A geokémiai gát fogalma a vegyi anyagok csapadékkal, felszín alatti vagy felszíni vízáramlással együtt történő migrációja következtében ember által okozott környezetszennyezéshez kapcsolódik. A káros vegyületek koncentrációja elérheti az 1. veszélyességi osztályt, és a megengedett maximális értékeik többszörösen is túlléphetők, ami geokémiai anomáliák előfordulásához vezet a talajvízben és a tározókban még a szennyező forrástól nagy távolságra is. A geokémiai gátak tanulmányozása új információkkal szolgált a mérgező vegyületek mobilitása csökkentésének lehetőségéről.
Definíció
A „geokémiai gát” kifejezést először AI Perelman orosz tudós vezette be. Lényege a földkéreg területének kijelölésében rejlik, ahol a migráció intenzitása és a vegyi anyagok koncentrációja meredeken csökken. Ennek eredményeként a technogén diszperzió állapotából stabil ásványi társulásokba kerülnek. Ezeket az akadályokat szoktákvédi a környezetet az ipari szennyezéstől.
Ezt az elméletet a legszélesebb körben használják a tájak, óceánok és tengerek ökológiájában, geológiájában, geokémiájában. A gát egyszerű példája a vasionokkal telített talajvíz migrációja. A föld alatt ez az elem szinte teljesen feloldódik a folyadékban. Felszínre jutva a vas oxigén hatására oxidálódik, és a fém só formájában kicsapódik, vagyis átmegy az ásványi fázisba. Ugyanez a jelenség figyelhető meg, amikor a vasoldatot vízvezetékeken keresztül szállítják. Ebben az esetben ember alkotta akadályról beszélnek.
Geokémiai akadályok és osztályozásuk
Az akadályokat számos jellemző különbözteti meg:
- Származás szerint (genetikai besorolás): természetes; technogén (az emberi tevékenység során keletkezik); természetes-technogén.
- Méret szerint: makrogeokémiai gátak, amelyekben a migrációs folyamatok csökkenése több ezer méteres nagyságrendű távolságban következik be; mezobarrierek (több métertől 1 km-ig); mikrogátak (néhány millimétertől több méterig).
- Az anyagok mozgásának természetéből adódóan: kétoldalú - az áramlások különböző oldalakról történő migrációja, különböző típusú asszociációk rakódhatnak le a gátban (az alábbi ábrán látható); oldalsó (szubhorizontális); Mobil; radiális (szubfüggőleges).
- Az anyagok bejutásának módja szerint: diffúzió; beszivárgás.
Természetes és mesterséges típusok
A fenti típusú geokémiai korlátok között a következő osztályokat különböztetjük meg:
- Mechanikus. Az anyagok migrációja során fázisuk nem változik, de mozognak (leggyakrabban a bioszférán belül). Példa erre a törmelék gördülése a hegyek lejtőin.
- Fizikai-kémiai. Az akadályok a fiziko-kémiai környezet változásai következtében keletkeznek. Jelenleg ez a jelenségcsoport a leginkább tanulmányozott és rendszerezett (leírását az alábbiakban közöljük).
- Biogeokémiai (fitobarrierek és zoobarriers). Jellemző rájuk az államforma változása és a kis vándorlási út. Leggyakrabban egy ilyen akadály az állatok és növények létfontosságú tevékenysége következtében felhalmozódó kémiai elemekhez kapcsolódik. Ebbe az osztályba tartoznak mind a természetes, mind az ember által alkotott geokémiai akadályok (a hulladékok migrációja a mezőgazdasági területeken és legelőkön).
Komplex akadályok
Amikor ezeknek a jelenségeknek több osztálya egymásra helyeződik a térben, összetett geokémiai gát keletkezik, amely egy különálló, független kategóriába esik. A tudósok úgy vélik, hogy természetes körülmények között az ilyen akadályok az egyik vezető helyet foglalják el. Példa erre az oxigén- és szorpciós akadályok kombinációja hegyvidéki területeken:
- a gley horizontokban a föld felszínére emelkedő források oldott vas-hidroxiddal telítettek, amelyek a légköri levegő hatására oxidálódnak (oxigén gát);
- a kicsapódó kolloidok jó szorbensek mások számárakémiai vegyületek;
- Ennek eredményeként egy második szorpciós gát képződik.
A komplex gátak nagy szerepét bizonyítja az is, hogy sok ásványlelőhely keletkezett miattuk.
Változatos fizikai és kémiai gátak
A következő típusú fizikai és kémiai akadályok különböztethetők meg:
- Oxigén. Az oxidáció nagy mennyiségű szabad oxigén jelenlétében megy végbe a gáthoz közeledő vizekben.
- Szulfid (hidrogén-szulfid). A H2S.
- Gley. Ezt az akadályt redukáló reakció jellemzi (szabad oxigén és hidrogén-szulfid nélkül).
- Lúgos. A savasság csökkenése következtében hidroxidok és karbonátok képződnek, amelyek oldhatatlan csapadékká válnak ki.
- Sav. A pH csökkenésével gyengén oldódó sók képződése figyelhető meg.
- Elpárologtató. A vándorló anyagok koncentrációja a víz elpárolgása és a sókristályosodás miatt nő.
- Szorpció. Bizonyos anyagokat a természetes szorbensek (agyag, humusz és mások) extrahálnak.
- Termodinamikai. Az éles nyomás- és hőmérsékletingadozású anyagok koncentrációjának és kiválásának növelése. Ez a folyamat a szénsavat tartalmazó vizekben a legkifejezettebb.
anyagok kicsapása
Alosztályok
A fizikai és kémiai akadályok csoportja között van egy alosztályonkénti fokozatosság is. Teljes69 van belőlük. A sav-bázis jellemzőikben különböznek az egyes gáttípusoknál.
A mechanikai akadályok között vannak alosztályok, amelyek az aggregáció állapotától és a migrációs áramlásban lévő anyag egyéb jellemzőitől függenek:
- ásványi anyagok és izomorf szennyeződések;
- oldott gázok (gőz);
- kolloid rendszerek;
- szintetikus eredetű vegyületek;
- állatok és növényi szervezetek.
Példák
A fizikai-kémiai osztályba tartozó geokémiai akadályok egyszerű példái a következők:
- Az erdők párás klímájában erőteljes lehullott levelek képződnek. A felszín alatti vizek megkülönböztető jellemzője ilyen körülmények között, hogy oxigénszegény. Ennek eredményeként a kémiai elemek kilúgozódnak a talajból, beleértve a mangánt és a vasat. Amikor elérik a felszínt, oxidációjuk oldhatatlan hidroxidok (oxigéngát) képződésével kezdődik. Ez a mechanizmus natív kénlerakódások kialakulásához vezet.
- Ha egy megemelt földterületen vas- és más fém-szulfidokat tartalmazó ásványi lerakódások találhatók, akkor ezek természetes csapadékkal történő kimosása hozzájárul a talajvíz kialakulásához a környezet savas reakciójával. Alföldön, magas páratartalom és anaerob (oxigénmentes) körülmények között a szulfátok szulfidokká redukálódnak (szulfidgát). A réz-, szelén- és uránlerakódások gyakran egy ilyen mechanizmusra korlátozódnak.
- Ha a talaj mészkőből állkőzetekben, majd nedves éghajlaton, bomló szerves maradványok hatására kimosódik a vas, a nikkel, a réz, a kob alt és egyéb elemek. A mészkövek lúgos geokémiai gátat hoznak létre, amely segít semlegesíteni a savas talajvizet és oldhatatlan hidroxidot képez.
Társadalmi akadályok
A modern geokémiában egy új alosztály is megkülönböztethető: a társadalmi geokémiai akadályok. Megkülönböztető jellemzőjük, hogy korábban nem keletkeztek természetes körülmények között azokra a vegyületekre, amelyek rájuk koncentrálódnak. Ennek az alosztálynak az akadályait csak az ember alkotta vagy összetett geokémiai akadályok összefüggésében veszik figyelembe.
Köztük 4 alosztály van:
- háztartás (szilárd vagy folyékony háztartási hulladéklerakók);
- építés;
- ipari;
- vegyes akadályok (építési, ipari és háztartási hulladéklerakók).
