Оглавление

1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ГЕОХИМИИ…………………………......2

2. ГЕОХИМИЯ ГЕОСФЕР……………………………………………………………………....4

   1. Литосфера………………………………………………………………………………… .4

      1. Общие сведения о строении и составе Земли…………………………….....4

      2. Кларки литосферы……………………………………………………………..5

      3. Геохимические аномалии……………………………………………………...9

      4. Природная эколитохимия…………………………………………………….10

      5. Антропогенное воздействие на геохимические процессы………………. 11

   2. Атмосфера……………………………………………………………………………........13

2.2.1 Происхождение и кларки атмосферы………………………………………13

2.2.2 Антропогенное воздействие на химический состав атмосферы………...14

2.3 Гидросфера……………………………………………………………………………......16

2.3.1 Природная экогидрохимия…………………………………………………...17

2.3.2 Антропогенное воздействие на гидросферу………………………………..18

2.4 Педосфера………………………………………………………………………………...19

2.4.1 Природная экопедохимия…………………………………………………....19

2.4.2 Антропогенное воздействие на почвенный покров………………………21

2.5 Биосфера и ландшафты Земли…………………………………………………………23

2.5.1 Геохимическая организация биосферы…………………………................23

2.5.2 Организмы и антропогенная деятельность………………………………….25

3. МИГРАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В БИОСФЕРЕ………………………….27

   1. Геохимические циклы миграции……………………………………………………27

   2. Типы и виды миграции……………………………………………………………….29

   3. Факторы миграции химических элементов в земной коре …………………….32

3.3.1 Внутренние факторы …………………………………………………………32

3.3.2 Внешние факторы …………………………………………………………….36

4. Эволюция процессов миграции химических элементов…………………………39

1. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ БАРЬЕРЫ И КОНЦЕНТРАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ………………………………………………………………………………….41

   1. Количественные характеристики геохимических барьеров…………………….42

   2. Физико-химические барьеры………………………………………………………...43

   3. Механические барьеры……………………………………………………………….49

   4. Биогеохимичесие барьеры…………………………………………………………....51

   5. Социальные геохимические барьеры………………………………………………53

   6. Комплексные геохимические барьеры……………………………………………..54

2. ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТОВ……………………………………………………………...55

   1. Ландшафтно-геохимические системы………………………………………………55

5.2 Геохимическая классификация ландшафтов………………………………………...60

5.2.1 Ландшафты суши……………………………………………………………60

5.2.2 Селитебные ландшафты……………………………………………………70

5.2.3 Аквальные ландшафты……………………………………………………..73

1 Предмет и задачи экологической геохимии

Экологическая геохимия - со­ставная часть крупной научной системы — общей геохимии. В курсе геохимии рассматриваются закономерности перемеще­ния и концентрации атомов (чаще ионов) химических элементов в зависимости от различных факторов. Часто геохимию определяют как химию Земли. Но есть существенные различия между химией и геохимией. Простое перенесение всех химичес­ких закономерностей на поведение химических элементов в Зем­ле не позволит ни объяснить поведение элементов в различных оболочках, ни дать прогноз их поведения в результате из­менившихся условий. Причины отличия поведения химических элементов в Земле от их поведения в ла­бораторных условиях:

1. Крайне неравномерная распространенность химических элементов в земной коре. В лабораториях реакции осуществляются с рав­ными концентрациями элементов. В земной коре со­держание одних элементов в миллиарды раз меньше, чем других. В этих условиях у части из них остаются нереализованными мно­гие химические свойства. Так, элементы с малой концентрацией часто не могут образовать достаточное число собственных мине­ралов, попадая в виде примесей (закономерных и случайных) в «чужие» минералы.

2. Диапазон изменения многих внешних факторов (температуры, давления, и т.п.) в условиях земной коры и особенно в биосфере гораздо уже, чем в ла­бораториях. Это ведет к ограничению проявления многих свойств эле­ментов.

3. В земной коре химические элементы образуют разнообразные формы нахож­дения — системы различных относительно устойчивых химических равнове­сий этих элементов: горные породы и минералы, изоморфные примеси, водные растворы, газовые смеси, коллоиды с жидкой дисперсионной средой (и сорбированные ими вещества), живое вещество (биогенная форма нахождения), магматические расплавы, состояние рассеяния. Пока элементы остаются в этих системах, они не могут про­являть свои собственные свойства. Для этого должны быть разру­шены формы совместного нахождения элементов.

4. В природных условиях практически никогда не про­исходят реакции только между отдельными эле­ментами. В них участвуют (хотя и в различной мере) очень мно­гие химические элементы (в соответствии с законом Кларка - Вер­надского в каждом природном объекте присутствуют все химиче­ские элементы). Конечно, не все они непосредственно уча­ствуют в химических реакциях. Многие из этих элементов ускоряют или замедляют реакции, другие — создают оп­ределенные кислотно-щелочные и т.п. условия, часть из них вхо­дит в состав новых образований в виде закономерных и случай­ных примесей.

Т.о., наука геохимия изучает всю историю атомов (ионов) химических элемен­тов Земли - такое определение дал геохимии ее основатель — величайший ученый В.И.Вернадский. Экологи­ческая геохимия как часть обшей геохимии, занимается изучени­ем данной проблемы в верхней оболочке Земли, населенной жи­вотными и растительными организмами,— биосфере. Одной из от­личительных особенностей биосферы является неразрывная связь и взаимопроникновение живых организмов и неживой (по Вернадскому, «косной») материи. В биокосных системах (почвах, илах, природных водах, ландшафтах и т.д.) живые организмы и не­органическая материя неразрывно связаны между собой и состав­ляют единое целое.

Все химические реакции в биосфере происходят или с учас­тием живых организмов, или в среде, созданной под их влияни­ем. Это также определяется одним из законов Вернадского и еще раз подчеркивает отличие процессов, происходящих в би­осфере, от реакций, осуществляемых в лабораториях и происходящих в других оболочках и ядре Земли.

Биосфера — очень не­однородная система. Факторы миграции элементов существенно изменяются в ее пределах, как по вертикали, так и по горизонтали — по поверхности Земли. Для установления за­кономерностей распределения и миграции химических элементов в отдельных, отличающихся друг от друга частях биосферы надо выделить эти части - своеобразные «блоки» или «кирпичики», сохраняющие основную особенность биосферы (ее биокосность) и отличающиеся друг от друга факторами миграции элементов. Кроме того, природные «блоки» должны объединяться между собой по определенным при­знакам, и эти объединения также должны представлять единую при­родную систему. Для такого изучения наиболее удобен ландшафтный уровень. При этом геохимические ландшафты должны рассматриваться как «кирпичики, составляющие биосферу». Сами же ландшафты, по определению А.И.Перельмана, «...такое же фундаментальное понятие естествознания, как "химический элемент", "живой ор­ганизм", "почва", "минерал". Центром геохимических ландшафтов считаются почвы. Для их верх­него гумусового горизонта характерно максимальное напряжение геохимических процессов, изучение которых позволяет понять закономерности распределения химических элемен­тов в ландшафте и в его отдельных частях. Следовательно, эколо­гическая геохимия тесно связана с почвоведением. Составной частью геохимических ландшафтов являются так­же растительные и животные организмы, коры выветривания, по­верхностные и подземные воды и почвоподстилающие гор­ные породы. Без изучения геохимических особенностей этих состав­ных частей ландшафта невозможно прогнозировать поведе­ние химических элементов в ландшафте в целом. Следовательно, экологическая геохимия тесно свя­зана с гидрохимией и гидрогеохимией, изучающими поверхност­ные и подземные воды, а также с биогеохимией, геохимией гор­ных пород и кор выветривания. Отдельные геохимические ланд­шафты и составляющие их биокосные природные тела (почвы, ко­ры выветривания, подземные и поверхностные воды) не являются обособленными системами. Все они теснейшим образом связаны между собой в более сложной системе — биосфере.

В названии предмета «экологическая геохи­мия» определяющим является понятие «экологическая». Экология — наука, изучающая условия существования животных и растительных организмов, взаимосвязи между этими организмами, а также между ними и средой их обитания. Характеристика среды обитания - один из важнейших по­казателей комфортности существования и даже выжи­вания организмов. Геохимическая оценка условий су­ществования организмов - одна из основных за­дач экологической геохимии. Такая оценка, проводимая с глобальных позиций, необходима для установления самых общих геохимических критериев существования живых ор­ганизмов, для оценки возможности развития жизни (подобной той, которая есть на Земле) на других кос­мических объектах. При более крупномасштабных исследованиях определяются условия жизни организмов в отдельных частях биосферы - геохимических ландшафтах, или в их отдельных частях: почвах, подземных водах и т.д. Выясняются геохимические условия существования организмов определенных видов или их сооб­ществ. Взаимосвязь меж­ду организмами рассматривается как миграция химических эле­ментов, находящихся в довольно сложной биогенной форме. Большое внимание в экологической геохимии уде­ляется рассмотрению взаимосвязи между организмами и средой их обитания, включая отдельные циклы биологического круговорота элементов.

Важный раздел экологической геохимии - биогеохимия — наука о влиянии организмов на геохимические процессы, созданная Вернадским. Она анализирует процессы биогенной миграции химических элементов, и в частности их биологический круговорот; рассматривает химический состав различных животных и растительных организмов и причины, вызывающие его изменения; изучает формы нахождения химических элементов в живых организмах, ранее объединявшиеся в од­ну — биогенную. Таким образом, экологическая геохимия, яв­ляясь в первую очередь геохимией, формируется «на стыке» це­лого ряда наук.