Техногенная миграция веществ и трансформация ландшафтов

В результате хозяйственной деятельности человека появилась новая форма миграции атомов, которую А. Е. Ферсман предложил называть техногенной. Ко второй половине XX в. масштабы техногенной миграции не только сравнивались с природными, но и во многих других случаях значительно их превзошли.

Интенсивность техногенного круговорота атомов (обмен веществом между городом и деревней, между разными странами, между специализированными предприятиями и т. д.) составляет около 100 млрд т/год. Такое количество продукции промышленного и сельскохозяйственного производства перевозится по транспортной сети Земного шара. Однако этот техногенный круговорот оказывается слабо замкнутым. Вещество, извлеченное из окружающей среды, человек способен удерживать в необходимых ему изделиях, сооружениях, машинах и т. д. только ограниченное время. В конечном итоге оно возвращается обратно в окружающую среду.

В процессе материального производства человек активно меняет естественную геохимическую неоднородность природы земной поверхности, создавая новые техногенные геохимические аномалии. Техногенные геохимические аномалии бывают локальными, региональными и глобальными. К локальным геохимическим аномалиям относятся повышенные скопления тех или иных элементов как в продуктах техногенеза (заводах, складах, городах, машинах), так и создаваемых вокруг них геохимических ореолах рассеяния в почвах, водах, атмосфере, живом веществе. Такие аномалии обычно не превышают десятки километров.

Региональные техногенные аномалии образуются в промышленно развитых странах и в обширных сельскохозяйственных районах.

Глобальные геохимические аномалии охватывают уже всю Поверхность Земного шара. К ним относятся, например, повсеместно повышающаяся в атмосфере концентрация СО₂ в результате сжигания горючих ископаемых, а также аномалия Sr⁹⁰, возникшая в свое время после ядерных взрывов в атмосфере.

В качестве примера рассмотрим техногенную трансформацию ландшафтов в пустынной зоне Северного Прибалхашья в результате 40-летнего функционирования Балхашского медн но-никелевого комбината (А. В. Дончева, С. Г. Покровский[6]) В результате технологических процессов горно-металлургического комбината (добыча, обогащение руд, выплавки цветных металлов, производство неполного цикла) выбрасываются в атмосферу и сбрасывается в воду большое количество высокотоксичных веществ, представляющих опасность как для человека, так и для ландшафта в целом (рис. 2.5). Причем наиболее интенсивно процесс загрязнения происходит в радиусе до 4-5 км.

В условиях слабощелочной реакции, а также сульфатно-кальциевого хлоридно-сульфатно-натриевого засоления в верхних горизонтах серо-бурых пустынных почв и солончаков интенсивно накапливались катионогенные элементы воздушных выбросов комбината - медь, свинец, серебро, хром и др., образуя своеобразную техногенную аномалию. Однако с глубиной их содержание резко снижалось, что связано со слабой подвижностью меди, свинца, серебра, хрома и других тяжелых металлов в щелочной среде и их концентрацией преимущественно на испарительном и биогеохимическом барьерах.

В то же время, менее интенсивно накапливается в верхних горизонтах названных выше почв молибден и мышьяк, которые обладают сильной подвижностью в щелочной среде. С нарастанием засоления серо-бурых пустынных почв содержание подвижных форм тяжелых металлов увеличивается, достигая максимальных значений в серо-бурых солончаковых почвах и солончаках.

Отмечалась общая тенденция увеличения содержания вод-нерастворимых форм тяжелых металлов от автономных к подчиненным ландшафтам.

Подчиненные ландшафты, ландшафты низких террас и пониженных равнин, в почвенном покрове которых преобладают солончаки и солонцы, в большей степени, чем автономные, подвержены потенциальной опасности загрязнения.

Рис. 2.5. Общая схема и потоки техногенных веществ в природу при производстве черных металлов

В целом же для пустынных ландшафтов характерна интенсивная механическая денудация и эоловый перенос микроэлементов, слабая их водная миграция и слабое перераспределение в геохимических ландшафтах.

Общая схема нарушения ландшафтов под влиянием техногенных выбросов производств цветных металлов (по данным А. В. Дончевой и С. Г. Покровского) выглядит следующим образом: ограничение видового разнообразия в элементах ландшафта → выпадение элемента → ломка структуры компонента ландшафта по пути его упрощения → выпадение компонента ландшафта → ломка вертикальной и горизонтальной структур ландшафта, упрощение его морфоструктуры, за счет выпадения и образования техногенно трансформированных морфологических частей → нарушение массоэнергообмена в ближайшем окружении ландшафта (нарушение водного режима и эрозии) → уменьшение запаса жизни → снижение либо полная потеря биогеогоризонтов и т.д. переход на менее устойчивый уровень (в зональном и азональном плане).

Нарушения структуры ландшафта происходят под влиянием механических, термических и химических взаимодействий.