3.2. Миграция химических элементов в ландшафтах. Виды миграции химических элементов в ландшафтах реферат

3.2. Миграция химических элементов в ландшафтах

Миграция с точки зрения геохимии ландшафта – это перемещение и перераспределение элементов как результат эндогенных и экзогенных процессов в составных частях ландшафта. Термин «миграция» был введен А.Е. Ферсманом в 1923 г.

В условиях ландшафта миграция элемента определяется внутренними и внешними факторами миграции. К внутренним факторам относятся: особенности ионов, форма в которой присутствует элемент, химические свойства элемента, его способность давать соединения различной растворимости, летучести, твердости, поглощаться организмами и т.д.

Миграция химических элементов во многом определяется внешними факторами, т.е. от той обстановки, в которой мигрируют атомы – от солнечной радиации, температуры, давления, щелочно-кислотных (рН) и окислительно-восстановительных (Еh) условий и т.д.

Все многообразие миграции можно свести к четырем основным видам в зависимости от формы движения материи, с которой связано перемещение атомов – механической, физико-химической, биогенная и техногенная. Виды миграции не существуют в ландшафте изолировано. Они тесно связаны друг с другом и взаимообусловлены. Однако ведущее значение имеет высший, более сложный вид миграции.

1. Механическая миграция химических элементов в ландшафтах

Механическая миграция (или механогенез) обусловлена работой рек, ветра, ледников, вулканов, тектонических сил и других факторов. Характерная черта механогенеза – раздробление горных пород и минералов, ведущее к увеличению степени их дисперсности, растворимости, развитию сорбции и других поверхностных явлений. При диспергировании резко увеличивается суммарная поверхность частиц, а, следовательно, и их поверхностная энергия. Увеличивается при диспергировании и растворимость некоторых минералов. Многие минералы при этом разлагаются. Так, сульфиды при диспергировании (истирании) частично разлагаются на металл и серу. Гидратные минералы выделяют воду.

В результате механической миграции в ландшафте образуются делювий, пролювий, аллювий, морена и прочие кластические отложения. Процессы, основными агентами которых служат сила тяжести, текучая вода, ветер, лед, подчиняются законам механики и не зависят непосредственно от химических свойств элементов. Основное значение здесь приобретает величина, плотность и форма частиц. Частицы близкого размера и близкой плотности осаждаются вместе. Известно, что чем дальше участок расположен от вершины склона, чем меньше его крутизна, тем более тонкий материал накапливается на склоне. Поэтому в горных и холмистых районах, сложенных скальными породами, в верхней части склона развиты более грубые, а в нижней – более тонкие по гранулометрическому составу делювиальные осадки. Аналогично – ближе к аридным горам пролювий представлен грубообломочным материалом, а в удалении – лессовидным суглинком. В речных долинах русловые фации часто представлены галечниками, гравием, песками, а пойменные – суглинками и глинами. Данные процессы называются механической дифференциацией.

Механическая миграция приводит к глубоким изменениям в ландшафте, так как частицы разной крупности и плотности имеют различный химический состав. Глинистые фракции почв и пород по сравнению с песчаными обычно содержат больше Fe, Al, Mn, Mg, K, V, Cr, Ni, Co, Cu и меньше SiO2. Это объясняется тем, что в процессе выветривания соединения Fe и Al образуют коллоиды, в том числе глинистые минералы, в состав которых входят Mg и K. V, Cr, Ni, Co, Cu легко адсорбируются коллоидами. Минералы Ti, Zr, Sn, W, Pt имеют большую плотность и трудно поддаются выветриванию. Они преимущественно входят в состав песчаной фракции.

В результате песчаные, пылеватые, глинистые и прочие отложения имеют различный химический состав. Пески, как правило, обогащены SiO2 и бедны Fe, Al и Mg, и многими редкими элементами. С другой стороны, в песках часто концентрируются Ti, Zr, Sn, Au, Pt, W. Поэтому в районе, сложенном одним комплексом пород (например, гранитоидами), за счет механической дифференциации образуются отложения различного химического состава, определяющие своеобразие приуроченных к ним геохимических ландшафтов.

Механическая миграция на склонах обязана таким процессам, как дефлюкция (сползание вязкого или пластичного течения), солифлюкция (течение переувлажненной массы на мерзлом основании), крип (перемещение при совместном действии силы тяжести и других факторов).

В механической миграции особую роль играют эоловые процессы. По А.П. Лисицину, перенос вещества в атмосфере может быть трех видов: стратосферный (на высотах 15-60 км частицы могут многократно огибать земной шар), тропосферный (на высотах до 8-12 км частицы могут мигрировать на сотни и тысячи км), локальный (миграция на десятки и сотни км). Песок, пыль, соли поступают в атмосферу преимущественно за счет развевания слабо закрепленных песков, глинистых и лессовых пород, солончаков. Часть солей поступает в ландшафты с акваторий соляных озер и морей. Существует гипотеза об эоловом образовании лессов, покровных суглинков, песков пустынь.

При вулканических извержениях в атмосферу поступают многие кубические километры пепла. Так, в 1883 г. при извержении вулкана Кракатау в атмосферу было выброшено около 18 км3 рыхлого материала. Облако пепла поднялось в стратосферу, пыль и пепел распределились по площади 82 700 км2, мельчайшая пыль достигла Европы. В прошлые геологические эпохи подобные явления были еще грандиознее, запыление атмосферы, вероятно, оказывало большое влияние на климат, а через него и на биогенную миграцию (похолодание и др.).

Механическая денудация характеризуется двумя показателями. Сток – расход взвешенных частиц, проходящих через створ реки в год (т∙год или чаще 106т∙год-1). Модуль стока – сток взвешенных наносов, отнесенных к площади континента, региона или речного бассейна. Он измеряется в тхкм2год (т∙км-2∙год-1).

Глобальная механическая денудация по различным оценкам изменяется в широких пределах. Реки ежегодно поставляют в океан в среднем около 15-16 млрд.т наносов и 3,2-3,5 млрд.т растворенных веществ. Воздушная миграция и вулканическая деятельность обеспечивают поступление соответственно 2,3-6,6 и 2-3 млрд.т твердых частиц. Около 2 млрд. т дает биогенное осадкообразование. Таким образом, суммарный приток твердого вещества в океан составляет 20-25 млрд. т в год.

Интенсивность механической миграции (денудации) связана с зональностью, она зависит также от геологического строения и рельефа. Основная масса материала (около 76 %) поступает в океан из гумидных экваториальных ландшафтов. Умеренные гумидные зоны дают около 12 %, а ледовые и аридные ландшафты – по 6 %.

По континентам сток взвешенных наносов уменьшается в ряде Азия – Океания, Австралия – Южная Америка – Северная. и Центральная .Америка – Африка – Европа. Основные резервуары – Тихий и Атлантический океаны, где фиксируется соответственно 45,3 и 37,1 % общей массы терригенного материала. Максимальное накопление наблюдается в прибрежной зоне, особенно на устьевых взморьях рек.

studfiles.net

Реферат: Миграция химических элементов

Реферат по геохимии «Миграция элементов»

Выполнила: Першикова Ольга

Содержание

Введение

1.Миграция элементов в атмосфере

2. Углерод

Заключение

Введение

Литосфера, гидросфера и атмосфера служат источниками химических элементов для ландшафта. Огромное разнообразие горных пород. Химические элементы различаются по поведению в ландшафте. Одни образуют химические соединения, вступая в реакции с другими элементами, и определяют многие важные свойства и особенности ландшафта («активные мигранты»), в то время как другие почти не участвуют в реакциях и соответственно оказывают небольшое влияние на геохимические особенности ландшафта («неактивные мигранты»). Неактивные мигранты мигрируют в ландшафте «пассивно», в ходе механического перемещения отдельных частит горных пород и минералов водными, ледниковыми, воздушными и другими потоками.

Большая часть химических элементов активно мигрирует в ландшафте. По преобладающему способу миграции активные мигранты могут быть разделены на воздушные и водные.

Воздушные мигранты – кислород, углевод, азот и водород – играют ведущую роль во всех ландшафтах, их миграция и накопление определяют важнейшие геохимические особенности ландшафта и являются необходимыми условием его существования. Эти элементы составляют большую часть массы живых организмов и природных вод. Воздушные мигранты также мигрируют с водными растворами, но для них особенно характерна миграция в газообразном состоянии, в виде летучих соединений, в то время как водные мигранты, как правило, не мигрируют или слабо вигрируют в газообразном состоянии.

Миграция элементов в атмосфере

Наземная атмосфера ландшафта в основном состоит из азота (78,09%) и кислорода (20,95%), значительно меньше в ней аргона (0,98%) и углекислого газа (в среднем 0,03%). Содержание остальных газов крайне невелико. Это инертные газы – гелий (5,2*10-5 ), неон (1,8*10-4 ), криптон (1*10-4 ), и ксенон (8*10-6 ), водород (10*10-5 ), метан (<5*10-6 ), окислы азота, аммиака, озон, пары йода и ртути, летучие вещества, выделяемые растениями (фитонциды), радон (n*10-21 ) и др.

Атмосфера ландшафта содержит также различное количество водяных паров (от 4 до 0, 0n%), иногда жидкую и твердую воду, пыль, микроорганизмы. Атмосфера обладает свойствами коллоидных систем; это аэрозоль.

Если содержание О2 и N2 в тропосфера в общем одинаково во всех ландшафтах, то содержание СО2 , водяных паров, пыли, летучих органических веществ (фитонцидов), некоторых микрокомпонентов (озона, йода, радона и др.) подвержено значительным колебаниям.

Подземная атмосфера ландшафта (почвенный и грунтовый воздух) по составу значительно отличается от надземной: в ней больше СО2 , часто выше влажность, иное содержание микрокомпонентов. Углекислых газ образуется в почвенном воздухе за счет дыхания корней, живых, микроорганизмов, его содержание колеблется от 0,15 до 0,65%, может достигать 2% и более.

Углерод

 Атомная масса

12,011

Плотность (г/см3)

3,51

tплoC

3550

tкип.oC

4830

(лат. Carboneum), химический элемент IV группы периодической системы Менделеева. Основные кристаллические модификации алмаз и графит. При обычных условиях углерод химически инертен; при высоких температурах соединяется с многими элементами (сильный восстановитель). Содержание углерода в земной коре 6,5.1016 т. Значительное количество углерода (ок. 1013 т) входит в состав горючих ископаемых (уголь, природный газ, нефть и др.), а также в состав углекислого газа атмосферы (6.1011 т) и гидросферы (1014< /SUP> т). Главные углеродсодержащие минералы карбонаты. Углерод обладает уникальной способностью образовывать огромное количество соединений, которые могут состоять практически из неограниченного числа атомов углерода. Многообразие соединений углерода определило возникновение одного из основных разделов химии органической химии. Углерод биогенный элемент; его соединения играют особую роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов (среднее содержание углерода 18%). Углерод широко распространен в космосе; на Солнце он занимает 4-е место после водорода, гелия и кислорода.

            Оксид углерода (СО), называемый в быту угарным газом, - самая распространенная и наиболее значительная (по массе) примесь атмосфера. В естественных условиях содержание СО в атмосфере очень мало: оно колеблется от сотых долей до 0,2 млн-1 (напомним, что содержание диоксида углерода в среднем составляет 325 млн-1 ). Основная масса СО образуется в процессе сжигания ископаемого топлива. При этом двигатели внутреннего сгорания являются главными источниками оксида углерода. В США, например, автомашины ежегодно выбрасывают свыше 120 Мт этого газа. Максимальное количество СО образуется в период прогревания двигателя, а также в случае переобогащенной смеси. Объем углерода может достигать 10% объема выхлопных газов.

            Общая масса СО, выбрасываемая в атмосферу, оценивается (по состоянию на 1988г) примерно в 380Мт, при этом за счет сжигания бензина – около 270 Мт, угля – 15Мт, дров – 15Мт, промышленных отходов – 35 Мт и лесных пожаров – 15Мт.

            Содержание СО в крупных городах колеблется от 1 до 250 млн при среднем значении около 20 млн. Наиболее высокое содержание СО (значительно превышающее ПДК – некоторую нормативно установленную концентрацию загрязняющего вещества, при которой оно не оказывает значительно отрицательно воздействия на организм и условия (качество) жизни человека. Различают разовую и суточную ПДК, характеризующее степень кратковременного (обычно не более 20-30 мин) и длительного влияния вещества на организм человека) наблюдается на улицах и площадях городов с интенсивным движением автотранспорта, особенно в автомобильных пробках.

Углеводороды

            Основным естественным источником углеводородов являются растения (на из долю приходиться около 1 Гт в год), а антропогенным – автотранспорт (двигатели внутреннего сгорания и топливные баки автомобилей). В США из 32Мт углеводородов, ежегодно выбрасываемых в атмосферу, больше половины приходится на двигатели внутреннего сгорания (в которых топливо не полностью сгорает), около 14% - на промышленные выбросы и около 27% - на остальные источники. При неполном сгорании происходит к тому же образование (синтез) опасных канцерогенных углеводородов содержится в гудронах и саже, выбрасываемых дизельными двигателями и отопительными системами. Хотя путем хорошей регулировки двигателя и умелого управления автомобилем можно добиться некоторого  снижения выбросов, дизельныи дв

Атомная масса

12,011

Плотность (г/см3 )

3,51

tплo C

3550

tкип.o C

4830

(лат. Carboneum), химический элемент IV группы периодической системы Менделеева. Основные кристаллические модификации алмаз и графит. При обычных условиях углерод химически инертен; при высоких температурах соединяется с многими элементами (сильный восстановитель). Содержание углерода в земной коре 6,5.1016 т. Значительное количество углерода (ок. 1013 т) входит в состав горючих ископаемых (уголь, природный газ, нефть и др.), а также в состав углекислого газа атмосферы (6.1011 т) и гидросферы (1014< /SUP> т). Главные углеродсодержащие минералы карбонаты. Углерод обладает уникальной способностью образовывать огромное количество соединений, которые могут состоять практически из неограниченного числа атомов углерода. Многообразие соединений углерода определило возникновение одного из основных разделов химии органической химии. Углерод биогенный элемент; его соединения играют особую роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов (среднее содержание углерода 18%). Углерод широко распространен в космосе; на Солнце он занимает 4-е место после водорода, гелия и кислорода.

Оксид углерода

Оксид углерода (СО), называемый в быту угарным газом, — самая распространенная и наиболее значительная (по массе) примесь атмосфера. В естественных условиях содержание СО в атмосфере очень мало: оно колеблется от сотых долей до 0,2 млн-1 (напомним, что содержание диоксида углерода в среднем составляет 325 млн-1 ). Основная масса СО образуется в процессе сжигания ископаемого топлива. При этом двигатели внутреннего сгорания являются главными источниками оксида углерода. В США, например, автомашины ежегодно выбрасывают свыше 120 Мт этого газа. Максимальное количество СО образуется в период прогревания двигателя, а также в случае переобогащенной смеси. Объем углерода может достигать 10% объема выхлопных газов.

Общая масса СО, выбрасываемая в атмосферу, оценивается (по состоянию на 1988г) примерно в 380Мт, при этом за счет сжигания бензина – около 270 Мт, угля – 15Мт, дров – 15Мт, промышленных отходов – 35 Мт и лесных пожаров – 15Мт.

Содержание СО в крупных городах колеблется от 1 до 250 млн при среднем значении около 20 млн. Наиболее высокое содержание СО (значительно превышающее ПДК – некоторую нормативно установленную концентрацию загрязняющего вещества, при которой оно не оказывает значительно отрицательно воздействия на организм и условия (качество) жизни человека. Различают разовую и суточную ПДК, характеризующее степень кратковременного (обычно не более 20-30 мин) и длительного влияния вещества на организм человека) наблюдается на улицах и площадях городов с интенсивным движением автотранспорта, особенно в автомобильных пробках.

Углеводороды

Основным естественным источником углеводородов являются растения (на из долю приходиться около 1 Гт в год), а антропогенным – автотранспорт (двигатели внутреннего сгорания и топливные баки автомобилей). В США из 32Мт углеводородов, ежегодно выбрасываемых в атмосферу, больше половины приходится на двигатели внутреннего сгорания (в которых топливо не полностью сгорает), около 14% — на промышленные выбросы и около 27% — на остальные источники. При неполном сгорании происходит к тому же образование (синтез) опасных канцерогенных углеводородов содержится в гудронах и саже, выбрасываемых дизельными двигателями и отопительными системами. Хотя путем хорошей регулировки двигателя и умелого управления автомобилем можно добиться некоторого снижения выбросов, дизельныи дв

Атомная масса

12,011

Плотность (г/см3 )

3,51

tплo C

3550

tкип.o C

4830

(лат. Carboneum), химический элемент IV группы периодической системы Менделеева. Основные кристаллические модификации алмаз и графит. При обычных условиях углерод химически инертен; при высоких температурах соединяется с многими элементами (сильный восстановитель). Содержание углерода в земной коре 6,5.1016 т. Значительное количество углерода (ок. 1013 т) входит в состав горючих ископаемых (уголь, природный газ, нефть и др.), а также в состав углекислого газа атмосферы (6.1011 т) и гидросферы (1014< /SUP> т). Главные углеродсодержащие минералы карбонаты. Углерод обладает уникальной способностью образовывать огромное количество соединений, которые могут состоять практически из неограниченного числа атомов углерода. Многообразие соединений углерода определило возникновение одного из основных разделов химии органической химии. Углерод биогенный элемент; его соединения играют особую роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов (среднее содержание углерода 18%). Углерод широко распространен в космосе; на Солнце он занимает 4-е место после водорода, гелия и кислорода.

Оксид углерода

Оксид углерода (СО), называемый в быту угарным газом, — самая распространенная и наиболее значительная (по массе) примесь атмосфера. В естественных условиях содержание СО в атмосфере очень мало: оно колеблется от сотых долей до 0,2 млн-1 (напомним, что содержание диоксида углерода в среднем составляет 325 млн-1 ). Основная масса СО образуется в процессе сжигания ископаемого топлива. При этом двигатели внутреннего сгорания являются главными источниками оксида углерода. В США, например, автомашины ежегодно выбрасывают свыше 120 Мт этого газа. Максимальное количество СО образуется в период прогревания двигателя, а также в случае переобогащенной смеси. Объем углерода может достигать 10% объема выхлопных газов.

Общая масса СО, выбрасываемая в атмосферу, оценивается (по состоянию на 1988г) примерно в 380Мт, при этом за счет сжигания бензина – около 270 Мт, угля – 15Мт, дров – 15Мт, промышленных отходов – 35 Мт и лесных пожаров – 15Мт.

Содержание СО в крупных городах колеблется от 1 до 250 млн при среднем значении около 20 млн. Наиболее высокое содержание СО (значительно превышающее ПДК – некоторую нормативно установленную концентрацию загрязняющего вещества, при которой оно не оказывает значительно отрицательно воздействия на организм и условия (качество) жизни человека. Различают разовую и суточную ПДК, характеризующее степень кратковременного (обычно не более 20-30 мин) и длительного влияния вещества на организм человека) наблюдается на улицах и площадях городов с интенсивным движением автотранспорта, особенно в автомобильных пробках.

Углеводороды

Основным естественным источником углеводородов являются растения (на из долю приходиться около 1 Гт в год), а антропогенным – автотранспорт (двигатели внутреннего сгорания и топливные баки автомобилей). В США из 32Мт углеводородов, ежегодно выбрасываемых в атмосферу, больше половины приходится на двигатели внутреннего сгорания (в которых топливо не полностью сгорает), около 14% — на промышленные выбросы и около 27% — на остальные источники. При неполном сгорании происходит к тому же образование (синтез) опасных канцерогенных углеводородов содержится в гудронах и саже, выбрасываемых дизельными двигателями и отопительными системами. Хотя путем хорошей регулировки двигателя и умелого управления автомобилем можно добиться некоторого снижения выбросов, дизельныи дв

Атомная масса

12,011

Плотность (г/см3)

3,51

tплoC

3550

tкип.oC

4830

(лат. Carboneum), химический элемент IV группы периодической системы Менделеева. Основные кристаллические модификации алмаз и графит. При обычных условиях углерод химически инертен; при высоких температурах соединяется с многими элементами (сильный восстановитель). Содержание углерода в земной коре 6,5.1016 т. Значительное количество углерода (ок. 1013 т) входит в состав горючих ископаемых (уголь, природный газ, нефть и др.), а также в состав углекислого газа атмосферы (6.1011 т) и гидросферы (1014< /SUP> т). Главные углеродсодержащие минералы карбонаты. Углерод обладает уникальной способностью образовывать огромное количество соединений, которые могут состоять практически из неограниченного числа атомов углерода. Многообразие соединений углерода определило возникновение одного из основных разделов химии органической химии. Углерод биогенный элемент; его соединения играют особую роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов (среднее содержание углерода 18%). Углерод широко распространен в космосе; на Солнце он занимает 4-е место после водорода, гелия и кислорода.

Оксид углерода (СО), называемый в быту угарным газом, - самая распространенная и наиболее значительная (по массе) примесь атмосфера. В естественных условиях содержание СО в атмосфере очень мало: оно колеблется от сотых долей до 0,2 млн-1(напомним, что содержание диоксида углерода в среднем составляет 325 млн-1). Основная масса СО образуется в процессе сжигания ископаемого топлива. При этом двигатели внутреннего сгорания являются главными источниками оксида углерода. В США, например, автомашины ежегодно выбрасывают свыше 120 Мт этого газа. Максимальное количество СО образуется в период прогревания двигателя, а также в случае переобогащенной смеси. Объем углерода может достигать 10% объема выхлопных газов.

Общая масса СО, выбрасываемая в атмосферу, оценивается (по состоянию на 1988г) примерно в 380Мт, при этом за счет сжигания бензина – около 270 Мт, угля – 15Мт, дров – 15Мт, промышленных отходов – 35 Мт и лесных пожаров – 15Мт.

Содержание СО в крупных городах колеблется от 1 до 250 млн при среднем значении около 20 млн. Наиболее высокое содержание СО (значительно превышающее ПДК – некоторую нормативно установленную концентрацию загрязняющего вещества, при которой оно не оказывает значительно отрицательно воздействия на организм и условия (качество) жизни человека. Различают разовую и суточную ПДК, характеризующее степень кратковременного (обычно не более 20-30 мин) и длительного влияния вещества на организм человека) наблюдается на улицах и площадях городов с интенсивным движением автотранспорта, особенно в автомобильных пробках.

Углеводороды

Основным естественным источником углеводородов являются растения (на из долю приходиться около 1 Гт в год), а антропогенным – автотранспорт (двигатели внутреннего сгорания и топливные баки автомобилей). В США из 32Мт углеводородов, ежегодно выбрасываемых в атмосферу, больше половины приходится на двигатели внутреннего сгорания (в которых топливо не полностью сгорает), около 14% - на промышленные выбросы и около 27% - на остальные источники. При неполном сгорании происходит к тому же образование (синтез) опасных канцерогенных углеводородов содержится в гудронах и саже, выбрасываемых дизельными двигателями и отопительными системами. Хотя путем хорошей регулировки двигателя и умелого управления автомобилем можно добиться некоторого снижения выбросов, дизельныи дв