25. Оценка водной миграции химических элементов. С использованием коэффициента водной миграции. Группировка химических элементов по величине коэффициента.

В 1917 году американский ученый Смит разработал метод количественной оценки интенсивности водной миграции элементов, состоящий в сопоставлении среднего состава речных вод с составом горных пород. Таким путем была установлена последовательность выноса отдельных элементов при выветривании. Далее Б.Б. Полынов развил эту идею и дал показателю геохимическую интерпретацию. Он составил широко известные ряды миграции химических элементов.

Для характеристики интенсивности водной миграции А.И.Перельманом был предложен коэффициент водной миграции (Кх), равный отношению содержания элемента Х в минеральном остатке воды к его содержанию в горных породах, дренируемых рекой. Так как содержание элемента Х в воде (Мх) обычно измеряется в г/л, а его содержание в породах (Пх) в процентах, то формула имеет вид:

Кх = Мх * 100 / (а * Пх).

где а - сумма всех минеральных веществ, растворенных в воде (г/л).

Чем больше Кх, тем сильнее элемент выщелачивается, тем интенсивнее его водная миграция. Коэффициенты водной миграции определены для многих ландшафтов и для многих элементов (таблица 6).

Геохимическая классификация водных мигрантов (по А.И.Перельману, 1966)

(Таблица 6)

Подвижность	Обстановка	Кх	Катионы	Анионы
1 группа
Очень подвижные	Любая	n  * (10-100)		S,Cl,B,Br
Подвижные	Любая	N	Ca,Na,Mg, Sr,Ra,	F
Слабоподвижные	Любая	n *0,1	K,Ba,Rb,Li,Be	Sn,As,Ge,Sb,
2 группа
Высокоподвижные	Окислительная	n *  (1-0,1)	Te,Zn,Ni,Cu,Pb,	-
Малоподвижные	Нейтральная и щелочная	n * 0,1	Cd,Ag,Hg	-
Подвижные	Окислительная и щелочная		-	V,U,Mo,Se,Rc
3 группа
Подвижные и слабоподвижные	Восстановительная глеевая	n * (1-0,1)	Коллоиды
Инертные	Окислительная	n * 0,01
4 группа
Слабоподвижные	Любая		Al,Ti/Zr,Cr, Y,Nb,Th,Se,Tn,V,In,Bi,Te (с образованием химических соединений), Os,Pd,Ku,Pt,Au,Rh,Ir (не образуют химических соединений)

Мигрирующие в водах ландшафтов химические элементы в конечном итоге попадают в реки и образуют их ионный сток.

Величина этого стока является показателем химической денудации - потери вещества ландшафтов в результате растворения и выноса водных мигрантов за пределы ландшафтов суши.

Величина ионного стока и уровень химической денудации различен в разных ландшафтов и определяется целым рядом параметров. В аридных ландшафтах воды сильно минерализованы, но в силу слабого развития речного стока вынос ионов невелик. В гумидных ландшафтах наоборот - воды слабо минерализованы, но сток велик. Поэтому зональные различия величины ионного стока незначительны: широколиственные леса имеют модуль ионного стока 20-30 т/км 2год, экваториальные леса - 35 т/км 2год. Более существенны азональные контрасты, связанные с различными горными породами - карбонатами, гипсами. В зонах их развития даже в тайге модуль  ионного стока может достигать 50-80 т/км 2год. Наиболее интенсивной химической  денудации подвергаются горные карстовые массивы - 100-200 т/км 2год.

Второй механизм водного выноса солей из ландшафтов - подземный сток (в областях питания артезианских вод) наиболее активно проявляется в аридных областях, где практически отсутствует поверхностный сток. Здесь глубинный сток является важнейшим фактором удаления растворимых веществ из ландшафта.

Важным источником поступления водорастворимой части твердого вещества в ландшафт следует считать атмосферные осадки. Минерализация осадков неодинакова и, как правило, увеличивается вглубь континентов от 10 г/л и менее до 20-30 и более г/л. Ионный состав осадков также имеет некоторые различия.

Установлено что в приокеанических районах в составе осадков преобладают «морские ионы» - хлор, натрий, в континентальных - континентальные -НСО3- , SO42- , Ca2+ , Mg2+ причем возрастание минерализации осадков связывают с техногенными выбросами. В количестве растворенных солей, выпадающих вместе с осадками на землю, прослеживаются как зональные, так и секторные и высотно-поясные закономерности. Для тундры и тайги характерны величины порядка 5-10 т/км 2год, для зоны широколиственных лесов Западной  Европы - около 10т/км2 год, для зоны степей - 10-20т/км2 год, зоны пустынь умеренного пояса и экваториальной лесной юны 20-30 т/км 2год. В горах выпадение солей возрастает до некоторой высоты (из-за увеличения количества осадков), а затем с уменьшением количества осадков - уменьшается.

Большая часть хлора, лития, натрия, рубидия, цезия, бора, йода, содержащихся в ионном виде в речных водах, вероятно, имеет морское происхождение. Это циклические соли, которые поступают на сушу с атмосферными осадками и затем снова выносятся в океан. Они составляют до 15% речных солей.

В целом же, пути дальнейшей миграции ионов, поступивших в ландшафты разнообразны:

· частично (при слабых дождях полностью) задерживаются на земной поверхности, откуда ветром могут быть опять перенесены в атмосферу;

· просачиваются в почву, часть ионов возвращается по капиллярам к  поверхности и также участвует в абиотическом круговороте солей (это наиболее характерно для аридных ландшафтов); большая часть ионов перехватывается корнями растений и вовлекается в биологический круговорот;

· некоторое количество выбывает из ландшафта и формирует выходные потоки - ионный речной и глубинный сток.

Поступление солей с осадками не компенсирует их потери со стоком. Таким образом, водная миграция химических элементов, в отличие от механической миграции, не однонаправленный поток, а имеет облик абиотического круговорота. Но этот круговорот в значительной степени незамкнут, с выносом и частичной потерей вещества из ландшафтов суши.

26. Происхождение газов и их классификация. Газ - одно из четырех агрегатных состояний вещества, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами (молекулами, атомами или ионами), а также их большой подвижностью. Газы образуются в результате физико-химических, биогенных и техногенных процессов. К физико-химическим процессам относится огромное число реакций образования СО2, водяного пара, Н2S и других газов. К этой группе процессов относится и радиоактивный распад U, Th и K, генерирующий Не, Ar, Rn, а также ядерные реакции, возникающие в атмосфере под действием космических лучей. С последними связано образование нейтронов и последующие реакции. Например, образование радиоактивного изотопа водорода – трития. Под влиянием космических лучей в атмосфере протекают и другие ядерные реакции с образованием радиобериллия, радионатрия, радиоаллюминия, радиохлора и других химических радиоактивных изотопов. Почти весь О2, N2, CH4, а также часть СО2, Н2S, многие другие газы – биогенны. С техногенезом связано образование большого количества СО2, SO2, NО2 и прочих газов. Причем состав выделяемых газов и их количественное соотношение значительно отличается от газов природного происхождения. Окислители: сами по себе газы не горючие, но отлично поддерживают горение в качестве окислителя. Нейтральные газы: не поддерживают горение и не горят. Кроме того, они не вступают в реакцию с обычными материалами. Горючие газы: в смеси с воздухом или кислородом возгораются или взрываются при соответствующей концентрации смеси . Идеальный газ — это газ, в котором молекулы можно считать материальными точками, а силами притяжения и отталкивания между молекулами можно пренебречь. Реальный газ — это газ, между молекулами которого действуют силы межмолекулярного взаимодействия.

27. Химический состав атмосферы, вертикальная зональность. Атмосфера - газовая оболочка, окружающая планету Земля, одна из геосфер. Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах. В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения). Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2). Содержание воды в атмосфере (в виде водяных паров) колеблется от 0,2 % до 2,5 % по объёму, и зависит в основном от широты (азот, кислород, аргон, угл. газ, неон, гелий, метан).

Зональность - это закономерная смена природных явлений. Климат изменяется не только в зависимости от широты и местных условий, но и в зависимости от высоты над уровнем моря. Поэтому можно ожидать, что и распространение живых организмов изменяется аналогичным образом. В горах может быть 4—5 узких растительных поясов, причем последовательность их в направлении снизу вверх соответствует последовательности широтных зон от экватора к полюсу на одной и той же высоте. Ярким примером могут служить растительные зоны гор Рувензори в Африке. Это высокие горы на экваторе, вершины которых покрыты вечными льдами и снегами; они подобны островам, возвышающимся среди моря тропического зноя.