Le concept de barrière géochimique est associé à la pollution artificielle de l'environnement résultant de la migration de produits chimiques avec les précipitations, les écoulements d'eau souterraine ou de surface. La concentration de composés nocifs peut atteindre la classe de danger 1 et leurs valeurs maximales admissibles peuvent être dépassées plusieurs fois, ce qui entraîne l'apparition d'anomalies géochimiques dans les eaux souterraines et les réservoirs même à de grandes distances de la source de pollution. Des études sur les barrières géochimiques ont fourni de nouvelles informations sur la possibilité de réduire la mobilité des composés toxiques.
Définition
Le terme "barrière géochimique" a été introduit pour la première fois par le scientifique russe AI Perelman. Son essence réside dans la désignation de la zone de la croûte terrestre, où il y a une forte diminution de l'intensité de la migration et de la concentration de produits chimiques. De ce fait, ils passent de l'état de dispersion technogénique à des associations minérales stables. Ces barrières servent àprotéger l'environnement de la pollution industrielle.
Cette théorie est la plus largement utilisée en écologie, géologie, géochimie des paysages, des océans et des mers. Un exemple simple de barrière est la migration des eaux souterraines saturées en ions de fer. Sous le sol, cet élément est presque complètement dissous dans le liquide. En atteignant la surface, le fer s'oxyde sous l'influence de l'oxygène et le métal précipite sous forme de sel, c'est-à-dire qu'il passe dans la phase minérale. Le même phénomène est observé lorsque la solution de fer est transportée par des conduites d'eau. Dans ce cas, ils parlent d'une barrière artificielle.
Barrières géochimiques et leur classification
Les barrières se distinguent par plusieurs caractéristiques:
- Par origine (classification génétique): naturelle; technogénique (survenant dans le processus de l'activité humaine); naturel-technogène.
- Par taille: les barrières macrogéochimiques, dans lesquelles une diminution des processus de migration se produit à des distances de l'ordre de milliers de mètres; mésobarrières (de quelques mètres à 1 km); microbarrières (de quelques millimètres à plusieurs mètres).
- Par la nature du mouvement des substances: bilatéral - migration des flux de différents côtés, différents types d'associations peuvent se déposer dans la barrière (illustré dans la figure ci-dessous); latéral (subhorizontal); portable; radial (sous-vertical).
- Selon la voie d'entrée des substances: diffusion; infiltration.
Types naturels et artificiels
Parmi les types de barrières géochimiques ci-dessus, on distingue les classes suivantes:
- Mécanique. Lors de la migration des substances, leur phase ne change pas, mais elles se déplacent (le plus souvent au sein de la biosphère). Un exemple est le roulement des débris le long des pentes des montagnes.
- Physico-chimique. Les barrières surgissent à la suite de changements dans l'environnement physico-chimique. À l'heure actuelle, cette classe de phénomènes est la plus étudiée et systématisée (sa description est donnée ci-dessous).
- Biogéochimique (phytobarrières et zoobarrières). Ils se caractérisent par un changement de forme de l'État et un petit chemin de migration. Le plus souvent, une telle barrière est associée à l'accumulation d'éléments chimiques résultant de l'activité vitale des animaux et des plantes. Cette classe comprend à la fois les barrières géochimiques naturelles et artificielles (migration des déchets sur les terres agricoles et les pâturages).
Barrières complexes
Lorsque plusieurs classes de ces phénomènes se superposent dans l'espace, une barrière géochimique complexe apparaît, qui est isolée dans une catégorie indépendante distincte. Les scientifiques pensent que dans des conditions naturelles, de telles barrières occupent l'une des premières places. Un exemple est la combinaison de barrières d'oxygène et de sorption dans les zones montagneuses:
- les sources qui remontent à la surface de la terre dans les horizons de gley sont saturées d'hydroxydes ferriques dissous, qui s'oxydent sous l'influence de l'air atmosphérique (barrière à oxygène);
- les colloïdes précipitants sont de bons absorbants pour les autrescomposés chimiques;
- en conséquence, une seconde barrière de sorption se forme.
Le rôle important des barrières complexes est également mis en évidence par le fait que de nombreux gisements minéraux se sont formés grâce à elles.
Variétés de barrières physiques et chimiques
On distingue les types de barrières physiques et chimiques suivants:
- Oxygène. L'oxydation se produit en présence d'une grande quantité d'oxygène libre dans les eaux s'approchant de la barrière.
- Sulfure (sulfure d'hydrogène). Précipitation de substances en réaction avec H2S.
- Gley. Cette barrière se caractérise par une réaction réductrice (sans oxygène libre ni sulfure d'hydrogène).
- Alcalin. En raison de la diminution de l'acidité, la formation d'hydroxydes et de carbonates, qui précipitent en un précipité insoluble.
- Acide. Avec une diminution du pH, on observe la formation de sels peu solubles.
- Évaporatif. La concentration de substances migratoires augmente en raison de l'évaporation de l'eau et de la cristallisation du sel.
- Sorption. Il y a une extraction de certaines substances due aux sorbants naturels (argile, humus et autres).
- Thermodynamique. Augmenter la concentration et la précipitation de substances avec une forte fluctuation de pression et de température. Ce processus est plus prononcé dans les eaux contenant de l'acide carbonique.
Sous-classes
Parmi le groupe des barrières physiques et chimiques, il existe également une gradation par sous-classes. Totalils sont au nombre de 69. Ils diffèrent par leurs caractéristiques acido-basiques pour chaque type de barrières.
Parmi les barrières mécaniques, il existe des sous-classes en fonction de l'état d'agrégation et d'autres caractéristiques de la substance dans le flux migratoire:
- minéraux et impuretés isomorphes;
- gaz dissous (vapeur);
- systèmes colloïdaux;
- composés d'origine synthétique;
- animaux et organismes végétaux.
Exemples
Des exemples simples de barrières géochimiques de la classe physico-chimique sont les suivants:
- Dans un climat humide dans les forêts, une puissante litière de feuilles mortes se forme. Une caractéristique distinctive des eaux souterraines dans de telles conditions est qu'elles sont pauvres en oxygène. En conséquence, des éléments chimiques sont lessivés du sol, notamment du manganèse et du fer. Lorsqu'ils atteignent la surface, leur oxydation commence par la formation d'hydroxydes insolubles (barrière à l'oxygène). Ce mécanisme conduit à la formation de dépôts de soufre natif.
- S'il y a des gisements de minéraux contenant des sulfures de fer et d'autres métaux sur une parcelle de terrain élevée, leur lessivage par les précipitations naturelles contribue à la formation d'eaux souterraines avec une réaction acide de l'environnement. Dans les basses terres, dans des conditions d'humidité élevée et anaérobies (sans oxygène), les sulfates sont réduits en sulfures (barrière de sulfure). Les gisements de cuivre, de sélénium et d'uranium sont souvent confinés à un tel mécanisme.
- Si le sol est composé de calcaireroches, puis dans un climat humide, sous l'influence de résidus organiques en décomposition, le fer, le nickel, le cuivre, le cob alt et d'autres éléments sont lessivés. Les calcaires créent une barrière géochimique alcaline qui aide à neutraliser les eaux souterraines acides et à former des hydroxydes insolubles.
Barrières sociales
Dans la géochimie moderne, une nouvelle sous-classe est également distinguée - les barrières géochimiques sociales. Leur particularité est qu'ils ne sont pas apparus auparavant dans des conditions naturelles pour les composés qui s'y concentrent. Les barrières de cette sous-classe ne sont prises en compte que dans le contexte des barrières géochimiques artificielles ou complexes.
Parmi eux il y a 4 sous-classes:
- ménage (décharges d'ordures ménagères solides ou liquides);
- construction;
- industriel;
- barrières mixtes (décharges pour déchets de construction, industriels et ménagers).
