გეოქიმიური ბარიერის კონცეფცია ასოცირდება ადამიანის მიერ გარემოს დაბინძურებასთან, ქიმიკატების მიგრაციის შედეგად ნალექების, მიწისქვეშა ან ზედაპირული წყლის ნაკადებთან ერთად. მავნე ნაერთების კონცენტრაციამ შეიძლება მიაღწიოს საშიშროების 1 კლასს და მათი მაქსიმალური დასაშვები მნიშვნელობები შეიძლება რამდენჯერმე გადააჭარბოს, რაც იწვევს გეოქიმიური ანომალიების წარმოქმნას მიწისქვეშა წყლებში და წყალსაცავებში, თუნდაც დაბინძურების წყაროდან დიდ მანძილზე. გეოქიმიური ბარიერების კვლევებმა მოგვცა ახალი ინფორმაცია ტოქსიკური ნაერთების მობილურობის შემცირების შესაძლებლობის შესახებ.
განმარტება
ტერმინი "გეოქიმიური ბარიერი" პირველად შემოიღო რუსმა მეცნიერმა ა.ი პერელმანმა. მისი არსი მდგომარეობს დედამიწის ქერქის არეალის აღნიშვნაში, სადაც მკვეთრად მცირდება მიგრაციის ინტენსივობა და ქიმიკატების კონცენტრაცია. შედეგად, ისინი გადადიან ტექნოგენური დისპერსიის მდგომარეობიდან სტაბილურ მინერალურ გაერთიანებებში. ეს ბარიერები გამოიყენებადაიცავით გარემო სამრეწველო დაბინძურებისგან.
ეს თეორია ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ეკოლოგიაში, გეოლოგიაში, ლანდშაფტების, ოკეანეებისა და ზღვების გეოქიმიაში. ბარიერის მარტივი მაგალითია რკინის იონებით გაჯერებული მიწისქვეშა წყლების მიგრაცია. მიწის ქვეშ, ეს ელემენტი თითქმის მთლიანად იხსნება სითხეში. ზედაპირზე მოხვედრისას რკინა ჟანგბადის გავლენით იჟანგება და ლითონი მარილის სახით ილექება, ანუ გადადის მინერალურ ფაზაში. იგივე ფენომენი შეინიშნება, როდესაც რკინის ხსნარი ტრანსპორტირდება წყლის მილებით. ამ შემთხვევაში ისინი საუბრობენ ადამიანის მიერ შექმნილ ბარიერზე.
გეოქიმიური ბარიერები და მათი კლასიფიკაცია
ბარიერები გამოირჩევა რამდენიმე მახასიათებლით:
- წარმოშობის მიხედვით (გენეტიკური კლასიფიკაცია): ბუნებრივი; ტექნოგენური (წარმოიქმნება ადამიანის საქმიანობის პროცესში); ბუნებრივ-ტექნოგენური.
- ზომის მიხედვით: მაკროგეოქიმიური ბარიერები, რომლებშიც მიგრაციული პროცესების შემცირება ხდება ათასობით მეტრის დისტანციებზე; მეზობარიერები (რამდენიმე მეტრიდან 1 კმ-მდე); მიკრობარიერები (რამდენიმე მილიმეტრიდან რამდენიმე მეტრამდე).
- ნივთიერებების გადაადგილების ბუნებით: ორმხრივი - ნაკადების მიგრაცია სხვადასხვა მხრიდან, სხვადასხვა ტიპის ასოციაციები შეიძლება დატანილი იყოს ბარიერში (ქვემოთ ნაჩვენები ფიგურაში); გვერდითი (სუბჰორიზონტალური); მობილური; რადიალური (ქვევერტიკალური).
- ნივთიერებების შეღწევის წესის მიხედვით: დიფუზია; ინფილტრაცია.
ბუნებრივი და ხელოვნური ტიპები
გეოქიმიური ბარიერების ზემოთ ჩამოთვლილ ტიპებს შორის გამოირჩევა შემდეგი კლასები:
- მექანიკური. ნივთიერებების მიგრაციის დროს მათი ფაზა არ იცვლება, მაგრამ ისინი მოძრაობენ (ყველაზე ხშირად ბიოსფეროში). ამის მაგალითია ნამსხვრევების გორვა მთების ფერდობებზე.
- ფიზიკოქიმიური. ბარიერები წარმოიქმნება ფიზიკურ-ქიმიური გარემოს ცვლილების შედეგად. დღეისათვის ფენომენების ეს კლასი არის ყველაზე შესწავლილი და სისტემატიზებული (მისი აღწერა მოცემულია ქვემოთ).
- ბიოგეოქიმიური (ფიტობარიერები და ზოობარიერები). მათთვის დამახასიათებელია სახელმწიფოს ფორმის ცვლილება და მიგრაციის მცირე გზა. ყველაზე ხშირად, ასეთი ბარიერი დაკავშირებულია ცხოველებისა და მცენარეების სასიცოცხლო აქტივობის შედეგად ქიმიური ელემენტების დაგროვებასთან. ეს კლასი მოიცავს როგორც ბუნებრივ, ისე ტექნოგენურ გეოქიმიურ ბარიერებს (ნარჩენების მიგრაცია სასოფლო-სამეურნეო მიწაზე და საძოვრებზე).
კომპლექსური ბარიერები
როდესაც სივრცეში ამ ფენომენების რამდენიმე კლასი თავსდება, წარმოიქმნება რთული გეოქიმიური ბარიერი, რომელიც იზოლირებულია ცალკეულ დამოუკიდებელ კატეგორიაში. მეცნიერები მიიჩნევენ, რომ ბუნებრივ პირობებში ასეთი ბარიერები ერთ-ერთ წამყვან ადგილს იკავებს. ამის მაგალითია ჟანგბადის და სორბციის ბარიერების კომბინაცია მთიან რაიონებში:
- წყაროები, რომლებიც დედამიწის ზედაპირზე ამომავალი გლეი ჰორიზონტებში, გაჯერებულია გახსნილი რკინის ჰიდროქსიდებით, რომლებიც იჟანგება ატმოსფერული ჰაერის (ჟანგბადის ბარიერის) გავლენით;
- ნალექი კოლოიდები კარგი სორბენტია სხვებისთვისქიმიური ნაერთები;
- შედეგად წარმოიქმნება მეორე სორბციული ბარიერი.
კომპლექსური ბარიერების დიდ როლზე მოწმობს ისიც, რომ მათ გამო წარმოიქმნა მრავალი მინერალური საბადო.
ფიზიკური და ქიმიური ბარიერების მრავალფეროვნება
განასხვავებენ ფიზიკურ და ქიმიურ ბარიერების შემდეგ ტიპებს:
- ჟანგბადი. ოქსიდაცია ხდება დიდი რაოდენობით თავისუფალი ჟანგბადის არსებობისას წყლებში, რომლებიც უახლოვდება ბარიერს.
- სულფიდი (წყალბადის სულფიდი). ნივთიერებების დალექვა რეაქციაში H2S.
- გლი. ეს ბარიერი ხასიათდება შემცირების რეაქციით (თავისუფალი ჟანგბადისა და წყალბადის სულფიდის გარეშე).
- ტუტე.მჟავიანობის დაქვეითების შედეგად წარმოიქმნება ჰიდროქსიდები და კარბონატები, რომლებიც იშლება უხსნად ნალექად.
- მჟავა. pH-ის დაქვეითებით, შეინიშნება ნაკლებად ხსნადი მარილების წარმოქმნა.
- აორთქლებადი. მიგრირებადი ნივთიერებების კონცენტრაცია იზრდება წყლის აორთქლებისა და მარილის კრისტალიზაციის გამო.
- სორბცია. არსებობს გარკვეული ნივთიერებების ექსტრაქცია ბუნებრივი სორბენტების (თიხა, ჰუმუსი და სხვა) გამო.
- თერმოდინამიკური. წნევისა და ტემპერატურის მკვეთრი მერყეობის მქონე ნივთიერებების კონცენტრაციისა და ნალექის გაზრდა. ეს პროცესი ყველაზე მეტად გამოხატულია ნახშირმჟავას შემცველ წყლებში.
ქვეკლასები
ფიზიკურ და ქიმიურ ბარიერთა ჯგუფს შორის ასევე არის გრადაცია ქვეკლასების მიხედვით. სულარის 69. ისინი განსხვავდებიან მჟავა-ტუტოვანი მახასიათებლებით თითოეული ტიპის ბარიერისთვის.
მექანიკურ ბარიერებს შორის არის ქვეკლასები, რომლებიც დამოკიდებულია აგრეგაციის მდგომარეობაზე და ნივთიერების სხვა მახასიათებლებზე მიგრაციულ ნაკადში:
- მინერალები და იზომორფული მინარევები;
- დაშლილი აირები (ორთქლი);
- კოლოიდური სისტემები;
- სინთეზური წარმოშობის ნაერთები;
- ცხოველები და მცენარეული ორგანიზმები.
მაგალითები
ფიზიკოქიმიური კლასის გეოქიმიური ბარიერების მარტივი მაგალითებია:
- ტყეებში ნოტიო კლიმატში წარმოიქმნება ჩამოცვენილი ფოთლების ძლიერი ნაგავი. ასეთ პირობებში მიწისქვეშა წყლების გამორჩეული თვისება ის არის, რომ ის ღარიბია ჟანგბადით. შედეგად, ნიადაგიდან ირეცხება ქიმიური ელემენტები, მათ შორის მანგანუმი და რკინა. როდესაც ისინი ზედაპირზე მიაღწევენ, მათი დაჟანგვა იწყება უხსნადი ჰიდროქსიდების (ჟანგბადის ბარიერის) წარმოქმნით. ეს მექანიზმი იწვევს ბუნებრივი გოგირდის საბადოების წარმოქმნას.
- თუ შემაღლებულ მიწის ნაკვეთზე არის რკინის სულფიდების და სხვა ლითონების შემცველი მინერალების საბადოები, მაშინ ბუნებრივი ნალექებით მათი გამორეცხვა ხელს უწყობს მიწისქვეშა წყლების წარმოქმნას გარემოს მჟავე რეაქციით. დაბლობებში, მაღალი ტენიანობის და ანაერობული (ჟანგბადის გარეშე) პირობებში, სულფატები მცირდება სულფიდებად (სულფიდური ბარიერი). სპილენძის, სელენისა და ურანის საბადოები ხშირად შემოიფარგლება ასეთი მექანიზმით.
- თუ ნიადაგი შედგება კირქვისგანქანები, შემდეგ ნოტიო კლიმატში, დაშლის ორგანული ნარჩენების გავლენის ქვეშ, ირეცხება რკინა, ნიკელი, სპილენძი, კობალტი და სხვა ელემენტები. კირქვები ქმნის ტუტე გეოქიმიურ ბარიერს, რომელიც ეხმარება მჟავე მიწისქვეშა წყლების განეიტრალებას და უხსნად ჰიდროქსიდების წარმოქმნას.
სოციალური ბარიერები
თანამედროვე გეოქიმიაში ასევე გამოიყოფა ახალი ქვეკლასი - სოციალური გეოქიმიური ბარიერები. მათი განმასხვავებელი თვისება ის არის, რომ ისინი ადრე არ წარმოიქმნება ბუნებრივ პირობებში იმ ნაერთებისთვის, რომლებიც მათზეა კონცენტრირებული. ამ ქვეკლასის ბარიერები განიხილება მხოლოდ ხელოვნური ან რთული გეოქიმიური ბარიერების კონტექსტში.
მათ შორის არის 4 ქვეკლასი:
- საყოფაცხოვრებო (მყარი ან თხევადი საყოფაცხოვრებო ნარჩენების ნაგავსაყრელები);
- მშენებლობა;
- ინდუსტრიული;
- შერეული ბარიერები (ნაგავსაყრელები სამშენებლო, სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო ნარჩენებისთვის).
