Оқулық Алматы, 2013 Əож кбж қ Қазақстан Республикасы Білім жəне ғылым министрлігінің «Оқулық»
Ауыр металдарға қатынасты топырақ буферлігінің шкаласы
жүктеу/скачать 3,79 Mb.
|
kabysheva-topyraktanu
- Бұл бет үшін навигация:
- Топырақ түзуші тау жыныстары табиғи радиоизотоптарының мөлшері (В. А. Ковда., Б. Г. Розанов. бойынша)
Ауыр металдарға қатынасты топырақ буферлігінің шкаласы (В. Б. Ильин, 1995)
Қарашірінді қышқылдары ауыр металдарды бойына жоғары мөлшерде сіңіріп, топырақ қабатында жинақтайтын қойма рөлін атқарады. Топырақтың катион ауыстыру қабілеттілігі. Катион ауыстыру қабілеттілігі топырақ қабатында лай, саз бөлшектерінің мөлшерімен тығыз байланысты. Бұған органикалық зат мөлшерінің аздығы неме- се көптігі əсер етеді. Лай, саз жəне органикалық бөлшектердің саны көбейген сайын топырақ қабатындағы үстілік сіңіру алаңы артады, топырақтың ұстап тұру қабілеті жоғарылайды жəне өсімдіктермен тірі ағзаларға ауыр металдардың сіңуі төмендейді. Топырақтың ка- тион ауыстыру қабілеттілігін сипаттайтын топырақ сіңіру кешені болып табылады. Ауыр металдарды сіңіріп, байлап тастайтын заттарға: силикаттар, алюмсиликаттар, тотықтар, гидрототықтар, минералды тұздар, саз минералдары (каолинит, смектит, иллит, хлорит, вермикулит), карбо- наттар, сульфид, сульфат, хлоридтер, т.б. химикалық қосылыстарды жатқызуға болады. Топырақтың радиоактивті элементтеріТопырақтың радиоактивтігі топыраққа табиғи немесе антро- погендік жолмен келген радиоактивті элементтерден пайда бо- лады. Ол уақыттың бір мөлшерінде бөлінетін ядро сандарымен белгіленеді. СИ жүйесінде радиоактивтік өлшем беккерельмен өлшенеді (1Вк=1с/ бөлшек) немесе белсенділіктің тағы бір өлшемі – кюри (1 Ки=3,7.10’° Бк). Топырақтың радиоактивтігі негізінен табиғи радиоактивті эле- менттермен байланысты (ТРЭ). Бұл радиоактивтіктің түрі əрқашанда азды-көпті мөлшерде барлық топырақтарда кездеседі. Олар: бірін- шісі – топыраққа аналық жыныстармен немесе геохимиялық ағынмен келетін, екінші космогендік (топыраққа атмосферадан келген), яғни ғарыштың сəулелерімен тұрақты элементтер ядроларының қарым- қатынасынан пайда болатын топ болып екі топқа бөлінеді. ТРЭ концентрациясының əлемдік орта мөлшері 1000 Бк/кг (25.10~9 Ки/кг) белсенділікті құрады, бірақ концентрациясының өзі өте үлкен аралықта өзгеріп тұрады (100 еседен кем болмайды), ал ТРЭ-нің топырақ түзуші жыныстардың ішіндегі мөлшеріне байланысты. 1/2 1/2 Топырақтың табиғи радиоактивтігі көбінесе, ауыр метал- дардың реттік нөмірі «Z»82 радиоизотоптарымен (радионукле- идтермен) байланысты. Бұлар: уранның (басы 238U жартылай бөліну мерзімі Т =4,5.109 жыл) актинийдің (басы 235U, Т =7,1.1О8 жыл) жəне торийдің (басы 23 2ТҺ, Т 1/2
туыстықты құрайды. Бұлардың əрқайсысына кезекпен көбінесе, альфа бөлшектер (гелийдің ядросы), кейбіреулері бета жəне гамма бөлшектерін шығаратын 17, 14, 12 радиоактивті изотоптар кіреді. Бөлінген ең соңғы заттар – қорғасынның тұрақты изотоптары: 206Рв, 207Рв, 208Рв. Бұлардың арасындағы изотоптар аз уақыт қана болады жəне олардың пайда болуы аналық радиоизотоптарға байланысты. Бүлінбеген тау жыныстарында əр туынды радиоактивтігінде тепе-теңдік жағдайы байқалады. Ол кезде барлық туынды мүшелерінің саны бірдей болады. Топырақта радиоактивтік тепе- теңдік сақталмайды, өйткені радиоактивтік туыстық құрайтын түрлі элементтердің миграциялық қасиеттері əртүрлі келеді. Мысалы, əрбір туыстық арасындағы шығатын газ түріндегі радон жəне оның көп бөлшегі атмосфераға ұшуы мүмкін. Топырақ түзуші тау жыныстарындағы радиоизотоптардың мөлшерлері көрсетілген. Уран – табиғи уран 234U (0,0058%), 2О6U(О,71%) жəне 238U(99,28%) изотоптарынан тұрады. Уран көптеген тау жыныстарының ішінде кездеседі, ал топырақтарда тұрақты болады. Оның мөлшері, əсіресе, фосфаттарда көп. Сондықтан фосфор тыңайтқыштарында жəне фосфатты тау жыныстарынан түзілген топырақтарда көп кездеседі. Радий – жоғары атомдық салмағы бар 22бRd ауыр химиялық эле- мент. Ол химиялық элементтердің ішінде сілтілі-жер элементтеріне жатады, яғни биофильді кальций магний элементтердің анало- гы. Радийдің ядросы сəулелермен бөлініп, басқа типке айналғанда көп мөлшерде жылу бөліп шығарады. Оны радийлі белсенділік, ал элементтердің өздерін радий белсенділер деп атайды. кесте Топырақ түзуші тау жыныстары табиғи радиоизотоптарының мөлшері (В. А. Ковда., Б. Г. Розанов. бойынша)
Торийдің тау жыныстарындағы мөлшері едəуір. Торий топырақта жəне топырақ өсімдік арасында жылжуы жағынан баяу химиялық элементтерге жатады, бірақ топырақтың жалпы радиоактивтігіне қарағанда, бұл элементті де қоса қараған дұрыс. Торий көптеген химиялық қасиеттерімен уранға ұқсас, сондықтан көбінесе, бір ми- нералдарда кездеседі. Калий-40 жəне рубидий-87 – топырақтың радиоактивтігіне үлкен (50%-ге дейін) үлес қосатын жəне ұзақ уақыт өмір суретін изотоптар, Топырақтағы жалпы калийдің мөлшері белгілі болса, 40К мөлшерін анықтауға болады ( К – жалпы калийдің 0,01 18% құрайды). Бұл – барлық табиғи радиоактивтің ішінде кең тараған изотоп. Бұл эле- ментке қарағанда, рубидий-87-нің рөлі аз, өйткені оның жартылай ыдырау мерзімі ұзақ болады. Көмір-14 жəне тритий – космогендік радиоизотоптар. Табиғи радиоизотоптардың ішінде топыраққа маңыздысы – көмір-14 жəне сутегінің өте ауыр изотопы тритий. Бұлар атмосферада ғарыш сəулелері нейрондары мен азот ядросының əрекеттесуімсн пайда болатындықтан, топыраққа ауадан түседі, сондықтан да олардың мөлшері тұрақты көлемде болады. Антропогендік жағдайдан пайда болған радиоактивтік ядро- лы жарылыс, атом өндірістерінің қалдықтары, т.б. себептермен топыраққа радиоактивтік изотоптарды əкеледі. Атом жарылыстары- нан пайда болған радиоактивтік заттар ауамен таралып жауын-ша- шынмен жерге түсіп, топырақты жəне табиғи суларды радиоактивтік заттармен ластайды. Антропогендік радиоактивтік изотоптар ту- ралы айтқанда, Қазақстан жерінің басым бөлігінде олардың көп тарағанын ескерткеніміз жөн. Оның басты себебі қазақ жерінде уранның негізгі кендері табылып, Одақ кезіндегі атомдық сынақ жа- рылыстары да осында жүргізілгені белгілі. Биологиялық айналымға қосылып, жануарлар денесіне, олар арқылы адамның денесіне еніп, жайылып, радиоактивтік сəуле тигізеді. Ең қауіптісі стронцийдің изотопы (90Sr), цезийдің (137Сs), өйткені олардың жартылай ыдырау уақыты өте ұзақ (Sг - 28 жыл, ‹37Сs - 33 жыл) жəне олардың сəуле шығару күші үлкен болғандықтан, биологиялық айналымға белсенді қатысады. Сондықтан бұл изотоптардың топыраққа сіңіру заңдылықтарын, олардың топырақта жылжу тəртібін жақсы білу керек. Бұл изотоптардың екеуі де топырақтың қатты бөлігіне толық сіңіріледі, сол себептен 80-90% топырақтың жоғары қабатына жи- налады. Топырақтағы радиоактивтік элементтердің мөлшеріне əсер ететін жағдайдың бірі – топырақ түзілу процесінде аналық тау жынысы- ның өзгеру деңгейі. Мысалы, элювиалды карбонатты жыныс- тардан түзілген топырақтарда ТРЭ мөлшері, топырақ түзуші басқа жыныстарға қарағанда, бірнеше есе көп болады. Себебі топырақ түзілу процесіндегі карбонаттардың үгілулері ТРЭ-нің көбеюіне əкеледі. Топырақ құрамы өзі түзілген жыныстардан айырмашылығы көп болса, топырақтағы жəне жыныстардағы радиоактивтік элементтердің мөлшерлері өте алшақ болады, мысалы, шымтезекті топырақтарды алсақ, ТРЭ-нің топырақ қабаттарында терендеген сайын өзгеруі топырақ түзілу процесінің ерекшеліктеріне байла- нысты. Карбонатты топырақтарда жоғарғы гумус қабатында ТРЭ мөлшері жоғары болып, төмендеген сайын азаяды. Күлгіндеу, со- ртандану, балшықтану процестері нəтижесінде ТРЭ эллювиалды қабаттарына немесе глей қабаттарына ауысады, оның мөлшері 1,5-3 есе артады. Орманды-дала, қара топырақ, қара қоңыр, жартылай- шөл, шөл топырақтардың қабаттарында ТРЭ-нің таралу тəртібі анық белгіленбейді. Жалпы табиғи радиоактивтік элементтердің топырақ қабаттарында балшықты бөлшектердің жəне бірлі-жарым тотықтардың таралуымен байланысты. Соңғы кезде топырақтағы радий мен уранның арасындағы, то- рий мен уранның арасындағы қатынасты топырақ түзілу процесінің көрсеткіштері ретінде пайдалану керек деген пікір айтылып жүр. Бұл қатынастарды гидроморфті жəне жартылай гидроморфті топырақтардағы процестерге пайдалануға болады. Басқа топырақтарда бұл көрсеткіштердің өзгеруі анық байқалмайды, ТРЭ топырақтардағы процестерге қатысып, органикалық молекулалар- ды полимерлеу құбылысына қатысып, топырақтың құрылымын жақсарта алады деген де ойлар бар. Ыдыраған радиоактивті сəулелердің реакциялық жоғары белсенділігіне байланысты, сон- дай құбылыстар өтуі мүмкін деп есептелді. Бірақ та мұндай əдіспен топырақтың құрылымын жақсартудың мүмкін еместігі, оған табиғи радиоактивті элементтердің сəулелерінің дозасы бос ра- дикалдарды құруға жетпейтіндігі дəлелденді. Топырақтың табиғи радиоактивтік қасиетін тау жыныстардың жəне топырақтардың жасын анықтау үшін пайдаланады. Радиоактивті əдістердің ішінен уран-қорғасынды, калий-аргонды, рубидий-стронций, радиокөмір тегін пайдаланады. Топырақтың жасын анықтауда радиокөміртекті əдісті қолданады, себебі бұл əдістердің анықтайтын жасы ондаған млн жыл, қай топырақтың болса да жасынан артық. Қазіргі кездегі топырақтардың жасы бірнеше жүз жылдан (күлгін) бірнеше мың жылдық (қаратопырақ). Яғни көміртегінің айналымы күлгін топырақтарда қаратопыраққа қарағанда тезірек болады. жүктеу/скачать 3,79 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||