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 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: Рb — почти в 70 раз, Сr — в 35, Сu — в 30, Р — в 20, Fе, Мn — в 10, Zn — в 5, Аl — в 3 раза и т.д. Только при сжигании угля освобождается больше металлов, чем выносится с речным стоком (V — в 400 раз, Мо — в 35, С — в 20 раз и т.д.).
В ХХ в. техногенез стал главным геохимическим фактором на поверхности Земли. По Е.М. Сергееву, ежегодно добывается около 100 млрд. т минерального сырья и каустобиолитов, горные и строительные работы перемещают не менее 1 км3 горных пород, что соизмеримо с денудационной работой рек. В.А. Ковда подчеркивал, что “диспергирование и эолизация вещества суши” ведут к возрастанию геохимической роли поверхностной энергии, сорбции. Мощность производства удваивается каждые 15 лет. Поэтому существенное отличие ноосферы от биосферы — огромное ускорение геохимических процессов.
Важным и нежелательным следствием техногенеза является загрязнение окружающей среды. 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.