33.Термодинамические геохимические барьеры

Термодинамические барьеры формируются при довольно резком изменении давления и\или температуры в геохимических системах. Наиболее распространенными является образование из растворов, продвигающимся по трещинам в горных породах, травертина (карбонат кальция). Процесс проходит при быстром падении давления, связанным с раскрытием трещин ли с выходом на поверхность подземных гидрокарбонатно - кальциевых вод. Ca(2+) + 2HCO3(-) = CaCO3 + H2O + CO2. Наибольшую известность получили травертины, образовавшиеся на термодинамических барьерах крупнейших курортов, связанных с минеральными водами. Так вырастают Сталактиты и сталагмиты.

Испарительные барьеры - это участки, на которых увеличение концентрации химич элементов происходит в результате процессов испарения. Распространены в регионах с засушливым климатом, встречаются в черноземных степях. В сухие периоды их временное появление возможно в тайге и тундре.

34. Сорбционный геохимический барьер и ионный обмен

Сорбционные барьеры возникают в результате резкого снижения миграционной способности химических элементов при фильтрации ионных водных растворов или газовых смесей через среды, обладающие повышенной сорбционной способностью. Эти барьеры особенно важны для элементов с низкими кларками, так как осаждение в процессе сорбции может происходить при очень низких концентрациях, намного меньших, чем концентрации насыщения. Различаются два вида процессов сорбирования: адсорбция и абсорбция. В первом случае сорбируемое вещество поглощается только поверхностью тела, во втором – всем его объёмом.

Адсорбция может иметь разную природу. Химическая адсорбция основана на установлении прочных химических связей адсорбента с поглощающим веществом и практически необратима. Физическая адсорбция происходит на основе слабых межмолекулярных связей (ван-дер-вальсовых) и является обратимой. Следовательно, возможны процессы не только сорбции, но и десорбции, то есть перехода сорбированных частиц обратно в раствор. Поэтому при таком типе сорбции адсорбированное вещество находится в состоянии подвижного равновесия с неадсорбированной (остающейся в растворе) частью того же вещества. Интенсивность адсорбции возрастает с уменьшением размеров частиц адсорбента и, следовательно. С возрастанием общей поверхности.

Адсорбции способствует образование плохо растворимого соединения адсорбата и адсорбента (например, адсорбция фосфат-ионов гидроокисью трехвалентного железа).Величина адсорбции увеличивается при возрастании концентрации вещества и снижении температуры раствора. Снижение концентрации вещества в растворе и повышение его температуры, напротив, усиливают процессы десорбции. В целом, вещества адсорбируются тем лучше, чем ниже их растворимость (правило П.А. Ребиндера). Поэтому любой внешний фактор, снижающий растворимость, усиливает сорбцию, и напротив – любое изменение условий, приводящее к увеличению растворимости вещества, будет усиливать десорбцию. Важный фактор, влияющий на активность сорбционных процессов – изменение валентности ионов, то есть процессы окисления и восстановления. Многозарядные ионы адсорбируются легче, чем ионы низкой валентности. Например, хорошо растворимый в своей шестивалентной форме уран, попадая в богатые органическим веществом илы, оказывается в восстановительной среде и восстанавливается до четырёхвалентного. В результате растворимость его резко снижается, он сорбируется этими илами и накапливается в них.

Особой разновидностью сорбционных процессов является процесс обменной сорбции – когда адсорбент, поглощая какие-либо ионы из окружающего раствора, отдаёт эквивалентное количество ранее сорбированных им ионов другого вещества.  Классическим примером сорбционного барьера являются краевые части болот (где этот барьер обычно совмещается с глеевым, иногда также с кислым). Торф и богатые гумусовым веществом болотные почвы активно сорбируют металлы – U, Be, Ge, Mo, Pb, Zn и др.

Сорбционные барьеры характерны для краевых зон болот (там где торф), глинистых и гумусовых горизонтов почв и корвыветривания. Они образуются в местах, где воды встречаются с сорбентом.

Сорбционный барьер представляет собой фильтрационный слой. Он характеризуется резким скачком значения Zc -величины, которая показывает сумму загрязняющих веществ по отношению к норме в пробе