Konseptet med en geokjemisk barriere er assosiert med menneskeskapt forurensning av miljøet som følge av migrering av kjemikalier sammen med nedbør, underjordiske eller overflatevannstrømmer. Konsentrasjonen av skadelige forbindelser kan nå fareklasse 1, og deres maksim alt tillatte verdier kan overskrides flere ganger, noe som fører til forekomsten av geokjemiske anomalier i grunnvann og reservoarer selv i store avstander fra forurensningskilden. Studier av geokjemiske barrierer har gitt ny informasjon om muligheten for å redusere mobiliteten til giftige forbindelser.
Definition
Begrepet "geokjemisk barriere" ble først introdusert av den russiske forskeren AI Perelman. Dens essens ligger i betegnelsen av jordskorpen, hvor det er en kraftig nedgang i migrasjonsintensiteten og konsentrasjonen av kjemikalier. Som et resultat går de fra tilstanden av teknogen spredning til stabile mineralforeninger. Disse barrierene er vant tilbeskytte miljøet mot industriell forurensning.
Denne teorien er mest brukt innen økologi, geologi, geokjemi av landskap, hav og hav. Et enkelt eksempel på en barriere er migrering av grunnvann mettet med jernioner. Under bakken er dette elementet nesten fullstendig oppløst i væsken. Når det når overflaten, oksideres jern under påvirkning av oksygen, og metallet utfelles i form av et s alt, det vil si at det går over i mineralfasen. Det samme fenomenet observeres når jernoppløsning transporteres gjennom vannrør. I dette tilfellet snakker de om en menneskeskapt barriere.
Geokjemiske barrierer og deres klassifisering
Barrierer kjennetegnes av flere funksjoner:
- Etter opprinnelse (genetisk klassifisering): naturlig; teknologisk (oppstår i prosessen med menneskelig aktivitet); naturlig-teknologisk.
- Etter størrelse: makrogeokjemiske barrierer, der en nedgang i migrasjonsprosesser skjer i avstander i størrelsesorden tusenvis av meter; mesobarrierer (fra flere meter til 1 km); mikrobarrierer (fra noen få millimeter til flere meter).
- Av arten av bevegelse av stoffer: bilateral - migrering av strømmer fra forskjellige sider, forskjellige typer assosiasjoner kan avsettes i barrieren (vist i figuren nedenfor); lateral (subhorisontal); mobil; radial (subvertikal).
- Avhengig av måten stoffer kommer inn på: diffusjon; infiltrasjon.
Naturlige og menneskeskapte typer
Blant de ovennevnte typene geokjemiske barrierer skilles følgende klasser ut:
- Mekanisk. Under migrering av stoffer endres ikke fasen deres, men de beveger seg (oftest innenfor biosfæren). Et eksempel er rulling av rusk langs fjellskråningene.
- Fysisk-kjemisk. Barrierer oppstår som følge av endringer i det fysisk-kjemiske miljøet. For tiden er denne klassen av fenomener den mest studerte og systematiserte (beskrivelsen er gitt nedenfor).
- Biogeokjemisk (fytobarrierer og zoobarrierer). De er preget av en endring i statsform og en liten migrasjonsvei. Oftest er en slik barriere forbundet med akkumulering av kjemiske elementer som et resultat av den vitale aktiviteten til dyr og planter. Denne klassen inkluderer både naturlige og menneskeskapte geokjemiske barrierer (avfallsmigrering på jordbruksland og beitemark).
Komplekse barrierer
Når flere klasser av disse fenomenene legges over hverandre i rommet, oppstår det en kompleks geokjemisk barriere, som er isolert i en egen uavhengig kategori. Forskere mener at under naturlige forhold opptar slike barrierer en av de ledende stedene. Et eksempel er kombinasjonen av oksygen og sorpsjonsbarrierer i fjellområder:
- fjærer som stiger opp til jordoverflaten i glødehorisonter er mettet med oppløste jernhydroksider, som oksideres under påvirkning av atmosfærisk luft (oksygenbarriere);
- utfellende kolloider er gode sorbenter for andrekjemiske forbindelser;
- som et resultat dannes en andre sorpsjonsbarriere.
Den store rollen til komplekse barrierer er også bevist av det faktum at mange mineralforekomster ble dannet på grunn av dem.
varianter av fysiske og kjemiske barrierer
Følgende typer fysiske og kjemiske barrierer skilles:
- Oxygen. Oksidasjon skjer i nærvær av store mengder fritt oksygen i vannet som nærmer seg barrieren.
- Sulfid (hydrogensulfid). Utfelling av stoffer i reaksjon med H2S.
- Gley. Denne barrieren er preget av en reduserende reaksjon (uten fritt oksygen og hydrogensulfid).
- Alkalisk. Som et resultat av reduksjonen i surhet, dannelse av hydroksyder og karbonater, som utfelles til et uløselig bunnfall.
- Acid. Ved en nedgang i pH observeres dannelsen av tungtløselige s alter.
- Evaporative. Konsentrasjonen av migrerende stoffer øker på grunn av vannfordampning og s altkrystallisering.
- Sorpsjon. Det er en utvinning av visse stoffer på grunn av naturlige sorbenter (leire, humus og andre).
- Termodynamisk. Øke konsentrasjonen og utfellingen av stoffer med skarpe svingninger i trykk og temperatur. Denne prosessen er mest utt alt i vann som inneholder karbonsyre.
Underklasser
Blant gruppen av fysiske og kjemiske barrierer er det også en gradering etter underklasser. Totaldet er 69 av dem. De er forskjellige i syre-base egenskaper for hver type barrierer.
Blant de mekaniske barrierene er det underklasser avhengig av aggregeringstilstanden og andre egenskaper ved stoffet i migrasjonsstrømmen:
- mineraler og isomorfe urenheter;
- oppløste gasser (damp);
- kolloidale systemer;
- forbindelser av syntetisk opprinnelse;
- dyr og planteorganismer.
Eksempler
Enkle eksempler på geokjemiske barrierer i den fysisk-kjemiske klassen er som følger:
- I et fuktig klima i skogene dannes det et kraftig kull med nedfallne løv. Et særtrekk ved grunnvann under slike forhold er at det er oksygenfattig. Som et resultat utvaskes kjemiske elementer fra jorda, inkludert mangan og jern. Når de når overflaten, begynner oksidasjonen deres med dannelsen av uløselige hydroksyder (oksygenbarriere). Denne mekanismen fører til dannelsen av naturlige svovelavsetninger.
- Hvis det er forekomster av mineraler som inneholder sulfider av jern og andre metaller på en forhøyet tomt, bidrar utvaskingen av dem ved naturlig nedbør til dannelsen av grunnvann med en sur reaksjon av miljøet. I lavlandet, under høy luftfuktighet og anaerobe (oksygenfrie) forhold, reduseres sulfater til sulfider (sulfidbarriere). Forekomster av kobber, selen og uran er ofte begrenset til en slik mekanisme.
- Hvis jorda er sammensatt av kalksteinbergarter, da i et fuktig klima, under påvirkning av råtnende organiske rester, utvaskes jern, nikkel, kobber, kobolt og andre elementer. Kalksteiner skaper en alkalisk geokjemisk barriere som hjelper til med å nøytralisere surt grunnvann og danner uløselige hydroksyder.
sosiale barrierer
I moderne geokjemi skilles også en ny underklasse - sosiale geokjemiske barrierer. Deres kjennetegn er at de ikke tidligere har oppstått under naturlige forhold for de forbindelsene som er konsentrert om dem. Barrierer av denne underklassen vurderes kun i sammenheng med menneskeskapte eller komplekse geokjemiske barrierer.
Blant dem er det 4 underklasser:
- husholdning (deponier for fast eller flytende husholdningsavfall);
- konstruksjon;
- industriell;
- blandede barrierer (deponier for bygg-, industri- og husholdningsavfall).
