Лекции_Общая геохимия. Геохимия как наука
 Скачать 6.86 Mb.
|
|
Cостав вод, поступающих к барьерам Интервал рН <3 3-6,5 6,5-8,5 > 8,5 <3 3-6,5 6,5-8,5 > 8,5 <3 3-6,5 6,5-8,5 > 8,5 Тип вод по Eh Кислородные Глеевые Сероводородные Окислительный (кислородный) А Al, Fe A2 Fe, Mn, Co A3 Mn A4 A5 Fe A6 Fe, Mn, Co A7 (Fe), Mn, Co A8 (Mn) A9 S, Se, (Fe) A10 S, Se A11 S, Se A12 S, Se Сульфидный (сероводородный) В Fe, Cu, Hg, Cf, As, Mo, U B2 Ti, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd, Cr, Mo, U, Hg B3 Ti, Cr, Mo, U, Se, V B4 Cu, Ag, Zn, Cr, Mo, U, V, As B5 Ti, Pb, Cu B6 Fe, Co, Ni, Pb, Cu, Zn, Cf, Hg, U B7 Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, (Mo, U) B8 Cu, Zn, Cd, Hg, Mn. (Fe, Co, Ni, U B9 B10 B11 B12 Глеевый С Cu, U, Mo C2 Cu, U, Mo C3 Cu, Cr, U, Mo, Se, V C4 Cu, Ag, Cr, Mo, V, Se, As C5 Cu, U, Mo C6 Cu, U, Mo C7 Mo, U C8 Mo, U C9 C10 C11 C12 Щелочной D D1 Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Al, Cr, P, As, Al, U, TR D2 Mg, Ca, Sr, Ba, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Ra, (U) D3 D4 D5 Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, P, As, TR D6 Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Pb, Cd, Hg, Al, Cr, P, As, (U) D7 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn, Co, Ni D8 D9 Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Pb, Cd, Al, TR, Cr, P, As D10 Mg, Ca, Sr, Ba D11 D12 127 Кислый E E1 E2 E3 Si, Mo E4 (Cu, Zn), Ag, Al, TR, Si, (Ti), Mo, Cr E5 E6 E7 Si, Mo E8 (Cu, Zn), Ag, Al, TR, Si, (Ti), Mo E9 E10 E11 Se, Ge E12 Al, Si, TR, N, B, F, Cl, Br, J Испарительный F F1 Na, K, Ck, Mg, Ca, Sr, S, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd, Al, Mo, U F2 F3 Li, Na, K, N, B, F, Cl, Br, J, Mg, Ca, Sr, S, Zn, Mo, U, V, Se F4 Li, Na, K, N, B, F, Cl, Br, J, Cu, Zn, Mo, U, V, Se F5 Na, K, Cl, Mg, Ca, Sr, S, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd, Al, Mo, U F6 F7 Li, Na, K, Rb, Tl, N, B, Cl, Br, j, Mg, Ca, Sr, S, Zn F8 Li, Na, K, Rb, Tl, N, B, F, Cl, Br, j, Zn F9 Li, Na, K, Rb, F, Cl, Br, j, Mg, Ca, Sr, S F10 F11 Li, Na, K, Rb, F, Cl, Br, j, Mg, Ca, Sr, S F12 Li, Na, K, Rb, N, B, F, Cl, Br, j Сорбционный G G1 Al, Se, Si, Ge, P, V, As G2 Si, Ba, Zn, Cd, Ni, Co, Pb, Cu, Cl, Br, J, B, P, V, Mo, As G3 Li, Na, K, (Cl, Br, J, B, F, S, P, V, Mo, As), Zn G4 Li, Na, K, (Cl, Br, J, B, F, S, P, V, Mo, As) G5 Al, Si, Ge, P, V, As G6 Si, Ba, Zn, Cd, Ni, Co, Pb, Cu, U, Cl, Br, J, F, S, P, Mn, Fe G7 Li, Na, K, Zn, (Cl, Br, J, B, F, S, P) G8 Li, Na, K, (Cl, Br, J, B, F) G9 Al, Si, Ge, P, V, As G10 Ba, Sr, (Cl, Br, J, B, F, S, P) G11 Li, Na, K, (Cl, Br, J, B, F, S, P) G12 Li, Na, K, (Cl, Br, J, B, F, P) Термодинамический H H1 H2 Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Zn, Pb, Co, Ni H3 (Li), Mg, Ca, Sr,Ba,Zr, Pb H4 Zn, (Cu), (U) H5 H6 Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Zn, Pb, Co, Ni, Fe H7 (Li), Mg, Ca, Sr,Ba,Zr, Pb, Mn H8 Zr, (Cu), (U) H9 H10 Mg, Ca, Sr, Ba H11 Mg, Ca, Sr, Ba H12 Геохимические барьеры Установленные и изученные Установленные неизученные Запрещенные 128 Интересно, что в истории развития биосферы роль окислительных барьеров и их положение заметно изменялись. Первоначально атмосфера Земли была восстановительной и не содержала свободного кислорода. Не содержали его и природные воды. Начало накопления свободного кислорода связано с появлением фотосинтезирующих организмов, вначале морских. Нов течение очень долгого периода времени, на протяжении архея и раннего протерозоя, продуцируемый в океане кислород, видимо, практически не поступал в атмосферу. Дело в том, что первично-восстановительная морская водная среда содержала большое количество растворённого железа. И поначалу почти весь синтезируемый кислород расходовался на окисление железа и связывался с ним в нерастворимых оксидных соединениях. Весь ранний протерозой – это гигантская по продолжительности эпоха массового накопления на дне древних океанов железооксидных осадков (так называемых железистых кварци- тов. Это было время функционирования первого ипритом гигантского по своим размерам кислородного можно сказать даже не макро-, а мегабарьера. И лишь после того, как в результате его работы воды океана были очищены от растворённого в них железа, началось массовое поступление кислорода в атмосферу. Здесь тоже кислород первоначально расходовался на окисление серы – до всё той же серной кислоты - H 2 SO 4 . Окисление атмосферной серы неизбежно должно было сопровождаться кислотными дождями, что в конечном счёте привело к очищению атмосферы от сернистых соединений и вытеснению их свободным кислородом. И уже как следствие формирования кислородной атмосферы стало возможным появление окислительных барьеров в наземных ландшафтах. Сероводородные (сульфидные) барьеры (В Эти барьеры возникают там, где кислородные или глеевые воды встречают на своём пути сероводородную обстановку. Естественно, если в сероводородную среду проникают сероводородные воды, никакого барьера не возникает. Поэтому символы, соответствующие барьерам с индексами В9-В12,выделены красным цветом – эти барьеры запрещены. Сероводородные обстановки в зоне гипергенеза встречаются редко, так что и сероводородные барьеры тоже распространены мало. На сероводородных барьерах наиболее эффективно накапливаются халькофильные элементы (так как они непосредственно связываются с серой, образуя сульфидные соединения, отчасти – сидерофильные, ив наименьшей мере литофильные. Самый обычный случай возникновения природного сероводородного барьера при латеральной миграции – это контакт кислородных вод с сероводородными илами. Например, при впадении реки в озеро, на дне которого развиты сероводородные илы. Такой барьер может возникать в приустьевых частях рек. Пример функционирования природных геохимических барьеров типов В5-В8 при вертикальной миграции выявлен и изучен НС. Касимовым в солончаках, подпитываемых водами солёных озёр (побережья Аральского моря, Балхаша, озёр Тургайской котловины. В этих ландшафтах непосредственно подповерхностной соляной коркой расположен маломощный горизонт с окислительной обстановкой (первые сантиметры. Под ним – горизонт с сероводородным заражением (от 5 до 30 см. А ещё глубже – горизонт со слабовосстано- вительными глеевыми грунтовыми водами. В условиях сухого климата господствует вытяжной водный режим вода капиллярными силами вытягивается в направлении поверхности, где испаряется (пример относительно редкого случая водной миграции в направлении снизу вверх. В результате формируются два барьера. первый – сероводородный, второй выше первого) – окислительный. Известны случаи возникновения локальных очагов сероводородного заражения (и, следовательно, возможности появления сероводородных барьеров) в гумидном климате при смешении грунтовых кислородных и глеевых вод. Необходимое условие для этого – сульфатный состав кислородных вод. Это может быть следствием миграции кислородных вод через зону окисления горных пород, содержащих сульфиды. При окислении сульфидов образуется сульфат-ион SO 4 2- . Здесь сульфат-ион, действуя как окислитель, окисляет, при участии деятельности серобактерий, присутствующие в торфе органические углеводородные соединения. Асам при этом восстанавливается с образованием сероводорода. В результате в узкой полосе вдоль границы между кислородными водами и глеевой средой возникает сероводородная обстановка. И, с учётом направления водной миграции, функционирует сероводородный барьер типа В. Глеевые барьеры (С Эти барьеры в наиболее типичных случаях возникают на участках резкой смены кислородной обстановки глеевой. Реже – слабоглеевой обстановки резкоглеевой, то есть тоже глее- вой, но характеризующейся ещё более низкими значениями окислительно- восстановительного потенциала. Теоретически можно предположить вероятность существования в природе глеевых барьеров типов С9-С12, которые возникали бы при поступлении сероводородных вод в глеевую среду. Но такие барьеры пока не изучены. Глеевые барьеры очень широко распространены в гумидных и семиаридных ландшафтах, особенно в супераквальных (с неглубоким залеганием грунтовых вод, где развиваются процессы заболачивания. При заболачивании формируется глеевая среда. В результате нисходящего движения почвенных водили латерального стока грунтовых вод из сопряжённых возвышенных ландшафтов по периферии зоны заболачивания формируются глеевые барьеры типа С или С. Возможно также возникновение глеевых барьеров в краевых частях артезианских бассейнов. Воды, которые поступают в артезианский бассейн из области питания, по мере своего продвижения могут терять О, расходуя его на окисление содержащегося в водоносном горизонте ОВ. В результате во внутренних частях артезианского бассейна формируется бескислородная среда. Если при этом вводах содержится мало SO 4 2- , они будут глеевыми. На- границе кислородных вод, поступающих из области питания, и глеевых вод внутренней части артезианского бассейна, будет формироваться подвижный глеевый барьер. Щелочные барьеры (D). Возникают на участках резкого повышения рН среды в нейтральной, кислой и щелочной обстановках. В соответствии с общими законами миграции на них происходит накопление преимущественно катионогенных химических элементов, лучше мигрирующих в кислой среде Fe, Mn, Ni, Co, Cu, в том числе такие высокотоксичные загрязнители природной среды, как Pb, Cd, Hg, As, U и др. Характерный пример почвенный профиль элювиального ландшафта влажных тропиков на карбонатных породах. Сверху формируются кислые почвы, повышенная кислотность которых обеспечивается разложением больших объёмов органических остатков. Растворы, фильтрующиеся через эти почвы, попадают в карбонатные горные породы, трещинные воды которых имеют щелочную реакцию. Возникает щелочной барьер типа D2. Способность многих токсичных элементов осаждаться на щелочных барьерах используют для локализации загрязнения, создавая такие барьеры искусственно. Например, для обработки виноградников широко используется в качестве фунгицида смесь медного купороса CuSO 4 и гашеной Ca(OH) 2 извести (бордосская смесь. В результате при многолетнем применении этого средства в почве накапливается избыток меди, достигающий опасного уровня особенно в почвах подчинённых ландшафтов, куда мигрируют почвенные растворы. Для борьбы с загрязнением на путях миграции растворов роют траншеи, которые заполняют песчано-карбонатной смесью, в которых возникает щелочная среда. Формируется щелочной барьер, на котором медь связывается в форме малоподвижного в этих условиях гид- рокарбонатного соединения малахита – Пример использования щелочного барьера для очистки подземных вод приведен на рис. 11.4. 130 Рис. 11.4. Схема проведения опытных работ по очистке стоков с породного отвала (Максимович, 2006) Кислые барьеры (Е Возникают на путях миграции химических элементов прирезком снижении рН среды. В противоположность щелочным барьерам, на них накапливаются не катионогенные, а анионогенные элементы, более активно мигрирующие в условиях щелочной среды. К ним принадлежат Si, Al, Mo, Be, Ga, Sc, Y, Zr, TR и др. Как правило, эти элементы мигрируют в форме растворимых солей щелочных металлов, подвижных в щелочной среде – Na 2 SiO 3 , Na 2 AlO 2 , Na 2 MoO 4 и др. Чаще всего в природе встречаются (и лучше всего изучены) кислые барьеры, возникающие при попадании щелочных содовых вод в кислую среду. Такая ситуация возникает при радиальной испарительной миграции (капиллярное вытягивание щелочных растворов с глубины в более кислую почвенную среду) – пример хорошо изучен в Северном Казахстане. Накапливаются Si, Y, Be, Se, Zr и ряд других элементов. Яркий пример действия кислого барьера – замещение древесных остатков опалом и халцедоном (оксидными соединениями кремния. Если древесина захороняется в почвах аридных ландшафтов, имеющих щелочную среду, то при её разложении возникают очаги повышенной кислотности на щелочном фоне. Щелочные растворы, содержащие подвижные соединения кремния, приникают в разлагающуюся древесину – и здесь, на локальном кислотном барьере, осаждаются слабо подвижные соединения кремнезёма. В более широком плане этот процесс назван МА. Глазовским хемогенным опалогенезом. Он протекает враз- личных ландшафтных обстановках именно на кислых барьерах. Специфический случай возникновения кислого барьера – водонефтяной контакт. Испарительные барьеры (F). Это участки зоны гипергенеза, где накопление химических элементов обусловлено процессами испарения. Первая существенная особенность этих барьеров – действие в условиях самых разнообразных по химизму обстановок. То есть действие испарительного барьера лишь в незначительной степени зависит от параметров кислотности-щёлочности среды или окислительно-восстановительного потенциала. Главным фактором является климат. Вторая важная особенность – то, что именно на этих барьерах концентрируются наиболее растворимые химические элементы. Те, которые подвижны вводах любого химического состава (Na, K, Rb, Cl и др. Понятно, что самый простой способ осадить такие элементы – это просто выпарить раствор, в котором они переносятся. 131 Условия возникновения испарительного барьера – сухой климат и неглубокое залегание грунтовых вод В такой ситуации водные растворы поднимаются с водоносного горизонта к поверхности. Поднимает их сила поверхностного натяжения в капиллярах. Так как в условиях сухости климата вытянутая по капиллярам вода сразу же испаряется, ей на смену с водоносного горизонта поступают всё новые и новые порции. И этот вытягивающий воду механизм действует непрерывно. Постоянно всё новые и новые порции H 2 O испаряются, а содержавшиеся в них растворённые соли концентрируются в грунтах и почвах. Глубина, с которой возможен капиллярный подъём грунтовых вод к поверхности, зависит от температуры (чем выше Т, тем с больших глубин возможен такой подъём). Другие факторы – размеры пор, минеральный состав грунтов, минерализация растворов. То есть зависимость достаточно сложная. Нов целом обычно испарительная концентрация солей в условиях аридного климата начинает проявляться начиная с глубин 3,5-4 ми особенно усиливается с глубин 2,5-3 м. Нередко полное испарение воды происходит раньше, чем она достигает поверхности, то есть внутри почвенного профиля. Для испарительных барьеров характерна вертикальная зональность, связанная стем, что разные соли имеют разную растворимость и, при повышении минерализации раствора, выпадают в осадок поочерёдно. Вначале идёт осаждение и накопление карбонатов Ca и Mg, затем – гипса (сульфат Ca), и наконец – наиболее растворимых соединений (хлоридов Na и K, некоторых сульфатных соединений, реже – нитратов Na и Mg). Так как в типичном случае испарительный барьер возникает при вертикальном движении вод в сторону земной поверхности, он может в природе совмещаться с кислородными термодинамическим барьерами. С кислородным – так как одновременно может резко увеличиваться окислительно-восстановительный потенциал среды. С термодинамическим – так как выход грунтовых вод на поверхность означает резкое изменение термодинамических параметров, в особенности давления. Испарительные барьеры могут также формироваться по периферии водоёмов (рек, озёр, водохранилищ. Дело в том, что капиллярно-плёночное перемещение может иметь не только вертикальную, но и латеральную (горизонтальную) направленность. Если грунты постоянно подпитываются водами поверхностного водоёма, тов условиях засушливого климата тот же механизм капиллярного вытягивания может действовать ив латеральном направлении. Это явление нередко приобретает опасный характер в условиях техногенного загрязнения водоёмов в аридных ландшафтах. В.А. Алексеенко описан случай, когда в окрестностях отстойника, куда сбрасывались загрязнённые воды, содержание свинца в почвах окружающих территорий выросло до 1%, а цинка - даже до 10%. На рудных месторождениях такие содержания уже считались бы промышленными, а здесь они сформировались в почве Сорбционные барьеры (G). Ещё одна важнейшая группа процессов, определяющих физико-химическую миграцию вводных средах – это сорбционные процессы (сорбция и десорбция. Сорбцией называется способность тел поглощать из окружающей среды растворённые вещества или газы. В том числе такой способностью обладают присутствующие вводной среде мелкие взвешенные частицы, в том числе и мицеллы коллоидов. Сорбированные ионы могут либо выводиться из водной среды в результате выпадения частиц в осадок (в частности, при коагуляции коллоидов, либо мигрировать дальше, пассивно переносясь сорбировавшими их частицами. Сорбционные барьеры возникают в результате резкого снижения миграционной способности химических элементов при фильтрации ионных водных растворов или газовых смесей через среды, обладающие повышенной сорбционной способностью. Эти барьеры особенно важны для элементов с низкими кларками, так как осаждение в процессе сорбции может происходить при очень низких концентрациях, намного меньших, чем концентрации насыщения Таким образом, роль сорбции в миграционных процессах может быть двоякой, в зависимости от конкретных условий сорбция может быть причиной осаждения вещества из раствора сорбция может способствовать пассивной миграции вещества при механическом переносе частиц-сорбентов. Различаются два вида процессов сорбирования: адсорбция и абсорбция. В первом случае сорбируемое вещество поглощается только поверхностью тела, во втором – всем его объё- мом. Адсорбция может иметь разную природу. Химическая адсорбция основана на установлении прочных химических связей адсорбента с поглощающим веществом и практически необратима. Физическая адсорбция происходит на основе слабых межмолекулярных связей (ван-дер-вальсовых) и является обратимой. Следовательно, возможны процессы не только сорбции, но и десорбции, то есть перехода сорбированных частиц обратно в раствор. Поэтому при таком типе сорбции адсорбированное вещество находится в состоянии подвижного равновесия с неадсорбированной (остающейся в растворе) частью того же вещества. Интенсивность адсорбции возрастает с уменьшением размеров частиц адсорбента и, следовательно. С возрастанием общей поверхности. Адсорбции способствует образование плохо растворимого соединения адсорбата и адсорбента (например, адсорбция фосфат- ионов гидроокисью трехвалентного железа).Величина адсорбции увеличивается привоз- растании концентрации вещества и снижении температуры раствора. Снижение концентрации вещества в растворе и повышение его температуры, напротив, усиливают процессы десорбции. В целом, вещества адсорбируются тем лучше, чем ниже их растворимость (правило ПА. Ребиндера). Поэтому любой внешний фактор, снижающий растворимость, усиливает сорбцию, и напротив – любое изменение условий, приводящее к увеличению растворимости вещества, будет усиливать десорбцию. Важный фактор, влияющий на активность сорбционных процессов – изменение валентности ионов, то есть процессы окисления и восстановления. Многозарядные ионы адсорбируются легче, чем ионы низкой валентности. Например, хорошо растворимый в своей шестивалентной форме уран, попадая в богатые органическим веществом илы, оказывается в восстановительной среде и восстанавливается до четырёхвалентного. В результате растворимость его резко снижается, он сорбируется этими илами и накапливается в них. Особой разновидностью сорбционных процессов является процесс обменной сорбции – когда адсорбент, поглощая какие-либо ионы из окружающего раствора, отдаёт эквивалентное количество ранее сорбированных им ионов другого вещества. Процессы обменной сорбции широко развиты в почвах (при этом участие в них обычно принимают только катионы. Совокупность присутствующих в почве веществ, способных к обменной сорбции, называется почвенным поглощающим комплексом (ППК). Он в основном состоит из гумусового вещества и глинистых минералов. Наиболее распространённые сорбенты в зоне гипергенеза : глины и глинистые минералы гумус рассеянное органическое вещество битумы торф бурые угли гидрооксиды Fe, Al, Mn; гели кремнезёма; мицеллы коллоидов частицы аэрозолей. Классическим примером сорбционного барьера являются краевые части болот (где этот барьер обычно совмещается с глеевым, иногда также с кислым. Торф и богатые гумусовым веществом болотные почвы активно сорбируют металлы – U, Be, Ge, Mo, Pb, Zn и др Концентрации урана в торфяниках могут превосходить концентрацию в питающих водах враз. Таким путём могут формироваться промышленные месторождения урана. В нефтегазоносных областях сорбционные барьеры возникают в результате процессов окисления нефтей и превращения их в полужидкие и твёрдые битумы. Здесь сорбционный барьер нередко совмещается с сероводородным. Дело в том, что в этом процессе окисление нефтей сопровождается восстановлением сульфатной серы в результате деятельности бактерий. Здесь концентрируются U, V, Ni, Co, Mo, Cu, Zn и другие металлы. 133 Очень высокой сорбционной способностью обладает гумусовое вещество почв, особенно чернозёмных и каштановых. Поэтому почвенный поглощающий комплекс тоже может выступать в роли сажного геохимического барьера. На этом барьере идёт активное поглощение катионов металлов (Ca, K, Pb, Zn, Cd, Hg и др, а также некоторых комплексных анионов (содержащих As, P, Se, Mo, V). Если бы вся потенциальная ёмкость поглощения металлов ППК реализовалась только за счёт поглощения токсичных тяжёлых металлов, то ПДК помогли бы быть превышены в почвах в сотни и тысячи раз. Наделе этого обычно не происходит потому, что здесь столь же активно поглощаются и вполне безобидные. Атак каких кларки на несколько порядков выше, то основной объём сорбированного вещества приходится именно на эти элементы. Нов условиях техногенного загрязнения формирование повышенных концентраций токсичных элементов напочвенном сорбционном барьере тоже возможно, хотя и не в столь гигантских масштабах. Очень важную роль в зоне гипергенеза играют два сорбционных макробарьера. Первый на путях стока речных вод в мировой океан. Здесь идёт массовое осаждение мелких принесённых реками глинистых частиц и мицелл коллоидов. А ведь и те, и другие, обладают высокой сорбционной способностью и связывают большое количество атомов токсичных элементов. Адсорбционные процессы могут приводить к удалению многих ионов из природных вод. Адсорбирующая способность глинистых минералов, особенно монтмориллонита, очень высока. Химическая адсорбция ионов калия монтмориллонитов может приводить к образованию иллита. Многие комплексные ионы, например, содержащие мышьяк и молибдена также ионы тяжелых металлов, адсорбируются на коллоидных частицах и удаляются из раствора, впоследствии накапливаясь в осадочных железных и марганцевых рудах. Так происходит систематическое обезвреживание гидросферы. Если бы не было этого явления, целый ряд биологически вредных элементов накапливался бы вводе океанов, т.к. значительное количество таких элементов как медь, селен, мышьяк, свинец освобождаются в больших количествах ив процессах выветривания и эрозии и попадает в природные воды. Таким образом, этот барьер выполняет важнейшую геохимическую функцию, способствуя естественному самоочищению водных систем Земли. К сожалению, масштабы техногенного загрязнения в наше время возрастают настолько, что даже ёмкость этого крупнейшего барьера нередко оказывается превышенной, и сама по себе природа с очисткой загрязнённого речного стока не справляется. Второй подобный макробарьер возникает при воздушной миграции благодаря концентрации сорбируемых компонентов аэрозольными частицами. К сожалению, такой механизм очищения атмосферы является лишь итоговым результатом достаточно продолжительного процесса. А в течение сравнительно небольших промежутков времени действие аэрозольного барьера, напротив, приводит к увеличению масштабов переноса загрязнителей и возникновению их повышенных концентраций в районах размещения промышленных предприятий. Сорбционные барьеры играют важную роль в формировании геохимической специфики различных оболочек нашей планеты. Наиболее наглядно это видно из сравнения геохимии натрия и калия. Два элемента сочень похожими химическими свойствами, одинаковым кларком, одинаково ведущих себя в процессах ионной миграции. Но вот вводах мирового океана содержание натрия намного выше. Почему Дело в том, что калий очень активно связывается в сорбционных процессах, и потому лишь незначительная его доля поступает с ионным стоком в мировой океан. А натрий, наоборот, в большей своей части выносится именно туда. Термодинамические барьеры (H) возникают на участках резкого уменьшения миграционной способности химических элементов в результате изменения на путях движения миграционных потоков температуры или давления (или обоих этих факторов одновременно. В целом они весьма разнообразны по механизму и по направленности действия. Кроме этого, выделяются сульфатный (I) и карбонатный (К) геохимические барьеры. 134 Наиболее типичный пример резкого изменения данных параметров - ситуация в местах выхода подземных вод наземную поверхность. Здесь мы всегда имеем дело с резким снижением давления, и нередко – с повышением температуры. В отношении некоторых веществ действие этих факторов суммируется. В первую очередь это касается веществ, на растворимость которых влияет содержание вводном растворе углекислоты (так называемое косвенное действие термодинамического барьера. Растворимость CO 2 резко снижается при увеличении температуры водного раствора, ив этом же направлении действует уменьшение давления. Но изменение содержания CO 2 в растворе смещает карбонатное равновесие растворимая форма Ca(HCO 3 ) 2 переходит в труднорастворимую CaCO 3 . Таков механизм образования известковых отложений в местах выхода на поверхность углекислых источников. Кроме карбоната кальция таким же путём могут выпадать в осадок карбонатные соединения свинца, цинка, стронция. В местах выхода на поверхность глеевых вод идёт активное осаждение соединений железа и марганца. При этом термодинамический барьер совмещается с кислородными их действие суммируется. Очень сложный по механизму термодинамический барьер действует в местах сезонного промерзания и оттаивания грунтовых вод. На начальных стадиях замерзания минерализованных вод, когда температура раствора опускаются чуть ниже нуля, многие минеральные вещества выпадают в осадок. В случае многократного промерзания и оттаивания минерализация грунтовых вод может уменьшится на порядок. Это – одна из причин очень низкой минерализации вод в зоне тундры. Контрольные вопросы Дайте определение термина – геохимический барьер. Какие типы геохимических барьеров Вызнаете В чем особенности проявления окислительно-восстановительного барьера Какой барьер относится к двустороннему Контрастность геохимических барьеров (определение. Как обозначаются различные типы геохимических барьеров Дайте определение терминов микро-, мезо- и мегабарьер? |