Лекция 4. 2009

Химические элементы и соединения, поступающие в окружающую среду из техногенных циклов, включаются в природные воздушные, водные, миграционные потоки. В зависимости от общей ландшафтно-геохимической обстановки и геохимической структуры ландшафта они испытывают ряд химических превращений, усиливающих или уменьшающих их подвижность. Часть элементов может накапливаться на свойственных данному ландшафту геохимических барьеpax. В результате формируются техногенные геохимические аномалии.

Техногенные геохимические аномалии

В классификации техногенных аномалий, предложенной А. И. Перельманом (1978), выделяются техногенные аномалии как с повышенным, так и с пониженным (за счет изъятия вещества) гео­химическим фоном.

По размерам можно выделить:

глобальные аномалии, охватывающие весь земной шар или большую его часть;

региональные техногенные аномалии, распространяющиеся на части материков, отдельные страны, области, зоны и возникающие, например, в ре­зультате массового использования химических удобрений, ядохими­катов;

локальные геохимические аномалии радиусом до нескольких десятков километров, связанные с определенным эпицентром.

Пространство, занимаемое локальной аномалией, называют техногенным ореолом рассеяния.

Все техногенные аномалии А. И. Перельман делит на три типа:

полезные, вредные и нейтральные.

Полезные техногенные аномалии улучшают окружающую среду. Примером их могут служить территории, где проведено извест­кование кислых почв или где в результате дренажа и промывок удалены из почв вредные соли и т. д.

Вредные техногенные аномалии (с повышенной концентрацией токсических веществ) ухудшают условия существования человека растений и животных, поэтому они систематически изучаются в связи с проблемами загрязнения среды.

Нейтральные техногенные аномалии не оказывают определенно­го влияния на экологические свойства окружающей среды. В каче­стве примеров подобных нейтральных аномалий А. И. Перельман называет концентрацию золота в банках, железа, алюминия в го­родах.

Техногенные геохимические аномалии образуются в различных средах и по этому признаку их можно разделить на литохимические — в почвах, породах, гидрогеохимические — в водах, атмогео-химические — в атмосфере, биогеохимические — в организмах.

Обычно техногенные аномалии захватывают в сферу влияния техногенного потока несколько сред и образуют сложно построенные по форме, протяженности, составу и характеру дифференциации веществ техногенные ореолы и пото­ки рассеяния.

Техногенные геохимические аномалии с повышенным содержа­нием техногенных веществ (в сравнении с нормальным геохимиче­ским фоном) возникают:

1) при единовременных аварийных выб­росах техногенных веществ (при аварийных разливах нефти в акваториях, аварийных выбросах загрязненных сточных вод и др.):

2) в результате ограниченного во времени, но интенсивного техно­генного воздействия (разработка месторождений полезных иско­паемых: по выработке месторождения активная деятельность пре­кращается, но последствие — геохимическое воздействие на окру­жающую среду отвалов вскрышных пород — более или менее длительное время продолжается и поддерживает существование техногенного геохимического ореола);

3) в результате стационар­ного режима воздействия источника техногенных веществ на окру­жающую среду (заводы, фабрики, теплоэлектроцентрали, промыш­ленные комплексы в целом, сельскохозяйственные предприятия, автомагистрали и другие постоянно действующие объекты).

В первых двух случаях техногенные аномалии, хотя и резко выражены, относятся к остаточным. Продолжительность их суще­ствования зависит от степени первоначального нарушения функций живого вещества экосистемы и от совокупности ландшафтно-гео-химических условий, способствующих или затрудняющих самоочи­щение данной системы от загрязняющих веществ.

В случае стационарного источника загрязнения на начальном этапе его функционирования аномалии имеют аккумулятивный характер, т. е. усиливаются, а затем в зависимости от интенсивно­сти источника и условий рассеяния и самоочищения среды приоб­ретают стационарный характер по уровню содержания элементов.

Опасность стационарных аномалий заключается в том, что при невысоком уровне аномальности они могут и не сказываться за­метным образом на состоянии биоты. Однако воздействие на орга­низмы в течение длительного времени повышенных концентраций биогеохимически активных веществ может иметь кумулятивный эффект. Подобным образом возникают техногенные биогеохимиче­ские эндемии, проявляющиеся не только в нарушении жизненных функций данного поколения организмов, но и изменяющих генети­ческий код.

Относительно хорошо изучены основные закономерности форми­рования техногенных локальных геохимических аномалий, связан- ных с рассеянием в атмосфере газопылевых выбросов отдельных промышленных предприятий, их агломераций в урбанизированных территориях, вдоль автотрасс и другими источниками локального загрязнения.

Для характеристики локальных техногенных аномалии пользу-ются коэффициентами концентрации (по сравнению с содержаниями

в незагрязненных “фоновых” ландшафтах) отдельных химиче­ских элементов (Кк) и суммарными показателями загрязнения (Zc), равными сумме коэффициентов концентрации накапливаю­щихся в пределах аномалии элементов (Сает, 1983).

Техногенные аномалии, обязанные аэрозольному загрязнению, хорошо оконтуриваются по составу твердых и растворенных веществ в снежном покрове, по валовому содержанию и соотношению валовых и раст­воримых форм микроэлементов в почвах и в первую очередь в их верхних горизонтах.

Исследования техногенных аномалии в почвах вокруг крупных промышленных городов, проведенные Ю. Е. Саетом, Е. П. Сороки­ной и др. (1983), выявили ассоциации элементов в составе твердых атмосферных выпадений, коэффициенты концентраций которых от 2 до 23 (рис. 33). Это W, Cd, Sb, Hg, коэффициенты концентрации которых больше 10, затем Pb, Zn, Мо (Кк 5-8), далее Ni, Sn, Cr, V.Bi (Кк 2-4).

По мере удаления от источников загрязнения ассоциация эле­ментов загрязнителей обедняется, а суммарный показатель загряз­нения уменьшается. Это позволяет выделить в пределах техногенной аномалии ряд зон (рис. 34).

Содержание техногенных элементов в почвах и в золе растении убывает от источника загрязнения по экспоненте (рис. 35, 36). Повышенное содержание элементов обнаруживается на расстоянии 18—30 км от источника загрязнения, значительное повышение содержания лока­лизуется в пределах 2—5 км. Форма и протяженность техногенной аномалии за­висят не только от мощности источника загрязнения, но и от направления и силы преобладающих ветров и местной цирку­ляции воздушных масс.

Техногенные элементы, поступающие на поверхность почв, включаются в радиальные и латеральные миграционные потоки. В ре-

зультате латеральной (почвенно-поверх-ностной, внутрипочвенной) миграции геохимически подчиненные ландшафты депрессий рельефа имеют более высокие ко­эффициенты концентрации техногенных эле-

ментов в почвах, растениях и водах, чем авто-

номные ландшафты повышенных элемен­тов

рельефа.

10 12 30 км.

Распределение Ni в листьях березы и хвое сосны

Известно, что благодаря воз­действию выхлопных газов авто­транспорта вдоль автодорог фор­мируется техногенная свинцовая аномалия. В условиях выровнен­ного рельефа концентрация свин­ца в почвах в направлении от до­роги постепенно понижается. Ес­ли рельеф неровный, то в силу вторичного перераспределения концентрация свинца в почвах депрессий значительно увеличивается.

Таким образом, техногенные аномалии имеют сложную структуру, отражающую современную миграционную структуру тех ландшафтов, в которые вторгается техногенный поток.

Ассоциации техногенных элементов, вовлекаемые в природные геохимические потоки, могут служить маркерами для изучения современных ландшафтно-геохимических процессов.