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

Техногенная миграция — наиболее сложный вид миграции, важность геохимического изучения которой была установлена В.И. Вернадским и А.Е. Ферсманом в начале XX 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 разработке проблем ноосферы особенно важен контакт с другими науками, в частности с экономической географией, к чему призывал Ю.Г. Саушкин. Его идеи о преобладании территориальной концентрации над территориальным рассеянием, о поляризации различных участков ноосферы и другие важны и для геохимии ландшафта. Интересна мысль ученого о своего рода "нервных узлах" ноосферы — огромных концентрациях ученых, студентов, библиотек, сокровищ культуры в столичных и университетских городах, крупных промышленных центрах. Все же в целом концепция ноосферы разработана слабо, хотя не вызывает сомнений основной тезис В.И. Вернадского и А.Е. Ферсмана — человечество стало мощной геохимической силой.

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: Рв — почти в 70 раз, Сг — в 35, Си — в 30, Р — в 20, Fe, Мп — в 10, Zn — в 5, А1 — 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.).

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 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.

Месторождения угля, нефти и газа отрабатываются за десятки лет. В результате

углерод снова соединяется с кислородом и входит в состав С02- Ежегодное

потребление угля и нефти добавляет в атмосферу до 9.10^ т СО2. При

современных темпах через 50 лет содержание С02 удвоится и температура земной

поверхности за счет парникового эффекта может повыситься на 4°С. К техногенным парниковым газам относятся также метан, закись азота, фреоны, озон и др. В результате парникового эффекта возможно частичное растопление льдов Антарктики и Арктики, затопление приморских низменностей и другие положительные и отрицательные последствия. Громадная скорость процессов ставит сложные проблемы глобального воздействия на атмосферу с целью стабилизации климата. С распашкой почв, дроблением пород, руд и т.д. связано запыление атмосферы, которое может способствовать похолоданию климата. В этом же направлении действует вулканизм, но наиболее опасна возможность ядерной войны, которая помимо роста радиации чревата т.н. "ядерной зимой".

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. Рост разнообразия в ноосфере, уменьшение в ней энтропии (увеличение негэнтропии) сопряжены с огромным увеличением энтропии в земной коре — рассеянием месторождений полезных ископаемых, сжиганием угля, нефти, горючих сланцев и газов, распадом ядер урана и плутония.

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. По Е.М. Сергееву, ежегодно добывается около 100 млрд. т минерального сырья и каустобиолитов, горные и строительные работы перемещают не менее 1 кмЗ 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.

Загрязнение окружающей среды

Это важное и нежелательное следствие техногенеза. 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 S02- 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.

Загрязнение среды — серьезная проблема XX в. Катастрофические экологические ситуации характерны для многих стран, в том числе и для нашей страны. Роль геохимии ландшафта в решении данных вопросов очень велика.

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