Konceptet med en geokemisk barriär är förknippad med konstgjorda föroreningar av miljön som ett resultat av migration av kemikalier tillsammans med nederbörd, underjordiska eller ytvattenflöden. Koncentrationen av skadliga föreningar kan nå faroklass 1, och deras högsta tillåtna värden kan överskridas flera gånger, vilket leder till förekomsten av geokemiska anomalier i grundvatten och reservoarer även på stora avstånd från föroreningskällan. Studier av geokemiska barriärer har gett ny information om möjligheten att minska rörligheten för giftiga föreningar.
Definition
Begreppet "geokemisk barriär" introducerades först av den ryska forskaren AI Perelman. Dess väsen ligger i beteckningen av jordskorpans område, där det finns en kraftig minskning av migrationens intensitet och koncentrationen av kemikalier. Som ett resultat övergår de från tillståndet av teknogen spridning till stabila mineralföreningar. Dessa barriärer är vana vidskydda miljön från industriella föroreningar.
Denna teori används mest inom ekologi, geologi, geokemi av landskap, hav och hav. Ett enkelt exempel på en barriär är migration av grundvatten mättat med järnjoner. Under marken är detta element nästan helt upplöst i vätskan. När det når ytan oxideras järn under inverkan av syre, och metallen fälls ut i form av ett s alt, det vill säga den passerar in i mineralfasen. Samma fenomen observeras när järnlösning transporteras genom vattenrör. I det här fallet talar de om en konstgjord barriär.
Geokemiska barriärer och deras klassificering
Barriärer kännetecknas av flera funktioner:
- Efter ursprung (genetisk klassificering): naturlig; teknogen (uppstår i processen för mänsklig aktivitet); naturligt-teknogen.
- Efter storlek: makrogeokemiska barriärer, där en minskning av migrationsprocesser inträffar på avstånd i storleksordningen tusentals meter; mesobarriärer (från flera meter till 1 km); mikrobarriärer (från några millimeter till flera meter).
- Genom arten av förflyttning av ämnen: bilateral - migration av flöden från olika sidor, olika typer av associationer kan deponeras i barriären (visas i figuren nedan); lateral (subhorisontell); mobil; radiell (subvertikal).
- Beroende på hur ämnen kommer in: diffusion; infiltration.
Naturliga och konstgjorda typer
Bland de ovanstående typerna av geokemiska barriärer särskiljs följande klasser:
- Mekanisk. Under migration av ämnen ändras inte deras fas, utan de rör sig (oftast inom biosfären). Ett exempel är rullning av skräp längs sluttningarna av berg.
- Fysikalisk-kemisk. Barriärer uppstår till följd av förändringar i den fysikalisk-kemiska miljön. För närvarande är denna klass av fenomen den mest studerade och systematiserade (dess beskrivning ges nedan).
- Biogeokemiska (fytobarriärer och zoobarriärer). De kännetecknas av en förändring av statens form och en liten migrationsväg. Oftast är en sådan barriär förknippad med ackumulering av kemiska element som ett resultat av den vitala aktiviteten hos djur och växter. Denna klass inkluderar både naturliga och konstgjorda geokemiska barriärer (avfallsmigrering på jordbruksmark och betesmarker).
Komplexa barriärer
När flera klasser av dessa fenomen överlagras i rymden uppstår en komplex geokemisk barriär, som är isolerad i en separat oberoende kategori. Forskare tror att under naturliga förhållanden upptar sådana barriärer en av de ledande platserna. Ett exempel är kombinationen av syre- och sorptionsbarriärer i bergsområden:
- fjädrar som stiger upp till jordens yta i gleshorisonter är mättade med lösta järnhydroxider, som oxideras under påverkan av atmosfärisk luft (syrebarriär);
- utfällande kolloider är bra sorbenter för andrakemiska föreningar;
- som ett resultat bildas en andra sorptionsbarriär.
Komplexa barriärers stora roll bevisas också av det faktum att många mineralfyndigheter bildades på grund av dem.
Sorter av fysiska och kemiska barriärer
Följande typer av fysiska och kemiska barriärer särskiljs:
- Syre. Oxidation sker i närvaro av en stor mängd fritt syre i vattnet som närmar sig barriären.
- Sulfid (vätesulfid). Utfällning av ämnen i reaktion med H2S.
- Gley. Denna barriär kännetecknas av en reducerande reaktion (utan fritt syre och vätesulfid).
- Alkaliskt. Som ett resultat av den minskade surhetsgraden bildas hydroxider och karbonater, som faller ut till en olöslig fällning.
- Acid. Med en sänkning av pH observeras bildningen av svårlösliga s alter.
- Evaporative. Koncentrationen av migrerande ämnen ökar på grund av vattenavdunstning och s altkristallisation.
- Sorption. Det sker en extraktion av vissa ämnen på grund av naturliga sorbenter (lera, humus och andra).
- Termodynamisk. Öka koncentrationen och utfällningen av ämnen med kraftiga fluktuationer i tryck och temperatur. Denna process är mest uttalad i vatten som innehåller kolsyra.
Underklasser
Bland gruppen av fysiska och kemiska barriärer finns det också en gradering efter underklasser. Totaldet finns 69 av dem. De skiljer sig i syra-basegenskaper för varje typ av barriärer.
Bland de mekaniska barriärerna finns det underklasser beroende på tillståndet för aggregation och andra egenskaper hos ämnet i migrationsflödet:
- mineraler och isomorfa föroreningar;
- upplösta gaser (ånga);
- kolloidala system;
- föreningar av syntetiskt ursprung;
- djur och växtorganismer.
Exempel
Enkla exempel på geokemiska barriärer av den fysikalisk-kemiska klassen är följande:
- I ett fuktigt klimat i skogarna bildas en kraftfull kull av nedfallna löv. Ett utmärkande drag för grundvatten under sådana förhållanden är att det är fattigt på syre. Som ett resultat lakas kemiska grundämnen från jorden, inklusive mangan och järn. När de når ytan börjar deras oxidation med bildandet av olösliga hydroxider (syrebarriär). Denna mekanism leder till bildandet av inhemska svavelavlagringar.
- Om det finns avlagringar av mineraler som innehåller sulfider av järn och andra metaller på en förhöjd tomt, så bidrar deras uttvättning genom naturlig nederbörd till bildandet av grundvatten med en sur reaktion av miljön. I låglandet, under hög luftfuktighet och anaeroba (syrefria) förhållanden, reduceras sulfater till sulfider (sulfidbarriär). Avlagringar av koppar, selen och uran är ofta begränsade till en sådan mekanism.
- Om jorden är sammansatt av kalkstenstenar, då i ett fuktigt klimat, under påverkan av ruttnande organiska rester, lakas järn, nickel, koppar, kobolt och andra grundämnen. Kalkstenar skapar en alkalisk geokemisk barriär som hjälper till att neutralisera surt grundvatten och bildar olösliga hydroxider.
Sociala hinder
I modern geokemi urskiljs också en ny underklass - sociala geokemiska barriärer. Deras utmärkande drag är att de inte tidigare har uppstått under naturliga förhållanden för de föreningar som är koncentrerade på dem. Barriärer av denna underklass beaktas endast i samband med konstgjorda eller komplexa geokemiska barriärer.
Bland dem finns det 4 underklasser:
- hushåll (deponier för fast eller flytande hushållsavfall);
- konstruktion;
- industriell;
- blandade barriärer (deponier för bygg-, industri- och hushållsavfall).
