Глава 20. ТЕХНОГЕННАЯ МИГРАЦИЯ (ТЕХНОГЕНЕЗ)

Смотрите также:

История атомов и география - Перельман

Геохимия - химия земли

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Оптимизация техногенеза

Для реализации экономики, исключающей загрязнение окружающей среды, расхищение и разрушение производительных сил, необходима разработка теории оптимизации ноосферы, т.е. создания оптимальных техногенных ландшафтов для различных природных районов.

Для техногенных ландшафтов исключительно характерны положительные обратные связи, действие которых определяет быструю эволюцию ландшафтов. Однако в отдельных случаях, к сожалению нередких, именно положительные связи приводят к загрязнению среды, эрозии почв, образованию оврагов и другим нежелательным последствиям. Преобладание положительных обратных связей над отрицательными часто делает техногенные ландшафты неустойчивыми, ослабляет самоорганизацию и саморегуляцию. Отрицательные обратные связи, напротив, стабилизируют ландшафт, делают его саморегулируемым. И отрицательные обратные связи могут быть нежелательными, например, когда они препятствуют развитию, достижению поставленных целей. Таким образом, оптимизация требует такого сочетания положительных и отрицательных обратных связей, которое обеспечивает и развитие, и устойчивость (стационарность) ландшафта.

По своей сущности техногенные ландшафты еще более чем биогенные относятся к управляемым системам. Для их функционирования необходим единый центр, из которого осуществляется управление. Однако нередко они не имеют такого центра и заводы, поля, транспортные артерии и другие части управляются из самостоятельных центров. Это и приводит к ослаблению отрицательных обратных связей, самоорганизации, саморегулирования, загрязнению среды. Поэтому с системных позиций централизация техногенных ландшафтов — одна из самых важных практических задач организации территории: в каждом ландшафте должен быть центр управления, регулирующий взаимоотношения между его частями, решающий задачу оптимизации. Такие задачи давно уже разрабатываются в экономической географии, начиная с классических работ Н.Н. Баранского и Н.Н. Колосовского. Их методологию и опыт важно учитывать и в геохимии ландшафта.

Оптимизация биологического круговорота (бика)

Ее цель — высокая продуктивность и разнообразие продукции. Для бика должно быть характерно и быстрое разложение остатков организмов с включением продуктов минерализации в новый цикл. Необходим также минимальный "выход" химических элементов из бика; N, Р, К и другие химические элементы должны все время "вращаться" в круговороте и не включаться в водную миграцию, не выноситься реками. Избыточные элементы, напротив, должны удаляться, а дефицитные — привноситься. Наконец, важна мобилизация внутренних ресурсов ландшафта, например использование сапропеля в качестве удобрения.

Исключительное внимание к загрязнению среды и другим негативным явлениям техногенеза нередко оставляет в тени огромные его позитивные возможности, которые только частично реализованы человечеством. Примером служит разрешение противоречия лесных ландшафтов. Последние появились около 350 млн. лет назад в позднем девоне, когда накопление большой органической массы, т.е. усиление бика знаменовало новый качественный этап развития биосферы. Однако это привело к разложению большого количества остатков растений и животных, их энергичной минерализации. В почву стало поступать больше СО2, органических кислот, почвенные воды стали более кислыми. В результате усилилось кислое выщелачивание почв, минеральное голодание растений. Чем лучше растения обеспечивались водой, светом и теплом, тем сильнее развивалось кислое выщелачивание, ухудшалось их минеральное питание. Так, бик привел к противоречию между световым и минеральным питанием: растения сами ухудшили условия своего существования. Это противоречие стало, вероятно, одной из движущих сил эволюции растительного мира, и естественный отбор действовал в направлении его разрешения. Понадобилось почти 250 млн. лет, чтобы у растений выработалась способность поглощадь из почвы больше Са, Mg, Na, К и других катионов. В результате в середине мелового периода голосеменная флора сменилась покрытосеменной, которая содержала больше зольных катионогенных элементов, и, следовательно, лучше противостояла кислому выщелачиванию. Однако разрешить полностью данное противоречие растительный мир не смог, т.к. и в современную эпоху имеет место кислое выщелачивание почв, ухудшение минерального питания растений. Противоречие, которое природа не смогла разрешить за сотни миллионов лет, исчезло в ноосфере, где удобрение полей и подкормка домашних животных обеспечивают необходимое минеральное питание растений и животных в условиях влажного климата. Появилась возможность повышения продуктивности агроландшафтов, ускорения биологического круговорота. Огромное разнообразие сортов культурных растений и пород домашних животных мы связываем не только с искусственным отбором, но и с благоприятной геохимической обстановкой, которую сначала бессознательно, а позднее и сознательно создавал человек.

Оптимизация круговорота воды

Она достигается орошением пустынь, осушением болот, опреснением морских вод, использованием вод артезианских бассейнов, внедрением оборотного водоснабжения и т.д. Во многих регионах приобрел исключительное значение дефицит пресных вод. Инженерная сторона водоснабжения разработана хорошо, и возможности человечества в этом направлении велики (плотины, каналы, дамбы, бурение скважин и т.д.). Сильно отстает естественно-историческое, в том числе и геохимическое обоснование ряда проектов, что и привело ко многим ошибкам типа "поворота рек", перекрытия Кара-Богаз-Гола, обмеления Аральского моря.

В комплексной проблеме оптимизации круговорота воды очень важен геохимический аспект, в частности защита вод от загрязнения. Это относится не только к Байкалу, но и к другим озерам и рекам, к подземным водам.

В борьбе с загрязнением вод имеют значение техногенные геохимические барьеры, которые необходимо создавать вокруг промышленных предприятий с вредными выбросами и таким путем локализовать загрязнение, не дать ему распространиться на значительную площадь. Если, например, на пути миграции сернокислых шахтных вод поместить дробленые известняки и другие карбонатные материалы, то на этом щелочном геохимическом барьере D7 будут задерживаться тяжелые металлы, подвижные в кислой среде. В Молдавии для борьбы с загрязнением ландшафтов медью, используемой для опрыскивания виноградников, Н.Ф. Мырлян предложил создавать на пути миграции медного купороса техногенные щелочные барьеры.

Комплексное использование сырья

Еще в 20-х годах А.Е. Ферсман и Н.М. Федоровский подчеркивали важность этого вопроса. В настоящее время только 10% извлекаемого из недр становится готовой продукцией, а 90% составляют отходы, загрязняющие среду. При добыче некоторых полезных ископаемых используется лишь 1% массы руды, а 99% идет в отвалы. Велики терриконы вокруг угольных шахт и карьеров. Идеалом производства является безотходная технология, при которой утилизируются все компоненты сырья. И здесь важна роль геохимии. Ярким примером служит открытие в Забайкалье новой горной породы — сыннерита — калиевого аналога нефелинового сиенита. Все его компоненты могут использоваться: К — для производства особо ценных бесхлорных удобрений, А1 — для получения металла, Si02 — для производства цемента и других стройматериалов. Однако всеобщее внедрение безотходной технологии дело неблизкого будущего и пока задача состоит в наиболее полном использовании сырья. Нередко из руд извлекается только один-два полезных компонента, а остальные, в том числе многие микроэлементы, не используются. Вместе с тем они представляют часто не меньшую ценность, чем главные компоненты.

Большое практическое значение имеют элементы примеси в углях. В промышленных масштабах из углей извлекают Ge, U, Ga, разработана технология извлечения Pb, Zn, Мо, ставится вопрос об извлечении Au, Ag и Hg. Из зол энергетических углей можно получить около половины потребляемых в стране редких металлов. По J1.B. Таусону, в теплоэнергетике ежегодно образуется около 70 млн. т золы, которая пока используется на 10 — 15%. Золы каменных и бурых углей содержат мелкие сфероидальные выделения, которые содержат до 70% Fe и легко сепарируются. Эти выделения содержат примеси Ni, Mn, V и других элементов ("легированные руды"). Зола многих углей содержит 32 — 35% AI2O3 (руда на А1). Велики перспективы применения золы в строительстве, где пока ее используется не более 10%. Зола некоторых углей и горючих сланцев применяется для известкования кислых почв.

Отвалы рудников и эфеля обогатительных фабрик, в связи с понижением кондиций руд, рассматриваются в качестве техногенных рудных месторождений. Актуально и использование техногенных геохимических барьеров для создания искусственных месторождений. Так, уже в древности с помощью дамб отгораживали небольшие участки моря, в которых при испарении морской воды осаждалась поваренная соль (F3). Не исключается возможность создания таким путем и рудных месторождений.

Если повсеместное внедрение безотходной технологии — дело будущего, то малоотходная технология возможна и необходима уже сейчас (Б.Н. Ласкорин). Это один из важных путей ускорения научно-технического прогресса, в котором значительна роль геохимии и, в частности, геохимии ландшафта.

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов