Кіріспе
Органикалық қосылыстардан тұратын зат. Органикалық зат, органикалық материал немесе табиғи органикалық зат – табиғи және жасалған, құрлықтағы және су орталарында кездесетін көміртек негізді қосылыстардың мол көзі. Бұл өсімдіктер мен жануарлар сияқты тірі ағзалардың қалдықтары мен нәжісінен пайда болған органикалық қосылыстардан құралған зат. Органикалық молекулалар тіршілікке қатыспаған химиялық реакциялар арқылы да жасалуы мүмкін. Негізгі құрылымдары целлюлоза, танин, кутин және лигнин, сондай-ақ әртүрлі ақуыздар, липидтер мен көмірсулардан тұрады. Органикалық заттар қоршаған ортадағы қоректік заттардың айналымында маңызды рөл атқарады және планета бетінде судың тоқталып қалуына ықпал етеді.
Organic matter, organic material, or natural organic matter refers to the large source of carbon based compounds found within natural and engineered, terrestrial, and aquatic environments. It is matter composed of organic compounds that have come from the feces and remains of organisms such as plants and animals. Organic molecules can also be made by chemical reactions that do not involve life. Basic structures are created from cellulose, tannin, cutin, and lignin, along with other various proteins, lipids, and carbohydrates. Organic matter is very important in the movement of nutrients in the environment and plays a role in water retention on the surface of the planet.
Құрылу
Тірі организмдер органикалық қосылыстардан құралған. Өмір сүру кезеңінде олар қоршаған ортаға органикалық материалды бөліп шығарады немесе экскреттейді, жапырақтар және тамырлар сияқты дене мүшелерін түсіреді, ал организмдер өлгеннен кейін олардың денелері бактериялар мен саңырауқұлақтардың әрекетінен ыдырайды. Бұрын ыдыраған материалдың әртүрлі бөліктерінің полимерленуі арқылы органикалық заттардың ірі молекулалары да пайда болуы мүмкін. Табиғи органикалық заттардың құрамы оның пайда болуына, өзгеру жолына, жасына және қалыптасқан ортасына байланысты, сондықтан оның биофизикалық-химиялық функциялары әртүрлі ортада өзгереді.
Табиғи экожүйелік функциялар
Органикалық заттар барлық экожүйеде кең таралған және топырақтағы микробалық қауымдастықтар арқылы ыдырау процестері арқылы айналымға түседі, бұл қоректік заттардың қолжетімділігі үшін маңызды. Ыдырағаннан және реакцияға түскеннен кейін, ол су ағыны арқылы топыраққа және негізгі су жүйелеріне өте алады. Органикалық заттар тірі организмдерге тамақтандырады. Органикалық заттар сулы ортада pH деңгейін бейтарап ұстау үшін буферлік рөл атқарады. Бұл буферлік қасиеті қышқыл жаңбырды бейтараптандыруға көмектеседі деген ұсыныс бар.
Көз циклі
Жер асты суларынан топырақта бұрыннан жоқ кейбір органикалық заттар келеді. Жер асты сулары топырақ немесе оның төңірегіндегі шөгінділерді қанықтырғанда, органикалық заттар фазалар арасында еркін қозғала алады. Жер асты суларының табиғи органикалық заттардың өз көздері бар, олардың ішінде: органикалық заттардың жиынтықтары, мысалы, кероген және көмір. топырақ және шөгінділердегі органикалық заттар. өзендер, көлдер және теңіз жүйелерінен жер астына сіңіп кіретін органикалық заттар. Организмдер органикалық заттарға ыдырайды, содан кейін тасымалданып, қайта пайдаланылады. Барлық биомасса жылжымайды, кейбіреулері орнында қалып, миллиондаған жылдар бойы айналымға түседі.
organic matter deposits, such as kerogen and coal. soil and sediment organic matter. organic matter infiltrating into the subsurface from rivers, lakes, and marine systems." Organisms decompose into organic matter, which is then transported and recycled. Not all biomass migrates, some is rather stationary, turning only over the course of millions of years.
Топырақтың органикалық заттары
Топырақтағы органикалық заттар өсімдіктерден, жануарлардан және микроорганизмдерден пайда болады. Мысалы, орман ішінде жапырақтар мен ағаш материалдары орман төсегіне түседі. Бұл кейде органикалық материал деп аталады. Ол танылмайтын күйге жеткенде, топырақтың органикалық заты деп айтылады. Органикалық зат бұзылып, одан әрі ыдырауға төзімді, тұрақты затқа айналғанда, ол гумус деп аталады. Осылайша, топырақтағы органикалық зат – топырақтағы барлық органикалық заттарды, ыдырамаған материалдарды қоспағанда, қамтиды. Топырақтың органикалық затының маңызды қасиеті – топырақтың су мен қоректік заттарды сіңіру қабілетін жақсарту және оларды баяу босату арқылы өсімдіктердің өсу жағдайын жақсарту. Гумустың тағы бір артықшылығы – ол топырақтың бірігіп тұруына көмектеседі, бұл нематодтарға немесе микроскопиялық бактерияларға топырақтағы қоректік заттарды оңай ыдыратуға мүмкіндік береді. Гумустың мөлшерін жылдам арттырудың бірнеше жолы бар. Компост, өсімдіктер мен жануарлар қалдықтары немесе көк тыңайтқыштарды топырақпен араластыру топырақтағы гумустың мөлшерін арттырады. Компост: ыдыраған органикалық материал. Өсімдіктер мен жануарлар материалы және қалдықтары: өлі өсімдіктер немесе жапырақтар, бұталар мен ағаштардың кесілген бөлімдері немесе жануарлар тыңайтқыштары сияқты өсімдік қалдықтары. Көк тыңайтқыш: топыраққа енгізу үшін ғана өсірілетін өсімдіктер немесе өсімдік материалы. Бұл үш материал нематодтар мен бактерияларды қоректік заттармен қамтамасыз етеді, олар өсіп, одан да көп гумус өндіреді, бұл өсімдіктерге тірі қалуға және өсуге жеткілікті қоректік заттар береді. Бұл құбылыс әдетте жаңа органикалық заттардың (ЖОЗ) енгізіліміндегі импульстік немесе үздіксіз өзгерістерден туындайды. Приминг эффекті әдетте ЖОЗ енгізілуі сияқты факторға байланысты минералданудың үдеуіне әкеледі. Бұл ыдыраудың күшеюіне себеп көбінесе ЖОЗ-ден босатылатын энергия мен қоректік заттардың артуынан туындайтын микробиологиялық белсенділіктің жоғарылауымен байланысты. ЖОЗ енгізілгеннен кейін, мамандандырылған микроорганизмдер тез өседі деп есептеледі және тек осы жаңадан қосылған органикалық затты ғана ыдыратады. Бұл аймақтардағы ОЗ-дің айналу жылдамдығы жаппай топыраққа қарағанда кем дегенде бір рет жоғары. Алайда, приминг эффектіне әкелетін механизмдер бастапқыда ойланғаннан гөрі күрделірек және әлі де толыққанды түсінілмеген.
Орынсыздану
Органикалық заттардың бір дұрыс анықтамасы – шіру немесе ыдырау процесіндегі биологиялық материал, мысалы, гумус. Шірудегі биологиялық материалды жақыннан қарастырғанда, органикалық қосылыстар (биологиялық молекулалар) деп аталатын, ыдырап (бөлшектенуге) ұшыраған молекулалар көрінеді. Топырақ молекулаларының ыдырау процесіне негізгі себеп – бактериялар мен саңырауқұлақтардың ферменттік катализі. Егер Жерде бактериялар мен саңырауқұлақтар болмаса, ыдырау процесі әлдеқайда баяу болар еді.
Органикалық химия
Органикалық заттарды өлшеу көбінесе тек органикалық қосылыстарды немесе көміртекті өлшейді, сондықтан бұл бір кезде тірі болған немесе ыдыраған заттар мөлшерінің жуық шамасы ғана. Органикалық заттардың кейбір анықтамаларында "органикалық заттар" дегені тек көміртектің құрамын немесе органикалық қосылыстарды қамтиды, ал заттың пайда болуын немесе ыдырауын ескермейді. Осы тұрғыдан алғанда, барлық органикалық қосылыстар тірі организмдер арқылы жасалмайды, сонымен қатар тірі организмдер тек органикалық материалды ғана қалдырмайды. Мысалы, моллюскінің қабығы тірі болғанымен, онда органикалық көміртектің мөлшері аз, сондықтан оны осы мағынада органикалық зат деп санамауға болады. Керісінше, мочевина – биологиялық әрекетсіз синтезделетін көптеген органикалық қосылыстардың бірі. Органикалық заттар әртүрлі және өте күрделі. Әдетте, органикалық заттар салмағы бойынша:
Су жануарлары
Судағы органикалық заттар екі негізгі құрамдасқа бөлінеді: 1) еріген органикалық заттар (DOM), олар түсті еріген органикалық заттар (CDOM) немесе еріген органикалық көміртек (DOC) ретінде өлшенетін, және 2) бөлшекті органикалық заттар (POM). Бұл екі түрдің айырмашылығы, 0,45 микрометрлік сүзгіден өте алатындары (DOM) мен өте алмайтындары (POM) болып саналады.
Анықтау
Органикалық заттар ауыз су мен сарқынды суларды тазарту және қайта өңдеуде, табиғи су экожүйелерінде, балық шаруашылығында және қоршаған ортаны жақсартуда маңызды рөл атқарады. Сондықтан, қысқа және ұзақ мерзімді мониторинг үшін сенімді анықтау және сипаттау әдістері болуы қажет. Органикалық заттарды сипаттау үшін ондаған жылдар бойы қолданылып келе жатқан түрлі аналитикалық әдістер бар. Олардың ішінде, мысалы: жалпы және еріген органикалық көміртек, массалық спектрометрия, ядролық магниттік резонанс (ЯМР) спектроскопиясы, инфрақызыл (ИК) спектроскопиясы, Көрінетін және ультракөк сәуле спектроскопиясы, және флуоресценциялық спектроскопия. Бұл әдістердің әрқайсысының өз артықшылықтары мен шектеулері бар.
Суды тазарту
Табиғи органикалық заттардың топырақта суды ұстауға көмектесетін қабілеті, қазіргі су тазарту әдістері үшін мәселе туғызады. Суда органикалық заттар металл иондарымен және минералдармен байланыса алады. Бұл байланысқан молекулалар тазарту процесінде тоқтатылмауы мүмкін, бірақ адамдарға, жануарларға немесе өсімдіктерге зиян келтірмейді. Дегенмен, органикалық заттардың жоғары реактивтілігі салдарынан, қоректік заттардан айырылған қосалқы өнімдер пайда болуы мүмкін. Бұл қосалқы өнімдер биолақтыққа (биоқоқыстың) себебін тудырады, ол су тазарту қондырғыларындағы су сүзгі жүйелерін бітеді, себебі қосалқы өнімдер мембрана тесіктерінен ірі болады. Бұл бітелу мәселесін хлорлы дезинфекциялау (хлорилендіру) арқылы шешуге болады, ол жүйелерді бітетін қалдық материалды ыдыратады. Алайда, хлорилендіру дезинфекциялаудың қосалқы өнімдерін қалыптастыруы мүмкін.
Өмірлік
"Органикалық" ұғымының тірі организмдермен байланыстырылуы, қазір тоқтатылған витализм идеясынан туындайды. Витализм өмірге ерекше күштерді жатқызып, осы күштердің ғана органикалық заттарды жасай алатынын айтқан. Бұл идея алғаш рет 1828 жылы Фридрих Вёлердің зәр немесе уреяны жасанды түрде синтездегеннен кейін күмәндануға түсті.