Ғылыми жетекші: PhD, қауымд. профессор Мадибеков А.С.
Зерттеу нысаны – Жетісу облысы.
Жұмыстың мақсаты – Жетісу облысының экожүйелік тұрақтылығына топырақ жамылғысы сияқты жинақтаушы орталардың ластануының әсерін зерттеу және бағалау арқылы өңірдің экологиялық тұрақтылығын қамтамасыз ету бойынша тиімді стратегияларды әзірлеу.
Зерттеу әдістеріне химиялық-аналитикалық, хроматографиялық, атомды-абсорбциялық және картографиялық әдістер, жүйелік және салыстырмалы талдау, сондай-ақ ақпаратты өңдеуге арналған компьютерлік технологияларды пайдалану кіреді.
Алынған нәтижелер: 2024 жылға арналған Күнтізбелік жоспарға сәйкес облыс аумағындағы депонирлеуші орталардың қазіргі экологиялық жағдайына талдау жүргізілді. Мониторингтік учаскелердің орналасуы анықталды, топырақ үлгілерін іріктеу және химиялық-токсикологиялық талдау бойынша далалық және зертханалық зерттеулер жүргізілді, топырақтың ластану деңгейі мен оның кеңістіктік таралуы бағаланды. Улы қосылыстармен топырақ ластануының таралу карталары құрылып, алынған нәтижелерге жүйелі талдау жасалды.
Облыс аумағындағы жинақтаушы орталардың қазіргі экологиялық жағдайын талдау
Жетісу облысы табиғи-климаттық жағдайы қолайлы аймақта орналасқан, табиғи ресурстарға, құнарлы жерлерге және су айдындарына бай өңір. Облыстың стратегиялық маңызы көлік дәліздерінің өтуімен және шекаралас елдерге жақындығымен айқындалады. Өңір экономикасы аграрлық және индустриялық секторларға негізделген, бұл экономикалық тұрақтылықты қамтамасыз етеді, алайда бұл жағдай қоршаған ортаға антропогендік қысымды арттырады. Инфрақұрылымдық шектеулер қалдықтарды қайта өңдеуді және экологиялық қорғанысты қиындатады.
Ауаны ластайтын негізгі көздер – жылу энергетикасы кәсіпорындары, автокөлік, сондай-ақ аграрлық және құрылыс секторларының объектілері. Соңғы жылдары тазарту құрылғыларын жаңғырту сияқты табиғатты қорғау шаралары іске асырылуда, бұл бейорганикалық шаң, күйе, көмірсутектер мен ауыр металдардың шығарындысын азайтуға ықпал етті. Алайда атмосфералық ластану индексі (АЛИ) жоғары ластану деңгейін көрсетеді, әсіресе жылу энергетикасы мен көлік шығарындылары күшейетін қыс мезгілінде. "Қазгидромет" РМК мәліметтері бойынша, соңғы бес жылда РМ-10 және РМ-2,5 өлшенген бөлшектер, көміртек тотығы және күкіртсутегі бойынша ШРК-ның көптеген асып кетулері тіркелді.
Су айдындарының ластану көздері – коммуналдық қызметтер (барлық тастаулардың 95 %), тау-кен өндіру және тамақ өнеркәсібі. Негізгі ластаушылар – "Қараталирригация" және "Жетісу водоканал" ШЖҚ КМК сияқты коммуналдық кәсіпорындар. 2023 жылғы мәліметтерге сәйкес, өңірдегі су айдындарының су сапасы 2-сыныпқа жатады және өлшенген бөлшектер, нитриттер мен фосфор бойынша ШРК-ның асып кетуі байқалады.
Топырақтың ластануы, әсіресе Талдықорған, Текелі және Жаркент қалаларында, қорғасын мен мырыштың жоғары концентрацияларымен сипатталады, бұл Текелі қорғасын-мырыш комбинатының қызметімен байланысты. Бұл заттар топырақтың физикалық және биологиялық қасиеттерін нашарлатып, құнарлылығын төмендетеді және халықтың денсаулығына қауіп төндіреді. Сондай-ақ ауыл шаруашылығы жерлерінде антропогендік әсерлерден туындаған топырақ деградациясы тіркеліп отыр, бұл олардың өнімділігіне теріс әсер етеді.
Жалпы, облыстың дамуы табиғи ортаға антропогендік қысымды күшейтеді. Урбанизация және энергетика мен аграрлық кәсіпорындардың белсенді қызметі биологиялық әртүрліліктің азаюына, су ресурстарының тозуына және шөлейттенуге әкелуде. Жетісу облысының қазіргі экологиялық жағдайы мониторингті күшейтуді және табиғатты қорғау шараларын жаңғыртуды талап етеді. Антропогендік жүктемені азайтуға жүйелі көзқарасты енгізу және табиғи ресурстарды тиімді басқару өңірдің тұрақтылығын қамтамасыз етуде басты рөл атқарады.
Топырақтың ластану деңгейін және олардың кеңістіктік таралуын бағалау. Топырақтағы улы қосылыстардың таралу карталары
Облыс аумағындағы топырақтардың химиялық-токсикологиялық талдау нәтижелері аймақ экожүйелерінің жай-күйін анықтайтын ауыр металдар мен басқа да химиялық көрсеткіштердің таралуының келесі заңдылықтары мен ерекшеліктерін көрсетті.
Жетісу облысы топырақтарының рН мәні 5,7-ден 8,1-ге дейін өзгеріп отырады, бұл қышқылдылықтың әртүрлілігін көрсетеді және қалыпты биологиялық белсенділікті қолдайды. Көптеген топырақтар бейтарап немесе сәл сілтілі реакцияға ие, бұл микробиологиялық құрамның денсаулығына ықпал етеді. Топырақтардың минералдануы 20-дан 3240 мг/дм³ аралығында өзгереді; тұздардың жоғары мөлшері, әсіресе ауыр гранулометриялық құрамдағы топырақтарда ауыр металдардың жиналуына ықпал етеді. Өңірдің топырақтары құмдыдан саздыға дейінгі әртүрлі типтерді қамтиды, бұл олардың ластаушы заттарды ұстап тұру қабілетіне әсер етеді. Сазды және саздақты топырақтар ауыр металдарды тиімді жинақтайды, ал құмды топырақтар, өткізгіштігі жоғары болғандықтан, металдардың шайылуына бейім, бұл олардың жиналу қаупін азайтады.
Мыс мөлшері 0,003-тен 0,037 мг/кг-ға дейін өзгереді. Жоғары концентрациялар ауыр саздақтар мен құмдауыттарда 24, 26 (0,037 мг/кг дейін) және 28 (0,036 мг/кг дейін) нүктелерінде анықталды, бұл антропогендік ластану көздерінің жақындығымен және осы топырақтардың сорбциялық қабілетімен байланысты болуы мүмкін. Ең төменгі мыс мөлшері (0,003 мг/кг) құмдауыт топырақтарда тіркелді, мысалы, 46-нүктеде.
Мырыш концентрациясы 0,006-дан 0,195 мг/кг-ға дейін өзгереді. Ең жоғары мәндер (0,195 мг/кг дейін) облыстың шығыс және оңтүстік-шығыс бөліктерінде, Сарқан мен Жаркент маңында байқалды. Бұл жерлердегі өнеркәсіптік және ауыл шаруашылық қызметпен байланысты күшті локальды ластануға меңзейді. Ең төменгі концентрациялар (0,008 мг/кг) облыстың орталық және батыс бөліктерінде байқалады.
Қорғасынның төмен концентрациясы облыстың солтүстік және орталық бөліктеріндегі құмды топырақтарда тіркелген, әсіресе Балқаш көлі мен Талдықорған және Сарқан қалалары маңында (0,006–0,007 мг/кг). Ең жоғары концентрациялар шығыс және оңтүстік-шығыс бөліктерде, Қытаймен шекара мен Жаркент маңында байқалған, бұл трансшекаралық ластану мен өнеркәсіптік қызметтің ықпалын көрсетеді.
Кадмий мөлшері 0,001-ден 0,009 мг/кг-ға дейін өзгереді. Жоғары деңгейлер минералдануы жоғары аймақтарда – Сарқан, Талдықорған маңындағы 26, 34, 35-нүктелерінде, сондай-ақ Жалаңашкөл көлі маңында (29 және 30-нүктелерде) байқалады. Мұндағы жоғары минералдану кадмийдің топырақта ұсталуы мен жинақталуына жағдай жасайды.
Кобальт концентрациясы 0,015-0,030 мг/кг аралығында. Ең жоғары мөлшер ауыр саздақ топырақтарда (0,030 мг/кг дейін) тіркелген. Бұл топырақтардың антропогендік жүктеме жоғары аймақтарда (орталық және оңтүстік бөліктер, ҚХР шекарасы) кобальтты жинақтауға бейімділігін көрсетеді.
Никель мөлшері 0,0081-ден 0,024 мг/кг-ға дейін өзгереді. Ең жоғары концентрациялар шығыс бөліктегі 26 және 28-нүктелерде тіркелген, бұл глинистый топырақтардың металлдарды ұстауға қабілеттілігімен байланысты болуы мүмкін. Төмен концентрациялар орталық және батыс аймақтарда байқалады.
Талдау нәтижелері көрсеткендей, ауыр металдар мен химиялық көрсеткіштердің таралуы топырақтың гранулометриялық құрамына және минералдануына тікелей тәуелді. Глинистый және саздақ топырақтар жоғары сорбциялық қабілетке ие және ауыр металдардың ұзақ мерзімді жинақталу ортасына айналуы мүмкін. Құмды және құмдауыт топырақтар өткізгіштігі жоғары болғандықтан, ластануға аз бейім келеді.
Ауыр металдардың жоғары мөлшері тіркелген аудандар көбінесе ауыл шаруашылығы мен өнеркәсіптік қызметпен, сондай-ақ көлік инфрақұрылымымен байланысты. Бұл деректер болашақта топырақты ластанудан қорғау және экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету бойынша ұсыныстар әзірлеу үшін аса маңызды.
Алынған нәтижелердің жүйелі талдауы
Топырақтың химиялық-токсикологиялық жай-күйіне жүргізілген жүйелі талдау облыс топырақтарының құрамының табиғи және антропогендік факторлар әсерінен айтарлықтай әртүрлі екенін көрсетті.
Қышқылдықтың өзгеруі (рН 5,7–8,1) және минералданудың кең диапазоны (3240 мг/дм³ дейін) топырақ жамылғысының жоғары гетерогендігін көрсетеді. Бейтарап және сәл сілтілі реакция басым аумақтарда биологиялық белсенділікке қолайлы тұрақты жағдайларды қамтамасыз етеді. Ал шығыс және оңтүстік-шығыс бөліктеріндегі жоғары минералдану, әсіресе ауыр саздақтар мен глиналарда ауыр металдарды ұзақ мерзімге жинақтауға жағдай жасайды.
Гранулометриялық құрам да маңызды фактор. Саздақ және глинистый топырақтар металлдарды жақсы ұстап қалуға қабілетті. Керісінше, құмды топырақтар өткізгіштігі жоғары болғандықтан, ластаушыларды шайып жібереді, бұл оларда ауыр металдардың ұзақ уақыт жиналуын болдырмайды.
Спектрометриялық талдау нәтижелері жергілікті ауыр металл ластануының ошақтарын – мыс, мырыш, қорғасын, кадмий, кобальт және никель – анықтады. Бұл аймақтар шығыс және оңтүстік-шығыс бөліктердегі саздақ және глинистый топырақтарда шоғырланған және олар ауыл шаруашылығы, өнеркәсіп және көлік салаларының антропогендік ықпалымен тығыз байланысты.
Жоғары ауыр металл концентрациялары топырақтың ұзақ мерзімді ластануының дәлелі бола отырып, су экожүйелері үшін де қауіп төндіреді, себебі мұндай топырақтар ластаушылардың резервуары ретінде қызмет етіп, оларды біртіндеп жерүсті және жерасты суларға шығара алады.
Жүйелік талдау көрсеткендей, топырақтың ластану деңгейі табиғи (қышқылдығы, минералдануы, құрылымы) және антропогендік факторлардың (ауыл шаруашылығы, өнеркәсіп, көлік) өзара әрекетіне байланысты. Бұл нәтижелер топырақтың экологиялық жай-күйін бағалауда және ауыр металдармен ластануын басқару мен қоршаған ортаны қорғау стратегияларын әзірлеуде осы факторларды міндетті түрде ескеру қажеттігін айғақтайды.
ДАЛАЛЫҚ ЖҰМЫСТАР БАҒДАРЛАМАСЫ
1. Далалық жұмыстарды жүргізудің негіздемесі. Далалық зерттеулер гидрофизикалық және гидрохимиялық көрсеткіштер кешенін өлшеу және талдаумен, сондай-ақ топырақ жамылғысынан сынамалар іріктеумен жүзеге асырылды. Бұл зерттеулер химиялық құрамды (гранулометриялық құрам, рН, ауыр металдардың (Cu, Zn, Pb, Cd, Co, Ni) және ПХБ құрамын) анықтау мақсатында жүргізілді және Жетісу облысының аумағындағы табиғи нысандардың улы қосылыстармен ластану деңгейіне кешенді экологиялық-аналитикалық баға беруге мүмкіндік береді. Далалық және зертханалық зерттеулер нәтижелері осы жоба бойынша аралық есепке енгізілді.
2. Орындау түрлері:
Жобаның Күнтізбелік жоспарына сәйкес және зерттеу ерекшеліктерін ескере отырып келесі жұмыстар атқарылды:
- далалық материалдарды жинау (топырақ сынамаларын іріктеу);
- токсикологиялық талдауға арналған сынамаларды дайындау;
- ПХБ анықтау үшін жиналған үлгілерді экстракциялау;
- Институт зертханасында токсикологиялық талдау жүргізу.
3. Далалық материалдарды жинау.
Жетісу облысы аумағындағы топырақ жамылғысынан сынама алу үшін негізгі нүктелер 1-суретте көрсетілген.
Сурет 1 – Топырақ сынамаларын алу нүктелері көрсетілген карта-схема
4. Далалық зерттеулер нәтижесінде алынған материалдар
1. Топырақ сынамаларын іріктеу жөніндегі далалық жұмыстар келесі сатыларды қамтыды:
- топырақ сынамаларын іріктеу;
- сынама дайындау: ауыр металдарды (Cu, Zn, Pb, Cd, Co, Ni) анықтауға арналған 250 мл;
- топырақ пен судан ПХБ анықтауға арналған n-гексанмен экстракция (50 мл).
Топырақ сынамаларын белгіленген нүктелерде іріктеу бір немесе бірнеше қабаттардан, генетикалық горизонттардан тұратын сынақ алаңында "конверт" әдісімен, диагональ бойынша, әрбір сынама осы топырақ түрінің ерекшеліктерін бейнелейтіндей етіп жүргізілді. Нүктелік сынамалар саны ГОСТ 17.4.3.01-83 талаптарына сәйкес болуы тиіс. Топырақ сынамаларын іріктеу кезінде барлық дайындық кезеңдерінде олардың екінші реттік ластануынан қорғалуын қамтамасыз ету маңызды шарт болып табылады. Ауыр металдарды анықтауға арналған топырақ сынамалары құрамында металл жоқ құралмен іріктелді.
Біріктірілген сынама бір сынақ алаңынан алынған бірнеше нүктелік сынамаларды араластыру арқылы жасалды. Химиялық талдау үшін біріктірілген сынама кем дегенде бес нүктелік сынамадан тұруы тиіс. Оның массасы 1 кг-нан кем болмауы керек. Беткі қабаттарда таралатын ластаушы заттармен (ауыр металдар, ПХБ) ластануды бақылау үшін – 0–5 см және 5–20 см тереңдіктен әрқайсысы 200 г-нан аспайтын массамен қабат бойынша нүктелік сынамалар іріктелді. Химиялық талдау үшін топырақ сынамалары ГОСТ 5180-75 бойынша ауада құрғақ күйге дейін кептірілді. Ауада кептірілген сынамалар мата қапшықтарда, картон қораптарда немесе шыны ыдыстарда сақталды.
Химиялық реактивтермен және құралдармен жұмыс істеу кезінде техника қауіпсіздігі мен сақтық шаралары өндірістік еңбекті қорғау және қауіпсіздік техникасы нұсқаулығына сәйкес сақталды.
5. Экспедициялық маршрут қауіпсіздік техникасы, еңбек және демалыс режимі талаптары ескеріліп жасалды.
6. Экспедициялық зерттеулер барысында орындалған жұмыс көлемі
Жүргізілген байқауларға физика-химиялық параметрлерге (топырақтың гранулометриялық құрамы, рН), ауыр металдарға (Cu, Zn, Pb, Cd, Co, Ni) және ПХБ конгенерлік құрамына арналған сынамаларды іріктеу кірді. Бұл көрсеткіштер топырақ сынамаларында да анықталды.
Қорытынды
Институт зертханасына гидрохимиялық және токсикологиялық талдау үшін барлығы 104 топырақ сынамасы жеткізілді.
Қойылған мақсат пен міндеттер Далалық жұмыстар бағдарламасына сәйкес толық көлемде орындалды. Далалық және зертханалық зерттеулер нәтижелері 2024 жылға арналған аралық есепке енгізілген.
Зерттелетін аумақтағы дала жұмыстарының фоторепортажы
Толық ақпаратты Институттың Facebook парақшасында мына сілтеме бойынша алуға болады https://www.facebook.com/share/v/1AXhumFJTx/