Топырақ экологиясынын мәселелері

Топырақтың химиялық қосылыстарының ішінде үлесі жағынан ең көбін кремний тотығы, содан кейінгі орындарды  алюминий, темір, калий, натрий тотықтары иеленеді. Карбонатты топырақтарда бәрінен де кальций мен магний тотықтары, ал сор топырақтарда — хлорлы калий және хлорлы натрий тотықтары көп болады. Топырақта өте аз кездесетін микроэлементтер: кобальт, мыс, марганец, бор, йод, фтор, бром, никель, стронций, селен, молибден, мырыш, литий, барий т.б. неорганикалық қосылыстардың көзі тек топырақ пайда болатын породамен шектелмей, сонымен бірге микроорганизмдер әсерімен ыдырайтын өсімдік және жануарлар тектес органикалық қалдықтар болып табылады[2].

1.2 Топырақтың механикалық  құрамы  

Топырақтың механикалық құрамы оның сулы-физикалық, физикалық-механикалық, ауалық және жылулық қасиетіне, қышқылдану  қалпына келу жағдайына, сіңірулік қасиетіне, топырақта, азоттың жиналуына әсер етеді.

Механикалық құрамына байланысты топырақта оны өңдеудің, егістік жұмыстардың жүргізілуіне, тыңайтқыш шашу мөлшеріне және ауылшаруашылық өнімдерін себу жағдайлары өзгереді: Егер құмды және құмдақ топырақтар жылдам өңделгенмен, оларда гумуспен пен ылғал аз болады және олар жел эррозиясына төзімсіз келеді.

Топырақ бөлшектерінің көлденеңі 1 мм-ден артық болса, онда оларды топырақтың қаңқасы  деп атайды, ал 1 мм-ден кем болса, ол бөлшектерді топырақтың ұлпасы (мелкозем) деп атайды. Топырақтың қаңқасына жататын механикалық бөлшектер тастар (көлденеңі 10 мм-ден ірі), ірі қиыршық (5—10 мм), орташа қиыршық (3—5 мм) және ұсақ қиыршық (1—3 мм). Топырақтың ұлпасына кіретін бөлшектер ірі құм (0,5 мм), орташа құм (0,25—0,5 мм), майда құм (0,05— 0,25), ірі шаң (0,001-0,005 мм), тозаң (0,001-0,0001 мм) және коллоидтар (0,0001 мм-ден аз бөлшектер).

Механикалық  тұрғыдан топырақ тасты, қиыршықты тастақты, құмдақ (80 пайызға астамы құм, 10 пайыз дейін сазы бар), құмдауыт (құмы 70 пайыздан астам, сазы 30 пайыз аз), ұсақ сазды (10-80 пайыз саз, қалғаны құм), саздақ, сазды, борлы, әкті (20 пайыздан астам әк), қара топырақ (20 пайыздан астамы гумус) және қара шірік (торф) болып бөлінеді.Механикалық бөлшектердің көлеміне қарай топырақтың бес түрін ажыратады:  қиыршықты тастақты (3-1 мм),құмдақты (1-0,05мм), ірі шанды (0,05-0,1 мм), шанды (0,01-0,001 мм),

қайырлы (<0,001 мм) топырақ.  Ал механикалық құрамы бойынша топырақ: құмдақ, құмдауыт, саздау, сазды деп бөлінеді. Аталмыш құрылымы топырақтың табиғи құрылу процесінің және жерді пайдалану әсерінен пайда болады. Органикалық заттардың кейбір ыдырау өнімдері (мысалы, гумин және ульмин қышқылдары) кальциймен қосылыс түзіп, майда топырақ бөлшектері бір-бірімен жабысып, бірігіп ірі бөлшектер құрайды. Сондықтан топырақ құрылысы саңлаулы-түйіршікті, үйінділі, діңгекті, қатпарлы түрде болуы мүмкін. Топырақ құрылымының айырмашылығы оның сулы-физикалық және биологиялық режимдерін анықтайды[3].

1.3 Топырақ экологиясы

Қазақстанның барлық жер көлемі 2724,9 мың км?. Жер қорымыздың көлемі өте үлкен болғанымен оның сапасы соңғы жылдары күрт нашарлап отыр. Жерді дұрыс пайдаланбау салдарынан топырақ деградацияға ұшырап, құнарсыздану, шөлге айналу процестері күшейе түсуде. Соңғы мәліметтер бойынша Республика жерінің 180 млн . га жазық жерлер, 185 млн. га жайылым және 34 млн. га құнарлы жердің 180 млн. га жері жарамсыз жерлерге ұшырап, оның 30 млн. га топырақ эрозиясы 60 млн. га тұздану, 10 млн. га химиялық және радиактивті заттармен ластанған.

Республиканың 30 млн. га жерлерін өнеркәсіп, көлік, байланыс, елді мекендер алып жатыр. Солтүстік облыстарды тың игеру науқанына байланысты және бірегей бидай дақылын егу топырақ қарашірігінің 25-30%-ын жоғалтты.Батыс Қазақстан аймағында мұнай-газ өнеркәсібінің қарқындап дамуы 1000 га астам жерді қамтыса, топырақтың техногенді бүлінуі 2,5 млн. га, ал тозған жайылым 3 млн. га жерді алып жатыр. Сол сияқты Азғыр мен Тайсойған сынақ полигондарының  игілігіне 1,4 млн. га жер бұйырған. Оның үстіне Каспий теңізінің көтерілуі болашақта осы аймақтың шамамен 2,8 млн. га жерін су басады деп болжам жасалуда[3].

Экологиялық қиын жағдай Орталық Қазақстан жерлерін де қамтып отыр. Мұнда жердің техногенді бүлінуі, өнеркәсіптік қалдықтарымен ластану, ауыр металдардың жинақталуы, радиоактивті элементтердің және ракета-ғарыштық қоқыстардың (Бетпақ дала) шоғырлануы тұрақты жағдайға айналған. Кейбір аймақтарда топырақтың тозуы, бүлінуі және шөлге айналуы Ертіс, Әмудария мен Сырдария өзендерінің су бассейнінің азаюы, Арал теңізінің тартылуымен тікелей байланысты болып отыр. Мәселен, Оңтүстік Қазақстанда Арал аймағының экологиясына байланысты 2 млн. га жер шөлейттеніп кеткен және Жаңадария өңіріндегі 3 мың га қара сексеуіл орманы біржола жойылу үстінде. Арал өңірі мен Сырдария өзенінің аңғары бойынша топырақтың химиялық улы заттармен және радионуклидпен ластануы жылдам жүруде[3].

Балқаш-Алакөл және Шу-Мойынқұм аймақтарындағы өзгерістер, Іле өзеніне Қапшағай су қоймасының салынып, судың жасанды реттелуі табиғатқа көп зардаптар әкелді. Су деңгейінің 1,5-2,0 метрге төмендеуі Іле атырабы бойынша топырақтың құрғап, бүлініп, сорланып, тозып кетуіне жол берді. Әсіресе, Іле-Балқаш бассейіні жер жаннаты аталған Жетісу өңіріне экологиялық апатты да ала келді. Іле бойындағы ит тұмсығы өтпейтін тоғай, тораңғы орманы, Шарын өзенінің қайталанбас сұлу табиғаты мен каньондары тозып, жағалаудағы шұрайлы жайылымдар құлазыған сары далаға, шөлге айналып бара жатыр. Ендігі жерде Іле суының 10-15 процентін Қытай халық республикасының алуы бұл өңірдің табиғатын тұл етері анық.

Қазақстандағы егістікке пайдаланатын жерлердің де экологиялық жағдайы нашар. Ол республика бойынша 26610,7 мың га жерді алып жатыр. Соңғы жылдары байқалып отырған әлемдік климаттың өзгеруі Қазақстанның шөл, шөлейтті белдемдеріне әсерін тигізіп, ондағы егіс алқаптарының сапасын төмендетіп жіберді. Бұл жерлерде топырақтың құнарсыздануы, бүлінуі және шөлге айналуы прогрессивті түрде жүруде. Оның үстіне топырақты қорғаудың агротехникалық шаралары, қар тоқтату, органикалық және минералды тыңайтқыштар беру, гербицидтер мен пестицидтерді қолданбаудан арам шөптердің қаулап өсуі, шегіртке тәрізді зиянкестердің шексіз көбеюіне жол беріліп, жердің сапасын төмендетті. Мәселен, 1996 жылы егістіктерге 1 млн. т минералдық және 33,2 млн. т органикалық тыңайтқыш берілсе, бұл көрсеткіштер 1998-2001 жылдары 16 мың тоннаға қысқарған. Топырақтану институтының мәліметі бойынша Қазақстанның құнарлы топырағы өзінің қарашірігінің 19-22 % жоғалтқан. Мұның өзі болашақта жер ресурстарының сапасы жақсармайтынын аңғартады[3].

Топырақтың ауыр металдармен және радионуклидтермен ластануы барлық аймақтарды қамтып отыр. Әсіресе, Қазақстан бойынша ірі өнеркәсіптер, кен орындары, қазба байлықтарды өндіру, соғыс - өндірістік қалдықтарды сақтау және оларды көму аймағында ерекше жылдам жүруде. Республика жерінде  химиялық қалдықтар 2,3 млрд. т. жетсе, ал 529 обьектіде радиактивті қалдықтар сақталған. Өнеркәсіптерден шығарылған химиялық заттар Шығыс Қазақстан бойынша жылына 5 млн. т. жетіп отырғаны тіркелген. Республика бойынша ластану деңгейі Бетпақ дала, Балқаш өңірі, Мұғаджар, Ертіс өңірі, Маңғыстау, Каспий маңы ойпаты, Іле Алатауы жазықтарында тым жоғары. Сырдария, Шу, Талас, Жайық өзендеріндегі жерлер қорғасын, фтор, бор, мыс, пестицидтер және нитраттармен ластанған.

Бар деректер бойынша Өскемен, Риддер, Зырян қалалары маңындағы жерлерде қорғасынның мөлшері 100 РЗШ, кадмий, мырыш 8-14 РЗШ, мыс 10 РЗШ-ға жеткен. Павлодар, Екібастұз, Қаратау, Тараз т.б. өнеркәсіп орындары аймағы геохимиялық ауытқуларға және уытты заттармен ластануға ұшырағын. Семей өңірінің радиактивті заттармен ластануы өте жоғары. Осы жерлерде шоғырланған 154 өнеркәсіп орындарынан жылына 294 мың т. улы зат қоршаған ортаға шығарылады. Мәселен, мыс 100 РЗШ, қорғасын 100 РЗШ, мырыш 300 РЗШ, хром 100 РЗШ, кобальт 50 РЗШ, никель 50 РЗШ, т.б. ауыр металдардың шекті мөлшерінің тіркелгені Семей қаласы бойынша жарияланған әдебиеттерде келтіріледі[1].

Соңғы мәліметтер бойынша Қазақстан аумағында ядролық қарулар сыналған жерлердің көлемі Ақтөбе облысында – 4207,5; Атырау – 1635,3; Шығыс Қазақстан – 11,1; Жамбыл – 2576,1; Жезқазған – 4900; Батыс Қазақстан – 1558,8; Орталық Қазақстан – 19,6; Маңғыстау – 21,4; павлодар – 717,1; Оңтүстік Қазақстан – 8,1; Семей – 941,2 мың га жерлерді қамтыған. Осы жерлерде 50 жыл бойы (1949-1996) бұрынғы Кеңес үкіметі соғыс ведомстволары 503 ядролық сынақ жасап, Қазақстанның шұрайлы жерінің 20 млн. га жарамсыз етті. Батыс Қазақстан аймағында 1966-1979 жылдары аралығында 24 ядролық қару сыналған, олар Маңғыстау облысында – 3, Батыс Қазақстанда – 4 және Атырауда – 17 рет жасалған. Соның ішінде ең ірісі Азғыр полигоны ғана, 6,1 мың га жерді алып жатыр. Зерттеулер нәтижелері бойынша Нарын, Азғыр құмдарында радиактивті элементтер: кадмий – 80-120, стронций – 150, қорғасын – 80 және нитрат – 8,8 есе шекті мөлшерден көбейіп кеткен.

Үстірт платасында1968-1970 жылдары жер асты ядролық сынағы жасалған. Осы жерлердің бәрінде де суға, топырақ пен өсімдік жіне жан-жануарлар дүниесіне бұрын соңды болмаған залалдар келді. Республика аумағында ірі ракеталық полигондар Атырау облысының «Тайсойған», Балқаш көл маңында «Ташкент-4» және «Байқоңыр» ғарыш айлағында орналасқан. Бұл жерлерде топырақ беті өте қауіпті улы гептил жанармайымен  және ракета «қоқыстарымен» ластанған. Гептил өте улы зат болғандықтан адамдардың өкпе-тыныс жолдарына, жүйке-жүйесіне әсер етіп, бүйрек, бауыр, мүшелерін зақымдайтыны анықталған. Сол сияқты ракета, космос корабльдерінің ұшуы «қышқыл жауындар» жаудырып қоршаған ортаның тірі комплексінің 3-50 % биомассасын жойып жіберді. Мәселен, 1988-1991 жылдар аралығында тек қана Тайсойған полигонында 24000 ракета барлығы 30 мың тонна жанармай жаққан.  1994 ж. 5 шілде мен 27 қазанда патқа ұшырағын «Протен» ракета тасығышы Қарағанды облысының жеріне гептилен уын шашып орасан зор қауіп төндірді. Оның зардабы әлі белгісіз болып отыр[3].

 1.4 Топырақтың ластану көздері

Топырақтың ластануы (Загрязнение почвы) — топырақта, әдетте, оған тән емес физикалық, химиялық немесе биологиялық агенттердің пайда болуы және енуі немесе аталған агенттердің концентрациясының қаралған мезгілде табиғи орташа жылдық деңгейінен асып түсуі. Топырақтың ластануының көптеген түрлері, соның ішінде радиоактивтік, микробтық және тағы басқа түрлері сараланады Топырақтың ластануы топырақ түзілу процесінің барысын өзгертеді (кейде оны тежейді), түсімді бірден азайтады, өсімдіктерде ластағыштардың (мысалы, ауыр металдардың) қорлануына себеп болады.

Бұл ластағыштар адам организміне тікелей немесе жанама түрде түседі (өсімдіктекті немесе жануартекті азықтар арқылы). Топырақтың ластануы топырақтың ауру тудыратын және де басқа жағымсыз микроорганизмдерден өзін-өзі тазалауын төмендетуге әкеліп соғады. Мұның бәрі ауру қауіптілігін және микробиологиялық ластануды туғызады. Мысалы, ластанбаған топырақта дизентерия, сүзек және қылау қоздырғыштары 2—3 тәулік бойына сақталса, ластағыштармен әлсіреген топырақтың өзін-өзі тазалай алмайтын кезінде дизентерия қоздырғыштары бірнеше ай, сүзек пен қылау қоздырғыштары бір жарым жылға дейін сақталады. Топырақтың ластануы кейде әр дәуір аумаққа жайылады.

Топырақтың химиялық ластануы — топырақта тірі организмдерге қауіп туғызатын химиялық заттектердің жиналуы. Топырақтың химиялық ластануының көздеріне өнеркәсіптік кәсіп орындардың шығарындылары, көлік, ауыл шаруашылығында қолданылатын шөп жойғылар мен минерал тыңайтқыштар жатады. Өнеркәсіптік кәсіп орындардың құбырлары арқылы атмосфераға шығарылатын ластағыштар жел арқылы 50 км өңірге таралады. Бірақ ластағыштардың негізгі массасы 8—10 км жердегі топыраққа түседі. Мұнай-химиялық завод кешендерінің төңірегіндегі аумақтар қатты ластанады. Көп жағдайда бұл жерлер ауыл шаруашылығына немесе бақ өсіруге пайдалануға жарамайды. 3 км-ге дейінгі қашықтыққа Топырақтың химиялық ластануы мұнай-химия кәсіп орындарының тұған-тұндырғыштары маңында көмірсутек бұларының тұнуынан болады. Түсті металл кендерін алу және байыту процестерінен де топырақ көп ластанады. Ауыр металдардан топырақтың химиялық ластануының зардабы тұрақты болып келеді. Соңғы кездері мұнайға байланысты ластану жиі кездеседі. Мұнаймен ластанған топыраққа лады. Мұнайдан топырақтың химиялық ластануының төменгі деңгейінде топыраққа микрофлора мен өсімдік дамуын реттейтін тыңайтқыш енгізу керек. Үлкен мөлшердегі және ұзак мерзімдік ластанудан топырақта қайтымсыз өзгерістер жүреді — топырақ асфальтқа ұқсас массаға айналады. Бұл кезде едәуір ластанған қабаттарды алып тастауға тұра келеді.          

1-кесте.Топырақтағы химиялық заттардың рұқсат етілген шекті концентрациясы[18].