Техногендік факторлардың өсімдіктегі биомассаның жинақталуына әсері

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ

ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

 

 

                    ШЫМКЕНТ  УНИВЕРСИТЕТІ

 

 

 

«Химия және биология» кафедрасы

 

 

 

 

Дипломдық  жұмыс

 

 

Тақырыбы: «Техногендік факторлардың өсімдіктегі биомассаның жинақталуына әсері».

 

 

Орындаған:                            студент:   Бердимуратова Г.                     

Тобы:                                               26-315          

Жетекешісі:                              ________________________                         

Кафедра меңгерушісі:             Бейсебаев М.Ж. х.ғ.к., доцент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                 ШЫМКЕНТ 2008

 

 

                    ШЫМКЕНТ   УНИВЕРСИТЕТІ

 

                  «Химия және биология» кафедрасы

 

Мамандығы  «Биология»

 

 

                                       ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫСТЫ ОРЫНДАУҒА

 

                                  ТАПСЫРМА

 

1.Студент:                                                   Бердимуратова Г.                                                               

Тобы:                                                              26-315

 

2.Дипломдық жұмыстың тақырыбы: «Ауыр металдардың өсімдіктерде жиналуы және олардың дамуына әсері».

 

3.Бекітілген:  университет бойынша бұйрық №_____ «____»___________.

 

4.Дипломдық жұмыста қаралған сұрақтардың қысқаша мазмұны:

 

а) ауыр металдардың өсімдік ағзасына сіңіуіне жасуша қабықшасының реакциясы;

 

б) өсімдіктерге кадмий, мыс, мырыш және қорғасын элементтерінің енуі;

 

в)  ауыр металдардың өсімдік ағзасында жинақталуы;

 

г) фиторемедиациялық технологиялар негіздері.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                       АННОТАЦИЯ

  Дипломдық жұмыс «Техногендік факторлардың өсімдіктердің биомассасының жинақталуына әсері» тақырыбына орындалған. Дипломдық жұмыста ауыр метал иондарының астық тұқымдас өсімдіктердің тұқымдарының өнгіштігіне әсері және олрадың заладық қасиеттері зерттелген.

 Жұмыстың жалпы көлемі 58 бет. Жұмыстың құрылысы кіріспе, негізгі бөлім, қорытынды, ұсыныстар, жұмыстың экономикалық тиімділігі, еңбек қорғау, қоршаған ортаны қорғау  бөлімдерінен тұрады. Соңында 62 тұратын пайдаланылған әдебиеттер тізімі келтірілген.

Дипломдық жұмыс 10 суреттермен көркемделген. Эксперименттік деректер 4 кестелерде көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           АНЫҚТАМАЛАР

1. поллютанттар – тірі ағзаларға заладық әсер көрсететін заттардың жалпы атауы.

2. мембрана - өсімдік жасушасының құрамындағы арнайы, жартылай өткізгіштік қасиетке ие ақуыздық қабат.

3. ризосфера – тамыр іргесіндегі кеңістік.

4. гемицеллюлоза - өсімдік жасушасын құрайтын басты материал.

5. фиторемедиация – ластанған экожүйені өсімдіктер арқылы сауықтыру.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚЫСҚАРТУЛАР ТІЗІМІ

 

UNESCO- Unіted  Natіons Educatіonal, Scіntіfіc and Cultural Organіzatіon

ЖЭО- Жылу электр орталығы

ИСҚ- Индолил сірке қышқылы

МТ- Металлотионеиндер

ФХ- Фитохелатиндер

ФС- Фитосидерофорлар

МҚ- Мугеин қышқылы

ГМҚ- Гидрооксимугеин қышқылы

епиГМҚ- епи-гидрооксимугеин қышқылы

епиГДМҚ- епи-гидрооксидеоксимугеин қышқылы

ПТР- полимеразалық тізбек реакциясы

APRT- аденинфосфорибозилтрансфераза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР

 

Жасалған диссертациялық жұмыста келесі реактивтер мен қондырғылар пайдаланылды:

 

1. Тұз қышқылы. Техникалық жағдайы. ГОСТ 4.204–77
2. Күкірт қышқылы. ГОСТ 14262-78
3. Натрий гидрооксиді ГОСТ 4328-77
4. Молибден үшоксиді ГОСТ 215-204-7
5. Темір хлориді ГОСТ 4147-74
6. Натрий орто фосфоры ГОСТ 5-3139
7. Магний хлориді ГОСТ 13446-34-9
8. Мырыш күкірт қышқылы ГОСТ 7446-20-0
9. Кадмий күкірт қышқылы ГОСТ 4456-75
10. Мыс күкірт қышқылы ГОСТ 4165-78
11. Қорғасын азот қышқылы ГОСТ 7446
12. рН- метр Метрум-744 20293 2000 ж.
13. Спектрофотометр СФ26, ГОСТ 15150-69 1991г
14. Спектрофотометр Genesys 10uv  SN 2Y1E217001 USA 2001
15. Центрифуга Eppendorf  5417 2001 ж.
16. Вакуумный насос МО-5, №К 11895, 1984 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                     МАЗМҰНЫ

Аннотация .............................................................................................................

Анықтамалар..........................................................................................................

Қысқартулар..........................................................................................................

Нормативтік сілтемелер ......................................................................................

Кіріспе....................................................................................................................

1.Аналитикалық шолу...........................................................................................

1.1 Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілуі және жинақталуына

клетка қабығының рөлі...............................................................

1.2. Ауыр металдардың (Cu, Cd) өсімдіктерге тигізетін улы әсері ..................................................................................................................................

2. Негізгі бөлім

2.1. Зерттеу жұмыстарының әдістемелері............................................................

2.2.Зертте жұмыстарының материалдары............................................................

2.3. Зерттеу жұмыстарының нәтижелері..............................................................

3. Еңбек қорғау қағидалары..............................................................................

4. Қорошаған ортаны қорғау..............................................................................

          Қорытынды....................................................................................................

         Пайдаланылған  әдебиеттер тізімі................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 КІРІСПЕ

  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.

 

   1.ТАҚЫРЫПҚА АНАЛИТИКАЛЫҚ ШОЛУ

  1.1 Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілу және жинақталу процестеріне тамыр клетка қабығының атқаратын рөлі

Өсімдіктердің клетка қабығының негізі-целлюлоза. Одан басқа оның құрамында пектинді заттар, гемицеллюлоза, белоктар, бейорганикалық катиондар және тағы басқа заттар бар. Бұл заттар бір-бірімен байланысқан және кристалды құрылысты целлюлозалы-микрофибрилдермен клетка қабығының алғашқы қуыстарын түзеді. Өсімдік клетка қабығының биохимиялық компоненттері өсімдіктің түріне байланысты әртүрлі қатынаста. Бірінші кезекте иондарды сіңіретін, катион алмастыратын пектинді және гемицеллюлозалар қатынасы. Қосжарнақты өсімдіктердің тамырының клетка қабығында пектинді заттардың көп болуы еківалентті катиондармен жоғары байланыста болуымен, ал даражарнақты өсімдіктерде пектинді заттардың аз болуы гемицеллюлозаның көп болуы бірвалентті катиондармен байланысының артық болуында [13].

Тамыр клеткасы қабығының негізгі ион алмастырушы теріс зарядталған функционалдық топтар (карбоксилдер, гидроксилдер, фосфаттар) полисахаридтер және гликопротеидтер, сонымен қатар аз мөлшерде оң зарядталған белоктардың аминтоптары болады [14].

Қоршаған ортадағы ауыр металдардың жоғары концентрациясы өсімдік тамырының клетка қабығына сіңіріліп қана қоймай әртүрлі қосылыстар түрінде оның бетіне шөгіп қалады. Мысалы, мырыштың концентрациясы жоғарылаған жағдайда пияз өсімдігінің тамыр клеткасы қабығының бетіне онымен байланысқан гранула формасындағы көптеген преципитаттар мөлшері артатындығы туралы мәліметтер кездеседі [15]. Қорғасынды бос ион күйінде пайдаланғанда клетка қабығының бетінде көп кездескен, ал Pb-ЭДТА күйінде қолданғанда мүлде болмаған [16]. Хлорелла клетка қабығында қорғасын мен мырыш фосфатты комплекс түрінде байқалған [17], ал алюминий гидроксид түрінде кездескен [18].

Ауыр металдардың клетка қабығымен байланысы біртекті емес. Бұршақ, атбұршақ, жүгері және т. б. өсімдіктерде клетка қабығымен мырыш, темір, молибденнің жинақталған байланысы жоғары болса, бұл кезде марганецтің мөлшері төмен кездескен. Әртүрлі өсімдіктердің тамыр клетка қабығымен жоғары байланыста болатын кадмий, қорғасын, мырыш, сынап, алюминий болса, бұл кезде литий элементінің өте төмен екендігі байқалған [19].

D. T. Clarcson және І. B. Hanson (1980) зерттеулерінде арпа өсімдігінің жекеленген тамыр клетка қабығында екі валентті негізінен үш валентті иондар байланысы бір валентті иондарға қарағанда жоғары кездескен [20].

Клетка қабығының функционалдық топтарымен ауыр металдар арасындағы өзара байланысы константты тұрақтылық шамасымен түсіндірілуі мүмкін. Өсімдіктердің клетка қабығындағы полисахаридтермен олардың бетіндегі ауыр металдардың реакциялық байланысын зерттеу жұмыстарында константы тұрақтылық шамасы (Log K) мыс үшін 5,4, мырыш үшін 4,7 болатындығы көрсетілген. Осы зерттеулер нәтижесінің қорытындысы бойынша мыстың клетка қабығымен байланысы мырышқа қарағанда жоғары. Қорғасынның өсімдік клетка қабығымен байланысы кадмийге қарағанда жоғары, ол 6,4 және 4,9-ға сәйкестігі анықталған [21].