Conceptul de barieră geochimică este asociat cu poluarea cauzată de om a mediului ca urmare a migrării substanțelor chimice împreună cu precipitațiile, fluxurile de apă subterană sau de suprafață. Concentrația de compuși nocivi poate atinge clasa de pericol 1, iar valorile lor maxime admisibile pot fi depășite de mai multe ori, ceea ce duce la apariția unor anomalii geochimice în apele subterane și rezervoare chiar și la distanțe mari de sursa de poluare. Studiile barierelor geochimice au oferit noi informații despre posibilitatea reducerii mobilității compușilor toxici.
Definiție
Termenul „barieră geochimică” a fost introdus pentru prima dată de omul de știință rus AI Perelman. Esența sa constă în desemnarea zonei scoarței terestre, unde există o scădere bruscă a intensității migrației și a concentrației de substanțe chimice. Ca urmare, trec de la starea de dispersie tehnologică la asocieri minerale stabile. Aceste bariere sunt obișnuiteprotejați mediul împotriva poluării industriale.
Această teorie este folosită pe scară largă în ecologie, geologie, geochimia peisajelor, oceanelor și mărilor. Un exemplu simplu de barieră este migrarea apelor subterane saturate cu ioni de fier. Sub pământ, acest element este aproape complet dizolvat în lichid. Ajuns la suprafață, fierul se oxidează sub influența oxigenului, iar metalul precipită sub formă de sare, adică trece în faza minerală. Același fenomen se observă atunci când soluția de fier este transportată prin conducte de apă. În acest caz, ei vorbesc despre o barieră creată de om.
Bariere geochimice și clasificarea lor
Barierele se disting prin mai multe caracteristici:
- După origine (clasificare genetică): natural; tehnogenic (care apar în procesul activității umane); natural-tehnogen.
- După dimensiune: bariere macrogeochimice, în care se produce o scădere a proceselor de migrație la distanțe de ordinul miilor de metri; mezobariere (de la câțiva metri la 1 km); microbariere (de la câțiva milimetri la câțiva metri).
- După natura mișcării substanțelor: bilateral - migrarea fluxurilor din diferite părți, în barieră se pot depune diferite tipuri de asociații (prezentate în figura de mai jos); lateral (suborizontal); mobil; radial (subvertical).
- După modul de intrare a substanțelor: difuzie; infiltrare.
Tipuri naturale și artificiale
Dintre tipurile de bariere geochimice de mai sus, se disting următoarele clase:
- Mecanic. În timpul migrării substanțelor, faza acestora nu se modifică, dar se mișcă (cel mai adesea în interiorul biosferei). Un exemplu este rostogolirea resturilor de-a lungul versanților munților.
- Fizico-chimic. Barierele apar ca urmare a modificărilor mediului fizico-chimic. În prezent, această clasă de fenomene este cea mai studiată și sistematizată (descrierea ei este dată mai jos).
- Biogeochimic (fitobariere și zoobariere). Ele se caracterizează printr-o schimbare a formei statului și o mică cale de migrație. Cel mai adesea, o astfel de barieră este asociată cu acumularea de elemente chimice ca urmare a activității vitale a animalelor și plantelor. Această clasă include atât bariere geochimice naturale, cât și create de om (migrarea deșeurilor pe terenuri agricole și pășuni).
Bariere complexe
Când mai multe clase ale acestor fenomene sunt suprapuse în spațiu, apare o barieră geochimică complexă, care este izolată într-o categorie independentă separată. Oamenii de știință cred că, în condiții naturale, astfel de bariere ocupă unul dintre locurile de frunte. Un exemplu este combinația de bariere de oxigen și sorbție în zonele muntoase:
- izvoare care se ridică la suprafața pământului în orizonturile gley sunt saturate cu hidroxizi ferici dizolvați, care sunt oxidați sub influența aerului atmosferic (barieră de oxigen);
- coloizii precipitatori sunt absorbanți buni pentru alțiicompuși chimici;
- ca urmare, se formează o a doua barieră de sorbție.
Rolul mare al barierelor complexe este evidențiat și de faptul că datorită acestora s-au format multe zăcăminte minerale.
Soiuri de bariere fizice și chimice
Se disting următoarele tipuri de bariere fizice și chimice:
- Oxigen. Oxidarea are loc în prezența unei cantități mari de oxigen liber în apele care se apropie de barieră.
- Sulfur (hidrogen sulfurat). Precipitarea substanțelor în reacție cu H2S.
- Gley. Această barieră este caracterizată printr-o reacție de reducere (fără oxigen liber și hidrogen sulfurat).
- Alcalin. Ca urmare a scăderii acidității, se formează hidroxizi și carbonați, care precipită într-un precipitat insolubil.
- Acid. Odată cu scăderea pH-ului se observă formarea de săruri puțin solubile.
- Evaporativ. Concentrația de substanțe migratoare crește din cauza evaporării apei și a cristalizării sării.
- Sorpție. Există o extracție a anumitor substanțe datorită absorbanților naturali (argilă, humus și altele).
- Termodinamică. Creșterea concentrației și precipitațiilor substanțelor cu o fluctuație bruscă de presiune și temperatură. Acest proces este cel mai pronunțat în apele care conțin acid carbonic.
Subclase
Printre grupul de bariere fizice și chimice, există și o gradare pe subclase. Totalsunt 69. Ele diferă ca caracteristici acido-bazice pentru fiecare tip de bariere.
Printre barierele mecanice, există subclase în funcție de starea de agregare și de alte caracteristici ale substanței în fluxul de migrare:
- minerale și impurități izomorfe;
- gaze dizolvate (abur);
- sisteme coloidale;
- compuși de origine sintetică;
- animale și organisme vegetale.
Exemple
Exemple simple de bariere geochimice din clasa fizico-chimică sunt următoarele:
- Într-un climat umed în păduri, se formează un așternut puternic de frunze căzute. O trăsătură distinctivă a apei subterane în astfel de condiții este că este săracă în oxigen. Ca urmare, elementele chimice sunt îndepărtate din sol, inclusiv mangan și fier. Cand ajung la suprafata, oxidarea lor incepe cu formarea de hidroxizi insolubili (bariera de oxigen). Acest mecanism duce la formarea de depozite native de sulf.
- Dacă există depozite de minerale care conțin sulfuri de fier și alte metale pe un teren în alt, atunci spălarea lor prin precipitații naturale contribuie la formarea apei subterane cu o reacție acidă a mediului. În zonele joase, în condiții de umiditate ridicată și anaerobe (fără oxigen), sulfații se reduc la sulfuri (barieră de sulfuri). Depozitele de cupru, seleniu și uraniu sunt adesea limitate la un astfel de mecanism.
- Dacă solul este compus din calcarroci, apoi într-un climat umed, sub influența reziduurilor organice în descompunere, fier, nichel, cupru, cob alt și alte elemente sunt levigate. Calcarele creează o barieră geochimică alcalină care ajută la neutralizarea apelor subterane acide și la formarea hidroxizilor insolubili.
Bariere sociale
În geochimia modernă, se distinge și o nouă subclasă - barierele geochimice sociale. Caracteristica lor distinctivă este că nu au apărut anterior în condiții naturale pentru acei compuși care sunt concentrați pe ei. Barierele acestei subclase sunt luate în considerare numai în contextul barierelor geochimice create de om sau complexe.
Printre acestea există 4 subclase:
- gospodărie (depozite de deșeuri menajere solide sau lichide);
- construcții;
- industrial;
- bariere mixte (depozite pentru construcții, deșeuri industriale și menajere).
