Химиялық экологияның практикалық негізі

Атмосфералық ауа сапасын бағалау. Қышқыл жаңбырлардың өсімдікке, металл бұйымдарына әсері. Қышқылды жаңбыр – атмосфералық жауын-шашын түрлері (оған қар да жатады). Жаңбыр құрамында қышқылдың(pH<5,6) болатындығы ауа құрамында өндіріс қалдықтары (мыс., SO₂, NO₂, HCl, т.б.) мөлшерінің көптігіне байланысты. Осындай жауын-шашын түскен топырақ пен су айдындарының қышқылдығы артып, соның нәтижесінде қоршаған ортаның экожүйесі деградацияға ұшырайды. Атап айтсақ, су айдындарындағы балықтар мен су жануарлары жаппай қырылып, топырақ құнарсызданып, жеміс-жидек пен көкөніс және орман ағаштары өспей, солып қалады. Атмосфера құрамына еңген өндіріс қалдықтары күкірт диоксиді және азот оксидтері ондағы ылғалмен әрекеттесіп күкірт және азот қышқылдарын түзеді. Соның әсерінен жерге жауатын жаңбыр мен қар қышқылданады. Әдетте рН 5,6 кем болса жауын- шашын «қышқыл жаңбыр» деп аталады.

Күкірт және азот оксидтері металургия өндірісінде және көмір, мұнай мен әр түрлі газдар жиналған кезде түзіліп атмосфера құрамына енеді, күкірт оксиді жылу электр станциясынан бөлінсе, азот оксиді автомобильде жанармай жанған кезде түзіледі. Ғалымдардың зерттеуіне сүйенсек бір тонна отын жанғанда , жылу электр станциясында орта есеппен 150 кг, ал автомобиль моторында 1кг бензин жанғанда, 270 г ластағыш заттар бөлінеді. Көмірді және мұнайды жаққан кезде түзілетін күкірт диоксиді газы атмосферада күкірт триоксидіне дейін тотығады.

Түзілген оксид

2SO₂ +О₂ → 2SO₃

SO₃ +Н₂О→ Н₂SO₄

Күкірт қышқылы ауа құрамында аэрозоль және майда тамшы түрінде болады. Азот оксиді де ауадағы ылғалмен әрекеттесіп, азот қышқылына айналады.

2NO + O₂ →2NO₂

4NO₂ +2Н₂О+О₂ → 4НNO₃

Қышқыл жаңбырлар топырақ құрамына еніп,өсімдіктердің өсіп-жетілуіне қорек болатын қажетті заттармен бірге улы ауыр және жеңіл металдардың еруіне мүмкіндік туғызады. Өз кезегінде улы заттар келеңсіз жағдайларға алып келеді. Мысалы, аздап қышқылданған судағы алюминий мөлшерінің 0,2 мг/л балықтар үшін өте қауіпті, сонымен қатар ағаштардың өсуін тежейді.Қышқыл жаңбыр әсерінен ормандардың құрғақшылыққа және ауруға төзімділігі нашарлайды. Ал орман – табиғат санитары. Барлық тірі ағзаның тыныс алуына қажетті оттегінің мөлшеріне де әсер ететіні белгілі.

Жаңбыр тамшыларында еріген күкірт қышқылы атмосферада тұман түзіп, адамдардың аллергия және басқа аурулармен науқастануына әкеледі. Қышқыл жаңбырларды болдырмаудың негізгі тәсілі техникалық қондырғыларды қолдану арқылы күкірт және азот оксидтерін атмосфераға жібермеу.

Су сапасының жалпы және қосынды көрсеткіштері.Су — сутегі мен оттегінің қалыпты жағдайларда тұрақтылығын сақтайтын қарапайым химиялық қосылысы. Ауыз су, тіршілік көзі, ол Жер шарының 3 / 4 бөлігін алады, тірі ағзалардың 60-70%-ы, ал өсімдіктердің 90 % -ы судан тұрады. Жер бетінде тіршілік ең алғаш сулы ортада пайда болды. Су — бүкіл тіршілік иелерінің негізгі құрамдас бөлігі. Бұдан басқа судың тіршілік үшін физикалық-химиялық қасиеттердің: жоғары жылу өткізгіштік және жылу сыйымдылық, жоғары тығыздық, ауа тығыздығының шамамен 800 есе артуы, мөлдірлік, тұтқырлық, қатқан кезде мұздың көлемін ұлғайтуы және тағы басқа қолайлы қасиеттері болады. Біржасушалы және көпжасушалы ағзалар жасушаларының биохимиялық үдерістерінің барлығы сулы ортада өтеді. Су әр түрлі климаттық жағдайлардағы физиологиялық үдерістердің калыпты өтуіне себепкер болады. Ол сондай-ақ көптеген минералдық және ағзалық заттардың жақсы еруіне себепкер бола алады. Табиғи су құрамында сан алуан тұздың болатыны да сондықтан. Ағзалар жұғымды заттарды тек еріген түрінде сіңіреді.

Сулы орта.Сонымен бірге сулы ортаның бірқатар жетімсіздіктері де бар, олар тірі ағзаларға қолайсыз әсер етеді. Мәселен, судың қысымының көбірек артуы және оттегімен нашар канығуы мұхит тұңғиығындағы суда тіршілік ететін ағзалар тіршілігіне кедергі келтіреді. Су құрамындағы оттегінің мөлшері атмосферадағы құрамынан шамамен 20 есе төмен болады. Жарық 200 м тереңдікке өтеді, сондықтан теңіздер мен мұхиттарда тіршітк ететін ағзалар жарьмсыз ортада өмір сүруге бейімделеді. Теңіз және тұщы су құрамьндағы тұздар мөлшері біркелкі болмайды. Мәселен, теңіз суы натрий хлориды мен магний сульфатының тұздарына бай, ал тұщы су құрамында кальций және карбонат иондары көп мөлшерде болады. Сулы ортаны мекендейтіп ағзалар сан алуан, олар бір биологиялық топқа — гидробионттарға бірігеді. Олардың барлығы сулы орта факторларының әр түрлі құбылуына бейімделді. Сулы ортада ауаға қарағанда дыбыс тезірек тарайды. Сондықтан гидробионттарда көру мүшелеріне қарағанда есту мүшелері жақсы дамыған. Кейбір түрлер тіпті өте төмен жиіліктегі (инфрадыбыс) толқындардың ырғақтарының өзгеруін дер кезіңде сезіп, дауыл тұрардың алдында су тереңдігіне қарай төмендейді Кейбір гидробионттардың (кит тәрізділерде) бағыт-бағдар алуы, қорегін іздеп табуы — толқындардың шағылған дыбыстарын қабылдау (эхолокация) арқылы жүзеге асады. Көпшілігі жүзу кезінде әртүрлі жиіліктегі электр зарядтарын тудырып, шағылған электр импульстарын қабылдайды. Электр зарядтарын тудырып, оны өзінің бағыт-бағдар алуында және сигнал үшін пайдаланатьін 300-ге тарта балық түрлері белгілі Мысалы, тұщы суда тіршілік ететін су пілі балығы (Моrrуtus kannume) секундына 30 импульс жіберіп, су түбіндегі тұнбадан өзі қоректенетін омыртқасыздарды оңай табады. Импульстары секундына 2000-ға дейін жететін теңіз балықтары да бар. Кейбір қорғану көптеген шұңқырлы, ойық жерлерінде өзендердің тасуынынан, қатты нөсер жауыннан соң, қардың еруінен жіне тағы басқа жағдайларда уақытша көлшіктер, тоғандар пайда болады. Мұндай көлшіктерде де қысқа уақытта тіршілік ететін әт-түрлі гидробионттар кездеседі. Бұлардың ерекшелігі сол, аз ғана уақыт ішінде көбейіп, өзінен соң көптеген ұрпақтарын қалдырып келесі ылғал болатын уақытқа дейін тұнбаға көміліп иабиоз жағдайға түседі (кейбір шаяндар, планариилер, аз қылтанды құрттар моллюскалар, тіпті кейбір балықтар — африка протоптерусы және оңтүстік америка лепидосирені). Көптеген майда организмдер құрғақшылық жағдайда циста түзеді (инфузорилар, тамыраяқтылар, кейбір ескекаяқты шаяндар, турбеллярий және т.б.). Су ортасының өзіндік оттегі режимі де бар. Суда оттегі атмосферамен салыстырғанда 21 есе аз. Судың температурасы, терендігі, тұздылығы артқан сайын ондағы оттегі мөлшері азайып, ал судың ағысы қатты болған сайын оттегі мөлшері көбейеді. Басқа орталармен салыстырғанда судың температуралық режимі біркелкі болуымен ерекшеленеді. Қоңыржай аймақтарда тұщы сулардың температурасы 0,9°С-25°С аралығында (ыстық су көздерін есептемегенде, онда су температурасы 100°С-қа дейін жетеді), тұщы сулардың терең қабатында температура 4°С-5°С-ты құрайды.

Су ортасының айырмашылықтары.Су ортасының жарық режимінің әуе-құрылық ортасынан айырмашылықтары көп. Жарықтың су бетінен шағылысуына және су ішінен өтуі кезінде сіңірілетін болғандықтан суда жарықтың мөлшері аз болады. Сондықтан терең суларды үш аймаққа: жарық , алакөлеңке және толық қараңғы бөліктерге бөледі.Мұхиттың қараңғы, терең бөліктерінде гидробионттар көру үшін тірі организмдерден бөлінетін жарықты пайдаланады. Мұндай құбылыс биолюминесценция деп аталады. Мысалы, кейбір балықтардың арқа жүзу қанаттарының алғашқы сәулесі жоғарға жақ сүйегіне жақын майысқан, қармақша тәрізді болып орналасқан. Осы қармақшаның ұшында шырышты жарық беретің бактериялары бар. Оттегімен бактерияларды қамтамасыз етуі арқылы жарық беріп, қорегін өзіне еліктіреді. Үнемі қараңғылықта тіршілік ету немесе жарықтың жетіспеуі гидробионттардың көру мүмкіншіліктерін шектейді.Жердің су қоры теория жүзінде сарқылмайды. Жердің су қоры теория жүзінде сарқылмайды, себебі тиімді пайдаланған жағдайда су ресурстарының әлемдік су айналымы барысында үздіксіз қалпына келіп отырады. Өкінішке орай, соңғы жылдары Әлемдік Мұхиттарға мұнай өнімдерінің төгілуі, биологиялық алуан түрліліктің азаюы ұлғайып, тропикалық жағалауларга антропогендік қысым көп түсуде. Теңіз жағалауларының өсімдіктер жамылғысы тозып (Индонезия, Филиппин, Тайланд), күріш алқаптарын кеңейту және асшаяндар өсіру үшін тоғандар жасалып, мангра тоғайлары жойылуда.

Топырақ сапасының жалпы және қосынды көрсеткіштері. Топырақтағы заттардың айналымы. Топырақ – бұл құрлық бетіндегі химиялық элементтердің циклдік миграциясы, ландшафт компоненттерінің арасындағы зат алмасуы үрдістері жоғары кернеу дәрежесіне жететін ерекше табиғи түзілім. Топырақта заттың жіті таралуымен бір мезгілде күн энергиясы трансформацияланады (күйін өзгертеді) және жиналады (аккумуляцияланады).

Басында химиялық элементтердің қозғалысы белгілі мөлшердегі тұйық айналымшеңберлер (кругооборот) түрінде жүреді деп болжанған. Кейінірек топырақтағы заттың айналымы көптүрлі, ал негізгі мәнге миграцияның тұйықталмаған циклдері ие екені анықталған. Топырақтүзілу кезінде өтетін миграция үрдістері өз кезегінде бүкіл биосфераны қамтитын жалпыпланетарлық циклдерге кіреді.

Өсімдіктер топырақтан сіңірген күлдік элементтер(С, О, Н, N – тан басқа химиялық элементтер) оның органикалық заты құрамына кіреді. Өлгеннен кейін органикалық зат топыраққа түсіп микроорганизмдер әсерінен терең түрленуге ұшырайды, ал күлдік элементтердің басым бөлігі өсімдіктердің сіңіруіне қолайлы пішінге еніп, жаңа органикалық заттың құрамына кіреді, бір бөлігі топырақта кідіріліп немесе сумен төмен шайылады. Нәтижесінде топырақ-өсімдік жүйесіндегі күлдік химиялық элементтердің заңды айналымдық миграциясы, яғни биологиялық зат айналымы жүреді.

Мұнаймен ластану кезіндегі топырақ қасиетінің өзгеруі, сондай-ақ оның миграциялану процестері аккумуляциялануы метоболизмі төгілген мөлшеріне, физикалық-химиялық құрамына, топырақтың климаттық және ландшафтық жағдайына, биохимиялық кедергілерге, топырақ профиліндегі миграция каналдарына байланысты болады.

Бүлінбеген тау жыныстарында әр 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 әртүрлі келеді. Мысалы, әрбір туыстық арасындағы шығатын газ түріндегі радон және оның көп бөлшегі атмосфераға ұшуы мүмкін.

Экология ғылымының өрлеу кезеңі. Қазіргі заманғы экология -бүкіл әлемдік ғылымдар мен әлеуметтік, экономикалық жағдайлар және проблемаларды қарайтын деңгейге жетіп отыр. Осыған орай, экология ғылымының қолданбалы және адам экологиясы бағыттары дами түсті. Экологияның жаңа саласы бойынша теориялық және практикалық зерттеулер жүргізілді.