Il concetto di barriera geochimica è associato all'inquinamento dell'ambiente causato dall'uomo a causa della migrazione di sostanze chimiche insieme alle precipitazioni, ai flussi di acque sotterranee o superficiali. La concentrazione di composti nocivi può raggiungere la classe di pericolo 1 e i loro valori massimi consentiti possono essere superati più volte, il che porta al verificarsi di anomalie geochimiche nelle acque sotterranee e nei serbatoi anche a grandi distanze dalla fonte di inquinamento. Gli studi sulle barriere geochimiche hanno fornito nuove informazioni sulla possibilità di ridurre la mobilità dei composti tossici.
Definizione
Il termine "barriera geochimica" è stato introdotto per la prima volta dallo scienziato russo AI Perelman. La sua essenza sta nella designazione dell'area della crosta terrestre, dove c'è una forte diminuzione dell'intensità della migrazione e della concentrazione di sostanze chimiche. Di conseguenza, passano dallo stato di dispersione tecnogenica ad associazioni minerali stabili. Queste barriere sono abituateproteggere l'ambiente dall'inquinamento industriale.
Questa teoria è ampiamente utilizzata in ecologia, geologia, geochimica dei paesaggi, oceani e mari. Un semplice esempio di barriera è la migrazione di acque sotterranee sature di ioni ferro. Sotto terra, questo elemento è quasi completamente dissolto nel liquido. Quando raggiunge la superficie, il ferro viene ossidato sotto l'influenza dell'ossigeno e il metallo precipita sotto forma di sale, cioè passa nella fase minerale. Lo stesso fenomeno si osserva quando la soluzione di ferro viene trasportata attraverso tubi dell'acqua. In questo caso si parla di una barriera creata dall'uomo.
Barriere geochimiche e loro classificazione
Le barriere si distinguono per diverse caratteristiche:
- Per origine (classificazione genetica): naturale; tecnogenico (derivante nel processo dell'attività umana); naturale-tecnogenico.
- Per dimensione: barriere macrogeochimiche, in cui si verifica una diminuzione dei processi migratori a distanze dell'ordine di migliaia di metri; mesobarriere (da diversi metri a 1 km); microbarriere (da pochi millimetri a diversi metri).
- Per natura del movimento di sostanze: bilaterale - migrazione di flussi da diverse parti, diversi tipi di associazioni possono essere depositate nella barriera (mostrata nella figura seguente); laterale (suborizzontale); mobile; radiale (sub-verticale).
- Secondo il modo in cui le sostanze entrano: diffusione; infiltrazione.
Tipi naturali e artificiali
Tra i suddetti tipi di barriere geochimiche, si distinguono le seguenti classi:
- Meccanico. Durante la migrazione delle sostanze, la loro fase non cambia, ma si spostano (il più delle volte all'interno della biosfera). Un esempio è il rotolamento di detriti lungo i pendii delle montagne.
- Fisico-chimico. Le barriere sorgono a seguito di cambiamenti nell'ambiente fisico-chimico. Attualmente, questa classe di fenomeni è la più studiata e sistematizzata (la sua descrizione è data di seguito).
- Biogeochimico (fitobarriere e zoobarriere). Sono caratterizzati da un cambiamento nella forma dello Stato e da un piccolo percorso migratorio. Molto spesso, una tale barriera è associata all'accumulo di elementi chimici a seguito dell'attività vitale di animali e piante. Questa classe include barriere geochimiche naturali e artificiali (migrazione di rifiuti su terreni agricoli e pascoli).
Barriere complesse
Quando diverse classi di questi fenomeni si sovrappongono nello spazio, sorge una complessa barriera geochimica, che viene isolata in una categoria separata e indipendente. Gli scienziati ritengono che in condizioni naturali tali barriere occupino uno dei posti principali. Un esempio è la combinazione di ossigeno e barriere di assorbimento nelle aree montuose:
- Le sorgenti che salgono sulla superficie terrestre in orizzonti gley sono sature di idrossidi ferrici disciolti, che vengono ossidati sotto l'influenza dell'aria atmosferica (barriera all'ossigeno);
- I colloidi precipitanti sono buoni assorbenti per gli altricomposti chimici;
- di conseguenza, si forma una seconda barriera di assorbimento.
Il grande ruolo delle barriere complesse è evidenziato anche dal fatto che a causa loro si sono formati molti giacimenti minerari.
Varietà di barriere fisiche e chimiche
Si distinguono i seguenti tipi di barriere fisiche e chimiche:
- Ossigeno. L'ossidazione avviene in presenza di una grande quantità di ossigeno libero nelle acque che si avvicinano alla barriera.
- Solfuro (acido solfidrico). Precipitazione di sostanze in reazione con H2S.
- Gley. Questa barriera è caratterizzata da una reazione riducente (senza ossigeno libero e acido solfidrico).
- Alcalino A seguito della diminuzione dell'acidità, si formano idrossidi e carbonati, che precipitano in un precipitato insolubile.
- Acido. Con una diminuzione del pH si osserva la formazione di sali poco solubili.
- Evaporativo. La concentrazione di sostanze migratorie aumenta a causa dell'evaporazione dell'acqua e della cristallizzazione dei sali.
- Assorbimento. C'è un'estrazione di alcune sostanze a causa di assorbenti naturali (argilla, humus e altri).
- Termodinamico. Aumentare la concentrazione e la precipitazione di sostanze con forti fluttuazioni di pressione e temperatura. Questo processo è più pronunciato nelle acque contenenti acido carbonico.
Sottoclassi
Tra il gruppo delle barriere fisiche e chimiche, c'è anche una gradazione per sottoclassi. Totalece ne sono 69. Differiscono nelle caratteristiche acido-base per ogni tipo di barriera.
Tra le barriere meccaniche esistono sottoclassi dipendenti dallo stato di aggregazione e da altre caratteristiche della sostanza nel flusso migratorio:
- minerali e impurità isomorfe;
- gas disciolti (vapore);
- sistemi colloidali;
- composti di origine sintetica;
- animali e organismi vegetali.
Esempi
Semplici esempi di barriere geochimiche della classe fisico-chimica sono i seguenti:
- In un clima umido nelle foreste, si forma una potente cucciolata di foglie cadute. Una caratteristica distintiva delle acque sotterranee in tali condizioni è che sono povere di ossigeno. Di conseguenza, gli elementi chimici vengono lisciviati dal suolo, inclusi manganese e ferro. Quando raggiungono la superficie, la loro ossidazione inizia con la formazione di idrossidi insolubili (barriera all'ossigeno). Questo meccanismo porta alla formazione di depositi di zolfo nativi.
- Se ci sono depositi di minerali contenenti solfuri di ferro e altri metalli su un appezzamento di terreno elevato, il loro dilavamento per precipitazione naturale contribuisce alla formazione di acque sotterranee con una reazione acida dell'ambiente. In pianura, in condizioni di elevata umidità e anaerobiosi (prive di ossigeno), i solfati sono ridotti a solfuri (barriera sulfureo). I depositi di rame, selenio e uranio sono spesso limitati a tale meccanismo.
- Se il terreno è composto da calcarerocce, quindi in un clima umido, sotto l'influenza di residui organici in decomposizione, vengono lisciviati ferro, nichel, rame, cob alto e altri elementi. I calcari creano una barriera geochimica alcalina che aiuta a neutralizzare le acque sotterranee acide e a formare idrossidi insolubili.
Barriere sociali
Nella moderna geochimica, si distingue anche una nuova sottoclasse: le barriere geochimiche sociali. La loro caratteristica distintiva è che non si sono manifestati in precedenza in condizioni naturali per quei composti che si concentrano su di essi. Le barriere di questa sottoclasse sono considerate solo nel contesto di barriere geochimiche artificiali o complesse.
Tra queste ci sono 4 sottoclassi:
- domestico (discariche di rifiuti domestici solidi o liquidi);
- costruzione;
- industriale;
- barriere miste (discariche per rifiuti edili, industriali e domestici).
