Топырақ – бұл биотикалық, абиотикалық және антропогендік факторлардың ұзақ уақыт әсерінен жер бетінде пайда болған, қатты минералды және органикалық бөлшектерден, су мен ауадан тұратын және өсімдіктердің өсуі мен дамуына тиісті жағдай жасайтын ерекше генетикалық және морфологиялық белгілері, қасиеттері бар тәуелсіз табиғи-тарихи органоминералды табиғи дене.

Топырақты зерттеу мақсаттары:

- аз құнарлы топырақта құрылыс алаңын орналастыру орнын таңдау және орман қорын барынша сақтау;

- өнеркәсіптік шығарындылар мен уытты ингредиенттер төгінділерінің зиянды әсерінен қорғау жөніндегі іс-шараларды әзірлеу үшін жобаланатын құрылыстың іргелес ауыл шаруашылығы және орман алқаптарына әсерін айқындау;

- жерді құндылығына қарай алу мүмкіндігін, сондай-ақ қалдықтарды орналастыру мүмкіндігін бағалау;

- елді мекендерді көгалдандыру схемаларын әзірлеу және рекреациялық аймақтарды құру;

- құрылыс алаңдарында және олардың ықтимал әсер ету аймағында топырақтың ластануын бағалау;

- ластанған топырақтың аймақтары мен қуатын анықтау.

Топырақты қорғау – топырақ құнарлылығының төмендеуін, оларды ұтымсыз пайдалануды және ластануды болдырмауға бағытталған шаралар жүйесі.

Ластануды бақылау және топырақтың жай-күйін болжау үшін барлық химиялық заттар қауіптілік дәрежесі бойынша жіктеледі. Химиялық заттардың 3 класы бар:

- қауіптілігі жоғары заттар;

- орташа қауіпті заттар;

- төмен қауіпті заттар.

Химиялық заттардың қауіптілік сыныбын кемінде үш көрсеткіш бойынша (уыттылық, топырақтағы персистенттілік (топырақты ластайтын заттың белсенділігін сақтау ұзақтығы), топырақтағы ШРК, көші-қон, өсімдіктердегі персистенттілік, ауыл шаруашылығы өнімдерінің тағамдық құндылығына әсері) белгілейді.

Топырақтың ластану дәрежесі бойынша жіктелуі топырақтағы химиялық заттардың ШРК және олардың фондық құрамы бойынша жүзеге асырылады.

Топырақтың химиялық ластануын топырақтың химиялық ластану дәрежесін сипаттайтын және ластанудың жеке компоненттерінің KC концентрациясы коэффициенттерінің қосындысы ретінде анықталатын Z_C химиялық ластануының жиынтық көрсеткіші бойынша бағалайды.

Топырақтың ластану дәрежесіне қарай:

- қатты ластанған – ластаушы заттардың мөлшері ШРК-дан бірнеше есе асатын, химиялық ластанудың әсерінен биологиялық өнімділігі төмен, физикалық-механикалық, химиялық және биологиялық сипаттамаларының айтарлықтай өзгеруі бар, нәтижесінде өсірілетін дақылдардағы химиялық заттардың мөлшері белгіленген нормалардан асатын топырақ.

– орташа ластанған – топырақ қасиеттерінде көрінетін өзгерістерсіз ШРК жоғарылауы анықталған топырақ.

- аз ластанған – химиялық заттардың құрамы ШРК-дан аспайтын, бірақ табиғи фоннан жоғары топырақ.

Химиялық ластаушы заттарға төзімділік дәрежесі бойынша және топырақтың реакцияларының сипаты бойынша бөлу керек:

- өте тұрақты;

- орташа тұрақты;

- аз тұрақты.

Топырақтың химиялық ластаушы заттарға төзімділік дәрежесі келесі негізгі көрсеткіштермен сипатталады:

1) Топырақтың гумустық жағдайы;

2) қышқылдық-негіздік қасиеттері;

3) тотығу-тотықсыздану қасиеттері;

4) катиондық-алмасу қасиеттері;

5) биологиялық белсенділік;

6) жер асты суларының деңгейі;

7) еритін түрдегі топырақтағы заттардың үлесі.

Топырақты талдау – бұл топырақтың құрамын, физика-механикалық, физика-химиялық, химиялық, агрохимиялық және биологиялық қасиеттерін анықтау мақсатында орындалатын операциялар жиынтығы.

Топырақтың сынақ алаңы – бұл сынама алуға және топырақты егжей-тегжейлі зерттеуге арналған және ұқсас жағдайлармен сипатталатын зерттелетін аумақтың өкілдік бөлігі.

Нүктелік (бірлі-жарым) сынама – бұл горизонттың бір жерінен немесе берілген горизонтқа немесе қабатқа тән топырақ профилінің бір қабатынан алынған материал

Топырақтың біріктірілген сынамасы – бұл бір сынаманың берілген санынан (кемінде екі нүктелік сынамадан) тұратын топырақ сынамасы.

Топырақ сығындысы – бұл топырақты белгілі бір топырақ-ерітінді қатынасында белгілі бір уақыт бойы жұмыс істейтін белгілі бір композицияның ерітіндісімен өңдегеннен кейін алынған сығынды.

Топырақты талдау кезінде топырақтың санитарлық жағдайын бағалауға, яғни адам денсаулығына әсер ететін физика-химиялық, химиялық және биологиялық қасиеттерді зерттеуге көп көңіл бөлінеді.

Топырақтың санитарлық жағдайын бағалау үшін келесі көрсеткіштер қолданылады: жалпы азот, хлоридтер, қышқылдық, пестицидтер, ауыр металдар, мұнай және мұнай өнімдері, фенолдар, күкірт қосылыстары, мышьяк, цианидтер, радиоактивті заттар, әртүрлі микроорганизмдер (гельминттер, синантропты шыбындар және т.б.). Осы көрсеткіштерді айқындау міндеттілігі жер пайдаланудың түріне (елді мекендердің, курорттар мен демалыс аймақтарының топырақтары, сумен жабдықтау көздерін санитариялық қорғау аймақтары, кәсіпорындардың санитариялық-қорғаныш аймақтары, көлік жерлері, Ауыл шаруашылығы және орман алқаптары) байланысты белгіленеді.

Топырақты зерттеу нəтижесінде алынған мəліметтердің негізінде топырақ паспорты – оны ұтымды пайдалану жəне қорғау мақсатында қажетті топырақ мəліметтерінің тіркелген жиынтығын қамтитын құжат құрастырылады.

Топырақтың химиялық анализі.  Топырақ сынағын қағазға шашып, үлкен кесектерді пестильмен илейді. Содан кейін қоспалар таңдалады – өсімдік тамырлары, жәндіктер, тастар, шыны, көмір, жануарлардың сүйектері, сондай-ақ неоплазмалар-гипс друзы, әк крандары және т. б.

Салмағы 30 г топырақ сынамасы конустық колбаға салынып, 150 см дистилденген су құйылады және 15 минут араластырылады. Араластырғаннан кейін суспензия қағаз сүзгісі арқылы сүзіледі. Бұлтты сүзгілер мөлдір болғанша сүзгілерге қайтарылады. Алынған сүзгілерді араластырып, талдау үшін пайдаланады.

Тәжірибе 1. Топырақтың қышқылдығын (сілтілігін) зерттеу

Материалдар мен жабдықтар: түтіктер, лакмус сынағы, цилиндрлер мен өлшеуіш тамшуырлар, конустық шұңқырлар.

Жұмыс барысы: сыналатын фильтраттың 5–10 мл лакмусқа реакциясын анықтау үшін пробиркаға араластырады, лакмус сынағын түсіреді және лакмустың қызаруы (қышқыл немесе сілтілі реакция) болуын немесе болмауын тіркейді.

Тәжірибе 2. Cl- иондарын анықтау

Материалдар мен жабдықтар: өлшегіш пробиркалар, цилиндрлер мен тамшуырлар, конустық құйғыштар, азот қышқылымен қышқылданған күміс азот қышқылы тұзының 3 % ерітіндісі (азот-күміс тұзының 100 мл ерітіндісіне 2 мл концентрацияланған азот қышқылы).

Жұмыс барысы: Сl – 5–10 мл иондарының болуын немесе болмауын анықтау үшін сүзінді түтікке салынып, оған азот қышқылымен қышқылданған күміс азот қышқылы тұзының 3 % ерітіндісінің бірнеше тамшысын қосады. Cl- иондарының болуы айқын көрінетін ақ бұлттың немесе шөгіндінің пайда болуымен бағаланады.

Тәжірибе 3. Иондарды анықтау SO₄^2-   

Материалдар мен жабдықтар: өлшеуіш пробиркалар, цилиндрлер мен тамшуырлар, конустық құйғыштар, тұз қышқылымен қышқылданған хлорлы барийдің 10 % ерітіндісі (хлорлы барий ерітіндісінің 100 мл концентрацияланған тұз қышқылы).

Жұмыс барысы: SO₄^2- иондарының болуын немесе болмауын анықтау үшін – 5–10 мл сүзінді түтікке салынып, оған тұз қышқылымен қышқылданған барий хлоридінің 10 % ерітіндісінің бірнеше тамшысын қосады. SO₄^2- иондарының болуы айқын көрінетін бұлттылық немесе тұнба пайда болуымен бағаланады.

Тәжірибе 4. Потенциометриялық әдіспен рН өлшеу

Материалдар мен жабдықтар: химиялық стақандар, өлшеу шыны электродымен және салыстыру электродымен рН-метр, секундомер.

Жұмыс барысы: көлемі 30 см₃ талданған сынама сыйымдылығы 50 см химиялық стаканға салынады.

Электродтар тазартылған сумен жуылады, зерттелетін фильтратпен жуылады, талданатын сынамасы бар стаканға батырылады. Бұл жағдайда шыны өлшеуіш электродтың шары толығымен ерітіндіге батырылуы керек, ал көмекші электродтың тұз байланысы 5-6 мм тереңдікке батырылуы керек.

Аспаптың шкаласы бойынша рН шамасын есептеу аспаптың көрсеткіштері бір минут ішінде рН 0,2 бірлігінен артық өзгермеген кезде жүргізіледі, бір минуттан кейін өлшеу қайталанады, егер рН мәні 0,2-ден артық болмаса, онда талдау нәтижесі үшін орташа арифметикалық мән алынады.

Өлшеуден кейін электродтар тазартылған сумен шайылады және сүзгі қағазымен немесе жұмсақ шүберекпен сүртіледі.

Егер электродты майсыздандыру қажет болса, оны этил спиртіне малынған жұмсақ шүберекпен сүртіп, содан кейін бірнеше рет тазартылған сумен шайып, жұмсақ шүберекпен сүртіңіз.

Өлшеу нәтижелерін өңдеу. Хср талдау нәтижесі үшін 4.1 формуласы бойынша екі параллель X₁ және X₂ анықтамаларының орташа арифметикалық мәні алынады.

 

(4.1)

 

мұндағы X_СР - арифметикалық орташа мән;

                         Х₁, Х₂ - бір элементтің мәні.

 

 

Тәжірибе 5. Топырақтағы жалпы темірдің массалық концентрациясын сульфосалицил қышқылымен фотометриялық әдіспен өлшеу.

Материалдар мен құрал-жабдықтар: 100 см³ өлшемді колба, өлшегіш цилиндрлер мен пипеткалар, әмбебап индикаторлық қағаз, спектрофотометр, сіңіретін қабатының ұзындығы 10 мм шыны кюветтер, 10 % сульфосалицил қышқылы ерітіндісі, аммиак ерітіндісі (1:1), аммоний хлоридінің ерітіндісі.

Жұмыс барысы: алынған фильтраттың көлемін өлшеп, көлемі 100 см₃ өлшемді колбаға құйып, 2,0 см₃ аммоний хлориді, 4,0 см³ сульфосалицил қышқылы, 2,0 см³ аммиак қосады, ерітіндінің рН мәні болуы керек 7–8 (индикаторлық қағазға сәйкес). Фильтраттың көлемін дистилденген сумен белгіге дейін сұйылтыңыз. Мұқият араластырыңыз және түс пайда болғанша 5 минутқа қалдырыңыз.

Алынған ерітіндінің оптикалық тығыздығы спектрофотометрде   λ = 425 нм толқын ұзындығында жұтылу қабатының ұзындығы 10 мм кюветада бүкіл талдау барысында тазартылған сумен жүргізілген дайын ерітіндіге қатысты өлшенеді.

Калибрлеу графигі бойынша темірдің жалпы мөлшері анықталады (4.2-сурет).

4.2-сурет – Калибрлеу қисығы

 

Өлшеу нәтижелерін өңдеу:

Темір құрамы 4.2 формула бойынша есептеледі:

 

, (4.2)

 

мұндағы Х - темір мөлшері, мг/дм³;

                C – калибрлеу қисығынан табылған темір концентрациясы, мг/дм³;

                100 – үлгі сұйылтылған көлем, см;

                 V – талдауға алынған көлем, см³.

 

4.3 формуласы бойынша Х₁ және Х₂ параллельді екі анықтаудың орташа арифметикалық мәні X_av талдауының нәтижесінде алынады.

 

                                             (4.3)

 

мұндағы X_СР - арифметикалық орташа мән;

                         Х₁, Х₂ - бір элементтің мәні.

 

ол үшін келесі шарт 4.4 формула бойынша орындалады:

 

                      

 

мұндағы r – қайталану шегі, оның мәндері 4.1-кестеге сәйкес келтірілген.

 

4.1-кесте – P= 0,95 ықтималдығы бар қайталану шегінің мәндері

Өлшеу диапазоны, мг/дм3	қайталану шегі (параллельді анықтаудың екі нәтижесі арасындағы рұқсат етілген сәйкессіздіктің салыстырмалы мәні), г, %
0,1-ден 1,0-ге дейін	22
св. 1,0 до 5,0 вкл.	11
св. 5,0 до 10,0 вкл.	8

 

Егер (1) шарт орындалмаса, 5 ГОСТ Р ИСО 5725–6–бөліміне сәйкес параллельді анықтау нәтижелерінің қолайлылығын тексеру және түпкілікті нәтижені белгілеу әдістерін қолдануға болады. Талданатын үлгідегі темірдің массалық концентрациясы диапазонның жоғарғы шегінен асып кеткен жағдайда, темірдің массалық концентрациясы реттелетін диапазонға сәйкес келетіндей үлгіні сұйылтуға рұқсат етіледі. Егер талданатын үлгідегі темірдің массалық концентрациясы әдіспен анықталған ең төменгі концентрациядан төмен болса, концентрацияға рұқсат етіледі. Егер үлгі темірдің массалық концентрациясын анықтау үшін сұйылтылған немесе концентрленген болса, онда есептеулерге түзету коэффициенті енгізіледі.

Тапсырма. Алынған көрсеткіштерді нормативтік (анықтамалық) мәндермен салыстырыңыз. Топырақтың санитарлық жағдайы туралы қорытынды жасаңыз.