Миграция и обмен минеральных веществ

Химические элементы, составляющие географическую оболочку, по-разному проявляют себя в геосистемах. Это касается как их масс в геосистемах, та и особенностей поведения – миграции между элементами вертикальной структуры, способности включаться в круговороты, поглащаться растениями. Основные входные потоки вещества к геосистеме поступают с атмосферными осадками R и пылью D, за счет выветривания первичных минералов горных пород W, растворения солей осадочных пород S, в результате хозяйственной деятельности А.

Геохимия ландшафтов – научное направление, сформировавшееся на основе учения Б.Б. Полынова. Целью направления является изучение свойств ландшафтной системы и особенностей ее функционирования и развития с помощью анализа миграции атомов. Знание закономерностей геохимических превращений в ландшафтах составляет научную основу для понимания техногенно обусловленной миграции химических элементов и разработки мероприятий на предупреждение территориального распространения загрязнения, формирования техногенных геохимических аномалий, сохранения способности ландшафтов к самоочищению.

С атмосферными осадками на поверхность Земли ежегодно поступает 1800 млн т, или 12 т/км², растворенных веществ, а на территорию Украины – 7,3 млн т, или 12,1 т/ км². Наибольше этим путем поступает серы (2,6 т/ км² в южных районах Украины), немного меньше кальция и азота (табл. ). За счет осаждения из атмосферы пыли в геосистемы приходит до 10 т/ км² вещества, а промышленных регионах – в десятки раз больше.

Образование легкорастворимых солей при выветривании первичных минералов – процесс, который происходит во всех геосистемах, но очень медленно. Поступление же в геосистему солей вследствие растворения солей осадочных пород может быть значительным в регионах, где породы галогенной формации залегают близко к поверхности. В Украине такими регионами являются Пред карпатье и Закарпатье, Днепровско-Донецкая западина, Донбасс и др., где широко распространены солевые отложения (купольные структуры).

Минеральные вещества, поступившие в геосистему, могут находиться в виде ее резервного фонда или осуществлять круговорот в ее вертикальном профиле. Резервный фонд составляют вещества , которые находятся в связных формах (неподвижных), а также легкодоступные вещества, накопленные в геосистеме в чрезмерных количествах, вследствие того что вся их масса не может быть охвачена круговоротом. Вещества резервного фонда частично пополняются за счет мигрирующих веществ и также могут включаться в миграционные процессы. Эти процессы обусловлены двумя основными факторами: потоком воды и ее свойствами как химического вещества так и синтезом и разложением органического вещества (биогенезом).

Роль воды как фактора миграции вещества состоит не только в ее мобильности в геосистеме. В ее водной среде происходит преобладающее большинство химических реакций. Поток воды в вертикальном профиле геосистемы сопровождается процессами растворения, выщелачивания, ионного обмена, адсорбции, в результате чего химические элементы и соединения определенных геомасс переходят в водный раствор и дальше перемещаются с ним. Вследствие испарения влаги, кристаллизации, сорбции и других гидрогенных процессов из водного раствора выпадают минеральные вещества, аккумулируясь в определенных геомассах или геогоризонтах. В конце концов, практически только с водным раствором минеральные вещества из почвы могут поступить в растения и дальше принять участие в биогенной миграции по трофической сетке геосистемы.

Физико-химические, термодинамические и другие условия геогоризонта, сквозь который проходит поток водного раствора, определяют степень подвижности каждого из химических эелементов и их соединений. Практически во всех геосистемах в вертикальной структуре выделяются смежные геогоризонты, которые значительно отличаются один от другого по этим условиям. Здесь резко изменяются условия миграции разных веществ – одни из них выпадают из раствора и концентрируются, другие мигрируют менее интенсивно и накапливаются частично, третьи не реагируют на изменение условий миграции. В геохимии ландшафтов места, где резко изменяются условия миграции, приводящие к накоплению элементов, называются ландшафтно-геохимическими барьерами. В зависимости от параметров, значения которых резко изменяются на барьере, выделяют их разные типы. При этом на каждом из типов барьеров накапливается характерная ассоциация химических элементов. В разных геосистемах количество и состав барьеров неодинаковый. Так, в лесных геосистемах Украины преобладают кислые и глеевые барьеры, степных – щелочные, испарительные и др.

Важно знать также где он располагается (на какой глубине или в каком горизонте). Особенно это важно для сельского хозяйства (если он располагается в корнеобитаемом слое). Положительная роль барьера можеть быть в том, что он располагается ниже корнебоитаемого слоя или выше уровня грунтовых вод, тогда нежелательные химические элементы «консервируются» и не попадают в рестения или грутовые воды.

По преобладающим потокам влаги можно оценить процессы миграции хи.м веществ. При преобладающих нисходящих потоках воды вещества могут выноситься за пределы почвы и достигать уровня грунтовых вод (вследствие чего разсоливаются почвы, повышается минерализация грунтовых вод, а при интенсивных потоках влаги в песчаных почвах возрастает дефицит питательных веществ. Однако чаще химические элементы накапливаются на барьерах в педогеогоризонтах и в зоне аэрации.

Поступление растворенных минеральных веществ с атмосферными осадками, т/км²

Поиск по сайту: