Дата публикации: 16.05.2021
Әбдірейім Ғазиза Ерікқызы
2 курс магистранты,
әл-Фaрaби aтындaғы ҚaзҰУ,
Aлмaты, Қaзaқстaн,
Қанжігіт Гүлнұр Асанқызы
2 курс магистранты,
әл-Фaрaби aтындaғы ҚaзҰУ,
Aлмaты, Қaзaқстaн
Калабаева Майра Касенкызы
Аға оқытушы,
әл-Фaрaби aтындaғы ҚaзҰУ,
Aлмaты, Қaзaқстaн
AҢДAТПA
Қазіргі таңда, белгілі бір дақылдар үшін топырақтың көптеген түрлерінде өнімділіктің төмендеуі оларда күкірттің болмауынан туындайды, сол себепті әлемде күкіртқұрамды тыңайтқыштарға сұраныс артуда. Күкіртқұрамды тыңайтқыштар - құрамында белсенді зат ретінде кездесетін 40-120 нм болатын жоғарыдисперсті түрдегі күкірт бөлшектерін құрайды. Күкірттің тамақтану саласында азот, фосфор және калий сияқты дәстүрлі элементтермен қатар тұратындығы назар аударады. Көпжылдық зерттеулер нәтижесі бойынша [1], сілтілі топырақтарда жылына бір гектарға 60-90 кг күкірт енгізу өсімдіктердің өсуіне жағымды әсер етіп, егістің жоғары өсімділігіне әкеледі.
Ауыл шаруашылығы дақылдарын аз қамтамасыз етілген жылжымалы сұр топырақта өңдеп өсіру кезінде өнімділік төмендеуі және өнім сапасы нашарлауы мүмкін. Өсімдіктерді күкіртпен қамтамасыз ету - жоғары сапалы өсімдік ақуызын алудың негізгі факторы болып табылады. Бірқатар дақылдардың күкіртпен қоректену деңгейі оның құрылымына, сондай-ақ жапырақтар мен тұқым тіндеріндегі ферменттер мен ақуыздардың қызметі тікелей байланысты. Ақуыз молекулаларының пішіні және дақылдар ақуызының функционалдық қасиеттері цистеин түзілу мөлшеріне байланысты [2].
Кіріспе. АҚШ-та ИСО негізіндегі коммерциялық препараттар алғаш рет 1948 жылы тіркелген. Құрғақ препарат түрінде кальций полисульфидтерін алу әдісі жасалынған. АҚШ-тың қоршаған ортаны қорғау агенттігі (US EPA) 27-29% еритін концентраттар түрінде кальций полисульфиді бар он алты пестицидті тіркеген [3].
Осы зерттеулер шеңберінде жүргізілген ауыл шаруашылығы мақсатындағы күкірт бар препараттарды синтездеуді қазақстандық карбонатты шикізат және мұнай өндіру қалдықтары – элементтік күкірт негізінде жүзеге асыруға болатындығы анықталды.
Қазақстан Республикасы Ұлттық Ғылым Академиясының Химия ғылымдары институтында алынған физико-химиялық зерттеулердің нәтижелері бойынша [4] Теңіз күкірт қоймаларында сақталатын жаңа құйылған күкірт тазалығы жоғары және 9998 сорт талаптарына сай екендігі анықталды, ал ұзақ уақыт сақталатын күкірт 9995 сорт талаптарына сәйкес келеді.
Теңіз күкіртінде күшән, селен, сынап, марганец, мыс элементтері табылған жоқ. Ілеспе күкіртте күл мөлшері төмен, құрамында технологиялық жабдықтан күкіртке өткен темір (<0.0004%) аз мөлшерде болады.
Қазіргі уақытта әлемдегі ең маңызды проблемалардың бірі-қоршаған ортаның ластануы. Атап айтқанда, бұл мәселе химия өндірісінің қалдықтарымен байланысты, және осы мақалада біз осындай өндірістердің жанама өнімі - фосфогипсті жоюды қарастырамыз. Оны жою проблемасы жыл сайын артып келеді. Минералды тыңайтқыштар өндірумен айналысатын көптеген елдерде фосфогипсті кәдеге жарату, пайдалану тез арада шешуді қажет ететін күрделі мәселе болып табылады.
Фосфогипс-бұл ұнтақ немесе түйіршіктер, жоғары ылғал сіңіру қабілеті бар, оның бетінде 30% ылғалды сақтай алады, ал ол піспейді, кесілмейді және жұмсақтықты жоғалтпайды. Фосфогипсті ауыл шаруашылығында топырақ мелиоранты ретінде ғана емес, сонымен қатар баяу еритін ұзақ әсер ететін заттарды алу үшін де қолдануға болады.
Фосфогипс ауыл шаруашылығында көптеген жерлерде топырақта жетіспейтін кальций мен күкірт көзі ретінде қолданылады. Фосфогипс тыңайтқыш ретінде қолданылған кезде, ол жай топырақтың жоғарғы жағына таралады.
Фосфогипс топыраққа тыңайтқыш ретінде бірнеше жылда бір рет көп мөлшерде қолданылады. Оның құрамында кальций мен күкірт бар, бұл дақылдардың өнімділігін арттырады. Сонымен қатар, топыраққа қолданар алдында ол тазартуды қажет етпейді, өйткені оның құрамындағы фосфорды өсімдіктер сіңіреді.
Құрамында күкірт бар тыңайтқыштарды қолданудың орындылығы және оның ішінде залалсыздандырылған фосфогипс ғылыми-зерттеу мекемелері мен агрохимқызметтердің тәжірибелері арқылы дәлелденген. Фосфогипсті қолданудың орындылығының негізгі критерийі күкірт тыңайтқышының сапасы топырақтың қол жетімді күкірт қосылыстарымен қамтамасыз етілуі болып табылады
Фосфогипстің үлгісін әзірлеудің негізгі екі реактиві - фосфогипс ұнтағы мен кальций полисульфидінің пастасы және ерітіндісі. Фосфогипстің әртүрлі үлгілерін әзірлеу үшін, ең алдымен фосфогипсті өлшеп аламыз. Біз 7 түрлі үлгі жасаймыз. Фосфогипсті 100 грамнан өлшеп алып 250 миллилитрлік колбаларға саламыз. Оның үстіне белгілі бір қатынаста кальций полисульфидінің пастасын және ерітіндісін саламыз.
250 миллилитрлік колбалардағы үлгілердің үстіне белгіге дейін дистильденген су құямыз. Оны біраз араластырып, тұндырамыз.
Содан кейін дайын үлгілер талдауға дайындалады: элементтік талдау және РФA талдау.
2.2 Үлгілерді зерттеу және сипаттау
Элементтік талдау – бұл элементтердің құрамын және заттардың, материалдардың және әр түрлі объектілердің элементтік құрамын сапалық және сандық анықтау болып табылады. Ғылыми зерттеулер кезінде химиялық реакциялардың өзгеру тізбегін бақылау мақсатында зат құрамының нақты көрінісіне ие болу өте маңызды.
Үлгілeрді ИҚ спектроскопия арқылы талдау.
Инфрақызыл спектроскопия (ИК) сандық және сапалық анализінің физикалық әдістерінің бірі болып табылады.Инфрақызыл сәулеленуді зат арқылы өткізген кезде молекулалардың немесе олардың жеке фрагменттерінің тербелмелі қозғалыстары қозады. ИҚ сәулеленуінің максималды сіңуі байқалатын толқын ұзындығы (немесе жиілігі) молекулаларда белгілі бір функционалды топтардың және басқа фрагменттердің болуын көрсетуі мүмкін, қосылыстардың құрылымын құру үшін химияның әртүрлі салаларында кеңінен қолданылады.
Талдауға бастапқы фосфогипс және фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілері берілді. Және де құрғақ фильтратта бастапқы фосфогипс және фосфогипсің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілері берілді.
Бұл зерттеудің технологиялық міндеті күкіртті өсімдіктер сіңіретін формаға - нанодисперсті күйге айналдыру болып табылады. Кальций оксиді мен күкірттің оңтайлы арақатынасы, сұйық препараттың фазалық құрамы мен паста тұнбасының жылу синтезінің режимдеріне (қысым, индукциялық қыздыру, микротолқынды қыздыру) тәуелділігінің технологиялық параметрлері анықталды. Полисульфид ерітіндісін синтездеу үшін мұнай күкіртін қымбат ұнтақтауды қажет ететін түйіршікті түрінде ғана емес, сонымен қатар оны кальций полисульфидінің ерітіндісінде түйіршіктеу арқылы балқытылған күйінде қолдану мүмкіндігі зерттелген.
Сынама құрамдағы күкірт пен баженовиттің мөлшері: 1 - 89%, 2 - 100%, 3 - 74%, 4 - 100%. Осылайша, бастапқы қоспаның компоненттерінің арақатынасын өзгерту арқылы дайын өнімдегі күкірттің құрамын реттеуге болатындығы анықталды. Лабораторияда көп мөлшерде алынған препараттар ауылшаруашылық дақылдарын жылыжайларда, тәжірибе станцияларында, дәнді дақылдардың ауылшаруашылық алқаптарында (Амиран, Алматы облысы) және бау-бақша мен жүзім алқаптарында (Алматы облысы, Есік қ.) бірнеше рет өңдеуден өткізілді. Күкіртқұрамды препараттардың өсімдіктерді қоректендіруге де, қорғауға да тиімді кешенді әсері зерттелініп, анықталды.
Полисульфид ерітіндісін сұйылту кезінде элементарлы күкірт гидрозолы пайда болады, оның бөлшектердің мөлшері бактериялардың ұзақ тотығу процесіне қарағанда өсімдіктің тез сіңуіне мүмкіндік береді, [5] мәліметтері бойынша, бактериялардың тотығу процесі 30 жылға дейін созылады.
ҚазҰУ зертханасында синтезделген құрамында күкірті бар құрғақ препараттар негізгі әсер етуші зат – күкірттің биологиялық және шаруашылық тиімділігі бойынша танымал швейцарлық Тиовит-Джет препаратынан кем түспейді, ал оның құны біршама төмен.
Қазіргі заманғы тыңайтқыштарда күкірт сульфаттар түрінде кездеседі, бірақ топырақтан қоректік заттарды, соның ішінде сульфаттарды сілтілендіру - бұл жалпылама мәселе туындатады. Ол үшін, күкірттің суда еритін (сульфатты) түрінде де, тиобактериялармен баяу тотығатын және топырақта ұзақ сақталатын формада болатын тыңайтқыштарды алу қажеттілігі туындайды. [6] сәйкес, бақыланатын және ұзақ мерзімді тыңайтқыштар – Бақыланатын және тұрақты бөлінетін тыңайтқыштар - оларды енгізгеннен кейін өсімдікке сіңуін кейінге қалдыруға мүмкіндік беретін немесе тез әсер ететін тыңайтқыштармен салыстырғанда өсімдіктерге қол жетімділік мерзімін ұзартатын қоректік заттардан тұратын формадағы тыңайтқыштар. Бұл әсерге әртүрлі жолдармен қол жеткізуге болады, мысалы, жартылай өткізгіш жабын (капсула) көмегімен суда ерігіштігін бақылау.
Ұзақ бақыланатын әсер ететін тыңайтқыштар және тұрақтандырылған тыңайтқыштар бір уақытта көп мөлшерде тыңайтқыш қолдану қажет болған кезде тыңайтқыштарды қолданудың заманауи тәжірибесінің элементі болып табылады.
Қапталған (капсула) тыңайтқыштарды органикалық қосылыстармен (термопластика немесе резеңке) және бейорганикалық - күкіртпен - топырақтағы микробиологиялық, химиялық және физикалық процестердің әсерінен біртіндеп жойылатын өткізбейтін мембранамен қаптауға болады.
MarketsandMarkets [7] болжамдарына сәйкес, 2020 жылға дейін Ұзақ бақыланатын әсер ететін тыңайтқыштардың әлемдік нарығы жыл сайын 7% - ға артып, 19,89 миллиард долларға жетеді.
Shell Thiogro [8] технологиясы бойынша пастерленіп қапталған түрдегі тыңайтқыштарды шығару игерілген, онда элементарлы күкірттің баяу тотығуына байланысты барлық маусым бойы күкіртпен өсімдіктердің ұзақ уақыт қоректенуі қамтамасыз етіледі және сілтісіздендіруден болатын шығындар барынша азайтылады.
Элементтік талдау нәтижесі бойынша кестеде P, S, Ca, Cr, Sr элементтерінің бастапқы фосфогипстегі және фосфогипстің пастамен және ерітіндімен өңделген үлгілеріндегі өзгерістерді байқаймыз. P, S, Ca элементтер мөлшерінің бастапқы фосфогипс үлгісімен салыстырғанда фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілерінде артқанын байқауға болады. Ал Cr, Sr элементтер мөлшерінің бастапқы фосфогипс үлгісімен салыстырғанда фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілерінде азайғанын байқаймыз.
Кесте-1. Бастапқы фосфогипс және фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілерінің элементтік талдау нәтижесі.
|
Элемент |
Баст. (%) |
Бастапқы+паста (%) |
Бастапқы+ еріт. (%) |
|
P |
0,476 |
0,524 |
0,554 |
|
S |
7,171 |
9,682 |
10,44 |
|
Ca |
18,11 |
20,694 |
18,514 |
|
Cr |
0,009 |
0,009 |
0,008 |
|
Sr |
0,086 |
0,067 |
0,078 |
1-сурет. Бастапқы фосфогипс және фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілеріндегі P, S, Ca элементтерінің өзгерісі.
Кесте-2. Құрғақ фильтратта бастапқы фосфогипс және фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілерінің элементтік талдау нәтижесі.
|
Элемент |
Баст. (%) |
Бастапқы+паста (%) |
Бастапқы+еріт. (%) |
|
P |
0,454 |
0,18 |
0,191 |
|
S |
7,091 |
21,917 |
22,83 |
|
Ca |
12,08 |
23,035 |
25,875 |
|
Cr |
0 |
0 |
0 |
2-сурет. Құрғақ фильтратта бастапқы фосфогипс және фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілеріндегі P, S, Ca элементтерінің өзгерісі.
Элементтік талдау нәтижесі бойынша кестеде P, S, Ca, Cr элементтерінің құрғақ фильтратта бастапқы фосфогипстегі және фосфогипстің пастамен және ерітіндімен өңделген үлгілеріндегі өзгерістерді байқаймыз. S, Ca элементтер мөлшерінің құрғақ фильтратта бастапқы фосфогипс үлгісімен салыстырғанда фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілерінде артқанын байқауға болады.Ал Cr, Sr элементтер мөлшерінің құрғақ фильтратта бастапқы фосфогипс үлгісінде және фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілерінде жоқ екенін байқаймыз. Ал P элементінің құрғақ фильтратта бастапқы фосфогипс үлгісімен салыстырғанда фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілерінде азайғанын байқаймыз.
Құрғақ фильтратта бастапқы фосфогипстің және оның пастамен, ерітіндімен өңделген үлгісінің ИҚ спектроскопия арқылы талдау нәтижелерін салыстыра отырып, бастапқы фосфогипстің пастамен, ерітіндімен өңделген үлгілерінде ИҚ-спектроскопиясы гидратты судың болмауын, облыста сульфат-, фосфат-, гидрофосфат- иондардың сіңірілуін 1683см-1 және 1109 см-1 көрсетеді. Су толығымен жойылмайды, бұл 3404–3525см-1 аймағында қарқынды жиіліктің пайда болуымен көрінеді.
Ауыл шаруашылығы өнімділігін арттырудың және өнім сапасын арттырудың маңызды резерві-өсімдіктерді аурулар мен зиянкестерден қорғау. Өсімдіктерді қорғау құралдарының, әдістері мен әдістерінің кең ассортиментін қолданғанына қарамастан, зиянды организмдерден жалпы әлемдік шығындар ықтимал өнімділіктің шамамен 35% құрайды.
Жүргізілген зерттеулер нәтижесінде өсімдіктерді аурулар мен зиянкестерден қорғау, өнгіштігін жақсарту, шығымдылығын арттыру және ауыл шаруашылығы өнімдерінің сапалық құрамын жақсарту үшін құрамында күкірті бар көпфункционалды ауыл шаруашылығы мақсатындағы бейорганикалық, табиғи, тұрақты, арзан, импортты алмастыратын және экологиялық препараттар өндірісінің технологиялық параметрлері әзірленді.
Алынған оң нәтижелер жергілікті бастапқы, стандартты емес, төмен сұрыпты шикізат пен қалдықтарды - әктас-ұлутас және мұнай күкіртін пайдалануға негізделген құрамында күкірт бар препараттарды өндіру технологиясын өнеркәсіптік игеруге негіз болады, бұл ауыл шаруашылығы өсімдік шаруашылығында кеңінен қолдану үшін құрамында күкірт бар тыңайтқыштар мен топырақ милиоранттарының тапшылығын азайтуға мүмкіндік береді.
Әдебиеттер тізімі.
1. Flue Gas Desulfurization By-Products Provide Sulfur and Trace Mineral Nutrition for Alfalfa and Soybean. Final Report. The Ohio State University/Ohio Agricultural Research and Development Center, April 2000 - April 2002. P.33.
2. Р. Нортон, Р. Миккелсен и T. Дженсен Значение серы в питании растений, Региональный МИПР по Австралии и Новой Зеландии, e-mail: rnorton@ipni.net;
3. Tessenderlo Kerley, Inc и OR-CAL, Inc (NPIRS, 2015 г.).
4. Институт химических наук им А.Б. Бектурова «Отчет по проекту «ОВОС для объектов открытого хранения серы на Тенгизе», Алматы 2014.
5. The Association of American Plant Food Control Officials (AAPFCO)
6. https://en.wikipedia.org
7. Инфоиндустрия, worldfertilizer.com.
8. Список разрешенных средств, применяемых при производстве органической продукции . Приказ МСХ РК № 231 от 23.05 2016г