El concepte de barrera geoquímica està associat a la contaminació del medi ambient provocada per l'home com a resultat de la migració de substàncies químiques juntament amb la precipitació, els fluxos d'aigua subterrània o superficial. La concentració de compostos nocius pot assolir la classe de perill 1, i els seus valors màxims permesos es poden superar diverses vegades, cosa que condueix a l'aparició d'anomalies geoquímiques a les aigües subterrànies i als embassaments fins i tot a grans distàncies de la font de contaminació. Els estudis de barreres geoquímiques han aportat nova informació sobre la possibilitat de reduir la mobilitat dels compostos tòxics.
Definició
El terme "barrera geoquímica" va ser introduït per primera vegada pel científic rus AI Perelman. La seva essència rau en la designació de l'àrea de l'escorça terrestre, on hi ha una forta disminució de la intensitat de la migració i la concentració de productes químics. Com a resultat, passen de l'estat de dispersió tecnogènica a associacions minerals estables. Aquestes barreres estan acostumadesprotegir el medi ambient de la contaminació industrial.
Aquesta teoria s'utilitza més en ecologia, geologia, geoquímica de paisatges, oceans i mars. Un exemple senzill de barrera és la migració d'aigües subterrànies saturades amb ions de ferro. Sota terra, aquest element es dissol gairebé completament en el líquid. En arribar a la superfície, el ferro s'oxida sota la influència de l'oxigen, i el metall precipita en forma de sal, és a dir, passa a la fase mineral. El mateix fenomen s'observa quan la solució de ferro es transporta a través de canonades d'aigua. En aquest cas, parlen d'una barrera creada per l'home.
Barreres geoquímiques i la seva classificació
Les barreres es distingeixen per diverses característiques:
- Per origen (classificació genètica): natural; tecnogènics (que sorgeixen en el procés de l'activitat humana); tecnogènic natural.
- Per mida: barreres macrogeoquímiques, en què es produeix una disminució dels processos migratoris a distàncies de l'ordre de milers de metres; mesobarreres (des de diversos metres fins a 1 km); microbarreres (des d'uns quants mil·límetres fins a diversos metres).
- Per la naturalesa del moviment de substàncies: bilateral - migració de fluxos des de diferents costats, es poden dipositar diferents tipus d'associacions a la barrera (que es mostra a la figura següent); lateral (subhoritzontal); mòbil; radial (subvertical).
- Segons la manera com entren les substàncies: difusió; infiltració.
Tipus naturals i artificials
Entre els tipus de barreres geoquímiques anteriors, es distingeixen les classes següents:
- Mecànic. Durant la migració de substàncies, la seva fase no canvia, però es mouen (la majoria de vegades dins de la biosfera). Un exemple és el rodatge de runes pels vessants de les muntanyes.
- Físicoquímics. Les barreres sorgeixen com a conseqüència dels canvis en l'entorn fisicoquímic. En l'actualitat, aquesta classe de fenòmens és la més estudiada i sistematitzada (a continuació es presenta la seva descripció).
- Biogeoquímica (fitobarreres i zoobarreres). Es caracteritzen per un canvi en la forma de l'estat i un petit camí de migració. Molt sovint, aquesta barrera s'associa amb l'acumulació d'elements químics com a resultat de l'activitat vital dels animals i les plantes. Aquesta classe inclou barreres geoquímiques tant naturals com artificials (migració de residus a terres agrícoles i pastures).
Barreres complexes
Quan es superposen diverses classes d'aquests fenòmens a l'espai, sorgeix una barrera geoquímica complexa, que s'aïlla en una categoria independent independent. Els científics creuen que en condicions naturals, aquestes barreres ocupen un dels llocs principals. Un exemple és la combinació de barreres d'oxigen i d'absorció a les zones muntanyoses:
- les fonts que pugen a la superfície de la terra en horitzons gley estan saturats d'hidròxids fèrrics dissolts, que s'oxiden sota la influència de l'aire atmosfèric (barrera d'oxigen);
- precipitants són bons absorbents per als altrescompostos químics;
- com a resultat, es forma una segona barrera d'absorció.
Els col·loides
El gran paper de les barreres complexes també s'evidencia pel fet que es van formar molts jaciments minerals a causa d'ells.
Varietats de barreres físiques i químiques
Es distingeixen els següents tipus de barreres físiques i químiques:
- Oxigen. L'oxidació es produeix en presència d'una gran quantitat d'oxigen lliure a les aigües que s'acosten a la barrera.
- Sulfur (sulfur d'hidrogen). Precipitació de substàncies en reacció amb H2S.
- Gley. Aquesta barrera es caracteritza per una reacció reductora (sense oxigen lliure ni sulfur d'hidrogen).
- Alcalí. Com a conseqüència de la disminució de l'acidesa, la formació d'hidròxids i carbonats, que precipiten en un precipitat insoluble.
- Àcid. Amb una disminució del pH, s'observa la formació de sals poc solubles.
- Evaporatiu. La concentració de substàncies migratòries augmenta a causa de l'evaporació de l'aigua i la cristal·lització de la sal.
- Sorpció. Hi ha una extracció de determinades substàncies a causa dels sorbents naturals (argila, humus i altres).
- Termodinàmica. Augment de la concentració i precipitació de substàncies amb una forta fluctuació de pressió i temperatura. Aquest procés és més pronunciat a les aigües que contenen àcid carbònic.
Subclasses
En el grup de barreres físiques i químiques, també hi ha una gradació per subclasses. Totaln'hi ha 69. Es diferencien en les característiques àcid-base per a cada tipus de barreres.
Entre les barreres mecàniques, hi ha subclasses en funció de l'estat d'agregació i altres característiques de la substància en el flux de migració:
- minerals i impureses isomòrfiques;
- gasos dissolts (vapor);
- sistemes col·loïdals;
- compostos d'origen sintètic;
- animals i organismes vegetals.
Exemples
Exemples senzills de barreres geoquímiques de la classe fisicoquímica són els següents:
- En un clima humit als boscos, es forma una poderosa camada de fulles caigudes. Una característica distintiva de les aigües subterrànies en aquestes condicions és que són pobres en oxigen. Com a resultat, els elements químics es lixivien del sòl, inclosos el manganès i el ferro. Quan arriben a la superfície, la seva oxidació comença amb la formació d'hidròxids insolubles (barrera d'oxigen). Aquest mecanisme condueix a la formació de dipòsits de sofre natius.
- Si hi ha dipòsits de minerals que contenen sulfurs de ferro i altres metalls en un terreny elevat, aleshores el seu rentat per precipitació natural contribueix a la formació d'aigües subterrànies amb una reacció àcida del medi ambient. A les terres baixes, en condicions d'humitat elevada i anaeròbies (sense oxigen), els sulfats es redueixen a sulfurs (barrera de sulfurs). Els dipòsits de coure, seleni i urani sovint es limiten a aquest mecanisme.
- Si el sòl està compost de pedra calcàriaroques, llavors en un clima humit, sota la influència de residus orgànics en descomposició, es lixivien ferro, níquel, coure, cob alt i altres elements. Les pedres calcàries creen una barrera geoquímica alcalina que ajuda a neutralitzar les aigües subterrànies àcides i a formar hidròxids insolubles.
Barreres socials
A la geoquímica moderna, també es distingeix una nova subclasse: les barreres geoquímiques socials. La seva característica distintiva és que no han sorgit prèviament en condicions naturals per aquells compostos que s'hi concentren. Les barreres d'aquesta subclasse només es consideren en el context de les barreres geoquímiques complexes o artificials.
Entre ells hi ha 4 subclasses:
- casa (abocadors de residus domèstics sòlids o líquids);
- construcció;
- industrial;
- barreres mixtes (abocadors de residus de construcció, industrials i domèstics).
