Лекц. 3-4 (2011) МГПпН

Техногенез. Основные понятия и показатели.

Геохимическую деятельность человечества А. Е. Ферсман в 1922 г. предложил именовать техногенезом.

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.

Эволюция техногенеза. В первобытном обществе эффект техногенеза был незначительным, но уже в государствах античного мира, коренным образом из­менивших ландшафт долин Нила (Египет), Амударьи (Хорезм), Тигра и Евфра­та (Шумер, Вавилон), Хуанхе (Китай), техногенез стал важным геохимическим фактором. Поэтому этап геологической истории, начавшийся около 8000 лет назад, В.А. Зубаков предложил называть технозойским, или техногеем.

В XX в. техногенез стал главным геохимическим фактором на поверхно­сти Земли. Eжегодно добывается около 100 млрд. т ми­нераль-ного сырья и каустобиолитов, горные и строительные работы переме­щают не менее 1 км³ горных пород, что соизмеримо с денудационной рабо­той рек. Мощность производства удваивается каждые 15 лет. Поэтому существенное отличие ноосферы от биосферы — огромное ускорение геохи­мических процессов.

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. Эколого-геохимическая классификация ве­ществ, участвующих в техногенезе, представлена на рис. 20.1.

Ноосфере свойственны и механическая и физ-химическая и биогенная миграция элементов, но главную роль в ноосфере играет техногенная миграция. Но если подходить строго, то техногенная миграция включает в себя все остальные, а не находится с ними в одном ряду.

И первое, существенное отличие ноосферы от биосферы – огромное ускорение процессов миграции.

Геохимическая деятельность человека в настоящее время не уступает а, зачастую и превосходит по мощности природные процессы.

Из недр ежегодно добывается больше, чем вовлекается в биологический круговорот:

Ех: таких элементов, как Cd, Sb, Hg – в сотни раз; Pb, As, F – в

десятки раз; U, Sr, Cu, Mo – в несколько раз.

Для многих элементов большие их количества рассеиваются в окружающей среде при сжигании топлива, гл.обр. угля: As, U, Cd – десятки раз, Ртуть – в 8700 раз!

Т.к. добыча и переработка и потребление металлов идут преимущественно на суше, то и наибольший техногенный химический пресс испытывают наземные экосистемы.

Таким образом: Техногенез — совокупность геохимических и геофизических процес­сов, связанных с деятельностью человечества, уже значительно изменил и продолжает изменять геохимическую обстановку в биосфере.

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 и 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.

Информационные особенности техногенеза. При техногенезе в ланд­шафтах наряду с водными, воздушными биотическими и биокосными свя­зями возникли новые - социальные (между общественными группами людей) и природно-социальные, которые приобрели важнейшее значе­ние. В техногенных ландшафтах преобладает специфическая "социальная информация", намного расширились скорость и способы ее передачи (пе­чать, радио, телевидение и т.д.). Произошел информационный взрыв, хотя биологическая информация часто уменьшается.

Например, в степи растут сотни видов растений, а на полях пшеницы и других культур биологичес­кого разнообразия меньше. Создавая плантации бананов на месте тропи­ческого леса, человек еще больше уменьшает биологическую информа­цию. Даже по внешнему виду техногенные ландшафты нередко однооб­разнее природных. Так и в лесной, и в степной зонах техногенный ланд­шафт приближается к лесостепному облику — частично залесенной мест­ности (открытые пространства с участками, засаженными деревьями).

Однако потеря природной информации с избытком компенсируется рос­том техногенной. В целом в геохимическом отношении техногенные ландшафты разнообразнее природных.

В геохимическом аспекте техногенез включает: 1) извлече­ние химических элементов из природной среды (литосферы, атмо­сферы, гидросферы) и их концентрацию; 2) перераспределение хими­ческих элементов, изменение химического состава соединений, а также создание новых химических веществ; 3) рассеяние вовлеченных в техногенез элементов в окру­жающей среде.

Рассеяние элементов представляет часто побочный, непредусмотренный процесс (выбросы техногенных веществ в атмосферу, загрязнение почв и водоемов промыш­ленными стоками, твердыми отходами промышленного производ­ства, выбросы при различного рода аварийных ситуациях и др.). Наряду со стихийным рассеянием существует преднамеренное, за­ранее запланированное рассеяние продуктов техногенеза: внесение химических удобрений, ядохимикатов, орошение сточ­ными водами и компостами с полей орошения и др. Все эти веще­ства кроме непосредственного положительного эффекта, предус­мотренного технологией сельскохозяйственного производства, имеют и побочное как положительное, так и отрицательное дей­ствие.

Отрицательное действие техногенеза объединяется понятием — загрязнение природной среды.

Источники химического загрязнения

- промышленные предприятия;

• транспорт;

• населенные пункты и зоны отдыха (рекреации);

• сельское хозяйство.

Пути загрязнения

- выбросы в атмосферу;

- сбросы сточных вод;

- твердые отходы.

Таблица 1. Объем (млн. т) и структура отходов производства в мире

Категория отходов	Годы	ТЭК	Промыш-ленность	Сельское хоз-во	Коммун-бытовой сектор	ВСЕГО
Выбросы газов	1970 2000	17 326 43 980	47 226	1 460 3 780	873 2 773	19 706 50 459
Выбросы тв. частиц	1970 2000	133 284	91 382	14 42	3 13	241 721
Углеводо- роды	1970 2000	42 140	14 57	9 27	4 20	69 244
Твердые отходы	1970 2000	?	4 000 12 000	?	1 000 3 000	5 000 15 000
Органика	1970 2000	-	-	4 500 13 000	30 50	4 530 13 050
Фекальн. отходы	1970 2000	-	-	9 400 24 000	180 320	9 580 24 320
ИТОГО	1970 2000	17 501 44 404	4152 12 665	15 383 40 849	2090 6176	39 126 104 094

Виды загрязнения