Автор: Пользователь скрыл имя, 16 Марта 2012 в 18:11, реферат
Геохимический барьер — это зона, в которой на коротком расстоянии происходит резкая смена гидрогеохимических условий миграции химических элементов, что вызывает осаждение этих элементов в твердую фазу.
Сорбционные геохимические барьеры формируются на участках встречи водного или газового потока с сорбентами.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОУВПО «ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Геологический факультет
Кафедра
Инженерной геологии и
охраны недр
Сорбционные геохимические барьеры
Выполнила:
Студентка 4 курса,
Группы ГиГ-2-08 СП,
Панькова А.В.
Пермь 2012
Геохимический барьер — это зона, в которой на коротком расстоянии происходит резкая смена гидрогеохимических условий миграции химических элементов, что вызывает осаждение этих элементов в твердую фазу.
Сорбционные геохимические барьеры формируются на участках встречи водного или газового потока с сорбентами. До последнего времени сорбционные барьеры выделялись только при миграции в водных потоках. Изучение миграции поллютантов техногенного происхождения показало большую роль сорбционных барьеров в концентрации в ландшафтах загрязняющих веществ при аэрозольном переносе (В.А.Алексеенко, 1994). Правда, в большинстве подобных случаев мы имеем дело с комплексами (обычно сорбционными и механическими) барьерами.
Примеры сорбционных геохимических барьеров
1. Наиболее часто встречающимися сорбционными барьерами являются участки, на которых водные растворы, как правило, с концентрацией ионов, далеко не достигающей насыщения (в этих случаях не идет осаждение их собственных минералов), встречаются с природными сорбентами. Среди последних редко преобладают глины, гумусовые вещества и гидроксиды Fe и Mn.
Рассматриваемые барьеры характерны для краевых зон болот (сорбентом является торф), гумусовых и глинистых горизонтов почв, кор выветривания. Гумус и глинистые частицы в основном определяют содержание в почвах сорбированных элементов. А оно (содержание) часто бывает чрезвычайно высоким. Так, в каолините концентрация сорбированной меди может доходить до 0,8%.
2. Сорбционные процессы, происходящие в Океане и речных водах (по данным А.П.Лисицина, они относятся к числу основных процессов, очищающих воды от многих токсичных элементов), также можно рассматривать как формирование громадного сорбционного макробарьера.
3. Сорбционные барьеры таких же громадных размеров, как рассматриваемые выше в Океане, формируются и в атмосфере. Многочисленные аэрозоли природного и техногенного происхождения сорбируют молекулы определенных газов. В результате миграции этих газов существенно ограничивается, так как контролируется перемешиванием сорбировавших их аэрозолей и временем нахождения последних в атмосфере. Таким образом, идет формирование подвижного сорбционного барьера для целого ряда газов.
В свою очередь сорбированные молекулы газов создают вокруг аэрозолей своеобразную воздушную адсорбционную оболочку. Это позволяет аэрозолям (включая тонкую пыль), адсорбировавшим газы, находиться в воздухе не 5 суток, как обычно, а 40 суток (Б.М.Абрамовский и др.,1976). Увеличение срока нахождения в атмосфере пыли способствует увеличению дальности ее переноса от места поступления до места концентрации на механических барьерах. В итоге могут появиться геохимические аномалии (и в первую очередь техногенные, оторванные от источников загрязнения.
4. В атмосфере одновременно с процессами сорбции происходит сталкивание и соединение разноименно заряженных частиц. Эти процессы также приводят к образованию в атмосфере сорбционных макробарьеров. Однако в отличие от барьеров, связанных с сорбцией газов, дальность миграции частиц в атмосфере в этом случае не увеличивается, а резко уменьшается, так как происходит укрупнение частиц и увеличение их массы. Расчеты показывают, что скорость осаждения коллоидных частиц в воздухе в 600 раз больше, чем в воде. Следовательно, укрупнение аэрозолей приводит к их более локальному осаждению в ландшафтах суши. При этом происходит сближение (пространственное и генетическое) сорбционного и механического барьеров.
Заряд частиц, попавших в атмосферу, может быть изначальным или приобретенным. Обычно основные вещества (CaO, ZnO, MnO, и тд.) заряжены отрицательно, а угольная пыль (дым) и кислые вещества – положительно. Чем больше разноименно заряженных частиц будет находиться в определенной части атмосферы (над городом или даже над отдельными предприятиями), тем чаще они сталкиваются, соединяются и оседают.
Сорбционный гидроксидный барьер. Свежеосажденные гидроксиды поливалентных элементов являются эффективными сорбентами, очищающими подземные воды or многих элементов-
Сорбционный глинистый барьер. В обычных условиях зоны гипергенеза в присутствии маломинерализованных вод минералы глин имеют отрицательный заряд и являются типичными катионнообменниками (см. раздел 6.3). Поэтому сорбционный глинистый барьер наиболее активен в от-, ношении катионогенных элементов (Li, Sr, Ba), а также катио-ногенных элементов-
В модельных условиях полнота соосаждения элементов с катионными формами миграции глинами (особенно монтморил-лонитовой группы) может достигать 95%. Принципиально это означает, что взаимодействие подземных вод с глинистой фракцией коры выветривания может привести к очищению вод от этих элементов.
Сорбционный карбонатный барьер. При своем образовании карбонаты (особенно карбонаты кальция) способны соосаждать многие элементы, мигрирующие в подземных водах в катионной и анионной формах. На карбонатном барьере соосаждаются вольфрам, молибден, мышьяк, фтор и многие другие анионогенные элементы. Полнота сорбции перечисленных катионо- и анионогенных элементов на карбонатном барьере достигает 100%.
Сорбционные процессы в гидрогеохимических системах осложняются процессами комплексообразования. В соответствии с изложенным, комплексообразование может усиливать, замедлять и даже предохранять элементы от сорбционных со-осаждений. Возможности этих сорбционных соосаждений применительно к конкретным элементам в каждом случае должны решаться на основе знания реальных форм элементов в подземных водах.
С позиции самоочищения подземных вод наиболее эффективными являются сорбционные для большинства элементов, содержащихся в воде в микроколичествах.
Таким образом, чем больше разнообразных предприятий – источников разнозаряженных аэрозолей – находится рядом, тем меньше становится дальность переноса аэрозолей. Это, с одной стороны, уменьшает глобальные (с точки зрения пространственного распространения) последствия аэрозольного переноса техногенной природы, так как уменьшается дальность переноса.
С другой стороны, на небольшой площади территории, обычно с максимальной плотностью населения, оседает максимум загрязняющих веществ. Их относительное рассеяние становится незначительным, но токсичное воздействие резко возрастает. Это, а также общее большое количество промышленных центров с разнообразными предприятиями позволяет относить последствия формирования рассматриваемого техногенного сорбционного барьера к глобальным техногенным явлениям в биосфере.
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 в 10 000 раз. 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.
Литература:
1. В.А.Алексеенко «Экологическая геохимия»;
2. Крайнов С.Р., Швец В.М. Гидрохимия: Учебное пособие — M.: Недра, 1992.