Файл: Химиялы заттарды табии ортадаы айналымыны химиялы негіздері.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.03.2024
Просмотров: 14
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Химиялық заттардың табиғи ортадағы айналымының химиялық негіздері»
Химиялық элементтердің топырақ қабаттарында таралуы, Химиялық заттардың топырақтың беткі қабатындағы миграциясы, топырақтағы макро- және микроэлементтер жөнінде білімдер қалыптастыру. Химиялық элементтердің топырақ қабаттарында таралуы. Топырақ түзілу құбылыстарының нәтижесінде жалпы тау жыныстарының құрамын сақтай отырып, көптеген элементтердің мөлшеріне өзгерістер енгізеді.
Топырақтардың орташа химиялық құрамы, % (А. П. Виноградов, 1962):
| О – 49 Sі – 33 Аl - 7,13 |
| Са - 1,37 К-1.36 Mg - 0,60 |
| Na -0,83 С- 2.00 S - 0,085 |
Топырақтағы химиялық элементтердің мөлшеріне қарай бірінші орында О мен Sі, екінші Al мен Fe, үшінші Са мен Мg, солардан кейін Na, К, т.б. элементтер орналасқан, Топырақтың химиялық құрамы өзін түзген тау жыныстарының химиялық құрамынан айырмашылығы бар. Мұнда органикалық элементтердің мөлшерлері 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 құрамында гидроксидтердің, алюмосиликаттардың, бос қышқылдардың және олардың тұздарының құрамында болады.
Топырақтағы тағы бір үлесі мол элементтің 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 SіО2. 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.
Алюммний алюмосиликаттар балшықты минералдар құрамында кездеседі. Бұлардың биологиялық маңызы онша емес. Аl2O3-тің топырақтағы жалпы мөлшері 1-2%-дан 15-20%-ға дейін, ал ферралитті топырақтарда 40%-ға дейін жетеді.
Темір әртүрлі оксидті, гидроксидті және шала күкіртті қосындылардың құрамына кіреді. Бұл элемент биологиялық жағынан өсімдіктердегі хлорофильдін түзілуіне катысады. Егер өсімдіктерге темір жетіспесе, олардың жапырақтары сарғайып, хлороз дегенауруға шалдығады. Топырақтағы темір элементінің мөлшері әртүрлі. Мысалы, құмдақ топырақтарда 0,5-1,0%, лесс жыныстарында түзілген топырақтарында 3-5, ал ферралитті топырақтарда 20-50%.
Калий 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 элемент те өсімдіктерге өте қажет. Топырақта ол 1-3% мөлшерінде болады.
Калий мен натрий дала шпаттарының ортоклаз, микроклин, альбит құрамында бұзылу нәтижесінде минералды қышқылдардың тұздарын кұрайды. Бұл тұздар суда жақсы ериді. Калий – өсімдіктердің қоректік элементтерінің бірі. Оның топырақтағы мөлшері – 2-3%, Na3O-ныңмөлшері – 1-3%. Натрийдін жылжымалы түрі топырақта жоғары болса, ол физикалық және химиялық жағынан қолайсыз қасиеттер туғызады.
Титан көбінесе, алғашқыда үгілуге аз берілетін минералдардың құрамына кіреді (ильменит, рутил, сфен). ТіО3 мөлшері топырақта көп болмайды.
Марганецтің топырақтағы мөлшері өте аз. Пиродезит, баунит, оливин сияқты микроэлементтер өсімдіктердің өсуі мен сапалы дамуына өте қажет. Бұл тақырыпқа әріректе тоқталмақпыз.
Күкірт өсімдіктердің немесе жануарлардың қалдықтарымен түзілген органикалык заттардың құрамында болады. Пирит деген минерал түрінде де кездеседі: Ғе2S. Топырақта SО3 мөлшері пайыздың оннан бір бөлігінен аспайды, кейбір сулфатты тұздар топырақта көп болуы мүмкін. Егер де күкірттің топырақта жылжымалы түрі мол болса, оның себебін осы төңіректе ыластаушы 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 заттарда болады. Көміртегі органикалық заттарға бай топырақтарда 3-10%, сутегі 3-6% мөлшерде. Азот өсімдіктің өсуінде, жануарлардың тіршілігінде зор рөл атқарады. Оның мөлшері көбінесе, органикалық қосындылар: аммиак, 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 NH
3 түзіліп, жауын-шашынмен түседі; 2) азот сіңіруші бактерялардың (бос немесе бұршақты өсімдіктер тамыр түйіндеріндегі) қатысуымен шоғырланады.
Фосфор, апатит, фосфорит минералдары құрамында және топырақ шіріндісінде, органикалық қосындыларда кездеседі. Топырақта фосфор қышқылының тұздары – фосфаттар түрінде болады. Nа мен Сa бір фосфаты Na2HPO3, Ca(Н2РО4)2, натрий мен кальций екі фосфаты Nа2НРО4, Са(НРО4)2Н2О, натрий мен кальций үш фосфаты – Са3(РО4)2, Na3РО4. Топырақта көбінесе, суда еритін, өсімдікке сіңімді Са(Н2РО4)2 түрі болуы қажет.
Топырақ химиялық құрылым ретінде. Топырақтың құрамы
Топырақ – көп дисперсті жүйе. Дисперсиясына байланысты топырақ 2 топқа бөлінеді: диаметрінің бөлігі 0,001 мм-ден үлкен болатын – сынықтар, минералдар, минералдар өспесі; диаметрі 0,001 мм-ден кіші болатындар – сазды минералдарлың желденуінің бөлігі, органикалық қосылыстар. Топырақтың көп дисперстілігі оның борпылдақтық себебіне байланысты болады.
Топырақ – қатты, сұйық, газ тәрізді және тірі бөліктерден тұрады. Топырақтың қатты бөлігі өзінен минералды және органикалық заттарды бөледі. Қатты бөлігі топырақ массасының барлық бөлігін құрайды, тек кейбір бөлігі басқа бөлігінің топырақ тесіктерін құрайды.
Топырақ кеуектері – бұл бөлшектер арасындағы формалар мен олардың агрегаттарының және түрлі өлшемдерінің аралықтары. Тесіктерінде топырақ ерітіндісі мен топырақ ауасы орналасады. Олардың арақатынасы үздіксіз өзгеріп отырады. Топырақ тесіктері неғұрлым ылғалмен көп толтырылса, соғұрлым атмосфера мен топырақ арасындағы газ алмасу (әсіресе оттегі және көмірқышқыл газымен) қиындайды, топырақ массасының тотығу процесі баяулайды және процесс жылдам қалпы келеді.
Топырақтың сумен немесе ауамен толтырылған бөлігі топырақтың кеуектілігі деп аталады. Ол 40-60% құрайды, кейде 90% (торф) немесе 27% (суглинкалар).
Топырақтың минералды бөлігін кремний, алюминий, темір, калий, магний, кальция, фосфор, күкірт құрайды; аз мөлшерде – молибден, бор, фтор және басқа элементтер. Элементтердің басым көпшілігі тотыққан формада болады. Бейорганикалық компоненттер элементтердің құрамына және минерологиялық құрамына байланысты қатты ерекшеленеді. Минерологиялық құрамы негізінен топырақтың құнарлылығын анықтайды.
Топырақтың құрамындағы органикалық материалдар 2 ден 20%-ға дейін өзгеріп отырады (мысалы, батпақты топырақтарда). Топырақ органикалық құрамы бойынша гуминді емес және гумус болып бөлінеді (немесе гуминдер).
Гуминді емес – бұл өсімдіктер мен жануарлардың толығымен ыдырамаған қалдықтары, майлар, целлюлоза, лигнин, ақуыздар, шайырлар, таниндер, пектиндер, гемицеллюлоза, қант, полисахаридтер және т.б. Олар жеңіл ыдырайды.
Гумус (қарашірік) – бұл топырақтың органикалық заты, өмір сүру өнімдерінің, өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарының ыдырауы есебінен пайда болады. Гумус – бұл қоңыр немесе қара-қоңыр түсті коллоидты аморфты материалдардың комплексті және өте тұрақты қоспасы. Гумустың ерекше физика-химиялық қасиеттері топырақтың құнарлылығы арқылы анықталынады. Гумус өсімдіктерге қажетті азоттың, фосфордың, күкірттің және микроэлементтердің көзі болып табылады. Ол катионалмасу сыйымдылығын, сүзгіштікті, су сыйымдылығын жоғарылатады, топырақ эрозиясының алдын алады.
Топырақтың гуминді бөлігінің 35-92%-ын ароматты қосылыстар, қалған бөлігін алифатты органикалық қосылыстар құрайды. Ароматты қосылыстардың ішінде – фенолдар, хинондар, бензой қышқылдары, азотты гетероциклді қосылыстар. Алифатты көмірсутектерден полиэфирлер мен полисахарид функциясы бар органикалық қосылыстарға тиесілі. Одан басқа, гумусте тұрақты бос радикал бар.
Топырақтың сұйық бөлігі немесе топырақ ерітіндісі – бұл топырақтың активті компоненті, оның ішінде зат алмасады, топырақтан жоғалады және өсімдіктерді сумен қамтамасыз етеді және заттарды ерітеді, өсімдіктерге қажетті азық алынады.
Топырақтың газтәрізді бөлігі – бұл тесіктерді толтыратын топырақ ауасы.
Топырақтың тірі бөлігі топырақ микроорганизмдерінен (бактериялар, саңырауқұлақтар, актиномиценттер, бағдарлар және т.б.) және омыртқасыз жануарлардың көптеген топтарының өкілдері (қарапайымдары, құрттар, ұлулар, жәндіктер жіне олардың жұмыртқалары, т.б.) сонымен қатар жерді қазатын омыртқалылар. Бұл бөлік жердегі барлық биоценоздың және Жер биосферасының маңызды байланысы болып табылады. Микроорганизмдер мен топырақ жануарлары көбею процесінде және топырақ компонентінің синтезінде маңызды рөл атқарады. Олардың өмір сүру нәтижелерінде топырақта өсімдіктердің қоректену үшін қолжетімді көміртектің, азоттың, фосфордың және басқа да элементтердің қоры түзіледі.
Микроорганизмдердің құрамы топырақ қабатының тереңдігіне байланысты. Топырақтың жоғары қабатында күн сәулесінің әсерінен және құрғақтықтан микроб флораларының саны аз болады. Микробтардың негізгі массасы 5-25 см тереңдікте орналасқан.
Топырақта патогенді микробтар да орналаса алады. Патогенді микробтардың өмір сүруі топырақтың жағдайына және оның құрылысына тәуелді. Ішек аурулары бар адамдардың нәжісімен ластанған топырақ аса қауіпті топырақ болып табылады. Топырақ арқылы құрттар да таралады. Әсіресе балалар оңай жұқтырып алады. Көкөністер мен жеміс-жидектерді тазаланып жуылмай пайдалағаннан жұғады.
Топырақтағы минералды тыңайтқыштар
Топырақтың негізгі қасиеті – құнарлылығы. Ол топырақтың сапасына байланысты, оның ішінде құрамында әртүрлі химиялық элементтері бар. Жыл сайын егін жинағанда, адамдар осылайша мыңдаған жылдар бойы жинақталған қоректік заттардан айырылады. Олардың топырақтағы қоры шектеулі, сол себепті жоғалған микроэлементтерді толықтыру қажеттілігі туындайды.
Мамандардың бағалауы бойынша біздің елімізде егістік жерлердің 90% жуығын азотты минералды тыңайтқыштармен тыңайту қажет. Бірақ шамадан тыс алу өте қауіпті. Өсімдіктің азотпен қоректенуінің артық мөлшері оның құрамындағы адамдарға зиянды нитраттардың мөлшерін арттырады. Бұл әсіресе құрғақ топырақта жиі кездеседі және белгілі бір дақылды тұрақты өсіруге болады. Тыңайтқыштарды кең түрде пайдалану қоршаған ортаның ластануының мәселесін ушықтырады. Нитратты азоттың жоғары ұтқырлығынан азот тыңайтқыштарына көбінесе қауіпті болып табылады. Ол сумен оңай жуылады және тоған мен жер асты суларын ластайды. Ауылшаруашылығы өндірісінің үлесіне кем дегенде жартысы азотпен байланысып, тоғандарға енеді. Азотпен байланысты түрдегі ауыз суды құнарлы элементтермен байыту оттегінің тапшылығына және тоғандардың эвтрофикациясына алып келеді.
Нитраттар рұқсат етілген нормадан жоғары тек қана суда ғана емес, сонымен бірге тағамдық өсімдіктер сияқты, азықтың өсімдіктерде де жинақталады. Нитраттар өздігінен адам денсаулығына және жан-жануарларға қауіп тудырмайды. Бірақ олардан оңай алынатын нитриттер жоғары уытты болып табылады, жекелеп алғанда, балалардағы ауыр түрдегі қан ауруларына шалдықтырады. Бұдан басқа нитраттардан концерогенді әсері бар – нитрозаминдер алуға болады.
Аса қауіпті емес тыныйтқыштар – фосфор тыңайтқыштары. Фосфат -ион аз қозғалмалы, топырақта берік орналасқан және әс-жүзінде адамдар мен жануарлар үшін улы емес. Тәжірибе нәтижелері тынайтқыш арқылы топыраққа енген форфор, іс-жүзінде оның құрамынан жуылып кетпейтіндігін көрсетті. Тоғандардың фосформен ластануының негізгі көзі ауыл шаруашылығы емес, өнеркәсіптік және тұрмыстық қалдықтар болып табылады.
Фосфор тыңайтқыштарының арнайы ерекшелігі мынадай болып табылады: артық мөлшерде қолданғанда топырақта басқа да қажетсіз элементтердің жиналуына әкеледі: қалыпты стронций, фтор, уранның табиғи радиоактивті қосылыстары, радий, торий.
