Техногенная миграция химических элементов

До начала формирования ноосферы техногенных соединений, не имеющих  природных аналогов, практически  не было. Следовательно, не было и их миграций. Но даже по сравнению с 30-ми годами XX в. интенсивность миграции таких образований, в частности  пластмасс, возросла в миллион раз. Интенсивность миграции химических элементов, составляющих техногенные  образования, ранее существовавшие в природе, но только в рамках строго определенных внешних условий, в начальный период формирования ноосферы изменилась весьма значительно и в большинстве случаев только в пределах определенных участков биосферы. Так, интенсивность миграции Fе возросла в тысячи раз, цветных металлов – в миллионы, а рассеянных – в сотни миллионов.

Интенсивность миграции соединений химических элементов, имеющих природные аналоги, но производимых в больших количествах техногенным путем, изменялась мозаично и для биосферы в целом незначительно. Так, итоговая интенсивность миграции в биосфере возросла для оксидов С, S, N в 1,01...1,9 раза, однако в отдельных районах (например, СО2 в Центральном районе России) она увеличилась более чем в 100 раз. Проблемы, связанные с увеличением в атмосфере диоксида углерода техногенного происхождения и с влиянием этого процесса на ухудшение условий жизнедеятельности людей, в последнее время довольно часто упоминаются в научной и популярной литературе. Кратко рассмотрим некоторые из них.

Основная часть техногенного диоксида углерода (СO2) образуется при  полном сгорании угля, нефти, газа. Подсчеты показывают, что только за одни сутки  человечеством используется столько  органического топлива, сколько  живое вещество природы синтезирует  за тысячелетия. При этом уменьшается  безопасность жизнедеятельности последующих  поколений. Часть тепла рассеивается в биосфере. Пока техногенное тепловое загрязнение незначительно (в 25000 раз  меньше солнечной радиации). Однако в пределах селитебных ландшафтов техногенная  составляющая уже достигает 5% от солнечного излучения. При современном темпе  развития этого процесса в ближайшие 100...200 лет возможны существенные изменения  климата только за счет этого явления. Обычно в природных условиях существует подвижное равновесие между углекислым газом, поступающим от многочисленных природных источников (начиная от извержения вулканов и кончая продуктами дыхания животных), и СО₂, извлекаемым из атмосферы в результате различных процессов. К основным из них относятся образование карбонатных пород (преимущественно СаСО₃) и образование биомассы за счет процессов фотосинтеза.

С началом формирования ноосферы существовавшее природное равновесие стало нарушаться. Если природное  поступление СO₂ в атмосферу оценивается в 70 млрд т/год, то техногенная составляющая доходит до 15 млрд т/год. Следует вспомнить и то, что за последний век площади, занимаемые лесами на Земном шаре, сократились примерно вдвое. Следовательно, уменьшилось количество СО₂, поглощаемого растениями. В результате различных антропогенных процессов в начальный период формирования ноосферы концентрация в атмосферном воздухе СО₂ возросла с 0,029 % (начало XX в.) до 0,035 %, т.е. на 20 %, а за три предшествующих столетия она возросла всего на 25%. Возрастание количества углекислого газа в атмосфере может, по мнению ряда исследователей, привести к так называемому парниковому эффекту. Таким образом, техногенное увеличение интенсивности миграции и общего количества даже нетоксичного и широко распространенного в биосфере углекислого газа может вызвать последствия, влияющие на безопасность жизнедеятельности.

Водные растворы. Общее  количество (а следовательно, и итоговое изменение интенсивности миграции) водных растворов к началу формирования ноосферы практически не изменилось. В связи со строительством крупных  водохранилищ уменьшился объем вод, составляющих их расход в реках, но увеличился объем воды, мигрирующей  в виде пара, а частично в виде подземного стока.

Гораздо в большей мере изменилась интенсивность миграции растворенных веществ. Основные сбросы загрязненных вод в реки происходят из селитебных и промышленных ландшафтов. По данным А.Е. Воробьева, в водоемы  России за год попадают 1750 тыс. т  органических веществ, 100 тыс. т сероводорода, 77 тыс. т сероуглерода, 57 тыс. т нефтепродуктов, 23 тыс. т поверхностно-активных веществ. Всего неочищенных вод сбрасывается 8,5 км3, а не полностью очищенных  – 18,5 км3. В результате 60% пресных  поверхностных вод страны относится  к разряду загрязненных. Обычная  протяженность гидрохимических  аномалий в реках – 20...25 км. В пределах этих аномальных зон интенсивность  миграции макрокомпонентов (хлоридов, фосфатов, сульфатов, соединений азота  и др.) увеличивается в 1,1...100 n раз. Ассоциации металлов, образующих в  растворимой форме гидрогеохимические аномалии, представлены в основном Сu, Pb, Zn, Ni, Cr, Cd, Hg, As, Mo. Интенсивность  миграции этих элементов обычно возрастает в 1,1...20 раз. Однако около отдельных  предприятий, а чаще – ниже по течению  от рудников и обогатительных фабрик, в этой ассоциации появляются так  называемые приоритетные загрязнители. Интенсивность их миграции по отношению  к фону может изменяться в сотни  и тысячи раз. Иногда к приоритетным могут относиться и растворенные компоненты.

Газовые смеси. В период образования  ноосферы интенсивности миграции химических элементов, составляющих атмосферу, изменились незначительно, поскольку за последние 50...60 лет практически не изменилась общая масса атмосферы.

Изменение интенсивности  миграции кислорода в результате техногенеза связано с уменьшением  этого газа в атмосфере. В настоящее  время человечеством ежегодно извлекается  из атмосферы около 1013 кг свободного О2, переходящего в связанное состояние. Этот процесс, как и большинство  других техногенных процессов, крайне неравномерно охватывает поверхность  Земли. Больше всего кислорода потребляется в районах с крупными металлургическими  комбинатами. Так, его существенное уменьшение в атмосфере фиксировалось  в районе Темиртау (Казахстан), особенно в зимний период.

Наблюдается пока еще несущественное техногенное изменение концентрации водяного пара в атмосфере над  континентами, особенно в районах  крупных искусственных водохранилищ.

В условиях формирования ноосферы подавляющее большинство техногенных  источников органических соединений сконцентрировано в селитебных ландшафтах. В приземной  атмосфере над ними и на расстоянии первых километров с подветренной стороны  формируется своеобразное "облако" органических соединений.

Считается, что около 60% техногенных  углеводородов (без учета аварий) связано с автомобильным транспортом. Вторым по значению антропогенным загрязнителем  органическими соединениями можно  считать промышленное производство. Оно является источником этилена, пропилена, бутадиена, бензола, толуола, ксилола, метанола, которые используются для  получения свыше 40000 наименований других органических соединений.

До 6·108 т/год техногенных  органических веществ поступает  от социальных геохимических барьеров (зон складирования и захоронения  отходов) и из сельскохозяйственных периодически затопляемых ландшафтов (в основном рисовых чеков).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В начале формирования ноосферы интенсивность миграции органических веществ усилилась, но пока незначительно, примерно в 1,1...1,2 раза. Наибольшее увеличение интенсивности происходит в селитебных ландшафтах. Его последствия даже для растительных организмов очень  трудно прогнозируемы. Еще сложнее  сделать это для животных и  человека. Однако уже сейчас есть основания  считать, что многие заболевания (в  первую очередь аллергические) могут  быть связаны с увеличением интенсивности  миграции органических соединений.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Добровольский В.В. Основы биогеохимии: учебник. М.: Изд. Центр Академия, 2003. - 400 с.
2. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М.: Логос, 2000. - 626 с.
3. Перельман А.И. Геохимия. – М.: Высшая школа, 1989.
4. Геохимические миграции. – М.: Просвещение, 1987.
5. Голубев И.А. Гетерогенные процессы… М. 1990.