Geokemija okolja 

 
image

Osnovni namen

Geokemija proučuje procese, vsebnosti in porazdelitve kemičnih prvin v najrazličnejših naravnih materialih. V zadnjem času je geokemija še posebej pomembna, ker študiramo spremembe v okolju zaradi vpliva antropogenizacije. Zanimive so primerjave kemične sestave vzorčnih sredstev v naravnih, neobremenjenih okoljih in onesnaženih, to je tistih, ki so spremenjeni zaradi vplivov ljudi. Rezultati raziskav so lahko geokemične karte v raznih merilih. Geokemična karta je osnova za razumevanje kemičnih značilnosti nekega ozemlja in omogoča spremljanje sprememb, ki jih povzroča človek. Informacije, ki jih nosijo geokemične karte, razkrivajo temeljne značilnosti zgradbe in sestave ozemlja, ki jih drugi geološki in geofizikalni podatki pogosto ne pokažejo, pomagajo pa tudi spoznavati naravno in novonastalo stanje okolja. Včasih omogočajo že kar neposredno omejitev onesnaženega območja, hkrati pa tudi oceno vrednosti lokalnega ozadja preiskovanih prvin. Celotna informacija je osnova za oceno obsega in vira onesnaženja, načrtovanje nadaljnjih raziskav in izvajanje sanacijskih ukrepov.

Geokemija okolja

Vzorčno sredstvo mora biti razširjeno po vsem obravnavanem ozemlju, opredeljevati mora geokemične lastnosti pokrajine in imeti zadosten prostorski vpliv. To so lahko kamnine, tla, potočni sedimenti, površinske vode, vode izvirov ali vodnjakov, celo rastline ali prah. Različna vzorčna sredstva različno opisujejo pokrajino: kamnina prikazuje porazdelitve vsebnosti kemičnih prvin v geološki podlagi, tla in potočni sediment deleže tistih prvin, ki ostanejo po procesih preperevanja kamnin, voda predvsem topne kemične prvine, rastline deleže, dostopne rastlinam itd. V vsakem vzorčnem sredstvu so lahko prisotni še deleži prvin ali spojin, ki jih je posredno ali neposredno vnesel človek.

Pri našem delu najpogosteje uporabljamo naslednja vzorčna sredstva:

  • Potočni in rečni sediment je reprezentativno vzorčno sredstvo za določitev kemične sestave ozemlja porečja vodnega toka navzgor od točke vzorčenja in je zaradi tega najboljše in najbolj pogosto uporabljano vzorčno sredstvo v geokemičnem kartiranju.
  • Poplavni sediment je homogen drobnozrnati material, ki se odlaga na poplavnih ravnicah ob občasnih visokih vodah. V globljih plasteh kaže kemično sestavo ozemlja pred pojavom človeštva in njegove dejavnosti.
  • Tla kot vzorčno sredstvo so uporabna na ozemljih s slabo razvito (karbonatna ozemlja) ali povsem odsotno vodno mrežo (kras). Sledne prvine v tleh so prisotne v odpornih prvotnih mineralih, podedovanih od matične kamnine, v drugotnih, novonastalih mineralih, ter vezane na glinene minerale in organsko snov. Ker pa poleg geoloških in pedoloških značilnosti dajejo tudi informacijo o zračnih onesnaževalcih so tla zelo uporabno in razširjeno vzorčno sredstvo.
  • Bivalni prah je zvrst prahu, ki se odlaga na površinah v notranjosti bivališč brez vremenskih vplivov. Nastaja z usedanjem drobcev iz zraka, ki izvirajo iz prašenja tal in gospodinjskih dejavnosti. Bivalni prah na podstrešjih, to je v prostorih, kjer se prebivalci zelo redko ali sploh ne zadržujejo in na katerega vsakdanja dejavnost prebivalcev nima večjega vpliva, imenujemo podstrešni prah.

Primer zbirke geokemičnih kart je monografija "Geokemični atlas Ljubljane in okolice", ki jo je pripravila geokemična raziskovalna skupina Geološkega zavoda Slovenije.

 

Številne geokemične raziskave so namenjene raziskavam okolja in ugotavljanju njegove obremenjenosti s kovinami. Na območju Slovenije smo proučevali porazdelitev vsebnosti težkih kovin, ki so posledica naravnih danosti (orudenja), ali so nastale v kombinaciji s človekovim vplivom zaradi večstoletnega rudarjenja (Idrija, Mežica, Žerjav, Sv. Ana-Podljubelj itd), metalurške dejavnosti (Jesenice, Celje, itd.) in industrije ter emisij prometa (Ljubljana).

Pri geokemičnih raziskavah uspešno uporabljamo vrstično elektronsko mikroskopijo z energijsko disperzijsko spektroskopijo (SEM/EDS), ki omogoča proučevanje oblike površine ter kvalitativno in semi-kvantitativno kemično mikroanalizo materialov. S SEM/EDS analiziramo različna vzorčna sredstva iz okolij obremenjenih s kovinami. Proučujemo obliko ter kemično in mineralno sestavo trdnih kovinskih delcev mikronskih velikosti, ki so potencialno nevarni človekovemu zdravju ali okolju. S SEM/EDS raziskavami ugotavljamo v kakšnih trdnih oblikah se pojavljajo kovine, na podlagi morfoloških in kemičnih lastnosti delcev, ki so odvisne od procesov pri katerih so nastali in kemične sestave izvornega materiala, pa lahko sklepamo tudi iz katerih potencialnih naravnih ali antropogenih virov lahko ti delci izvirajo.

Posebno pozornost posvečamo tudi razvoju naprednih metod obdelave podatkov ter uporabi metod linearnega in nelinearnega matematičnega modeliranja: multivariatne statistične metode, metode univerzalnega in segmentnega krigiranja, multiple polinomske regresije, kakor tudi umetne inteligence - večslojni perceptron. Predvsem obetajoči so preliminarni rezultati aplikacij metod umetne inteligence oz. različnih arhitektur večslojnega perceptrona za napoved spreminjanja vsebnosti kemičnih elementov v prostoru v odvisnosti od številnih prostorskih in klimatskih faktorjev, ki na navedene spremembe vplivajo.

Ostale dejavnosti, ki ji opravljamo so tudi:

  • ugotavljanje stanja onesnaženosti tal na manjših lokacijah, zaradi prodaje zemljišč, novih gradenj, spremembe namembnosti zemljišč, itd.
  • izdelava inventarja opuščenih rudnikov in rudarskih odpadkov v Sloveniji
  • preiskave različnih materialov s SEM/EDS
  • sodelovanje pri izdelavi kart geološko pogojene ogroženosti
  • sodelovanje pri strukturno-geološkem kartiranju za avtocestni program Slovenije
  • sodelovanje pri iskanju lokacij za globoke geotermalne vrtine

  Spoznaj ekipo Ta e-poštni naslov je zaščiten proti smetenju. Za ogled potrebujete Javascript, da si jo ogledate.