Konsep penghalang geokimia dikaitkan dengan pencemaran lingkungan akibat migrasi bahan kimia bersama dengan curah hujan, aliran air bawah tanah atau air permukaan. Konsentrasi senyawa berbahaya dapat mencapai kelas bahaya 1, dan nilai maksimum yang diijinkan dapat dilampaui beberapa kali, yang mengarah pada terjadinya anomali geokimia di air tanah dan reservoir bahkan pada jarak yang jauh dari sumber polusi. Studi hambatan geokimia telah memberikan informasi baru tentang kemungkinan mengurangi mobilitas senyawa beracun.
Definisi
Istilah "penghalang geokimia" pertama kali diperkenalkan oleh ilmuwan Rusia AI Perelman. Esensinya terletak pada penunjukan area kerak bumi, di mana terjadi penurunan tajam dalam intensitas migrasi dan konsentrasi bahan kimia. Akibatnya, mereka berpindah dari keadaan dispersi teknogenik ke asosiasi mineral yang stabil. Hambatan ini digunakan untukmelindungi lingkungan dari polusi industri.
Teori ini paling banyak digunakan dalam ekologi, geologi, geokimia lanskap, samudra, dan lautan. Contoh sederhana dari penghalang adalah migrasi air tanah yang jenuh dengan ion besi. Di bawah tanah, elemen ini hampir sepenuhnya larut dalam cairan. Setelah mencapai permukaan, besi dioksidasi di bawah pengaruh oksigen, dan logam mengendap dalam bentuk garam, yaitu, masuk ke fase mineral. Fenomena yang sama diamati ketika larutan besi diangkut melalui pipa air. Dalam hal ini, mereka berbicara tentang penghalang buatan.
Hambatan geokimia dan klasifikasinya
Hambatan dibedakan oleh beberapa fitur:
- Berdasarkan asal (klasifikasi genetik): alami; teknogenik (muncul dalam proses aktivitas manusia); natural-technogenic.
- Berdasarkan ukuran: hambatan makrogeokimia, di mana penurunan proses migrasi terjadi pada jarak orde ribuan meter; mesobarrier (dari beberapa meter hingga 1 km); penghalang mikro (dari beberapa milimeter hingga beberapa meter).
- Berdasarkan sifat pergerakan zat: bilateral - migrasi aliran dari sisi yang berbeda, berbagai jenis asosiasi dapat disimpan di penghalang (ditunjukkan pada gambar di bawah); lateral (subhorizontal); seluler; radial (sub-vertikal).
- Menurut cara zat masuk: difusi; infiltrasi.
Jenis alami dan buatan
Di antara jenis penghalang geokimia di atas, kelas berikut dibedakan:
- Mekanik. Selama migrasi zat, fase mereka tidak berubah, tetapi mereka bergerak (paling sering di dalam biosfer). Contohnya adalah bergulingnya puing-puing di sepanjang lereng gunung.
- Fisiko-kimia. Hambatan muncul sebagai akibat dari perubahan lingkungan fisikokimia. Saat ini, kelas fenomena ini adalah yang paling banyak dipelajari dan disistematisasikan (deskripsinya diberikan di bawah).
- Biogeokimia (fitobarrier dan zoobarrier). Mereka dicirikan oleh perubahan bentuk negara dan jalur migrasi kecil. Paling sering, penghalang seperti itu dikaitkan dengan akumulasi unsur-unsur kimia sebagai akibat dari aktivitas vital hewan dan tumbuhan. Kelas ini mencakup hambatan geokimia alami dan buatan (migrasi limbah di lahan pertanian dan padang rumput).
Hambatan kompleks
Ketika beberapa kelas fenomena ini ditumpangkan di ruang angkasa, penghalang geokimia kompleks muncul, yang diisolasi ke dalam kategori independen yang terpisah. Para ilmuwan percaya bahwa dalam kondisi alami penghalang seperti itu menempati salah satu tempat terkemuka. Contohnya adalah kombinasi penghalang oksigen dan penyerapan di daerah pegunungan:
- mata air yang naik ke permukaan bumi di cakrawala gley jenuh dengan hidroksida besi terlarut, yang teroksidasi di bawah pengaruh udara atmosfer (penghalang oksigen);
- koloid pengendap adalah penyerap yang baik untuk orang lainsenyawa kimia;
- sebagai akibatnya, penghalang penyerapan kedua terbentuk.
Besarnya peran penghalang kompleks juga dibuktikan dengan fakta bahwa banyak endapan mineral terbentuk karenanya.
Berbagai hambatan fisik dan kimia
Jenis penghalang fisik dan kimia berikut dibedakan:
- Oksigen. Oksidasi terjadi dengan adanya sejumlah besar oksigen bebas di perairan yang mendekati penghalang.
- Sulfida (hidrogen sulfida). Pengendapan zat dalam reaksi dengan H2S.
- Gley. Penghalang ini ditandai dengan reaksi reduksi (tanpa oksigen bebas dan hidrogen sulfida).
- Alkaline Akibat penurunan keasaman, pembentukan hidroksida dan karbonat, yang mengendap menjadi endapan yang tidak larut.
- Asam. Dengan penurunan pH, pembentukan garam yang sedikit larut diamati.
- Menguap. Konsentrasi zat migrasi meningkat karena penguapan air dan kristalisasi garam.
- Serap. Ada ekstraksi zat tertentu karena sorben alami (tanah liat, humus dan lain-lain).
- Termodinamika. Meningkatkan konsentrasi dan pengendapan zat dengan fluktuasi tajam dalam tekanan dan suhu. Proses ini paling menonjol di perairan yang mengandung asam karbonat.
Subclass
Di antara kelompok penghalang fisik dan kimia, ada juga gradasi berdasarkan subkelas. Totalada 69 dari mereka, mereka berbeda dalam karakteristik asam-basa untuk setiap jenis penghalang.
Di antara penghalang mekanis, ada subkelas tergantung pada keadaan agregasi dan karakteristik lain dari zat dalam aliran migrasi:
- mineral dan pengotor isomorfik;
- gas terlarut (uap);
- sistem koloid;
- senyawa asal sintetik;
- organisme hewan dan tumbuhan.
Contoh
Contoh sederhana hambatan geokimia dari kelas fisikokimia adalah sebagai berikut:
- Dalam iklim lembab di hutan, serasah kuat daun jatuh terbentuk. Ciri khas air tanah dalam kondisi seperti itu adalah miskin oksigen. Akibatnya, unsur-unsur kimia tercuci dari tanah, termasuk mangan dan besi. Ketika mereka mencapai permukaan, oksidasi mereka dimulai dengan pembentukan hidroksida yang tidak larut (penghalang oksigen). Mekanisme ini mengarah pada pembentukan endapan sulfur asli.
- Jika ada endapan mineral yang mengandung sulfida besi dan logam lain di sebidang tanah yang ditinggikan, maka pencuciannya oleh curah hujan alami berkontribusi pada pembentukan air tanah dengan reaksi asam lingkungan. Di dataran rendah, di bawah kelembaban tinggi dan kondisi anaerobik (bebas oksigen), sulfat direduksi menjadi sulfida (penghalang sulfida). Deposit tembaga, selenium, dan uranium seringkali terbatas pada mekanisme seperti itu.
- Jika tanahnya terdiri dari batugampingbatuan, kemudian dalam iklim lembab, di bawah pengaruh residu organik yang membusuk, besi, nikel, tembaga, kob alt, dan elemen lainnya tercuci. Batu kapur menciptakan penghalang geokimia alkali yang membantu menetralkan air tanah yang asam dan membentuk hidroksida yang tidak larut.
Hambatan sosial
Dalam geokimia modern, subkelas baru juga dibedakan - hambatan geokimia sosial. Ciri khas mereka adalah bahwa mereka sebelumnya tidak muncul dalam kondisi alami untuk senyawa yang terkonsentrasi pada mereka. Hambatan dari subkelas ini dianggap hanya dalam konteks penghalang geokimia buatan manusia atau kompleks.
Di antara mereka ada 4 subclass:
- rumah tangga (tempat pembuangan sampah rumah tangga padat atau cair);
- konstruksi;
- industri;
- penghalang campuran (tempat pembuangan sampah untuk konstruksi, limbah industri dan rumah tangga).
