Қазақстан топырағының ауыр металдармен ластануы

Қарғалы елді мекенінен, ТЖВ маңынан, зауыт маңынан және саябақтан  алынған топырақтар Качинскийдің (1978) жіктемесі бойынша жеңіл саздақ және ауыр құмбалшықты лайлы шаңдақ болып табылады. Себебі, күңгірт  қарақоңыр топырақтардағы < 0,01 мм фракциясының (физикалық балшық) мөлшері 34,9-ден 56,2 %-ға дейін жетеді. Топырақтың гранулометриялық құрамы сурет 2 көрсетілген.

Сурет 2 - Топырақтың гранулометриялық құрамы

 

Ескерту: Топырақтың гранулометриялық құрамы 2009, [12]

 

Топырақтың  гранулометриялық құрамы Ақтөбе облысының  аймақтық күңгірт қарақоңыр топырақтарының сипатына тән, барлық телім шұңқырлары бойынша негізінде ірі шаңды фракциялар болып келеді. Оның ең көп мөлшері Қарғалы елді мекенінің топырақтарын 0-20 см қабатында 86,2 %-ды құрайды.

Ал саябақтың  топырақтарында ірі шаң мөлшері 64,7% құрайды, демек зауыт маңындағы  ірі шаң мөлшерімен салыстырғанда 16,2%-ға азайғаны байқалды. Бұл саябақты суару барысында топырақтың шайылу және ұсақ түйіршіктердің тасымалдану  қарқыны, су ағынының жылдамдығына және үгілу нәтижесінде пайда болған массаның  ірілі-кішілігіне байланысты болады.

  Химиялық және агрохимиялық қасиеттері. Қала аудандарының топырақтарындағы гумус мөлшерінің көрсеткішінде келесідей заңдылықтар бар екендігі байқалды. Қарғалы және зауыт маңындағы аудандар топырағындағы 0-20 см қабаттағы жалпы гумустың мөлшері 0,92-1,19% аралығында ауытқиды, саябақ пен темір жол вокзалы маңындағы топырақтарда бұл көрсеткіш 1,39 және 1,48 %  деңгейінде болады.

Төменгі екінші қабатта барлық топырақ кескіндерінде  гумус мөлшерінің жоғары екені анықталды. Саябақ пен ТЖВ маңындағы кескіндердің аталған қабаттарындағы гумус мөлшері 2,38-2,39%, ал Қарғалы және Зауыт маңында 1,41-1,69% құрайды. Беткі 0-20 см қабаттағы гумус мөлшерінің аздығы қаланы көгалдандыру мақсатында қала шетінен әкеліп төгілетін топырақтың құрамына байланысты өзгерген деп түсіндіреміз. Қарғалы, саябақ және ТЖВ маңындағы жерлердегі күңгірт қарақоңыр топырақтағы қара шірінділі-аккумулятивті қабатында гумус мөлшері 1,19- 2,39%-ды, ТЖВ маңындағы топырақ кескінінің 67-105 см қабатында 2,69%-ды құрайды. Бұл жерлер темір жол маңы болғандықтан дизель отыны, қарамай төгіліп ластану салдарынан болған. Барлық зерттелген аудандардың топырақтарының тереңгі қабаттарында (62-128 см) гумус мөлшері біртіндеп азайып 1,68-0,59%-ға төмендейді. Кескін бойынша тереңдігіне қарай гумус мөлшері азаюы сурет 3 көрсетілген.

 

Сурет 3 - Зерттеу нысандарындағы гумустың мөлшері, %

 

3-сурет- Зерттеу нысандарындағы  гумустың мөлшері, %	4-сурет-Зерттеу нысандарындағы  жалпы  азоттың мөлшері,%

 

Ескерту: Зерттеу нысандарындағы гумустың мөлшері, % 2008, [13]

Күңгірт қарақоңыр карбонатты топырақтарда жалпы азоттың мөлшері жоғарғы  қабаттарда 0,182-0,254%-ды құрайды. Қарғалы  және зауыт маңы топырақтарында жалпы  азот мөлшері 0,182-0,189%, темір жол вокзалы  маңында 0,252%, саябақта 0,254%, құрайды, ең төменгі көрсеткіш зауыт маңынан анықталды . Нәтижелердің көрсетуі бойынша, жылжымалы фосфор мөлшері күңгірт қарақоңыр топырақтарда жоғарғы қабаттан төменгі қабаттарына қарай топырақ тереңдігі бойынша азаятыны анықталды. Фосфордың жылжымалылығы рН ортасына байланысты болады. Жоғарыда айтып кеткендей, зерттеп отырған күңгірт қарақоңыр топырақтар орташа сілтілі және өте сілтілі болып келеді және рН мөлшері топырақтың жоғарғы қабатынан төменгі қабатына қарай кемуі сурет 4 берілген.

 

Сурет 4 - Зерттеу нысандарындағы жалпы фосфордың, калийдің мөлшері, %

 

5-сурет- Зерттеу нысандарындағы  жалпы фосфордың мөлшері, %	6-сурет-Зерттеу нысандарындағы жалпы  калийдің мөлшері, %

 

Ескерту: Зерттеу нысандарындағы жалпы фосфордың, калийдің мөлшері, % 2008, [13]

 

Алмаспалы калий жалпы калийдің 0,5-1,5% құрайды. Алмаспалы калийдің мөлшері топырақтың генетикалық қабаттары бойынша  өзгереді. Зерттеу нысандарында 100 г топырақтағы сіңірілген негіздердің мөлшері 0,14-16,5 мг/экв дейін құрайды. Соның ішінде сіңірілген негіздердің жалпы мөлшерінің 65,1-90,0% кальций үлесіне тиеді. Топырақ ерітінді ортасының реакциясы сілтілі. Күңгірт қарақоңыр топырақтардың физикалық-химиялық қасиеттері жағынан зауыт маңындағы топырақтардың сіңіру сыйымдылығының төмендігімен ерекшеленеді, қалған аудандар топырағының (Қарғалы, ТЖВ және саябақта) сіңіру сыйымдылығы бірдей. Зерттеу нысандары топырақ-тарының құрамында Са²⁺ катионының мөлшері басым екені анықталды. Ал Mg²⁺ катионының мөлшері сіңіру кешенінің құрамында 5,1-32,3% дейін ауытқиды. Сіңген натрий мөлшері өте аз болғандықтан топырақ кебірленбеген. Топырақтың беткі қабатында нысандардың орналасу ретіне байланысты сіңіру сыйымдылығы 16,82-20,72 мг/экв аралығында. Ал келесі генетикалық қабатта сіңіру сыйымдылығының мөлшері 16,06-19,57 мг/экв 100 г топырақта. Топырақтың ортасының реакциясы көрсетілген қабаттарда  бейтарапты болып келеді. Топырақтардың физика-химиялық қасиеттерінің сипаттамалары бойынша шөптесін және ағаш өсімдіктерінің өсуіне жағдай қолайлы. Күңгірт қарақоңыр топырақтың  сіңіру сыйымдылығы сурет 5 көрсетілген.

 

Сурет 5 - Күңгірт қарақоңыр топырақтың  сіңіру сыйымдылығы, мг/экв, 100г

 

8-сурет-Зерттеу нысанындарындағы  күңгірт қарақоңыр топырақтың  сіңіру сыйымдылығы мг/экв.100 г  топырақта	9- сурет- Элементтердің жылжымалы формаларының мөлшері, мг/ 100 г

 

Ескерту: Күңгірт қарақоңыр топырақтың  сіңіру сыйымдылығы 2008, [13]

Талдаулардың нәтижесі зерттелген топырақтардың құрамында негізгі қоректік элементтердің әртүрлі деңгейде екенін көрсетті. Жеңіл гидролизденген азот топырақтардың беткі қабаттарында молырақ шоғырланған. Ал генетикалық қабаттарда азоттың мөлшері барлық нысан топырақтарында орташа көрсеткіштерге ие болған. Бірақ, қала топырақтары азотпен нашар қамтамасыз етілген топыраққа жатады.

Жылжымалы фосфордың мөлшері қала топырақтарының беткі қабаттарында 24-42 мг/ кг мөлшерінде кездеседі. Жылжымалы фосфордың  көп мөлшері зауыт және ТЖВ  аймақтарында екені анықталды. ТЖВ-ның  айма-ғының топырағында 0-20 см қабатындағы жылжымалы фосфордың мөлшері 37мг/кг болса, зауыт аймағында ол көрсеткіш 42 мг/кг көрсетті. Ал эколо-гиялық тұрғыдан жағдайы жақсы саябақ пен Қарағалы аудандарында жылжы-малы фосфордың мөлшері 24-25 мг/кг құрайды. Бұл көрсетілген нысандар топырағын фосформен орташа қамтамасыз етілген топыраққа жатқызады. Ал ТЖВ және зауыт аудандарының топырақтары жылжымалы фосфордың көрсеткіші бойынша жақсы қамтамасыз етілген топқа жатады. Алмаспалы калий көрсеткіші топырақ нысандарында 0-20 см, 172-208 мг/ кг аралығында. Төменгі қабаттарда алмаспалы калийдің мөлшері сәл ауытқиды.

 

2.2 Ақтөбе қаласының топырақтарының ауыр металдармен ластану

жағдайы.

 

Қазіргі заманғы өнеркәсіп орталықтары  қоршаған ортаның экологиялық параметрлеріне техногендік жүктемелер әсері елеулі мөлшерде болатынына байланысты урбаноэкожүйелер болып табылады. Сол себепті мегаполистерде өзгеше қала топырақтарының -урбаноземдердің  қалыптасуын тудырады. Ақтөбе қаласының  топырақтарын да осындай топырақтардың  қатарына жатқызуға болады.

Ақтөбе қаласында химиялық ластаушы көздері болып табылатын (АХҚЗ, АФЗ, жылу электр стансалары қызметі, құрылыс  материалдарын өндіру мен шығару кәсіпорындары, автокөліктің кең таралған желілері) техносфераның барлық кешендерінің болуымен және тіптен төменгі концентрацияда (ШЖШ нормасынан аздаған ауытқуларда) ауыр металдардың уыттылығының жоғарылығымен  айқындалады. Өнеркәсіптік кәсіпорындардың  және жылу орталықтарының шығарылымдары  ондаған, кейде тіптен жүздеген шақырымдарға таралуы мүмкіндігіне байланысты топырақтың жергілікті ғана емес, сондай-ақ аймақтық ластануына әкеліп соғуда.

Топырақтың  құрамында әр түрлі ластаушы заттардың болуы барлық тірі табиғат кешеніне жағымсыз әсер етеді. Ақтөбе қаласы шетел нарығына танымал, Қазақстан Республикасының ірі экономикалық, өнеркәсіптік орталығының бірі. Қала аумағында металлургия саласының кәсіпорындары «Ақтөбе хром қосындылар зауыты», «Ақтөбе жылу энергия орталығы», «Ақтөбе ферроқорытпа зауыты» жұмыс жасап келеді. Сонымен бірге тамақ және құрылыс өнеркәсіп кәсіпорындары бар. Бұл зауыттар Ақтөбе қаласының солтүстік-батысында қала халқы көп шоғырланған аймақтан 1000 м, қала тұрғындарының бақша-саяжай үлескілері 700 м ғана қашықтықта орналасса, зауыттардың бір-бірінен орналасу арақашықтығы 300-400 м.

Топырақтың ластануы жөнінен Ақтөбе қаласы Республикамыздың ең көп ластанған жеті қалаларының ішінен орын алған, қалыпты ластану индиксі 5 бірлік болса, ол 10 бірлікті құрайды. Ақтөбе қаласының атмосфералық ауасының ластануы жылма-жыл өсуі сурет 6 көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 6 - Ақтөбе қаласының негізгі кәсіпорындарының топыраққа шығарылған шығарылымдары

 

 

Ескерту: Ақтөбе қаласының негізгі кәсіпорындарының атмосфераға шығарылған шығарылымдары 2009, [15]

 

Қаланы  ластаушы көздер ондағы ірі кәсіпорындар болып табылады. Ақтөбе хром қосындылар зауыты жылына 2,9 мың тонна ферроқорытпа зауыты 3 мың тонна, Ақтөбе жылу электор орталығы 1,2 мың тонна зиянды заттарды топыраққа шығарады. Бұған қоса, қоршаған ортаны түтін мен ыс, шаң-тозаң, газбен ластауда автокөліктердің де қосып жатқан үлесі зор.

Қала жағдайында техногенез процесінде топырақтың химиялық параметрлерінің өзгеретінін куәландырады. Негізгі ластаушыларға мырыш, мыс, қорғасын, хром және кадмий жатады. Талданған 20 топырақ үлгілерінде хромның, қорғасынның, мырыштың және кадмийдің жылжымалы формасының мөлшерінің жол берілген деңгейден асып кететіні анықталды. Ластанған нысандар негізінен зауыт маңында, автокөлік жолдарының бойында және темір жол маңында орналасқан. Сондықтан негізгі ластаушылардың бірі автокөлік болып табылады деген қорытынды жасауға негіз болады. Хром рудаларын (Хромтау ауданы) ашық жолмен өндіру салдарынан хром қосылыстарымен ластануы және оларды Ақтөбенің хром қосылыстары зауытында және Ақтөбе ферробалқыту зауытында қайта өңдеуінен Актөбе облысының экологиялық жағдайының нашарлауы тұрғындардың денсаулығына елеулі әсер етеді. Әсіресе, зауыт маңынан алынған топырақ үлгілерінде хром мөлшері шектеулі жол берілген концентрациядан 9-дан -371 есе артып кетеді. Деректер бойынша осы Ақтөбе қаласының топырақтарының құрамындағы ауыр металдарды зерттеген Ф.Е.Қозыбаева және басқалардың деректері растайды. Мырыштың мөлшері, әсіресе зауыт және темір жол вокзалы маңынан алынған топырақ үлгілерінде өте жоғары. Ластаушылардың ең көп мөлшері зауыт және темір жол вокзалы маңынан алынған топырақ үлгілерінде табылды. Зауыт маңынан алынған топырақ үлгілерінде 0-20 см қабатта Cr мөлшері 2230,7 мг/кг, шектеулі жол берілген концентрациядан 371 есе асып түседі, Zn мөлшері 96,74 мг/кг, шектеулі жол берілген концентрациядан 4,2 есе асып түседі. Төменгі қабаттырына қарай олардың мөлшері біртіндеп төмендейді. Темір жол маңынан алынған топырақ үлгілерінде 0-20 см қабатта Cr мөлшері 106,79 мг/кг құрайды шектеулі жол берілген концентрациядан 17,8 есе асып кетеді. Zn мөлшері 124,45 мг/кг құрайды, шектеулі жол берілген концентрациядан 5,4 есе асып кетеді. Хромның мөлшері бақылау ретінде алынған нысан Қарғалы елді мекенінен алынған топырақтың 0-20 см қабатында да жоғары – 711,73 мг/кг құрайды, шектеулі жол берілген концентрациядан 118 есе асып кетеді. Қарғалыда 0-20 см мырыштың мөлшері 63,25 мг/кг; қорғасын -7,49 мг/кг; мыс -14,24 мг/кг (Zn- ШЖК 2,75 есе; Pb-0,23 есе; Cu-4,7 есе жоғары) болып келеді. Саябық аумағынан алынған топырақ үлгілеріндегі мырыштың мөлшері 0-17 см қабатта мырыш 73,71 мг/кг, хром - 100,71 мг/кг, қорғасын 17,41 мг/кг, мыс - 16,71 мг/кг құрайды (Zn- ШЖК 3,20 есе; Pb-0,5; Cr-16,8 есе; Cu-5,7 есе жоғары.

Қала топырағы бірнеше  ауыр металдармен ластанғандықтан  топырақтың ластануын есептеуді  ластанудың жинақтық көрсеткіші бойынша  жүргізеді. Ластанудың жинақтық көрсеткішінің  есептелген мәні қаланың ортасында  орналасқан саябақ, бақылау ретінде  алынған Қарғалы елді мекені және темір жол маңының топырақтары  ластану деңгейінің жол берілген шегінде (Zc < 16). Ал зауыт маңының  топырақтары қауіпті ластану  аймағының шегінде Zc =17,7. Ауыр металдармен  қала топырағының ластануының басты  ерекшелігі топыраққа өнеркәсіптік кәсіпорындардың да, көліктің де бірлесіп әсер етуі.

Ақтөбе қаласының топырақтарының ауыр металдармен ластануын талдау мынаны көрсетті: зерттеу нысандарынан алынған барлық топырақ үлгілерінде  хромның мөлшерінің өте жоғары екенін атап өту керек. Әсіресе, зауыт маңынан  алынған топырақ үлгілерінде  хром мөлшері шектеулі жол берілген концентрациядан 8,8-ден 371 артып кетеді. Мырыштың мөлшері, әсіресе зауыт  және темір жол вокзалы маңынан  алынған топырақ үлгілерінде  өте жоғары. Ластаушылардың ең көп  мөлшері зауыт және темір жол  вокзалы маңынан алынған топырақ  үлгілерінде табылды. Қала топырағының  негізгі ластану деңгейін келесідей Cr > Zn > Cu > Pb > Cd орналастыруға болады. Зерттеу нысандарындағы үш жылдық орташа көрсеткіші сурет 7 көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 7 - Зерттеу нысандарындағы үш жылдық орташа көрсеткіші

 

 

Ескерту: Зерттеу нысандарындағы үш жылдық орташа көрсеткіші 2008, [19]

Бағалау шкаласының градациясы топырақ  әр түрлі жағдайда ластанған аумақта  тұратын адамдардың денсаулық жағдайының көрсеткіштерін зерттеу негізінде  әзірленді. Ластану көрсеткіштерінің жинағы кесте 2 көрсетілген.

Кесте 2 -Зерттеу нысандары бойынша ластану көрсеткіштерінің жинағы (Z _C)

Металл	Химиялық заттардың концен. коэффициенті	Ластану көрсеткіштерінің жинағы ( Z C)	Бағалау
Zn	2,7	51,6	Қауіпті
Cu	4,7
Pb	0,4
Cd	2,3
Cr	41,5