Қазақстан топырағының ауыр металдармен ластануы

Топырақтың  ауыр металдармен  ластануы  барлық аймақтарды қамтып отыр. Әсіресе, Қазақстан бойынша ірі өнеркәсіптер, кен орындары, қазба байлықтарды өндіру, соғыс - өндірістік қалдықтарды сақтау және оларды көму аймағында ерекше жылдам жүруде. Республика жерінде химиялық қалдықтар 2,3 миллиард тоннаға жетті. Өнеркәсіптерден шығарылған химиялық заттар Шығыс Қазақстан бойынша жылына 5 миллион тоннаға жетіп отырғаны тіркелген. Республика бойынша ластану деңгейі Бетпақ дала, Балқаш өңірі, Мұғаджар, Ертіс өңірі, Маңғыстау, Каспий маңы ойпаты, Іле Алатауы жазықтарында тым жоғары. Сырдария, Шу, Талас, Жайық өзендеріндегі жерлер қорғасын, фтор, бор, мыс сияқты ауыр металдармен ластанған. Бар деректер бойынша Өскемен, Риддер, Зырян қалалары маңындағы жерлерде қорғасынның мөлшері 100 РЗШ, кадмий, мырыш 8-14 РЗШ, мыс 10 РЗШ-ға жеткен. Павлодар, Екібастұз, Қаратау, Тараз тағы басқа өнеркәсіп орындары аймағы геохимиялық ауытқуларға және уытты заттармен ластануға ұшыраған. Семей өңірінің ауыр металдармен ластануы  өте жоғары. Осы жерлерде шоғырланған 154 өнеркәсіп орындарынан жылына 294 мың тонна улы зат қоршаған ортаға шығарылады. Мәселен, мыс 100 РЗШ, қорғасын 100 РЗШ, мырыш 300 РЗШ, хром 100 РЗШ, кобальт 50 РЗШ, никель 50 РЗШ, тағы басқа ауыр металдардың шекті мөлшерінің тіркелгені Семей қаласы бойынша жарияланған әдебиеттерде келтіріледі.

Ауыр  металдардың топырақта таралуы  көптеген факторға байланысты,   негізінен, метеорологиялық жағдайға, ластаушы көздің табиғаты мен топырақтың геохимиялық қасиеттеріне әсер етеді. 2009 және 2010 жылдың мамыр айында қалдық сақтау орнының төрт жағынан (оңтүстік, солтүстік, шығыс және батыс) алынған топырақ сынамаларындағы ауыр металдардың мөлшері   кесте 1 келтірілген.

Кесте 1 - Қазақстан  топырағының ластану мөлшері (мг/кг)

Ескерту: Қазақстан  топырағының ластану мөлшері (мг/кг) 2010, [8]

Қалдық  сақтау орны маңайының ауыр металдармен  қаншалықты ластанғаны кестеде көрсетілген. Мысалы, қорғасынды алсақ шығыс жағында (2007 ж) ең төменгісі 65,6±0,02 мг/кг ал, ең жоғарғысы оңтүстігінде 98,4±0,02 мг/кг, бұл көрсеткіш ШМК-дан 2,18±0,2 есе, ал оңтүстігінде 3,28±0,2 есе артық екендігін көрсетеді. Бұндай нәтижелер барлық элементтерге тән екендігін кестеден көруге болады.

Экологиялық қиын жағдай Орталық Қазақстан жерлерін де қамтып отыр. Мұнда жердің техногенді бүлінуі, өнеркәсіптік қалдықтарымен  ластану, ауыр металдардың жинақталуы тұрақты жағдайға айналған. Кейбір аймақтарда топырақтың тозуы, бүлінуі және шөлге айналуы Ертіс, Әмудария мен Сырдария өзендерінің су бассейнінің азаюы, Арал теңізінің тартылуымен тікелей байланысты болып отыр. Мәселен, Оңтүстік Қазақстанда Арал аймағының экологиясына байланысты 2 миллион га жер шөлейттеніп кеткен және Жаңадария өңіріндегі 3 мың га қара сексеуіл орманы біржола жойылу үстінде. Арал өңірі мен Сырдария өзенінің аңғары бойынша топырақтың химиялық улы заттармен жылдам жүруде. Жүргізілген зерттеу жұмысы бойынша, Қазақстан өңірінің әр түрлі аймақтарындағы  топырақта  токсиканттардың жинақталуы әр түрлі болатынын көрсетті.

Зерттелген жылдар бойына  топырақта  металл иондарының мөлшері өзгеретіндігін көрсетті. 2008 жылы  топырақта қорғасын иондарының мөлшері ОА - 15,78±1,21 мг/кг, ҚҚ - 9,09±0,88 мг/кг және СА - 6,42±0,54 мг/кг тең болып, ШРК (ШРК=20,0 мг/кг) төмен болды. Талдау жұмысында топырақтағы қорғасын ионының ШРК жоғары болған жағдайы тіркелген жоқ. Қазақстан өңірінің аймақтарына жүргізілген зерттеу жұмысында  топырақта кадмий иондары бойынша ШРК (ШРК=1,0 мг/кг) жоғары болған жағдайлар анықталған жоқ. Сонда, 2008 жылы СА (0,60±0,04 мг/кг), ҚҚ (0,52±0,03 мг/кг), ОА (0,47±0,03 мг/кг) тең болды Зерттеу жұмысы барысында топырақта  мыс иондарының (ШРК=3,0 мг/кг) және мырыш (ШРК=20,0 мг/кг) иондарының ШРК концентрациясы анағұрлым жоғары болғаны анықталды.

Зерттеу жұмысы басында (2007 ж) СА, ҚҚ және ОА топырақтарындағы мыс иондарының концентрациясы 23,25±1,96, 12,19±1,35 және 9,23±0,71 мг/кг, ал мырыш иондары 86,00±5,12, 68,92±3,96 және 70,21±3,77 мг/кг тең болып, келесі жылдары айтарлықтай өзгеріс болған жоқ.

2009 жылы жүргізілген зерттеулерде Қазақстан өңірінің үш аймақтарындағы  топырақта  токсиканттардың маусымдық нақты динамикасы көрсетілген.  Топырақта  қорғасын катиондарының төменгі мөлшері қыста тіркелді және ол СА - 17,09±0,97 мг/кг, ҚҚ - 9,09±0,68 мг/кг және ОА - 6,45±0,34 мг/кг тең болды. Көктемде барлық үш аймақта да топырақтағы қорғасын иондарының мөлшері артты, бірақ қыста тіркелген көрсеткіштен жоғары болды. Қыс мезгілінде топырақтағы кадмий иондарының мөлшері төменгі шамаға, СА - 0,63±0,03 мг/кг, ҚҚ - 0,52±0,03 мг/кг, ОА - 0,47±0,02 мг/кг тең болды. Мыс және мырыш иондарының мөлшерінің динамикасы қорғасын және кадмий иондарымен ұқсас болды. 2010 жылы арнайы жүргізілген зерттеу жұмысында Қазақстан өңірінің  топырақ  құрамындағы бірқатар аниондарда айырмашылықтар байқалды. 2008-2010 жылдары Қазақстан өңірінің әр түрлі аймақтарындағы  топырақта  мыс (Cu, ШРК=3 мг/кг ) және мырыш (Zn, ШРК=20 мг/кг) иондарының мөлшерінің өзгерістері байқалуда.

2. Ақтөбе  қаласының техногенез жағдайындағы  топырақ – өсімдік жүйесіндегі  ауыр металдар және олардың  қаланың экологиялық жағдайына  әсері

2.1 Ақтөбе  қаласының  топырақтарының физика – географиялық сипаттамасы

Ақтөбе қаласы Орал тауларының теңіз деңгейінен биіктігі 217-223 м аралығындағы тау бөктерінде, солтүстік батыс жағында теңіз деңгейінен биіктігі 300-350 м болатын төбешіктің оңтүстік шығыс бөлігінде орналасқан. Қала климаты шұғыл континентальды, ауа температурасының тәуліктік және жылдық амплитудасы жоғары болып келеді. Абсолютті минимумы -12,8⁰ С, албсолютті максимумы +23°С. Жылдық орташа ауа температурасы 6,0⁰ С. Климаты салқын және жылы кезеңдерде үлкен ауытқушылықпен сипатталады. Ең суық қаңтар айының орташа айлық температурасы - 13,9°С құраса, ал ең жылы шілде айында +23,0°С. Желдің орташа жылдық жылдамдығы 4,7 м/с. Ең аз жауын-шашын (10,4 мм) қыркүйек айында, ал ең көп мөлшері мамыр айында (42 мм) жауады. Қалада жылына орта есеппен 300,5 мм жауын-шашын түседі.

Жер бедері. Облыстың үлкен аумағын жоталар алып жатыр. Орал тауларының оңтүстік сілімдері солтүстік жағында, Мұғаджар таулары орталық бөлігінде. Оңтүстік-шығыс бөлігінде ірі шөлдер Қарақұм; Үлкен және Кіші Борсық орналасқан. Торғай үстірті облыстың солтүстік-шығысында орналасқан.

Топырағы. Оңжағалық жазық бөлігінің топырағы төрттік дәуірдің жеңіл  механикалық құрылысында құм, саз бар жыныстардан    құралған.    Сол

жағалауда топырақ  құраушы жыныс ретінде тұзды  саз және ауыр саздық қатынасады.  Қазақстанның ұсақ шоқылы аудандарында топырақ жамылғысы жоқ, ертедегі  ескі кристалдық жыныстар кездеседі. Борпылдақ үгілмелі материалдар шоқылардың баурайында бұл жердегі дамушы топырақты ұсақ тастарға айналдыруға себепші болды. Шоқылардың арасында орналасқан тұз тасушы саздар ашық түсті каштан топырақтарды тұздандырып, сор, сортаң, солодиді жасайды.

Жер асты суларының жоғары қарай атқылап  шығуынан тұз жақын жатқан минерал  суларынан топырақтың жоғарғы горизонтына  шығады. Тұзы жердің бетіне жиналатын нағыз тұзды топырақты сор топырақ дейміз. Жазық жер беті сордың ақ дақтарымен шұбарланған. Солар сортаң жерлердің жер асты суларының деңгейінің төмен түскен жерлерінде жиі кездеседі. Осындай тұздың мол  болуынан  жоғарғы қабаты шайылып төмендейді де, кейбір тереңдікте тұз жиналады. Батыстағы көктерек-қайың түбіндегі шоқтарда артық дымқылдықтың болуынан әрі қарай топырақты шаюдан сортандар солодилерге айналады. Осы топырақтың жоғарғы горизонты кремнеземмен байытылып, оларға ақ бояу түсін береді.

Облыстың  солтүстігінде қаратопырақ дамыған  ол климаттың қолайлылығына байланысты салыстырмалы өсімдік жамылғысында қарашірік құрылуына себебін тигізеді.Қарашіріктің құрамы 5-7%. Ол жоғарғы горизонтта топыраққа қою бояу береді, қалыңдығы 60-80 см-ге жетеді. Бұл топырақ біршама жоғаргы өніммен ерекшеленеді.

Оңтүстікке  қарай қара топырақты белдеу екі  белдеу астына қою каштан және ашық каштанды топыраққа ауысады. Оларға тұздылық қасиет тән. Кою каштанды топырақ подзонасы құрғақ далалы ауданды алып жатыр Ашық каштанды подзона шөлді дала ауданын алып жатыр. Қою каштанды топырақ егістік қабатта 3-4% гумустың қалыңдығы 18-20 см. Ашық сарғылт топырақ онша үлкен емес, 2-3% гумустың құрамымен айырмашылық жасайды. Горизонтта гумустың қалынңдығы - 12-15 см[10].

Ерекше топырақтың құрамын құрайтын шабындық топырағының құрылуына 2-3 м терендікте жатқан жер асты суларының маңызы бар. Топырақтың құрылуы сулану режиміне, жер асты суларының минералдану сипатына, сол сияқты топырақ құрушы жыныстардың ерекшелігі мен өсімдіктеріне байланысты болады. Осы факторлардың қатынасына байланысты шабындық топырағының бір типі құрылады.

Шабындық  жайылым топырағының айырмашылағы жоғарғы горизонт топырағының лай  болуы, мал азығының базасын дамыту үшін мүмкіндік жасайды. Жер игерушілер қара топырақты және қою сары топырақты пайдаланады. Бірақ қатаң, күрт континентальді климат жер шаруашылығының жұмысын қиындатады. Сондықтан бәрінен бұрын топырақта суды сақтау, жинау туралы кешенді жұмыстар жүргізу керек. Горизонттың жоғарғы жағы, жыртылған жерлерін тозандату қара топырақта 97%   жетеді,  қою сарғылт каштан топырақта 98%, яғни бұл топырақтар іс жүзінде ауыл шаруашылығында қолдауға құрылымсыз болды. Күшті заңдату құрылымы мен топырақтың механикалың құрамы эрозия процестеріңің пайда болуына әсер етеді. Оған облыстың көптеген табиғат аудандары жатады.

Жерді дұрыс  пайдаланбау дағдырысқа  ұшырататынын тарих  көрсетті. Жерді селсоқ игеру  және бұл жерлерді пайдалану біртіндеп  құрғақшылыққа айналдырады.  Осылай топыракты пайдалану нәтижесінде  ол бұрыңғы құнарлылығын жойып эрозияға ұшырады. Топырақтың құнарлылығын нашарлатуға  негізгі себеп жайылым жердегі  малдардың санының көбеюі және эрозия.

Эрозия  өте қатты көңіл аударатын  мәселе. Топырақты дұрыс өндеуді  тандай алмаса және агротехниканы бұзса, жыртылған жер қабаты желмен ұшып, су тасқындары шайын кетеді. Облыстың айдалған жерлерімен жайылым жерлердің  бәрінде эрозиялық процестер  дамыған. Соңғы жылдары ауыл шаруашылық мәдени өсімдіктерінен жоғарғы өнім алу мақсатында жыртылған жер  тыңайтқыштарды, пестицидтерді интенсивті пайдалану топыраққа қосымша кері әсерін тигізді. Одан басқа уландырғыш препараттар босқа жиі қолданылды. Пестицидтердің тек - 1 % ғана мақсатқа жетеді, қалған оның массасы жердің астында шөгіп, суды уландырады.

Облыстың солтүстік-батыс бөлігі түрлі-шөпті-селеулі және жусанды-дәнді  дақылдар өскен сортаң дақтары бар  қара топырақтар және күңгірт қарақоңыр  топырақтар, өзен аңғарлары бойынша шалғындық өсімдіктер, терек, ырғай, бұталар өседі. Ақтөбе қаласының әртүрлі шағын аудандарында зерттеу жұмысы 2005-2009 жылдардың аралығында іске асырылды. Зерттеу жұмыстарын жүргізуге қаланың төрт шағын ауданы таңдалып алынды. Таңдап алынған төрт жерден бес қайталанымда топырақ үлгілері алынды, алынған бес нүктенің ара қашықтығы 100 м құрайды.

1. Зерттеу жүргізілген бірінші учаске қаланың солтүстік бөлігінде зауыттар мен ЖЭО орналасқан аудан. Зерттеуге алынған учаске айналасын кәсіпорындар, жылу орталықтары, ірі автомагистральдармен шектелгендіктен және ағаштектес өсімдіктердің өсіп тұруына байланысты бес қайталанымда топырақ және өсімдік үлгілері алынды.
2. Зерттеу жүргізілген екінші учаске темір жол вокзалы аумағы мен сол

бағытта жүретін автокөліктер магистралы таңдалды (ТЖВ).

3. Үшінші алынған учаске қаланың Нұрғасыр мешітіне қарама-қарсы  

орналасқан Абай атындағы саябақ.

4. Төртінші алынған учаске бақылау нұсқасы ретінде қаладан 7 км

қашықтықта орналасқан Қарғалы  елді мекені.

Ақтөбе  қаласының әр түрлі жерлерінен алынған  топырақтарда қазылған қазба-шұңқырлар  арқылы топырақтың морфологиялық сипаттамасы  әртүрлі экологиялық жағдайдағы күңгірт қарақоңыр топырақтардағы ерекшеленетін белгілерін анықтауға  мүмкіндік берді. Зерттеу нысанынан алынған топырақ үлгілеріндегі карбонаттар мөлшері сурет 1 берілген.

Сурет 1 - Зерттеу нысанынан алынған топырақ үлгілеріндегі карбонаттар мөлшері, %.

Ескерту: Зерттеу нысанынан алынған топырақ үлгілеріндегі карбонаттар мөлшері, % 2009, [11]

Саябақтағы  зерттелген жер телімінің морфологиялық  құрылымы толық дамыған және генетикалық  қабаттарға анық бөлінген. Саябақта қазылған қазба шұңқырда НСІ-нан 0-17 см тереңдікте әлсіз, ал 62-100 см тереңдікте қызу қайнайтыны байқалды. Қарғалы елді мекенінен қазылған қазба-шұңқырда 45 см-де, ТЖВ маңындағы қазба-шұңқырларда 67 см тереңдіктен бастап қызу қайнайтыны анықталды. Зауыт маңынан қазылған қазба-шұңқырларда, тіпті жоғарғы қабатынан бастап, қызу қайнайды. Саябақта қазылған қазба-шұңқырдағы топырақтардың жоғарғы қабаттарында карбонаттардағы көмір қышқыл мөлшері 3,37-3,88%-ды құрайды, карбонаттардың көбі 62-100 см тереңдікте болатыны анықталды. Біздің деректеріміз басқа ғалымдардың алған нәтижелерін растайды. Қарғалы елді мекенінен қазылған қазба-шұңқырдағы және ТЖВ маңындағы қазба-шұңқырлардағы топырақ кескіндерінде карбонаттар тереңгі қабаттарында көбірек кездеседі, кескіндерде тілсымақтар мен сызаттар байқалады, демек, сілтісіздену үрдісі жүруінің дәлелі. Зерттеу нысандарының барлығында да карбонаттар мөлшері топырақтың жоғарғы қабатынан төменгі қабатына қарай артады.