Теорія геохімічних бар’єрів, види геохімічних бар’єрів - геохімічні бар’єри

Узагальнення великого фактичного матеріалу дозволило В. І. Рехарскому класифікувати гидротермально-метасоматичні формації рудних родовищ і встановити характерні для них асоціації елементів. Старший науковий співробітник К. М. Феодотії проводив експерименти, що моделюють гідротермальні процеси.

Геохімія рудообразующих процесів вивчалася на прикладі молібдену і ртуті. Результатом цих досліджень з'явилися монографії: А. А. Саукова, Н. X. Айдіньян, Н. А. Озерова "Нариси геохімії ртуті" (1972) і B. І. Рехарского "Геохімія молібдену в ендогенних процесах" (1973).

Дослідження по геохімії окремих елементів під керівництвом В. І. Рехарского і П. А. Озерова успішно розвиваються і в наступні роки. Широке застосування отримали новітні методи лабораторних досліджень - вивчення газорідку включень (Ю. Н. Пашков).

Геохімічні бар'єри біосфери поділяються на два основних типи - природні та техногенні. І ті, і інші розташовуються на ділянках зміни чинників міграції. У першому випадку зміна факторів, а відповідно і геохімічної обстановки, обумовлюється природними особливостями конкретної ділянки біосфери. У другому така зміна геохімічних обстановок відбувається в результаті антропогенної діяльності.

Механічні бар'єри являють собою ділянки з різким зменшенням інтенсивності механічного переміщення речовин і відповідно їх відкладення. У біосфері механічні бар'єри пов'язані в основному з міграцією елементів в мінеральній або колоїдній формі. Міграція найчастіше відбувається в повітряному і у водному середовищах, а також на кордоні середовищ (скочування уламків по схилах).

При перенесенні в повітряних потоках парів води своєрідними механічними бар'єрами є гірські системи. Затримка на них хмар і випадання опадів можуть призводити до порушення безпеки життєдіяльності і навіть до екологічних катастроф. Це необхідно враховувати при освоєнні нових районів, будівництві населених пунктів і підприємств. Класичним прикладом такого бар'єру може служити район міста Ріо-де-Жанейро (Бразилія), затиснутий між горами і Атлантичним океаном. Катастрофічні повені, пов'язані з тривалими зливами, відбуваються в цьому районі досить часто. Під час одного з останніх злив (1988) тут загинуло близько 300 осіб, а загальний екологічний збиток оцінений в 935 млн дол. США. Подібних бар'єрів на земній кулі досить багато, проте відомості про суттєві порушення безпеки життєдіяльності в цих районах стають широко відомими лише при високій щільності населення. (В районі, наведеному в якості прикладу, проживає близько 10 млн чоловік.)

Іноді в якості добрива використовуються мули з міських очисних споруд, як, наприклад, в Фастові. Багато овочі при цьому збільшують врожайність, але містять в небезпечних для здоров'я концентраціях багато важкі метали. Їх токсичну дію в одних випадках проявляється відразу. В інших випадках вони, накопичуючись в організмі, порушують безпеку життєдіяльності через роки.

Біогеохімічні бар'єри можуть приводити і до зростання безпеки життєдіяльності, затримуючи надходження токсичних речовин з атмосфери. Такими бар'єрами зазвичай служать зелені насадження (декоративні дерева і чагарники) близько промислових і в сельбищних ландшафтах. При цьому підбір спеціальних рослин, в великих концентраціях поглинаючих певні хімічні елементи, може різко підвищити безпеку життєдіяльності близько певних підприємств.

Окислювальні геохімічні бар'єри. Розвиваються на ділянках різкої зміни відновлювальних умов окислювальними же в загальній формі в місцях переходу від менш окислювальних умов до більш відновлювальних (або від більш відновлювальних до менш окислювальним). Найбільш вивчені такі бар'єри в місцях зміни відновної обстановки окислювальному, причому головним агентом окислення служить вільний кисень. У зв'язку з цим даний різновид окисного бар'єру можна назвати кисневим бар'єром.

Відновлювальні геохімічні бар'єри. Ці бар'єри виникають в тих ділянках зони гіпергенезу, де окисні умови змінюються відновними або, в більш загальній формі, де менш відновлювальні різко переходять в більш відновлювальні. Відповідно до двома основними класами відновлювальної середовища - сульфідним (сірководневим) і глеевого - встановлюються і два класи відновлювальних геохімічних бар'єру: сульфідні (сірководневий) і глейові. Обидва класи бар'єрів поширені як в грунтах, так і в водоносних горизонтах.

Сульфідні бар'єр. Сучасні термальні сірководневі бар'єри формуються на дні западин Червоного моря, в інших морських і океанічних районах, в районах вулканізму, в зонах розлому і т. Д. [1]. Сульфідні (сірководневий) бар'єр так само виникає в грунтах і водоносних горизонтах, коли дренирующие води зустрічають на шляху свого руху сірководень (сірководневі води; виділення газів, що містять H2S; гниє органічна речовина). При цьому відбувається випадання металів у формі нерозчинних сульфідів.

Сірководень осаджує мідь з природних вод в формі різних сульфідів. Тому на ділянках зустрічі Міденосний вод з сірководневими виникає відновний бар'єр, на якому осідає мідь і її супутники свинець і цинк.

Глава 3 Техногенні геохімічні бар'єри і захист навколишнього середовища

Розробка методів поліпшення екологічної ситуації до останнього часу проводилася в основному шляхом вдосконалення технологій виробництва (створення безвідходних технологій, переробка відходів, вдосконалення систем очищення скидів і викидів і т.д.), що, безсумнівно, є важливим і перспективним напрямком. Поряд з цим в останні десятиліття для захисту навколишнього середовища від забруднення намітилася тенденція використання геохімічних методів. Велику роль в цьому зіграло дослідження процесів техногенної міграції елементів і введення А.І. Перельманом понять "геохімічний бар'єр" і "техногенний геохімічний бар'єр". Це ділянка, де відбувається різке зменшення інтенсивності міграції і, як наслідок, концентрація елементів.

Сутність методів захисту навколишнього середовища від забруднення за допомогою геохімічних бар'єрів полягає в перекладі забруднюючих компонентів в малорухливі форми. При цьому можливе використання як існуючих природних геохімічних бар'єрів, так і цілеспрямоване створення техногенних бар'єрів. Як матеріали для створення бар'єрів в залежності від складу забруднювачів можуть застосовуватися природні утворення (грунти, гірські породи і т.д.) або інші речовини, наприклад, виробничі відходи. У ряді випадків локалізація забруднювачів може здійснюватися за рахунок обліку природних геохімічних особливостей ґрунтової товщі при виборі ділянок складування або скидання відходів. Досвід роботи показав можливість використання бар'єрів в різних ситуаціях.

Очищення стічних вод від зважених часток. Для очищення дражних стоків від зважених часток на родовищі алмазів в Пермській області запропоновано використовувати грунтові фільтри, що укладаються в руслі річки. Як матеріал для фільтрів використовувалися дражних відвали. Досвідчені натурні роботи показали, що в залежності від довжини шляху фільтрації концентрація зважених часток у стоках може знижуватися в десятки і сотні разів.

Захист підземних вод від забруднення в районах шламосховищ. Складування відходів пашійского металургійно-цементного заводу привело до забруднення підземних вод в районі чинного шламосховища. У пульпі з лужною реакцією середовища виявлено підвищений вміст Cu, Cd, Pb, Zn, Ni, Mo, As, Ti, значно перевищують ГДК. Метали утворюють стійкі комплекси з органічними речовинами, рухливі в лужному середовищі. Спільно з лабораторією ОГС МГУ запропоновано створення комплексного, багатошарового екрану для зниження інтенсивності забруднення підземних вод. Основний шар, що виконує функцію перехоплення забруднювачів, пропонується створювати з суміші торфу і піритових огірків, що дозволяє пов'язувати метали в сульфіди в анаеробних відновних умовах. Лабораторні дослідження показали, що застосування методу забезпечує захист підземних вод від надходження забруднювачів на весь період запланованої експлуатації.