Топырақтық мониторинг. Топырақтағы ауыр металлдарды бақылау

1. Тірі организмдердің таралуы бірінші кезекте өздері мекендейтін ортаның жағдайымен анықталады. Барлық тірі және өлі объектілер, жануарлар мен қоршаған өсімдіктер, олармен өзара тікелей байланыста болатын мекен ортасы деп аталады. Антропогендік фактор (грек. anthropos – адам, genos – тегі, пайда болуы, лат. factor – іс-әрекет) – адамның барлық тірі организмдердің мекен ортасы ретіндегі табиғатты өзгертуіне әкеп соғатын немесе олардың тіршілігіне тікелей әсер ететін сан алуан әрекеттері. Антропогендік факторға қоршаған ортаға адамның тигізген іс-әрекетінің нәтижесінде атмосфера, өзен-көл және мұхит құрамының өзгеруі, сондай-ақ технология қалдықтар мен радиоактивтік заттардың әсерінен топырақтың ластануы, сөйтіп, жалпы экожүйенің құрамы мен құрылысының бұзылуы жатады. Геохимиялық өзгерістер антропогендік әрекеттерге (таукен өндірісі, құрылыс ісі және гидротехникалық және т. б.) байланысты жер қыртысын құрайтын заттардың орын ауыстырып, қайтадан көшіп-қонуымен сипатталады.

Адам табиғаттың жаратқаны. Дамудың ерте кезеңiнде қоғам мен табиғаттың өзара әсерi заттардың биологиялық алмасуына негiзделедi. Адам басқа организмдер секiлдi табиғат заңдылықтарына бағынды, оның қоршаған ортаға тәуелдiлiгi өте жоғары болды, ал адамның оған әсерi бiлiнбедi. Кейiнiрек, еңбек қызметiнiң күрделенуiне байланысты, ол бұл тәуелдiлiктен босап, табиғатқа өзiнiң әсерiн өсiрдi. Заттардың биологиялық алмасуына негiзделген қоғам мен табиғаттың өзара әсерi әлеуметтiк алмасумен (антропогендi) ауысты.

Қазiргi түсiнiктер бойынша антропогендi зат алмасу - табиғаттан алынған заттар мен энергия арқылы қоғам өмiрiн қамтамасыз етудiң күрделi процесi, алмасу жүйесi өндiрiске табиғи ресурстарды ендiру, оларды энергиямен пайдалана отырып өңдеу және өңделген заттарды қоршаған ортаға шығару (өндiрiстiк және тұрмыстық қалдықтар мен заттар) кезеңдерiнен тұрады. Бұл процесс сызықты, тұйық және соңғы сипатта, өйткенi қалдықтар мен ескiрген бұйымдар өндiрiске жаңа шикiзат ретiнде қолданылмайды, және қоршаған табиғи ортаның ластану көзiне айналады.

Биосферадағы зат алмасу басқа принциптерге негiзделген. Бiр тiрi организмдер метаболизмiнiң кез келген өнiмiн (қалдығы) басқалар (шикiзат ретiнде) қорек түрiнде пайдаланады. Биосферада өңделмейтiн қалдықтар қалмайды. Сондықтан қозғалудың жиынтықты процесi тұйық, циклды, яғни теориялық шексiз сипатта.

Антропогендi алмасудағы табиғи ресурстарды пайдаланудың коэффициентi өте төмен, және мәлiметтер бойынша - 5-10 %, ал басқа мәлiметтер бойынша - 2-5 % ғана. Қалған 90-98% - i адамзат үшiн қайтымсыз жоғалады. Сонымен, заттардың антропогендi зат алмасуы экологиялық жағынан жетiлмеген. Бiрақ оның маңызы артуда, ол үлкен өндiрiстiк орталықтарда негiзгi болып отыр. Белсендi айналымы биосфераға таныс емес синтетикалық материалдар, улыхимикаттар, химиялық тыңайтқыштар және тағы басқа енгiзiлдi.

2. 2. Синергетика (грек, synergtikos - біріккен әрекет) — пән аралық сипаттағы ғылым саласы; күрделі жүйелердің өзін-өзін ұйымдастыруы туралы ғылым, синергетикалық әдісті саяси ғылымда қолдану саяси өмірде өзін-өзі ұйымдастырудың күрделі тетіктерін зерттеуге көбірек көңіл бөледі; тепе-тең емес ашық жүйелердегі кооперативтік құбылыстарды зерттейді. Синергетика ұғымын 1971 ж. неміс физигі Г. Хакен енгізген. Синергетика саласындағы зерттеулер күрделі динамикалық жүйелердегі өзін-өзі ұйымдастыру үрдістерін зерттеумен байланысты. Синергетиканың зерттеу объектісі линейлі емес жүйелер. Шынайы жүйелердің басым көпшілігі де - дәл осы линейлі емес жүйелер.

Синергетиканың жаңалығы қазіргі саяси дамудың түрақсыз сипатын білдіруінде. Синергетика негіздері И. Пригожинмен, И. Стенгерспен қаланған. Синергетика тұрғысынан әлемнің сан алуан болуы оның даму шарты, сондықтан саяси құбылыстарды талдауда сан алуан факторларды, саясатқа өмірдің басқа салаларының (экономика, экология, мәдениет, әлеуметтік сала, география, демография) ықпал ететінін есепке алу керек. Синергетика кез келген қарапайымдылықты немесе сан алуандылықтың төмендеуін ғылыми зерттеудегі бүрмалаушылық деп қарастырады. Басқаша айтқанда, синергетикалық әдіс зерттеушіні саяси үрдісті талдауда оның құрамдас бөліктерін талдаудан ғана емес, саясатқа саяси емес факторлар ықпалын да есепке алуын міндеттейді.

Синергетикалық әдіснаманың негізін тиімділіктің жаңа түрі құрайды - линейлік емес ойлау немесе синергетикалық тиімділік. Синергетикалық теория өзін-өзі дамытушы жүйелерді ашық жүйе ретінде қарастырады. Биосфера тұрақты тәртіпте жұмыс істейтін күрделі экологиялық жүйе болып есептеледі. Биосфераның тұрақтығына ағзалардың үш тобының - түзушілердің (автотрофтар), тұтынушылардың (гетеротрофтардың) және бүлдірушілердің (минералды ағзалық қалдықтар) себепкер болады. Бұл күй ′′′биосфера гомеостазы′′′ деп аталады. Биосфера гемеостазы (биосфера тұрақтылығы) оның эволюцияға бейімділігін жоғалтпайды. Биосфера эволюциясы тарихының үлкен бөлігі мынадай негізгі екі фактор әсерінен жүзеге асты:

· бірінші фактор - бұл Жер тарихындағы табиғи геологиялық-климаттық өзгерістері;

· екінші фактор - ағзалар эволюциясы және олардың биосфера құрам бөліктеріне әсері.

Тек ондаған, мыңдаған жылдардан соң ′′үшінші фактор′′ - адам факторы пайда болды. Бұл фактор биосфераны едәуір өзгертті. Адамның арқасында жасанды суқоймалар, орасан зор ауыл шаруашылық жер келбеті, алып қалалар пайда болды.

Күн Жер бетіне келіп жететін энергияның ең маңызды шығар көзі, ол физикалық және химиялық процестерде ауа массалары қозғалыстарында, газдардың бөлінуі,сіңірілуі және булануында, минералдар ерігенде, т.с.с. жұмсалады. Бірақ табиғатта биосфераға ғана тән бір ғана процес жүреді, ол Күн сәулесінің энергиясы тек жұмсалып қана қоймай, сонымен бірге ұзақ уақыттар бойы байланысқан күйде сақталады, бұл процесс фотосинтез нәтижесінде органикалық зат жасалуы кезінде жүреді. Бұл энергия кейін толып жатқан биохимиялық реакциялардың жүруіне толық жұмсалады.

Күннен шыққан энергия ағыны жылу энергиясына айналғанға дейін биосферадағы көптеген күрделі процестер арқылы өтеді. Жасыл өсімдіктерде жинақтлғанда энергияның үздіксіз ағыны қоректік байланыстар арқылы жүріп өтіп, әрбір қоректік сатыда зат алмасу мен тыныс алу процестері нәтижесінде біртіндеп азая береді. Күннен шығатын энергия ағыны шексіз, ол ашық процесс ретінде биосфераға заттардың биотикалық айналымы үшін ең маңызды қажетті жағдай болып табылады.

3.Топырақ жабыны ондағы жүріп жатқан үрдістер мен өзгерістер туралы ақпараттарды жинақтайды, яғни, топырақ қоршаған орта жағдайының индикаторы ғана емес, сонымен бұрын болған процестер туралы да сипаттайды. Сондықтан топырақ мониторингі (агроэкологиялық) жан- жақты сипатқа ие және болжамдық міндеттерді шешуде ауқымы кең. Агроэкологиялық мониторинг үрдісінде сипаталатын негізгі көрсеткіштерге: топырақтың қышқылдығы, қарашірік құрамы, оның мөлшері, тұздануы, мұнай өнімдерімен ластануы жатады.

Топырақтың қышқылдануы топырақтың су тартылымдарындағы сутектік көрсеткіштерінің (pH) мәні бойынша сипатталады. pH мәні pH-метр ион өлшегіш құралмен немесе потенционометр көмегімен өлшенеді. pH-тың оңтайлы диапазоны өсімдік үшін 5,0-тен 7,5-ке дейін.

Қазіргі уақытта қарашірік құрамын бақылау бірінші кезектегі міндеттердің біріне жатады. Топырақтағы органикалық заттардың санының өзгеруі топырақ ерекшеліктері мен олардың құнарлылығының өзгеруімен ғана емес, сондай-ақ топырақтың азуына ұшырауының сыртқы теріс процестердің әсерін де бейнелейді.

Қарашіріктің құрамы органикалық заттардың қышқылдылығы бойынша анықталады. Топырақ алындысына қышқылдағышты (көбінесе хромпикті) үстемелейді және қайнатады. Мұнда қарашірік құрамына кіретін органикалық заттар CO₂ және H₂O-ге дейін қышқылданады. Жұмсалған қышқылдағыштың санын титрометрлік немесе спектрофтометрлік әдіспен анықтайды. Қышқылдағыштың санын білгеннен кейін органикалық заттардың санын анықтайды.

Топырақтың антропогендік тұздануы каналдар мен су сақтағыштардың құрылысында, жеткіліксіз ғылыми негізделген суландыруда көрінеді – олар NaCl, Na₂SO₄, MgCl₂, MgSO₄. Тұздануды табудың ең қарапайым әдісі электр өткізгішпен өлшеуге негізделеді. Топырақ суспензиясы, су түтікшелері, топырақ етітінділері және тікелей топырақтың өзінің электр өткізгіштігін анықтау қолданылады. Бұл процесс арнаулы тұз өлшегіш көмегімен су суспензиясы электр өткізгіштігі үлесін анықтау жолымен бақыланады. Топырақтың мұнай өнімдерімен ластануын бақылауда әдетте 3 негізгі міндеттер шешіледі: ластану ауқымы (көлемі) анықталады, ластану дәрежесі бағаланады, концерогенді ластану ме уланудың болуы анықталады.

Топырақтың ауыр металдармен ластануы. Автомагистральдар мен кен қндіретін аумақтарда ауыр металдармен ластану жоғары болады. Кейбір өнеркәсіп орындарының аумағындағы топырақтың құрамында әсіресе қорғасынның мөлшері анағұрлым жоғары дәрежеде (100-1000 мг/кг) екендігі анықталған.

Ауыр металдар топырақ қабаттарында салыстырмалы түрде тез жинақталып, көптеген жылдар бойы өзінің қасиетін жоймайды. Мысалы, кадмий – 1100 жыл, мыс – 1500 жылға дейін, қорғасын бірнеше мыңдаған жылдарға дейін топырақтың генетикалық қабаттарында сақталады. Ғалымдардың зерттеулері көрсеткендей, ауыр металдар топырақ қабатында бірнеше формада болады: суда еріген металдар; иондық байланысқан күйде; әлсіз абсорбцияланған.

Металдардың суда ерігіш формалары хлоридтер, нитраттар, сульфаттар және органикалық комплексті қосылыстар түрінде кездеседі. Топырақтағы ауыр металдардың деңгейі топырақтың тотығу-тотықсыздану дәрежесіне, қышқылдық-негіздік қасиеттеріне байланысты. Қышқыл топырақтарда металдар улы қасиет көрсетіп, ауыр металдардың қозғалғыштығы арта түседі. Сондықтан да қышқыл топырақтың қышқылдық дәрежесін төмендету үшін фитомелиоранттарды қолданады, яғни ққышқыл ортаға төзімді өсімдіктер арқылы топырақтың қасиетін өзгертуге болады. Бұл әдіс экологиялық және экономикалық жағынан өте тиімді әдіс болып саналады. Жер мониторингін жүргізу нәтижесінде белгілі болып отырғандай, шөлейттену процесстерімен Қазақстан аумағының 70 пайызы әр түрлі мөлшерлерде ұшырап отыр, ал жел және су эрозиясына ұшырап отырған жалпы жер көлемі 30 миллион гектар, оның ішінде егістік жерлер 1,6 миллион гектар.
Бұл ретте барлық егістік жерлердің (23,5 миллион гектар) сипаттамасына келетін болсақ, 15,8 миллион гектардың сапасы жақсы; 3,9 миллион гектар тұзды және сортаң жерлер, жел және су эрозиясына бейім жерлер 1,6 миллион гектар; 1,3 миллион гектар қиыршық тастақталған және 0,4 миллион гектар шамадан тыс ылғалданған жерлер болып отыр. Сондықтан да мемлекет алдында жер қатынастары саласында келешекте тұрған үлкен міндеттер қатарына ауыл шаруашылық жерлерінің қорғау мен тиімді пайдалану міндеттемелері тұр деп те айтуға болады.
Елбасы ағымдағы жылғы «Жаңа онжылдық — жаңа экономикалық өрлеу -Қазақстанның жаңа мүмкіндіктері» атты Қазақстан халқына Жолдауында, алдағы онжылдықта ел дамуына бағытталған жаңа міндетгерді айқындап берді. Онда ел экономикасының дамуы мен оның бәсекелестікке қабілеттілігін арттырудағы негізгі табыс кілті — ұлттық экономиканы әртараптандыруға баса назар аударылды. Жолдауда әртараптан-дырудың басты бір сегменгі ретінде агроөнеркәсіптік кешенді дамытудың негізгі үш бағыты атап көрсетілді, яғни оның біріншісі — 2014 жылға аталған салада өнімділікті кем дегенде екі есе арттыру, екіншісі — елдің азық-түлік қауіпсіздігін қамтамасыз ету, үшіншісі — экспорттық әлеуетті іске асыру. Аталмыш міндеттерді іске асырудағы аграрлық-индустриялық әртараптандыру арқылы ауылшаруашылық шикізатын қайта өңдеуді шұғыл арттыру, жаңа құрал-жабдықтар мен жаңа технологаяларды енгізу, ауыл шаруашылығында заман талабына сәйкес, сапалы өнім өндіруге жаңа көзқарасты қалыптастыру, сонымен қатар әлемдік тәжірибені кеңінен пайдалану — бүгінде еліміз өздігінен шеше алатын істер. Бұл ретте, әрине, ауыл шаруашылыгында негізгі өндіріс құралы болып саналатын жер ресурстарын тиімді пай-далану, аталған міндеттерді іске асыруда аса маңызды рөл атқаратыны белгілі.
Ашық нарықтық экономика жағдайында және әлемдік азық-түлік рыногында орын алып отырған үлкен бәсекелестікте ауыл шаруашылығы өңдірісінде жетістіктерге жету үшін де жерді тиімді пайдалану басты шарт болып табылады.
Қазіргі кезде республикамыздағы ауыл шаруашылығы мақсатында пайдаланылатын жерлердің жалпы көлемі 91,7 млн. га, оның ішінде егістік жерлер — 22,5 млн. га. Бұл ретте, егістік жерлердің 70 пайызы Қостанай, Ақмола, Солтүстік Қазақстан және Павлодар облыс-тарыңда шоғырланған. Сонымен қатар, республика бойынша 2,1 млн. га суармалы жер бар, оның ішінде 1,4 млн. гектары егістік жер және ол негізінен (80%) Алматы, Оңтүстік Қазақстан, Жамбыл, Қызылорда және Шығыс Қазақстан облыстарында орналасқан. Дегенмен, суармалы жерлердің 37%-ы пайдаланылмаған, оның басты себептері, көп жылдардан бері суару жүйелерінің техникалық төмен жабдықталуы, су тарту мен су бөлу жүйелерінің ескіруі және алаптардың қайта сорлануы топырақ сапасын нашарлатып, аталған жерлерді тиімді паидалануға кері әсерін тигізуде.

Билет №39