ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.09.2020
Просмотров: 1366
Скачиваний: 5
19. Водная миграция химических элементов. Бакарасов стр.55-58
Состав и особенности воды. Вода в ландшафте встречается в трех агрегатных состояниях: газообразном (Н2О), жидком (2Н2О), твердом (3Н2О). Чистая вода состоит из водорода (протий 1Н) и кислорода (16О). Изотоп водорода дейтерий (D) образует тяжелую воду ((D2О), содержание которой незначительно (3х10-6 % от общего объема воды). Тяжелая вода замедляет биологические процессы в живых организмах, избыток ее может привести к анормальному развитию. В поверхностных водах ландшафтов с аридным климатом тяжелой воды содержится больше. Изотоп водорода тритий (Т) радиоактивен (период полураспада 12,26 лет). Тритий образуется в стратосфере при взаимодействии космических лучей с ядрами азота, кислорода и других элементов. здесь же образуется тритиевая вода (Т2О). Содержание ее в гидросфере ничтожное; она выпадает с атмосферными осадками. Основной состав породной воды представлен обычно водой (1Н2 16О), в небольшом количестве образуется с тяжелым кислородом (1Н2 18О). Связь в воде между кислородом и водородом ковалентная, поэтому диссоциация на ионы слабая.
Ионы и соединения, содержащиеся в воде, влияют на такие показатели, как окисляемость, жесткость, агрессивность, цветность. Окисляемость воды – это количество кислорода, расходуемого на окисление органических веществ, содержащихся в одном литре воды. В зависимости от используемого окислителя при определении величины окисляемости различают перманганатную и биохроматную окисляемость. По перманганатной окисляемости можно косвенно судить о количестве легкоокисляющихся органических соединений, по биохроматной – о количестве всех органических веществ, за исключением некоторых, не учитываемых белковых соединений. О наличии органических веществ в воде дает представление цветность воды ( в градусах). Однако на цветность воды могут влиять некоторые неорганические соединения.
Агрессивность воды – способность растворять породы, строительные материалы. Различают пять видов агрессивности воды – углекислотная, выщелачивающая, общекислотная, сульфатная, магнезиальная.
20. Биогенная миграция химических элементов в ландшафтах. Бакарасов стр.58-62
Биогенная миграция элементов - перемещение химических элементов в природе в процессе жизнедеятельности растений, животных, микроорганизмов.
Образование живого вещества и разложение органических веществ образуют единый биологический круговорот атомов, который в биосфере протекает повсеместно, хотя в разных формах и с разной интенсивностью.
В ландшафте и верхних горизонтах моря в процессе фотосинтеза образуется живое вещество, здесь же происходит его минерализация. Часть органических веществ минерализуется не полностью и откладывается в илах. Закон биологического круговорота – один из основных законов геохимии, согласно которому в биосфере в ходе биологического круговорота атомы поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, которую отдают в окружающую среду, покидая живое вещество. Главными носителями энергии являются природные воды.
Не минерализованные остатки органического вещества преобразуются в осадочные породы, в том числе залежи торфа, угля и других горючих ископаемых. Общая их масса во много раз больше массы живого вещества, а главное количество органического углерода заключено в виде небольших примесей гумусовых и углистых веществ, капель битумов и т.д. Главные превращения органические остатки претерпевают в почвах и илах в период энергичной работы микроорганизмов.
В биокосных системах литосферы происходит взаимодействие горных пород с природными водами в близких термодинамических условиях. Это определяет некоторые общие особенности физико-химической миграции, которая складывается из двух противоположных процессов: выветривания и цементации. Миграция элементов при выветривании, в свою очередь, складывается из противоположных процессов: выщелачивание из пород и минералов водных и присоединение воздушных элементов.
21. Рассеяние и концентрация химических элементов в биоте ландшафтов.
Миграция приводит к значительному перераспределению элементов и их содержание в почвах, коре выветривания, водах и организмах как правило отличается от кларка. Степень этого отличия определяется кларком концентрации /КК/ - отношением содержания данного элемента в конкретном природном объекте к кларку литосферы. Наибольшие значения КК характерны для ртути и сурьмы, содержание которых в месторождениях может быть выше кларка в сотни тысяч раз, несколько ниже КК для золота, олова, вольфрама / 10 000-100 000/. У таких элементов, как железо, магний, калий КК не превышает 10-100. Таким образом, зная кларк и КК можно представить, в каких пределах будет встречаться элемент в ландшафте.
Иногда определяют обратную величину - кларк рассеяния /КР/. - отношение кларка элемента в литосфере к его содержанию в данном природном объекте.
При резком изменении геохимических характеристик среды, интенсивность миграции некоторых элементов может значительно уменьшится и на небольшой площади происходит их концентрация. Такие участки называются геохимическими барьерами. Они возникают в зонах разломов, в местах разгрузки подземных вод, на границах пород различного состава, на границах почвенных горизонтов, у подножия склонов. Обычно на геохимическом барьере происходит концентрация целого комплекса элементов, образующих парагенную ассоциацию. Например: на испарительных барьерах в степях и пустынях концентрируются кальций, натрий, магний, фтор, сера, хлор, рубидий, цинк, никель, кобальт, свинец, уран, мышьяк, молибден, ртуть, радии. По обнаруженной парагенной ассоциации можно установить и тип барьера: механический, физико-химический, биогеохимический, техногенный.
22. Особенности биогенной миграции химических элементов в зональных и азональных ландшафтах.
Осадочная толща земной коры формируется под воздействием климата, ледников, стока, почвообразования, жизнедеятельности организмов, и ей также присуща зональность, хотя она и прослеживается только при анализе геологической истории. Зональны донные илы в Мировом океане и континентальные отложения на суше (ледниковые и водно-ледниковые в полярных областях, торф в тайге, соли в пустыне и т. д.). Однако осадочные толщи накапливались в течение многих миллионов лет.
Закон зональности имеет универсальное географическое значение, прямо или косвенно проявляющееся во всей эпигеосфере. Свое комплексное выражение он находит в формировании ландшафтных зон - крупнейших геосистем регионального уровня. Схематично зональная структура всей суши может быть представлена на рисунке 3 в виде зонального деления обобщенного континента. Такую форму имела бы суша земного шара, если ее собрать в единый массив путем суммирования площадей материков по всем параллелям.
Особенностью азональности является то, что в ней латеральная (“горизонтальная”) дифференциация сочетается с вертикальной. Один из главных признаков всякой морфоструктуры - ее высотное положение по отношению к уровню Океана. С этим связано ярусное строение сферы наземных ландшафтов. Два главных высотных яруса - равнинный и горный - подразделяются: первый - на низины и возвышенности, второй - на низко-, средне-, и высокогорья. Это деление имеет важное физико-географическое значение, поскольку все свойства геосистем существенно изменяются по ярусам, и прежде всего в силу уменьшения запасов солнечного тепла с высотой.
23.Ландшафтно-геохимические системы: элементарные и каскадные, открытые и замкнутые.
Элементарные ландшафтно-геохимические системы (элементарные ландшафты)
Полынов предложил однородность почвы. По Б. Б. Полынову (1953) —элементарный ландшафт в своем типичном проявлении должен представлять один определенный тип рельефа, сложенный одной породой или наносом и покрытый в каждый момент своего существования определенным растительным сообществом. Все эти условия создают определенную разность почвы и свидетельствуют об одинаковом на протяжении элементарного ландшафта развитии взаимодействия между горными породами и организмами.
Наименьшая площадь, на которой размещаются все части элементарного ландшафта, именуется площадью выявления. Чем сложнее элементарный ландшафт, чем интенсивнее в нем протекает миграция химических элементов, чем больше видовое и прочее разнообразие, т.е. чем больше в нем информации, тем больше и площадь выявления. Поэтому наименьшие площади выявления характерны для пустынь без высшей растительности (шоровые солончаки, такыры), а наибольшие — для лесных ландшафтов влажных тропиков с их огромным видовым разнообразием (биологической информацией). Площадь выявления — это важная константа, имеющая большое значение для классификации элементарных ландшафтов.
Надводные (супераквальные) элементарные ландшафты отличаются близким залеганием грунтовых вод. Последние оказывают существенное влияние на ландшафт, т.к. поставляют различные вещества, вымытые из коры выветривания и почв водоразделов. В супераквальных ландшафтах возможно значительное накопление химических элементов, обладающих наибольшей миграционной способностью. Примером супераквальных ландшафтов служат солончаки с аккумуляциями сульфатов, соды, хлоридов, нитратов и других солей.
Для субаквальных (подводных) элементарных ландшафтов характерен принос материала с твердым и жидким боковым стоком: речной или озерный ил растет снизу вверх и может быть не связан с подстилающей породой. В субаквальных ландшафтах наблюдаются особые жизненные формы растений и животных и местами особые систематические группы
Каскадные ландшафтно-геохимические системы
Природные системы с однонаправленными потоками вещества называют каскадными системами. Наиболее целостным проявлением свойств каскадной системы обладают водосборные бассейны, которые многими географами выдвигаются в качестве основных объектов не только гидролого-геоморфологической, но и физико-географической и ландшафтно-геохимической организации поверхности Земли. По М. А. Глазовской, каскадные ландшафтно-геохимические системы(КЛГС) — это такие парагенетические ассоциации ЭЛГС, целостность которых определяется потоками вещества, энергии и информации от верхних гипсометрических уровней рельефа к нижним. Каскадные ЛГС весьма разнообразны по структуре, протяженности, типам функционирования, начиная от простых водосборных бассейнов малых рек и кончая бассейнами высоких порядков (Волги, Оби и др.).
Наиболее просто организованной каскадной системой является геохимическое сопряжение элементарных ландшафтов на склоне — катена. Это не только топографический ряд почв и ландшафтов, но и отражение всех почвенных и склоновых процессов и явлений, взаимодействие которых образует более сложные системы, чем элементарные ландшафты.
Понятие о катенах возникло независимо от геохимии ландшафта и не на основе геохимической методологии, но оно важно для нашей науки, что и позволяет говорить о ландшафтно-геохимических катенах. В зависимости от сложности пространственной структуры, в первую очередь литогенного субстрата, катены делятся на монолитные и гетеролитные.
Монолитные катеныхарактеризуются одинаковым составом почвообразующих пород и располагаются обычно в каскадных системах водосборных бассейнов 1 и 2 порядков, где геохимия супераквальных ландшафтов практически полностью определяется миграцией веществ из автономных ландшафтов.
Региональные КЛГС речных бассейнов более высоких порядков (макро- и мегаарены) практически всегда гетеролитны, что затрудняет анализ их латеральной структуры. Сложная геохимическая дифференциация региональных КЛГС требует выявления объектов, химический состав которых отражает особенности латеральной миграции элементов в водосборных бассейнах. Наиболее информативны в этом отношении илы (донные отложения). По аналогии с наземными почвами их можно назвать “зеркалом” подводного ландшафта.
В открытой ландшафтно-геохимической системе господствующим режимом миграции загрязняющих веществ является транзит, а в замкнутых ландшафтно-геохимическихсистемах - режим миграции - кумулятивный.
24. Ландшафтно-геохимические барьеры. Бакарасов стр.66-70
Начало разработке вопроса о геохимических барьерах было положено А.И.Перельманом (1961). Геохимические барьеры – это те части ландшафтно-геохимических систем, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов, и как результат, их накопление (концентрация).
Выделяют макро-, мезо- и микробарьеры. К макробарьерам относятся, например, дельты рек – зоны смешения пресных речных и соленых морских вод, ширина таких барьеров может достигать сотен и тысяч метров (но это небольшая величина по сравнению с протяженностью реки и акваторией моря).
К мезобарьерам относятся краевые зоны болот, водоносные горизонты артезианских бассейнов. В результате здесь накапливаются многие элементы выщелоченные из почв водоразделов и склонов. Ширина таких барьеров может достигать десятки и сотни метров.
Микробарьеры встречаются гораздо чаще, в том числе в почвах. По сути, накопление в почвенных горизонтах таких новообразований как ортштейны, различные коры (солевые, латеритные) – результат изменения интенсивности миграционных потоков в почвенном профиле. Причина уменьшения скорости – изменение условий. Ширина таких барьеров может составлять от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.
В основу классификации геохимических барьеров положены различия в миграции. Выделяют два основных типа барьеров – природные и техногенные. В свою очередь, и в тех и в других выделяют по 3 класса: механические, физико-химические и биогеохимические.
Механические барьеры – это участки резкого уменьшения механической миграции. К ним приурочены различные продукты механической дифференциации осадков. Это наиболее простые геохимические барьеры. Биогеохимические барьеры обязаны уменьшению интенсивности биогенной миграции. Это участки земной поверхности, где резко меняются температура, давление, окислительно-восстановительные, щелочно-кислотные и другие условия. Физико-химические барьеры классифицируются на виды по накоплению химических элементов. Последнее определяется во многом тем, в какой среде проходят миграционные процессы. Различают следующие виды барьеров окислительный (кислородный), восстановительный глеевый, восстановительный сероводородный, щелочной, нейтральный, кислый, испарительный, сорбционный, сульфатный.
Окислительные (кислородные) барьеры. Их образование связано с изменениями окислительно-восстановительных условий в ландшафте. Резкая смена восстановительных условий на окислительные, смена резко восстановительных на слабо восстановительные, слабо окислительных на сильно окислительные. Например, грунтовые воды, обогащенные железом и марганцем, в виде бикарбонатов или органических комплексов вблизи поверхности почв, на окраинах болот, в озерах образуют железо-марганцевые конкреции, болотные и озерные руды, залежи самородной серы.