Η έννοια του γεωχημικού φραγμού συνδέεται με την ανθρωπογενή ρύπανση του περιβάλλοντος ως αποτέλεσμα της μετανάστευσης χημικών ουσιών μαζί με τις κατακρημνίσεις, τις υπόγειες ή επιφανειακές ροές υδάτων. Η συγκέντρωση επιβλαβών ενώσεων μπορεί να φτάσει στην κατηγορία κινδύνου 1 και οι μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές τους μπορεί να ξεπεραστούν πολλές φορές, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνιση γεωχημικών ανωμαλιών στα υπόγεια ύδατα και τις δεξαμενές ακόμη και σε μεγάλες αποστάσεις από την πηγή ρύπανσης. Οι μελέτες των γεωχημικών φραγμών παρείχαν νέες πληροφορίες σχετικά με τη δυνατότητα μείωσης της κινητικότητας των τοξικών ενώσεων.
Ορισμός
Ο όρος «γεωχημικό φράγμα» εισήχθη για πρώτη φορά από τον Ρώσο επιστήμονα AI Perelman. Η ουσία του έγκειται στον προσδιορισμό της περιοχής του φλοιού της γης, όπου παρατηρείται απότομη μείωση της έντασης της μετανάστευσης και της συγκέντρωσης χημικών ουσιών. Ως αποτέλεσμα, περνούν από την κατάσταση της τεχνολογικής διασποράς σε σταθερές ενώσεις ορυκτών. Αυτά τα εμπόδια είναι συνηθισμέναπροστατεύστε το περιβάλλον από τη βιομηχανική ρύπανση.
Αυτή η θεωρία χρησιμοποιείται ευρύτερα στην οικολογία, τη γεωλογία, τη γεωχημεία τοπίων, ωκεανών και θαλασσών. Ένα απλό παράδειγμα φραγμού είναι η μετανάστευση των υπόγειων υδάτων κορεσμένων με ιόντα σιδήρου. Κάτω από το έδαφος, αυτό το στοιχείο είναι σχεδόν πλήρως διαλυμένο στο υγρό. Όταν φτάσει στην επιφάνεια, ο σίδηρος οξειδώνεται υπό την επίδραση του οξυγόνου και το μέταλλο κατακρημνίζεται με τη μορφή άλατος, δηλαδή περνά στην ορυκτή φάση. Το ίδιο φαινόμενο παρατηρείται όταν το διάλυμα σιδήρου μεταφέρεται μέσω σωλήνων νερού. Σε αυτή την περίπτωση, μιλούν για ένα τεχνητό φράγμα.
Γεωχημικά εμπόδια και η ταξινόμησή τους
Τα εμπόδια διακρίνονται από πολλά χαρακτηριστικά:
- Ανά καταγωγή (γενετική ταξινόμηση): φυσική; τεχνογενές (που προκύπτει κατά τη διαδικασία της ανθρώπινης δραστηριότητας). φυσικό-τεχνογενές.
- Κατά μέγεθος: μακρογεωχημικά εμπόδια, στα οποία παρατηρείται μείωση των διαδικασιών μετανάστευσης σε αποστάσεις της τάξης των χιλιάδων μέτρων. μεσοφράγματα (από αρκετά μέτρα έως 1 χλμ). μικροφράγματα (από λίγα χιλιοστά έως πολλά μέτρα).
- Από τη φύση της κίνησης των ουσιών: διμερής - μετανάστευση ροών από διαφορετικές πλευρές, διαφορετικοί τύποι συσχετισμών μπορούν να εναποτεθούν στο φράγμα (φαίνεται στο παρακάτω σχήμα). πλευρική (υποοριζόντια)? κινητό; ακτινική (υποκάθετη).
- Σύμφωνα με τον τρόπο εισόδου των ουσιών: διάχυση; διείσδυση.
Φυσικοί και τεχνητοί τύποι
Μεταξύ των παραπάνω τύπων γεωχημικών φραγμών, διακρίνονται οι ακόλουθες κατηγορίες:
- Μηχανικό. Κατά τη μετανάστευση των ουσιών, η φάση τους δεν αλλάζει, αλλά κινούνται (τις περισσότερες φορές εντός της βιόσφαιρας). Ένα παράδειγμα είναι η κύλιση των συντριμμιών κατά μήκος των πλαγιών των βουνών.
- Φυσικοχημική. Τα εμπόδια προκύπτουν ως αποτέλεσμα των αλλαγών στο φυσικοχημικό περιβάλλον. Επί του παρόντος, αυτή η κατηγορία φαινομένων είναι η πιο μελετημένη και συστηματοποιημένη (η περιγραφή της δίνεται παρακάτω).
- Βιογεωχημικά (φυτοφραγμοί και ζωοφραγμοί). Χαρακτηρίζονται από μια αλλαγή στη μορφή του κράτους και μια μικρή διαδρομή μετανάστευσης. Τις περισσότερες φορές, ένα τέτοιο φράγμα συνδέεται με τη συσσώρευση χημικών στοιχείων ως αποτέλεσμα της ζωτικής δραστηριότητας των ζώων και των φυτών. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει τόσο φυσικά όσο και ανθρωπογενή γεωχημικά εμπόδια (μετανάστευση απορριμμάτων σε γεωργική γη και βοσκότοπους).
Σύνθετα εμπόδια
Όταν πολλές κατηγορίες αυτών των φαινομένων υπερτίθενται στο διάστημα, δημιουργείται ένα σύνθετο γεωχημικό φράγμα, το οποίο απομονώνεται σε μια ξεχωριστή ανεξάρτητη κατηγορία. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι σε φυσικές συνθήκες τέτοια εμπόδια καταλαμβάνουν μια από τις κορυφαίες θέσεις. Ένα παράδειγμα είναι ο συνδυασμός φραγμών οξυγόνου και προσρόφησης σε ορεινές περιοχές:
- πηγές που ανεβαίνουν στην επιφάνεια της γης σε ορίζοντες γλυκού είναι κορεσμένες με διαλυμένα υδροξείδια τρισθενούς σιδήρου, τα οποία οξειδώνονται υπό την επίδραση του ατμοσφαιρικού αέρα (φράγμα οξυγόνου).
- καθιζάνοντα κολλοειδή είναι καλά ροφητικά για άλλουςχημικές ενώσεις;
- ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα δεύτερο φράγμα προσρόφησης.
Τα
Ο μεγάλος ρόλος των πολύπλοκων φραγμών αποδεικνύεται επίσης από το γεγονός ότι πολλά κοιτάσματα ορυκτών σχηματίστηκαν εξαιτίας τους.
Ποικιλίες φυσικών και χημικών φραγμών
Διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι φυσικών και χημικών φραγμών:
- Οξυγόνο. Η οξείδωση συμβαίνει παρουσία μεγάλης ποσότητας ελεύθερου οξυγόνου στα νερά που πλησιάζουν το φράγμα.
- Θειούχο (υδρόθειο). Καθίζηση ουσιών σε αντίδραση με H2S.
- Gley. Αυτό το φράγμα χαρακτηρίζεται από μια αναγωγική αντίδραση (χωρίς ελεύθερο οξυγόνο και υδρόθειο).
- Αλκαλικό Ως αποτέλεσμα της μείωσης της οξύτητας, ο σχηματισμός υδροξειδίων και ανθρακικών αλάτων, τα οποία καθιζάνουν σε αδιάλυτο ίζημα.
- Οξύ. Με μείωση του pH, παρατηρείται σχηματισμός ελάχιστα διαλυτών αλάτων.
- Εξατμιστικό. Η συγκέντρωση των μεταναστευτικών ουσιών αυξάνεται λόγω της εξάτμισης του νερού και της κρυστάλλωσης αλάτων.
- Ρόφηση. Υπάρχει εκχύλιση ορισμένων ουσιών λόγω φυσικών ροφητών (άργιλος, χούμος και άλλα).
- Θερμοδυναμική. Αύξηση της συγκέντρωσης και της καθίζησης ουσιών με απότομη διακύμανση της πίεσης και της θερμοκρασίας. Αυτή η διαδικασία είναι πιο έντονη σε νερά που περιέχουν ανθρακικό οξύ.
Υποκατηγορίες
Μεταξύ της ομάδας των φυσικών και χημικών φραγμών, υπάρχει επίσης μια διαβάθμιση ανά υποκατηγορίες. ΣύνολοΥπάρχουν 69. Διαφέρουν ως προς τα οξεοβασικά χαρακτηριστικά για κάθε τύπο φραγμού.
Μεταξύ των μηχανικών φραγμών, υπάρχουν υποκατηγορίες ανάλογα με την κατάσταση συσσωμάτωσης και άλλα χαρακτηριστικά της ουσίας στη ροή μετανάστευσης:
- ορυκτά και ισομορφικές ακαθαρσίες;
- διαλυμένα αέρια (ατμός);
- κολλοειδή συστήματα;
- ενώσεις συνθετικής προέλευσης;
- ζώα και φυτικοί οργανισμοί.
Παραδείγματα
Απλά παραδείγματα γεωχημικών φραγμών της φυσικοχημικής κατηγορίας είναι τα εξής:
- Σε ένα υγρό κλίμα στα δάση, σχηματίζεται μια ισχυρή στρωμνή από πεσμένα φύλλα. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των υπόγειων υδάτων υπό τέτοιες συνθήκες είναι ότι είναι φτωχά σε οξυγόνο. Ως αποτέλεσμα, χημικά στοιχεία εκπλένονται από το έδαφος, συμπεριλαμβανομένου του μαγγανίου και του σιδήρου. Όταν φτάσουν στην επιφάνεια, η οξείδωσή τους αρχίζει με το σχηματισμό αδιάλυτων υδροξειδίων (φράγμα οξυγόνου). Αυτός ο μηχανισμός οδηγεί στο σχηματισμό αυτοφυών κοιτασμάτων θείου.
- Αν υπάρχουν κοιτάσματα ορυκτών που περιέχουν θειούχα άλατα σιδήρου και άλλα μέταλλα σε ένα υπερυψωμένο οικόπεδο, τότε η έκπλυση τους από τη φυσική κατακρήμνιση συμβάλλει στο σχηματισμό υπόγειων υδάτων με όξινη αντίδραση του περιβάλλοντος. Στα πεδινά, υπό υψηλή υγρασία και αναερόβιες (χωρίς οξυγόνο) συνθήκες, τα θειικά άλατα μειώνονται σε σουλφίδια (θειούχος φραγμός). Τα κοιτάσματα χαλκού, σεληνίου και ουρανίου συχνά περιορίζονται σε έναν τέτοιο μηχανισμό.
- Αν το έδαφος αποτελείται από ασβεστόλιθοπετρώματα, στη συνέχεια σε υγρό κλίμα, υπό την επίδραση οργανικών υπολειμμάτων σε αποσύνθεση, εκπλένονται ο σίδηρος, το νικέλιο, ο χαλκός, το κοβάλτιο και άλλα στοιχεία. Οι ασβεστόλιθοι δημιουργούν ένα αλκαλικό γεωχημικό φράγμα που βοηθά στην εξουδετέρωση των όξινων υπόγειων υδάτων και στο σχηματισμό αδιάλυτων υδροξειδίων.
Κοινωνικοί φραγμοί
Στη σύγχρονη γεωχημεία, διακρίνεται επίσης μια νέα υποκατηγορία - οι κοινωνικοί γεωχημικοί φραγμοί. Το χαρακτηριστικό τους είναι ότι δεν έχουν προκύψει προηγουμένως σε φυσικές συνθήκες για εκείνες τις ενώσεις που συγκεντρώνονται σε αυτές. Τα εμπόδια αυτής της υποκατηγορίας εξετάζονται μόνο στο πλαίσιο ανθρωπογενών ή πολύπλοκων γεωχημικών φραγμών.
Μεταξύ αυτών υπάρχουν 4 υποκατηγορίες:
- οικιακό (χωματερές στερεών ή υγρών οικιακών απορριμμάτων);
- κατασκευή;
- βιομηχανικό;
- μεικτά εμπόδια (χωματερές για κατασκευές, βιομηχανικά και οικιακά απορρίμματα).
