Вопрос 15. Геохимические барьеры миграции химических элементов в природных системах.
В процессе миграции химических элементов вследствие резкого изменения геохимической обстановки может происходить резкое изменение интенсивности миграции. Если на коротком расстоянии вследствие таких изменений происходит резкое уменьшение интенсивности миграции, то на таких участках происходит накопление, концентрирование элементов. Такие участки на путях миграционных потоков называют геохимическими барьерами. На барьерах происходит прежде всего изменение обстановки миграции (обусловленной внешними факторами миграции), проявляющейся в изменении геохимических показателей (t, p, pH, Eh, форма рельефа, поверхности и др.) в направлении миграции элементов.
Геохимический барьер характеризуется градиентом (G) и контрастностью_ (S):
G = dm / dl или G = (m1 – m2) / l,
где m1 и m2 – значение геохимического показателя m до и соответственно после барьера,
l – ширина барьера.
где Cх1 и Cх2 – концентрация элемента X в мигрирующем потоке до барьера и после барьера.
С ростом градиента и контрастности барьера увеличивается скорость накопления элемента на барьере.
По происхождению геохимические барьеры делят на два типа – природные и техногенные. Каждый из этих типов подразделяется на три класса по природе геохимических факторов, определяющих соответственные причины возникновения барьеров:
механические барьеры;
физико-химические барьеры;
биогеохимические барьеры.
Геохимические барьеры возникают во всех подвижных природных системах: в магме, коре выветривания, почвах, гидросфере и т.д. Размеры барьеров различны от долей миллиметров в почвах до нескольких километров в атмосферных и водных потоках рек, морей и океанов.
Вопрос 16. Состав воды океанов. Жизнь в океане и ее влияние на круговорот атмосферных газов.
Воды Мирового океана составляют основную часть гидросферы Земли — океаносферу. На воды океана приходится более 96 % воды Земли. Объем пресных вод, поступающих в океан с речным стоком и осадками, не превышает 0,5 миллионов кубических километров, что соответствует слою воды на поверхности океана толщиной около 1,25 м. Это обуславливает постоянство солевого состава вод океана и незначительные изменения их плотности.
Принято считать, что компонентный состав вод и гидрохимический режим Мирового океана определяются стоком растворенного и взвешенного вещества с континентов. Концентрации растворенных веществ в открытом океане регулируются балансом испарения и конденсации.
Соленость воды в океане зависит от соотношения количества атмосферных осадков и испарения. Соленость ее понижают речные воды и воды тающих льдов. В открытом океане распределение солености в поверхностных слоях воды (до 1500 м) имеет зональный характер: в экваториальном поясе, где выпадает много осадков, она пониженная, в тропических широтах - повышенная, в умеренных и полярных широтах соленость снова снижается. Мировой океан поглощает и выделяет огромное количество газов (кислород, азот, углекислый газ, сероводород, аммиак и др.).
Гигантские массы химических веществ переносятся водами Мирового океана. В первую очередь это относится к растворенным газам – диоксиду углерода, кислороду, азоту. Холодная вода высоких широт растворяет газы атмосферы. Поступая с океаническими течениями в тропический пояс, она их выделяет, так как растворимость газов при нагревании уменьшается. Поглощение и выделение газов происходит также при смене теплых и холодных сезонов года.
Огромное влияние на природные циклы некоторых элементов оказало появление жизни на планете. Это, в первую очередь, относится к круговороту главных элементов органического вещества – углерода, водорода и кислорода, а также таких жизненно важных элементов как азот, сера и фосфор. Живые организмы оказывают влияние и на круговорот многих металлических элементов. Несмотря на то, что суммарная масса живых организмов Земли меньше массы земной коры в миллионы раз, растения и животные играют важнейшую роль в перемещении химических элементов.