Ауыр метал иондарының кейбір өсімдіктердің жекеленген мүшелерінде таралу ерекшеліктері

 

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Шымкент университеті

 

 

Тулебеков Н.

 

 

 

 

«Ауыр метал иондарының кейбір өсімдіктердің жекеленген мүшелерінде  таралу ерекшеліктері»

 

Дипломдық жұмыс

 

050113-мамандығы-«Биология»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шымкент-2011

 

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Шымкент университеті

 

«Қорғауға жіберілді»

Кафедра меңгерушісі:

_____________  Жумадулаева А.И.

 Хаттама № ________

«___» _______ 2011ж.

 

 

Дипломдық жұмыс

Тақырыбы: «Ауыр метал иондарының кейбір өсімдіктердің жекеленген мүшелерінде  таралу ерекшеліктері»

 

 

 

 

050113- мамандығы бойынша-«Биология»

 

 

 

Орындаған                                                                   Тулебеков Н.

Ғылыми жетекшісі                                                    

б.ғ.к.доцент                                                                   Оспанова Ж.Х.

 

 

 

Шымкент-2011

            Қысқартылған сөздермен терминдер

 

ОҚО – Оңтүстік Қазақстан облысы

ЖАҚ – Жабық акционерлік қоғам

ШМК – шектік мүмкінді концентрация

ЖЭО – жылу электр орталығы

ХАН – химиялық анализатор

УК - ультракүлгін

ИВ – инверсионды-вольтамперметр

АҮФ - аденозинүшфосфат

рН – сутектік көрсеткіш

ФМБ – фосфорды минералдайтын бактериялық тыңайтқыш

NPK – азот, фосфор, калий кешені

ГҚ - гуминді қышқылдар

ФҚ - фульвоқышқылдар

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СІЛТЕМЕЛЕР

 

ҚР 2004-2015 жылдарға арналған экологиялық қауіпсіздік концепциясы. ҚР Президентінің № 1241 03.12.2003 ж. Қаулысы.

2005-2007 жылдарға арналған ҚР «Қоршаған  ортаны қорғау» бағдарламасы. Үкімет шешімімен 06.12.2004 ж. № 1278. бекітілген.

ҚР Экологиялық кодексі, 23 қаңтар, 2007 ж.

Қоршаған ортаға бөлінетін шығарындылар мен тастандыларды нормалау бойынша нұсқаулық. Табиғи ресурстар және қоршаған ортаны қорғау министрімен бекітілген, 19.12. 2001 ж., № 340.

РК 3.02.036.99. РК 3.02.036.99. ҚР территориясында заңды күші бар қоршаған ортаны қорғау бойынша анықтамалық. Петропавл, 2001. -  62 б.

«Топырақтардың ластануын аналитикалық бақылау және оны ұйымдастыру бойынша әдістемелік нұсқаулық. Негізгі ережелер» ҚР ҚОҚ Министрі бекіткен, № 66-п  22.02.2006 ж.

ГОСТ РФ 08-17/56. Методика количественного анализа проб почв на содержание цинка, кадмия, свинца и меди методом инверсионной вольтамперометрии. Томск, 1995. («ҚСМСО» РМК тіркелген, Алматы филиалы, № 06/014-200, 7 июль 2000 ж.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МАЗМҰНЫ

	КІРІСПЕ
1	АУЫР МЕТАЛЛДАРДЫҢ ӨСІМДІКТЕРДІҢ ӨСІП ДАМУЫНА ӘСЕРІ
1.1	Ауыр металдарға жалпы сипаттама
1.2	Ауыр металдар, олардың өсімдіктерге әсері және таралуы
1.3	Ауыр металдардың өсімдіктерге жолдары
1.4	Ауыр  металдардың (Cu, Cd, Zn, Pb) өсімдіктерге тигізетін улы әсері
2	ЗЕРТТЕУ НЫСАНДАРЫ МЕН ӘДІСТЕМЕЛЕРІ
2.1	Зерттеу нысандары
2.2	Зерттеу әдістемелері
3	ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ
3.1	Ауыр метал иондарының кейбір өсімдіктердің жекеленген мүшелерінде  таралу ерекшеліктері
3.2	Ауыр металдардың кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса жинауына әсері
	ҚОРЫТЫНДЫ
	ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 Жұмыстың өзектілігі. ХХ ғасырдың басында, ғылым мен техниканың дамуы өндіріс орындарының жедел өсуіне ықпал етті. Осыған орай  алғаш рет қоршаған ортаға химиялық элементтердің түсуі мен таралуы, және олардың тірі ағзаларға зиянды әсерін жүйелі түрде зерттеу өзекті мәселелер қатарынан орын алды [1].

Қазіргі кездегі дүние жүзі ғалымдарының басты мәселелердің бірі-пестицидтерден кейін ауыр металдардың тірі ағзаларға әсерін әлсірету болып табылады. Ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы тек табиғи жағдайда ғана емес, сонымен қатар антропогенді жолмен де қарқынды түрде жүзеге асуда. Олардың қатарына өндіріс қалдықтары, тау-кен өндірісі, транспорт, түсті және қара металл өндіру, құрамында ауыр металдар кездесетін тыңайтқыштарды ретсіз пайдалану, жылу-электр орталықтары (ЖЭО) немесе жалпы урбанизацияны жатқызуға болады.

Овчаренко М. М. (1995) мәліметтері бойынша жоғарыда келтірілген түсті металл балқыту заводтардан әр жыл сайын қоршаған   ортаға - 154650 т. мыс, 121500 т. мырыш, 89000 т. қорғасын, 12000 т. никель, 765 т. кобальт, 1500 т. молибден, 30,5 т. сынап, ал көмір және мұнай өнімдерін жағудан 1600 т. сынап, 3600 т. қорғасын, 2100 т. мыс, 700 т. мырыш, 3700 т. никель және автотранспорт газынан 260000 тонна қорғасын бөлінеді [2], ал Новосибирскідегі Қоршаған ортаны қорғау комитетінің анықтауы бойынша ауаның ластануының 70 %-дан көбі автотранспорттан болса, 11 %-дайы ЖЭО үлесіне тиеді [3].

Ауыр металдармен ауаның, судың және топырақтың ластануы Қазақстанның ірі өндірістік орталықтарында да экологиялық өзекті мәселе болып саналады. Мысалы, Семей қаласының өндірістік орындарына жақын маңдағы топырақ құрамындағы кейбір ауыр металл концентрациялары қалыпты жағдайдағы топырақпен салыстырғанда мырыш-7,4, қорғасын-9,9, мыс-3,8, кадмий-13,3, марганец-1,3, кобальт-2,4  есеге жоғарылаған. Ауыр металдардың топырақтағы мөлшері, таяу маңдағы өсірілетін ауылшаруашылық өсімдіктері мен бау-бақша дақылдарында бақылағанда 2-3,5 есеге дейін жоғарылаған [4].

Осыған байланысты қоршаған ортаны қорғау мамандардың алдына қойылып отырған бірінші мәселе-ауыр металдардың қоршаған ортадағы жалпы және белсенді мөлшерін анықтау. Екінші мәселе-табиғи  объектілердің ластану деңгейін болжау мақсатында ластаушы заттардың таралуына қарапайым және айтарлықтай сенімді модельдерін жасау. Үшінші кезекте ластанудың келеңсіз әсерлеріне жол бермеу мақсатында ауыр металдарды ғылыми негізделген түрде залалсыздандыру және нормалау тұр [5].

Әртүрлі жолдармен ауаға тараған ауыр металдардың шаң түріндегі жалпы фракцияларында өте ұсақ бөлшектері (0,001-0,005 мкм) және орташа деңгейдегі фракциялары әр жерде ірі көлемдегі фракцияларына қарағанда 34-54 %-дай мөлшерін құрайды. Осындай ұсақ деңгейдегі фракциялар Дж. Уэсти (1988) мәліметтері бойынша адам тыныс алу жолдарындағы қан тамырлары мен тыныс алу жүйелері үшін ең қауіпті болып саналады [6].

Ғылыми деректерге сай,  трофикалық байланыстар  арқылы адам ағзасы тағам өнімдерінен 40-50 %, судан 20-40 %, ауадан 20-40 % улы заттарды қабылдайды [7].

Осындай жолмен түскен ауыр металл иондары адам ағзасында әртүрлі аурулардың қозуы мен пайда болуының басты себебі. Техногенді ластанған аудандарда асқазан ауруы бірінші орында, тыныс алу жүйелері аурулары екінші орында, қан айналу жүйелері аурулары үшінші орында тұр [8, 9].

Сондықтан қоршаған ортаны ауыр металл иондарынан тазарту және оны сақтау, кезек күттірмейтін өзекті мәселе болып саналады.

Ластанған қоршаған ортаны қайта қалпына келтірудің физикалық, химиялық және биологиялық жолдары белгілі. Олардың ішінде химиялық немесе физикалық әдістермен топырақты тазарту өте қымбатқа түседі. Мысалы, АҚШ-та жоғарыдағы әдіспен бір тонна топырақты тазартуда 50-ден 1000 долларға дейін қаржы шығатындығы есептелген. Жалпы есептегенде 1 гектар жерді тазартуға 750 000 доллар шығын кетеді [10, 11].

Қоршаған ортаны қайта қалпына келтіру, әсіресе топырақты ауыр металдардан мұндай жолдармен тазарту өте тиімсіз. Жоғарыда келтірілген әдістердің ішіндегі ең тиімдісі-биологиялық әдіс.  Әсіресе, ластанған ортаны  өсімдіктер көмегімен  қайта қалпына келтіру жолдарын жасау соңғы жылдары аса қарқынды дамуда.

Осындай бағыттағы ізденістер индустриялы өркендеген мемлекеттерде  кеңінен жүргізіле бастағаны әдебиеттерден белгілі. Сонымен қатар әр елде климат жағдайына сай эндемикалық және эндемикалық емес өсімдік түрлерін табумен қатар оларды кеңінен қолдану, төзімділік табиғатын анықтау жұмыстары жүргізілуде [12]. Қоршаған ортаны қалпына келтіру, әр елде халықты таза сапалы өніммен қамтамасыз ету, ауылшаруашылық және мәдени  өсімдіктердің ауыр металдарға төзімді сорттарын шығару өсімдіктер физиологиясы, селекция, биотехнология секілді ғылым салаларының алдында тұрған басты мәселе.   

Зерттеу жұмысының мақсаты: Елімізде кең таралған кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің ауыр металдарға төзімді және сезімтал түрлерін анықтау және қоршаған ортаны қалпына келтірудің ғылыми негіздерін қалыптастыру.

Зерттеу жұмыстарының міндеттері:

• Ауыр металл иондарының өсімдік ағзасына және қоршаған ортаға әсеріне аналитикалық талдау жүргізу;
• Ауыр металл иондарының өсімдіктердің жекеленген мүшелерінде жинақталу заңдылықтарын зерттеу;
• Ауыр металл иондарының кейбір астық тұқымдастарының масса жинауына әсерін зерттеу.

 

 

 

1 АУЫР МЕТАЛЛ ИОНДАРЫНЫҢ ӨСІМДІКТЕРДІҢ ӨСІП ДАМУЫНА ӘСЕРІ

 

1.1 Ауыр металдарға жалпы  сипаттама 

 Жалпы ауыр металл дегеніміз, салыстырмалы атомдық салмағы 40-тан, тығыздығы 5 г/текше см-ден жоғары химиялық элементтер [13]. Адамның шаруашылықтық әрекетінің нәтижесінде жер шарында 45 млн.га жер, яғни құрлықтың 3 % шаруашылықтық айналымға жарамсыз халге көшкен. Жақын арада бұл шама екі еселенеді деп күтілуде. Биокосты инженерлік-техникалық кешендердің және төмен өнімді немесе өнім беруге қабілетсіз неоландшафттардың пайда болуынан жер қорының бірден кемуі қорқынышты өлшемдерге ие болып отыр. Әсіресе, көмір, темір рудалары, түсті металдар, құрылыс материалдары сияқты пайдалы қазбаларды жер асты және ашық әдіспен аршығанда  жер беті үлкен көлемдерде өзгереді.

Тау-кен мекемелері алып жатқан территориялар келесі топтарға бөлінеді: 1) белсенді өндірістік ғимараттар алып жатқан жерлер – фабрикалар, комбинаттар, цехтар, пайдаланылған карьерлер, атжалдар т.б.; 2) белсенді емес ғимараттар алып жатқан жерлер – пайдаланылмаған карьерлер мен атжалдар, жанама өзгерістерге ұшыраған аймақтар (жерасты және ашық әдіспен аршылған шұңқырлар) т.б. Өз кезегінде белсенді және белсенді емес өндірістік ғимараттар рекультивацияланатын немесе бұзылған және бұзылмаған деп бөлінеді [14].

Өндірістік бұзылған рекультивация жасалуы керек ландшафттардың қатарына өнеркәсіптік атжалдар жатады. Өзінің шығу тегі, параметрлері, құрылымы, қасиеттерімен бұндай неоландшафттар өздері түзілген табиғи ландшафттардан принципиалды түрде айырмашылығы бар және олардан тек географиялық координаттар мен аймақтық қоршалуын ғана мұра етеді. Оларға жер бедерінің техногенді формаларының қуатты механизмдерін қолдана отырып жасанды түрде пайда болған кеңістіктер (бірнеше мыңдаған гектарға дейін) жатады. Көп жағдайда атжалдарды жерасты және ашық әдіспен аршығанда, бірінші және екінші рет өңделген тау жыныстары түзеді.

Осындай жаңа түзілімдердің жіктеуін жасаудың бірнеше әрекеттері болған, олардың негізіне атжалдардың шығу тегі, құрамы, шаруашылықтық құндылығы, атжалдарды құрайтын материалдың құрылысы мен құрамы, оған техногенездің әсер ету дәрежесі т.б. жатыр. В.В.Тарчевскийдің жіктеуі бойынша барлық атжалдар шығу тегі, жасы, пішіні, биіктігі, механикалық құрамы, қышқылдылығы және көмілуі бойынша бөлінеді [4, цит. Тарчевский В.В., Классификация промышленных отвалов / В сб. Растительность и промышленное загрязнение. – Сведрловск, 1970. –С.84-89].

Техногенездік әсерге ұшыраған барлық территорияларды қайта қалпына келтірудегі рекультивациялық әдістер мен жолдар көп түрлі болса да ол қойылған мақсатқа байланысты, мысалы, үш бағытта жүргізіледі: 1) әртүрлі ауылшаруашылық жерлерді жасау үшін (пішендер, бақшалар, жүзімдіктер, шабындық, жайылымдар т.б.); 2) орман өсімдіктерін отырғызу (топырақ қор-ғайтын, климаттық, су қорғайтын, орманды бақтар т.б.); 3) дем алу орындары, су қоймаларына, түбегейлі және тұрғын үй, спорт ғимараттарын салуға т.б. мақсаттарда қолданылады. Барлық жағдайда рекультивация биологиялық сатымен аяқталуы тиіс, яғни рекультивация жасалған территорияларда белгілі бір мақсаттағы топырақ-өсімдік биоценозын жасау (мысалы, өнеркәсіптік және тұрғын үймәреттері территориясын көгалдандыру) [15].

Өндірістік жұмыстардан босаған жерлердегі рекультивация екі сатыда орындалады: тау-кен техникалық және биологиялық. Тау-кен техникалық  рекультивация сатысында тау-кен орындарын әрі қарай пайдаланатын жерлері бойынша жүргізеді: биологиялық, су қоймалары, құрылыстық  мақсаттарда т.б. Мұнда атжаларды жоспарлау, откостарға қолайлы пішін беру, ауылша-руашылығында пайдалану үшін атжалдардың бетіне құнарлы топырақ қабатын төсеу, мелиоративтік жұмыстар, жерасты жолдарын салу қарастырылады.

Тау-кен техникалық қайта қалпына келтірудің мақсаты атжалдар мен қазбалар аршылған жерлерге белгілі бір пішін беріп, оларды келешекте пай-далану мүмкіндігі қарастырылады. Рекультивацияның алдындағы мақсатқа байланысты атжалдардың бедеріне қойылатын талаптар да әркелкі болады.  Атжалдарды тиімді түрде ұйымдастыру ашық тау жұмыстарының нәтижесінде босап қалған жерлердің құнарлылығын қайта қалпына келтіру шара-ларының сапасын жоғарылатудың негізі және оларды әрі қарай ауылшаруашылығында пайдалану мүмкіндігі жоғарылайды. Сондықтан тау-кен техникалық рекультивация кезінде атжалдардың тиімді ұйымдастырылуына көптеген зерттеушілер ерекше көңіл бөлген. Атжалдардың пішіні ондай жерлерде өсімдіктердің жақсы өсіп, дамуы үшін қажетті оптимальді гидрологиялық және микроклиматтық жағдайларына жауап беретін қолайлы мезо- және микробедерлерді жасауға ықпал етуі керек. Бұндай атжалдардың пішінін қалыптастыратын жұмыстар өте ауқымды, үлкен шығындарды қажет етеді. Олар, егер де мекеменің технологиялық тізбегіне қосылып, сол жердегі қондырғылардың көмегімен іске асырылған жағдайда тиімді болады.