Воздушная миграция

Смотрите также:

История атомов и география - Перельман

Геохимия - химия земли

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Атмосферный аэрозоль

Важную роль в формировании химического состава атмосферы играют атмосферные аэрозоли — взвешенные твердые коллоидные и жидкие частицы в газообразной среде размером от нескольких микрометров до их сотых и тысячных долей. Над континентами преобладают крупные частицы, над океанами — более мелкие, и в последнем случае их концентрация на порядок ниже. Максимальны концентрации аэрозолей в приземном слое атмосферы и над промышленными регионами. Геохимической сущностью аэрозолей является их способность конденсировать на своей поверхности рассеянные химические элементы. Содержание некоторых из них выше, чем в почвах и приповерхностной литосфере.

Для оценки степени аккумуляции элементов в аэрозолях В.В. Добровольским предложен коэффициент           аэрозольной концентрации , где А — содержание в твердой фазе аэрозоля, К — кларк элемента в "гранитном" слое литосферы. Оказалось, что аэрозоли обогащены многими металлами, прежде всего кадмием (Ка > 100), свинцом, оловом (50—100), цинком, медью, никелем, хромом (10—50), ванадием (до 10), т.е. элементами, для которых большая часть поступления в атмосферу связана с выбросами промышленных предприятий. Это указывает на преимущественно техногенное происхождение обогащенности аэрозолей тяжелыми металлами. Литофильные элементы (титан, алюминий, цирконий и др.) не накапливаются в аэрозолях. Железо, марганец, медь, цинк, хром больше связаны с крупномелкодисперсным аэрозолем; мышьяк, сурьма, свинец, кадмий, никель концентрируются в субмикронной фракции (4.2). Последняя представляет собой уже не взвешенную, а паро-газовую форму нахождения элементов, что влияет на их растворимость, скорость вымывания из атмосферы и дальность воздушной миграции.

При экологическом мониторинге получены сведения о содержании металлов, пестицидов, углеводородов в аэрозолях фоновых и промышленных районов (С. Бутрон, А.А. Волох, А.З. Миклишанский и др.). Выявилась общая тенденция: в фоновых районах значительная доля элементов существует в атмосфере в парогазовой форме, вблизи техногенных источников, в крупных городах элементы больше связаны с крупными частицами (Ф.Я. Ровинский и др.). Особенно низки концентрации металлов и других загрязнителей в атмосфере приполярных областей и над океанами.

Взаимодействие приземной атмосферы с земной поверхностью

В формировании приземного слоя воздуха большую роль играют почва и растительный покров. Микроорганизмы почвы, растения и животные выделяют в приземную и почвенную атмосферу помимо СО2, Н2О, N2, О2 (только растения) также разнообразные летучие органические вещества, среди которых установлены как простые по составу — СН4 и другие, так и весьма сложные, вплоть до элементорга- нических соединений. По Л.Г. Бондареву, масштабы фитогенного выноса минеральных веществ того же порядка, что вулканизм и сжигание минерального топлива.

Для характеристики атмосферной миграции и ее соотношения с биогенной и водной миграцией М.А. Глазовская предложила два показателя: КА — коэффициент атмогеохимической активности, равный отношению количества элемента, поступающего с осадками, к их количеству, потребляемому растениями, и КИ — коэффициент гидрогеохимической активности, равный отношению количества элементов, выносимых ионным стоком, к их количеству, поступающему с атмосферными осадками.

Судьба элементов, принесенных с атмосферными осадками, различна: в гумидных ландшафтах они в основном выщелачиваются из почв и со стоком поступают в моря, а в аридных — накапливаются в почвах. Поэтому чем древнее аридные ландшафты, тем больше в них атмосферных аккумуляций — солей и пыли (4.3).

В аридных областях основными механизмами поступления вещества из атмосферы являются осаждение пыли, легкорастворимых солей, атмосферных осадков.

По Н.Ф. Глазовскому, осаждение пыли в аридных районах составляет 5—50 т/км2

в год на суше и 30—100 т/км2 во внутренних морях (Каспийском, Аральском).

Вместе с пылью осаждаются легкорастворимые компоненты (десятки т/км2 в год).

Подземная атмосфера ландшафта — почвенный и грунтовых воздух по составу значительно отличается от надземной: в ней больше СО2, часто выше влажность, иное содержание микрокомпонентов. СО2 образуется за счет дыхания корней, животных, микроорганизмов, его содержание колеблется от 0,15 до 0,65%, может достигать 2% и более. Между подземной и надземной атмосферами существует постоянный газообмен, подчиняющийся законам диффузии. За счет такого "дыхания почвы" в атмосферу поступает СО2, обогащающий приземные слои воздуха.

Почвенный воздух тайги, тундр, степей, пустынь и других ландшафтов различается по количеству СО2, Н2О, микрокомпонентов. Так, в гумидных болотах повышено содержание СН4 ("болотный газ"), солончаках и аридных болотах — H2S, в других ландшафтах N2O, NH3 и прочих газообразных продуктов бика. Ландшафты на разных горных породах также имеют разный почвенный и грунтовый воздух: на участках развития гранитоидов и радиоактивных руд он обогащен Rn, на участках развития нефтеносных пород и углей — углеводородами (главным образом СН4), на некоторых рудных месторождениях — парами Hg. На основе изучения состава подземной атмосферы ландшафта ищут урановые руды, нефть и другие ископаемые.

По зонам разломов, рифтам, через вулканы осуществляется миграция в ландшафты глубинных газов. Их выделение иногда приводит к катастрофическим последствиям. Например, в 1986 г. на берегах озер Ниос (Камерун) погибло более 1700 человек в результате выброса со дна озера удушливых газов (в основном СО2). Придонные слои воды и после катастрофы были насыщены СО2 (30%). Происхождение СО2 связывают с магматическими процессами.

Велико влияние подземной атмосферы на эксплуатацию рудников и шахт. Так, при отработке угольных залежей в шахтах накапливается СН4, смесь которого с воздухом в определенных пропорциях взрывоопасна. Еще опаснее в шахтах смесь воздуха с водородом.

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов