Лекция №3 Гидросфераның химиялық экологиясы.

Лекция мақсаты мен міндеттері:Табиғи сулардың жіктелуі, әртүрлі табиғи сулардың химиялық құрамындағы ерекшеліктер, табиғи сулардың металдармен, газдар тобымен, азотты және фосфорлы қоректік заттармен ластануының химиясы жөнінде білімдер қалыптастыру.

Лекция мазмұны:Тіршіліктің көзі-су болып табылады. Адам баласы сусыз өмір сүре алмайды.Сусыз адамның, жануар және өсімдіктердің тіршілігі мүмкін болмас еді, себебі өсімдіктер мен жануарлардың басым көпшілігі судан тұрады. Сонымен қатар, тіршілік үшін қажетті температура диапозоны 0-ден 100∙С, бұл сұйық күйдегі судың температуралық шектеріне сәйкес келеді. Көптеген тіршілік иелері үшін су тіршілік ортасы болып табылады. Осылайша, судың ең басты ерекшелігі ондағы тіршіліктің мүмкінділігі болып табылады.
Биосфера мен адамның тіршілік етуі суды пайдалану арқылы өмір сүрді. Адамзат әрқашан суды пайдалануын ұлғайтып, гидросфераға үлкен әсер етті. Қазіргі кезде техносфераның дамуында, әлемде адамның биосфераға әсері күшті қарқынмен өсіп келе жатыр, ал табиғаттық жүйе өзінің қорғаныштық қасиетін жоғалта бастады, яғни қажетті жаңа жолдар тенденцияны іске асыратын нақтылықты сезіну болды, ол табиғат пен бүкіл әлемнің және оны құрайтын құбылыстарында пайда болды. Ал ол жамандыққа негізделді, яғни біздің уақытымыздағы жер үсті мен жер асты суларының бүлінуі. Су қабаттарының бүлінуі, ол биосфералық функциямен және экологияның мәніне ауыр әсерінің тигізуіне әкеліп соқтырады, нәтижесінде оған жаман заттардың түсуі болды. Судың ластануы органолептикалық күшінің қасиетінің өзгерісінде көрінеді, олардың үлкеюі және құрамында сульфат, хлоридтер, нитрат, уытты ауыр темірлер, азайып, еріп, ауаға араласып, тарап кетті де, соның әсерінен радиоактивтік элементтері, ауру туғызатын бактериялар және т.б. ауыр лас заттар бар.

Гидросфера – биосфераның элементі. Гидросфера – жердің су қабығы, оның құрамына мұхиттар, көлдер, теңіздер, өзендер, жерасты сулары және мұздықтар,қар қабаты және атмосферадағы су булары кіреді. Жер гидросферасының 94%-ы мұхиттар мен теңіздердің тұзды сулары, ал 75%-ы Арктика мен Антрактиданың тұщы сулары.
Жер шарындағы су барлық 3 агрегаттық күйде де кездеседі, ал ең үлкен бөлігі барлық тірі ағзалардың жаратылысы үшін маңызы жоғары болып табылатын сұйық күйде кездеседі. Барлық табиғи су комплексі біртұтас жүйе ретінде қызмет етеді, ол үнемі қозғалыс, даму және жаңару үстінде болады. Жер шарының 71%-ға жуығын алатын дүниежүзілік мұхит беті атмосфера және литосфера қабаттарының аралығында орналасқан.
Планетаның климатының тұрақтылығын ұстап тұруда да судың маңыздылығы ерекше. Ол бір жағынан жылу аккумуляторы ретінде атмосфераның бірқалыпты орташа температурасын ұстап тұрса, екінші жағынан ондағы фитопланктондар атмосфераның оттегісінің жартысын өндіреді.
Сулы орта балық аулау, басқа теңіз өнімдерін өндіру, өсімдіктер қоры, суастылық рудаларды (марганец, никель, кобальт) және мұнайды өндіру, жүктерді және жолаушыларды тасымалдау үшін қолданылады. Адам өнідіріс және шаруашылықта суды тазалау, жуу, құрал-саймандарды суыту, өсімдіктерді суару, гидротранспортировка, электр энергиясын өндіру және т.б. мақсаттарда пайдаланады.

Су энергетикасы – энергетиканың су қорларының қуатын пайдаланумен айналысатын саласы. Алғашқы су энергиясы диірмендердің, станоктардың, балғалардың, ауа үрлегіштердің, т.б. жұмыс машиналарының жетектерінде пайдаланылды. Гидравликалық турбина, электр машинасы жасалып, электр энергиясын едәуір қашықтыққа жеткізу тәсілі табылғаннан кейін, сондай-ақ су энергиясын су электр стансаларында (СЭС) электр энергиясына түрлендіру жолының жетілдірілуіне байланысты су энергетикасы электр энергетикасының бір бағыты ретінде дамыды. СЭС – жылу электр стансаларына қарағанда жылдам реттелетін, икемді энергетикалық қондырғы. Олардың жиілікті реттеуде, қосымша жүктемелерді атқаруда және энергетикалық жүйенің апаттық қорын қамтамасыз етуде тиімділігі жоғары.
Қазақстан аумағындағы Сырдария, Талас, Шу, т.б. өзендерінің қосынды энергетикалық потенциалы 23,2 млрд. кВт сағатқа тең. Солтүстік және Орталық Қазақстанда су энергетикасы қорларының негізгі үлесі Есіл өзенінде, Торғай үстіртіндегі өзендер тобында және Теңіз бен Қарасор көлдері алабында шоғырланған.
Су қорларын қалай пайдаланатына байланысты халық шаруашылығының салалары екі категорияға жіктеледі:

1) су қолданушылар – бұл су қорларын әр түрлі мақсатта қолданып, бірақ қайтымсыз су жиналғы жасамайтын салалар.Оларға гидроэнергетика, су көлігі, суды халықтың қажеттілігіне пайдаланатын жергілікті органдар т.б. жатады.
2) су тұтынушылар – бұл суды су қоймаларынан алып, көбінесе қайтымсыз қолданатын салалар. Ең iрi су тұтынушылар (әсiресе АЭС) теплоэнергетиктерi болып табылады, ауыл шаруашылығы, өнеркәсiптен - химия және металлургиялық.1 миллион тұрғыны бар қазiргi қала 300 мың м³ суды 1 тәулiкте тұтынады, оның 75-80% сарқынды суларға айналады.
Тұшы суды мақсатты пайдаланудың келесі классификациясы белгілі:

Табиғи суларды мақсатты пайдалану бойынша жіктеу

Ауыз суы - улағыш химиялық заттардың көрсеткіштері мен бактериологиялық, органолептиялық көрсеткіштері ішуге жарайтын сумен жабдықтаудың нормалары шегіндегі су.

Минералды су – компоненттік құрамы емдік талаптарына сәйкес су.

Өнеркәсіпті су – компоненттік құрамы мен ресурстары осы компоненттерді өнеркәсіпті ауқымда алуға жеткілікті су.

Жылу энергетикалық су – халық шаруашылығының кез - келген саласында жылу энергетикалық ресурстары пайдаланыла алатын термиялық су.

Техникалық су – ішуге жарамды, минералды және өнеркәсіпті судан басқа, халық шаруашылығында пайдалануға жарамды су. Сонымен қатар:

- шаруашылық-тұрмыстық сулар – тұрғындармен тұрмыстық және санитарлық-гигиеналық мақсаттарға, сондай-ақ, кір жуатын орындармен, моншалармен, асханалармен, ауруханалармен және т.б. пайдаланылатын сулар;

- жерді суару және ауылшаруашылық өсімдіктерін суаруға пайдаланатын суармалы су;

- буды алуға және жайларды, жабдықтарды, ортаны жылытуға, сондай-ақ, жылуалмастыратын аппараттарда сұйық және газ тәрізді өнімдерді суытуға, ал қатты денелерді – тікелей пайдаланатын, энергетикалық су.

Суды жылуалмастыратын аппараттарда сұйық және газ тәрізді өнімдерді суыту үшін жиі пайдаланады. Бұл жағдайда ол материалдық легімен түйіспейді және ластанбайды, тек жылынады. Өнеркәсіптегі су шығынының 65-80 % суытуға пайдаланылады.

Технологиялық суды ортаны құратын, жуып-шаятын және реакциялық түрлеріне бөледі. Орта құратын суды қойыртпақтарды жасауға және ерітуге, кенді байыту мен өндеу кезінде, өндіріс өнімдері мен қалдықтарын гидротранспорттауда;жуып-шаятын суды газ тәрізді (абсорбция), сұйық (экстракция) және қатты өнімдер мен бұйымдарды жуып-шаюға, сондай-ақ, реакциялық суды реагенттер құрамында, айыру мен ұқсас үрдістерде пайдаланады. Сонымен, технологиялық су өнімдермен және бұйымдармен тікелей байланысады.

Салқын суды пайдалануды азайтудың ең болашақты жолы – табиғи суды пайдалануды 10-50 есе азайтуға мүмкіндік беретін, сумен жабдықтаудың айналма және бекітулі жүйелерін құру.

Таза сумен қамтамасыз ету проблемасын шешудің негізгі жолдары:

• Ағынды суды ластанудан тазарту;

• Тұтынушыға түсетін тұшы суды тазарту;

• Су нысандарындағы судың сапасын реттеу және тәртібін қамтамасыз ету.

Су ресурстарын тиімсіз пайдаланудың салдары:

1. Үстіңгі сулардың артық жұмсалуы.
Ұзақ мерзімді жоспарлау кезінде, өзен ағуы нормадан төмен деңгейге дейін түсетін кезде, болмай қалмайтын құрғақшылық жылдарды есепке алу қажет. Су тапшылығын бастан кешіру тәуекелсіз ортажылдық өзен ағуының 30%-нан артық пайдалануға болмайды деп саналады. Кейбір өзендер қатарында судағы қажетсінулер ортажылдық өзен ағудың 90% -нан асады.
Үстіңгі суларды артық жұмсаудың экологиялық салдары өзеннің өзіне ғана емес, сонымен бірге өзенмен байланысты биоценозға (батпақтардың құрғауы, өсімдіктер мен жануарлардың өлуі және т.б.) тиеді.
2. Жер астындағы сулардың артық жұмсалуы.
Жерастындағы су қоймалары, егер ондағы суларды жұмсау толықтырудан тезірек жүрсе, басқалары сияқты, таусылады. Жауын-шашын мөлшері төмен өңірлерде бұл проблема әсіресе қауіпті, себебі, толықтыру жылдамдығы зоремес, ал үстіңгі су айдындарының жетіспеушілігінен су қажеттігі жоғары.
Жерастындағы сулар деңгейнің түсуі үстіңгі су айдындарына әсер етеді, өйткені, был түсу, экологиялық проблемаларды ұлғайтатын, бұлақтар мен олармен байланысты үстіңгі су айдындардың қысқартылуына әкеп соғады.

3.Жердің отыруы.
Жерастындағы сулар, жер қойнауындағы сумен толтырылатын қуыстарды жуып шығарады. Судың өзі жоғарыда жатқан таужыныстар мен топырақты ұстапт ұрады. Жерастындағы сулар деңгейі түскен кезде, был тірек жоғалып кетеді, және құрлықтың үстінгі қабатының бірте-бірте төмендеуі болуы мүмкін, ол жердің отыруы депаталады. Оные жылдамдығы жылына 15-30 см. құрауы мүмкін.Жердің отыруының ерекше түрі – карстты шұңқырлардың пайда болуы – кенет және апатты салдарына әкеп соғуы мүмкін.
4.Ащы судың астына ағуы.
Жер астындағы сулар қорының таусылуынан тағы бір проблема туындайды – ащы судын астына ағуы. Жер астындағы сулар деңгейінің төмендеуі немесе оны пайдаланудың үлкен жылдамдығы сулы деңгей жиектегі қысымын төмендетуі мүмкін, сондықтан да құдықтар мен артезианды скважиналарға тұзды судың түсуі мүмкін.
5.Судың ластануы.
Су айдындарының тазалығына әсіресе мұнай майлары қауіп төндіреді. Мұнайдан тазарту үшін бетінде қалқып жүрген жұқа қабықты ғана емес, сонымен қатар мұнай эмульсиясының тұнбасын да ұстап алу қажет.Ластаушылар ретінде целлюлоза-қағаз өнеркәсібінің ағынды сулары өте қауіпті.Бұл мекемелердің ағындары органикалық заттардың тотығуы есебінен оттегін жұтып алып, суды ерімейтін затармен және талшықтармен ластайды, суға жағымсыз дәм мен иісберіп, түсін өзгертеді, түбі мен жағалауы бойынша саңырауқұлақтың қаптап өсуінің дамуына себептеседі.Әсіресе су айдындарын түрлі химия зауыттарының ағынды сулары ластайды және су организмдерінің дамуын құртуға әкеп соғады. ТЭЦ-тардың тастаулары әдетте су айдындарының суымен салыстырғанда 8-10*С жоғары ысытылған болады. Су айдындарының температурасы жоғарылаған кезде оларда микро-және макро планктонның дамуы күшейе түседі, судың «гүлденуі» пайда болады, оның иісі мен түсі өзгереді.

Өзендердің ,орманның күйе ағуы қатты ластайды. Орманның ағыпжатқан қоспасы балыққа жарақат келтіреді, уылдырық шашатын орынға жолды бөгейді, балықтар уылдырық шашатын әдеттегі орнын көбінесе тастап кетеді. Қабықтар, бұтақтар, су айдындарының түбін ластайды. Бөренелер мен ағаш қалдықтарынан суға смола және балықтарға зиянды басқа да заттар бөлінеді. Ағаштан бөлініп шыққан заттар, оттегін жұтылып, суда шіриді де, балықтардың қырылуына әкеп соғады. Әсіресе ағудың бірінші тәулігінде оттегінің жетіспеушілігінен уылдырық пен балықтардың шабақтары, сондай-ақ, азық омыртқасыздар қырылады.
Бөлігінің көбі қойнаулар мен тармақтарда жиналып қалатын орман зауыттарының қалдықтарын – жоңқаларды, қабықтарды және т.б.тастау өзендердің ластануын күшейтеді. Орманның бөлігі батып кетеді, бөренелер саны жылдан жылға көбейе береді. Шіріп жатқан ағаш сүрегі мен қабығы суды улайды, ол «өлі» болып қалады.
Халық саны көбейіп келеді, ескі қалалар үлкейіп, жаңа қалалар пайда болып жатыр. Өкінішке орай, тазартқыш ғимараттарын салу тұрғын үй құрылысының қарқынына үлгере алмай келеді.
Су қорларының ластану себептері
Дүниежүзілік су қорларының ластануы бүкіл адамзат қауымын алаңдатып отыр. Бұл мәселе Қазақстанға да тән. Судың ластануы көп түрлі әрі ең соңында су экожүйесін бүлдірумен аяқталады. Су айдындарының ластануын былайша топтайды:
• биологиялық ластану: өсімдік, жануар, микроорганизмдер және ашбейімдізаттар
• химиялық ластану: уытты және су ортасының табиғи құрамын бүлдіретіндер
• физикалық ластану: жылу-қызу, электр-магнитті өріс, радиоактивті заттар
Судың сапасы, ластану деңгейі үнемі бақылауға алынып отырады. Судың құрамындағы химиялық қоспалар, тұздық құрамы, еріген бөлшектер, температура әр түрлі болуы мүмкін. Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы ауыз судың 100-ден астам сапалық көрсеткішін ұсынған.

Су бассейнінің ластануының негізгі себептері — тазартылмаған ағын суларды өзен-көлдерге жіберу.
Бұған жол беретіндері:
тұрғын-үй коммуналдық шаруашылықтар;
өнеркәсіп орындары;
ауыл шаруашылығын химияландыру:
халық шаруашылығының басқа да салалары.
Ағын суларға құйылатын лас сулар да бірнеше топқа бөлінеді. Оларды:
Ø қоспалар (ерімейтін, коллоидты, еритіндер),
Ø лас сулар (минералдық, органикалық, бактериалдық, биологиялық) деп жіктейді.
Лас сулардың ішінде тұрмыстық сарқынды суларда органикалық заттар 58%, минералдық заттар 42% тей болады. Соның ішінде сулы экожүйелердің пестицид, гербицид және басқа да химиялық улы препараттармен ластануы Қазақстанда кең етек алған. Мәселен, мақта мен күріш, жеміс- жидек, бау-бақша, теплица (жылы жай) зиянкестеріне қарсы бұрынғы Кеңес үкіметі кезеңінде өте көп химиялық заттар пайдаланылған. Нәтижесінде су ластанып, оның сапасы мен микрфлорасы және микрофаунасы, ірі хайуанаттар, құстар зардап шеккен. өз кезегінде химиялық заттардың зиянды
Орта Азия мен Қазақстан жерлері суға кедей деп есептеледі. Ал көне замандарда бұл жерлердің көп бөлігін су басып жатқандығы белгілі. Оңтүстік теңіз ғайып болғаннан кейін оның орнында қазақ жерінде үш су айдыны қалды. Олар: Каспий, Арал, Балқаш. Каспий мұхиттармен жалғасып жатпағанмен оның Волга, Терек, Жайық, Сулақ, Самура сияқты жан-жақтан толықтырып тұратын өзендері көп. Каспийге құятын өзендер электр қуатын алуға бөгеліп, төңірегіндегі алқаптарды қолдан суғарып игеруге кіріскеннен кейін сырттай келетін су көлемі кеміп кетті. 1961 жылдың өзінде Каспий деңгейі 230 см төмен түскен. Қазақстанның оңтүстік-шығысындағы құрғақ шөл даланың ортасында ірі көлдердің бірі — Балқаш көлі орналасқан. Су бетінің көлемі 19 мың шаршы километр. Бұл көлдің халықшаруашылық мәні өте күшті. Осы көл аркылы республикамызда Таукент металлургия өндірістері дамыды. Көл жағалауларында балық және кәсіптік аң аулауаруашылықтары жетілді. 1950 жылдан бастап үздіксіз жүргізілген бақылау көл суының минералдануының аса өзгермегенін көрсетті.

Су ластануының алдын-алу шаралары.
1)Шаруашылық және ауыз су ретінде пайдаланатын су тоғандарына құятын ағындардағы суды былғаушы зиянды заттардың шектік мөлшері арнайы ережемен белгіленген және онда зиянды заттар тізімінде 400- ден аса атау тіркелген.
2)Өндірістік мақсатта пайдаланылатын судың өзі жұмыс істеушілерге зиянсыз, құрал-жабдықтардың жемірілуін, олардың түбіне тұз тұруын туғызбайтындар және өнім сапасына кері әсер етпейтіндей болуы тиіс. Ауыл шаруашылығы алқаптарын суғаруға жұмсалатын су өсімдікке зиянсыз және өнім,түсім мен топырақ сапасын нашарлатпайтын болуы тиіс.
3)Су қоймалары да әр түрлі мақсатта қолданылатындықтан, оларды былғанудан сақтау шараларын негіздеу үшін зияндылық дегеннің, өзі не екені, оның қандай дәрежелері, белгісі бар екенін анықтап алу керек болады. «Жерүсті суларын төгін сулармен былғанудан сақтау ережелері» бойынша судың былғану белгісіне оның дәмі арқылы білінетін қасиеттерінің өзгеруі құрамында адамға, жан-жануарларға, құсқа, балыққа, жемдік және кәсіптік ағзалар зиянды заттардың болуын жатқызады. Сондай-ақ су ағзаларының қалыпты өмір сүру жағдайын күрт өзгертуі мүмкіндіктен, судың қызуыда қалыпты өмір сүру жағдайын күрт өзгертуі мүмкіндіктен судың қызуыда бақылауда болуы тиіс.
Соңғы жайт бүкіл әлемдік денсаулық сақтау ұйымының нұсқауында да арнайы көрсетіледі, онда «егер су, оның құрамын немесе түбінің бедерін өзгерту салдарынан су пайдаланудың кез келген түрінің бірі үшін жарамсыздық танытса, оны былғанған деп есептеу керек» деп жариялаған.