердің арасында азот бірінші орынды алады), сондықтан гумуспен бай топырақтарда да өсімдіктердің азотты жоғары қажет етуі оның топырақта қорын толықтыруды қажет етеді.

Фосфор оларсыз тіршілік болмайтын көптеген органикалық қосылыстардың құрамына кіреді. Өсімдіктермен жоғары мөлшерде сіңіріліп, фосфор топырақтың жоғарғы горизонттарында жинақталады. Қара шіріктерде фосфордың валдық мөлшері > 0,35 %. Топырақта фосфор органикалық (фитин, нуклеин қышқылдары, нуклеопротеидтер, фосфатидтер, қантты фосфаттары және т.б.) және минералдық (кальций, магний, темір және алюминий ортофосфаттары) қосылыстарға кіреді. Фосфор топырақта апатит, фосфарит және вивианит құрамына кіреді, сонымен бірге сіңірілген фосфат-анион түрінде болады. Апатиттер көптеген магмалық жыңыстарда кездеседі және жер қыртысында фосфор қосылыстарының 95 % құрайды. Топырақта фосфордың минералдық қосылыстары аз жылжымалы. Кальций, магний, алюминий, темір фосфаттарының негіздігі неғұрлым жоғары, соғұрлым олардың ерігіштігі төмен. Қышқыл топырақтарда темір мен алюминийдың химиялық активті формалары болғандықтан, фосфор темір және алюминий фосфаттары түрінде немесе аздап алмасуға қабілетті адсорбциялық қосылыстар түрінде жартылай тотықтармен байланысқан болады. Топырақта алюминий және темір фосфаттарының арасында ең біріншіден орта тұздары варисцит AlPO4·2H2O және стренгит FePO4·2H2O көрсетіледі. Үгілу үрдісіне ұшырап олар біртіндеп негізіг және тұрақты формаларға ауысады, мысалы, аугелит Al2(OH)3·PO4 және вавеллит Al3(OH)3(PO4)2·5H2O. Әлсіз қышқыл, нейтралдық және әлсіз сілтілік топырақтарда басымды кальций фосфаттары (гидроксилапатит Ca10(OH)2(PO4)6, үшкальцийфосфат Ca3 (PO4)2, октакальцийфосфат Ca8H2(PO4)6·5H2O, монетит CaHPO4, брушит CaHPO4·2H2O). Кальциймен бай топырақтарда ерігіш кальций фосфаттары негізді және аз ерігіш болып келеді, аяғында гидроксилапатитке айналады.

Фосфаттар өсімдіктер үшін фосфордың негізгі көзі. Органикалық қосылыстардағы фосфор олардың минерализациясыдан кейін сіңіріледі. Фосфат-иондарды өсімдіктермен тұтыну үшін ең қолайлы орта реакциясы әлсіз қышқыл (рН 6-6,5).



Күкірт ақұыздардың, эфирлы майлардың құрамына кіреді. Күкірттің биологиялық аккумуляциясы топырақтың беткі горизонттарында топырақ түзілу жағдайларына байланысты. Топырақтың беткі горизонттарында SO3 валдық мөлшері кең шекарада ауытқыйды 0,01-2 % және жоғары. Топырақта күкірт сульфаттар, сульфидтер формасында және органикалық қосылыстардың құрамында кездеседі. Өсімдіктер үшін күкіртті тұтыну формасы – сульфаттар – топырақта жеткілікті болады.

Калий өсімдіктермен жоғары мөлшерде тұтынады. Ерекше жинақтайтын мәдени өсімдіктерге картоп, шөптер, тамыр жемістер, темекі жатады. Топырақта калийдың валдық мөлшері (К2О) салыстырмалы жоғары. Механикалық құрамы ауыр топырақтарда мөлшері 2 % жоғары. Топырақта калийдың негізгі мөлшері өсімдіктерге аз жеткілікті формада біріншілік және екіншілік минералдардың кристалдық торының құрамына кіреді. Жеткілікті калийдың көздері биотит және мусковит минералдары.

Кальций және магний өсімдіктерге қажетті физиологиялық маңызды қорек элементтері. Магний хлорофилдың құрамына кіреді, кальций өсімдікке қолайлы топырақтың физикалық, физика-химиялық және биологиялық қасиеттерін құрастырады. Топырақта кальций мен магний минералдардың кристаллдық торында алмасу-сіңірілген күйінде жай тұздардың формасында (хлоридтер, нитраттар, карбонаттар, сульфаттар, фосфаттар) болады. Кальций мен магнийдың топырақ ерітіндісінде кең таралған маңызды көздері кальций карбонаты мен магний карбонаты. Әдеттегідей өсімдіктер кальций мен магнийдың жетіспеуін көрмейді, бірақ көптеген топырақтар қасиеттерін жақсарту үшін әқтеуді және гипсілеуді қажет етеді. Өсімдіктер қоректенуінде кальцийдың жетіспеуі кебірленген топырақтарда, магнийдың жетіспеуі шымды-күлгін құмды және құмдақ топырақтарда кездестіру мүмкін.

Топырақтардың микроэлементтері. Топырақта және биологиялық объектілерде микромөлшерде (-3 %) болатын элементтердің ерекше тобы микроэлементтер деп аталады. Оларға бор (B), марганец (Mn), молибден (Mo), мыс (Cu), мырыш (Zn), кобальт (Co), йод (I), фтор (F) және т.б. жатады.

Микроэлементтердің маңызы.

Микроэлементтер өсімдіктер, жануарлар және адам тірішілігінде маңызды физиологиялық және биохимиялық роль атқарады. Олар гормондар, ферменттер, витаминдер құрамына кіреді. Топырақта микроэлементтер мөлшері мен өсімдіктердің күйі және өнімділігі, жануарлардың өнімділігі және адамның деңсаулығы арасында тығыз байланыс дәлелденген. Витаминдердің жетіспеуі немесе артығы ағзаның нормалды әрекетін бұзып, түрлі аурулардың дамуына әкеледі. Мысалы, молибденның артығы подагра дамуына, йодтың жетіспеуі – жануарлар мен адамның алқым ісуі эндемиясына қабілетті; мыс жетіспеуінде малдардың эндоотикалық атаксиясы, топырақта бор жағары мөлшерде пневмония, нерв бұзылыстары пайда болады. Микроэлементтердің (B, Mn, Zn, Cu, Co және т.б.) топырақта жетіспеуі өсімдіктің өнімділігінің және сапасының төмендеуіне әкеледі.



Ауыр металдар. Ауыр металдар тобына жату сипаттамалары: атомдық массасы, тығыздығы, ұыттылығы, табиғи ортасында таралуы, табиғи және техногендік айналымдарға еңгізілу дәрежесі. Кейбір жағдайда ауыр металдар тобына сынғыш (мысалы, висмут) және металлоидты (мысалы, мышьяк) элементтер де жатады. Ауыр металдарға 50 атомдық бірліктен жоғары атомдық массасы бар Д.И. Менделеев кестесінен 40 аста химиялық элементтер кіреді. Жер қыртысындағы мөлшері бойынша (n·10-6 – n·10-2 салмақ %) көбі сирек кездесетін, ал таралуы бойынша – шашыраңқы элементтер болады.

Н. Реймерстың жіктелуі бойынша, ауыр металдар ретінде 8 г/см3 жоғары тығыздығы бар элементтер есептеледі.

Тірі табиғатта және қоршаған табиғи ортада маңызды процесстерде ауыр металдардың тотығу дәрежесін ауыстыру мен көптеген органикалық және бейорганикалық реакцияларды катализдеу қабілеті бар екендігі көрсетіледі. Мысалы, мыс пен мырыш жоғары химиялық активтілігімен сипатталады, сондықтан терригенді ағыстың және седиментацияның жақсы индикаторы болып есептеледі, балдырлар мен планктонда жоғары қарқыдылықпен жинақталады, биотаға ерекше маңызды. Олар көптеген металлоферменттердің негізгі құрам бөлігі болады, аэробтық клеткалардың табиғи селекциясына, ұлпалардағы тотығу-тотықсыздану реакцияларына, иммундық реакцияларға, рибосомдардың және клеткалық мембраналардың тұрақтануына қатысады. Ауыр металдардың сипаты: жоғары ұыттылығы, мутагендік және канцерогендік эффектісі, биоаккумуляция мен биомагнификацияға қабілеті.

Қоршаған ортада ауыр металдардың тәртібінің негізгі сипаттамасы:



  • Ауыр металдардың түсу мөлшері;

  • Ауыр металдардың әртүрлі формаларының жылжымалылығы;

  • Тірі ағзаларда жинақталуға және тұрақтылыққа қабілеті;

  • Ауыр металдардың әр түрлі ағзаларға әр түрлі ұыттылығы.

  • Ауыр металдардың көптеген басқа ластаушы заттардан ерекшелігі «өзінен өзі тазару» қабілеттілігінің болмауы.

Қоршаған ортада ауыр металдардың мөлшері 2 аспектісімен анықталады:экотоксикологиялық және биохимиялық (физиологиялық). Ауыр металдар жоғары концентрацияда қоршаған орта объектілерінің ластануын шақырады және экожүйелерге зиянды әсер етеді, ал аз мөлшерде – алмасу процесстерде маңызды және микроэлемент ретінде ағза тіршілігіне қажетті болады (кесте 3).

Элемент

Функциялары

Ванадий (V)

Азот фиксациясы, эфирлер айналуында тотығу-тотықсыздану катализі, темір метаболизімі

Хром (Cr)

Жануарлар ағзасында инсулин кофакторы

Марганец (Mn)

Тотығу-тотықсыздану реакциялары, фотосинтез, диатомеяларда майлар метаболизімі, мукополисахаридтердің синтезі

Темір (Fe)

Fe(II)/Fe(III) қайтымды реакциялары, порфирин, гемоглобин, миогемоглобин синтездері

Кобальт (Co)

В12 витаминның құрамында, көк жасыл балдырларда метилдеу, азотты фиксациялау

Никель (Ni)

Уреаза құрамында, РНҚ мен ДНҚ және рибосомалардың құрылысын реттейді

Мыс (Cu)

Хлоропластардың тотығу-тотықсыздану жүйесінің құрамында, фенолды қосылыстардың метаболізіміне қатысушы аскорбат- және полифенолоксидаза құрамында, коллагенды тігістіру және пигменттердің пайда болуында оттектің тасымалдаушысы

Мырыш (Zn)

70 белгілі мырыш құрамында ферменттерге (карбоангидраза, дегидрогеназа, сілітілік фосфатаза) кіреді, силикаттарды тұтынуға және нуклеин қышқылдарының метаболизіміне, клетка бөлінуіне қатысады

Молибден (Mo)

Фермент (нитратредуктаза, альдегидоксидаза) құрамында, мыстың антагонисі

Қалайы (Sn)

Функциялары белгісіз

Ауыр металдардың екі жақты маңызын келесі мысалмен көрсетуге болады. Ванадийдың барлық қосылыстары ұытты. Бірақ, жақында оның қоысылыстарының терапевтік әсері ашылды. Металдың ең жай тұздарының бірі – ванадил сульфаты VOSO4 шажырқай безінің ауруына зардапқа шеккен аурулардың жағдайын жеңілдететін емдеу әдісі болып табылады. Құрамында ванадий, хром, селен және С витамины болатын жаңа бейорганикалық қоспа жартылай немесе толық аурудың асқынуларын емдейді.

Ауыр металдардың ұытты әсері тікелей немесе жанама болады. Тікелей әсері фермент қатысуымен жүретін реакцияларды тоқтатады ферменттің каталитикалық әсерін азайту немесе жою арқылы. Жанама әсері қорек заттарды жеткіліксіз жағдайға ауыстыру және «аш» орта тұғызу арқылы көрсетіледі. Биота үшін ауыр металдардың қауіптілігі бір түрлі емес. Өзінің ұыттылығы, таралуы, қорек тізбектерде жинақталуы бойынша 10-ға жуық элемент биосфераның приоритетті ластаушылары болып есептеледі: сынап, қорғасын, кадмий, мышьяк, мыс, ванадий, қалайы, мырыш, сурьма, молибден, кобальт, никель.

Ауыр металдар ұыттылық дәрежесі бойынша 3 класқа бөлінеді (кесте 4).

№ 4 кесте. Ауыр металдар ұыттылық дәрежесі бойынша ұыттылық кластары



Ұыттылық дәрежесі бойынша кластар

I класс – аса ұытты

II – ұытты

III – әлсіз ұытты

Кадмий, мышьяк, сынап, қорғасын, селен, мырыш

Бор, кобальт, мыс, никель, сурьма, хром

Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций

Табиғатта ұытты немесе ұыттысыз элементтер болмайды, олардың концентрациялары ұытты немесе ұытты.

Ауыр металдардың қоршаған ортаға түсу көздері : табиғи (тау жыңыстары және олардың үгілу өнімдері; термалдық сулар мен тұздықтар; космос және метеориттік шаң; жанар тау атылу газдары; орамн өрттері; биологиялық процесстер; теңіз суының диспергиленуі және т.б.) және антропогендік (түсті және қара металлургия кәсіпорындары; мұнай және көмір жағатын электрстанциялар; мал шруашылық кешеңдерінің қалдықтары; ағынды сулардың тұңбасы; минералдық және органикалық тыңайтқыштар; тау-кең шығару орындары; химиялық өнеркәсіп және т.б.).



  1. Топырақтың радиоактивтілігі.

Топырақтың радиоактивтілігі – топырақта радиоактивтік элементтердің мөлшерімен анықталады. Екі түрін ажыратады: жаратылыс және жасанды.

Жаратылыс радиоактивтілік – топырақтарда және топырақ түзуші жыңыстарда жаратылыс радиоактивтік элементтердің мөлшерімен шақырылады.

Жаратылыс радиоактивтік элементтер 3 топқа бөлінеді. Бірінші топты барлық изотоптары радиоактивті болатын радиоактивтік элементтер құрайды (уран 235U, 238U, радий 226Ra, торий 232Th, радон 222Rn, 220Rn). Екінші топқа радиоактивтік қасиеттері бар «кәдімгі» элементтердің изотоптары кіреді (40К, 87Rb, 48Ca, 96Zr). Осы топта калий негізгі маңызды табиғи радиоактивтіліктің мөлшерін қамтамасыз етеді. Үшінші топта атмосферада космос сәулелері әсерінен пайда болатын радиоактивтік изотоптар: тритий 3Н, бериллий 7Be, 10Be, көміртек 14C.

Жаратылыс радиоактивтік элементтердің сипаттамасы: ұзақ тірішілік етуші (жартылай ыдырау периоды 108-1016 жыл); α-, β-, γ- сәулелерді шығару; уран, торий, радий және 40К изотопымен анықталады; шашыраңқы таралған; валдық мөлшері топырақ түзуші жыңыстарға бағынады; ауыр топырақтарда мөлшері жоғары; қышқыл жыңыстар үгілуінің өнімдерінен қалыптасқан топырақтарда мөлшері жоғары; топырақ кескіні бойынша салыстырмалы біркелкі таралған; тұрақты байланысқан формада болады.

Жасанды радиоактивтілік – атомдық термоядролық жарылыстардың нәтижесінде, атомдық өндірісінің қалдықтары түрінде немесе атомдық кәсіпорындарында авариялардың нәтижесінде пайда болатын радиоактивтік изотоптардың топыраққа түсуімен қамтамасыз етіледі.

Ең қауіпті болатын стронций 90Sr және цезий 137Cs изотоптары, себебі олар ұзақ жартылай ыдырау периодымен 90Sr – 28 жыл және 137Cs – 33 жыл, жоғары сәулелену энергиясымен және биологиялық айналымға қарқынды кірісу қабілеттілігімен анықталады. Стронций 90Sr және цезий 137Cs топырақтың қатты фазасымен толық сіңіріледі, сондықтан олардың негізгі мөлшері 80-90 % беткі қабатта 5-9 см байланысады. Неғұрлым топырақ гумуспен, лайлы тұңба фракциясымен, монтмориллонитты және гидрослюдалы балшықты минералдармен бай болса, соғұрлым стронций 90Sr және цезий 137Cs топырақпен жақсы сіңіріледі. Стронций 90Sr қасиеттері бойынша кальцийге ұқсас, цезий 137Cs – калийге, сондықтан берілген радиоизотоптардың тәртібі осы химиялық элементтердің тәртібіне жақын. Қарастырылатын радиоактивтік өнімдердің топырақтағы миграциясы топырақпен байланысының тұрақтылығына тәуелді: жеңіл топырақтарда әлсіз дәрежеде көрсетілген.



  1. Топырақтың сіңіру қабілеттілігі және топырақтың ТСК.

Топырақтардың сіңіpy қабілеттілігі туралы iлiмнiң іргетасын К.К. Гедройц (1955) қалаған. Топырақ үш бөліктен (фазадан) турады – қатты, сұйық және газ тәріздес (бу), сондықтан топырақ – үш фазалық кeyeктi дене. Ерітінділер мен суспензиялар топырақтарда жылжи отырып топырақ бөлшектерімен үйкеліске түседі. Молекулалар мен иондардың бip бөлігі тұтылады және алмасады. Топы­рақтың қатты күйде суспензиялар мен ерітінділерден әр түрлі заттарды сiңipy және олармен алмасу қабілеттілігін топырақтың ciңipy қабілеттілігі деп аталады.

Топырақтың ciңipy қабілеттілігін бес түрге жіктейді: механикалық, физикалық, физикалық-химиялық, химиялық және биологиялық.

Ciңipy қабілеттілігінің барлық түрлері топырақтың коллоидты бөлшектеріне тәуелді, олардың ішінде eкeyi физикалық және фи­зикалық-химиялық ciңipy топырақтың коллоидтары және олардың қасиеттеріне байланысты.

Каталог: ebook -> umkd
umkd -> «Dream Wiver және Front Page негізінде желілік ресурстар жасау»
umkd -> «Ақпараттық технологиялар» пәнінен оқу-әдістемелік кешені
umkd -> 5В050400 «Журналистика» мамандығына арналған
umkd -> «шетел тарихнамасының жаңа бағыттары»
umkd -> Тарих кафедрасы
umkd -> ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Жоғары оқу орындарында тарихты оқыту әдістемесі»
umkd -> Жұмыс бағдарламасы Дәрістер конспектісі Практикалық және семинарлық сабақтар Зертханалық практикум
umkd -> Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
umkd -> Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
umkd -> Сабақ түрлері бойынша пәннің мазмұны және сағаттарын бөлу


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16




©dereksiz.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет