Koncept geokemične pregrade je povezan z onesnaževanjem okolja, ki ga povzroči človek, ki je posledica migracije kemikalij skupaj s padavinami, podzemnimi ali površinskimi vodnimi tokovi. Koncentracija škodljivih spojin lahko doseže 1. razred nevarnosti, njihove največje dovoljene vrednosti pa se lahko večkrat presežejo, kar vodi do pojava geokemičnih anomalij v podtalnici in rezervoarjih tudi na velikih razdaljah od vira onesnaženja. Študije geokemičnih ovir so zagotovile nove informacije o možnosti zmanjšanja mobilnosti strupenih spojin.
Definicija
Izraz "geokemična pregrada" je prvi uvedel ruski znanstvenik AI Perelman. Njegovo bistvo je v označevanju območja zemeljske skorje, kjer se močno zmanjša intenzivnost migracije in koncentracija kemikalij. Posledično preidejo iz stanja tehnogene razpršenosti v stabilne mineralne asociacije. Te ovire so navajenezaščititi okolje pred industrijskim onesnaževanjem.
Ta teorija se najbolj uporablja v ekologiji, geologiji, geokemiji pokrajin, oceanov in morij. Preprost primer ovire je migracija podzemne vode, nasičene z železovimi ioni. Pod zemljo je ta element skoraj popolnoma raztopljen v tekočini. Ko doseže površino, se železo pod vplivom kisika oksidira, kovina pa se obori v obliki soli, torej preide v mineralno fazo. Enak pojav opazimo pri transportu raztopine železa po vodovodnih ceveh. V tem primeru govorijo o oviri, ki jo je ustvaril človek.
Geokemične pregrade in njihova razvrstitev
Pregrade odlikuje več lastnosti:
- Po izvoru (genetska klasifikacija): naravno; tehnogeni (nastanejo v procesu človeške dejavnosti); naravno tehnogeno.
- Po velikosti: makrogeokemične ovire, pri katerih pride do zmanjšanja migracijskih procesov na razdaljah reda tisoč metrov; mezobariere (od nekaj metrov do 1 km); mikropregrade (od nekaj milimetrov do nekaj metrov).
- Glede na naravo gibanja snovi: dvostransko - selitev tokov z različnih strani se lahko v pregrado odložijo različne vrste asociacij (prikazano na spodnji sliki); stranski (podhorizontalni); mobilni; radialno (podnavpično).
- Glede na način vstopa snovi: difuzija; infiltracija.
Naravne in umetne vrste
Med zgornjimi vrstami geokemičnih ovir ločimo naslednje razrede:
- mehanski. Med selitvijo snovi se njihova faza ne spreminja, ampak se premikajo (najpogosteje znotraj biosfere). Primer je valjanje naplavin po pobočjih gora.
- Fizikalno-kemijska. Pregrade nastanejo kot posledica sprememb v fizikalno-kemijskem okolju. Trenutno je ta razred pojavov najbolj raziskan in sistematiziran (njegov opis je podan spodaj).
- Biogeokemične (fitobariere in zoobariere). Zanje je značilna sprememba oblike države in majhna migracijska pot. Najpogosteje je takšna ovira povezana s kopičenjem kemičnih elementov kot posledica vitalne dejavnosti živali in rastlin. Ta razred vključuje tako naravne kot umetne geokemične ovire (migracije odpadkov na kmetijskih zemljiščih in pašnikih).
kompleksne ovire
Ko se v prostoru prekrije več razredov teh pojavov, nastane kompleksna geokemična pregrada, ki je izolirana v ločeno neodvisno kategorijo. Znanstveniki menijo, da v naravnih razmerah takšne ovire zasedajo eno vodilnih mest. Primer je kombinacija kisikovih in sorpcijskih ovir v gorskih območjih:
- izviri, ki se dvigajo na površje zemlje v blejskih obzorjih, so nasičeni z raztopljenimi železovimi hidroksidi, ki se oksidirajo pod vplivom atmosferskega zraka (kisikova pregrada);
- precipitacijski koloidi so dobri sorbenti za drugekemične spojine;
- zaradi tega nastane druga sorpcijska pregrada.
O veliki vlogi kompleksnih pregrad priča tudi dejstvo, da je zaradi njih nastalo veliko mineralnih nahajališč.
Različice fizikalnih in kemičnih ovir
Ločimo naslednje vrste fizikalnih in kemičnih ovir:
- Kisik. Oksidacija se pojavi v prisotnosti velike količine prostega kisika v vodah, ki se približujejo pregradi.
- Sulfid (vodikov sulfid). Obarjanje snovi v reakciji z H2S.
- Gley. Za to pregrado je značilna redukcijska reakcija (brez prostega kisika in vodikovega sulfida).
- Alkalen. Zaradi zmanjšanja kislosti nastajajo hidroksidi in karbonati, ki se oborijo v netopno oborino.
- kislina. Z znižanjem pH opazimo tvorbo težko topnih soli.
- Izhlapeva. Koncentracija selitvenih snovi se poveča zaradi izhlapevanja vode in kristalizacije soli.
- Sorpcija. Prišlo je do pridobivanja določenih snovi zaradi naravnih sorbentov (glina, humus in drugi).
- Termodinamična. Povečanje koncentracije in obarjanja snovi z močnim nihanjem tlaka in temperature. Ta proces je najbolj izrazit v vodah, ki vsebujejo ogljikovo kislino.
Podrazredi
Med skupino fizikalnih in kemičnih ovir je tudi gradacija po podrazredih. Skupajjih je 69. Za vsako vrsto ovir se razlikujejo po kislinsko-bazičnih lastnostih.
Med mehanskimi ovirami obstajajo podrazredi, ki so odvisni od agregacijskega stanja in drugih značilnosti snovi v migracijskem toku:
- minerali in izomorfne nečistoče;
- raztopljeni plini (para);
- koloidni sistemi;
- spojine sintetičnega izvora;
- živali in rastlinski organizmi.
Primeri
Preprosti primeri geokemičnih ovir fizikalno-kemijskega razreda so naslednji:
- V vlažnem podnebju v gozdovih nastane močna legla odpadlega listja. Posebnost podzemne vode v takšnih razmerah je, da je revna s kisikom. Posledično se iz tal izpirajo kemični elementi, vključno z manganom in železom. Ko dosežejo površino, se začne njihova oksidacija s tvorbo netopnih hidroksidov (kisikova pregrada). Ta mehanizem vodi do nastanka naravnih usedlin žvepla.
- Če so na vzvišenem zemljišču nahajališča mineralov, ki vsebujejo sulfide železa in drugih kovin, potem njihovo izpiranje z naravnimi padavinami prispeva k nastanku podzemne vode s kislo reakcijo okolja. V nižinah se pri visoki vlažnosti in anaerobnih (brez kisika) razmerah sulfati reducirajo v sulfide (sulfidna pregrada). Na takšen mehanizem so pogosto omejena nahajališča bakra, selena in urana.
- Če so tla sestavljena iz apnencakamnin, nato se v vlažnem podnebju pod vplivom razpadajočih organskih ostankov izpirajo železo, nikelj, baker, kob alt in drugi elementi. Apnenci ustvarjajo alkalno geokemično pregrado, ki pomaga nevtralizirati kislo podtalnico in tvoriti netopne hidrokside.
Socialne ovire
V sodobni geokemiji se razlikuje tudi nov podrazred - socialne geokemične pregrade. Njihova značilnost je, da v naravnih razmerah niso prej nastale za tiste spojine, ki so koncentrirane na njih. Pregrade tega podrazreda se obravnavajo samo v kontekstu umetnih ali kompleksnih geokemičnih ovir.
Med njimi so 4 podrazredi:
- gospodinjstvo (odlagališča trdnih ali tekočih gospodinjskih odpadkov);
- gradnja;
- industrijski;
- mešane pregrade (odlagališča gradbenih, industrijskih in gospodinjskih odpadkov).
