Дәріс №6. Ауыр металдар. Ауыр металдармен және бейметалдармен ластану көздері.

Дәрістің мақсаты –қоршаған ортаның ауыр металдармен ластану жолдары, ауыр металдардың тірі ағзаларға ықпалы және экологиялық зардаптары туралы түсіндіру.

Негізгі сұрақтар:

1.Ауыр металдар туралы түсінік. Ауыр металдардың тірі ағзаға ықпалы бойынша жіктелуі

2. Ауыр металдар. Ауыр металдармен және бейметалдармен ластану көздері.

Қазіргі кезде ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы тек табиғи жағдайда ғана емес, сонымен қатар антропогенді жолмен де қарқынды түрде жүруде. 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.

Ғалымдардың мәліметтері бойынша жоғарыда келтірілген түсті металл балқыту зауыттарынан 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 автокөлік газынан 260000 тонна қорғасын бөлінеді. Ал Қазақстанда Қоршаған ортаны қорғау министрлігінің мәліметі бойынша ауаның ластануының 70%-дан көбі автокөліктердің, 11%-дайы жылу-электр орталықтарының үлесіне тиеді.

Ауыр металдармен ауаның, судың және топырақтың ластануы Қазақстанның ірі өндіріс орталықтарында да экологиялық өзекті мәселе болып саналады. Мысалы, Семей қаласының өндірістік орындарына жақын маңдағы топырақ құрамындағы кейбір ауыр металлдардың жинақталуы қалыпты мөлшермен салыстырғанда мырыш -7,4, қорғасын - 9,9, мыс-3,8, кадмий-13,3, марганец-1,3, кобальт-2,4 есеге артық. Ауыр металдардың топырақтағы мөлшері, таяу маңдағы өсірілетін ауылшаруашылық өсімдіктері мен бау-бақша дақылдарында 2-3,5 есеге дейін жоғарылаған. Осыған байланысты қоршаған ортаны қорғау мамандардың алдына қойылып отырған басты мәселе - ауыр металдардың қоршаған ортадағы жалпы және белсенді мөлшерін анықтау. Екінші мәселе-табиғи объектілердің ластану деңгейін болжау мақсатында ластаушы заттардың таралуына және ластанудың келеңсіз әсерлеріне жол бермеу мақсатында ауыр металдарды ғылыми негізделген түрде залалсыздандыру және нормалау тұр.

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 адамның тыныс алу жолдарындағы қан тамырлары мен тыныс алу жүйелері үшін ең қауіпті болып саналады.

Ғылыми деректерге сай, трофиктік байланыстар арқылы адам ағзасы тағам өнімдерінен 40-50%, судан 20-40%, ауадан 20-40% улы заттарды қабылдайды. Қоректік тізбек арқылы 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. 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 тазартуға 50-ден 1000 долларға дейін қаржы шығатындығы есептелген. Жалпы есептегенде 1 гектар жерді тазартуға 750 000 доллар шығын кетеді.

Ауыр металдарға жалпы сипаттама. Ауыр металл дегеніміз - салыстырмалы атомдық салмағы 40-тан, тығыздығы 5 г/текше см-ден жоғары химиялық элементтер. Ауыр металдарды улы элементтермен қоса есептегенде Менделеев кестесінің 2/3-дей бөлігін алады. Олардың ішінде кадмий, қорғасын және сынап элементтері ең улы ауыр металл болып саналады. 1980 жылғы ЮНЕСКО-ның шешімі бойынша бұған тағы сегіз элемент (V, Co, Mn, Cu, Mo, Nі, Zn, Cr) және үш металлоид (As, Se, Sb) қосылған болатын. Сонан соң олардың қатары тағы екі металмен толықтырылды (Tі, Sr). Ауыр металдар тірі ағзаларға улы әсері жағынан мынадай сыныптарға жіктелген (30-кесте):

30-кесте. Ауыр металдардың улы әсері бойынша жіктелуі

Ғалымдардың мәліметтері бойынша, кадмий және қорғасын барлық жерлерде таралған және олар улы әсер ету жағынан бірінші сыныпқа жатқызылады. Бұл элементтердің қандай да мөлшері болмасын адам ағзасы үшін өте қауіпті және қалыпты мөлшерден жоғарылауы тірі ағзаларда зат алмасудың әртүрлі бұзылуына әкеледі.

Ауыр металдар арасында “улы” сөзінің түсінігі тек ауыр металдардың жеке түріне ғана қатысты емес, олардың ортадағы шоғырлануына байланысты. Ауыр металдар арасында аз мөлшерде өсімдік тіршілігі үшін өте қажетті микроэлемент, ал ортадағы шоғырлануы жоғары болғанда улы ауыр металл болып есептелетін түрлері бар. Ауыр металдардың улы шоғырлану шегі өсімдік түріне жекелеген түрлердің төзімділігі мен химиялық элементтің өсімдік тіршілігінде алар орнына байланысты. Өсімдік тіршілігінде көп кездесетін кейбір химиялық элементерді Кабата-Пендиас, Пендиас Х. (1989) тапшы, қалыпты және жоғары болуына байланысты төмендегідей (31-кесте) көрсеткіштермен келтірген. Сонымен қатар ауыр металдардың қоректік ортадағы өсімдіктерге улы әсер ету концентрациясына байланысты төмендегідей қатарға жіктеген:

1. Өте улы -1 мг/л-ден төмен жинақталуында Ag, Be, Hg, Sn, Cd, Nі, Pb;

2. Орташа улы - 1 мг/л-ден 100 мг/л аралықтағы жинақталуы As, Se, Al, Ba, Cо, Cu, Cr, Fе, Mn, Zn;

3. Улы әсері төмен - 100 мг/л Ca, Mg, Sr Lі;

31-кесте. Өсімдіктер тіршілігіне ауыр металдардың әсер ету жинақталуы (құрғақ салмаққа шаққанда, мг/кг)

Ауыр металдардың басқа ластаушылардан мынандай ерекшеліктері бар:

Ø ауыр металдар арнайы ластаушы заттар тобына жатпайды, себебі бұл

заттар арнайы ластағыштарға қарағанда (мысалы, пестицидтер мен бензапирен) биосферада қалыпты, экологиялық таза аймақтарда да кездеседі.

Ø ауыр металдарға “өзін-өзі” тазарту ұғымы қолданылмайды, яғни олар

қоршаған ортада ыдырамайды. Олардың жартылай тазаруының алғашқы кезеңі (бастапқы жинақталуының жартысы) әр элемент үшін әртүрлі және ұзақ уақытты қажет етеді: мырыш 70-310 жылға дейін, мыс 310-1500 жыл, кадмий 13-110 жыл, қорғасын 740-5900 жылды қажет етеді. Бұл көрсеткіштер топырақ түріне, ортаның қышқылдығына және тағы басқада қасиеттерге байланысты өзгеріп отырады.

Экожүйенің ауыр металдармен ластануы.Ластаушы заттардың тастандылары - бұл адамның іс-әрекеттерінің нәтижесінде қалыптасқан, қоршаған ортаға түскен қалдықтар,техногенездің ажырамас салдары. Қалдықтар газды, шаңды, сұйық, қатты, бу тәрізді болып бөлінеді. Түрлі өндіріс салаларының қалдықтары саны бойынша және сапалық құрамына қарай ажыратылады.Сонымен, қазіргі кездегі жылу электростанциясы жалпы атмосфераға шығаратын қалдығынан, атмосфераға 50% -ға дейін күкірт оксидін шығарады. Қара металлургияда болаттың (құрыш) әрбір, мың тоннасын қорытқанда, атмосфераға 40 т шаң, 50 т күкірт диоксиді шығарылады. Ластаудың жалпы жиынтығы 120 т қалдық заттар яғни, 12% ластаушы заттар атмосфераға шығарылады.

Ауыр металдардың ластаушы қалдығы жекелеген өнеркәсіптің салалары бойынша пайыздық қатынастарына қарай, төмендегідей орналасады:

ü автотранспорт;

ü қара металлургия;

ü химия өнеркәсібі;

ü түсті металлургия;

ü мұнай өңдеу өнеркәсібі;

ü құрылыс материалдары өнеркәсібі.

Ауыр металдар мөлшері қоршаған ортада шамадан тыс артып кетсе, онда тірі ағзаға әсері уытты болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Қоршаған ортаның ауыр металдармен ластану себептері

2.Ауыр металдардың “өзін-өзі тазарту” ұғымын қалай түсінесіз?

3.Уыттылық, уыттылық дәрежесі дегеніміз не?

4.Ауыр металдарды ағзаға тигізетін биологиялық әсері бойынша қалай жіктеледі?