«Жоңғар Алатауы» табиғат саяжайының табиғи ортасы компоненттерінің ауыр металдармен ластануын зерттеу

Мыстың (II) тұздары көп. Оларға мыс (II) сульфаты CuSO₄  * 5Н₂О, мыс хлориды CuCl₂ * 6Н₂О, мыс (II) нитраты Cu(NO₃ )₂ * 3Н₂О мыс (II) гидроксокарбонаты Сu₂(ОН)₂СО₃, мыс ацетаты Сu (СН₃СОО)₂ жатады.

Қорғасын 6 периодтың, төртінші топтың  негізгі топша элементтеріне жатады. Атомдық массасы 207 г/моль. Ядро  заряды +82, электроны, протоны, нейтроны,  Валенттік электрондары 6s² 6p² . Атомның радиусы 0,175 нм, ионның радиусы 0,175 нм балқу температурасы 327⁰C . Тығыздығы 7,42 г/см. Қайнау температурасы 1745 ⁰C.

 ₊₈₂ Pb )2e )8e )18e )32e )18e )4e

Электрондық формуласы: 1s²; 2s² 2p⁶; 3s² 3p⁶ 3d¹⁰; 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴; 5s² 5p⁶ 5d¹⁰; 6s² 6p²

Құрылымдық  формуласы:

 

1s²     2s²         2p⁶            3s²          3p⁶                          3d¹⁰                   4s²        4p⁶

 

                      

4d¹⁰                                      4f¹⁴                                           5s²                 5p⁶                

                   

                   

5d¹⁰                              6s²           6p² 

                   

                   

Қасиеттері. Қорғасын көкшіл ақ түсті, ауыр металл. Ол жұмсақ болғандықтан пышақпен кесуге болады. Қорғасын құрғақ ауада кәдімгі температурада өзгермейді Германий мен қалайыға қарағанда қорғасынның 2+ болатын қосылыстары тұрақты болады. Қорғасынды қыздырғанда галогендермен, оттегімен, күкіртпен әрекеттеседі, мысалы:

 

Рb + О₂=2РbО

 

Қорғасын  дымқыл ауада гидрокарбонаттар түзе тотығады. Қорғасын сұйытылған күкірт  қышқылымен және хлорсутек қышқылымен бастапқы кезде әрекеттеседі де, түзілген қорғасын (II) сульфаты мен хлориды суда да, қышқылда да ерімейтіндіктен ары қарай реакцияласпайды. Қосылыстары. Қорғасын тек екі түрлі оксидтер — РbО және РbО₂ түзеді. Сонымен бipгe осы оксидтердің қоспасы түрінде кездеседі: Рb₂О₃ (РbО * РbО₂) және Рb₃О₄ (2РbО * РbО₂) * Рb₃О₄ - ті сурик деп атайды. Бұл оксидтердің ішіндегі маңыздылары РbО мен РbО₂. Қорғасын (II) оксиді РbО алыну әдісіне қарай сарыдан қоңыр түске дейін болатын негіздік қасиеті басым амфотерлі оксид. Қорғасын гидроксидін қорғасын (II) тұзына эквивалентті мөлшердегі сілтімен әрекет етіп алады. Қорғасын (IV) оксиді РbО₂  қоңыр түсті суда ерімейтін қышқылдық қасиеті басым амфотерлі оксид. Қорғасын  оксидіне сәйкес келетін қорғасын қышқылы белгісіз, бірақ оның тұздарын қорғасын (IV) оксидімен негіздік оксидтерді қосып балқытып алады: Қорғасын (IV) қышқылының тұздарын плюмбаттар дейді. Олардың көпшілігі суда ерімейді  және күшті гидролизденеді .

Мырыш  4 периодтың 2-ші топтың қосымша топшаның элементеріне жатады. Атомдық массасы 65г/моль  ядро заряды 65 , электрон, протон, нейтрон . Сыртқы және одан кейінгі қабаттарының   электрондық құрылысы 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s². Атомның радиусы 0,139 нм. Ионның радиусы 0,083 нм,  тығыздығы 7,13

₊₃₀ Zn )2e )8e )18e )2e

Электрондық формуласы: 1s²; 2s² 2p⁶; 3s² 3p⁶ 3d¹⁰; 4s²;

          Құрылымдық формуласы:

 

1s²     2s²         2p⁶            3s²          3p⁶                          3d¹⁰                   4s²       

 

                      

Химиялық  қасиеттері. Мырыштың қосылыстары өте улы болады. Химиялық қосылыстарында мырыш 2 + -ке тен тұрақты тотықтыру дәрежесін көрсетеді. Мырыштың  қосылыстары түссіз болады. Мырыш   топшасының   оксидтері   мен гидроксидтері. Мырыш ақ түсті ZnO оксидтерін түзеді. Мырыштың оксидтері олардың гидроксидтерін карбонаттарын, нитраттарын қыздырып ыдырату және сульфидтерді  өртеу арқылы алады:

 

                                    Zn(OH₂)=ZnO + H₂O

 

Химиялық қасиеттері жағынан мырыш  оксиді амфотерлі қасиеттер көрсетеді. Мырыш оксиді амфотерлі болғандықтан қышқылда да, сілтіде де ериді. Мырыш оксидтері суда ермейтіндіктен олардың сәйкес гидроксидтері металдардың тұздарына сілтімен әрекет ету арқылы алады:

 

ZnSO₄ + NaOH = Zn(OH)₂+Na₂SO₄

 

Мырыш галогендермен, күкіртпен тікелей  әрекеттесіп галидтер (ЭГ₂), сульфидтер (ЭS) деп аталатын тұздар түзеді. Галидтердің ішіндегі ең маңыздыларына мырыш хлориды ZnCI₂ немесе алмас жатады. Мырыш хлоридының тұз қышқылындағы ерітіндісі  дәнекерлейтін металдардың бетін тазарту үшін, ағашқа cіңіріп, оны шіруден  сақтау үшін қолданылады. Мырыш сульфиді ZnS ақ түсті болады. Бұл сульфидтерді металдардың ерімтал тұздарына басқа металдардың ерімтал сульфидтері мен әрекеттeсіп алады.Металдардың сульфаттарынан мырыш сульфатының  ZnSO4 * 7Н₂О техникалық маңызы зор.

Кадмий 4 периодтың 2-ші топтың қосымша топшаның элементтеріне жатады. Атомдық массасы 112 г\моль  ядро заряды  , электрон, протон, нейтрон . Сыртқы және одан кейінгі қабаттарының   электрондық құрылысы 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s². Атомның радиусы 0,156 нм. Ионның радиусы 0,099 тығыздығы 8,65г\см³.

₊₄₈ Cd )2e )8e )18e )18e )2e

Электрондық формуласы: 1s²; 2s² 2p⁶; 3s² 3p⁶ 3d¹⁰; 4s² 4p⁶ 4d¹⁰;5s²

Құрылымдық формуласы:

 

1s²     2s²         2p⁶            3s²          3p⁶                          3d¹⁰                   4s²       

  

 

        4p⁶                      4d¹⁰                   5s²

                      

 

Химиялық  қасиеттері. Кадмийдің  қосылыстары өте улы болады. Химиялық қосылыстарында кадмий 2 + -ке тен тұрақты тотықтыру дәрежесін көрсетеді. Кадмийдің көпшілік қосылыстары түссіз  болып келеді. Кадмий   топшасының   оксидтері   мен гидроксидтері. Химиялық қасиеттері жағынан кадмий оксидтері тек негіздік қасиеттер көрсетеді. Кадмий оксидтері қышқылдарда ғана ериді. Кадмийдің оксидтері суда ермейтіндіктен олардың сәйкес гидроксидтері металдардың тұздарына сілтімен әрекет ету арқылы алады. Кадмий гидроксидінің тек негіздік қасиеттері болғандықтан қыщқылдарда ғана ериді. Кадмийдің гидроксидтері аммиак ерітіндісінде epіп, комплекс қосылыстар түзеді:

 

Cd(OH)₂+4NH₃= [Cd(NH₃)₄] (OH)₂

 

Кадмий галогендермен, күкіртпен  тікелей әрекеттесіп галидтер (ЭГ₂), сульфидтер (ЭS) деп аталатын тұздар түзеді.

 

2.2.4 Судың ауыр металдармен ластану жолдары және оның кері әсері

 

 

 Жер планетасындағы судың  жалпы мөлшері 1386 мли.км³. Бұл судың 96,6%   - Әемдік мұхитқа тиесілі.

Мұхиттардың орташа тереңдігі 3704 м, ал ең тереңі -11034 м Жер қойнауының жоғарғы бөлігінде түрлі тереңдікте жер асты суының қоры бар. Тұщы сулар әдетте, 150-200 м тереңдікте орналасады да, тереңдеген сайын тұздана береді.

Жер астындағы тұщы сулардың колемі жер бетілік тұщы су көлемінен  100 есе көп. Су табиғатта үш түрлі агреат күйнде (қатты, сұйық, газ) кездеседі.

 

Әлемдік су қоры

 

Рет	Атаулары	Ауданы, млн км2	Көлемі, мың км3	Жалпы су қоры	Тұщы су қоры
1	2	3	4	5	6
1	Әлемдік мұхит Жер асты сулары	361,4 134,8	1338000 23400	96,5 1,7	- -
2	Оның ішінде: Тұщс жер асты сулар	-	10530	0,76	30,1
3	Топырақтың ылғалы	82,0	16,5	0,001	0,05
4	Мұздықтар мен ерімейтін қар сулары	16,2	24064	1,74	68,7
5	Жер асты мұздықтары	21,0	300	0,022	0,86
6	Көл сулары: тұщы	1,24	91,0	0,007	0,26
7	Ащы	0,82	85,4	0,006	-
7а	Батпақтар суы	2,68	11,5	0,0008	0,03
7б	Өзендер суы	148,2	2,1	0,0002	0,006
8	Атмосферадағы су	510,0	12,9	0,001	0,04
9	Организдердегі су	-	1,1	0,0001	0,003
10	Жалпы қоры	-	1385984,6	100,0	-
11	Тұщы судың жалпы қоры	-	35029,2	2,53	100,0

 

Қазіргі кезде адамзат қоғамында  бір жылда тұщы судың- 3000 км³ шамасындайы жұмсалады. Суды ең көп пайдаланатын ауыл шаруашылығы. Ауыл шаруашылығында пайдаланылған судың төрттен үш бөлігі қайтарылмайды. Мысалы, 1 тонна бидай өсіру үшін барлық вегетациялық кезеңнде 1500 тонна, 1 тонна күрішке -7000 тонна, мақтаға 10 000 тонна су жұмсалады.

Өнеркәсіпте 1т өнім алу үшін болат, шойын - 15-20 м³, кальцийленген сода -10, күкірт қышқылы - 25-80, азот қышқылы - 80-180, синтетикалық жібек - 300-400 м³, синтетикалық талшық – 500, мыс – 500, пластмасса - 500-1000, синтетикалық каучук - 2000-3000 м³ т.с.с. су жұмсалады. Қуаты 300 мың квт/сағ. жылу электр станциясына жылына 300 км³ су қажет.

Соңғы жылдары өзен, көл, теңіз бен  мұхит суларының ластануы қатты  байқалуда. Табиғи суларды ластаушы негізгі көздер төмендегілер:

1. Өндіріс орнындарынан шыққан поллютанттар бар ағызынды сулар;
2. Фекалийлер, детергенттер, микроорганизмдер (олардың ішінде патогенді де) бар тұрмыстық сулардан құралған ағызынды сулар;
3. Улы химикаттар мен минералдық тыңайтқыштармен ластанған ауылшаруашылық ағызынды сулары;
4. Атмосферадағы ластаушы заттар-газдар мен қатты заттар;
5. Мұнай өндіруші және өңдеуші өнеркәсіп орындарының ағызынды сулары.

Өндіаістің дамуына және суды пайдаланудың артуына байланысты ағызынды сулардың мөлшері де артып отыр. 60 жылдардың өзінде-ақ жыл сайын әлемде 700 млрд м³ ағызынды сулар жиналатын еді. Өзендердің ластануы соңғы жылдары қатты байқалып отыр. Мысалы, тек қана Рейн өзені жыл сайын 941 т.сынап, 1040т.мышьяк, 1700т.қорғасын, 1400т.мыс, 13000т.мырыш, 100 т хром мен 20 млн т. түрлі тұздармен ластанады.

Жер бетіндегі ең лас – Жерорта теңізі болып табылады. Ағызынды сулардың зиянды әсерінен ондағы балықтардың 80 проценті қырылып қалған. Кемелердің апатқа ұшырауынан, танкер резервуарларын жуған судан және мұнай өндіру жұмыстары кезінде жыл сайын Әлемдік мұхит сулары 12-15 млн т. мұнаймен ластанады. Судың бетіндегі мұнай қабаты атмосфера мен гидросфера арасындағы газ алмасу процесін бұзып, оттектің жетіспеушілігінен гидробионттардың қырылып қалуына себеп болады.

 

Ауыз суындағы химиялық қосылыстар мен элементтердің зиянсыз концентрациялары

 

Рет №	Атаулары	Судағы мөлшері, мг/л
1.	Қорғасын	0,1
2.	Мышьяк	0,05
3.	Фтор	0,7-1,5
4.	Бериллий	0,0002
5.	Молибден	0,5
6.	Нитраттар	10,0
7.	Полиакриламид	2,0
8.	Стронций	2,0

 

Анаэробты процестер судың екінші реттік ластануы болып табылады. Эвтрофикация суға оңай тотығатын минералды тыңайтқыштардың  түсуі, не егістіктерден азот пен фосфор тыңайтқыштарының шайылуы нәтижесінде де болуы мүмкін. Нәтижесінде балдырлар мен планктон қарқынды дамып, көбейіп, суда еріген оттек мөлшерінің жетіспеушілігіне әкеп соғады, соның әсерінен балықтар мен басқа да гидробиоттар қырылып қалады.

Атмосфераның ластануына қарағанда  сулардың ластануы көбірек қауіп  туғызатын себептерін төмендегіше  деуге болады:

• сулы ортада өздігінен тазарту, ауаға қарағанда әлдеқайда жай жүреді;

• судың ластану көздері өте көп;

• сулы ортада жүретін табиғи процестер ластаушылар әсеріне сезімтал және олар атмосферада жүретін процестерге қарағанда жер бетіндегі тіршілік үшін аса маңызды болып табылады.

Соңғы жылдары теңіз экожүйелерінің түрлі заттармен ластану жағдайлары күрт өсіп отырғаны байқалуда. Кейбір мәліметтер бойынша, Бүкіләлемдік мұхит  жыл сайын 300 млрд м³ а5ызынды сулармен ластанады, ал бұл сулардың 90% алдын ала тазартылмайды, Теңіздердегі гидробионттардың көпшілігі өз организмдерінде химиялық токсиканттар жинақтан, олар қоректік тізбектер арқылы көптеген консументтердің, олардың ішінде құрлықта тіршілік ететіндер де, мысылы, құстар, т.б. жануарларды улайтыны белгілі. Химиялық токсиканттардың ішінде ең қауіптілері –мұнай өнімдері, пестицидтер мен ауыл металдар -(Hg, Pb, Cd, т.б.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Топырақтың  физикалық және химиялық қасиеттері, ауыр металдармен ластану жолдары

 

 

    2.3.1 Топырақтың жалпы физикалық  қасиеттері

 

Топырақтың қатты фазасының тығыздығын анықтау

        Кең таралған топырақ түзуші минералдың (кварцтың, далалық шпаттардың)тығыздығы 2,5-2,6 г/см³, азырақ тараған жыныстүзуші минералдардың (слюдалардың, амфиболдардың, жалған мүйіздің, пироксендердің) тығыздығы 2,7-3,3 г/см³, саз минералдардың тығыздығы далалық шпаттарға жақын 2,6 г/см³, шамасында, жаңа түзілген минералдардың тығыздығы 2,3- тен (гипс) 4,0- ке дейін (гидрогетит), топырақ қарашірігінің, орман төсегінің, дала киізінің тығыздығы 1,4-1,8 г/см³ шамасында болады.

Қарашіріктің тығыздығы минералдық массадан едәуір аз болғандықтан қарашірікпен байыған топырақтың беткі қабатының  тығыздығы  2,4-2,6 г/см³- ке дейін кемиді. Топырақтың төменгі қабаттарында органикалық зат аз болғандықтан, олардың тығыздығы жоғарда аталған көп тпралған минералдардың тығыздығы (2,6-2,7 г/см³) жақын.