33. Геохимические барьеры и их количественные характеристики.

В пределах большинства барьеров происходит довольно резкое изменение типа миграции химичес­ких элементов, а затем связанные с ним изменения интенсивно­сти миграции и осаждение (концентрация) определенных хими­ческих элементов или их соединений.

Геохимические барьеры биосферы разделяются на два основ­ных типа — природные и техногенные. В первом случае смена факторов, а соответственно и смена одной геохимической об­становки другой обуславливаются природными особенностями конкретного участка биосферы. Во втором — такая смена геохи­мических обстановок происходит в результате антропогенной де­ятельности.

Оба типа геохимических барьеров подразделяются на три основных класса: физико-химические, биогеохимические и механические. Первый из них связан с изменением физико-хи­мической обстановки. Механические барьеры представляют собой участки резкого умень­шения интенсивности механической миграции. Биогеохимические барьеры, в отличие от многих других, свя­заны в основном с первым типом миграции химических элементов. Геохимические барьеры могут существенно отличаться друг от друга не только концентрациями определенных элементов и их об­щим количеством на барьере, но и величиной самих барьеров.

Г ра­диент барьера. G=dm/dl или G=(m₁ –m₂)/L, где m₁ - числовое выражение величины одного из показателей, определяющих изменение геохимической обстановки на барьере, установленное в миграционном потоке перед барьером. Им могут быть величины рН, t, Р, Eh, количество растворен-ного в воде кислорода, или сероводорода и т.д.; m₂ - числовое выражение величины этого же показателя в миграционном потоке сразу же после барьера; L – мощность (ширина) барьера.

Контрастность барьера: S= m₁/ m₂.

Концентрация элементов на барьере

где К — коэффициент, зависящий от «инертной» массы (почв, осад­ков, живого вещества и т.д.), на которой происходит накопление рассматриваемого вещества; C₁, С₂ — содержание рассматривае­мого вещества в миграционном потоке соответственно до и по­сле барьера; а₁, а₂ — общее содержание всех веществ, мигрирую­щих в потоке соответственно до и после барьера.

Принцип торможения химических реакций (принцип Перельмана) - если в системе один из реагентов присутствует в количестве, не­достаточном для реализации всех возможных реакций, то осуще­ствляются лишь те реакции, для которых характерно макси­мальное химическое сродство.

34. Физико-химические барьеры. Механические барьеры. Биогеохимические барьеры. Социальные геохимические барьеры. Комплексные геохимические барьеры

1. Физико-химические барьеры 1.1. Сероводородные барьеры

При резком понижении величины Eh возникают восстанови­тельные геохимические барьеры. Если на таких барьерах осажде­ние химических элементов происходит с участием H₂S (в виде га­за или водного раствора), то барьер считается сероводородным. В сильнокислых средах (преобладает H₂S) барьер основывается на реакция типа:CuSO₄ + H₂S  CuS + H₂SO₄

В нейтральных и слабощелочных средах (преобладает HS^-) барьер основывается на реакция типа: CuSO₄ + NaHS  CuS + NaHSO₄

1.2. Кислородные барьеры

Eh, природные барьеры, осаждаются Fe, Mn. Может сера и селен.

Примеры: S из сероводорода; Fe(OH)₃ из Fe⁺².

1.3. Щелочные барьеры: Кислые воды (сульфидные руды) с водами от карбонатных пород. Cu, Zn, Fe, Pb, а также Cd, Cr.

1.4. Кислые барьеры: Нейтральные и щелочные условия меняются скачкообразно на слабокислые и кислые. На многих кислых барьерах хим. элементы осаждаются из потока содовых вод. Такие воды чаще всего образуются за счет обменных реакций и выветривания натриевых силикатов. В таких водных потоках находятся в повышенной концентрации Mo, V, Se, U, Si, Y, Zr, Ag, Sc, Be, Cu, Al, Cr.

1.5. Испарительные геохимические барьеры представляют собой участки, на которых увеличение концентрации хим. элементов происходит в результате процессов испарения.

1.6.Сорбционные геохимические барьеры формируются на участках встречи водного или газового потока с сорбентами.

1.7. Формирование термодинамических барьеров происходит при довольно резком изменении давления и температуры в конкретных геохимических системах. Пока природные термодинамические барьеры преобладают над техногенными.

2.Механические барьеры формируются в условиях резкого уменьшения интенсивности механической миграции веществ. Классификация этих барьеров пока еще не разработана. Так как сами барьеры всегда представляют механическую преграду для веществ, перемещающихся в миграционном потоке, то их удобно разделять в зависимости от форм нахождения мигрирующих веществ и элементов потока, в котором эти вещества перемещаются. 3. На биогеохимических барьерах происходит резкое уменьшение интенсивности миграции хим. элементов под воздействием организмов. 4. Социальные геохимические барьеры Под термином понимают зоны складирования и захоронения отходов – как промышленных, так и бытовых. 5. Комплексные геохимические барьеры Комплексные геохимические барьеры образуются за счет наложения друг на друга нескольких различных барьеров. Среди природных барьеров комплексные по распространенности занимают если не первое, то одно из первых мест.