Техногенез. Основные понятия и показатели

Техногенез – совокупность геохимических и геофизических процессов, связанных с деятельностью человечества, который уже значительно изменил и продолжает изменять геохимическую обстановку в биосфере. Та часть планеты, которая охвачена техногенезом, представляет собой особую сложную и динамически развивающуюся систему – биотехносферу.

В биотехносфере происходят грандиозное перемещение атомов, их рассеяние и концентрация. С продукцией сельского хозяйства и промышленности элементы мигрируют по разным регионам, странам и континентам. И первое, существенное отличие биотехносферы от биосферы - огромное ускорение процессов миграции. В течение немногих лет рассеиваются месторождения полезных ископаемых, накопленные природой за миллионы лет! Из недр ежегодно добывается неизмеримо больше элементов, чем вовлекается в БИК. Большие количества многих элементов рассеиваются в окружающей среде при сжигании топлива, главным образом угля: As, U, Cd, Ge - в десятки и сотни раз, ртуть - в несколько тысяч раз. Так как добыча, переработка и потребление металлов идут преимущественно на суше, то и наибольший техногенный химический "пресс" испытывают наземные экосистемы.

Существует принципиальное различие между геохимической деятельностью человека и других организмов. Последние влияют на окружающую природу через обмен веществ - фотосинтез, дыхание питание и продукты своей жизнедеятельности. Человек также участвует в подобных процессах, но в них его геохимическая роль невелика. И все же человечество является мощной геохимической силой преобразующей природу. Геохимическая деятельность человека в настоящее время не уступает, а зачастую и превосходит по мощности природные процессы. Эта роль человека связана с его общественной деятельностью. В геохимическом аспекте техногенез включает такие группы процессов: 1) извлечение химических элементов из природной среды и их концеитрацию; 2) перераспределение химических элементов, изменение химического состава соединений, в которые эти элементы входят, а также создание новых химических веществ; 3) рассеяние вовлеченных в техногенез элементов в окружающей среде.

Рассеяние элементов представляет часто побочный, непредусмотренный процесс (выбросы веществ в атмосферу, загрязнение почв и водоемов промышленными стоками, твердыми отходами производства, аварийные ситуации и др.). Наряду со стихийным рассеянием существует преднамеренное, заранее запланированное рассеяние продуктов техногенеза: внесение химических удобрений, ядохимикатов, орошение сточными водами и компостами с полей фильтрации, захоронение промышленных отходов и др. Все эти вещества, кроме непосредственного положительного эффекта, предусмотренного технологией сельскохозяйственного производства, имеют и побочное отрицательное действие.

С геоэкологической точки зрения основное отрицательное действие техногенеза объединяется понятием "загрязнение" природной среды.

Количество добываемых элементов неодинаково. Так ежеготная добыча углерода измеряется миллиардами тонн, железа'- сотыми миллионов, меди - миллионами, ртути - тысячами и платины - десятками тонн. Различия обусловлены многими причинами. Несомненно, имеют значение свойства элементов и технология их получения Алюминий и титан, например, практически не использовались до конца XIX в., так как технология их извлечения из минералов была слишком сложной и дорогой. Большую роль играют и способность элемента к концентрации в земной коре - образованию месторождений. и распространенность элементов, их кларки.

Исключительная роль железа в биотехносфере (XIX столетие - "железный век") связана не только с его свойствами, но и с большим кларком. Потому рационально измерять добычу элементов в единицах кларков. Эта величина называется технофильностью элементов -Т. Она равна отношению ежегодной добычи элемента Д к его кларку в земной коре К(А.И. Перельман): Т -Д/К. Однако показатель Т не полностью отражает степень вовлечения химических элементов в техногенез, так как в нем не учитываются поступления в природную среду элементов, добываемых попутно с другими полезными ископаемыми. Кроме того, в техногенез вовлекаются элементы из атмо- гидро- и биосферы.Поэтому была разработана серия показателей, учитывающие такие моменты, и рассчитаны кларки элементов в биотехносфере.

Для характеристики техногенного геохимического воздействия на ландшафты целесообразно использовать величину ТД: ТД = М±∆, которая показывает, какие добавочные количества элемента выводятся в данном районе из техногенных потоков в природные. Здесь М- количество вещества, мобилизованного в техногенные геохимические потоки из иммобильного состояния; ∆ - результирующая ввоза-вывоза этого вещества для данного района.Величину ТД можно назвать техногенным геохимическим давлением, а ее отношение к площади изучаемого района (S) - модулем технгенного геохимического давления. Д=ТД/ S. И техногенное давление можно определять не только к химическому элементу в чистом виде, но и для его соединений.Все множество проблем геохимии техногенеза можно разделить на три группы: 1) сохранение и улучшение состояния природной среды (экологическая геохимия). 2) повышение эффективности использования прир ресурсов (технологическая геохимия). 3) увеличение продуктивности биосферы (агрогеохимия)