يرتبط مفهوم الحاجز الجيوكيميائي بتلوث البيئة من صنع الإنسان نتيجة هجرة المواد الكيميائية إلى جانب هطول الأمطار أو تدفقات المياه الجوفية أو السطحية. يمكن أن يصل تركيز المركبات الضارة إلى فئة الخطر 1 ، ويمكن تجاوز القيم القصوى المسموح بها عدة مرات ، مما يؤدي إلى حدوث شذوذ جيوكيميائي في المياه الجوفية والخزانات حتى على مسافات كبيرة من مصدر التلوث. قدمت دراسات الحواجز الجيوكيميائية معلومات جديدة حول إمكانية الحد من تنقل المركبات السامة.
التعريف
تم تقديم مصطلح "الحاجز الجيوكيميائي" لأول مرة بواسطة العالم الروسي AI Perelman. يكمن جوهرها في تحديد مساحة القشرة الأرضية ، حيث يوجد انخفاض حاد في شدة الهجرة وتركيز المواد الكيميائية. نتيجة لذلك ، ينتقلون من حالة التشتت التكنولوجي إلى الجمعيات المعدنية المستقرة. تستخدم هذه الحواجز لحماية البيئة من التلوث الصناعي.
تستخدم هذه النظرية على نطاق واسع في علم البيئة والجيولوجيا والكيمياء الجيولوجية للمناظر الطبيعية والمحيطات والبحار. مثال بسيط على الحاجز هو هجرة المياه الجوفية المشبعة بأيونات الحديد. تحت الأرض ، يذوب هذا العنصر بالكامل تقريبًا في السائل. عند الوصول إلى السطح ، يتأكسد الحديد تحت تأثير الأكسجين ، ويترسب المعدن على شكل ملح ، أي أنه يمر في الطور المعدني. يتم ملاحظة نفس الظاهرة عندما يتم نقل محلول الحديد عبر أنابيب المياه. في هذه الحالة يتحدثون عن حاجز من صنع الانسان
الحواجز الجيوكيميائية وتصنيفها
تتميز الحواجز بعدة ميزات:
- حسب الأصل (التصنيف الجيني): طبيعي ؛ تكنوجينيك (الناشئة في عملية النشاط البشري) ؛ طبيعي-تكنوجيني.
- بالحجم: حواجز كيميائية ماكروجيوكيميائية ، حيث يحدث انخفاض في عمليات الهجرة على مسافات تصل إلى آلاف الأمتار ؛ mesobarrier (من عدة أمتار إلى 1 كم) ؛ الحاملات الدقيقة (من بضعة مليمترات إلى عدة أمتار).
- حسب طبيعة حركة المواد: ثنائي - هجرة التدفقات من جوانب مختلفة ، يمكن إيداع أنواع مختلفة من الجمعيات في الحاجز (كما هو موضح في الشكل أدناه) ؛ جانبي (أفقي) ؛ التليفون المحمول؛ شعاعي (شبه عمودي).
- حسب طريقة دخول المواد: الانتشار ؛ تسلل
الأنواع الطبيعية والاصطناعية
من بين أنواع الحواجز الجيوكيميائية المذكورة أعلاه ، يتم تمييز الفئات التالية:
- ميكانيكي. أثناء هجرة المواد ، لا يتغير مرحلتها ، لكنها تتحرك (غالبًا داخل المحيط الحيوي). مثال على ذلك هو دحرجة الحطام على طول سفوح الجبال.
- فيزيائي-كيميائي. تنشأ الحواجز نتيجة للتغيرات في البيئة الفيزيائية والكيميائية. في الوقت الحاضر ، هذه الفئة من الظواهر هي الأكثر دراسة ومنهجية (يرد وصفها أدناه).
- البيوجيوكيميائية (phytobarriers and zoobarriers). تتميز بتغيير في شكل الدولة ومسار صغير للهجرة. في أغلب الأحيان ، يرتبط هذا الحاجز بتراكم العناصر الكيميائية نتيجة للنشاط الحيوي للحيوانات والنباتات. تشمل هذه الفئة كلاً من الحواجز الجيوكيميائية الطبيعية والتي من صنع الإنسان (هجرة النفايات على الأراضي الزراعية والمراعي).
حواجز معقدة
عندما يتم فرض عدة فئات من هذه الظواهر في الفضاء ، ينشأ حاجز جيوكيميائي معقد ، يتم عزله في فئة مستقلة منفصلة. يعتقد العلماء أنه في الظروف الطبيعية ، تحتل هذه الحواجز أحد الأماكن الرائدة. مثال على ذلك هو مزيج من حواجز الأكسجين والامتصاص في المناطق الجبلية:
- الينابيع الصاعدة على سطح الأرض في آفاق شديدة مشبعة بهيدروكسيدات الحديديك المذابة ، والتي تتأكسد تحت تأثير الهواء الجوي (حاجز الأكسجين) ؛
- ترسب الغرويات هي مواد ماصة جيدة للآخرينمركبات كيميائية
- نتيجة لذلك ، يتم تشكيل حاجز امتصاص ثاني.
الدور الكبير للحواجز المعقدة يتضح أيضًا من حقيقة أن العديد من الرواسب المعدنية تكونت بسببها.
أنواع مختلفة من الحواجز الفيزيائية والكيميائية
تتميز الأنواع التالية من الحواجز الفيزيائية والكيميائية:
- أكسجين. تحدث الأكسدة في وجود كمية كبيرة من الأكسجين الحر في المياه التي تقترب من الحاجز.
- كبريتيد (كبريتيد الهيدروجين). ترسيب المواد في التفاعل مع H2S.
- جلي. يتميز هذا الحاجز بتفاعل مختزل (بدون أكسجين حر وكبريتيد الهيدروجين).
- قلوي: نتيجة لانخفاض الحموضة ، تكون الهيدروكسيدات والكربونات التي تترسب في راسب غير قابل للذوبان.
- حمض. مع انخفاض الأس الهيدروجيني ، لوحظ تكوين أملاح قليلة الذوبان.
- التبخيري. يزداد تركيز المواد المهاجرة بسبب تبخر الماء وتبلور الملح.
- امتصاص. هناك استخلاص لبعض المواد بسبب المواد الماصة الطبيعية (الطين ، الدبال وغيرها).
- الديناميكا الحرارية. زيادة تركيز وهطول المواد مع تقلب حاد في الضغط ودرجة الحرارة. تظهر هذه العملية بشكل أكثر وضوحًا في المياه التي تحتوي على حمض الكربونيك.
الفئات الفرعية
من بين مجموعة الحواجز الفيزيائية والكيميائية ، يوجد أيضًا تدرج حسب الفئات الفرعية. المجموعهناك 69 منهم تختلف في الخصائص الحمضية القاعدية لكل نوع من أنواع الحواجز.
من بين الحواجز الميكانيكية ، هناك فئات فرعية تعتمد على حالة التجميع والخصائص الأخرى للمادة في تدفق الترحيل:
- معادن وشوائب متشابهة ؛
- غازات مذابة (بخار) ؛
- أنظمة غروانية ؛
- مركبات من أصل اصطناعي ؛
- حيوانات وكائنات نباتية.
أمثلة
أمثلة بسيطة للحواجز الجيوكيميائية للفئة الفيزيائية والكيميائية كما يلي:
- في مناخ رطب في الغابات ، تتشكل فضلات قوية من الأوراق المتساقطة. من السمات المميزة للمياه الجوفية في ظل هذه الظروف أنها تفتقر إلى الأكسجين. ونتيجة لذلك ، تتسرب العناصر الكيميائية من التربة ، بما في ذلك المنغنيز والحديد. عندما تصل إلى السطح ، تبدأ الأكسدة بتكوين هيدروكسيدات غير قابلة للذوبان (حاجز الأكسجين). تؤدي هذه الآلية إلى تكوين رواسب الكبريت الأصلية.
- إذا كانت هناك رواسب من المعادن تحتوي على كبريتيد الحديد ومعادن أخرى على قطعة أرض مرتفعة ، فإن غسلها بواسطة الترسيب الطبيعي يساهم في تكوين المياه الجوفية مع تفاعل حمضي للبيئة. في الأراضي المنخفضة ، وتحت ظروف الرطوبة العالية والظروف اللاهوائية (الخالية من الأكسجين) ، يتم تقليل الكبريتات إلى كبريتيد (حاجز كبريتيد). غالبًا ما تقتصر رواسب النحاس والسيلينيوم واليورانيوم على مثل هذه الآلية.
- إذا كانت التربة تتكون من الحجر الجيريالصخور ، ثم في المناخ الرطب ، تحت تأثير البقايا العضوية المتحللة ، يتم ترشيح الحديد والنيكل والنحاس والكوبالت وعناصر أخرى. تشكل الأحجار الجيرية حاجزًا جيوكيميائيًا قلويًا يساعد في تحييد المياه الجوفية الحمضية وتشكيل هيدروكسيدات غير قابلة للذوبان.
الحواجز الاجتماعية
في الكيمياء الجيولوجية الحديثة ، تتميز أيضًا فئة فرعية جديدة - حواجز جيوكيميائية اجتماعية. السمة المميزة لها هي أنها لم تنشأ من قبل في ظروف طبيعية لتلك المركبات التي تتركز عليها. تعتبر حواجز هذه الفئة الفرعية فقط في سياق الحواجز الجيوكيميائية المعقدة من صنع الإنسان.
من بينها 4 فئات فرعية:
- منزلي (مكبات النفايات المنزلية الصلبة أو السائلة) ؛
- بناء ؛
- صناعي ؛
- حواجز مختلطة (مكبات البناء ، النفايات الصناعية والمنزلية).
