4. Геохимия техногенных ландшафтов

ТЕХНОГЕННАЯ МИГРАЦИЯ (ТЕХНОГЕНЕЗ)

Техногенная миграция --- наиболее сложный вид миграции, важность геохимического изучения которой была установлена В .И. Вернадским и А .Е . Ферсманом в начале ХХ столетия. Однако огромное практическое значение подобного подхода выявилось только во второй половине века, когда резко возросло влияние техногенеза на природную среду. Осуществляя техногенную миграцию, человечество еще плохо знает ее законы, новые явления, которые возникли на нашей планете. Поэтому актуальны вопросы --- что принесла эта новая геохимия Земли, что она сулит в будущем, как влияет на материальную и духовную жизнь людей, их здоровье и долголетие? А.Е. Ферсман анализировал техногенез с общих методологических позиций геохимии, выяснял, как зависит использование элементов от их положения в периодической системе, размеров атомов и ионов, кларков.

Ноосфера. Часть планеты, охваченная техногенезом, представляет собой особую систему --- ноосферу. В.И. Вернадский писал в 1944 г .: "Ноосфера есть новое геохимическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Перед нами открываются все более и более широкие творческие возможности". Изучение геохимии ноосферы и техногенеза составляет теоретическую основу рационального использования природных ресурсов, охраны природы и борьбы с ухудшением качества окружающей среды. Эти исследования быстро развиваются. Многие теоретические проблемы техногенеза на базе геохимии ландшафта разработаны М.А. Глазовской. В разработке проблем ноосферы особенно важен контакт с другими науками, в частности с экономической географией, к чему призывал Ю.Г. Саушкин. Его идеи о преобладании территориальной концентрации над территориальным рассеянием, о поляризации различных участков ноосферы и другие важны и для геохимии ландшафта.

Интересна мысль ученого о своего рода "нервных узлах" ноосферы --- огромных концентрациях ученых, студентов, библиотек, сокровищ культуры в столичных и университетских городах, крупных промышленных центрах. Все же в целом концепция ноосферы разработана слабо, хотя не вызывает сомнений основной тезис

В .И. Вернадского и А. Е. Ферсмана --- человечество стало мощной геохимической силой. В ноосфере происходит грандиозная миграция атомов. Ежегодно перемещаются миллиарды тонн угля, нефти, руд и стройматериалов. В течение немногих лет рассеиваются месторождения полезных ископаемых, накопленные природой за миллионы лет.

С продукцией сельского хозяйства и промышленности атомы мигрируют на огромные расстояния. С экспортом и импортом зерна в мире ежегодно мигрируют миллионы тонн К, сотни тысяч тонн Р и N, что лишь в 10 --- 100 раз меньше ионного стока рек в океан. Н.Ф. Глазовский показал, что вывоз N, Р и К с зерновой продукции только с территории степной зоны России и Казахстана соответствует ионному стоку этих элементов в Каспийское море. По О.П. Добродееву масштабы многих процессов техногенеза превышают природные: ежегодно из недр извлекается больше металлов, чем выносится с речным стоком: Рв---почтив70раз,Сr---в35,Сu---в30,Р---в20,Fе,Мn---в10,Zn---в5,Аl --- в 3 раза и т .д. Только при сжигании угля освобождается больше металлов, чем выносится с речным стоком(V---в400раз,Мо---в35,С---в20рази т.д.).

Энергетика техногенеза. Как и в биосфере, в ноосфере используется текущая солнечная энергия, огромное значение приобретает также солнечная энергия былых биосфер, заключенная в ископаемом топливе --- углях, горючих газах, сланцах, нефти. Используется и энергетический источник, чуждый биосфере, --- атомная энергия. Поэтому для техногенных ландшафтов характерна еще большая неравновесность, чем для природных, создаются предпосылки для более высокой самоорганизации, хотя незнание ее законов часто приводит к уменьшению устойчивости ландшафтов, деградации природы. Часть используемой в ноосфере энергии производит работу, другая в соответствии со вторым законом термодинамики неизбежно обесценивается и выделяется в виде тепла. Пока эффект техногенного разогрева невелик --- в 25 тыс. раз меньше солнечной радиации. Однако в крупных городах техногенное тепло уже достигает 5% от солнечного излучения.

Главная причина --- отопление жилых домов и промышленных предприятий. По М .И. Будыко, увеличение производства энергии от 5 до 10% в год приведет к тому, что через 100 --- 200 лет техногенное тепло будет соизмеримо с величиной радиационного баланса земной поверхности. При этом могут произойти громадные изменения климата. Месторождения угля, нефти и газа отрабатываются за десятки лет. В результате углерод снова соединяется с кислородом и входит в состав СO2. Ежегодное потребление угля и нефти добавляет в атмосферу до 9.109 т СO2. При современных темпах через 50 лет содержание СO2 удвоится и температура земной поверхности за счет парникового эффекта может повыситься на 4°С.

К техногенным парниковым газам относятся также метан, закись азота, фреоны, озон и др. В результате парникового эффекта возможно частичное растопление льдов Антарктики и Арктики, затопление приморских низменностей и другие положительные и отрицательные последствия. Громадная скорость процессов ставит сложные проблемы глобального воздействия на атмосферу с целью стабилизации климата. С распашкой почв, дроблением пород, руд и т .д. связано запыление атмосферы, которое может способствовать похолоданию климата. В этом же направлении действует вулканизм, но наиболее опасна возможность ядерной войны, которая помимо роста радиации чревата т . н . "ядерной зимой".

Загрязнение окружающей среды. Это важное и нежелательное следствиетехногенеза. Ярким примером служат т . н . "кислотные дожди". Они связаны с работой серно- кислотных суперфосфатных, медепавильных заводов, котельных ГРЭС, ТЭЦ, бытовых топок, которые выбрасывают в воздух много SO2. Последний, окисляясь и растворяясь в атмосферных осадках, дает серную кислоту. "Кислые дожди" увеличивают число легочных заболеваний, осложняют земледелие, разрушают памятники архитектуры. Принос ветрами в Скандинавию SO2 из Англии и ФРГ привел к вымиранию лососей (рыба исчезала в тех водоемах, рН которых понизился до 4).

В канадской провинции Онтарио из- за кислых дождей, поступающих из США, стали безжизненными более 148 озер. Полагают, что в среднем около 30% SO42- атмосферных осадков имеет техногенное происхождение (в умеренной зоне Северного полушария до 50%). Кислые дожди характерны и для отдельных регионов России. Следуя закону Вернадского о ведущей геохимической роли живого вещества, М.А . Глазовская предложила незагрязненными считать такие биокосные системы, в которых колебания концентрации и баланс форм нахождения техногенных веществ не нарушают газовые, концентрационные и окислительно- восстановительные функции живого вещества, не вызывают нарушения биогеохимических пищевых цепей, количества и качества биологической продукции, не снижают ее генетическое разнообразие.

Нарушение названных условий означает техногенную трансформацию или разрушение природной системы. Загрязнение среды --- серьезная проблема ХХ в . Катастрофические экологические ситуации характерны для многих стран, в том числе и для нашей страны. Роль геохимии ландшафта в решении данных вопросов очень велика.