Қоршаған ортадағы ауыр металдар

   ЖОСПАР: 

1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім: а)Ауыр металдармен ластану

                                      ә)Қазақстан аймақтарының  ауыр металдармен  ластануы

                                   б)Топырақтың ауыр металдармен ластануын зерттеу

                                   в)Өсімдіктердің дамуына ауыр металдардың әсері

   Ш. Қорытынды

   IV. Пайдаланған әдебиеттер  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Кіріспе 

   Ауыр  металдар – қоршаған ортаға көп  мөлшерде түскенде организмдерді уландыратын  металдар. Бұл терминмен соңғы  жылдары тек қана мынадай элементтер: қорғасын, мырыш, кадмий, сынап, молибден, марганец, никель, қалайы, кобальт, титан, мыс, ванадий аталады. Бұл элементтер қоршаған ортаға түскенде экожүйелердің өздігінен тазалану процесімен ыдырамайды. Олар топырақта жинақталып, өсімдіктерге өтіп, әрі қарай биологиялық айналымға түсіп отырады. Ауыр металдардың жартылай ыдырау мерзімі ұзақ, мысалы: қорғасындыкі 740 жылдан 5900 жылға дейін, кадмийдікі -13-110 жыл, мырыштыкі – 70-510 жыл, мыстыкі – 310-1500 жылдар аралығына дейін созылады.

Биологиялық тізбек: топырақ - өсімдік – адам, топырақ - өсімдік – адам, топырақ  – су – адам және топырақ –  атмосфералық ауа – адам арқылы адам организміне өтіп, олар әр түрлі  ауруға шалдықтырады. Мысалы: 1953 жылы Жапонияның Минамат деп аталатын шығанағының жағалауында тұратын балықшылардың және олардың отбасы мүшелерінің орталық жүйке жүйесі аурумен ауырғандар саны күрт өсе түскен: аурулардың көру қабілеті нашарлап, қол-аяқтары жиі-жиі ұйып, жүріс-тұрысы шатқаяқтап, сөздері түсініксіз болып қалған. Олардың ішінде қатты ауырғандарының тіпті көздері мүлде көрмей, өліп кеткендері де болған. Кейін дәрігерлер мен ғалымдар, Минамат шығанағына құйылған химия комбинатының ақаба суында сынаптың мөлшері өте жоғары болғанын дәлелдеген. Соның салдарынан шығанақтағы су өсімдіктері шіріп, улы метилсынапқа айналған. Метилсынап қоректік тізбекке түсіп, бактериялардан ұсақ организмдерге, атап айтқанда: шаяндарға, балық шабақтарына, одан ірі балықтарға өтіп, оларды азық еткен адам организміне түскен. Сөйтіп, метилсынап адамдардың миында бірте-бірте жинақталып, осы аурудың пайда болуына апарып соққан. Сол себептен бұл ауруды «минамата ауруы» деп атаған. Өкінішке орай, мұндай ауру тек Жапонияда ғана емес, кейінгі кезде құрамында сынабы бар ақаба суларын ағызған химия комбинаты бар дүние жүзінің көптеген аймақтарында да кездесуде. Сынап қосылыстарымен қоршаған ортаның ластануы Қазақстанда соңғы жылдары орын алып отыр, мысал ретінде Павлодар аймағындағы Ертіс өзенінің маңайын, Қарағанды облысындағы Нұра өзенін атауға болады. 1920 жылдары Дзинцу (Жапония) өзенінің жағалауына орналасқан ауылдарда ерекше ауру пайда болған. Бұл ауруға «итай-итай» деген атау берілген. Осы ауруға шалдыққан адамдардың сүектері майысып, сүйектің сырқырағанынан өздерін қоятын жер таба алмай, көбісі көз жұмған. 1968 жылы бұл аурудың шығу себебі - өзеннің жоғары ағысына тазартылмай үнемі шығарылып отырған шахтаның ақаба суында кадмийдің болуына байланысты екені анықталған, сотқа берген. Шындығында кадмий өте улы заттектердің қатарына жатады. Кадмий өнеркәсіптің ақаба суы арқылы өзенге, одан теңізге түседі. Онда ол былқылдақ денелілердің, балықтардың т.б. теңіз жәндіктерінің ұлпасына жинақталады. Содан кейін теңіз өнімі ретінде адамның организміне өтіп, өкпе, бауыр, бүйрек, т.б. мүшелерді зақымдайды. Кадмиймен жаппай уланған Англияда, АҚШ-та және басқа елдерде орын алған. Көлік көп жинақталған ірі қалаларда (мысалы: Алматы, Астана, Шымкент, т.б.), сонымен қатар металлургия комбинаттарының ақаба сулары ағатын аймағында тұратын адамдар үшін, әсіресе, ең қауіптісі қорғасын болып саналады. Ол сол аймақтағы адамдардың ішек қарнына немесе өкпесіне сіңіп, қанына, сол арқылы бүкіл денесіне, сүйегіне, бұлшық еттеріне, бауырына т.б. жерлерінде жинақталады. Бастапқы кезде, тіпті қорғасын уы миға да әсер етеді. Соның салдарынан балалардың өрісі тарылып, қозғалыс үйлесімділігі бұзылады, есту және сақтау қабілеті кеиді. 
 
 
 
 
 

   Негізгі бөлім:

   Ауыр  металдармен ластану 

   Ауыр  металдармен ластану – жер  бетінде қорғасын, сынап, кадмий, т.б. ауыр металдардың жергілікті, аймақтық және ғаламдық жиналу процесі. Ортаға металдардың ену жолдары әр түрлі (металл бөлшектерді жоңқалау, коррозия, іштен жанатын қозғалтқыштардың, жылу энергетикасы қондырғыларының, т.б. шығарындылары); олар, негізінен, терең жер қабатынан алынуы және жер бетінде таралуы арқылы жиналады. Бұл орайда антропогендік химиялық реакция нәтижесінде табиғи қосылыстардан металдардың босауының үлесі шамалы.

   Ғылыми-техникалық прогресс қоршаған ортаның көптеген мөлшерде зиянды заттармен ластанып, қалыптасқан табиғи тепе-теңдіктің бұзылуымен қатар жүруде. Республиканың көптеген аймақтары газ, сұйық және қатты күйдегі өндіріс қалдықтарымен, сульфаттармен және ауыр металдармен ластануда. Қоршаған ортаның зиянды заттармен ластану деңгейі жоғары болуына байланысты олардың жануарлар ағзасына түсуіне, тигізетін зияны мен биологиялық рөлін зерттеуге ерекше көңіл бөлініп отыр. Өндіріс ошақтары орналасқан аудандардың атмосферасына көп мөлшерде  әр түрлі химиялық қосылыстар, ауыр металдар түсуде. Ауыр металдардың 80% микро-элементтердің қатарына жатады. Микроэлементтердің ауыз су мен тағам өнімдерінде жетіспеуі зат алмасудың бұзылуына, нәтижесінде эндемиялық аурулардың дамуына әкеліп соқтырды. Ал, ауыр металдардың өсімдіктер мен жануарларда  артық мөлшерде жинақталуы олардың ағзасында жүретін тіршілік үшін маңызды процестерге қауіп төндіреді. Бұл, ауыр металдардың суда, топырақта қалыпты мөлшерде болу қажеттілігін талап етеді. Себебі, трофикалық тізбек арқылы таралып, биотаға және адам ағзасына түседі де, оларға  кері әсер етеді. Өндіріс қалдықтарының қоршаған орта нысандарына түсуін, жинақталуы мен миграциясы, заңдылықтарын  зерттеу  олардың әсерін дұрыс бағалауға мүмкіндік береді (Попов А.В., 1993 ж). Сондықтан, жоғарыда айтылған күрделі аймақтық проблемалар осы зерттеу жұмысының мақсаты мен міндеттерін  анықтады.

   Қазақстанның  көптеген аймақтарындағы экологиялық  жағдай сын көтермейді. Солардың бірі - Жетісуда орналасқан Қаратал өзенінің алқабы. Өңірді ластаушы көздің біріншісі - Қаратал өзені бастауында орналасқан Текелі тау-кен байыту комбинаты. Комбинат 1936 жылдан  қорғасын және мырыш өндіру нәтижесінде қоршаған ортаны ауыр металдармен ластауда. Ауыр металдардың ауаға, суға, топыраққа түсуі мен жинақталуы, миграциясы толық зерттелген. Өңірді ластаушы екінші көз - Қаратал ауданындағы негізгі күріш өндіруші - Қаратал суармалы сілемі. Қаратал суармалы сілеміндегі топырақ тұздарының,  қалдық  минерал  және  органикалық тыңайтқыштардың шайылу дәрежесін, дренажды ағынды сулардағы сульфаттардың шайылу дәрежесін  анықтап, олардың трофикалық тізбек арқылы тасымалдануын, тірі ағзаларға әсері кешенді түрде қарастырылмаған. Сонымен, ауыр металдардың ауаға, суға, топыраққа түсу, жинақталу механизмі мен миграциясы және кері әсері, суармалы сілемдегі минерал және органикалық тыңайтқыштардың, сульфаттардың шайылу дәрежесін зерттеуге арналған диссертациялық жұмысының өзекті екені күмән тудырмайды.

   Табиғи  ортаға кері әсерін тигізетін  негізгі  факторлар: ауада,  жер беті және жер асты суларында, топырақ құрамында  көп мөлшерде кездесетін ксенобиотиктер. Олар өсімдіктер мен жануарлар ағзасына  қоректік тізбек бойынша тағам, ауа, су арқылы түседі. Соңғы жылдары табиғи ортаға кері әсер ететін ауыр металдардың өсімдіктер және жануарлар ағзаларында жинақталуы маңызды экологиялық мәселе ретінде қарастырылуда. Тышқантәрізді кеміргіштердің ағзасындағы генетикалық өзгерістер және биоиндикатор ретінде алынған салпыншақ және үлпек қайыңдардың фенологиялық фазаларына және дамуына ауыр металдардың әсерін анықталды. Қаратал суармалы сілеміндегі топырақ тұздары, қалдық минерал және органикалық тыңайтқыштардың шайылу дәрежесі, дренажды-ағынды сулар-дағы сульфаттар мөлшері зерттелді.

   Қазақстан аймақтарының ауыр металдармен  ластануы 

   Қаратал өзені алқабында өндіргіш күштердің  дамуына табиғаты мен климаттық  жағдайы тамаша және бай минерал - шикізат қоры себеп болды. Өндіргіш күштерді орналастыру мен дамытуда жіберілген қателіктер, өндірістегі технологияның төмен деңгейі табиғи қорларды тиімсіз пайдалануға және қоршаған ортаның ластануына әкеліп соқты. Өңірдегі өндірілетін ауыл шаруашылығы өнімдерінің, өсімдіктер және жануарлар тіршілігі негізінен, Қаратал өзені суының сапасына байланысты. Су сапасына әсер ететін негізгі антропогендік факторлар - «Казцинк» ААҚ-ның Текелі тау - кен байыту комбинатының қалдық сақтау орыны, Талдықорған қаласында орналасқан «Қайнар-АКБ» ЖШС-і және Қаратал ауданындағы күріш өсіретін Қаратал суармалы сілемі. Ғылыми әдебиеттерге шолу жасау барысында Қаратал өзені алқабының табиғи компоненттеріне аталған өндіріс ошақтарының тигізген әсерінің экологиялық сипаттамасы жүйелі түрде зерттелмегені анықталды. Өңірдің экологиялық сипаттамасын сирек кездесетін ғылыми мақалалардан (Бигалиев А.Б., 1993; Попов А.В., 1993; Лукьянчиков Ю.С., 1992; Богачев В.П., 1993; Омарова Т.А., 1993) көруге болады. Қаратал өзені алқабында орналасқан өндіріс ошақтарының қоршаған ортаға тигізетін әсері жайында  жазылған  материалдар өте аз. Таулы аймақ болғандықтан  Қаратал өзені алқабында ауа - райының өзгеруі айқын байқалады. Егер алқаптың орманды - шалғынды аймағында  жылдық  жауын-шашын мөлшері 1000 мм болса, Балқаш көлі бағытындағы жылдық жауын - шашын мөлшерінің өзгеруі 800, 337, 236, 158 және 114 мм  құрайды. Жылдық орташа ауа температурасы Талдықорған қаласынан Балқаш көлінің жағасына дейінгі аралықта 6,9-дан 5,3°С-ға дейін төмендейді. Желдің жылдық орташа жылдамдығы 2,3-тен 4,0 м/с-қа дейін өзгереді.  Жыл бойына өзеннің барлық ұзындығында судың оттектік режимі сақталады. Өзен суы көбіне ауыр металдармен ластанған. Қаратал өзені алқабы бес топырақты - климаттық аймаққа бөлінеді.

   Aдам  денсаулығы үшін қауіпті нәрсе  тамақ өнімдерінде болатын –  ауыр металдар.

Кез –  келген тамақ өнімдерінен ауыр металдарды байқауға болады, бірақ әрбір тағамда  металдық ластану дәрежесі (құрылымы) әр түрлі болып келеді.

Ауыр  металдардың шамамен 70 пайызы адам ағзасына тамақ өнімдері арқылы түседі. Тамақ өнімдерінің уытты металдармен ластануы адамдардың денсаулығына зиян келтіреді. Өндірілетін өнімнің металлдық ластану құрылымы негізгі дайындалатын шикізатты өсіру жағдайы мен тазалылығы, оны технологиялық өңдеудің сапалылығы және пайдаланылатын қосымша материалдарға тәуелді болады.

      Биосфераның ауыр металдармен ластануы — ғылыми техникалық прогресстiң аса

маңызды проблемаларының бiрi болып отыр. Кейбiр есептеулер бойынша бүкiл  адамзат қоғамы кезеңiнде 20 млрд тонна темiр өндiрiлген болса, оның түрлi техника, құрал жабдықтар, қондырғылардағы мөлшерi 6 млрд тонна ғана, олай болса 14 млрд тонна темiр қоршаған ортаға таралып, ластап отыр деуге болады. Бұдан басқа жыл сайын өндiрiлген сынап пен қорғасынның 80-90 % биосфераға таралған. Көмiр жанған кезде күл жəне түрлi газдармен бiрге қоршаған ортаға таралатын кейбiр элементтердiң мөлшерi олардың өндiрiлген мөлшерiнен де асып түседi. Мысалы, магний — 1,5 есе, молибден — 3 есе, мышьяк — 7 есе, уран, титан — 10 есе, аллюминий, иод, кобальт — 15 есе, сынап 50есе , литий, ванадий, стронций, бериллий, цезий — 100 деген есе, галлий мен германий — мыңдаған есе, иттрий — 10 мыңдағанесе, т.с.с.

      Өскемен қаласының атмосфералық ауасының ауыр металдармен ластануы

Қоршаған ортаны қорғау, табиғи байлықтарды толық  және тиімді пайдалану, өндіріс қалдықтарын  залалсыздандыру, олардан қажетті  өнімдер өндіру қазіргі күннің өзекті мәселелері болып отыр.

     Қазіргі кезде Қазақстанда ауыр металдар мен олардың қосылыстарын өндірумен айналысатын көптеген түсті металлургия өндірістері жұмыс істегендіктен, ауыр металдардың қоршаған ортаның объектілерінде жиналуы мен тірі ағзаларға зиянды әсерін зерттеуге ерекше көңіл бөлінуде.

     Ауыр металдар дегеніміз - тығыздығы темірдің тығыздығынан (7,874 г/см³) артық болатын түсті металдар тобы. Оларға мырыш, қорғасын, қалайы, марганец, висмут, мыс, сынап, сүрме, кадмий жатады. Ауыр металдардың көптеген қосылыстары, әсіресе, тұздары ағза үшін зиянды. Олар тағам, ауа, су арқылы ағзаға түскенде, ыдырамайды, кейбір органдарда (бүйрек, буын, бауыр т.б.) жиналып, денсаулыққа қауіп төндіреді. Сондықтан ауыр металдардың қоршаған ортадағы мөлшері белгіленген шкаладан аспауы керек.

      ХХ ғасырдың екінші жартысындағы қоғам мен табиғаттың өзара қарым-қатынасы негізінде біздің елімізде күрделі табиғат жағдайы қалыптасты. Адамның табиғатты өзгертуі өте қауіпті жағдайға айналды.

      Шығыс Қазақстан тау-кен өнеркәсібі түсті металлургияның кәсіпорындары молынан шоғырланған облыс. Сол себепті, облыста ластағыш заттардың жалпы шығарындысы 1990 жылы 345,5 мың тоннаны құрады. Бұл кәсіпорындарында қорғасын, мырыш, титан, магний, күкірт қышқылы, түрлі бағалы және сирек металдар, тау-кен жабдықтары, басқа да өнімдер өндірілетін, 3217 ұйымдастырылған, 2484 стихиялы сационарлық ластау көздері бар Өскеменнің экологиялық жағдайын қиындатып келгенді.

      Өскемен қаласының ауыр металдармен ластану қауіптілігі біріншіден, өндіріс орындарының қала территориясында орналасуымен, екіншіден, қаланың физика-географиялық орны және климаттық ерекшеліктерімен байланысты.

      Көксу ауданы және оның аймағының ауа атмосферасының ауыр металдармен ластанғанын анықтау үшін, бұл аймаққа үш рет экспедиция жасалынды (2000 ж. қарашада, 2003 ж. маусымда, 2007 ж. қыркүйекте). Іріктелінген сынамалар төмендегі көрсетілген кестедегі 8 пунктерде өткізілді. Көксу аймағындағы атмосфера ауасындағы ауыр металдардың құрамы 1 кестеде көрсетілген. 2000 жылғы (қараша айы) күзгі экспедиция кезінде іріктелген сынамаларды фильтрлеу жұмыстары өткізілген. 1 кестеде көрсетілгендей Көксудың атмосфералық ауасында кадмий мүлде жоқ. Марганец мөлшері барлық пунктерде 10-20 шекті рұқсат концентрациядан (ШРК) асып түсенін байқалды.

Ал 1 - 3 пунктерде және 8 пункте марганец мүлде байқалмағанын көріп отырмыз. Бұл аймақта мыстың ең жоғарғы концентрациясы байқалды. Кейбір пунктерде атап айтқанда, 2-4 пунктерінде 50-70 есе ШРК - дан асқан. Никель концентрациясы барлық пунктерде (тек қана 7,8 пунктен басқаларда концентрациясы 0 - ге тең) 10 ШРК құрайды, ал 3 пункте 20 - ға дейін ШРК құрайды. Бұл аймақтардың атмосфера ауасында қорғасын концентрациясы 33 -67 ШРК - дан асады.

      Мырышпен ластану барлық пунктерде аз ғана, оның концентрациясы ШРК –дан сәл ғана асқан, бірақ 2 ШРК деңгейінде болды. 2003 жылғы жазғы экспедицияда іріктеліп алынған сынамаларда ауа атмосферасының ауыр металдармен ластанғаны осы аймақтан алынған. Анализ көрсеткіші 2 кестеде көрсетілген. Атап айтқанда, жазғы экспедиция кезінде зерттелген аймақта бірде - бір посттан никельдің бары анықталмады (1 кесте), ал кадмий №2, №4, №5 посттарда байқалды. Көрсетілген посттарда кадмий концентрациясы ШРК – дан көп есе артып түсті. №4, №5, №7 пунктер маңайында кадмий концентрциясы ШРК нормасынан 33 есе артқан, ал №2 постта концентрация мөлшері ШРк нормасынан 66 есе жоғары көрсеткен. Атап айтқанда, кадмий өте улы элемент, ол бірінші класс қауіптігіне жатады.