ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОГЕННЫЕ БАРЬЕРЫ

Одна из важнейших особенностей этих барьеров, отличающая их от природных, - возросшее значение органических соединений, спектр которых в ноосфере значительно шире, чем в биосфере. Металло-органические соединения техногенного происхождения существенно меняют характер миграции и концентрации многих элементов.

Все же сходство процессов концентрации химических элементов на природных и техногенных барьерах позволяет во многих случаях использовать природные барьеры в качестве мо­дели техногенных, применять аналогичные принципы систематики.

На комплексных барьерах концентрация элементов происходит в результате одновременного протекания нескольких процессов. При встречной диффузионной миграции элементов к барьеру образуются двусторонние барьеры, а при наложении различных процессов с разрывом во времени — совмещенные.

При классификации техногенных физико-химических барьеров используют принципы, разработанные при изучении природных барьеров. Эта классификация основана на систематике факторов концентрации элементов. (Таблица).

Как и в природных условиях, различаются кислородные (А), сероводородные или сульфидные (В), глеевые (С), щелочные (D), кислые (Е), испарительные (F), сорбционные (G), термодинамические (Н) и прочие серии техногенных барьеров.

Кон­центрация химических элементов на этих барьерах зависит от серии барьера (А, В, С и т.д.) и геохимического класса вод, поступающих к барьеру.

По окислительно-восстановительным и щелочно-кислотным условиям выделяются 12 классов вод, обозначаемых арабскими чис­лами [I3]. Систематика классов концентрации элементов на техноген­ных барьерах также построена по матричному принципу, каждый класс обозначается двойным индексом — А6, ВЗ, D2 и т.д. [9].

В таблице приведены виды концентрациихимических элементов на физико-химических техногенных барьерах (выделены барьеры, наи­более пригодные для локализации загрязнения окружающей среды).

Кислородные техногенные барьеры (А). Подобные барьеры возни­кают, например, при осушении болот, когда понижается кислородная граница. На ее контакте с глеевым горизонтом возникает техногенный барьер А6, почти полный аналог природного барьера. В Молдавии на виноградных плантациях мигрирующие с поверхности отрицательно заряженные комплексные соединения металлов, например Сu(ОН)⁺ или Сu(СОз)₂^-2 сорбируются гидроокислами Fе³⁺ кислородного барьера. Так, в почвах под многолетними насаждениями возникают концентрации меди на техногенном кислородно-сорбционном барьере (A7—G7) до 14 КК.

Искусственный кислородный барьер A6 создается на станциях очистки питьевых вод от соединений железа. Используемые для водо­снабжения подземные глеевые воды здесь распыляются в воздухе, в результате чего Fе²* окисляется и поступающая потребителям вода уже лишена примеси железа (последняя в форме рыжей пленки осаждается на песке, через который фильтруется вода).

Сероводородный и сульфидный техногенные барьеры (В). Эти барьеры очень характерны для участков загрязнения сбросами пред­приятий пищевой и химической промышленности, содержащих SO₂ и органические вещества. В наилках в результате десульфуризации (SO₄‾ - H₂S) появляется H₂S, а количество растворенного в воде кислорода резко снижается. Так создаются условия для возникновения сульфидного барьера. На таких участках зарегистри­ровано накопление большого спектра химических элементов: Сu, Pb, Zn, Ni, V, Mn, Cr. Их концентрация в наилках достигает 10 КК [5, б].

Техногенные сероводородные геохимические барьеры вида В1, В2, ВЗ характерны для так называемых сернокислых ландшафтов, форми­рующихся на участках отработки сульфидных руд, вблизи металлурги­ческих комбинатов [9]. Ex: Сясь. Перспективно создание искусственных серо­водородных барьеров для локализаци загрязнения окружающей среды в районах горнообогатительных и металлургических комбинатов.

Глеевый техногенный барьер (С). Он возникает в районах вторич­ного заболачивания, например в зоне подтопления водохранилищ и прудов, формирования верховодки на орошаемых землях. Постоянное или периодическое переувлажнение приводит к снижению Eh среды и, как следствие, к осаждению на границе оглеения рядахимических элементов. На таком барьере в почвах под виноградниками и полив­ными садами зафиксировано накопление техногенной меди до 7 КК. В районах с гумидным климатом наиболее характерны барьеры вида С2, а в степях и пустынях — СЗ и С4 (например, при вторичном заболачивании при неумеренном поливе). Характерные для этого класса барьеров элементы — V, Си, Мо, Se и др.

Щелочной бярьер (D). Подобные барьеры также распространены широко. Oни изучены в степных культурных ландшафтах.

На рис. 1 изображен ландшафтно-геохимический профиль склона, в нижней трети которого отмечается концентрация техногенной меди (18 КК). Накопление меди происходит на техногенном щелочном барьере D3, роль которого выполняет карбонатное полотно дороги. Это пример латерального барьера.

Радиальные щелочные геохимические барьеры установлены в техногенных почвах и наносах с прослоями карбонатсодержащего материала техногенного происхождения.

Так, в культивируемых почвах под многолетними насаждениями встречаются горизонты со строительным мусором карбонатного состава, которые выполняют роль щелочного барьера для мигрирующей в радиальном направлении техногенной меди.