Топырақ биотасына мұнайдың әсері

Биорекультивациялаудан  кейінгі химиялық талдау нәтижелері топырақтағы мұнай құрамынан алифаттық тізбекті қосылыстар, моноциклоароматтты, асфальтенді толуол ыдырататыны анықталды топырақ құрамында қалған мұнай полициклонафтенді қосылыстар болып табылады (сурет 6).

Е с к е р т п е:

Сурет 6 - Топырақта жүргізілген тәжірибе және бақылау көрсеткішінің ИҚ - спектрі

 

Жауын құртының тіршілігіне ауыр металл иондарының улылық әсерін зерттеу барысында қорғасын мен кадмий иондарына тиесілі 60,0±0,55 және 30,0±0,41 ШМШ олардың тіршілік үрдісімен сиыспайтын мөлшер болып табылады. Зерттелген жауын құрттарының ішінде L. rubellus түрі Ap. с. caliginosus түріне қарағанда ауыр металл иондарының улылық әсеріне төзімді болып табылды (сурет 7, 8)

 

 

Сурет 7 - Қорғасын және кадмий иондарының әр түрлі шоғырларының L. rubellus жауын құртының тіршілігіне улық әсері

 

 

Сурет 8 - Ap. с. caliginosus жауын құрттары үшін қорғасын және кадмий иондарының шектік шоғыры

 

1кесте - Топырақта пестицидтердің шамамен рұқсат етілген концентрациялары (ШРК)*

Зат	ШРК, мг/кг	Зат	ШРК, мг/кг
Абат	0,6	Нитрофор	0,2
Амбуш	0,05	Офунак	0,05
Амибен	0,5	Пентахлорбифенилдер	0,1
Антио	0,2	Пирамин	0,7
Арезин	0,7	Пликтран	0,1
Байлетон	0,4	Плондрел	0,15
Байтекс	0,4	Поликарбацин	0,6
Бенлат	0,1	Промет	0,01
Биферан	0,5	Рамрод	0,2
БМК	0,1	Реглон	0,2
Бромофос	0,2	Ровраль	0,15
Бронокот	0,5	Сангор	0,04
Гексахлорбензол	0,03	Сапроль	0,03
Геметрел	0,5	Солан	0,6
Гербан	0,7	Стомп	0,15
Гидрел	0,5	Сульфазин	0,1
Дактал	0,1	Сутан	0,6
ДДВФ	0,1	Тепоран	0,4
Декстрел	0,5	Тербацил	0,4
Дигидрел	0,5	Тиллам	0,6
Дифенамид	0,25	Тиодан	0,1
Дропп	0,05	Топсин-М	0,4
Зеллек	0,15	Трефлан	0,1
Кампозан	0,5	Триалат	0,05
Каптан	1,0	ТХАН	0,2
Карагард	0,4	ТХМ	0,1
Которан	0,03	Фталан	0,1
Ленацил	1,0	Хостаквик	0,2
Лонтрел	0,1	Цианокс	0,4
Метазин	0,1	Цидиал	0,4
Метоксихлор	1,6	Этафос	0,1
Морфонол	0,15	Эупарен	0,2
Нитропиридин+ 6ХПК	0,2	Ялан	0,9

 

 

* ШРК - шамамен рұқсат етілген концентрациялар.

 

Жауын құрттары топырақты ауыр металл иондарынан тазартуға қабілетті, олар қоректену үрдісінің қарқындылығымен тікелей байланысты. Топырақтағы қорғасын және кадмий иондарымен тиесілі 20,0±0,12 және 5,0±0,41 ШМШ дәрежелерінде ластанған топырақтарға 10,0%, 30,0% және 50,0% қара шірік енгізілген тәжірибелерде топырақтағы ауыр металл иондары тиесілі 68,9±3,5., 77,4±4,8 және 85,3±5,6 % - ға, ал кадмийдің 81,6±6,5., 95,8±5,5 және 98,6±7,5% - ға дейін кемитіні анықталды;

Сонымен, жауын құрттары мұнай және ауыр металл иондарымен ластанған топырақты биорекультивациялау технологиясында маңызды қызмет атқаратын тізбек болып табылады.

Төртінші тарауда мұнаймен ластанған топырақтарды биорекультивациялау технологиясында вермекультураны пайдалану ең соңғы ақтық тізбек болып табылады. 9-суретте көрсетілгендей люмбрикофаунаны агротехникалық, микробиорекультивациялау, фиторемидияциялау іс шараларынан кейін мұнайдың мөлшерін вермикультуралық тізбексіз биорекультивациялау кезінде 97,2 % - болса, вермикультараның қатысуымен тазартуда ол көрсеткіш 99,8 % - ды құрайды.

 

Е с к е р т п  е: Қ - қопсыту, С - суару, А - аммофос, КТМ - көмірсутектотықтырғыш микроағзалар,

Өс - өсімдік, ЖҚ - жауын құрт

 

Сурет 9 - Ластанған топырақтың түрлі қоспаларға байланысты мерзімге тәуелді тазалану дәрежесі

 

Технологгияның  шартына орай ластану дәрежелеріне тиесілі бір шаршы метрге шаққандағы жауын құрттарының мөлшеріне 5,0% дейінгі ластану кезінде L. rubellus, Ap. с. caliginosus 150-200, ал 7,0-7,5% ластану кезінде тек L. rubellus - қызғылт калифорниялық жауын құртын 300-350 ересек дернәсілдерден кем болмауы тиіс. Жауын құрттарын питомниктерден көшіру мерзімінің ең қолайлы сәті наурыз-сәуір және қыркүйек-қараша айлары. Мұнаймен ластанған топырақты люмбрикофаунаны пайдалану арқылы тазарту технологиясын пайдалану рекультивация мерзімін 1,0-5,0% ластану кезінде бір айға  ал, 7,0-7,5% жағдайда 15-20 тәулікке қысқартады.

Ұсынылып  отырған  әдістің экономиялық  тиімділік есебі, мұнаймен ластанған топырақтарды тазарту үшін люмбрикофаунаны пайдаланудың тиімді екенін көрсетті.

Топырақты тазартудың технологиялық  процесінің  өлшемдерін  келесідей  белгілейміз:

Х₁ – топырақты тазалау уақыты [ күн];

Х₂ – топырақ ылғалдылығы [%];

Х₃ – топырақ температурасы [ Гр.Ц];

Х₄ – топырақтағы мұнай  пайыздық  мөлшері  [ %];

Y  -  топырақты тазарту  дәрежесі [ % ].

Бұл төрт тәртіптік  Х көрсеткіштерінің топырақты Ý тазарту дәрежесіне әсері зерттелді. Бұл тарсырманың шешімі кәсіби компьютер Mathcad-14  жүйесі үшін арнайы  даярланған  бағдарламаларда алына отырып, үш сатыда орындалды: 

• тәртіптік параметрлер кеңістігінде үйлесімділіктің орналасу орнын анықтау.
• зерттелетін нысанаға барабар тәртіптік көрсеткіштердің, топырақты тазарту сапасына таңдалған әсерін сипаттайтын математикалық үлгіні алу.
• алынған математикалық үлгілерді қолдана отырып тазарту процесінің үйлесімді тәртібін табу.

Технологиялық процестің Ý көрсеткішінің максималды мәніндегі тәртіптік параметрлер тәжірибелік құндылыққа ие болды, жүргізілген 132 зерттеу нәтижелері аппроксимациясының (үйлесімді) ең жақсы дәлдігі 1- ші теңдеуді қолдану барысында алынды, ол Х кірісінің өзгеру сипатын жақсы қамтып көрсетті. ( -шығыстың  есептік  мәні, b_i – математикалық моделдеудің коэффициенті):

  (1)

2- ші теңдеуде көрсетілгендей Бокс-Хантердің екінші тәртіптегі жоспары қолданылды, бұл тек 20 тәжірибені ғана жүргізу барысында кері шегіністі теңдік түріндегі зерттелген жүйенің математикалық үлгісін алуға мүмкіндік берді.

 (2)

 

Стьюдент критериі бойынша мәнділікті тексеруді көрсеткендей, математикалық үлгілердің барлық коэфиценттері мәнді болып табылды. Фишер критериі бойынша тексеру көрсеткендей, зерттеу нәтижелерінің тепе теңдігі сиыспайды. 

10 – шы және 11 - ші суреттерде әрбір тәжірибе үшін аппроксимация қателігінің өзгеруінің тәуелділік сызбасы көрсетілген, ондағы қателік 4,0 % - дан аспайды. R² = 0,9936 мәні алынған, сонымен қатар оның мәні 1 – ге өте жуық бұл алынған математикалық үлгінің теңбе – теңдігін қосымша дәлелдейді. 

 

Сурет 10 - Әрбір тәжірибе  өткізілген есептік (■) және тәжірибелік  салыстыру сызбасы

 

Сурет 11 - Әрбір әдіске өткізілген аппроксимация қателерін өзгерту сызбасы

 

12 - ші суретте көрсетілгендей, бұл мәндердегі топырақты тазартуының азғана дәрежесі Х₁ максималды мәнінде және Х₂ минималды алынған (үш реттік сызбаның оң жақ үстінгі бөлігі).

 

 

Сурет  12- X₃ =20,5 белгіленген мәндегі Ý функциясының үш реттік сызбасы

 

Үйлесімді тәртіптік мәндерді табу үшін жасалынған зерттеулердің нәтижелерін математикалық өңдеудің осы үшінші сатысында 1 - ші кестенің соңғы екі бөлігінде көрсетілген кірістердің өзгерген мәндеріндегі шектеулер барысындағы 2 - ші теңдеуді пайдалана отырып Mathcad-14 жүйесінде жүргізілген квази-ньютон алгоритмінің негізінде тізбексіз бағдарламалау әдісі қолданылды, мұнаймен ластанған топырақты тазалаудың қолайлы режим көрсеткіштері 2 - ші кестеде келтірілген.

 

 

 

 

2 кесте - Әріптік белгіленудің қолданылуы

 

Себептер	X1	X2	X3
	Уақыт	Ылғалдылық	Температура
Төменгі деңгей (-1)	X1А=18	X2А=40	X3А=16
Жоғарғы деңгей (+1)	X1Z=27	X2Z=50	X3Z=25
Нөлдік деңгей (0) (жоспар ортасы)	X1O=22,5	X2O=45	X3O=20,5
Теңестіру аралығы (DX)	XD1=4,5	XD2=5	XD3=4,5
Иық –a  (a = 1,682)	X1AA=15	X2AA=40	X3AA=16
Иық +a	X1ZZ=30	X2ZZ=45	X3ZZ=25

 

3 кесте - Тазалаудың қолайлы режим көрсеткіштері

 

X1макс	X2макс	X3макс	Y
Уақыт	Ылғалдылық	Температура	Топырақты тазалау дәрежесі
30	45	16	12,89

 

 

4 кесте - Құрғақ-кепкен топырақтын құрамындағы пестицидтердің ШРК-сы, мг/кг

Пестицидтер	ШРК	Пестицидтер	ШРК
Атразин	0,01	Малатион	2,0
Базудин	0,1	Металаксил	0,05
Бетанал	0,25	Пиримифосметил	0,5
2,4-Д (қышқыл)	0,1	Прометрин	0,5
2,4-(дихлорфенол)	0,05	Ронит	0,8
2,4-Д (аминн тұзы)	0,25	Севин	0,05
2,4-Д (бутил эфиры)	0,15	Симазин	0,2
2,4-Д (кротил эфиры)	0,15	Трихлорфон (хлорофос)	0,5
2,4-Д (октил эфиры)	0,15	Фталофос	0,1
Карбофуран	0,01	Хлорпирифос	0,2

 

5 кесте - Топырақта ауыр металдардың ШРК, мг/кг

Металл	ШРК	Элемент түрі
Мышьяк	2,0	Жалпы мөлшері
Сынап	2,1	-//-
Қорғасын	32,0	-//-
Қорғасын + сынап	20,1+1,0	-//-
Хром (VI)	0,05	-//-
Марганец	1500	-//-
Ванадий	150	-//-
Марганец+ванадий	1000+100	-//-
Сурьма	4,5	-//-
Мыс	3,0	Жылжымалы қосылыстар
Никель	4,0	-//-
Мырыш	23,0	-//-
Кобальт	5,0	-//-
Хром	6,0	-//-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚОРЫТЫНДЫ

 

1. Қазақстанда кездесетін басты топырақ типтерінде климаттық жағдайдың ерекшеліктері мен топырақ құнарлылғына байланысты жауын құрттарының ұшырасу жиілігі 121±8 – 8±1 дана, ұзындығы 13,4±1,6 - 5,4±0,57 см, ал салмағы 0,39±0,01 -  0,14±0,01г аралығында тіркелді, жыл мезгілдеріне орай топырақтың 10-20 және 40-50 см тереңдіктерінде миграцияланады.
2. Жауын құрттар қауымдстығын Lumbricidae тұқымдасына жататын төрт туыстың - Ap. c. trapesoides, Ap. c. caliginosa, Ap. rosea, E. foetida, D. veneta, A. leoni түрлері құрайды, оның ішінде Аp. с. caliginosus, Аp. с. trapezoidеs және E. foetida космополиттік, ал D. veneta және А. leoni эндемикалық түрлер болып табылды.

3. Жауын құрттарының тіршілігіне мұнай және мұнай өнімдерінің улылық әсерінің өсу бағыты бойынша, келесі реттілікте орналасты: мазут → шикі мұнай → дизельдік отын → авиациялық отын → толуол →  бензол → ксилол→  бензин маркалары. Жауын құрт түрлерінің жауаптық реакциясы ластаушы агенттің түрі мен шоғырлық деңгейіне тікелей тәуелді, мұнай өнімдерінің улылық әсері октандық сан көрсеткішіне байланысты. L. rubellus мұнайдың 10,0±0,1% шоғырларына ал, Ap. c. caliginosa 5,0±0,04 % шоғырларына төзімді. Мұнай өнімдерінің улылық әсеріне L. rubellus төзімділігі жоғары. Зерттеу нәтижелерінің негізінде, топырақтағы мұнай өнімдерінің шоғырын анықтаудың биотесттік экспресс-әдісі түзілді.