2.5. Топырақтың өздігінен тазарту үрдістері және олардың қалдықтарды залалсыздандырудағы рөлі

Топыраққа өздігінен тазару қабілеті тән, оның барысында органикалық ластаушылар қарапайым бейорганикалық заттарға дейін ыдырайды (минералдану), көптеген патогенді микроорганизмдер өледі (залалсыздану), экзогенді химиялық ластаушылардан біртіндеп тазару урдісі (детоксикация) жүреді, ал ыдырау өнімдерінен топырақтың құнарлылық қасиетін арттыратын жаңа органикалық заттар түзіледі (қарашіріктену - гумификация).

Өздігінен тазару ең алдымен, топырақтағы микроорганизмдердің тіршілік үрдістерінің нәтижесінде жүзеге асатын күрделі үрдіс болып табылады. Сонымен қатар, топырақтың құрылымы мен оның физикалық-химиялық қасиеттері, ондағы оттегі мен ылғалдың мөлшері де маңызды роль атқарады.

Топыраққа түскен қалдықтардың сұйық бөлігі топырақ арқылы сүзіледі және топырақ бөлшектеріне сіңіріледі. Қатты органикалық ластаушылар (өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтары, экскременттер, қатты тұрмыстық қалдықтар және т.б.), сондай-ақ вирустар, бактериялар, гельминттердің жұмыртқалары және басқа микроорганизмдер органикалық заттардың ыдырауы мен өзгеру үрдістеріне қатысатын толып жатқан бактерия-сапрофиттер, қарапайымдылар, паразит құрттар, насекомдардың личинкалары, балдырлар, саңырауқұлақтар тіршілік ететін топырақтың жоғарғы қабатындағы саңылауларда қалып қояды. Топырақтағы оттегінің мөлшеріне байланысты органикалық заттардың ыдырауы аэробты немесе анаэробты жолдармен өтеді.

Аэробты жағдайларда көмірсулар көміртек диоксиді мен суға ыдырайды, анаэробты жағдайларда, алдымен май қышқылдары пайда болып, содан кейін олар органикалық спирттерге, көміртек диоксидіне, метанға және басқа газ тәрізді заттарға ыдырайды. Майлар, көмірсуларға қарағанда, баяу ыдырайды. Аэробты жағдайларда топырақ микроорганизмдері бөліп шығаратын экзоферменттердің әсерінен, олар алдымен май қышқылдары мен глицеринге, ал содан кейін эндоферменттердің әсерінен көміртек диоксидіне және суға ыдырайды және бұл кезде энергия бөлінеді. Оттегі жеткіліксіз болған кезде майлардың ыдырауы көміртек диоксидін, метанды, сутегін түзе отырып, анаэробты жағдайдағы көмірсулардың ыдырауы тәрізді жолмен өтеді. Сонымен қатар, жағымсыз иісі бар ұшқыш май қышқылдарының көп мөлшері түзіледі.

Азотты органикалық қосылыстар топыраққа белоктар, амин қышқылдары және басқа да белоктың алмасу өнімдері, атап айтқанда, мочевина түрінде түседі. Белоктар альбуминдер мен пептондарға, ал содан кейін амин қышқылдарына дейін ыдырайды. Амин қышқылдарының көп бөлігін топырақ микроорганизмдері өз белоктары мен басқа азотты қосылыстарды түзу үшін, сондай-ақ, энергетикалық материал ретінде де пайдаланылады. Амин қышқылдарының басқа бөлігі аммиак, көміртек диоксидін және суды түзе отырып, аминсіздену үрдісіне түседі. Бұл үрдіс азотты органикалық қосылыстардың минералдануының бірінші сатысы болып табылады және аммонификациялану деп аталады. Уробактериялар ферменттерінің әсерінен гидролизденген мочевина да аммиакқа айналады. Түзілген аммиак аэробты жағдайларда аммоний карбонатына айналып, минералданудың екінші сатысы – нитрификациялануға өтеді. Нитрификациялану барысында аммоний қосылыстары В. nitrosomonas туыстастығына жататын бактерияларымен азотты қосылыстарға (нитриттерге) дейін, ал нитриттер В. nitrobacter қатысуымен – азот қосылыстарына (нитраттарға) дейін тотығады. Нитраттар белоктардың минералдануының соңғы өнімі болып табылады. Белоктардың ыдырауының басқа да аралық өнімдерінің тотығуы кезінде, сол сияқты сульфаттар, фосфаттар және карбонаттар түзіледі. Түзілген бейорганикалық қосылыстарды өсімдіктер қорек ретінде пайдаланады. Осылай, топырақтың аса маңызды экологиялық функцияларының бірі – табиғаттағы заттардың айналымына қатысуы - жүзеге асырылады.

Белоктардың анаэробты жағдайларда ыдырауы кезінде жағымсыз иісі бар: индол, скатол, меркаптандар, ұшқыш май қышқылдары, күкіртсутек сияқты, уытты аралық өнімдер түзіледі. Бұған топырақта органикалық қалдықтардың шамадан артық мөлшерде жинақталуы, атмосфералық ауамен қалыпты ауа алмасуына кедергі болатын, топырақтың жоғары ылғал сиымдылығы мен капиллярлылығы және ауыр (түйіршіктері майда, саңылаулары кішігірім, сазды, сазды-балшықты топырақтар) механикалық құрамы себеп болады.

Топырақта нитрификациялану үрдістерімен қатар, денитрификациялану – микроорганизмдердің нитраттарды нитриттерге, аммиакқа, азот оксидтері немесе бос азотқа дейін тотықсыздандыру үрдістері де жүреді. Бұл үрдістің маңызы зор, өйткені өздігінен тазару үрдістері үшін топырақтағы ауа құрамында оттегі жетіспеген жағдайда, нитраттардың тотықсыздануы нәтижесінде түзілген оттегі қолданылады. Бұдан басқа, денитрификация үрдістері есебінен атмосфералық ауадағы азот мөлшері толықтырылып отырады.

Топырақ органикалық ластаушылардан тазару барысында биологиялық ластаушылардан да тазарады. Көпшілік, негізінен спорасыз, патогенді микроорганизмдер мен гельминттердің жұмыртқалары құрғақшылықтан, күн сәулелерінің әсерінен, бактериофагтардан және антибиотиктерден, сапрофиттер тарапынан болатын бәсекелестіктен, әдеттегі қоректік материалдар мен қажетті жағдайлардың болмауынан өледі.

Топырақтағы өздігінен тазару үрдістерінің барлығының нәтижесінде топырақта гумус (қарашірік) – құрамына гемицеллюлозалар, органикалық қышқылдар, майлар, минералды заттар мен топырақ микроорганизмдері түзген протеинді комплекстер кіретін, органикалық зат - түзіледі.

Осылайша, топыраққа түрлі ластаушылар ретінде түскен органикалық компоненттер оған жаңа сапада – жаңадан синтезделген органикалық қосылыстарға бай, шірімейтін, жағымсыз иістер бөлмейтін, патогенді микрофлорадан тазарған (спора түзуші түрлерінен басқа), бірақ сапрофитті микроорганизмдерінің саны көп, өсімдіктер үшін жақсы қоректік субстрат болып саналатын комплекс ретінде топыраққа қайта оралады.

Жоғарыда айтылғандардан, топырақтың өздігінен тазару үрдістерінің гигиеналық маңызы зор екені көрінеді. Олардың нәтижесінде, топырақтың құнарлылығын арттыру үшін, өсімдіктердің және топырақтағы басқа да микроорганизмдердің қоректенуі үшін пайдаланыла отырып, орасан зор көлемдегі қалдықтар қайта өңделеді. Мұнымен бірге, топырақтың түрлі экзогенді уытты қосылыстарды ыдырата алатын мүмкіндіктері бар екендігін де ұмытуға болмайды. Топырақтың өздігінен тазару қасиетін тұрмыстық қалдықтарды залалсыздандырудың топырақтық әдістерінде пайдаланылады. Топырақтың ластаушылардан тазаруы қағидаларының негізінде қатты және сұйық қалдықтарды тазарту және залалсыздандыру үшін жасанды қондырғылар дайындалған және кеңінен қолданылады.

Алайда, топырақтың өздігінен тазару қабілеті шексіз емес. Оның тұрмыстық қалдықтармен шамадан артық ластануы, сондай-ақ жыл сайын қарқынды өсіп отырған техногендік жүктемелер, негізгі залалсыздандырушы күш болып табылатын сапрофит микрофлораның жойылуына әкеп соғып, оның тазартатын қызметін едәуір төмендетеді, бұл өте қолайсыз зардаптарға әкеп соғуы мүмкін.