Geokemiallisen esteen käsite liittyy ihmisen aiheuttamaan ympäristön saastumiseen, joka johtuu kemikaalien kulkeutumisesta sateen, maanalaisten tai pintavesien mukana. Haitallisten yhdisteiden pitoisuus voi nousta vaaraluokkaan 1, ja niiden suurimmat sallitut arvot voivat ylittyä useita kertoja, mikä johtaa geokemiallisten poikkeamien esiintymiseen pohjavedessä ja altaissa jopa suurilla etäisyyksillä pilaantumislähteestä. Geokemiallisten esteiden tutkimukset ovat antaneet uutta tietoa mahdollisuudesta vähentää myrkyllisten yhdisteiden liikkuvuutta.
Määritelmä
Termin "geokemiallinen este" otti ensimmäisenä käyttöön venäläinen tiedemies AI Perelman. Sen ydin on maankuoren alueen nimeäminen, jossa vaeltamisen intensiteetti ja kemikaalien pitoisuus laskee jyrkästi. Tämän seurauksena ne siirtyvät teknogeenisen dispersion tilasta vakaisiin mineraaliyhdistelmiin. Näihin esteisiin on totuttusuojella ympäristöä teollisuuden saasteilta.
Tätä teoriaa käytetään laajimmin ekologiassa, geologiassa, maisemien, v altamerten ja merien geokemiassa. Yksinkertainen esimerkki esteestä on rauta-ioneilla kyllästetyn pohjaveden kulkeutuminen. Maan alla tämä alkuaine on lähes täysin liuennut nesteeseen. Päästyessään pintaan rauta hapettuu hapen vaikutuksesta ja metalli saostuu suolan muodossa, eli se siirtyy mineraalifaasiin. Sama ilmiö havaitaan, kun rautaliuosta kuljetetaan vesiputkien läpi. Tässä tapauksessa he puhuvat ihmisen tekemästä esteestä.
Geokemialliset esteet ja niiden luokittelu
Esteet erottuvat useista ominaisuuksista:
- Alkuperän mukaan (geneettinen luokittelu): luonnollinen; teknogeeninen (syntyy ihmisen toiminnan prosessissa); luonnollinen-teknogeeninen.
- Koon mukaan: makrogeokemialliset esteet, joissa migraatioprosessit vähenevät tuhansien metrien luokkaa olevilla etäisyyksillä; mesoesteet (useasta metristä 1 kilometriin); mikroesteet (muutamista millimetreistä useisiin metreihin).
- Aineiden liikkeen luonteen mukaan: kahdenvälinen - virtausten kulkeutuminen eri puolilta, erityyppisiä assosiaatioita voi kerrostua esteeseen (näkyy alla olevassa kuvassa); lateraalinen (subhorisontaalinen); matkapuhelin; säteittäinen (subvertical).
- Aineiden sisääntulotavan mukaan: diffuusio; soluttautuminen.
Luonnolliset ja ihmisen tekemät tyypit
Yllä mainituista geokemiallisista estetyypeistä erotetaan seuraavat luokat:
- Mekaaninen. Aineiden vaeltamisen aikana niiden vaihe ei muutu, mutta ne liikkuvat (useimmiten biosfäärin sisällä). Esimerkki on roskien vieriminen vuorten rinteitä pitkin.
- Fysikaalis-kemiallinen. Esteitä syntyy fysikaalis-kemiallisen ympäristön muutosten seurauksena. Tällä hetkellä tämä ilmiöluokka on tutkituin ja systematisoiduin (sen kuvaus on alla).
- Biogeokemiallinen (fytobarriers ja zoobarriers). Niille on ominaista v altion muodon muutos ja pieni muuttoliike. Useimmiten tällainen este liittyy kemiallisten alkuaineiden kertymiseen eläinten ja kasvien elintärkeän toiminnan seurauksena. Tämä luokka sisältää sekä luonnolliset että ihmisen aiheuttamat geokemialliset esteet (jätteiden kulkeutuminen maatalousmailla ja laitumilla).
Monimutkaiset esteet
Kun useita näiden ilmiöiden luokkia asetetaan päällekkäin avaruudessa, syntyy monimutkainen geokemiallinen este, joka on eristetty erilliseksi itsenäiseksi kategoriaksi. Tutkijat uskovat, että luonnollisissa olosuhteissa tällaiset esteet ovat yksi johtavista paikoista. Esimerkki on happi- ja sorptioesteiden yhdistelmä vuoristoalueilla:
- gleyhorisontissa maan pinnalle kohoavat lähteet ovat kyllästyneet liuenneilla rautahydroksideilla, jotka hapettuvat ilmakehän ilman vaikutuksesta (happisulku);
- saostuvat kolloidit ovat hyviä sorbentteja muillekemialliset yhdisteet;
- tämän seurauksena muodostuu toinen sorptioeste.
Monimutkaisten esteiden suuresta roolista todistaa myös se, että monet mineraaliesiintymät muodostuivat niiden ansiosta.
Erilaiset fysikaaliset ja kemialliset esteet
Seuraavan tyyppiset fysikaaliset ja kemialliset esteet erotetaan toisistaan:
- Happi. Hapetus tapahtuu, kun estettä lähestyvissä vesissä on suuri määrä vapaata happea.
- Sulfidi (rikkivety). Aineiden saostuminen reaktiossa H2S.
- Gley. Tälle esteelle on ominaista pelkistysreaktio (ilman vapaata happea ja rikkivetyä).
- Emäksinen. Happamuuden vähenemisen seurauksena muodostuu hydroksideja ja karbonaatteja, jotka saostuvat liukenemattomaksi sakaksi.
- Happo. pH:n laskussa havaitaan niukkaliukoisten suolojen muodostumista.
- Haihtuva. Vaeltavien aineiden pitoisuus kasvaa veden haihtumisen ja suolan kiteytymisen seurauksena.
- Sorptio. Tietyt aineet uutetaan luonnollisten sorbenttien (savi, humus ja muut) ansiosta.
- Termodynaaminen. Lisäämällä aineiden pitoisuutta ja saostumista, joissa paine ja lämpötila vaihtelevat voimakkaasti. Tämä prosessi on voimakkain hiilihappoa sisältävissä vesissä.
alaluokat
Fysikaalisten ja kemiallisten esteiden joukossa on myös asteikko alaluokkien mukaan. Kaikki yhteensäniitä on 69. Ne eroavat happo-emäs-ominaisuuksiltaan kunkin suojatyypin os alta.
Mekaanisten esteiden joukossa on alaluokkia, jotka riippuvat aggregaatiotilasta ja muista siirtymävirtauksen aineen ominaisuuksista:
- mineraalit ja isomorfiset epäpuhtaudet;
- liuenneet kaasut (höyry);
- kolloidijärjestelmät;
- synteettistä alkuperää olevat yhdisteet;
- eläimet ja kasviorganismit.
Esimerkkejä
Yksinkertaisia esimerkkejä fysikaalis-kemiallisen luokan geokemiallisista esteistä ovat seuraavat:
- Kosteassa ilmastossa metsissä muodostuu voimakas pentue pudonneita lehtiä. Pohjaveden erottuva piirre tällaisissa olosuhteissa on se, että se on happiton. Tämän seurauksena maaperästä huuhtoutuu kemiallisia alkuaineita, mukaan lukien mangaani ja rauta. Kun ne saavuttavat pinnan, niiden hapettuminen alkaa liukenemattomien hydroksidien (happiesteen) muodostumisella. Tämä mekanismi johtaa alkuperäisten rikkikerrostumien muodostumiseen.
- Jos korkealla tontilla on raudan ja muiden metallien sulfideja sisältäviä mineraaliesiintymiä, niiden huuhtoutuminen luonnollisen sateen vaikutuksesta edistää pohjaveden muodostumista ympäristön happamalla reaktiolla. Alankomailla korkeassa kosteudessa ja anaerobisissa (hapettomissa) olosuhteissa sulfaatit pelkistyvät sulfideiksi (sulfidisulku). Kuparin, seleenin ja uraanin esiintymät rajoittuvat usein tällaiseen mekanismiin.
- Jos maaperä koostuu kalkkikivestäkiviä, sitten kosteassa ilmastossa hajoavien orgaanisten jäämien vaikutuksesta rauta, nikkeli, kupari, koboltti ja muut alkuaineet huuhtoutuvat. Kalkkikivet muodostavat alkalisen geokemiallisen esteen, joka auttaa neutraloimaan hapanta pohjavettä ja muodostamaan liukenemattomia hydroksideja.
Sosiaaliset esteet
Nykyaikaisessa geokemiassa erotetaan myös uusi alaluokka - sosiaaliset geokemialliset esteet. Niiden erottuva piirre on, että niitä ei ole aiemmin syntynyt luonnollisissa olosuhteissa niille keskittyville yhdisteille. Tämän alaluokan esteet otetaan huomioon vain ihmisen tekemien tai monimutkaisten geokemiallisten esteiden yhteydessä.
Niiden joukossa on 4 alaluokkaa:
- kotitalous (kiinteiden tai nestemäisten kotitalousjätteiden kaatopaikat);
- rakentaminen;
- teollisuus;
- sekaesteet (rakennus-, teollisuus- ja kotitalousjätteiden kaatopaikat).
