Топырақтың морфологиялық қасиеттері, олардың түзілуінің экологиялық жағдайлармен байланысы

2. 
   Гипс СаSО₄Н₂О. Бұл да ақ сарғыш түсті. Топырақтың бос кеуекті жерлерінде шоғырланады. Құба, сұр-құба топырақтарға тән.
   

2. 
   СаСО₃ – көміртегі карбонаты, түсі ақ. Бұл тұз да топырақ пішінінде ерекше көрініп тұрады. НСІ мен қайнаған реакция береді.
   

4. 
   Fе₂О,Н₂О, Мп₂О₄, А1₂(РО₄)₃, FеРО₄. МnО, т.б. қара, қызғылт, тот басқан сияқты түстерге боянған қосылыстар.
   

4. 
   FеСО₃, Fe₃(РО₄)28Н₂О – көк, жасыл түсті қосылыстар. Батпақты топырақтарда кездеседі.
   

4. 
   SіО₂ – ақ түсті, күл сияқты болып күлгінді, орманды-сұр, сортаң топырақтарда кездеседі.
   
5. 
   Қара шірінді – жолақ-жолақ қара түсті өтпелі қабатқа дейін жетеді.
   

3. 
   Үлкен ағаштардың тамырлары.
   

3. 
   Құрттардың топырақтағы іздері.
   

1. Тау жыныстарының үгілуі туралы түсінік.

2. Топырақ түзуші факторлар.

3. Топырақ жамылғысына антропогендік ықпал.

4. Гипергенді минералдар.

5. Топырақтың морфологиялық қасиеттері қандай?

6. Топырақ құрылымының өндірістегi рөлі қандай?

7.Топырақтың фазалық құрамы қандай?

8.Топырақтың минералдық құрамын айтыңыз?

Дәріс 4.

Топырақтың гронулометриялық (механикалық) құрамы және оның маңызы.

1.Топырақтың механикалық құрамының биологиялық, физикалық, химиялық қасиеттеріне әсері.

Топырақтың механикалық құрамының топырақ түзуде, топырақты ауыл шаруашылығы және басқа мақсаттарға пайдалануда маңызы зор.

Топырақтың механикалық құрамы мен оның кеуектілігі, су сыйымдылығы, ылғал өткізгіштігі, ылғалды жоғары көтеру қасиеті, коректі заттарды жинау мүмкіншілігі, ауа – жылылық режимдері сияқты қасиеттері тығыз байланысты.

Құмды және құмдақ топырақтардың құрылымы (структурасы) нашар келеді әрі әртүрлі ірілікті бөлшектерден тұрады. Ылғалды жақсы өткізеді, қолайлы ауа – жылу режимдері болады. Мұндай топырақты өңдеу де өте оңайға түседі. Бірақ та бұл топырақтар қоректік заттарға және карашірікке кемшіл болады, себебі олар ылғалмен жуылып-шайылып кетеді де онда өсімдіктер сирек өсіп, жөнді қалдықтар қалдырмайды. Ал балшықты топырақтар, керісінше, ылғалды аз өткізеді, су сыйымдылығы мол, ылғал бергіштігі, ауа режимі нашар болады. Бұл топырақтарды жырту да оңайға түспейді. Дегенмен, бұл топырақтар қоректік заттарға бай, құнарлы келеді.

Ауыл шаруашылығына пайдалануға ең қолайлы топырақтар - құрамында құмды түйіршіктер мен балшықты түйіршіктер кабаттасып келетін құм-балшықты топырақтар. Бұл топырақтарда құмды бөлшектер мен балшықты бөлшектердің пайдалы қасиеттері үйлесе келіп, топырақтың ылғал – ауа режимдерін жақсы ұстап, топырақ құнарлылығын арттырады.

3.2. Топырақтың гронулометриялық (механикалық) құрамының топырақтарды түзудегі маңызы
3.2.1. Топырақтың механикалық құрамы, механикалық элементтердің жіктелуі, топырақтың гронулометриялық құрамы бойынша жіктелу

Қатты топырақ бөліктерін микроагрегаттар және макроагрегаттар құрайды. Икроагрегаттар топырақтың элементарлы өте майда бөлшектерінің бір-бірімен қабысып, желімденуі арқылы құрылады. Мұндай қабысу және желімдену топырақтағы физикалық, химиялық және биологиялық процестердің нәтижесінде өтеді. Агрегаттардың диаметрлері әдетте 0,25 мм-ден кіші болады. Макроагрегаттар микроагрегаттардан және элементар топырақ бөлшектерінен құралады, бұлардың диаметрі 0,25 мм – ден үлкен болады.

Топырақтың элементар бөлшектері әртүрлі дәрежеде бөлшектенеді. Олардың диаметрі миллиметрдің он мыңнан бір бөлігінен бірнеше миллиметрге дейін, кейде сантиметрге дейін жетеді. Топырақ бөлшектерінің өлшемдеріне оның физикалық, физикалық-химиялық қасиеттері тәуелді болады.

Сондықтан топырақты оның элементар түйіршіктеріне байланысты жіктеу (классификациялау) қажет. Барлық түйіршіктерді олардың өлшемдеріне (размерлеріне) байланысты топтарға немесе фракцияларға біріктіреді. Осы фракциялардың пайыздан үлесі топырақтың механикалық немесе гранулометрлік құрамы деп аталады.

Қазіргі кезде Качинскийдің элементар топырақ түйіршіктерінің классификациясы қолданылады (3-кесте).

3-кесте

Качинскийдің классификациясы

Осы ғалымның зерттеуіне сәйкес топырақтар өзінің механикалық құрамына қарай төмендегі топтарға бөлінеді.

Тастар, тас бөлшектері, шағал, тау жыныстарының сынықтары болғандықтан оның құрылымын, қасиеттерін сақтайды, олар топырақтың физикалық қасиеттеріне әсер етеді.

Құм – (түйіршіктердің диаметрі 1-0,05мм) топырақтың аз жылжитын бөлігі. Ол негізінен кристалды кремний қышқылдарынан құрылады, кейбір жағдайда слюда пластинкалары мен басқа минералдардың сынықтарынан құралады. Химиялық реакцияларға қатыспайды десе де болады, өсімдіктер үшін қоректік зат емес, бірақ топырақтың физикалық қасиеттеріне әсерін тигізеді. Құм-силикаты тау жыныстарының механикалық үгітілуінің нәтижесінде пайда болады.

Шаң – (түйіршіктердің диаметрі 0,05-0,001мм) тұрақты кристалды және аморфты кремний қышқылдарынан тұрады. Шаң фракциясы салыстырмалы түрде алғанда топырақтың инертті бөлігі. Химиялық және физикалық процестер бұл фракцияда нашар жүреді.

Тұнба – (түйіршіктердің диаметрі <0,001 мм) – бұл топырақтың ең белсенді және жылжымалы сазды бөлшегі. Тұнба құрамына минералдық және аз мөлшерде органикалық заттар кіреді. Бұл фракцияның түйіршіктері бір-бірімен жақсы байланыста болады, серпімді келеді.

Топырақтың механикалық құрамы Н. А. Качинскийдің классификациясы бойынша анықталады. Бұл классификацияның негізі топырақ түйіршіктерін физикалық саз (түйіршіктері <0,01) және физикалық құм (түйіршіктері >0,01мм) деп бөлу болып табылады.

Бірақ топырақтың механикалық құрамы бойынша оның физикалық қасиеттері жайында жуықтап қана айтуға болады. Топырақтың механикалық элементтерінің (фракцияларының) құрылымы оның қасиеттерінің жиынтығын бермейді. Мысалы, тұнба нашар су өткізгіштігімен және судың капиллярмен жылжуының нашар байқалатындығымен ерекшеленеді. Кальциймен және темірмен қаныққан соң тұнба топырақ құрылымының маңызды факторына айналады. Яғни топырақтың ең қолайлы физикалық қасиеттерін құруға себепші болады. Табиғатта топырақтың механикалық құрамының алуан түрлілігі байқалады, Механикалық құрамы ұқсас немесе бірдей топырақтар физикалық қасиеттері жағынан бір-бірінен едәуір алшақтануы мүмкін. Топырақтың қасиеттеріндегі үлкен алшақтық микроагрегаттық құрамының әртүрлілігімен түсіндіріледі. Микроагрегаттарды микроагрегаттық анализ арқылы фракцияларға бөледі.

Топырақтың микроагрегаттарды құру қабілеті тұнбаның мөлшеріне байланысты болады. Микроагрегаттық анализ кезінде алынған тұнба мөлшеріне қатынасы дисперстік коэффициент деп аталады. (Н. А. Качинский бойынша). Осы қатынас үлкен болған сайын топырақтың агрегаттар құру қабілеті азайып, топырақтың микроқұрылымы беріктігін төмендетеді. Қара топырақтың дисперстік коэффициенті 10% дан аспайды, ал сортаң топырақтарда осы көрсеткіш 60-80%- дан асуы мүмкін.

Топырақтың микроагрегаттық құрамы – динамикалық шама, осыған орай оның негізгі физикалық қасиеттері де өзгермелі, үнемі қозғалыста болады.

Оның толығырақ атын басым және серіктес фракцияның (саз тұнба, орташа және майда шаң, ірі шаң және құм) анализ нәтижелеріне сүйене отырып анықтайды. Басым фракция механикалық құрам атауының соңына жазылып, оның жетекшілік маңызын көрсетеді. Мысалы, орташа саздақты, шаңды – тұнбалы топырақ және т.т.

Уақыт өте келе топырақтың механикалық құрамы ауырлану жағына қарай өзгереді, ал элювиальдық қабатта (А₂) ол салыстырмалы түрде алғанда жеңілдейді. Бұған осы қабаттан жұқа дисперсті бөліктің төменге қарай шайылуы себеп болады. Механикалық құрамға топырақтың сулық, физикалық және физикалық-механикалық қасиеттері бағынышты болады. Мысалы құмды және құмдақ топырақтар әдетте, құрылымсыз келеді, бірақ бұл топырақтарда қолайлы ауа және жылу тәртібі бар. Су өткізгіші жақсы, бірақ ылғал сиымдылығы нашар келеді. Топырақ өңдеуші құралдарға аз кедергі жасайды. Сонымен қатар, бұл топырақтар өсімдіктерге қажетті қарашірікке, азотқа, күлдік қоректік элементтерге кедей, сондықтан басқа топырақтарға қарағанда, тез құнарсызданып, тыңайтқыштар енгізуді қажет етеді.

Саз топырақтар керісінше, күлдік қоректік элементтерге байлығымен, ылғал сиымдылығының жоғарылығымен, су өткізгішінің, су қайнатуының ауа алмасуының нашарлығымен және қолайсыз жылулық қасиеттерімен ерекшеленеді. Бұл топырақтар топырақ өңдеуші құралдарға үлкен кедергі жасайды. Бұл топырақтарда суды және ауаны нашар өткізетін қабық жиі пайда болып тұрады.

Жеңіл және орташа саздақты топырақтар қасиеттері және құрамы бойынша жоғарыда аталған топырақтардың ортасынан орын алады. Бұл топырақтар – ең жақсы топырақтар болып табылады.

3.3. Топырақтың механикалық құрамының биологиялық, физикалық, химиялық қасиеттеріне әсері
Топырақ жамылғысы өзінің физикалық-механикалық қасиетіне байланысты, ауадағы зиянды заттектерді өзіне сіңіріп, өзінің құрамында екіншілік ластану көздерін қалыптастыруға бейім геологиялық ортаның, ұзақ мерзімдік зиянды заттектерді тасымалдайтын орта болып табылады. Ластанған топырақтың табиғи ортада қалпына келуі жүздеген жылдарға созылады, ал жасанды жолмен қалпына келтіру – күрделі жұмыстарды жүргізуді қажет етеді. Топырақтың мұнай өнімдері және бұрғылау ерітінділерімен ластануы локальды дәрежеде байқалады. Бірақ жоғары дәрежеде ластанса, топырақ құнарсыз, асфальт тәрізді массаға айналуына байланысты өте қауіпті. Ең күрделі экологиялық проблемалардың біріне литосфераның мұнай өнімдері және ауыр металдармен ластануы жатады.

Мұнаймен ластану кезінде топырақтың құнарлығын және экологиялық қызметін анықтайтын, оның барлық морфологиялық, физикалық, физикалық-химиялық, биологиялық қасиетіне ықпалын тигізеді. 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.

Мұнайдың топырақ қабатына сіңу тереңдігі мұнай құрамы мен топырақтың механикалық құрылымына байланысты жүреді. Топырақтың морфологиялық белгілерінің өзгеруі өзімен бірге, физикалық қасиеттерінің өзгеруіне әкеліп соқтырады. Топырақтың мұнаймен ластануы, мұнай өнімдері сіңген горизонттарда органикалық заттектердің жалпы құрамын күрт арттырады. Ластану кезіндегі топырақтың физикалық қасиеттерінің өзгеріске ұшырауының нәтижесінде, мұнай топырақтағы ауаны ығыстырып, судың, қоректік заттектердің түсуі бұзылады. Бұл – өсімдіктердің өсуін баяулатып, олардың жойылуының бірден-бір себебі болып саналады. Мұнаймен қаныққан топырақтың ылғалды сіңіру және ұстап тұру қабілеттері бәсеңдеп, ластанбаған топырақпен салыстырғанда – ылғалдылықтың, су өткізгіштіктің, ылғал сыйымдылығының төменгі мәндері байқалады. Топырақ қышқылдылығының өзгеруі, бәрінен бұрын мұнайдың сапасы мен оның құрамындағы минералдылығы жоғары қабат суларына байланысты морфологиялық ерекшеліктері келесі қабаттармен сипатталады. Гумусты горизонттың қалыңдығы 35 см аспайды, олардың құрылымдары берік емес, түйіршікті келеді. Горизонттарда нығыздалу байқалады, бұл тұздылық мөлшерінің аз екендігін көрсетеді. Механикалық құрамы бойынша топырақ – сазды, тез еритін тұздар 80–100 см тереңдікте кездеседі, сіңіру сыйымдылығы 15–25 мг.экв/100 г. топырақты құрайды. Шабындық жерлердің топырағы – гумусты горизонттардың қуаттылығымен сипатталады. Жоғары горизонтта 1,5-3,5% гумусты құрайды. Гуматты фульваттардың құрамы 4,2%, азот – 0,07- 0,0061 %, фосфор – 1,3-0,9%, қозғалмалы элементтер: топырақта азот – 1,4-0,8, фосфор – 3,0-4,7 және калий 29-52 мг/100 г. топырақ ерітіндісінің рН 7,5-8,5. Зерттеу нәтижелері ластанған топырақ буферлігінің төмен екенін көрсетті.

Сіңірілген негіздердің құрамында кальций мен магнийдің мөлшері басым. Жауын-шашынның аз түсуіне байланысты, құрылым түзуі – әлсіз және осы топырақ горизонттарының тығыздығының жоғары болуына байланысты топырақ аз ылғалданады. Жауын-шашын көп жауатын кезде ылғалдану тереңдігі 50 см-ден аспайды.

1. Топырақтың механикалық құрамы деп нені айтады?

2. Топырақтарды механикалық құрамына байланысты топқа бөлуін айтыңыз.

3. Топырақтың гронулометриялық құрамы бойынша жіктелуі.

4. Құм деген не?

5. Шаң деген не?

6. Тұнба деген не?

7. Топырақтың микроагрегаттарды құру қабілеті қандай?

8.Топырақ жамылғысы өзінің физикалық-механикалық қасиетіне байланысты қалай анықталады?

9. Мұнаймен ластану кезінде топырақтың құнарлығы және экологиялық жағдай қандай болады?

1 Топырақтың минералогиялық құрамы.

2 Қазақстан топырақтары туралы мәліметтер

3 Топырақтың минералогиялық құрамының қалыптасуы

Туынды минералдар қарапайым тұздарға, гидрототықтардан, тотықтарға және саз минералдардан тұратын топтарға бөлуге болады. Қарапайым тұздар түріндегі минералдарға: кальцит (СаСо₃), доломит [СаМg(Со₃)₂], сода (Na₂Co₃), гипс (CaSo₄ 2H₂O), магнезит (MgCo₃), галит (NaCl), фосфаттар, нитраттар жатды. Тұздану дәрежесі осы тұздардың мөлшеріне байланысты келеді.

Бұл тұздар топырақта құрғақ климат жағдайында жиналады. Темірдің, алюминийдің, күкірттің, марганецтің тотықтары түріндегі минералдар бастапқы минералдардың мүжілуі нәтижесінде пайда болады.

Алюмосиликаттар және ферросиликаттар, каолиниттер, гидрослюдалар, монтмориллониттер саздың құрамдас бөлігі болып табылады. Сондықтан осы минералдар бар топырақтар сазды топырақтар деп аталады. Олар күшті дәрежеде уақталған, желімдеушілік қасиеті бар, яғни құрылымы жақсы, сіңіру қабілеті де жоғары. Осы саз минералдардың мөлшеріне топырақтың жабысқақтығы, су өткізгіштігі, ісінгіштігі ылғал сіңірімділігі тікелей байланысты келеді. Топырақ құрамындағы туынды минералдардың мөлшеріне өсімдіктердің қоректенуін қамтамасыз ететін топырақтың құрылымы, химиялық, физикалық, сулық, ауалық қасиеттері, құнарлығы тікелей байланысты болады.

Топырақтың қатты фазасының химиялық құрамы да топырақ түзуші жыныстардың құрамына сәйкес келеді. Топырақта кремний тотығы SiO_2, органогендік элементтер С, Н, О, N, P, S, K, Ca, Mg көп мөлшерде кездеседі. Соңғылары өсімдік қорегінің көзі болып табылады және топырақ құнарлығы солардың мөлшеріне байланысты болады. Өсімдіктердің қоректенуінде азот, фосфор, калий үлкен рөл атқарады. Азот топырақта нитраттар және аммоний тұздары түрінде кездеседі. Ол топырақ ауасының және гумустың (қарашіріктің) құрамына кіреді. Азоттың көптеген қосындылары өте жылжымалы, оңай шайылады. Топырақтағы азоттың, фосфордың, калийдің жетіспейтін бөлігін минералдық және органикалық тыңайтқыштар арқылы енгізеді.

Топырақта өсімдікке зиянды: хлор, натрий, марганец, алюминий, магний сияқты улы элементтер де бар. Олардың мөлшері көп болса, топырақты тұздандырады. Топырақта микроэлементтер де: бор, молибден, цинк, кобальт, йод бар. Бұлар маңызды физиологиялық, биохимиялық рөл атқарады. Топырақта аз мөлшерде радиоактивті элементтер кездеседі. Радиоактивті элементтер топыраққа табиғи және жасанды радиактивтілік береді. Топырақтың табиғи радиактивтілігі оның құрамындағы уранның, торийдің, радийдің мөлшеріне байланысты. Жасанды радиоактивтілік адамның атом энергиясын пайдалануынан туындайды.

Гидротациялану (сулану) – сусыз минералға су молекуласының қосылуы. Бұл құбылыс тотықты алғашқы минералдардың сумен қосылып, үгілудің нәтижесінде екінші минералдарға айналады. Мысалы:

гетит – Ғе,0₃+Н₂0=2Ғе0(0Н);

гидрогетит – 2ҒеО(ОН)+Н₂0=Ғе₂0(ОН)_2;

лимонит – Ғе₂(ОН)₂+п-Н₂0=2Ғе(ОН)₃ п-Н₂0.

Тотығу. Үгілу кезінде алғашқы минералдар ішіндегі тотықпаға минералдар тотығады. Ондай минерал жоғарыда сипатталған темір сульфиді.

2ҒеS₂+70₂+2Н₂О=2Ғе50₄-Н₃S0₄ одан әрі ҒеS0₄+0₂-Н₂0 =Ғе(ОН=Н₂S0₄, одан әрі Н₂S0₄+СаАІ₂Sі₂0₈+4Н_гО=Н₂АІ₂Sі0₈2Н₂0 +СаS0,-2Н₂0, яғни бөлінген күкірт қышқылы алғашқы минералмен реакцияға түсіп, ондағы негіздің орнына сутегі ионы барып, екінші минерал каолин балшығын түзеді. Күкірт қышқылы басқа силикаттармен реакцияларға араласқанда тағы да басқа екінші әрі күкірт қышқылы тұздары түзіледі. Ол жағдайлар одан әры реакцияға жол ашады.

Ыдырау құбылыстары және ыдыраған заттардан екінші минералдардың синтезделуі көптеген балшықты минералдардың түзілуіне әкеледі.

1. Гипс, галит, мирабилит т.б. тұздар,

2. кальцит, арагонит, доломит,

3. хлорит, нонтронит,

4. иллит, мускавит, серицит,

5. вермикулит,

6. монтмориллонит, бейделлит,

7. екінші диоктаэрикалық хлорйт,

8. аллофаны, каолинит, галлуазит,

9. бемит, гиббсит,

10. гематит, гетит, лимонит.


Балшықты минералдар

Балшықтар – сазды-минералдар борпылдақ жыныс құрамына кіретін екіншілік минералдар, суға жақсы иленеді, кұрғағанда қатаяды. Олар – кең тараған топырақ құраушы жыныс (жайылмалық, мұздық, лёстік, т. б.), төрттік дәуірдегі балшықты минералдар мен бастапқы минералдар түйірлерінен (дала шпаты, слюда, кварц, амфибол, т. б.) тұрады. Балшықты минералдарға сулы силикаттар (кремний қышқылының тұздары) жатады.

4-кесте

Балшықты минералдар қасиеттері мен құрамы

Кристалдық құрамы оттекті кремнийдің тетраэдралы (төрт қырлы) және оттекті алюминийдің октоэдралы (сегіз қырлы) өте ұсақ түйірлерінен тұрады. Бұл минералдардың физикалық-химиялық қасиеттері (иленгіштігі, суда ісінуі, бөртуі, сіңіргіштігі) бастапкы минералдар кұрамына байланысты. Бұлардың физикалық-химиялық қүрамы кестеде келтірілді.

Топырақ типтеріне сәйкес балшықты минералдардың түрлері мен түйірлер мөлшері өзгеріп отырады. Қара топырақта монтмориллонит кызыл топырақта каолинит, боз Топырақта сулы слюда мен монтмориллонит, басым. Балшықты минералдар мөлшері жоғарылаған сайын топырақтың механикалық құрамы ауырлайды, түйірлер байланысы мен жабысқақтығы күшейеді және сіңіру көлемі еседі. Балшықты минералдар – топырақ түйіршектігінің негізі.
Топырақтағы әртүрлі минералдардың үгілуі
Минералдар жер қыртысы әртүрлі тау жыныстарынан құралған. Ал әр тау жынысы минералдардан құралады. Қарапайым тау жынысының құрамында бір ғана минерал болады. Күрделі жыныс бірнеше минералдан түзіледі.

Тұрақты химиялық құрамы және белгілі бір физикалық қасиеттері бар, химиялық тұрғыдан алғанда біртекті денелерді, минералдар деп атайды. Пайда болу жағдайларына байланысты минералдарды: магмалық, шөгінді, метаморфтық сияқты үш топқа бөледі.

Магмалық бастапқы минералдар жоғары температурадан және магмадағы қысымының әсерінен құралады.

Шөгінді жыныстардың туынды минералдары тау жыныстарының үгітілуге ұшырап, қабатталып жиналуынан пайда болған.

Метаморфтық жыныстардың минералдары жоғары температура мен қысым жағдайында өтетін физикалық-химиялық процестердің әсерінен түзіледі. Бірақ тау жыныстарының жаппай балқуы болмайды.

Минералдардың қазіргі заманғы классификациясының негізіне, бірінші кезекте, химиялық құрамы алынған. Осы классификация (жіктеу) бойынша минералдарды кластарға, ал кластарды топтарға бөледі:

1-класс – саф элементтер;

2-класс – сульфидтер;

3-класс – галоидтер;

4-класс – тотықтар және гидрототықтар;

5-класс – оттегі қышқылдарының тұздары;

6-класс –органикалық қосылыстар.

1-класс. Бұған табиғатта еркін күйде болатын, барлық қарапайым минералдар: алтын, күміс, платина жатады, ал металоидтардан – күкірт, графит, алмаз, топырақтануға бұл минералдардың айтарлықтай ықпалы жоқ.

2-класс. Бұл кластың минералдары топырақтарда және тау жыныстарында, 1-класс минералдарына қарағанда жиірек кездеседі. Кейбір сульфидтер қалпына келу процестері өтіп жатқан топырақтардан, табылуы мүмкін. Көп таралған сульфидтерге қысқаша сипаттама берейік.

3-класс. Бұл класқа галоид қышқылдарының тұздары жатады. Олардың ішіндегі топырақ түзілу процестерінде үлкен рөл атқаратын тұз қышқылының минералдарын атап өтуге болады.

4-класс. Минералдардың бұл класына металдардың және металоидтардың сусыз тотықтары, сонымен қатар гидрототықтары және су кіреді.

5-класс. Оттегі қышқылдарының тұздары топырақ түзілу және тыңайтқыштар дайындауда үлкен маңызы бар. Мысалы, азот қышқылының тұздары әрқашанда маңызды тыңайтқыш түрі болып саналған, көмір және күкірт қышқылының тұздары өсімдіктердің өніп шығу жағдайларын жақсартады. Сода өсімдіктер үшін ең зиянды тұздардың бірі болып саналады, алайда ол химия және техника салаларында кең қолданылады.

Сидерит, темір шпаты (Fe). Шығу тегі – гидротермальді, шөгінділік. Темір алуға қолданылатын бағалы шикізат.

Саз минералдары туынды минералдарға жатады. Олар бастапқы минералдардың мүжілуінің нәтижесінде пайда болады. Бұл минералдардың ішінде көп тарағандары монтмориллонит, каолинит, гидрослюдалар. Осылардың бәрі саздың (балшық) құрамына кіреді, сондықтан саз минералдары деп аталады. Бұл минералдар тобына қабаттық құрылым тән. Көбі ісінуге, суды, газды, тұздардың, аниондарын, катиондарын өз бойына сіңіруге қабілетті.

6-класс. Бұл кластың минералдарына мұнай, тау майы, тау балауызы, асфальт, янтарь жатады.

Жер қыртысында белгілі бір массивтер немесе қабаттар түрінде орналасатын минералдар жиынтығын тау жыныстары деп атайды. Олар топырақ түзілетін жыныстардың беткі қабатынан құнарлы топырақтың қабаты пайда болады. Сондықтан тау жыныстарының ерекшеліктері топырақтардың физикалық және химиялық қасиеттерін анықтайды. Мысалы, құм қабаттарынан сазды топырақтар түзілмейді, сазды жыныстарда құмдақ топырақтар құрылмайды. Граниттерде құнарлы заттары аз топырақтар түзіледі, ал базальттар, керісінше, құнарлы заттарға бай топырақтардың түзілуіне ықпал жасайды. Өзінің құнарлығымен белгілі қара топырақтар едәуір дәрежеде, лескежіне лестік саздақтарға міндетті. Өйткені осы жыныстардың қасиеттері қара топырақтардың пайда болуына сепебкер болады.

Тау жыныстарының сипатына және оның жатыс жағдайларына табиғи ландшафттың ерекшеліктері, гидрография, өсімдік жамылғысының түрі және таралуы бағынышты болады.

Тау жыныстарының жоғарғы, бұзылу прцестеріне ұшыраған тығыз немесе тығызданбаған бөлігі үгітілу қабығы деп аталады.

Түзілу жағадайларына байланысты тау жыныстары массивті – кристалдық (магмалық), шөгінді және метаморфтық деп бөлінеді. Біріншілерінің үлкен бөлігі кристалдық құрылымға ие, кей жағдайларды ғана әйнектік құрылымы болады, екіншілеріне сынықтық құрылым тән, үшіншілерінің құрылымы кристалдыққа жақын.

Массивті – кристалдық жыныстар жердің ішкі қойнауынан көтеріліп, төгіліп қатқан магмадан құралады. Бұлар жердің қатты қабығын құраған бірінші жыныстар болғандықтан бастапқы деп аталады.

Шөгінді жыныстар бастапқы жыныстардың үгітілуі нәтижесінде және осы үгітілуге ұшыраған жыныс бөліктерінің желмен, сумен немесе мұзбен тасымалданып жер бетіне немесе су айдындарына жиналуынан пайда болған. Сондықтан олар туынды немесе екінші жыныстар деп аталады.

Метаморфтық жыныстар деп қойнауына тереңірек енген шөгінді жыныстардан құралған. Жоғарғы температура және қысымының әсерінен шөгінді жыныстар қатты тығыздылады, бір бөлігі балқиды және цементтелінеді. Шөгінді жыныстардың барлық өзгеру процестерін метаморфизация деп атайды. Осындай метаморфизация процесіне мессивті кристалдық жыныстар да ұшырау мүмкін.

Жоғарыда аталып өткен үш топтың әрқайсысы жатыс сипатымен химиялық, минерологиялық және физикалық қасиетерімен ерекшеленеді.
Массивті-кристалдық тау жыныстары

Массивті-кристалдық тау жыныстары: эффузивтік және интрузивтік сияқты екі үлкен топқа бөлінеді. Жер қойнауындағы магма жоғары көтеріліп жер бетіне жетпей жатып біртіндеп суынып, жоғарғы қысымда қата бастауы мүмкін. Осындай жағдайларда түзілген тау жыныстарының химиялық және минералогиялық құрамы бірдей болса да, сыртқы пішіні, физикалық қасиеттері өзгеше болады. Бірінші жағдайда түзілген жыныстар шөгінді немесе эффузивтік, екіншісі – тереңдік немесе интрузивтік деп аталады. Осы екі топтың жыныстарын құрамындағы минералдардың қасиеттері арқылы тұрғыдан алғанда массивті кристалдық жыныстардағы кремнеземнің (SiO₂) мөлшері ерекше рөль атқарады. Оның мөлшеріне қарай жыныстар қышқыл, орташа, негізгі және ультра негізгі болып бөлінеді.

Магмалық жыныстардың сипаттамасы:

Гранит – сұр, қызғылт, қоңыр түсті тереңдік қышқыл жыныс. Оның негізгі түсі (бояуы), далалық шпаттың түсіне байланысты болады

Граниттің құрамындағы далалық шпаттың мөлшері 40-60% құрайды. Граниттің құрамына далалық шпаттан басқа, кварц, слюда, авгид кіреді. Жыныстың құрылымы – толық кристалды түйіршікті, текстурасы біртекті шомбал, жатыс пішіні батолиттік, шток, дайка.

Шөгінді жыныстар туынды (екінші) жыныстар болып саналады. Олардың құрамында бастапқы жыныстар мен кристалдардың бөліктері ғана емес, массивті кристалдық, метаморфтық жыныстардың үгітілуінен пайда болған тұрақты минералдар да бар. Шөгінді жыныстардың үгітілу ерекшеліктері, ең алдымен, олардың құрылымына және химиялық құрамына тәуелді болады. Мысалы, конгломераттар және брекчилер негізінен бастапқы минералдардың қалдықтарынан құралады, туынды минералдар тек үгітілу кезінде пайда болған цементтеуші заттардың құрамында кездеседі. Осындай жағдайда шөгінді және бастапқы жыныстардың үгітілу процестерінде үлкен айырмашылықтар болмайды.

Бастапқы жыныстардың үгітілуінен пайда болған әк тастардың, сазды сланецтердің және саздардың үгітілуі процесінде физикалық түрде ұсақтанады және жыныс құрамына енетін кейбір минералдардың өзгеруіне байланысты химиялық құрамын да өзгертеді.

Үгітілуге ұшыраған әк тастың өзгеру процесін қарастырайық. Оның құрамында көмір қышқыл кальций, каолин, кремний қышқылы, кварц, темір, алюминий және марганец гидраттары және аз мөлшерде фосфаттар, сульфаттар, хлоридтер тағы басқа қосылыстар бар. Минералдардың үлкен бөлігі химиялық өзгерістерге ұшырамайды. Мысалы, хлоридтердің, сульфаттардың, фосфаттардың бір бөлігі суда ериді және өзгеріссіз алып кетіледі. Гидратталған металл тотықтары және кремний қышқылы суда іс жүзінде ерімейді, жыныс олармен басқа минералдардың еруі нәтижесінде қанығады. Каолин – тұрақты минерал. Ол микроорганизмдермен жартылай ғана бұзылады. Сондықтан жыныс бұл минералмен де қанығады. Оның бойындағы көмір қышқыл кальций-кальциттің мөлшері күрт өзгереді. Бұл тұз ауадағы көмір қышқылымен және сумен реакцияға оңай түседі.

Үгітілудің нәтижесінде әк тастың орнына – мергель (карбонатты саз) және таза карбонатсыз саздар түзіледі. Әрі қарай олардан сазды топырақтар пайда болады.

Басқа да көптеген жыныстар осындай жолмен үгітіледі.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары:

1. Топырақтың минералогиялық құрамының қалыптасуы.

2. Алғашқы минералдар және олардың маңызы.

3. Алғашқы және екіншілік минералдардың топырақ түзілуі.

4. Топырақ құнарлығын қалыптастырудың маңызы.

5. Екінші минералдардың тұрақтылығы деген не?

6. Жер қыртысының минералдары және тау жыныстарын атаңыз.

7. Жіктелуіне байланысты неше кластарға бөлінеді?

8. Тау жыныстыры деген не?

9. Топырақтың минералогиялық құрамы қандай?

10. Массивті-кристалдық тау жыныстарының үгітілуі.

11. Шөгінді жыныстардың үгітілуі.

12. Шөгінді жыныстар деген не?

13. Шөгінді жыныстарының құралуы неше кезеңнен тұрады?

14. Туфтар деген не?

15. Метаморфтық тау жыныстары деген не?

16. Тау жыныстарының үгітілуі деген не?

17. Физикалық үгітілу

18. Химиялық үгітілу

19. Биологиялық үгітілу

1.Топырақтың химиялық құрамының қалыптасуы.

2.Химиялық элементтердің топырақ қабатында таралуы.

3.Топырақтың түзілуінің материалдық негіздері

4 Тау жыныстары және топырақтағы химиялық элементтердің мөлшері
Топырақтың түзілуіне жоғарыда сипатталған топырақ түзу факторларымен қатар, оның түзілуіне тікелей қатысы бар материалдық негіздердің рөлі ерекше. Топырақ түзу материалдық негіздерге: аналық тау жынысы, осы қабаттағы ауа құрамы мен ылғал, мекендейтін бүкіл жоғарғы және төменгі сатылы организмдер қосындылары жатады. Табиғаттың ауа райы мен жер бедерлерінің өзгешелігі нәтижесінде әртүрлі топырақтар түзіледі.

Әдетте, бір затты түзуге қатысатын материалдар негіздерінде үлесін зерттеу олардың химиялық құрамын анықтаудан басталады. Биосферадағы әр түрлі табиғат денелерінің химиялық құрамын сипаттағанда, оның құрамындағы әр түрлі элементтердің орта есеппен алатын орнын, үлесін пайызбен шығарады. Жер қабатындағы элементтердің орташа құрамын 1924 жылы алғаш есептеп шыққан американдық ғалым Ф. У. Кларк еді. Сондықтан мұны Кларк көрсеткіші деп атайды. Кейінірек жаңа қосылған мәліметерге байланысты бұл Кларк көрсеткіштері бірнеше рет толықтырылды (А. Е. Ферсман, 1934 – 1939, А. П. Виноградов, 1962).

Сонымен қатар, ауа құрамындағы, судағы және тірі заттардағы элементтер кларкы да есепке алынатын болды.

Тау жыныстарының орташа химиялық кұрамы. Тау жыныстарындағы химиялық элементтердің кларк үлестеріне байланысты олар:

- мол элементтер, Кларк көрсеткіштері – п 10-п-10^2;

- аз элементтер, Кларк көрсеткіштері - п- 10-п -10^{3 ;}

- өте аз элементтер, Кларк көрсеткіштері - п- 10³-п- 10⁵ болып үш топқа қосылады.

Келтірілген мәліметтерден азот жер қыртысында аз элемент қатарында болса, ауа құрамында ол негізгі құраушы элемент. Ауадағы азот – топыраққа берілетін азоттың негізгі көзі. Ол биологиялык тірі организмдерге қажетті белок түзетін элемент. Топырақа ол ауадан түсетін ылғалдар және ауадан азотты сіңіретін микроорганизмдер арқылы келеді. Ауаның құрамындағы екінші негізгі элемент – оттегі. Онымен тотықтандыру реакциялары, соған байланысты тау жыныстарының үгілуі мен топырақ түзу құбылыстары тікелей байланысты. Озон – ауа кұрамындағы өте аз элемент, өте белсенді тотықтырғыш.

Жасыл өсімдіктер үшін және топырақ түзуде ауадағы көмір қышқыл газының маңызы ерекше. Жасыл өсімдіктердің жапырағы арқылы фотосинтез жүреді. Осының нәтижесінде көмір қышқыл газындағы көміртегі өсімдіктердің барлық органикалық бөліктерін түзеді, олар кейін топыраққа беріледі. Органикалық заттардың шіріп-ыдырау кұбылыстарынан пайда болған топырақтың қара шіріндісінде (гумус) көміртегінің үлесі - 58%, ол негізінен ауадағы көмірқышқыл газынан түседі.

Жер бетіндегі және топырақ кеуектеріндегі көмірқышқыл газы (СО +Н₂О Н₂С0₃) ылғалмен қосылып, көмір қышқылын түзеді.

Ауадан түсетін ылғал, әдетте, таза су емес, ол өзімен ауа газдарын, шаң-тозандарды, тұздарды, қышқылдарды ілестіре келеді. Кей кездерде ауадағы топырақ бетінен немесе теңіз беттерінен ұшқан тұздар ылғалмен еріп, топырақ бетіне қайта сіңіп жатады.

Топырақ түзілу құбылыстарының нәтижесінде жалпы тау жыныстарының құрамын сақтай отырып, көптеген элементтердің мөлшеріне өзгерістер енгізеді.

Топырақтардың орташа химиялық құрамы, % (А. П. Виноградов, 1962):

О – 49 Sі - 33 Аl - 7,13

Ғе - 3,80

Са - 1,37

Na - 0,83
К - 1,36

Mg - 0,60

Ті - 0,46

С - 2,00

Мn - 0,085

Оттегі су құрамында гидроксидтердің, алюмосиликаттардың, бос қышқылдардың және олардың тұздарының құрамында болады.

Топырақтағы тағы бір үлесі мол элементтің бірі – кремний. Ол жер қабатындағы минералды қосындылар құрамына кіріп, органикалық заттар құрамындағы көміртегі сияқты маңызды рөл атқарады. Топырақта ең көп тараған кремний қосындыларының бірі – кварц минералы SіО₂. Кремний және кремний қышқылдарының тұздары силикаттар мен алюмосиликаттар құрамына кіреді. Өсімдіктердің құрамында да кремний бар, мысалы, ол дәнді дақылдарда 10% -дан 60%-ға дейін жетеді.

Алюммний алюмосиликаттар балшықты минералдар құрамында кездеседі. Бұлардың биологиялық маңызы онша емес. Аl₂O₃-тің топырақтағы жалпы мөлшері 1-2%-дан 15-20%-ға дейін, ал ферралитті топырақтарда 40%-ға дейін жетеді.

Темір әртүрлі оксидті, гидроксидті және шала күкіртті қосындылардың құрамына кіреді. Бұл элемент биологиялық жағынан өсімдіктердегі хлорофильдін түзілуіне катысады. Егер өсімдіктерге темір жетіспесе, олардың жапырақтары сарғайып, хлороз деген ауруға шалдығады. Топырақтағы темір элементінің мөлшері әртүрлі. Мысалы, құмдақ топырақтарда 0,5-1,0%, лесс жыныстарында түзілген топырақтарында 3-5, ал ферралитті топырақтарда 20-50%.

Калий мен магний топырақта слюдалардың немесе басқа минералдардың құрамында кездеседі. Бұлар тұздар түрінде бөлініп, басқа минералдың қосындыларымен реакцияға түсіп, күкірт, фосфор қышқылдарының тұздарын құрайды. Бұл екі элемент те өсімдіктерге өте қажет. Топырақта ол 1-3% мөлшерінде болады.

Калий мен натрий дала шпаттарының ортоклаз, микроклин, альбит құрамында бұзылу нәтижесінде минералды қышқылдардың тұздарын кұрайды. Бұл тұздар суда жақсы ериді. Калий – өсімдіктердің қоректік элементтерінің бірі. Оның топырақтағы мөлшері – 2-3%, Na₃O-ның мөлшері – 1-3%. Натрийдін жылжымалы түрі топырақта жоғары болса, ол физикалық және химиялық жағынан қолайсыз қасиеттер туғызады.

Титан көбінесе, алғашқыда үгілуге аз берілетін минералдардың құрамына кіреді (ильменит, рутил, сфен). ТіО₃ мөлшері топырақта көп болмайды.

Марганецтің топырақтағы мөлшері өте аз. Пиродезит, баунит, оливин сияқты микроэлементтер өсімдіктердің өсуі мен сапалы дамуына өте қажет. Бұл тақырыпқа әріректе тоқталмақпыз.

Күкірт өсімдіктердің немесе жануарлардың қалдықтарымен түзілген органикалык заттардың құрамында болады. Пирит деген минерал түрінде де кездеседі: Ғе₂S. Топырақта SО₃ мөлшері пайыздың оннан бір бөлігінен аспайды, кейбір сулфатты тұздар топырақта көп болуы мүмкін. Егер де күкірттің топырақта жылжымалы түрі мол болса, оның себебін осы төңіректе ыластаушы өндіріс орындарынан іздестірген жөн.

Көміртегі, сутегі, азот, фосфор – органогендік элементтер. Олардың топыраққа тигізер пайдасы көп. Көміртегі гумустың, органикалық қалдықтардың құрамында, сутегі газдардың, өсімдік пен жануарлардың денелеріндегі органикалық заттарда болады. Көміртегі органикалық заттарға бай топырақтарда 3-10%, сутегі 3-6% мөлшерде. Азот өсімдіктің өсуінде, жануарлардың тіршілігінде зор рөл атқарады. Оның мөлшері көбінесе, органикалық қосындылар: аммиак, азот және азотты қышқылдардың тұздары күйінде кездеседі (0,3-0,4, кейде 0,1%). Топыраққа азот екі жолмен келеді: 1) үлкен қысым әрі катализатор (найзағай) қатысуы арқылы аммиак NH₃ түзіліп, жауын-шашынмен түседі; 2) азот сіңіруші бактерялардың (бос немесе бұршақты өсімдіктер тамыр түйіндеріндегі) қатысуымен шоғырланады.

Фосфор, апатит, фосфорит минералдары құрамында және топырақ шіріндісінде, органикалық қосындыларда кездеседі. Топырақта фосфор қышқылының тұздары – фосфаттар түрінде болады. Nа мен Сa бір фосфаты Na₂HPO₃, Ca(Н₂РО₄)₂, натрий мен кальций екі фосфаты Nа₂НРО₄, Са(НРО₄)2Н₂О, натрий мен кальций үш фосфаты – Са₃ (РО₄)₂, Na₃РО₄. Топырақта көбінесе, суда еритін, өсімдікке сіңімді Са (Н₂РО₄)₂ түрі болуы қажет.

Топырақ  түрлі минералды (90-99%) және  органикалық заттар (1-10%) мен топырақ ауасынан тұрады.Топырақтың химиялық құрамының маңызы зор, ол құнарлығын айқындаумен қатар, өсімдік құрамына әсерін тигізеді. Топырақтың химиялық құрамына өсімдіктердің химиялық құрамы тәуелді деуге болады. Топырақ құрамы мен жер сулары арасында тікелей байланыс бар. Қандай да бір макро- және микроэлементтердің кемістігі немесе тым көп болуы азықтық өсімдіктердің өнімділігіне, сондай-ақ құрамындағы жекелеген элементтер мөлшеріне әсерін тигізеді. Жануарларды азықтандыруға пайдаланылатын өсімдіктерде кейбір элементтер кемістігі немесе көп болуы, өнімділік төмендеуі мен бірқатар аурулар байқалуының себебі бола алады.

Егер топырақта азықтық өсімдіктерде кальций және фосфор тұздары жетіспесе, жануарлар организмінде минералды алмасу бұзылып, нәтижесінде рахит (жас төлдерде), остеомаляция (ересек жануарларда,) іш тастау тәрізді аурулар байқалады. Топырақ пен азықтарда натрий мен магний жетіспеуінің де салдары ауыр. Кальций, фосфор, магний, натрий, көміртегі, сутегі, азот оттегі, күкірт, калий, темір, кремний, алюминий, хлор макроэлементтерге жатады. Олардың топырақта, өсімдік, жануар организмдеріндегі мөлшері бүтіннен жүздік пайыздарға дейін ауытқиды.

Макроэлементтер жануардың тірі салмағының 99,9%-ын құрайды, ал тек 0,1% ғана сан жағынан көп (100-дей) топ-микроэлементтерге келеді. Микроэлементтер организм үшін энергетикалық шикізат болып табылады. Электролиттер есебінен олар осмостық қысымды, ұлпа сұйықтықтарындағы иондардың динамикалық тепе-теңдігін реттейді, организмнің жаңа жасушалар түзуіне қатысады, гормон, дәрумен, ферменттер құрамына енеді.

Организмдегі микроэлементтер алмасуы орталық нерв жүйесі тарапындағы бақылауға тәуелді. Орталық нерв жүйесінде микроэлементтер шоғырлануы біркелкі емес. Мәселен, мидың сұрғылт заттегінде басым түрде кобальт, марганец, мыс, молибден, мырыш, ванадий мен хром болса, ақ заттекте олар едәуір аз. Нерв жасушалары ядроларында басым түрде ауыр металдар шоғырланады. Ми сұйықтығы мен сопақша мида мыс, мидың үлкен жартышарларында – кобальт, мишықта – мырыш көп.

Барлық ұлпалар мен ағзаларда нақты бір микроэлементтер шоғырлануы байқалады. Қалқанша безде – йод, өкпеде – литий, гипофизде – кобальт, мырыш, хром, бүйректерде – кадмий, қанның пішіндес элементтерінде–марганец, мыс, мырыш, кадмий, қан плазмасында – кобальт, титан болады. Қойлар мен бұзаулар жүнінде көп мөлшерде йод болады.

Топырақтың құрғақ затында 1 кг 5 мг аз йод болғанда, жануарларда зат алмасу біршама бұзылады, ақуыз бен көмірсулар алмасуы төмендейді, су мен хлоридтер тежелуі орын алады, нәтижесінде теріасты шелінің домбығуы  байқалады, қанда кальций мен фосфор мөлшері азаяды, тотығу үрдістері мен газ алмасуы  төмендейді, жылу туындалуы азаяды, сүйек өсуі тежеледі, қысырлық, бедеулік, өлі туулар орын алады.

Өнімділіктің барлық түрлері төмендейді. Йод организм үшін орны толмас микроэлемент, онсыз барлық жасушалардың тіршілігі тыйылады.

Егер 1 кг құрғақ топырақта 3 кг дан аз кобальт болса, жануарларда акобальтоз ауруы байқалады. Акобальтозбен ауырған кезде жануарларда (В₁₂ авитаминозы) күйзелу, тәбеті бұзылуы (жалақ), қаназдылық, өршитін жүдеп-жадау (кахексия, өлім).

Топырақтың 1 кг құрғақ затында 2 кг-дан аз мырыш болуы жас жануарлардың өсуінің баяулауы мен жүдеп-жадауына, жүндері түсуіне, жыныс безі қызметінің төмендеуі мен бедеулікке әкеліп соғады. Егер топырақтың 1 кг құрғақ затында 1 мг аз мыс болса, жануарларда өсу баяулайды, қан аздылық, жас жануарлар жүдеп – жадауы, жүннің тұйпалануы, терінің депигментациялануы, жалақ байқалуы, сүйектер пішінінің өзгерілуі, ұдайы өндіру қабілетінің жоғалуы, сүт өнімділігі төмендеп, жоғалуы тәрізді  белгілер байқалады, жануарлар орталық нерв жүйесі зақымдалуы белгілері байқалатын ауруларға шалдығады, аяқтар салданады.

Топырақтың 1 кг құрғақ затында 500 мг аз марганец болуында жас жануарлардың аяқтарының пішіні өзгереді, өсіп өнуі баяулайды. Жүн сапасының төмендеуі орын алады. Іш тастаулар мен қысырлық байқалады. Құстарда перозис дамиды. Аурулардың алдын алу үшін азықтандыру рационына дәрумендер енгізу қажет, топырақ тиісті тыңайтқыштармен өңделуі керек.

Макро- микроэлементтердің тірі организмдерге әсері

Адамның ағзалары химиялық элементтерді әртүрлі концентрлейді, яғни микро- және макроэлементтер мүшелер мен ұлпаларда әркелкі таралады. Микроэлементтердің көпшілігі бауырда, сүйек және бұлшық ет ұлпаларында жиналады. Бұл ұлпалар көптеген микроэлементтердің негізгі қоры. Элементтер кейбір мүшелерге тән болып табылады және онда концентрациясы жоғары болады. Мысалы, мырыш – қарын асты безінде, йод – қалқанша безінде, фтор – тіс кіреукесінде, алюминий, мышьяк, ванадий – шашта, кадмий, сынап, молибден – бүйректе, қалайы – ішек ұлпаларында, стронций – қуық безінде, сүйек ұлпасында, барий – көздің пигментті қабатында, бром, марганец, хром – гипофизде және тағы басқаларда жиналады.

Ағзада микроэлементтер байланысқан және бос ионды түрінде де кездеседі. Кремний, алюминий, мыс және титан бас миы ұлпаларында нәруыздармен комплекс түрінде, ал марганец ион түрінде кездеседі. Сутек және оттек – макроэлементтері су молекуласын түзетіні белгілі, ал ересек адам ағзасының шамамен 65%-ы су болып келеді. Су маңызды еріткіш және ол адамның мүшелерінде, ұлпаларында және биологиялық сұйықтықтарда әркелкі таралған, асқазан сұйығының, сілекейдің, қан плазмасының, лимфаның 99,5%-дан 90%-ға дейінгі аралығын құрайды. Ендеше су ресурстарының құрамын зерттеу, үнемі бақылау және мемлекет тарапынан қорғау іс-шараларын жүргізудің тіршілік үшін маңызы бар деуге болады.

Макроэлементтер – көміртек, сутек, оттек, азот, күкірт, фосфор – нәруыздың, нуклеин қышқылдарының және ағзаның басқа да биологиялық белсенді қосылыстарының құрамына кіреді. Нәруыздардың құрамында көміртек 51 – 55%, оттек 22 – 24%, азот 15 – 20%, сутек 6,5 – 7%, күкірт 0,3 – 2,5%, фосфор шамамен 0,5%. Көміртек сутек және оттек көмірсулардың және липидтердің (майлар), ал, фосфор фосфолипидтердің құрамында фосфатты топтар түрінде болады. Көп мөлшерде липидтер бас миында, бауырда, сүтте және қан сұйықтығында концентрленеді. Сүйек ұлпасындағы фосфордың негізгі мөлшері – 600 г. Ол адам ағзасындағы барлық фосфордың 85%-ын құрайды. Фосфор тістің қатты ұлпаларында концентрленеді ал табиғатта кальций, хлор, фтор элементтерімен қосылыстар түрінде, фторапатиттер құрамында кездесетіндігі белгілі. Кальций де негізінен сүйек және тіс ұлпаларында концентрленеді. Натрий және хлор жасуша аралық, ал калий және магний жасуша ішіндегі сұйықтықтарда кездеседі. Натрий және калий фторид түрінде сүйек және тіс ұлпаларында, магний фосфат түрінде тістің қатты ұлпаларында болады.

Тірі ағзаға қажетті тіршілік металдары деп аталатын металдардың жалпы сипаты бойынша шамамен, салмағы 70 кг адам ағзасында тіршілік металдарының мөлшері төмендегідей болады: кальций – 1700 г, калий – 250г, натрий – 250 г, магний – 42 г, темір – 5 г, мырыш – 3 г, мыс – 0,2 г, марганец, молибден, кобальт – барлығы шамамен, 0,1 г. Ересек адамның денесінде 3 килограмға дейін минералды тұздар бар, бұл мөлшердің 5/6 бөлігі сүйек ұлпаларына тиесілі. Кейбір макроэлементтер (магний, кальций) және көптеген микроэлементтер ағзада биолиганд – аминқышқылдармен, нәруыздармен, нуклеин қышқылдарымен, гормондармен, дәрумендермен және тағы басқалармен комплекс түрінде кездеседі. Мысалы, темір ионы комплекс түзуші ретінде – гемоглобин, кобальт – В 12 дәруменінің, магний – хлорофилл құрамына кіреді. Сонымен қатар, ағзада биологиялық маңызы жоғары басқа да элементтердің көптеген биокомплекстері бар.

Химиялық элементтердің ағзадағы мөлшерінің өзгеруіне әр түрлі аурулар әсер етеді. Мысалы, рахитпен ауырғанда фосфорлы – кальцийлі алмасу бұзылады да ағзадағы кальцийдің мөлшері төмендейді. Нефритпен ауырғанда электролитті алмасу бұзылуының әсерінен ағзадағы кальцийдің, натрийдің, хлордың мөлшері азаяды да, магний мен калий көбейеді. Ағзадағы макро- және микроэлементтердің мөлшерін гормондар реттеп отырады. Химиялық элементтердің адам ағзасындағы биологиялық орны әртүрлі болып келеді. Макроэлементтер – ұлпаның құрылысын, осмос қысымының тұрақтылығын, иондық және қышқыл – негіздік құрамын реттеушілер. Микроэлементтер қан жасалу, тотығу – тотықсыздану, тамырлар мен ұлпалардың өткізгіштігіне белсенді әсер етушілер. Макро- және микроэлементтер – кальций, фосфор, фтор, йод, алюминий және кремний, сүйек және тіс ұлпаларының түзілуін қамтамасыз етушілер. Микроэлементер ферменттер, гормондар, дәрумендер, биологиялық белсенді заттар құрамына комплекс түзушілер немесе активаторлар түрінде кіреді де, зат алмасу, көбею, ұлпаның тыныс алу, улы заттарды залалсыздандыру үрдістеріне қатысады. Кейбір элементтердің мөлшері адам ағзасында жасы ұлғайған сайын өзгеріп отырады. Мысалы, кадмийдің бүйректегі және молибденнің бауырдағы мөлшері қартайғанда жоғарылайды. Жас ұлғайған сайын кейбір мырыш, ванадий және хром сияқты микроэлементтердің мөлшерлері кемиді. Әр түрлі микроэлементтердің жетіспеушілігіне немесе артуына байланысты көптеген аурулар белгілі. Фтордың жетіспеушілігінен тіс жегісі, йодтың жетіспеушілігінен зоб, молибденнің артық мөлшерінен  подагра пайда болады. Адам ағзасындағы биогенді элементтер концентрациясы өмір сүрудің тепе-теңдігін сақтайды (химиялық гомеостаз). Бұл баланс элементтің жетіспеушілігіне немесе артық болуына байланысты бұзылады және әр түрлі аурулар туады.

Микроэлементтердің адам ағзасындағы мөлшері және қатынасы жайындағы мәліметтерді сот медициналық сараптама жасау істеріне пайдаланады. Мысалы, этил спиртінің қатынасында алкогольді улану жағдайында бауырда кальцийдің мөлшері көбейіп, натрий мен калий азаяды. Тағам құрамында темір, мыс, мырыш, йод, кальций, фосфор, магний және т.б. элементтері жетіспесе, адам денсаулығына үлкен зардап келуі мүмкін. Сонымен қатар, ағзаға биогенді элементтердің тек қана жетіспеушілігі емес, артық мөлшері де зиян, өйткені бұл кезде химиялық гомеостаз бұзылады. Мысалы, тағамда марганец артық мөлшерде болса, плазмада мыстың мөлшері көбейеді, ал бүйректе азаяды. Тағам құрамында молибденнің мөлшері көбейсе, бауырда мыстың мөлшері көбейеді. Тағамда мырыш көбейсе, темірі бар ферменттердің белсенділігі төмендейді. Сондықтан да тіршілікте маңызды болып саналатын минералды компоненттердің концентрациясы сәл ғана көбейсе олардың аз мөлшерінің өзі де улы болып табылады деуге негіз бар.

Магний жүйке ұлпаларының жұмысын жақсартады, сүйек түзуге қатысады. Адамға күніне шамамен, 400 мг магний керек. Қаңқаның мықтылығы оның құрамындағы элементтер фосфор мен кальцийдің мөлшеріне тығыз байланысты. Фосфордың мөлшері кальцийден бір жарым есе көп болуы керек. Ондай болмаған жағдайда тепе-тендік мөлшерін белгілі бір деңгейде ұстап тұру үшін жеткіліксіз мөлшерін сүйектегі қордан алады. Бірақ Д витамині оның арақатынасын реттеп отырады. Фосфор нерв клеткаларының қызметі үшін де керек, сондай-ақ, ол – күш-қуат көзі. Сондықтан оның мөлшері барлық уақытта біркелкі болуы керек. Фтор, стронций адам тісінің мықты болуына әсер етеді. Адам ағзасында 250 – 300 г NaCl болады, тамақпен 10 – 15 г күнделікті қайта толықтырылып отырады. Натрий хлоридінің артық мөлшері ішкі ағзаларға (бауыр, бүйрек) әсер ететіндігі зерттелген. Ал, Жамбыл облысындағы тұз бассейндері кендерінің (Ресей ғалымдарының зерттеулері бойынша барлығы 54 тұз бассейндері бар екендігі келтірілген) осы уақытқа дейін ашық болуы, желдің әсерінен тозаң түрінде аймаққа таралуы экологиялық ахуалының нашарлығын көрсетеді деуге болады.

Микроэлементтердің ағза үшін физиологиялық маңызы өте жоғары. Мыс – денсаулыққа өте пайдалы микроэлементтердің бірі. Егер ағзада мыс жетіспесе, бауырда қорланған темір гемоглобинмен байланысқа түсе алмайды. Мыстың мөлшерінің аз немесе көптік шамасының көрсеткіші – адамның шашы. Мыстың мөлшері төмендеген кезде немесе жетіспеген жағдайда шаш тез ағарады. Мыс қанға оттектің өтуін қамтамасыз етеді. Соның нәтижесінде жасуша, ұлпалар оттекпен жақсы қамтамасыз етіледі. Мыс көптеген ферменттердің құрамына кіреді, ұлпалардағы тотығу реакциясын жылдамдатады. Темір элементінің рөлі денсаулық үшін өте зор. Егер темір жетіспесе, баршамызға белгілі анемия немесе қан аздық ауруы пайда болады. Бұл элементтің ағзадағы тәуліктік мөлшері 11-30 мг. Адам қанында 3 г жуық темір бар. Оның мөлшері көрсетілген шамадан төмен болса, қанның қызыл клеткасының, яғни гемоглобиннің түзілуі нашарлап, тыныс алу функциясы төмендейді. Темір ағзаға сырттан түседі, тамақтың құрамындағы темір ионы он екі елі ішектің жоғарғы бөлігінде қанға сіңеді. Темірдің ағзаға дұрыс сіңбеуі асқазандағы тұз қышқылының жетіспеуінен немесе темірдің белокпен байланысының нашарлауынан болады. Ал тұз қышқылының жетіспеуінің өзі бауыр мен өт жолдарының дұрыс қызмет атқармауынан деуге болады, яғни оларда әр түрлі тұздар тастар түрінде жиналады. Тастардың пайда болуы топырақ пен судың және қоректің сапасына байланысты екендігі түсінікті. Демек, облыс көлемінде халықтың денсаулығының төмен көрсеткіштері оларды қоршаған табиғат ортасына, экологиялық сипатына тікелей байланысты деуге болады. Жоғарыда айтылған элементтердің тәуліктік нормасын зерттеудің нәтижесінде мынадай қорытынды жасалады: ересек адамдар үшін микроэлементтердің тәуліктік мөлшері: алюминий – 49,01 мг, бром – 0,821 мг, темір – 1,1-30 мг, йод – 0,2 мг, кобальт – 0,05-0,1 мг, марганец – 5–7 мг, мыс –2-3 мг, молибден – 0,15 – 0,3 мг, никель –0,63 мг, рубидий – 0,35-0,5 мг, фтор – 2-3 мг, мырыш–10–15 мг. Әрине, бұл көрсеткіштер адамның жас ерекшеліктеріне байланысты өзгеріп отырады. Мысалы, ой еңбегімен айналысатын адамдар үшін марганецтің мөлшері тәулігіне 5-6 мг. Жас балаларға марганецтің мөлшері ересектерге қарағанда, көбірек қажет болады. Сондықтан да соңғы жылдары микроэлементтер жайлы зерттеу жұмыстары жүйелі жүргізіліп келеді. Микроэлементтердің негізгі физиологиялық – биохимиялық қасиеттері бойынша, Қазақстанда П. Р. Загриценко, Ж. Қалекенов, Қ. Кенжеев, Ж. Мамутов және К. Сағатов, ал Ресейде Я. В. Пейве, М. Я. Школьник, П. А. Власюк, О. К. Кедров – Зихман сияқты ғалымдар зертеу жұмыстарын жүргізген.

Қоректік зат, оны пайдалану барлық тірі организмге тән қасиет. Қоректену нәтижесінде ағзада көптеген биологиялық, химиялық және физикалық үрдістер, яғни көбею, өсу, даму, еңбек ету, т.б. жағдайлары болады. Адамның денсаулығы дұрыс болып қалыпты өмір сүру үшін ең қажеттісі – қоректік заттың мөлшері, сапасы, ағзаға ену мөлшері міндетті түрде тиісті деңгейде сақталуы керек. Әрбір қоректік заттың энергетикалық балансын сақтау ең басты шарт болып табылады. Қоректік заттың құрамындағы әртүрлі бөліктерінің мөлшері, сапасы (белоктар, майлар, көмірсулар, минералды заттар, макро және микроэлементтер, витаминдер) саны белгілі ретпен бір-біріне тығыз байланыста болатындығы анықталған. Төменде ағзаға қажетті кейбір негізгі қоректік заттардың мөлшерлері келтірілген.

7-кесте

Ағзаға қажетті негізгі қоректік заттар