Jeokimyasal bariyer kavramı, kimyasalların yağış, yer altı veya yüzey suyu akışları ile birlikte göç etmesi sonucu çevrenin insan yapımı kirliliği ile ilişkilidir. Zararlı bileşiklerin konsantrasyonu tehlike sınıfı 1'e ulaşabilir ve izin verilen maksimum değerleri birkaç kez aşılabilir, bu da kirlilik kaynağından çok uzak mesafelerde bile yer altı sularında ve rezervuarlarda jeokimyasal anormalliklerin ortaya çıkmasına neden olur. Jeokimyasal engellerle ilgili çalışmalar, toksik bileşiklerin hareketliliğini az altma olasılığı hakkında yeni bilgiler sağlamıştır.
Tanım
"Jeokimyasal bariyer" terimi ilk olarak Rus bilim adamı AI Perelman tarafından tanıtıldı. Özü, göç yoğunluğunda ve kimyasalların konsantrasyonunda keskin bir düşüşün olduğu yer kabuğu alanının belirlenmesinde yatmaktadır. Sonuç olarak, teknojenik dağılım durumundan kararlı mineral birliklerine geçerler. Bu engeller için kullanılançevreyi endüstriyel kirlilikten koruyun.
Bu teori en yaygın olarak ekoloji, jeoloji, manzaraların, okyanusların ve denizlerin jeokimyasında kullanılır. Bariyerin basit bir örneği, demir iyonlarıyla doymuş yer altı suyunun göçüdür. Yerin altında, bu element sıvı içinde neredeyse tamamen çözülür. Yüzeye ulaştığında, demir oksijenin etkisiyle oksitlenir ve metal tuz şeklinde çökelir, yani mineral faza geçer. Aynı olay, demir çözeltisi su borularından taşındığında da gözlenir. Bu durumda insan yapımı bir bariyerden bahsediyorlar.
Jeokimyasal engeller ve sınıflandırılması
Bariyerler çeşitli özelliklerle ayırt edilir:
- Kökene göre (genetik sınıflandırma): doğal; teknojenik (insan faaliyeti sürecinde ortaya çıkan); doğal-teknolojik.
- Boyuta göre: binlerce metrelik mesafelerde migrasyon süreçlerinde bir azalmanın meydana geldiği makrojeokimyasal engeller; mezobariyerler (birkaç metreden 1 km'ye kadar); mikro bariyerler (birkaç milimetreden birkaç metreye kadar).
- Maddelerin hareketinin doğası gereği: iki taraflı - farklı yönlerden akışların göçü, bariyerde farklı türde dernekler birikebilir (aşağıdaki şekilde gösterilmiştir); yanal (yatay); mobil; radyal (alt dikey).
- Maddelerin giriş şekline göre: difüzyon; sızma.
Doğal ve insan yapımı türler
Yukarıdaki jeokimyasal bariyer türleri arasında aşağıdaki sınıflar ayırt edilir:
- Mekanik. Maddelerin göçü sırasında fazları değişmez, ancak hareket ederler (çoğunlukla biyosfer içinde). Bir örnek, enkazın dağların yamaçları boyunca yuvarlanmasıdır.
- Fizik-kimyasal. Engeller, fizikokimyasal ortamdaki değişikliklerin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Şu anda, bu fenomen sınıfı en çok çalışılan ve sistematik hale getirilen sınıftır (açıklaması aşağıda verilmiştir).
- Biyojeokimyasal (fitobariyerler ve hayvanat bahçesi bariyerleri). Devlet biçimindeki bir değişiklik ve küçük bir göç yolu ile karakterize edilirler. Çoğu zaman, böyle bir bariyer, hayvanların ve bitkilerin hayati aktivitesinin bir sonucu olarak kimyasal elementlerin birikmesi ile ilişkilidir. Bu sınıf, hem doğal hem de insan yapımı jeokimyasal engelleri (tarım arazileri ve meralarda atık göçü) içerir.
Karmaşık engeller
Bu fenomenlerin birkaç sınıfı uzayda üst üste bindirildiğinde, ayrı bir bağımsız kategoride izole edilen karmaşık bir jeokimyasal bariyer ortaya çıkar. Bilim adamları, doğal koşullarda bu tür engellerin önde gelen yerlerden birini işgal ettiğine inanıyor. Dağlık alanlarda oksijen ve sorpsiyon bariyerlerinin kombinasyonu buna bir örnektir:
- gley ufuklarında yeryüzüne yükselen yaylar, atmosferik havanın (oksijen bariyeri) etkisi altında oksitlenen çözünmüş demir hidroksitlerle doyurulur;
- çökeltici kolloidler başkaları için iyi emicilerdirkimyasal bileşikler;
- sonuç olarak, ikinci bir sorpsiyon bariyeri oluşur.
Karmaşık bariyerlerin büyük rolü, onlar sayesinde birçok maden yatağının oluşması gerçeğiyle de kanıtlanmıştır.
Fiziksel ve kimyasal bariyer çeşitleri
Aşağıdaki fiziksel ve kimyasal bariyer türleri ayırt edilir:
- Oksijen. Oksidasyon, bariyere yaklaşan sularda büyük miktarda serbest oksijen varlığında meydana gelir.
- Sülfür (hidrojen sülfür). H2S.
- Gley. Bu bariyer, bir indirgeme reaksiyonu ile karakterize edilir (serbest oksijen ve hidrojen sülfür içermez).
- Alkali Asitliğin azalması sonucu, hidroksit ve karbonat oluşumu, bu da çözünmeyen bir çökeltiye dönüşür.
- Asit. pH'da bir azalma ile, az çözünür tuzların oluşumu gözlenir.
- Buharlaştırıcı. Suyun buharlaşması ve tuz kristalleşmesi nedeniyle göçmen maddelerin konsantrasyonu artar.
- Sorpsiyon. Doğal sorbentler (kil, humus ve diğerleri) nedeniyle belirli maddelerin ekstraksiyonu vardır.
- Termodinamik. Basınç ve sıcaklıkta keskin bir dalgalanma olan maddelerin konsantrasyonunu ve çökelmesini arttırmak. Bu işlem en çok karbonik asit içeren sularda belirgindir.
ile reaksiyona giren maddelerin çökelmesi
Alt sınıflar
Fiziksel ve kimyasal engeller grubu arasında alt sınıflara göre bir derecelendirme de vardır. Toplambunlardan 69 tane vardır. Her bariyer türü için asit-baz özelliklerinde farklılık gösterirler.
Mekanik engeller arasında, maddenin migrasyon akışındaki agregasyon durumuna ve diğer özelliklerine bağlı olarak alt sınıflar vardır:
- mineraller ve izomorfik safsızlıklar;
- çözünmüş gazlar (buhar);
- kolloidal sistemler;
- sentetik kökenli bileşikler;
- hayvanlar ve bitki organizmaları.
Örnekler
Fizikokimyasal sınıfın jeokimyasal bariyerlerinin basit örnekleri aşağıdaki gibidir:
- Ormanlarda nemli bir iklimde, güçlü bir düşen yapraklar yığını oluşur. Bu koşullar altında yer altı suyunun ayırt edici bir özelliği, oksijen bakımından fakir olmasıdır. Sonuç olarak, manganez ve demir de dahil olmak üzere kimyasal elementler topraktan süzülür. Yüzeye ulaştıklarında, oksidasyonları çözünmeyen hidroksitlerin (oksijen bariyeri) oluşumu ile başlar. Bu mekanizma, doğal kükürt yataklarının oluşumuna yol açar.
- Yükseltilmiş bir arazide demir sülfitleri ve diğer metalleri içeren mineral birikintileri varsa, doğal yağışla yıkanmaları, ortamın asit reaksiyonu ile yer altı suyunun oluşumuna katkıda bulunur. Alçak alanlarda, yüksek nem ve anaerobik (oksijensiz) koşullar altında, sülfatlar sülfürlere indirgenir (sülfür bariyeri). Bakır, selenyum ve uranyum birikintileri genellikle böyle bir mekanizmayla sınırlıdır.
- Toprak kireçtaşından oluşuyorsakayalar, daha sonra nemli bir iklimde, çürüyen organik kalıntıların etkisi altında, demir, nikel, bakır, kob alt ve diğer elementler süzülür. Kireçtaşları, asidik yer altı suyunu nötralize etmeye ve çözünmeyen hidroksitler oluşturmaya yardımcı olan bir alkali jeokimyasal bariyer oluşturur.
Sosyal engeller
Modern jeokimyada yeni bir alt sınıf da ayırt edilir - sosyal jeokimyasal engeller. Ayırt edici özelliği, üzerlerinde konsantre olan bileşikler için daha önce doğal koşullarda ortaya çıkmamış olmalarıdır. Bu alt sınıfın bariyerleri yalnızca insan yapımı veya karmaşık jeokimyasal engeller bağlamında değerlendirilir.
Aralarında 4 alt sınıf vardır:
- ev (katı veya sıvı evsel atıkların düzenli depolama alanları);
- inşaat;
- endüstriyel;
- karma bariyerler (inşaat, endüstriyel ve evsel atıklar için depolama alanları).
