- •Биогеохимические показатели Контрольные вопросы
- •Кларк концентрации и кларк рассеяния. Коэффициент биофильности
- •Коэффициент концентрации. Геохимический индекс почв
- •Коэффициент биологического поглощения
- •Коэффициент биологической (биогеохимической) подвижности
- •Биогенность и биотичность химических элементов
Кларк концентрации и кларк рассеяния. Коэффициент биофильности
Химические элементы непрерывно мигрируют в природных средах. Следствием этой миграции нередко является возникновение участков и объектов повышенных либо пониженных содержаний тех или иных элементов по сравнению с их кларками. Чтобы оценить неоднородность такого распределения, в 1937 году В.И. Вернадский предложил использовать специальный показатель – кларк концентрации (Кк), который показывает, как отличается содержание химического элемента в изучаемом природном объекте от его кларка.
Кларк концентрации рассчитывают по формуле:
Кк |
= |
Ci |
(1) |
К |
где Ci – содержание химического элемента в исследуемой геохимической системе (горной породе, почве) или ее таксономической части (типе горной породы, руде, минерале, типе почвы); К – кларк этого же элемента в земной коре.
Величина кларка концентрации всегда больше единицы (Кк > 1), что указывает на накопление (концентрирование) химического элемента в исследуемом природном объекте по сравнению с земной корой. При Кк = 1 содержание элемента в природном объекте и земной коре сходно.
Если Ci значительно меньше К, то при математическом расчете обнаруживают, что Кк < 1. Тогда для получения целых чисел и большей контрастности показателя целесообразно воспользоваться понятием «кларк рассеяния» (Кр), а не «кларк концентрации», так как химический элемент в изучаемом объекте рассеивается, а не накапливается. Кларк рассеяния – это величина обратная кларку концентрации, представляющая собой отношение кларка элемента в земной коре к его содержанию в исследуемом природном объекте. Она показывает, во сколько раз кларк химического элемента в литосфере (К) больше его содержания в данном объекте (Ci):
Кр |
= |
К |
(2) |
Ci |
Расчет коэффициентов концентрации и коэффициентов рассеяния позволяет выделять геохимические ассоциации накапливающихся и рассеивающихся химических элементов. В ассоциациях накапливающиеся элементы принято располагать в порядке уменьшения их значений Кк, тогда как рассеивающиеся элементы располагают в порядке увеличения их значений Кр. Например, в почвах Правобережья Самарской области ассоциация накапливающихся химических элементов представлена следующим рядом:
Cu (5,95)2 – Pb (1,94) – Zn (1,68) – Co (1,49) – Ti (1,32) – Cr (1,23) – Ni (1,19)
К числу рассеивающихся элементов относятся Sr и Fe:
Fe (1,70)3 – Sr (2,22)
Содержание Mn (1,02)4 близко к кларку литосферы.
Таким образом, кларки концентрации и кларки рассеяния являются показателями, характеризующими относительную распространенность химических элементов в природе и позволяющими судить о концентрации или рассеянии элементов в исследуемой системе (объекте) относительно земной коры.
Частным случаем кларка концентрации, рассчитываемого для живых организмов, является коэффициент биофильности, или биофильность химического элемента (Б). Термин «биофильность» предложен в 1975 году А.И. Перельманом. Коэффициент биофильности показывает, насколько содержание того или иного химического элемента в живых организмах отличается от его содержания в земной коре, и рассчитывается по формуле:
Б |
= |
Ж |
(3) |
К |
где Ж – содержание химического элемента в живой (сырой) массе организма или группы организмов; К – кларк элемента в земной коре.
Наиболее биофильны С (Б = 7800), N (160) и Н (70). Биофильность остальных химических элементов чуть больше единицы [O (1,5), Cl (1,1), S (1,0)] либо меньше ее (все остальные элементы). Наименее биофильны Fe (0,002) и Al (0,0006).