Текст книги "Геохимическое землеведение: учебное пособие"

Систематика годовых геохимических циклов в географической оболочке

Рассмотрение геохимии географической оболочки позволяет заключить, что ее целостность поддерживается обменом вещества и энергии. Обменные процессы совершаются в природных территориальных и экваториальных системах и имеют незамкнутый циклический характер. Незамкнутость обеспечивает возможность одновременного функционирования циклов разного ранга. Между глобальными циклами, охватывающими всю географическую оболочку, и самыми мелкими, распространяющимися лишь на площадь элементарного ландшафта, существуют другие формы обмена вещества. Важно выяснить их соподчиненность и распространение в пространстве.

Циклический обмен воды между поверхностью океана и суши с одной стороны, и атмосферой, с другой, охватывает всю площадь континентов. Этот процесс может совершаться в полном объеме в соответствии с термическими условиями, а может осуществляться лишь частично в силу недостатка воды. Обеспеченность обмена водой между поверхностью территории и атмосферой во многом определяет все другие формы миграции. При оценке обмена вещества в природно-территориальных комплексах необходимо в первую очередь учитывать обеспеченность цикла водообмена. На этом основании выделяются два основных типа обмена вещества на суше, различающиеся степенью атмосферного увлажнения: гумидный, обозначаемый символом Н, характеризующийся обеспеченностью главного цикла водой, и аридный, обозначаемый символом А, характеризующийся большим или меньшим недостатком воды. Соответственно по величине коэффициента увлажненности выделяются гумидные (К_у > 1) и аридные (К_у < 1) типы обмена веществ.

В пределах каждого типа в зависимости от энергообеспеченности складывается обмен вещества в результате суммарной деятельности живых организмов. Главное значение имеет синтез и разрушение органического вещества, т. е. миграция масс углекислого газа, а также кислорода и воды. Интенсивность этого процесса следует оценивать углеродным коэффициентом, но в силу недостаточных данных временно приходится использовать коэффициент разрушения органического вещества К_о. По величине этого коэффициента выделяются следующие варианты углеродно-кислородного цикла:

• I – энергичный (К_о < 1);

• II– умеренный (К_о = от 1 до 2);

• III – замедленный (К_о = от 2 до 10);

• IV – заторможенный (К_о > 10).

Варианты углеродно-кислородного цикла занимают место подтипов в систематике годовых геохимических циклов. В аридном типе циклов представлены I и II подтипы, в гумидном типе – все четыре подтипа.

Распространение разных вариантов углеродно-кислородного цикла в пространстве совершенно определенное: аридные и гумидные территории разделяются на зоны, в которых интенсивность обмена углекислого газа и кислорода одинакова.

Каждому элементарному ландшафту свойственно особое соотношение масс химических элементов, участвующих в межкомпонентном обмене. Интенсивность обмена характеризуется величиной коэффициентов К_б и К_в типоморфных и индикаторных элементов, а миграция внутри ландшафта отвечает виду процессов обмена вещества в географической оболочке.

Элементарные ландшафты, расположенные на разных гипсометрических уровнях, связаны потоками вещества, которые представляют собой отдельные звенья длительных глобальных циклов суша – океан – суша. Геохимические потоки соответствуют классам годовых миграционных перемещений. Варианты геохимического сопряжения различаются по составу типоморфных элементов, на который влияют как биоклиматичеокие условия, так и местные горные породы. Природно-территориальные комплексы с однотипным геохимическим сопряжением занимают большие площади внутри зон с одинаковой интенсивностью углеродно-кислородного обмена.

Схема систематики процессов обмена веществ в географической оболочке показана в табл. 34.

Таблица 34

Систематика циклических процессов обмена вещества в географической оболочке

Система обозначения дает возможность многообразные процессы обмена вещества, протекающие в любом ландшафте, представить в лаконичной кодированной форме. Например, обозначение означает, что для рассматриваемого ландшафта свойственна недостаточная обеспеченность цикла влагооборота (аридный тип). Углеродно-кислородный цикл протекает с умеренной интенсивностью (II подтип), в силу чего в ландшафте сохраняется небольшое количество неразложенного органического вещества. Типоморфным элементом является кальций, благодаря водной миграции которого осуществляется геохимическое сопряжение. Отсутствие значка перед типоморфным ионом указывает на автономное положение ландшафта. Остальная характеристика приведена ранее.

Контрольные вопросы

• Дайте определение термину «элементарный ландшафт».

• Дайте определение терминам «автономный» и «подчиненный» элементарные ландшафты.

• Объясните механизм геохимического сопряжения элементарных ландшафтов.

• Какими факторами обусловлена геохимическая зональность ландшафтов?

• Какова закономерность изменения массы живого вещества в автономных ландшафтах разных природных зон? Как изменяется биологический кругооборот?

• Как влияет степень атмосферного увлажнения на вовлечение химических элементов в различные виды миграции?

• Какие химические элементы в геохимии ландшафтов являются типоморфными?

• Чем обусловлена геохимическая неоднородность автономных ландшафтов одной и той же природной зоны?

• Какие химические элементы в геохимии ландшафтов относятся к категории индикаторных?

10. Как составляется геохимическая формула элементарного ландшафта?

Задания для самостоятельной работы

• По литературным данным сопоставить развернутые геохимические характеристики типичных автономных ландшафтов лесной и степной зон бореального пояса.

• Начертить схемы типичных вариантов геохимического сопряжения элементарных ландшафтов лесной зоны бореального пояса.

• По литературным источникам суммируйте сведения о геохимических проявлениях географической зональности.

Глава VII
ГЕОХИМИЯ ТЕХНОГЕНЕЗА И ПРОБЛЕМЫ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Человеческое общество как геохимический фактор

На протяжении последних тысячелетий в естественное развитие геохимических циклов в географической оболочке с нарастающей силой вторгается производственная деятельность человеческого общества. Первые кочевые цивилизации оказывали сравнительно медленное воздействие на природные системы миграции химических элементов, но охватывали большие территории. Земледельческие цивилизации, наоборот, глубоко изменяли природные системы миграции, но на ограниченной площади (долины Нила, великих рек Восточной и Юго-Восточной Азии, междуречье Тигра и Евфрата). Если к результатам хозяйственной деятельности людей добавить так называемые непредвиденные последствия этой деятельности – эрозию почв, опустынивание, лесные пожары и др., то ясно, что человеческое общество с момента его появления стало важным фактором изменения биосферы.

Особенно ощутимо воздействие хозяйственной деятельности стало проявляться в XIX в., когда начала бурно развиваться индустрия. В сферу промышленного производства стали вовлекаться в значительном количестве массы химических элементов, извлекаемые из земных недр. В настоящее время во всем мире ежегодно добывается более 100-10⁹ т минеральных ископаемых, включая строительные материалы, балласт для дорог и др. Если это количество отнести ко всей Мировой суше, то окажется, что с 1 км² суши ежегодно извлекается около 700 т. Воздействие общественного производства распространяется не только на наружную часть земной коры, но также на природные воды и на атмосферу. На производственные и бытовые нужды расходуется примерно 4,0-10⁵ км³ воды в год, т. е. 10 % объема речного стока. Из атмосферы извлекается молекулярный азот и переводится в реакционноспособные формы.

Одновременно в окружающую среду выбрасываются промышленными предприятиями сотни миллионов тонн газов и пыли, в поверхностные воды поступают десятки миллионов тонн бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков.

Начиная с середины XX в. для обеспечения индустриального производства используются некоторые химические элементы в таком количестве, которое сопоставимо с массами, мигрирующими в глобальных биогеохимических циклах. Главная черта современной индустриальной технологии – низкая экономичность, обусловленная огромным количеством отходов. Обильные отходы не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что поражают наше воображение.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что человеческое общество в процессе своей производственной деятельности выступает как мощный геохимический фактор, изменяющий и направляющий миграцию огромных масс химических элементов. Эту сторону человеческой деятельности известный российский геохимик А.Е. Ферсман назвал техногенезом.

В какой мере нарастающее загрязнение окружающей среды, нарушение динамического равновесия природы представляет опасность? Этот вопрос волнует широкие круги мировой общественности. По этому поводу высказано множество суждений – научно обоснованных, фантастических и явно спекулятивных. Любые варианты решения рассматриваемой проблемы должны базироваться на тщательном изучении влияния техногенных масс на геохимические циклы разных рангов, благодаря которым существует сложнейшая природная система, именуемая географической оболочкой. Если техногенное воздействие нарушает функционирование глобальных процессов, изменяет их направленность, то, несомненно, имеется опасность полного нарушения планетарного механизма, обеспечивающего существование географической оболочки. Если этого не происходит, то необходимо установить, для каких циклов и пространственно-территориальных комплексов такая опасность вполне реальна.

Влияние хозяйственной деятельности человеческого общества на геохимические циклы элементов

Рассмотрим воздействие человека на движение масс углерода в географической оболочке. С изобретением паровой машины в качестве топлива стал широко использоваться каменный уголь, с появлением двигателей внутреннего сгорания – нефть и ее производные. Сжигание угля постепенно увеличивалось все больше и больше. В начале XIX в. его добывали в количестве около 30 млн т в год, в 1900 г. – 700 млн т, в 1913–1340 млн т, в 1951–1918 млн т, а к 1970 г. добыча угля превысила 3 млрд т. Эксплуатация нефти началась в 1856 г. В 1900 г. добыча нефти во всем мире была менее 30 млн т, а в настоящее время извлекается из недр около 2 млрд т. С 1960 по 1980 г. извлечено более 40 млрд т. К этому добавилась разработка залежей природного газа, которая также развивается нарастающими темпами. В 1937 г. было добыто 74 млрд м³ газа, а через 30 лет добыча возросла более чем в 10 раз. Таким образом, использование природных соединений углерода происходит в столь значительных масштабах, что это приобретает характер крупного геохимического процесса. По этому поводу А.Е. Ферсман в 1934 г. пророчески заметил, что «трудно даже предсказать серьезность тех природных изменений, которые будут внесены этим в хозяйстве природы, так как эти картины могли бы казаться фантазиями Жюль Верна»[8]8
  Ферсман А.Е. Геохимия. Л., 1934. Т. II. С. 302.


[Закрыть].

Каменный уголь, нефть, газ – это все органические соединения. Сгорая в виде топлива, они превращаются в углекислый газ. Приведенные выше цифры настолько велики, что невольно возникает вопрос: куда деваются продукты сгорания? Не происходит ли увеличение углекислого газа в атмосфере? Если это так, то какие это может иметь последствия?

По данным СКОПЕ (1979), концентрация СО₂ в атмосфере до 1850 г. была около 290-10^-4% объема, через 100 лет – 313-10^-4%, в 1978 г. – 330-10^-4%. Предполагается, что в атмосферу путем сжигания минерального топлива до 1978 г. было выделено углерода в составе СО₂ около 140-10⁹ т. Наблюдения за концентрацией СО₂ в атмосфере показали, что его масса в атмосфере за последние годы возрастает на 2,2-10⁹ т/год. Суммарное поступление в атмосферу углерода в составе углекислого газа из индустриальных источников в настоящее время оценивается в 5-10⁹ т/год. Это количество примерно в 15 раз меньше, чем ассимиляция углерода при фотосинтезе растительности Мировой суши.

При сжигании дров, лесных пожарах в атмосферу выделяется еще 4,8-10⁹ т СО₂ в год, но половина этой массы вновь захватывается растительностью. Американский ученый Б. Болин предполагает, что содержание СО₂ в атмосфере будет ежегодно увеличиваться примерно на половину количества СО₂, образующегося при сжигании минерального топлива. Если его потребление будет по-прежнему возрастать на 4 % в год, то, по мнению упомянутых ученых, концентрация СО₂ в атмосфере к началу следующего столетия будет равна 380-10^-4% объема.

Рост концентрации СО₂ сам по себе опасности не представляет, но повышение содержания молекул СО₂ может вызвать повышение температуры воздуха благодаря парниковому эффекту, что может иметь катастрофические последствия.

Метеорологи считают, что сейчас в Северном полушарии температура приземного слоя тропосферы на 0,4 °C выше, чем в 1950–1980 гг. Предполагается, что к 2000 г. температура повысится на 1,3 °C, а к 2050 г. – на 3–4 °C. Такое потепление климата должно отразиться на биосфере в целом, вызвать повышение почти на 0,5 м уровня Мирового океана за счет таяния 30–10⁶ км³ ледников и примерно такого же количества морских льдов. Затопление густонаселенных береговых территорий повлечет за собой сложные ситуации в экономике и организации мирового хозяйства. Теоретическая проблема разбалансирования глобального цикла массообмена углерода приобретает экономические, социальные, а следовательно, и политические аспекты.

Проблема настолько серьезна, что Всемирная метеорологическая организация (ВМО) совместно с руководством Программы по окружающей среде ООН (ЮНЕП), начиная с 1976 г., провела серию международных совещаний. Международная научная общественность считает, что важной общемировой задачей является уменьшение выбросов СО₂ в атмосферу. На конференции в Торонто (1988) было внесено предложение о сокращении выбросов СО; на 20 % к 2005 г., на конференции в Гамбурге (1989) обосновывалась необходимость сокращения выбросов на 30 %. ВМО и ЮНЕП учредили в 1988 г. специальный межправительственный совет по этой проблеме, в который вошли представители более 40 государств.

Следует заметить, что опасения по поводу климатических последствий повышения концентрации СО₂ в атмосфере заслонили другую, на наш взгляд, не менее важную проблему. Сжигание огромных масс каменных углей, нефти и газа сопровождается расходованием еще больших масс кислорода. Свободный кислород накопился в атмосфере только благодаря захоронению органического углерода, в том числе того, из которого состоят каменные угли и газ. Усиленное сжигание минерального топлива, несомненно, способствует связыванию огромного количества кислорода в CO₂. Если во всем мире сжигается в составе минерального топлива 5—10⁹ т углерода, то на это расходуется более 13–10⁹ т кислорода. Сравним эту цифру с массами кислорода, участвующими в биологическом круговороте на Мировой суше, – около 230-10⁹ т. Создается впечатление, что количество кислорода, расходуемого на сжигание минерального топлива, совсем незначительно по сравнению с тем, сколько выделяет кислорода растительность суши. Однако надо иметь в виду, что основная часть выделяющегося при фотосинтезе кислорода должна быть израсходована на разложение отмерших органов растений (продуктов опада). По расчетам О.П. Добродеева, за счет отмершего, но не разложенного до СО₂ органического вещества в атмосфере ежегодно остается около 1,55–10⁹ т кислорода. Эта масса в 10 раз меньше того количества кислорода, которое каждый год расходуется на сжигание минерального топлива.

Кроме того, кислород расходуется на окисление металлов, главным образом железа, которое люди добывают и выплавляют. Насколько велик расход кислорода на эти процессы, свидетельствуют следующие данные. Ежегодно во всем мире выплавляется около (700–800) – 10⁶ т стали. В то же время окисляется, ржавеет примерно 10 % этого количества, на что расходуется около 340-10⁶ т кислорода. Наконец, кислород расходуется на окисление различных газов, которые продолжают выделяться из земных недр. Это количество кислорода пока не определено.

Биосфера в целом пока справляется с окислением продуктов индустриальной деятельности человечества, хотя поглощение кислорода достигло такого уровня, что за глобальным биогеохимическим циклом массообмена кислорода необходим внимательный контроль.

Прогрессирующее возрастание масс химических элементов, вовлекаемых в миграционные потоки, вызванные хозяйственной деятельностью людей, достигло такого уровня, при котором не только нарушается стационарность природных миграционных циклов в отдельных территориальных биогеосистемах, но и вносится дисбаланс во всю глобальную систему циклического массообмена, которая поддерживает существование биосферы. Вполне естественно, что возникла идея организации межгосударственной координации хозяйственной деятельности. Рассмотрению этой идеи была посвящена Международная конференция по охране окружающей среды и развитию в Рио-де-Жанейро (1992). На конференции была принята концепция «поддерживающего развития», призывающая государства отказаться от неограниченного и бесконтрольного использования природных ресурсов и загрязнения биосферы. Конференция была весьма представительна и проходила на уровне глав государств и правительств. Несмотря на историческую значимость первой конференции такого рода, из-за отсутствия научного обоснования подходов к рассмотрению этой важной идеи в итоговом документе конференции содержались лишь общие положения. Никаких существенных достижений на пути организации научно обоснованной координации производственной деятельности государств с целью поддержания биосферы не было достигнуто и на XIX специальной сессии Генеральной Ассамблеи ООН (1997), посвященной анализу деятельности государств по поддержанию биосферы.

Вместе с тем, отдельные частные проблемы успешно решались после тщательного изучения их порождающих причин и последствий. Примером может служить опыт предотвращения и нейтрализации локального загрязнения тяжелыми металлами, проявления которого рассматривается ниже.

Региональные геохимические проблемы. Значительный дисбаланс в природные циклы массообмена, охватывающие экогеосистемы крупных регионов, вносят отходы промышленных предприятий и транспорта. Более 95 % техногенных выбросов соединений серы представлено SO₂. Это химически весьма агрессивное соединение. Главная эмиссия SO₂ происходит при сжигании каменных углей, содержащих сульфиды железа, и нефти, в которой постоянно присутствуют серосодержащие органические соединения. Значительные массы SO₂ выделяются в атмосферу при выплавке металлов. Общемировая масса техногенных выбросов серы по состоянию на 1990 г. оценивается в 100-10⁶—110-10⁶ т/год.

Оксиды серы, осаждаясь с атмосферными осадками, поражают растительность, губят почвенную биоту, вызывают заболевания населения. Рыжие от действия сернокислотных дождей хвойные леса склонов горных массивов являются печальной достопримечательностью больной природы некоторых стран Восточной Европы.

Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и поражают отдельные районы. Экологическая проблема сернокислотных дождей усугубляется трансграничным переносом воздушных масс, содержащих оксиды серы. Известны случаи ущерба, нанесенного выпадением «кислых дождей», принесенных на территорию стран Скандинавского полуострова из индустриальных районов Германии.

Велико влияние сельскохозяйственного производства. Человек не просто заменяет природную растительность сельскохозяйственными культурами, что само по себе вносит изменение в естественные процессы. Дикие растения после созревания отмирают и возвращают почве поглощенные элементы, а урожай увозится с полей. Поглощенные из почвы химические элементы систематически выводятся из биологического круговорота. В первую очередь это относится к «триаде плодородия»: азоту, фосфору и калию. Для повышения урожайности, начиная с середины прошлого века, в почву вносятся все большие количества этих элементов, которые искусственно направляются в биологический круговорот. Массы элементов настолько велики, что вполне сопоставимы с некоторыми природными потоками миграции. По данным ЮНЕСКО, производство зерновых культур (пшеницы, ржи, кукурузы, риса и др.) во всем мире составляло 1,2 млрд т. Ежегодно в процессе уборки указанного количества зерновых люди вовлекают в искусственную миграцию 48 млн т азота, 36 млн т калия и 12 млн т Р₂О₅. С учетом всех других сельскохозяйственных культур эти массы будут еще больше. В частности, вынос азота с общемировым урожаем в 1970–1971 гг. составил 106 млн т.

В результате развития сельского хозяйства миграционные циклы в природно-территориальных комплексах изменились на очень большой части суши. Согласно подсчетам коллектива авторов (ТИ. Евдокимова и др., 1976), лесная зона европейской территории России и сопредельных государств имеет площадь 2,42 млн км². В доисторические времена леса покрывали всю эту площадь, в настоящее время они сохранились лишь на 1,5 млн км², 0,3 млн км² занято пашней, 0,38 млн км² – лугами и пастбищами, 0,24 млн км² – городами, поселками, транспортными магистралями, водами. В результате этого резко сократилась величина фитомассы и связанных в ней химических элементов. Благодаря внесению удобрений, сельскохозяйственные культуры вовлекают в биологическую миграцию значительно большие количества азота, фосфора и калия, чем естественная лесная растительность. Но часть этих элементов искусственно удаляется. Со всей площади зоны ежегодно вывозится в составе урожая и лесоматериалов 11 млн т азота, 1,1 млн т фосфора, 4,5 млн т калия, 5,3 млн т. кальция. Вырубка леса и распашка почв способствовали усилению водной миграции. Со всей площади зоны с водным стоком выносится значительно больше кальция, чем его поступает с удобрениями и при известковании почв. Изменение миграции химических элементов на территории Восточно-Европейской равнины на протяжении исторического времени показано в табл. 35, составленной нами по данным Т.И. Евдокимовой и соавторов.

Из приведенных данных видно, что годовое движение масс химических элементов еще сильнее изменилось в степной зоне, где земледелие развито особенно широко. На площади около 0,3 млн км² южных степей, занятой в доисторическое время разнотравно-типчаково-ковыльной растительностью, распахано около 0,22 млн км². Здесь изменения весьма специфичны.

Таблица 35

Антропогенная трансформация массообмена в лесной и степной зонах европейской части России (составлено автором по данным Т.И. Евдокимовой и др., 1976)

Примечание: I – доисторический период, II – настоящее время

Хотя с удобрениями вносится значительное количество азота, в целом его вовлечение в биологический круговорот уменьшилось по сравнению с целинными степями до вмешательства человека. Вовлечение в биологический круговорот масс фосфора и калия сохранилось примерно на исходном уровне. Очень сильно увеличилась водная миграция в результате эрозии почв. Особенно усилилась миграция калия, вынос которого с водным стоком в несколько раз превышает внесение этого элемента с удобрениями.

Население земного шара растет, и проблема обеспечения продуктами питания – одна из самых актуальных. Поэтому все больше увеличиваются дозы минеральных удобрений, расширяются старые и строятся новые горные предприятия, сооружаются новые химические комбинаты для переработки горно-химического сырья в минеральные удобрения. Искусственное включение химических элементов в биологический круговорот для повышения урожайности еще будет увеличиваться.

На основании данных, имеющихся в отечественной и зарубежной литературе, мы рассчитали и сопоставили объемы важнейших потоков миграции трех «элементов плодородия» (табл. 36). Из приведенных данных видно, что количество азота и фосфора, искусственно направляемых в систему биологического круговорота, превышает количество этих элементов, естественным путем вовлекаемых в водную миграцию.

Таблица 36

Промышленная продукция и природная миграция масс азота, фосфора и калия, 10⁶ т/год (на уровне 1990)

* Без учета массы технологических отходов и бытовых выбросов, составляющей около 40–10⁶ т/год азота

Накопленные на протяжении длительного геологического времени огромные массы фосфора и калия в виде месторождений апатита, фосфоритов, калийных солей очень быстро вырабатываются, истощаются, а их слагающие элементы рассеиваются по поверхности Земли. Однако человек не только разрушает местные концентрации элементов в земной коре. Его деятельность направлена на изменение состава целых оболочек планеты.

Как известно, молекулярный азот составляет основную массу атмосферы, но в такой форме он химически инертен и недоступен почти всем растениям и всем животным. Только в XX в. были разработаны технические способы связывания атмосферного азота в такие соединения, которые можно использовать для питания растений. Несколько миллиардов лет потребовалось на то, чтобы в атмосфере Земли накопился азот. Весь ход геохимического развития планеты способствовал этому. Но человек коренным образом меняет это положение, переводя азот из нейтрального в высокоактивное состояние, намеренно направляет его в биологический круговорот на полях и невольно – в интенсивную водную миграцию. Американский ученый К. Делвич, занимающийся проблемой азота в биосфере, считает, что из всех типов вмешательства человека в естественный круговорот веществ промышленная фиксация азота – самое крупное по масштабам. Кроме того, человек усиленно связывает азот, используя биохимические процессы – при помощи искусственно культивируемых азотфиксирующих сообществ высших растений и микроорганизмов. Посевы бобовых культур (люцерны, клевера и др.) сопровождаются связыванием азота до 3 ц/га в год. Количество ежегодно связываемого азота бобовыми культурами оценивается в 14 млн т. Суммарный эффект фиксации азота из воздуха специальными культурами и промышленностью постепенно повышается, удваивается каждые 6 лет.

Часть азота, вносимого в почву в качестве удобрения, не захватывается растениями, вымывается природными водами и вовлекается в протяженную водную миграцию. Микроорганизмы-денитрофикаторы не успевают разлагать эти соединения и освобождать азот, пополняя его содержание в атмосфере. В природных водах постепенно увеличивается содержание ценнейших продуктов питания – азотных и азотистых соединений. Это вызывает усиленный рост некоторых водных растений, зарастание водоемов, перегрузку их мертвыми растительными остатками и продуктами разложения.

Аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышенную концентрацию этих элементов в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде. Установлено, что попадающие в организм человека нитриты образуют соединения, нарушающие кислородный обмен в крови человека — метгемоглобинемию. Это сопровождается серьезными заболеваниями, особенно у детей. Не менее опасно образование нитрозоаминов, обладающих канцерогенными свойствами.

Проведенный анализ позволяет заключить, что сильная незамкнутость многих циклов, связывающих природно-территориальные комплексы, пока обеспечивает нормальное функционирование глобального цикла азота. Но для некоторых геохимически подчиненных элементарных ландшафтно-геохимических систем поступающие массы азота, вовлеченные в водную миграцию в результате непредвиденных последствий хозяйственной деятельности человека, являются переизбыточными. Они разрушают нормальное функционирование указанных систем.

Наиболее интенсивный поток веществ, поступающих в глобальную среду в результате хозяйственной деятельности людей, в настоящее время связан с добычей, транспортом, переработкой и сжиганием горючих полезных ископаемых. Включение огромной массы природных органических соединений в систему биогеохимических циклов биосферы пока еще полностью не осознаны, но многие негативные последствия этого процесса очевидны.

Загрязнение нефтью и нефтепродуктами Мирового океана нарушает всю систему биогеохимических циклов и является одной из наиболее актуальных инвайронментальных проблем начала III тысячелетия. Потери нефти при эксплуатации скважин и авариях нефтепроводов глубоко поражает отдельные наземные биогеосистемы. Тяжелые компоненты нефти, попадая в почву на длительное время изменяют ее водно-физические свойства и направленность микробиологических процессов. Излияние нефтяных вод приводит к образованию техногенных солончаков в ландшафтах, в которых по природным условиям их образование невозможно. Выбросы в атмосферу вместе с нефтяными газами сероводорода деформируют биогеохимические циклы многих химических элементов. Среди химических компонентов нефти и ее дериватов для организма человека особую опасность представляют полициклические ароматические углеводороды, часть которых канцерогенна. В силу изложенных обстоятельств в развитых странах осуществляются разнообразные и дорогостоящие мероприятия, направленные на предотвращение и нейтрализацию последствий загрязнения нефтью. В частности, затраты на охрану окружающей среды в нефтяной промышленности США в 80-х годах составляли около 2 млрд долларов.

Вблизи мест разлива нефти образуются специфические геохимические аномалии, имеющие сложную структуру, обусловленную дифференциацией в процессе фильтрации. Формирование таких аномалий детально изучено Н.П. Солнцевой в условиях тундровых и таежных ландшафтов России.

Еще более значительные массы отходов образуются при эксплуатации месторождений каменного угля. Вблизи шахт и открытых разработок атмосфера загрязнена угольно-силикатной пылью и дымом, почвы погребены под отвалами вскрышных пород, состав поверхностных и грунтовых вод трансформирован продуктами окисления сульфидов железа, содержащихся в углях. Вокруг шахт и разрезов образуются поликомпонентные геохимические аномалии. В районах длительной эксплуатации отдельные техногенные аномалии сливаются в обширные техногенные геохимические поля, которые служат мощными источниками эмиссии веществ, загрязняющих атмосферу. Влияние этих полей распространяется далеко за их границами. Достаточно вспомнить случаи трансграничного переноса воздушных масс, обогащенных при сжигании угля оксидами серы и обусловленные кислотными дождями.

Следует отметить, что во многих развитых странах дальнейшая эксплуатация угольных месторождений сокращена или даже полностью прекращена и районы, многие десятилетия служившие примером губительных для природы разработок каменного угля (бассейн Рура в Германии, «Черная долина» в области среднего течения Роны во Франции и др.) благодаря энергичным социально-экономическим и инженерным действиям, рекультивированы и их природа буквально возрождена.