El concepto de barrera geoquímica está asociado con la contaminación del medio ambiente provocada por el hombre como resultado de la migración de productos químicos junto con las precipitaciones, los flujos de agua subterráneos o superficiales. La concentración de compuestos nocivos puede alcanzar la clase de peligro 1, y sus valores máximos permitidos pueden superarse varias veces, lo que conduce a la aparición de anomalías geoquímicas en las aguas subterráneas y embalses incluso a grandes distancias de la fuente de contaminación. Los estudios de barreras geoquímicas han proporcionado nueva información sobre la posibilidad de reducir la movilidad de los compuestos tóxicos.
Definición
El término "barrera geoquímica" fue introducido por primera vez por el científico ruso AI Perelman. Su esencia radica en la designación del área de la corteza terrestre, donde hay una fuerte disminución en la intensidad de la migración y la concentración de productos químicos. Como resultado, pasan del estado de dispersión tecnogénica a asociaciones minerales estables. Estas barreras se utilizan paraproteger el medio ambiente de la contaminación industrial.
Esta teoría es la más utilizada en ecología, geología, geoquímica de paisajes, océanos y mares. Un ejemplo simple de barrera es la migración de agua subterránea saturada con iones de hierro. Bajo tierra, este elemento se disuelve casi por completo en el líquido. Al llegar a la superficie, el hierro se oxida bajo la influencia del oxígeno y el metal precipita en forma de sal, es decir, pasa a la fase mineral. El mismo fenómeno se observa cuando la solución de hierro se transporta a través de tuberías de agua. En este caso, hablan de una barrera hecha por el hombre.
Barreras geoquímicas y su clasificación
Las barreras se distinguen por varias características:
- Por origen (clasificación genética): natural; tecnogénico (que surge en el proceso de la actividad humana); natural-tecnogénico.
- Por tamaño: barreras macrogeoquímicas, en las que se produce una disminución de los procesos migratorios a distancias del orden de miles de metros; mesobarreras (desde varios metros hasta 1 km); microbarreras (desde unos pocos milímetros hasta varios metros).
- Por la naturaleza del movimiento de sustancias: bilateral - migración de flujos desde diferentes lados, se pueden depositar diferentes tipos de asociaciones en la barrera (que se muestra en la figura a continuación); lateral (subhorizontal); móvil; radial (subvertical).
- Según la forma de entrada de las sustancias: difusión; infiltración.
Tipos naturales y artificiales
Entre los tipos anteriores de barreras geoquímicas, se distinguen las siguientes clases:
- Mecánica. Durante la migración de sustancias, su fase no cambia, pero se mueven (la mayoría de las veces dentro de la biosfera). Un ejemplo es el movimiento de escombros a lo largo de las laderas de las montañas.
- Físico-química. Las barreras surgen como resultado de cambios en el entorno fisicoquímico. En la actualidad, esta clase de fenómenos es la más estudiada y sistematizada (su descripción se da a continuación).
- Biogeoquímica (fitobarreras y zoobarreras). Se caracterizan por un cambio en la forma del Estado y una pequeña trayectoria migratoria. Muy a menudo, dicha barrera está asociada con la acumulación de elementos químicos como resultado de la actividad vital de animales y plantas. Esta clase incluye barreras geoquímicas tanto naturales como artificiales (migración de desechos en tierras agrícolas y pastos).
Barreras complejas
Cuando varias clases de estos fenómenos se superponen en el espacio, surge una barrera geoquímica compleja, que se aísla en una categoría independiente separada. Los científicos creen que, en condiciones naturales, tales barreras ocupan uno de los lugares principales. Un ejemplo es la combinación de barreras de sorción y oxígeno en áreas montañosas:
- los manantiales que ascienden a la superficie de la tierra en horizontes gley están saturados con hidróxidos férricos disueltos, que se oxidan bajo la influencia del aire atmosférico (barrera de oxígeno);
- los coloides precipitantes son buenos adsorbentes para otroscompuestos químicos;
- Como resultado, se forma una segunda barrera de sorción.
El gran papel de las barreras complejas también se evidencia por el hecho de que se formaron muchos depósitos minerales debido a ellas.
Variedades de barreras físicas y químicas
Se distinguen los siguientes tipos de barreras físicas y químicas:
- Oxígeno. La oxidación se produce en presencia de una gran cantidad de oxígeno libre en las aguas que se acercan a la barrera.
- Sulfuro (sulfuro de hidrógeno). Precipitación de sustancias en reacción con H2S.
- Gley. Esta barrera se caracteriza por una reacción reductora (sin oxígeno libre ni sulfuro de hidrógeno).
- Alcalino. Como resultado de la disminución de la acidez, la formación de hidróxidos y carbonatos, que precipitan en un precipitado insoluble.
- Ácido. Con una disminución del pH, se observa la formación de sales poco solubles.
- Evaporativo. La concentración de sustancias migratorias aumenta debido a la evaporación del agua y la cristalización de la sal.
- Sorción. Hay una extracción de ciertas sustancias debido a adsorbentes naturales (arcilla, humus y otros).
- Termodinámica. Aumento de la concentración y precipitación de sustancias con una fuerte fluctuación de presión y temperatura. Este proceso es más pronunciado en aguas que contienen ácido carbónico.
Subclases
Dentro del grupo de barreras físicas y químicas, también existe una gradación por subclases. Totalhay 69. Difieren en características ácido-base para cada tipo de barrera.
Entre las barreras mecánicas, existen subclases según el estado de agregación y otras características de la sustancia en el flujo de migración:
- minerales e impurezas isomórficas;
- gases disueltos (vapor);
- sistemas coloidales;
- compuestos de origen sintético;
- animales y organismos vegetales.
Ejemplos
Ejemplos simples de barreras geoquímicas de la clase fisicoquímica son los siguientes:
- En un clima húmedo en los bosques, se forma una poderosa hojarasca de hojas caídas. Una característica distintiva del agua subterránea en tales condiciones es que es pobre en oxígeno. Como resultado, los elementos químicos se filtran del suelo, incluidos el manganeso y el hierro. Cuando alcanzan la superficie, comienza su oxidación con la formación de hidróxidos insolubles (barrera de oxígeno). Este mecanismo conduce a la formación de depósitos de azufre nativo.
- Si hay depósitos de minerales que contienen sulfuros de hierro y otros metales en un terreno elevado, entonces su lavado por precipitación natural contribuye a la formación de agua subterránea con una reacción ácida del medio ambiente. En las tierras bajas, en condiciones de alta humedad y anaeróbicas (sin oxígeno), los sulfatos se reducen a sulfuros (barrera de sulfuros). Los depósitos de cobre, selenio y uranio a menudo se limitan a dicho mecanismo.
- Si el suelo está compuesto de piedra calizarocas, luego en un clima húmedo, bajo la influencia de residuos orgánicos en descomposición, se lixivian hierro, níquel, cobre, cob alto y otros elementos. Las calizas crean una barrera geoquímica alcalina que ayuda a neutralizar las aguas subterráneas ácidas y formar hidróxidos insolubles.
Barreras sociales
En la geoquímica moderna, también se distingue una nueva subclase: las barreras geoquímicas sociales. Su característica distintiva es que no han surgido previamente en condiciones naturales para aquellos compuestos que se concentran en ellos. Las barreras de esta subclase se consideran solo en el contexto de barreras geoquímicas complejas o hechas por el hombre.
Entre ellos hay 4 subclases:
- hogar (vertederos de residuos domésticos sólidos o líquidos);
- construcción;
- industrial;
- barreras mixtas (vertederos para residuos de construcción, industriales y domésticos).
