Konceptet med en geokemisk barriere er forbundet med menneskeskabt forurening af miljøet som følge af migration af kemikalier sammen med nedbør, underjordiske eller overfladevandstrømme. Koncentrationen af skadelige forbindelser kan nå fareklasse 1, og deres maksim alt tilladte værdier kan overskrides flere gange, hvilket fører til forekomsten af geokemiske anomalier i grundvand og reservoirer selv i store afstande fra forureningskilden. Undersøgelser af geokemiske barrierer har givet ny information om muligheden for at reducere mobiliteten af giftige forbindelser.
Definition
Udtrykket "geokemisk barriere" blev først introduceret af den russiske videnskabsmand AI Perelman. Dens essens ligger i udpegningen af jordskorpens område, hvor der er et kraftigt fald i intensiteten af migration og koncentrationen af kemikalier. Som et resultat går de fra tilstanden af teknogen spredning til stabile mineralforeninger. Disse barrierer er vant tilbeskyt miljøet mod industriel forurening.
Denne teori er mest udbredt i økologi, geologi, geokemi af landskaber, oceaner og have. Et simpelt eksempel på en barriere er migration af grundvand mættet med jernioner. Under jorden er dette element næsten fuldstændigt opløst i væsken. Når det når overfladen, oxideres jern under påvirkning af ilt, og metallet udfældes i form af et s alt, det vil sige, at det går over i mineralfasen. Det samme fænomen observeres, når jernopløsning transporteres gennem vandrør. I dette tilfælde taler de om en menneskeskabt barriere.
Geokemiske barrierer og deres klassificering
Barrierer er kendetegnet ved flere funktioner:
- Efter oprindelse (genetisk klassificering): naturlig; teknologisk (opstår i processen med menneskelig aktivitet); naturlig-teknologisk.
- Efter størrelse: makrogeokemiske barrierer, hvor et fald i migrationsprocesser forekommer i afstande af størrelsesordenen tusinder af meter; mesobarrierer (fra flere meter til 1 km); mikrobarrierer (fra nogle få millimeter til flere meter).
- Af arten af bevægelse af stoffer: bilateral - migration af strømme fra forskellige sider, forskellige typer associationer kan aflejres i barrieren (vist i figuren nedenfor); lateral (subhorisontal); mobil; radial (sub-lodret).
- Ifølge måden stoffer kommer ind på: diffusion; infiltration.
Naturlige og menneskeskabte typer
Blandt ovennævnte typer geokemiske barrierer skelnes følgende klasser:
- Mekanisk. Under migration af stoffer ændres deres fase ikke, men de bevæger sig (oftest inden for biosfæren). Et eksempel er rullen af affald langs bjergskråningerne.
- Fysisk-kemisk. Barrierer opstår som følge af ændringer i det fysisk-kemiske miljø. På nuværende tidspunkt er denne klasse af fænomener den mest undersøgte og systematiserede (dens beskrivelse er givet nedenfor).
- Biogeokemiske (fytobarrierer og zoobarrierer). De er karakteriseret ved en ændring i statens form og en lille migrationsvej. Oftest er en sådan barriere forbundet med akkumulering af kemiske elementer som følge af den vitale aktivitet af dyr og planter. Denne klasse omfatter både naturlige og menneskeskabte geokemiske barrierer (affaldsmigration på landbrugsjord og græsgange).
Komplekse barrierer
Når flere klasser af disse fænomener er overlejret i rummet, opstår der en kompleks geokemisk barriere, som er isoleret i en separat uafhængig kategori. Forskere mener, at sådanne barrierer under naturlige forhold indtager et af de førende steder. Et eksempel er kombinationen af ilt- og sorptionsbarrierer i bjergrige områder:
- fjedre, der stiger op til jordens overflade i glinsende horisonter, er mættede med opløste jernhydroxider, som oxideres under påvirkning af atmosfærisk luft (iltbarriere);
- udfældende kolloider er gode sorbenter for andrekemiske forbindelser;
- som følge heraf dannes en anden sorptionsbarriere.
Den store rolle, komplekse barrierer spiller, er også bevist af, at mange mineralforekomster blev dannet på grund af dem.
Sorts af fysiske og kemiske barrierer
Der skelnes mellem følgende typer fysiske og kemiske barrierer:
- Oxygen. Oxidation sker ved tilstedeværelse af en stor mængde frit ilt i vandet, der nærmer sig barrieren.
- Sulfid (hydrogensulfid). Udfældning af stoffer i reaktion med H2S.
- Gley. Denne barriere er karakteriseret ved en reducerende reaktion (uden frit oxygen og svovlbrinte).
- Alkalisk. Som et resultat af faldet i surhedsgraden, dannelsen af hydroxider og carbonater, som udfældes til et uopløseligt bundfald.
- Syre. Ved et fald i pH observeres dannelsen af tungtopløselige s alte.
- Fordampning. Koncentrationen af migrerende stoffer stiger på grund af vandfordampning og s altkrystallisation.
- Sorption. Der er en udvinding af visse stoffer på grund af naturlige sorbenter (ler, humus og andre).
- Termodynamisk. Forøgelse af koncentrationen og udfældningen af stoffer med skarpe udsving i tryk og temperatur. Denne proces er mest udt alt i vand, der indeholder kulsyre.
Underklasser
Blandt gruppen af fysiske og kemiske barrierer er der også en graduering efter underklasser. i altder er 69 af dem. De adskiller sig i syre-base-karakteristika for hver type barrierer.
Blandt de mekaniske barrierer er der underklasser afhængigt af aggregeringstilstanden og andre karakteristika ved stoffet i migrationsstrømmen:
- mineraler og isomorfe urenheder;
- opløste gasser (damp);
- kolloide systemer;
- forbindelser af syntetisk oprindelse;
- dyr og planteorganismer.
Eksempler
Simple eksempler på geokemiske barrierer i den fysisk-kemiske klasse er som følger:
- I et fugtigt klima i skovene dannes et kraftigt kuld af nedfaldne blade. Et karakteristisk træk ved grundvand under sådanne forhold er, at det er iltfattigt. Som et resultat udvaskes kemiske elementer fra jorden, herunder mangan og jern. Når de når overfladen, begynder deres oxidation med dannelsen af uopløselige hydroxider (iltbarriere). Denne mekanisme fører til dannelsen af naturlige svovlaflejringer.
- Hvis der er aflejringer af mineraler, der indeholder sulfider af jern og andre metaller på et højtliggende jordstykke, så bidrager deres udvaskning ved naturlig nedbør til dannelsen af grundvand med en sur reaktion af miljøet. I lavlandet, under høj luftfugtighed og anaerobe (iltfri) forhold, reduceres sulfater til sulfider (sulfidbarriere). Aflejringer af kobber, selen og uran er ofte begrænset til en sådan mekanisme.
- Hvis jorden er sammensat af kalkstenklipper, derefter i et fugtigt klima, under påvirkning af rådnende organiske rester, udvaskes jern, nikkel, kobber, kobolt og andre grundstoffer. Kalksten skaber en alkalisk geokemisk barriere, der hjælper med at neutralisere surt grundvand og danner uopløselige hydroxider.
Sociale barrierer
I moderne geokemi skelnes der også en ny underklasse - sociale geokemiske barrierer. Deres kendetegn er, at de ikke tidligere er opstået under naturlige forhold for de forbindelser, der er koncentreret om dem. Barrierer af denne underklasse betragtes kun i sammenhæng med menneskeskabte eller komplekse geokemiske barrierer.
Blandt dem er der 4 underklasser:
- husholdning (deponeringsanlæg for fast eller flydende husholdningsaffald);
- konstruktion;
- industriel;
- blandede barrierer (deponeringsanlæg til bygge-, industri- og husholdningsaffald).
