Геохимия20222 ответы. 1. Представление об элементарном и геохимическом ландшафтах (Л1) 3

• Название: 1. Представление об элементарном и геохимическом ландшафтах (Л1) 3
• Анкор: Геохимия20222 ответы
• Дата: 28.02.2022
• Размер: 0.69 Mb.
• Имя файла: GEOKhIMIYa.docx
• Тип: Документы; #376315
• страница: 12 из 12

32. Геохимические процессы в верховых болотах.

Верховые болота – там, где биологический круговорот не замкнут. Верховое болото – ландшафт медленного и слабого биологического круговорота, дефицита большинства химических элементов. Подстилающие горные породы не участвуют в круговороте. Единственным источником для организмов Са, К, Р, Mg, Na и многих других элементов служит атмосфера (осадки, пыль) Расположены на водоразделах. Слой торфа нередко превышает несколько метров, поэтому растения никак не связаны с грунтом. Наиболее мощные верховые торфяники образуются от зарастания озёр, которых было много на русской равнине после ухода ледника тысячи и десятки тысяч лет назад. Наиболее крупные, но с менее мощным торфом верховые болота образовались в результате заболачивания таежных лесов. 

Есть растения хищники, которые борются с недостатком минеральных элементов и азота. Воды верховых болот наименее минерализованных в этой среде.

 По содержанию солей эти воды почти дистиллированы. Содержат много кислых органических веществ гумусового типа. Реки бегущие с начала таких болот имеют воду по цвету как крепкий чай . Геохимическая формула содержит наибольшее число дефицитных элементов.

33. Общие закономерности миграции в аридных ландшафтах. Засоление и рассоление ландшафтов.

Воды аридных ландшафтов – истинные ионные растворы, нередко высокой концентрации. Они часто насыщены не только Са, но и Mg, Na, S, Cl, N. При испарении образуются минералы этих элементов. Воды бедны органическими соединениями, и следовательно, энергией, поэтому не агрессивны, часто не обладают растворяющей и разлагающей способностью.

Среди подвижных мигрантов преобладают наиболее характерны Na и Mg, которые накапливаются при засолении в почвах, водах и продуктах выветривания.

В щелочной среде аридных ландшафтов создаются особенно благоприятные условия для миграции анионогенных элементов, которые малоподвижны в кислых ландшафтах (Мо, Se, Cr, отчасти U). Катионогенные элементы здесь, наоборот, малоподвижны (Cu, Pb, Ba, Fe, Ca, Sr). Засоленным называется ландшафт с накоплением легкорастворимых солей, при их активном участии в биологическом круговороте и водной миграции. Засоление усиливается с засушливостью климата.

Основные источники солей – выветривание и почвообразование, переводящее Na, Cl, S и другие подвижные элементы из горных пород в водный раствор; атмосферные осадки и пыль. В засолении некоторых территорий важную роль играют соли осадочных пород или морские соли. 

Организмы засоленных ландшафтов имеют специальные приспособления к высокому содержанию солей. Такие растения называются галофитами.

Наиболее распространенный способ засоления – аллювиальное

Рассоление ландшафта – удаление солей из почв и грунтов, уменьшение минерализации вод, смена флоры ,фауны, уменьшение засоленности атмосферы. Часто засоление и рассоление сочетаются в одном геохимическом ландшафте.

Основные причины рассоления – тектонически обусловленное понижение уровня грунтовых вод, увлажнение климата, действие ветра (механическое удаление солей из почв). Рассоление обычно преобладает на террасах, тогда как засоление – на пойме.

Различают два основных геохимических типа рассоления – кальциевое и натриевое. Кальциевое рассоление характерно для солончаков, содержащих много солей Са. Кальциевое рассоление сопровождается остепнением или опустыниванием солончаков.

Натриевое рассоление (образование солонцов) происходит в том случае, если в солончаках преобладают натриевые соли, а гипса мало. 

Засоление и рассоление нередко многократно сменяют друг друга. Это связано, например, с периодическими тектоническими поднятиями и опусканиями, изменяющими глубину залегания грунтовых вод.

34. Геохимия саванных, степных и луговых ландшафтов.

Степные ландшафты распространены в тропическом, субтропическом и суббореальном поясах северного и южного полушарий.

Структурная геохимическая модель сухих степей субтропического пояса:

Гидротермические условия: температура января +2, июля +25, осадки равны испарению, активные вегетационный период 50-100 дней

Кора выветривания: лессовидные суглинки и лессы, много калия, кальция, магния, образование горизонтов аккумуляции карбонатов и гипса

Почвы: сероземы, гумус 1-4%, реакция нейтральная или слабощелочная, накопление глинистых частиц в иллювиальном горизонте отсутствует; лугово-сероземные почвы - в супераквальных ландшафтах, гумус 3-6%

Воды: повышенная минерализация (300-800 мг/дм3), pH - 7,6-8,5, по составу: гидрокарбонатно-сульфатно-кальциево-натриевые, макс минерализация в межень, минимал - в период паводков

Растительность: эфемероидного типа, фитомасса 15 т/га, прирост и опад близки к фитомассе, преобладает корневая система 90%, надземная 10%, ср зольнасть опада 6%

Структурная геохимическая модель луговых степей суббореального пояса

Гидротермический режим: температура января -5-20, июля +18+23, осадки 350-550 мм и соответствуют испарению, и ниже испаряемости (600-800), водный режим - непромытый, слабая водная миграция и высокая биогенная аккумуляция, геохим процессы - сорбция, биогенез

Кора выветривания: лессовидные суглинки и глины, реже лесс, преобладают гидрослюды, увеличивается содержание кальция, магния

Почвы: черноземы, реакция близка к нейтральной, иногда слабокислая, гумус 3-12%, преобладают гуминовые кислоты

Растительность: фитомасса 20-30 т/га, корни 65-84%, земная часть 16-35%, опад - 44-57% фитомассы, зольнасть 3-5%,в опаде накапливаются Si>N, Ca>Mg>Al>P, Fe,S,Cl>Na

Воды: пресные со слабой минерализацией, реакция слабощелочная, рН - 8-8,5

Структурная геохимическая модель ландшафтов саванн тропического пояса

Гидротермический режим: температура января +10+20, июля +20+35, осадки 200-1750 мм, испарение 100-800, испаряемость 1500-1700 мм, 2 сезона - сухой и влажный, водный режим - промывной (высокотравная саванна), непромывной (типичная) и выпатной (сухая)

Кора выветривания: мощность достигает десятки метров, среди глинистых минералов преобладают монтмориллониты

Почвы: красные почвы высокотравных саванн (кислые и слабокислые, гумуса 3-5%), красно-коричневые типичных саванн (нейтральные, гумуса 2-5%), красно-бурые опустыненных саванн (слабощелочные, гумуса 1-2%), в гумусе преобладают фульввокислоты

Растительность: биомасса 50 т/га (высокотравная саванна), 70-80 (типичная) 30 (сухая); во влажной саванне на корни приходится 6%, в сухой - 80%, прирост 12, 7,3 т/га; опад 1,3, 7,3 т/га; зольнасть 6,7, 8,9%. В приросте накапливаются Si>N>Ca>Mg>K>Fe>P, Al,S>Na,Cl. В опаде накапливаются Si>N>Ca>Mg>K>Fe>P, Al,S>Mn,Na,Cl

Воды: пресные, сухие воды солоноватые

35. Геохимия пустынных ландшафтов

БИК атомов в пустыне протекает быстро, местами быстрее, чем в степи, но живого вещества здесь меньше и его геохимическая работа невелика. Резкий дефицит воды препятствует жизни, водная миграция ослаблена, огромную роль в перемещении атомов играет ветер.

Почвы оазисов наименее обеспечены азотом, поэтому применение азотных удобрений позволяют резко поднять урожайность хлопка или других культур. Применяют там также фосфорные и калийные удобрения. В некоторых оазисах наблюдается дефицит йода.

В сухом и жарком климате пустынь поверхностные грунтовые воды сильно испаряются, содержание солей в них растет и местами превышает 100 г/л – рассолы. Там, где такие грунтовые воды залегают на небольшой глубине, они засоляют почву, на поверхности которой образуется белая соляная корка – солончаки. Натрий, хлор и сера – типоморфные элементы солончаков.

Реакция сероводорода с соединениями железа приводит к образованию черного минерала – сульфида железа – гидротроилита (FeS*NH2O) (лечебные грязи).

36. Геохимия пресноводных и соленых водоемов и водотоков

По химическому составу и количеству солей, растворённых в воде, водоёмы разделяются на солёные и пресные.

Химический состав воды в водоемах определяется нахождением водоема в той или иной природной зоне. В воде озер тундры преобладают ионы кремния и гидрокарбонатный (НСО3), лесной зоны — кальция и гидрокарбонатный, степной — натрия и сульфатный (S04) или натрия и хлора, пустынной — натрия и хлора.

В соленых озерах концентрация солей может превышать 300 °/оо Озера с содержанием солей от 1 до 35 °/оо относятся к солоноватым. Из-за высокой концентрации солей в соленых озерах обитают немногочисленные виды растений и животных. Предельная соленость, при которой возможно существование живых организмов, составляет 220 °/оо. Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, кальция и магния

Водно-солевой баланс. Изменение минерализации воды в озёрах и водохранилищах мира определяется минерализацией вод, поступающих с водосбора с речным, склоновым и подземным стоком, а также в виде атмосферных осадков. Внутриводоёмные процессы перераспределяют в водоемах компоненты основного химического состава, изменяют их концентрацию в воде вследствие её испарения или замерзания.

37. Технофильность и другие показатели техногенеза. Техногенные геохимические аномалии.

Техногенез – совокупность геохимических и геофизических процессов, связанных с деятельностью человека, уже значительно изменивших и продолжающих изменять геохимическую обстановку в биосфере. В геохимическом аспекте техногенез включает: 1) извлечение химических элементов из природной среды и их концентрацию; 2) перегруппировку химических элементов, изменение химического состава соединений, в которые эти элементы входят, а также создание новых веществ; 3) рассеяние вовлеченных в техногенез элементов в окружающей среде

Степень использования элемента по отношению к его содержанию в литосфера называют технофильностью элемента. Наиболее высокую глобальную технофильность имеют Cl, C, она весьма высока у Pb, Sb, Zn, Cu, Sn, Mo, Hg.

Техногенная миграция (техногенез) наиболее сложный вид миграции, подчиняющийся социальным законам.

Отношение ежегодной добычи химического элемента в тоннах к его кларку называется технофильностью

Техногенные геохимические аномалии

Выделяют следующие группы техногенных геохимических аномалий: 1. Глобальные – например, содержание радионуклидов (в результате ядерных испытаний); 2. Макрорегиональные – например, выбросы серы (Европа, Северная Америка, Юго-Восточная Азия); играет роль не только наличие выбросов на данной территории, но и трансграничный перенос; 3. Региональные – от конкретных единичных, но очень мощных источников, например, Чернобыль, крупные промышленные города, районы; районы нефтедобычи. 4. Локальные – отдельные предприятия, автомагистрали. Карты аномалий обычно составляются на основе значений коэффициента аномальности Ka = Ci/Cb, где Сi – содержание элемента в данном объекте, Cb – фоновое содержание.

38. Геохимия городских ландшафтов. Геохимическая характеристика городов.

Урбанизированные районы являются самыми техногенными ландшафтами. Следствие загрязняющих веществ в городской среде зависит от внутренних (химических, токсикологических) и внешних (условий миграции, свойств городского ландшафта, систем геохимических барьеров и др.) факторов.

Экологические блоки любого города, между которыми формируются потоки загрязняющих веществ, условно делятся на три группы:

а) источники выбросов, к которым относится промышленный комплекс города, городское жилищно-коммунальное хозяйство и транспорт;

б) транзитные среды, непосредственно принимающие выбросы, где происходит транспортировка и частичная трансформация загрязняющих веществ – атмосфера, атмосферные выпадения (дождь, снег, пыль), временные и постоянные водотоки, поверхностные воды и водоемы, грунтовые воды;

в) депонирующие среды, в которых накапливаются и преобразуются техногенные веществ – донные отложения, почвы, растения, микроорганизмы, городские сооружения, население города, снежный покров.

Коэффициент эмиссии:

E1=P/N

где Р – количество пыли, тыс. т/год; N – численность населения на данной территории. Также рассчитывается коэффициент E2 – на единицу площади.

Геохимическая классификация городов

Городские ландшафты - это отряд антропогенных селитебных ландшафтов характеризующимся ведущей ролью техногенной миграции веществ, наличием искусственного рельефа, концентрацией населения.

Разряды городов выделяют на основе сочетания значений коэффициента эмиссионной нагрузки с известными показателями уровня загрязнения. Группы и типы городов выделяются на основе групп и типов природных ландшафтов, на которых сформировался антропогенный городской ландшафт. Семейства городов определяются особенностями воздушной миграции продуктов техногенеза, положением города в бассейнах атмосферного переноса и региональными особенностями загрязнения и самоочищения атмосферы. Классы городов выделяются по условиям водной миграции продуктов техногенеза.

геохимическая классификация элементарных ландшафтов внутри города. По принадлежности к функциональной зоне, загрязнению ландшафтов выделяют пять основных порядков:

1) парково-рекреационный;

2) агротехногенный;

3) селитебный;

4) селитебно-транспортный;

5) промышленный.

В первых трех преобладает привнос поллютантов, в последних двух – вынос и частичная аккумуляция.

39. Геохимия горнопромышленных ландшафтов.

Добыча полезных ископаемых является одним из наиболее мощных видов техногенеза. Здесь формируются особые техногенные ландшафтно-геохимические системы – горнопромышленные ландшафты. Их основная геохимическая черта – слабо контролируемое рассеяние больших масс веществ с аномально высоким содержанием элементов, которые негативно воздействуют на ландшафт. Специфическая особенность таких ландшафтов – наложение техногенного загрязнения на природные геохимические аномалии.

В районе нефтепромыслов основными загрязнителями являются сырая нефть, нефтяные и сточные воды, продукты сжигания попутных газов. Техногенное воздействие самой нефти на ландшафты определяется токсичностью ее основных компонентов (преобладают смолы и асфальтены, а также сернистые соединения, повышено содержание тяжелых металлов (V, Ni, Co, Pb, Cu, Hg, As) и некоторых микроэлементов (U, Mo).

Техногенное загрязнение при добыче угля и его сжигании связано с высокой концентрацией многих химических элементов в углях и большой массой сырья, извлекаемого из недр. В углях накапливаются золото, германий, уран, кадмий, висмут, вольфрам, мышьяк, сурьма, бериллий, цинк, свинец, ртуть, сера, железо, редкоземельные элементы.

Горнопромышленные ландшафты рудников загрязняют окружающую среду твердыми, жидкими и газообразными радиоактивными отходами. Объекты атомной промышленности – рудники, карьеры и разрезы, обогатительные фабрики и химико-металлургические заводы. При добыче и переработке руд в окружающую среду поступают уран и радий, обладающие длительными периодами полураспада (радон-222, торий-230, полоний-220, свинец-220, а также тяжелые металлы).

40. Геохимия агроландшафтов, гидромелиорация.

Агроландшафты – районы площадного воздействия человека на ландшафт. Наиболее сильное воздействие осуществляется путем химических мелиораций, прежде всего внесения минеральных удобрений:

1. Азотные удобрения – увеличивается содержание азота, однако других вредных веществ азотные удобрения не содержат;

2. Фосфорные удобрения – происходит загрязнение окружающей среды фосфором; фосфорные удобрения также содержат Cd (кадмий), U (уран), Sr (стронций), As (мышьяк), редкоземельные элементы (Y иттрий, Sc скандий, La лантан). Так, например, в бассейне Рейна, несмотря на сокращение промышленных выбросов Cd (кадмий), его содержание в почве продолжает увеличиваться из-за фосфорных удобрений.

3. Твердые бытовые отходы – осадки иловых вод, поля фильтрации. Это наиболее опасные удобрения, они вызывают загрязнения микроэлементами.

Гидромелиорация

К этому типу агротехногенеза относятся оросительные и осушительные мелиорации, в результате которых формируется новая радиальная и латеральная геохимическая структура агроландшафтов.

Орошение. При оптимальных природных условий и нормах орошения улучшаются водный и тепловой режим почв, усиливается их микробиологическая активность, выщелачивание легкорастворимых солей уменьшает засоление почв, повышается биологическая продуктивность агроландшафта.

Основное и широко-распространенное негативное геохимическое следствие орошения - поднятие уровня грунтовых вод до критической глубины, ведущее к вторичному засолению почв. Другое негативное следствие орошения — засоление грунтовыхи поверхностных вод минерализованными (от 2 до 20 г/л) дренажными стоками орошаемых массивов.