Геохимиялық тосқауыл түсінігі жауын-шашынмен, жер асты немесе жер үсті су ағындарымен бірге химиялық заттардың миграциясы нәтижесінде қоршаған ортаның техногендік ластануымен байланысты. Зиянды қосылыстардың концентрациясы 1 қауіптілік класына жетуі мүмкін және олардың шекті рұқсат етілген мәндері бірнеше есе асып кетуі мүмкін, бұл ластану көзінен үлкен қашықтықта да жер асты сулары мен су қоймаларында геохимиялық ауытқулардың пайда болуына әкеледі. Геохимиялық кедергілерді зерттеу улы қосылыстардың қозғалғыштығын төмендету мүмкіндігі туралы жаңа ақпарат берді.
Анықтама
«Геохимиялық тосқауыл» терминін алғаш рет орыс ғалымы А. И. Перельман енгізген. Оның мәні жер қыртысының ауданын белгілеуде жатыр, онда миграция қарқындылығы мен химиялық заттардың концентрациясы күрт төмендейді. Нәтижесінде олар техногендік дисперсия күйінен тұрақты минералдық бірлестіктерге өтеді. Бұл кедергілер үйреніп қалғанқоршаған ортаны өнеркәсіптік ластанудан қорғаңыз.
Бұл теория экологияда, геологияда, ландшафттардың геохимиясында, мұхиттар мен теңіздерде кеңінен қолданылады. Тосқауылдың қарапайым мысалы - темір иондарымен қаныққан жер асты суларының миграциясы. Жер астында бұл элемент сұйықтықта толығымен дерлік еріген. Беткейге жеткенде оттегінің әсерінен темір тотығады, ал металл тұз түрінде тұнбаға түседі, яғни минералдық фазаға өтеді. Темір ерітіндісін су құбырлары арқылы тасымалдау кезінде де осындай құбылыс байқалады. Бұл жағдайда олар жасанды тосқауыл туралы айтады.
Геохимиялық кедергілер және олардың классификациясы
Кедергілер бірнеше ерекшеліктерімен ерекшеленеді:
- Шығу тегі бойынша (генетикалық жіктелуі): табиғи; техногендік (адам әрекеті процесінде туындайтын); табиғи-техногендік.
- Мөлшері бойынша: макрогеохимиялық кедергілер, онда көші-қон процестерінің төмендеуі мыңдаған метрдей қашықтықта жүреді; мезобарьерлер (бірнеше метрден 1 км-ге дейін); микробарьерлер (бірнеше миллиметрден бірнеше метрге дейін).
- Заттардың қозғалу сипаты бойынша: екі жақты – әртүрлі жақтан ағындардың миграциясы, әртүрлі типтегі ассоциациялар тосқауылға тұндырылуы мүмкін (төмендегі суретте көрсетілген); бүйірлік (субгоризонтальды); ұялы; радиалды (төменгі тік).
- Заттардың түсу жолы бойынша: диффузия; инфильтрация.
Табиғи және жасанды түрлері
Жоғарыда аталған геохимиялық тосқауылдар түрлерінің ішінде келесі класстар ажыратылады:
- Механикалық. Заттардың миграциясы кезінде олардың фазасы өзгермейді, бірақ қозғалады (көбінесе биосфера шегінде). Мысал ретінде тау беткейлеріндегі қоқыстардың домалап кетуі.
- Физика-химиялық. Кедергілер физикалық-химиялық ортаның өзгеруі нәтижесінде пайда болады. Қазіргі уақытта құбылыстардың бұл класы ең көп зерттелген және жүйеленген (оның сипаттамасы төменде берілген).
- Биогеохимиялық (фитобарьерлер және зообарьерлер). Олар мемлекет формасының өзгеруімен және шағын көші-қон жолымен сипатталады. Көбінесе мұндай тосқауыл жануарлар мен өсімдіктердің тіршілік әрекетінің нәтижесінде химиялық элементтердің жиналуымен байланысты. Бұл сыныпқа табиғи және техногендік геохимиялық кедергілер (ауылшаруашылық жерлері мен жайылымдарындағы қалдықтардың миграциясы) кіреді.
Күрделі кедергілер
Кеңістікте бұл құбылыстардың бірнеше кластары қабаттасқан кезде күрделі геохимиялық тосқауыл пайда болады, ол жеке тәуелсіз категорияға оқшауланады. Ғалымдар табиғи жағдайда мұндай кедергілер жетекші орындардың бірін алады деп есептейді. Мысал ретінде таулы аймақтардағы оттегі мен сорбциялық кедергілердің қосындысы келтірілген:
- жер бетіне глей горизонттарында көтерілетін бұлақтар атмосфералық ауаның әсерінен тотығатын еріген темір гидроксидтерімен қаныққан (оттегі тосқауыл);
- тұндырғыш коллоидтар басқалар үшін жақсы сорбенттер болып табыладыхимиялық қосылыстар;
- нәтижесінде екінші сорбциялық бөгет пайда болады.
Күрделі тосқауылдардың үлкен рөлін олардың есебінен көптеген пайдалы қазбалар кен орындарының пайда болуы да дәлелдейді.
Физикалық және химиялық кедергілердің түрлері
Физикалық және химиялық кедергілердің келесі түрлері ажыратылады:
- Оттегі. Тотығу тосқауылға жақындаған суларда бос оттегінің көп мөлшері болған кезде жүреді.
- Сульфид (күкіртсутек). H2S.
- Глей. Бұл тосқауыл қалпына келтіру реакциясымен сипатталады (бос оттегі мен күкіртсутексіз).
- Сілтілік. Қышқылдықтың төмендеуі нәтижесінде гидроксидтер мен карбонаттар түзіліп, олар ерімейтін тұнбаға айналады.
- Қышқыл. рН төмендеуі кезінде аз еритін тұздардың түзілуі байқалады.
- Буланғыш. Миграциялық заттардың концентрациясы судың булануы және тұздың кристалдануы есебінен артады.
- Сорбция. Табиғи сорбенттер (саз, қарашірік және т.б.) есебінен белгілі бір заттардың экстракциясы бар.
- Термодинамикалық. Қысым мен температураның күрт ауытқуы бар заттардың концентрациясын және тұнбасын арттыру. Бұл процесс құрамында көмір қышқылы бар суларда айқын көрінеді.
реакциясындағы заттардың тұнбасы
Ішкі сыныптар
Физикалық және химиялық кедергілер тобының ішінде ішкі сыныптар бойынша градация да бар. Барлығыолардың 69-ы бар. Олар кедергілердің әрбір түрі үшін қышқылдық-негіздік сипаттамалары бойынша ерекшеленеді.
Механикалық кедергілердің ішінде агрегация күйіне және миграциялық ағындағы заттың басқа сипаттамаларына байланысты ішкі сыныптар бар:
- минералдар және изоморфты қоспалар;
- ерітілген газдар (бу);
- коллоидтық жүйелер;
- синтетикалық текті қосылыстар;
- жануарлар мен өсімдік ағзалары.
Мысалдар
Физика-химиялық класстың геохимиялық кедергілерінің қарапайым мысалдары төмендегідей:
- Ормандағы ылғалды климатта құлаған жапырақтардың күшті қоқысы пайда болады. Мұндай жағдайларда жер асты суларының айрықша ерекшелігі оның оттегінің нашар болуы. Нәтижесінде топырақтан химиялық элементтер, соның ішінде марганец пен темір шайылады. Олар жер бетіне жеткенде олардың тотығуы ерімейтін гидроксидтердің (оттегі тосқауылының) түзілуінен басталады. Бұл механизм күкірттің табиғи шөгінділерінің пайда болуына әкеледі.
- Егер биік жер учаскесінде темір және басқа металдардың сульфидтері бар пайдалы қазбалардың кен орындары болса, онда олардың табиғи жауын-шашынмен шайылуы қоршаған ортаның қышқылдық реакциясымен жер асты суларының пайда болуына ықпал етеді. Жазық жерлерде ылғалдылығы жоғары және анаэробты (оттегісіз) жағдайда сульфаттар сульфидтерге дейін тотықсызданады (сульфидті тосқауыл). Мыс, селен және уран кен орындары жиі осындай механизммен шектеледі.
- Топырақ әктастан тұрсатау жыныстары, содан кейін ылғалды климатта ыдырайтын органикалық қалдықтардың әсерінен темір, никель, мыс, кобальт және басқа элементтер шайылады. Әк тастар қышқыл жер асты суларын бейтараптандыруға және ерімейтін гидроксидтерді түзуге көмектесетін сілтілі геохимиялық тосқауыл жасайды.
Әлеуметтік кедергілер
Қазіргі геохимияда сонымен қатар жаңа топша ажыратылады - әлеуметтік геохимиялық кедергілер. Олардың айрықша ерекшелігі - оларда шоғырланған қосылыстар үшін табиғи жағдайда бұрын пайда болмаған. Бұл кіші сыныптың кедергілері тек техногендік немесе күрделі геохимиялық кедергілер контекстінде қарастырылады.
Олардың ішінде 4 ішкі сынып бар:
- тұрмыстық (қатты немесе сұйық тұрмыстық қалдықтар полигондары);
- құрылыс;
- өнеркәсіптік;
- аралас кедергілер (құрылыс, өндірістік және тұрмыстық қалдықтарға арналған полигондар).
