O conceito de barreira geoquímica está associado à poluição do meio ambiente causada pelo homem como resultado da migração de produtos químicos junto com a precipitação, fluxos de águas subterrâneas ou superficiais. A concentração de compostos nocivos pode atingir a classe de perigo 1, e seus valores máximos permitidos podem ser ultrapassados várias vezes, o que leva à ocorrência de anomalias geoquímicas em águas subterrâneas e reservatórios mesmo a grandes distâncias da fonte de poluição. Estudos de barreiras geoquímicas forneceram novas informações sobre a possibilidade de redução da mobilidade de compostos tóxicos.
Definição
O termo "barreira geoquímica" foi introduzido pela primeira vez pelo cientista russo AI Perelman. Sua essência está na designação da área da crosta terrestre, onde há uma queda acentuada na intensidade da migração e na concentração de produtos químicos. Como resultado, eles passam do estado de dispersão tecnogênica para associações minerais estáveis. Essas barreiras são usadas paraproteger o meio ambiente da poluição industrial.
Esta teoria é mais amplamente utilizada em ecologia, geologia, geoquímica de paisagens, oceanos e mares. Um exemplo simples de barreira é a migração de águas subterrâneas saturadas com íons de ferro. Sob o solo, este elemento está quase completamente dissolvido no líquido. Ao atingir a superfície, o ferro é oxidado sob a influência do oxigênio, e o metal precipita na forma de sal, ou seja, passa para a fase mineral. O mesmo fenômeno é observado quando a solução de ferro é transportada através de tubulações de água. Neste caso, eles falam de uma barreira feita pelo homem.
Barreiras geoquímicas e sua classificação
As barreiras distinguem-se por várias características:
- Por origem (classificação genética): natural; tecnogênica (surgida no processo da atividade humana); natural-tecnogênico.
- Por tamanho: barreiras macrogeoquímicas, nas quais ocorre a diminuição dos processos de migração a distâncias da ordem de milhares de metros; mesobarreiras (de vários metros a 1 km); microbarreiras (de alguns milímetros a vários metros).
- Pela natureza do movimento das substâncias: bilateral - migração de fluxos de diferentes lados, diferentes tipos de associações podem ser depositados na barreira (mostrado na figura abaixo); lateral (subhorizontal); Móvel; radial (subvertical).
- De acordo com a entrada das substâncias: difusão; infiltração.
Tipos naturais e artificiais
Entre os tipos de barreiras geoquímicas acima, destacam-se as seguintes classes:
- Mecânico. Durante a migração de substâncias, sua fase não muda, mas elas se movem (na maioria das vezes dentro da biosfera). Um exemplo é o rolar de detritos ao longo das encostas das montanhas.
- Físico-químico. As barreiras surgem como resultado de mudanças no ambiente físico-químico. Atualmente, esta classe de fenômenos é a mais estudada e sistematizada (sua descrição é dada abaixo).
- Biogeoquímica (fitobarreiras e zoobarreiras). Eles são caracterizados por uma mudança na forma do estado e um pequeno caminho de migração. Na maioria das vezes, essa barreira está associada ao acúmulo de elementos químicos como resultado da atividade vital de animais e plantas. Esta classe inclui barreiras geoquímicas naturais e artificiais (migração de resíduos em terras agrícolas e pastagens).
Barreiras complexas
Quando várias classes desses fenômenos são sobrepostas no espaço, surge uma barreira geoquímica complexa, que é isolada em uma categoria independente separada. Os cientistas acreditam que em condições naturais tais barreiras ocupam um dos lugares principais. Um exemplo é a combinação de barreiras de oxigênio e sorção em áreas montanhosas:
- nascentes que sobem à superfície da terra em horizontes gley são saturadas com hidróxidos férricos dissolvidos, que são oxidados sob a influência do ar atmosférico (barreira de oxigênio);
- colóides precipitantes são bons sorventes para outroscompostos químicos;
- como resultado, uma segunda barreira de sorção é formada.
O grande papel das barreiras complexas também é evidenciado pelo fato de que muitos depósitos minerais foram formados devido a elas.
Variedades de barreiras físicas e químicas
Os seguintes tipos de barreiras físicas e químicas são distinguidos:
- Oxigênio. A oxidação ocorre na presença de uma grande quantidade de oxigênio livre nas águas que se aproximam da barreira.
- Sulfeto (sulfeto de hidrogênio). Precipitação de substâncias em reação com H2S.
- Gley. Esta barreira é caracterizada por uma reação redutora (sem oxigênio livre e sulfeto de hidrogênio).
- Alcalino. Como resultado da diminuição da acidez, a formação de hidróxidos e carbonatos, que precipitam em um precipitado insolúvel.
- Ácido. Com a diminuição do pH, observa-se a formação de sais pouco solúveis.
- Evaporativa. A concentração de substâncias migratórias aumenta devido à evaporação da água e à cristalização do sal.
- Sorção. Há extração de certas substâncias devido a sorventes naturais (argila, húmus e outros).
- Termodinâmico. Aumentar a concentração e precipitação de substâncias com uma flutuação acentuada de pressão e temperatura. Este processo é mais pronunciado em águas contendo ácido carbônico.
Subclasses
Entre o grupo de barreiras físicas e químicas, há também uma gradação por subclasses. Totalsão 69. Eles diferem nas características ácido-base para cada tipo de barreira.
Entre as barreiras mecânicas, existem subclasses dependendo do estado de agregação e outras características da substância no fluxo migratório:
- minerais e impurezas isomórficas;
- gases dissolvidos (vapor);
- sistemas coloidais;
- compostos de origem sintética;
- animais e organismos vegetais.
Exemplos
Exemplos simples de barreiras geoquímicas da classe físico-química são:
- Em um clima úmido nas florestas, forma-se uma poderosa ninhada de folhas caídas. Uma característica distintiva da água subterrânea sob tais condições é que ela é pobre em oxigênio. Como resultado, elementos químicos são lixiviados do solo, incluindo manganês e ferro. Quando atingem a superfície, sua oxidação começa com a formação de hidróxidos insolúveis (barreira de oxigênio). Este mecanismo leva à formação de depósitos de enxofre nativos.
- Se houver depósitos de minerais contendo sulfetos de ferro e outros metais em um terreno elevado, sua lavagem por precipitação natural contribui para a formação de águas subterrâneas com uma reação ácida do meio ambiente. Em terras baixas, sob alta umidade e condições anaeróbicas (livres de oxigênio), os sulfatos são reduzidos a sulfetos (barreira de sulfeto). Depósitos de cobre, selênio e urânio são frequentemente confinados a esse mecanismo.
- Se o solo é composto de calcáriorochas, então em um clima úmido, sob a influência de resíduos orgânicos em decomposição, ferro, níquel, cobre, cob alto e outros elementos são lixiviados. Os calcários criam uma barreira geoquímica alcalina que ajuda a neutralizar as águas subterrâneas ácidas e formar hidróxidos insolúveis.
Barreiras sociais
Na geoquímica moderna, uma nova subclasse também se distingue - as barreiras geoquímicas sociais. Sua característica distintiva é que eles não surgiram anteriormente em condições naturais para os compostos que estão concentrados neles. As barreiras desta subclasse são consideradas apenas no contexto de barreiras geoquímicas complexas ou artificiais.
Entre elas existem 4 subclasses:
- doméstico (aterros de resíduos sólidos ou líquidos domésticos);
- construção;
- industrial;
- barreiras mistas (aterros para construção, resíduos industriais e domésticos).
