Км тереңдіктегі жер бетінің химиялық құрамы

Жер бетіндегі элементтердің табиғ и химиялық қ осылыстары минералдар деп аталады. Олардан тау жыныстарының кө птеген типтері қ ұ ралады. Магмалық, шө гінді жә не метаморфтық жыныстар тау жыныстарының негізгі топтары болып табылады.

Пайдалы қ азбаларды алу жә не пайдалану нә тижесінде жердің жоғ арғ ы қ абаттары кү шті ө згерістерге ұ шырағ анмен, адам литосферағ а ә сер етпейді. Табиғ и ресурстар - бұ л адам ө з тіршілігі ү шін пайдаланатын табиғ аттың денелері мен кү штері. Оларғ а кү н жарығ ы, су, ауа, топырақ, ө сімдік, жануарлар, пайдалы қ азбалар жә не адам жасамағ ан, бірақ оларсыз тірі жан ретінде де, ө ндіруші ретінде де ө мір сү ре алмайтын барлық заттар жатады.

Табиғ и ресурстар келесі белгілеріне сай классификацияланады:

- оларды пайдалану бойынша - ө ндірістік (ауылшаруашылық жә не ө неркә сіп), денсаулық сақ тауда (рекреациялық) эстетикалық, ғ ылыми жә не т.б;

- табиғ аттың белгілі бір компоненттеріне жатуы бойынша - топырақ, су, минерал, жануарлар жә не ө сімдер ә лемі жә не т.б;

- алмастырылуы бойынша - алмастырылатын (мысалы, отын - минералды энергетикалық ресурстарды жел, жарық энергиясымен алмастыруғ а болады жә не алмастырылмайтын (демалу ү шін ауадағ ы оттегіні жә не ішетін тұ щы суды ештең емен алмастыра алмаймыз);

- азаюына қ арай - азаятын жә не азаймайтын.

Жоғ арыда келтірілген белгілер ө зіндік артық шылық тары мен кемшіліктері бар табиғ и ресурстардың бірнеше классификациясын ұ сынуғ а мү мкіндік береді. Табиғ и ресурстардың азаю белгісі бойынша бө лінуі ғ ылым мен практика ү шін ү лкен қ ызығ ушылық туғ ызуда.

Азаймайтын ресурстар - табиғ и ресурстардың сан жағ ынан азаймайтын, таусылмайтын бө лігі (кү н энергиясы, тең із суы, ағ ынды су, атмосфера, алайда олар қ атты ластанғ анда азайтуғ а болатын ресурстар категориясына ауысады).

Азаятын - оларды табиғ и ортадан алғ ан сайын олардың сан мә ні тоқ таусыз азая беретін ресурстар. Олар ө з кезегінде толық тырылатын (ө сімдік, жануарлар ә лемі, су, ауа, топырақ) жә не толық тырылмайтын (минералдар) болып бө лінеді. Олар табиғ и процестер нә тижесінде толтырылмағ андық тан (мыс, темір, алюминий, т.б) жә не олардың қ орлары тұ тынуғ а қ арағ анда баяу толатындық тан (мұ най, кө мір т.б) азаюы мү мкін. Сондық тан болашақ та адамзаттың толтырылмайтын ресурстарды пайдаланудың тиімді қ ұ ралдары мен ә дістерін, соның ішінде екінші шикізатты қ айта ө ң деу ә дістерін іздеуіне тура келеді. Қ азіргі кезде Д.И.Менделеевтің периодтық жү йесінің барлық элементтері пайдаланылады. Минералды шикізаттың кө птеген тү рлерін қ олдану жә не қ айта ө ң деу дә режесі прогресс пен қ оғ амның ө мірін анық тайды. Металдар, су, минералды жә не органикалық шикізат негізі шикізаттық ресурстар болып табылады. Жер қ ойнауын пайдалану жылдан жылғ а артуда. Соң ғ ы 100 жылда темірдің, кө мірдің, марганецтің жә не никелдің жылдық тұ тынылуы 50-60 есе, ал вольфрамның, алюминийдің, молибденнің жә не калийдің жылдық тұ тынылуы 200-1000 есе артып отыр.

Соң ғ ы жылдары энергетикалық ресурстарды - мұ най, табиғ и газды алу артып отыр. Осылай, 1991 жылы ә лемде 3340 млн. тонна мұ най ө ндірілген, оның 40% АҚ Ш, Сауд Аравиясы жә не Ресейге тиесілі. 2115 млрд. м3 табиғ и газ ө ндірілген, оның 38% Ресейге, 24% АҚ Ш-қ а тиесілі. Ә лемде алтын мен алмазды алуда артты. Қ азіргі заман минералды - шикізаттық ресурстарды тұ тынудың ү немі ө суімен сипатталады. Сондық тан минералды ресурстарды дұ рыс пайдалану мә селесі туады, оны келесі ә дістермен шешуге болады:

- пайдалы қ азбаларды геологиялық барлаудың жоғ ары тиімді ә дістерін, ө ндірудің ресурсты сақ тайтын ә дістерін жасау;

- минералды шикізатты кешенді пайдалану;

- қ ойнаудың қ орларын мең геру жә не пайдаланудың, ә сіресе шикізатты байыту жә не қ айта ө ң деу кезең дерінде шикізаттың жойылуын қ ысқ арту;

- жаң а заттарды, минералды шикізаттың органикалық синтезін жасау;

Табиғ и ресурстарды дұ рыс пайдалануда маң ызды рө л ресурс сақ тайтын технологиялар тиесілі. Олар ең алдымен энергетикалық тиімділікті - шығ ындалатын энергия мен осы кезде алынатын пайдалы ө нім арасындағ ы қ атынасты қ амтамасыз етуге мү мкіндік береді. Т.Миллер (1993) айтқ андай, ядролық отыннан алынатын жоғ ары сапалы энергияны ү йлерді жылыту ү шін пайдалану - «бұ л майды циркулярлы арамен кескен немесе шыбынды кішкене балғ амен ұ рғ ан сияқ ты». Сондық тан энергияны пайдаланудың негізгі ұ станымы энергия сапасының қ ойылғ ан тапсырмағ а сә йкес болуы керек. Ү йлерді жылыту ү шін кү н энергиясын, термалды кө здердің, желдің энергиясын пайдалануғ а болады. Бұ л 1089 елде қ олданыста жү р. 9.1 - суретте қ оғ амның екі типінің: бір рет тұ тынушы қ оғ ам, олар қ алдық кө п бө леді жә не табиғ атты сақ тайтын қ оғ амның моделдері кө рсетілген. Қ оғ амның екінші типі - бұ л негізінде энергия мен рециркуляцияланғ ан заттарды дұ рыс пайдалану, толтырылмайтын ресурстарды екінші рет пайдалану, сонымен бірге (бұ л маң ызды) қ оршағ ан ортаның экологиялық шыдамдылық қ адамынан асып кетуге болмайтын болашақ тың қ оғ амы. Мысалы, ластаушы заттардың табиғ и ортағ а тү суінің алдын алу, оны ластанудан тазартуғ а, тырысуғ а қ арағ анда оң ай жә не арзан. Ө ндірістің, тұ рмыстың, транспорттың жә не т.б. қ алдық тарын потенциалды тү рде басқ а салаларда жә не регенерация барысында пайдалануғ а болады. Зиянды қ алдық тар жойылуы керек, ал пайдаланылмайтыны жарамсыз деп саналады. Қ алдық тардың негізгі тү рлері тұ рмыстық, ө ндірістік жә не ө ндірістік тұ тынудың қ алдық тары деп бө лінеді.

1. Тұ рмыстық (коммуналдық) қ атты (соның ішінде ағ ын сулардың қ атты қ ұ рамдасы - олардың шө гіндісі) қ алдық тар - тұ рмыста жойылмағ ан, тұ рмыс заттары мен адамның ө з ө мірін (монша, асхана, емхана, т.с.с.) амортизациялау нә тижесінде қ ұ ралады. Тұ рмыстық қ алдық тарды жою ү шін қ уатты қ алдық ө ртейтін қ ондырғ ылар немесе зауыттар жасайды, олар ө неркә сіп пен ү йді жылытуғ а электрэнергиясын береді.

2. Ө ндіріс қ алдық тары - ө німді ө ндіру кезінде қ ұ ралғ ан шикізат, материалдардың, жартылай фабрикаттардың қ алдық тары. Ол қ айтымсыз (ұ шып кету, кеуіп қ алу, т.б.) жә не қ айта ө нделетін қ айтымды болуы мү мкін. Шетелдік мә ліметтер бойынша ЕЭК елдерінде 60% тұ рмыстық қ алдық тар кө міледі, 33% ө ртеледі жә не 7% қ ысылады. Ө ндірістік жә не ауылшаруашылық қ алдық тарғ а келсек 60 жә не 95% қ айта ө нделеді.

3. Ө ндірістік тұ тыну қ алдық тары - ары қ арай пайдалануғ а жарамсыз машиналар, механизмдер, қ ұ ралдар, т.б. Олар ауылшаруашылық, қ ұ рлыстық, ө ндірістік, радиактивті болуы мү мкін. Соң ғ ылары қ ауіпті жә не оларды мұ қ ият кө шіру немесе белсенділігін жою керек.

Соң ғ ы жылдары тірі ағ заларды уландыруғ а немесе басқ аша қ ауіп тө ндіруге қ абілетті қ ауіпті улы қ алдық тардың саны артуда. Бұ л ең алдымен пайдаланылмағ ан ауыл шаруашылығ ындағ ы, ө ндірістегі улы химикаттар, канцерогенді жә не мутагенді заттар болып табылады. Ресейде қ атты тұ рмыстық қ алдық тардың 10%, АҚ Ш-та 41%, Ұ лыбританияда 3%, Жапонияда 0, 3% қ ауіпті қ алдық тарғ а жатады. Кө птеген елдердің аумағ ында «қ ақ пандар» бар, яғ ни ұ мытылып кеткен қ ауіпті қ алдық тардың кө мілген жерлері бар, онда қ азір тұ рғ ын ү йлер жә не басқ а нысандар тұ рғ ызылғ ан, олар ә р тү рлі аурулардың пайда болуымен кө рініп тұ рады. Мұ ндай «қ ақ пандарғ а» ядролық сынақ тар жү ргізілген жерлерді де жатқ ызуғ а болады. Кө мудің істегі жобалары мен жер асты ядролық сынақ тарын «келтірілген» жер сілкінулер кө рсетуі мү мкін.

Литосфераның ең жоғ арғ ы беті кө п ө згеріске ұ шырайды. Топырақ жер шарының бетінің 29, 2% алып жатыр жә не ө зіне ә ртү рлі категориялы жерлерді қ осады, оның ішінде қ ұ нарлы топырақ тың маң ызы зор. Топырақ - бұ л жердің беттік қ абаты, ол ө сімдіктің, жануарлардың, микроағ залардың, тау жыныстарының ә серлесуі нә тижесінде қ ұ рылады жә не дамиды, ө зіндік табиғ и қ ұ рылуы болып табылады. Топырақ тың маң ызды қ асиеті оның қ ұ нарлылығ ы - ө сімдіктердің ө суін жә не дамуын қ амтамасыз ету қ абілеттілігі болып табылады. Топырақ Ә лемдік мұ хитпен қ атар барлық биосферағ а ә сер ететін ү лкен экологиялық жү йе болып табылады. Ол табиғ аттағ ы заттар мен энергияның айналымына белсенді тү рде қ атысады. Жер атмосферасының газдық қ ұ рамын ұ стап тұ рады. Биоценоздардың маң ызды қ ұ рамдасы - топырақ тың кө мегімен тірі ағ залардың литосферамен, гидросферамен жә не атмосферамен экологиялық байланысы жү зеге асады. Ғ ылыми топырақ танудың негізін қ алаушы кө рнекті орыс ғ алымы В.В.Докучаев (1846-1903) болып табылады, ол топырақ тү зуші процестің мә нін ашты. Топырақ тү зуші факторларғ а аналық (топырақ тү зуші) жыныстар, ө сімдік жә не жануарлар, климат, рельеф, уақ ыт, су (топырақ тық жә не грунттық) жә не адамның шаруашылық қ ызметі жатады. Топырақ тың дамуы аналық жыныспен (гранит, извест т.б.) тығ ыз байланысты. Дымқ ыл топырақ массасының қ ұ рылуы химиялық желдету жә не биологиялық ө сімдіктер ә серінен спецификалық органикалық заттардың қ ұ рылу процестерімен байланысты.

Топырақ тың қ ұ рамына тө рт маң ызды қ ұ рылымдық компонент кіреді: минералды негіз (топырақ тың жалпы қ ұ рамының 50-60%, органикалық заттар (10%-ке дейін), ауа (15-25%), су (25-35%). Топырақ тың қ ұ рылымы ондағ ы саз бен балшық тың салыстырмалы қ ұ рамымен анық талады. Топырақ тардың химизмі минералды қ аң қ амен жә не органикалық затпен анық талады. Минералды компоненттердің кө п бө лігі топырақ та кристалды қ ұ рылымдар тү рінде кө рсетілген. Топырақ тағ ы кө п минералдар силикаттар болып табылады.

Суды жә не қ оректік заттарды ұ стап қ алуда сазды минералдар ү лкен рө л атқ арады, олардың кө бі суда коллоидты суспензияны тү зеді. Сазды минералдың ә р кристалы алюминийдің гидроксидті қ абаттарымен біріккен силикат қ абаттары бар, олардың тұ рақ ты теріс заряды бар, оны топырақ ерітіндісіндегі адсорбирленген катиондарымен бейтараптайды. Осының арқ асында катиондар топырақ тан шығ ып қ алмайды жә не топырақ ерітіндісіндегі басқ а катиондармен алмасады. Бұ л катион алмасу қ абілеті топырақ қ ұ нарлылығ ының маң ызды индикаторларының бірі.

Топырақ тың органикалық заттары ө лі ағ залардың, олардың бө ліктерінің, экскреттері мен фекалийлердің ыдырауынан қ ұ рылады. Ыдыраудың ақ ырғ ы ө німі саз секілді коллоидты кү йдегі гумус болып табылады жә не катионды алмасу қ абілеті жоғ ары бө лшектер кө п қ абатқ а ие. Гумустың қ ұ рылуымен бірге ө мірлік маң ызды элементтер органикалық байланыстан органикалық емес қ осылыстарғ а кө шеді, мысалы азот аммоний иондарына, фосфор ортофосфат - иондарына, кү кірт сульфат иондарына кө шеді. Бұ л процесс минералдану деп аталады. Тынысалу процесінде кө міртегі СО₂тү рінде шығ ады.