Техногенные процессы Два геохимических типа техногенной миграции
1. Техногенная миграция, унаследованная от биосферы, но измененная в ноосфере. Так же, как и в биосфере, в техногенных ландшафтах протекает бик, элементы мигрируют в водах и атмосфере. Это позволяет устанавливать ряды миграции, типоморфные элементы, коэффициенты биологического поглощения. Такие понятия, как “биомасса”, “ежегодная продукция”, “дефицитные и избыточные элементы”, приложимы и к техногенезу. По сравнению с биосферой для ноосферы характерно еще более грандиозное рассеяние элементов, которые концентрировались природой на протяжении геологической истории.
2. Техногенная миграция, чуждая биосфере. В ноосфере протекают и химические реакции, находящиеся в резком противоречии с природными условиями. Характерное для ноосферы металлическое состояние Fе, Аl, Сu, Zn и других металлов не соответствует физико-химическим условиям земной коры. Во все большем количестве производятся химические соединения, в биосфере не существовавшие, обладающие свойствами, неизвестными у природных материалов (искусственные полимеры, пластмассы и т.д.). Новым является производство атомной энергии, получение радиоактивных изотопов. Биосфере чужды экспорт — импорт и др. виды миграции, подчиняющиеся социальным законам.
Техногенные источники загрязнения
Техногенные отходы подразделяются на жидкие и твердые (преднамеренно собираемые и депонируемые), стоки (поступающие в окружающую среду в виде жидких потоков, содержащих твердые взвешенные частицы) и выбросы (рассеяние в атмосфере загрязняющих веществ в твердой, жидкой и газообразной формах). При мониторинге техногенные отходы делятся на организованные — поступающие в окружающую среду через специальные устройства (трубы, факелы, очистные сооружения, шлаконакопители, отвалы), поддающиеся контролю и неорганизованные (утечки и выбросы загрязняющих веществ в системах трубопроводов, канализации, при авариях, перевозке отходов и т.д.), постоянный контроль которых затруднен.
Промышленные отходы. Автотранспорт и теплоэнергетика по объему поллютантов занимают одно из первых мест и поставляют в атмосферу продукты сгорания угля, нефти, газа и их производных — мазута, бензина и др. Основными поллютантами являются оксиды углерода и азота, сернистый ангидрид, пыль, нефтепродукты, токсичные микроэлементы. У автотранспорта это в первую очередь Pb (источник – сжигание этилированного бензина), в теплоэнергетике — B, Be, Mo, As, а также полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — 3,4 бензпирен, 1,12 бензперилен и др., которые включают канцерогены и мутагены. Техногенные аномалии ПАУ образуются вокруг промышленных предприятий, нефтяных промыслов, угольных шахт, автодорог и т.д. С электротехнической промышленностью связано загрязнение среды полихлорированными бифенилами (ПХБ).
Металлургия и металлообработка. Особенно высокие концентрации тяжелых металлов содержатся в выбросах и осадках очистных сооружений гальванических производств, где концентрации Cd, Bi, Sn и Ag в тысячи, а Pb, Cu, Cr, Zn и Ni в сотни раз выше кларков литосферы. Высокими кларками концентрации характеризуются также предприятия по переработке цветных металлов, машиностроительные и металлообрабатывающие заводы, инструментальные цехи, пыли которых отличаются самой широкой ассоциацией загрязнителей (W, Sb, Cd, Hg — тысячи КК; Pb, Bi, Zn, Cu, Ag, Zn и As — сотни и десятки КК).
Особую опасность представляют отходы с высокими концентрациями токсичных химических элементов и их соединений, иногда в сотни и тысячи раз превышающими их средние содержания в биосфере. Именно такие отходы продуцирует металлургия, особенно цветная, с чем связана ее приоритетная роль в загрязнении окружающей среды. Согласно закономерности установленной Ю.Е. Саетом, влияние выбросов предприятий на почвенный покров определяется не столько их объемом (экстенсивный показатель), сколько концентрацией в них загрязняющих веществ (интенсивный показатель). Поэтому выбросы, например, цементных заводов, обычно в десятки раз меньшие, чем заводов цветных металлов, тем не менее, значительно менее токсичны и менее опасны как для природных ландшафтов, так и для человека.
Нефтеперерабатывающая, химическая промышленность поставляют в окружающую среду главным образом газообразные соединения — оксиды азота, углерода, диоксид серы, углеводороды, сероводород, хлористые и фтористые соединения, фенолы и др., содержания которых иногда в десятки и сотни раз превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) в атмосфере. Некоторые химические производства кроме газов поставляют в среду многие микроэлементы: коксохимия — Hg — 1000 КК; производство лакокрасочных изделий — Hg, Cd — 1000-10000 КК; синтетического каучука — Cr — 100 КК. С заводами по производству фосфорных удобрений связаны высокие уровни загрязнения P, редкими землями, Sr, F; азотных удобрений — соединениями N и т.д.
Целлюлозно-бумажные комбинаты требуют много воды. Стоки представляют серьезную экологическую опасность для водоемов (поступают сероводород, фенолы и другие органические загрязнители).
Стройиндустрия. В целом она отличается меньшими концентрациями в отходах химических элементов. Среди предприятий значительной техногенной нагрузкой на среду выделяются цементная промышленность, производство огнеупорного кирпича и теплоизоляционных изделий, в пылях которых содержание Sb, Pb, Ag, Hg достигает сотен КК.
Ядохимикаты. Они широко применяются в сельском хозяйстве, лесной промышленности и других отраслях хозяйства. Некоторые представляют большую опасность, как, например, ныне запрещенный ДДТ, который был обнаружен даже в кишечнике пингвинов Антарктиды. Существенно, что многие насекомые привыкают к ядам, а менее выносливые животные от них гибнут. Чрезвычайно опасен диоксин (полихлорированное полициклическое соединение), широко применявшийся в качестве гербицидов в ряде стран, а также во время войны во Вьетнаме в 1961 — 1972 гг. (диоксин входит в состав печально знаменитого “орандж эйджент”).
Коммунально-бытовые отходы (бытовой мусор, канализационные осадки, илы городских очистных сооружений). По степени концентрации и комплексу химических элементов-загрязнителей они не уступают промышленным отходам. Особенно высоки концентрации химических элементов в выбросах мусоросжигательных заводов, являющихся вторичными источниками загрязнения в городах. По Саету и др., концентрация Ag, Pb, Cd, Sn в пыли с электрофильтров одного из таких заводов составляет более 100 КК, Pb, Zn, Sb, Cr — от 100 до 500 КК. Эти и аналогичные образования можно рассматривать в качестве техногенных руд.
Свалки также являются вторичными источниками загрязнения. На некоторых из них за многие годы накопилось много разнообразных бытовых, а иногда и промышленных отходов. Грунты свалок и высачивающийся из толщи отходов фильтрат обогащены в десятки и сотни раз по сравнению с фоновыми почвами Zn, Cu, Sn, Ag, Pb, Cr и другими элементами. Развевание материала свалок и просачивание стоков ведет к загрязнению окружающих почв, поверхностных и подземных вод. Нередко свалки расположены в черте города и создают для него опасность, особенно в результате их спонтанного возгорания.
Осадки сточных вод городской канализации накапливаются на полях аэрации на окраине города и обычно используются как удобрения. Однако обогащенность этих осадков многими токсичными металлами (в среднем Ag — 1000 КК, Cd — 300 КК, Bi, Zn, Cu, Cr и др. — десятки КК) требует большой осторожности при их применении в сельском хозяйстве. Осадки сточных вод промышленных городов загрязнены значительно слабее.
В целом по степени аномальности относительно кларков литосферы первое место занимают выбросы предприятий (в пыли особенно сильно концентрируются W, Sb, Pb, Cd, Ni), немного меньше или сопоставима с ними нагрузка от отходов, третье место в ряду аномальности занимают стоки. Но по абсолютной массе твердые отходы опережают выбросы.