Микроорганизмдердің топырақ құнарлығына әсері

Тәжірибе варианттары	Бактерия жалпы саны	Микроскоптық саңырауқұлақ	Май қышқылы бактерия	Денитрлендіруіші бактерия	Нитрлендіруші бактерия	Целлюлоза ыдыратушы бактерия
Бақылау варианты	20 000	220	100	10	2	5
Көң – Р, К (азот, фосфор, калий)	6 000	160	100	100	3
Көң – N, P, K және ізбестелген	20 000	160	1000	1000	50	10
Көң – N, P, K (қажетті мөлшердің бір жарымы ғана төгілген)	10 000	110	500	100	50	15
P, K және ізбестелген	8 000	160	100	1000	100	200

Микроорганизмдердің жалпы саны бақылау вариантында көп болған. Ал микроорганизмдердің басқа топтары көп өзғеріске ұшырамаған. Топырақты ізбестегенде тыңайтқыштар микроорганизмдерге қолайлы әсер етеді. Бұл әсіресе шымды-күлгін топырақтарда анық байқалады. Онда органикалык заттардың минералдануы күшейеді, егілген өсімдіктердің тамыр арқылы коректенуі жақсарады. Жалпы ауыл шаруашылық дақылдары топырақ қышқылдығы (рН) белгілі бір шамада болғанда ғана өсіп дамиды.

Мәселен, бидай нейтралды ортада жақсы өсіп дамиды. Әдетте қышқыл топырақтарды ізбестегенде микроорганизмдерге улы әсер ететін алюминийдің бос түрі азаяды, топырақта өсімдіктерге қажет-ті кальций қоры жиналады. Топырақты әктеу, ондағы микроорганизмдер тіршілігін де күшейтіп, олардың санын азайтады. Қышқыл топырақты әктегенде азотобактер, нитрлендіруші микроорганизмдер және шіріткіш бактериялардың тіршілігі жақсарады. Әктелген топырақта бұршақ тұқымдас өсімдіктердің өнімі артып қана қоймайды, сонымен бірге олардағы азот мөлшері де артады. Өйткені бұл түйнек бактерияларының тіршілігін жақсартып, әр түрлі дақылдар тамырының төңірегіндегі олардың санын көбейтеді.

Қазіргі егіншілік жүйесінде өсімдіктерге қажетті қоректік заттар — азот, фосфор және калиймен қамтамасыз етуде минералдық тыңайтқыштардың алатын орны ерекше.

Топыраққа минералдық тыңайтқыштар шашу тек өсімдіктердің қоректенуін жақсартып қана қоймайды, сонымен қатар микроорганизмдердің де белгілі бір дәрежеде осы тыңайтқыштармен қоректенуін қамтамасыз етеді. Тыңайтқыштарды түйіршіктеп шашқан аса пайдалы. (5-кесте)

Қаратопырақты жерде микроорганизмдерге тыңайтқыштың әсері (микробтар саны, 1 г топырақта, мың есебімен) (6-кесте)

Тыңайтқыш	Бактерия	Саңырауқұлақ	Актиномицеттер	Клетчатка ыдыратушы микробтар
Бақылау вариантында (тыңайтқыш төгілмеген) P2O+K2O (NH4)SO4	4200 5600 8300	16 27 21	1700 2450 2300	30 185 270

Ескерту: (NH4)SO4 түрінде гектарына 20 килограмнан, P2O5-суперфосфат күйінде гектарына 60 килограмнан, ал K2O – хлорлы калий тұзы түрінде гектарына 30 килограмнан төгілген.

Топырақтағы органикалық заттардың ыдырауынан қарашірік пайда болады. Микроорганизмдерге түрліше әсер ететін сыртқы орта жағдайлары (температура, ауа және ылғал) топырақтағы қарашіріктің де мөлшерін өзгеріске ұшыратады. Органикалық қалдықтардың минералдануы үшін нағыз қолайлы температура +30—35°, ал ылғалдык топырақтың ылғал сыйымдылығының 70—80%-тей болуы тиіс. Осындай қолайлы жағдайда топырақтағы қарашіріктің қоры тез азаяды. Сондықтан онда органикалық заттардың кемімеуін қамтамасыз ету керек. Химиялық тұрғыдан қарағанда, қарашірік — микроорганизмдерге қажетті энергияның көзі. Сондықтан да топырақ құнарлылығын арттыратын жағдайлардың біріне қарашіріктің тиісті мөлшерде болуы да жатады.

Топырақтағы карашірік мөлшері олардың типіне және топырақ-климат жағдайларына байланысты өзгеріп отырады. Топырактағы қарашірік қорының мөлшерін мына таблицадан көруге болады. (7-кесте)

Әр түрлі топырақтағы қарашірік қоры әр гектарға тонна есебімен

 

Топырақтың түрлері	Қарашірік		Азот
	0-10 см-лік қабатта	0-20 см-лік қабатта	0-10 см-лік қабатта	0-20 см-лік қабатта
Қарашірігі мол қара топырақта Сілтісізденген қара топырақта Кәдімгі қара топырақта Шамалы күлгіндеу күңгірт сұр топырақта Оңтүстіктің қара топырағында Шамалы күлгіндеу сұр топырақта Қара қоңыр топырақта Нағыз сұр топырақта Қызыл топырақта Күлгінді күшті топырақта	709   49   426   296     391   175   229   83   282 101	224   192   137         93       99       153 63	35,8   26,5   24,0   14,0     17,0   9,4   13,2   7,5   10,5 6,6	11,3   9,4   7,0   6,6     6,3   5,6       2,5   4,7 3,4

Ауыл шаруашылығының мамандары топырақтағы қарашірік мөлшерін анықтағаннан кейін, оны тиімді пайдаланудың және оның топырақтағы мөлшерінің кетуіне қарсы шаралар белгілейді.

Топырақ микроорганизмдердің тіршілік етуінің шынайы ортасы және бастапқы резервуары болып табылады (азот, көміртек, күкірт, темір және т.б.), Олар топырақтың түзілу және өзіндік тазарту процесіне белсенді қатысып, табиғаттағы зат алмасуға қатысады. Топырақ таулы ортадан желдің, судың, тірі организмдердің және олардың органикалық қосылыстардың, яғни өсімдіктер мен жануарлардың өнімінен пайда болуынан түзіледі. Әр түрлі топырақ микроорганизмдері суда және колодты қабықтарда тіршілік етеді. Олар топырақ бөліктерін бұзады және саңырауқұлақтардың гифтерімен қозғалғыш бактерияларының жылжуы және көшіп жүріп жатады. Олардың арасында микроскопиялық жіңішке сулы қабаттар көрінеді. Топырақ микрофлорасының сапалық құрамы әр түрлі: бактериялар, актиномицеттер, спирохет, архебактерия, микоплазм, саңырауқұлақ және вирус жатады. Әртүрлі топырақтағы микроорганизмдер құрамы мен арақатынасы топырақ түріне, оның өңдеу әдісіне, құрамындағы органикалық заттарға, ылғалдылыққа, климаттық шарттарға және тағы басқа себептерге байланысты болып келеді. Құмды топырақтарда аэробты микроорганизмдер тіршілік етеді, ал сазды ығалды (оттегінің кіруі қиын) ол жерде анаэробты микроорганизмдер тіршілік етеді. Топырақ микроорганизмдер 25-450 0 С-та көбейе алады. Ал термофильдіктер одан жоғары  температурада тіршілік етеді. Микроорганизмдер күделі биоценозда болады, олар өздерінің араларында өсімдіктермен бірге антагонистикалық және симбиотикалық арақатынаста сипатталынады. Өсімдіктердің тамыр аймағында бактерия өте көп, олар резосфера деп аталатын интенсивті көбею зонасын және жоғарғы активтілікті түзеді. Топырақтың ризосфералық зонасының микрофлорасы бай, әр түрлі өсімдік үшін өзіндік ерекшелігі болады.

Бактериялардың табиғатта және халық шаруашылығында маңызы зор. Олардың кейбір түрі өсімдік қалдығы, жануарлар өлексесі, саңырауқұлақтарда қалған қалдықтар ды ыдыратыл, шірітеді. Топырақ құнарлығын жақсартуға қатысады. Бактериялар зат айналымына қатысып, тіршіліктің жалғасуына себепші болады. Цианобактериялардың кейбір түрі бос азотты синтездеп, нәруызға айналдыра алады.

 

1.3 Топырақтың мұнаймен ластануы.

Мұнай және газ адамзат тіршілігінде қажетті шикізат болып табылады. Мұнай өндіру және жаңа мұнай-газ кен орындарын ашу еліміздің экономикасын көтеретін факторлардың біріне жатады. Дегенмен, мұнай-газ кешендерінің қарқынды түрде дамуы елімізде экологиялық дағдарысқа қарай бет бұрып барады.

Мұнай кен орындарының технологиялық желісін құрастыру көптеген міндеттерді қарастырады, оның ішінде өндірістің экологиялық талаптарды қанағаттандыруы маңызды роль атқарады. Мұнай өндірудің технологиялық үрдістерінде және мұнай өнімдерін өндіру, оны сақтау мен тасымалдау кезінде өндірілген мұнайдың 7%-і жоғалады. Мұнайды бұрғылауда, құбырлардың жалғасқан жерлерінен шикізаттың төгілуі топырақ, атмосфера, судың ластануына әкеліп соғады және биосфераны ластап қана қоймай адамзат денсаулығына зиянды әсерін тигізеді.

Топырақ мұнай қалдықтарымен аз мөлшерде ластанған жағдайда, оны қайта қалпына келтіруге болады. Ал егер көп мөлшерде ластанса, оған қарсы күрес жүргізуге тура келеді.

Қоршаған ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен ластауы – ең күрделі мәселелердің бірі. Топыраққа түскен мұнай гравитациялық күштердің әсерінен төмен қарай сіңеді де, сыртқы және капиллярлық күштердің әсерінен кеңінен таралады.

Топырақтың мұнай қалдықтарымен және әр түрлі химиялық реагенттермен, өндіріс қалдықтарымен, радиоуклидтермен ластануы, олардың техногенезді бұзылуы, эрозия, дефляция, топырақтың тұздануы- техногенез өршуінің тікелей жолдары болып табылады.

Қатты ластанған аймақтарда топырақтың тығыз карбонатты-иллювиалды горизонты жалаңаштанады, нәтижесінде тақыр баттар түзіліп, топырақтың қуаңдануы мен тұздануына әкеліп соғады.

Қазақстанда мұнай қалдықтарының ластанған топырақ биогеоценоздарын қайта қалпына келтіру мақсатында топырақты тазарту және рекультивациялау технологиясын жасау үшін топырақтың қаншалықты мұнай қалдықтарымен ластануын, құрамын білу қажет.

Мұнай қалдықтарының топырақ құрамына әсерін білу мақсатында мұнай қалдықтарымен ластанған топырақты зерттеуге химиялық және физика-химиялық талдаулар пайдаланылды. Зерттеулер Қызылорда облысында орналасқан Құмкөл мұнай кен орнында жүргізіледі. Талдауға кен орынның әр тереңдіктегі топырағы алынды. Химиялық талдау мәліметтері бойынша кен орынның топырақ құрамында гумус мөлшері аз, сілтілі, сіңіргіш қабілеті төмен, сульфат, хлорид және негіздермен тұздалғаны анықталынды. Толық мәліметтерді келесі еңбектерден көруге болады. Топырақ құрамында гумус мөлшерінің аз болуы, құрылымсыздық, сіңіру қабілетінің төмен болуы, сонымен қатар карбонаттылық пен тұздалуы топырақты техногенді әсерлерге тұрақсыз етеді.

Мұнай қалдықтарымен ластанған топырақ үлгілерінде, әсіресе жоғарғы қабаттарында алифаттық және парафинді көмірсутектердің сіңіру жолақтары анық байқалады, сонымен қатар карбонилдік топ, жай эфирлі байланыстардың жолақтары кездеседі. Топырақ құрамындағы мұнай көмірсутектері химиялық және фотототығу үрдісіне қатысады, яғни әртүрлі факторлардың әсерінен (ультракүлгін сәулелердің, температураның өзгеруінен және т.б.) өзінің химиялық құрамы мен қасиетін өзгертеді, нәтижесінде ұшқыш, зиянды және химиялық белсенді заттар түзеді.

Құмкөл мұнай кен орнындағы ластанған топырақтың беткі қабаты бульдозермен ысырылып тасталынған. Бұл кен орны қоршаған ортаға, өсімдіктер дүниесіне көптеген зиян тигізуде. Мұнай кен орындарында мұнаймен ластанған топырақтың беткі қабатын бульдозермен полигон аймағын ысырып тастау механикалық тазарту әдісіне жатпайды, керісінше топырақ жамылғысының, ондағы биоценоз функциялану негізінің толық жойылуына мүмкіндік туғызады.

Қортындылай келгенде, кен орнының топырақ жамылғысының мұнай қалдықтарымен ластанғаны химиялық және физика-химиялық әдістермен анықталынды. Топырақ құрамында гумус мөлшерінің аз болуынан, топырақтың құрылымсыздығынан, сіңіру қабілетінің төмен болуынан, тұздалуынан, жалпы айтқанда, табиғи және антропогендік факторлардың әсерінен бұл аймақта топырақ қуаңданып шөлейттену үрдістері жүруде.

Кен орнында топырақты қайта қалпына келтіру үшін микробиологиялық, агрофитомелиоративтік әдістер, срндай-ақ сапалы мұнай сорбенттерін пайдаланудың мәні өте зор. Топырақты қайта қалпына келтіру мақсатында пайдаға асыру және рекультивациялау технологиясының экологиялық және экономикалық тұрғыда тиімді жолдарын іздестіруді қажет етеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тәжірибелік бөлім

Мақсаты: Мұнаймен ластанған топырақты микроорганизмдер көмегімен тазалау

Зерттеу обьектісі: Ақтөбе облысындағы мұнаймен ластанған топырақ

 

Жұмыстың барысы

 

Зерттеу нысаны ретінде Ақтөбе облысының Мұғалжар ауданының Жаңажол кен орнының территориясында орналасқан «Химпромсервис-Ақтөбе» ЖШС шлам жинағышынан мұнаймен ластанған топырағы алынды. Келесі көмірсутектер таңдап алынды: бензол, толуол, декан, изооктан (2,2,4-триметилпентан). Топыраққа енгізілетін микроағзалар ретінде әл-Фараби атындағы ҚазҰУ биология факультетінің микробиология кафедрасының мұнаймен ластанған топырақ субстраттарынан бөлініп алынған Pseudomonas туысына жататын Pseudomonas mendocina H-3 және Oscillatoria С-3 бактериялары пайдаланылды. Олардың жасушаларының титрі 106 кл/мл.

Топырақтағы мұнайдың және органикалық бөлігінің мөлшері экстракция әдісімен анықталды. Еріткіш ретінде бензол қолданылды. Топырақ құрамындағы бастапқы және микроағзалардың әсерінен кейінгі көмірсутектік құрамы хроматографиялық әдіспен зерттелді. Анализ «Кристалл-люкс-2000» хроматографында жүргізілді. Топырақтан бөлініп алынған мұнай үлгілерінің құрамы инфрақызыл спектроскопия (ИҚ) әдісімен зерттеледі. Мұнай үлгілерінің инфрақызыл жұтылу спектрлері FTIR Satellite (Matson, АҚШ) спектрометрінде 400-4000 см-1 облыста түсірілді.