Khái niệm về hàng rào địa hóa gắn liền với sự ô nhiễm môi trường do con người tạo ra do sự di chuyển của các chất hóa học cùng với lượng mưa, các dòng nước ngầm hoặc bề mặt. Nồng độ của các hợp chất có hại có thể đạt đến cấp độ nguy hiểm 1 và giá trị tối đa cho phép của chúng có thể bị vượt quá nhiều lần, dẫn đến sự xuất hiện các dị thường địa hóa trong nước ngầm và các hồ chứa ngay cả khi ở khoảng cách lớn so với nguồn ô nhiễm. Các nghiên cứu về các rào cản địa hóa đã cung cấp thông tin mới về khả năng làm giảm tính di động của các hợp chất độc hại.
Định nghĩa
Thuật ngữ "rào cản địa hóa" lần đầu tiên được đưa ra bởi nhà khoa học người Nga AI Perelman. Bản chất của nó nằm ở việc chỉ định khu vực của vỏ trái đất, nơi có sự giảm mạnh về cường độ di cư và nồng độ của các chất hóa học. Kết quả là, chúng chuyển từ trạng thái phân tán kỹ thuật sang các liên kết khoáng sản ổn định. Những rào cản này được sử dụng đểbảo vệ môi trường khỏi ô nhiễm công nghiệp.
Lý thuyết này được sử dụng rộng rãi nhất trong sinh thái, địa chất, địa hóa học của cảnh quan, đại dương và biển. Một ví dụ đơn giản về rào cản là sự di chuyển của nước ngầm bão hòa với các ion sắt. Dưới mặt đất, phần tử này gần như hòa tan hoàn toàn trong chất lỏng. Khi đến bề mặt, sắt bị oxy hóa dưới tác dụng của oxy, và kim loại kết tủa dưới dạng muối, tức là nó chuyển sang pha khoáng. Hiện tượng tương tự cũng được quan sát thấy khi dung dịch sắt được vận chuyển qua các đường ống nước. Trong trường hợp này, họ nói về một rào cản nhân tạo.
Các rào cản địa hóa và phân loại của chúng
Rào cản được phân biệt bởi một số đặc điểm:
- Theo nguồn gốc (phân loại di truyền): tự nhiên; kỹ thuật (phát sinh trong quá trình hoạt động của con người); công nghệ tự nhiên.
- Theo kích thước: các rào cản vĩ mô hóa, trong đó sự giảm sút trong quá trình di cư xảy ra ở khoảng cách hàng nghìn mét; mesobarriers (từ vài mét đến 1 km); các rào cản siêu nhỏ (từ vài mm đến vài mét).
- Theo bản chất của sự chuyển động của các chất: song phương - sự di chuyển của các dòng chảy từ các phía khác nhau, các loại liên kết khác nhau có thể được lắng đọng trong vật chắn (thể hiện trong hình bên dưới); bên (dưới sụn); di động; xuyên tâm (phụ dọc).
- Theo cách các chất đi vào: khuếch tán; thâm nhập.
Loại tự nhiên và nhân tạo
Trong số các loại rào cản địa hóa trên, các lớp sau được phân biệt:
- Cơ. Trong quá trình di chuyển của các chất, pha của chúng không thay đổi, nhưng chúng di chuyển (thường xuyên nhất trong sinh quyển). Một ví dụ là việc lăn các mảnh vụn dọc theo các sườn núi.
- Hóa lý. Các rào cản phát sinh do sự thay đổi của môi trường hóa lý. Hiện tại, loại hiện tượng này được nghiên cứu và hệ thống hóa nhiều nhất (mô tả của nó được đưa ra bên dưới).
- Sinh hóa (phytobarrier và Zoobarriers). Chúng được đặc trưng bởi sự thay đổi về hình thức của nhà nước và một con đường di cư nhỏ. Thông thường, một rào cản như vậy có liên quan đến sự tích tụ của các nguyên tố hóa học do hoạt động sống của động vật và thực vật. Nhóm này bao gồm cả rào cản địa hóa tự nhiên và nhân tạo (chất thải di cư trên đất nông nghiệp và đồng cỏ).
Rào cản phức tạp
Khi một số lớp của những hiện tượng này được xếp chồng lên nhau trong không gian, một rào cản địa hóa phức tạp nảy sinh, được phân lập thành một loại độc lập riêng biệt. Các nhà khoa học tin rằng trong điều kiện tự nhiên, những rào cản như vậy chiếm một trong những vị trí hàng đầu. Một ví dụ là sự kết hợp của các rào cản oxy và hấp thụ ở các vùng núi:
- lò xo trồi lên bề mặt trái đất ở chân trời gley bão hòa với hydroxit sắt hòa tan, bị oxy hóa dưới tác động của không khí trong khí quyển (rào cản oxy);
- chất keo kết tủa là chất hấp thụ tốt cho những người kháchợp chất hóa học;
- kết quả là hàng rào hấp thụ thứ hai được hình thành.
Vai trò to lớn của các rào cản phức tạp cũng được chứng minh bằng thực tế là nhiều mỏ khoáng sản đã được hình thành do chúng.
Các loại rào cản vật lý và hóa học
Các loại rào cản vật lý và hóa học sau được phân biệt:
- Oxy. Quá trình oxy hóa xảy ra khi có một lượng lớn oxy tự do trong vùng nước tiếp cận rào cản.
- Sunfua (hydro sunfua). Kết tủa các chất tham gia phản ứng với H2S.
- Gley. Rào cản này được đặc trưng bởi phản ứng khử (không có oxy tự do và hydro sunfua).
- Kiềm. Do tính axit giảm, tạo ra các hiđroxit và cacbonat, kết tủa thành kết tủa không tan.
- Axit. Với sự giảm độ pH, sự hình thành các muối hòa tan ít được quan sát thấy.
- Bốc hơi. Nồng độ các chất di cư tăng lên do sự bay hơi nước và kết tinh muối.
- Hút. Có sự chiết xuất một số chất do chất hấp thụ tự nhiên (đất sét, mùn và những chất khác).
- Nhiệt động. Tăng nồng độ và kết tủa của các chất có sự biến động mạnh về áp suất và nhiệt độ. Quá trình này diễn ra rõ rệt nhất ở vùng nước có chứa axit cacbonic.
Lớp con
Trong nhóm rào cản vật lý và hóa học, còn có sự phân cấp theo phân lớp. Toàn bộcó 69 trong số chúng. Chúng khác nhau về đặc điểm axit-bazơ đối với từng loại rào cản.
Trong số các rào cản cơ học, có các phân lớp phụ thuộc vào trạng thái tập hợp và các đặc tính khác của chất trong dòng di chuyển:
- khoáng chất và tạp chất đẳng cấu;
- khí hòa tan (hơi nước);
- hệ keo;
- hợp chất có nguồn gốc tổng hợp;
- động vật và sinh vật thực vật.
Ví dụ
Ví dụ đơn giản về các rào cản địa hóa của lớp hóa lý như sau:
- Trong điều kiện khí hậu ẩm ướt trong các khu rừng, một lớp lá rụng mạnh mẽ được hình thành. Một đặc điểm nổi bật của nước ngầm trong những điều kiện như vậy là nó rất nghèo oxy. Kết quả là, các nguyên tố hóa học bị rửa trôi khỏi đất, bao gồm cả mangan và sắt. Khi chúng tiếp cận bề mặt, quá trình oxy hóa của chúng bắt đầu bằng việc hình thành các hydroxit không hòa tan (rào cản oxy). Cơ chế này dẫn đến sự hình thành các mỏ lưu huỳnh tự nhiên.
- Nếu có các khoáng chất chứa sunfua sắt và các kim loại khác trên một khu đất cao, thì việc rửa trôi chúng do kết tủa tự nhiên góp phần hình thành nước ngầm với phản ứng axit của môi trường. Ở những vùng đất thấp, trong điều kiện độ ẩm cao và yếm khí (không có ôxy), sunfat bị khử thành sunfua (rào cản sunfua). Các khoản tiền gửi đồng, selen và uranium thường bị giới hạn trong một cơ chế như vậy.
- Nếu đất có thành phần là đá vôiđá, sau đó trong khí hậu ẩm ướt, dưới tác động của tàn dư hữu cơ phân hủy, sắt, niken, đồng, coban và các nguyên tố khác bị rửa trôi. Đá vôi tạo ra một hàng rào địa hóa kiềm giúp trung hòa nước ngầm có tính axit và tạo thành các hydroxit không hòa tan.
Rào cản xã hội
Trong địa hóa hiện đại, một phân lớp mới cũng được phân biệt - các rào cản địa hóa xã hội. Đặc điểm phân biệt của chúng là chúng chưa từng phát sinh trong điều kiện tự nhiên đối với những hợp chất tập trung vào chúng. Các rào cản của lớp con này chỉ được xem xét trong bối cảnh các rào cản địa hóa do con người tạo ra hoặc phức tạp.
Trong số đó có 4 lớp con:
- hộ gia đình (bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt rắn hoặc lỏng);
- xây dựng;
- công nghiệp;
- rào cản hỗn hợp (bãi chôn lấp rác thải xây dựng, công nghiệp và sinh hoạt).
