Геохимия окружающей среды доклад
Обновлено: 17.05.2024
Геохимия изучает всю историю атомов (ионов) химических элементов Земли. Основатель Вернадский. Экогеохимия как часть общей геохимии занимается изучением данной проблемы в верхней оболочке земли, населенной животными и растительными организмами, - биосфере. Одной из отличительных особенностей этой оболочки является неразрывная связь и взаимопроникновение живых организмов и неживой материи. Все химические реакции в биосфере происходят или с участием живых организмов, или в среде, созданным под влиянием. Экогеохимия теснейшим образом связана с гидрохимией и гидрогеохимией, изучающими поверхностные и подземные воды, также биогеохимией, геохимией горных пород и кор выветривания. Условия существования организмов можно рассматривать со многих и чрезвычайно различных позиций. Одним из важнейших показателей не только комфортности существования, на даже выживания является характеристика среды проживания животных или произрастания растений. В экогеохимии взаимосвязь между организмами рассматривается как миграция хим-х элементов, находящихся в сложной биогенной форме. Часто разделяют внутривидовую и межвидовую связи. Прослеживать их можно, начиная от возникновения организма и кончая его смертью и разложением. Чрезвычайно большое внимание в экогеохимии уделяется рассмотрению взаимосвязи между организмами и средой их обитания, включая отдельные циклы биол-го круговорота элементов. Эти процессы также разбираются с позиции миграции хим-х элементов, но сами элементы в данном случае могут находиться в различных формах, что придает особую сложность их перемещению и концентрации. Еще одним важным разделом экогеохимии яв-ся биогеохимия. В нем рассматривается хим-й состав различных организмов и его изменения, связанные с меняющимися условиями существования этих организмов.
Техногенез – термин предложенный Ферсманом для обозначения процессов перемещения (перераспределения) и концентрации химических элементов (их соединений), происходящих в результате технической (технологической) деятельности людей. К техногенным системам относятся промышленные предприятия, города, транспортные артерии, колхозы с закрепленной за ними землей.
В экогеохимии аномалией является отклонение от эколого-геохимических норм, свойственных или определенному району, или геохимическому ландшафту, или типу почв, растений, вод, животных организмов и т.д. Геохимической аномалией считаются участки со значительно повышенным (или пониженным) по сравнению с фоном содержанием химических элементов (их соединений).
Геохимическая аномалия представляет собой область содержаний хим-го элемента или численных значений других геохимических показателей на заданном уровне.
Природные аномалии – землетрясения, наводнения и т.д.
Рудогенные – при добычи руды (рудные – связанные с оруднением)
Геохимия среды обитания растений, жив-х и человека . В эпоху НТР человеческое общество стало большой геохимической силой, которую по мощности и суммарному эффекту вполне можно сопоставить с самыми грандиозными силами природы. Добыча полезных ископаемых, сжигание нефти, газа, угля, выплавка металлов из руд, экспорт, импорт, развитие земледелия и животноводства, урбанизация оказывают настолько сильное влияние на миграцию химических элементов, что возникает необходимость в выделении особой категории геохимических процессов – техногенной миграции (техногенез).
Геохимия геосфер.
Литосфера. В верхней твердой оболочке Земли – литосфере самостоятельные минеральные виды являются наиболее распространенной косной (неживой) природной формой нахождения хим-х элементов. В настоящее время насчитывается около 2000 видов минералов различных комбинаций и нахождений в самородном состоянии. Минералы яв-ся основным источником хим-х элементов для создания различных техногенных соединений. Большие скопления определенных минералов (обычно это месторождения) создают аномальную экологическую обстановку. Такая обстановка при отработке месторождений становится все более отличной от природной и площади ее распространения увеличиваются. Основные особенности распространения элементов в земной коре заложились еще в звездную стадию существования земной материи и в первые этапы развития земли как планеты, когда сформировалась земная кора, состоящая из легких элементов. Однако из этого не следует, что кларки элементов геологически постоянны. Конечно, главные особенности состава земной коры и 3,5 млрд. лет назад были те же, что в наши времена, в ней преобладали кислород и кремний, а золото и ртути были мало. Но кларки некоторых элементов все же изменились. Так, в результате радиоактивного распада стало меньше урана и тория и больше свинца – конечного продукта распада. Основные особенности элементарного состава земной коры не менялись за время геологической истории: состоят из кислорода, кремния, алюминия, железа и других распространенных элементов. Однако процессы радиоактивного распада, космические лучи, метеориты, диссипация легких газов в мировое пространство изменили кларки ряда элементов. Содержание идикаторных элементов в литохимических ореолах может лишь незначительно отличаться от их содержания во вмещающих породах, причем искомые элементы в подавляющем большинстве случаев находятся в неминеральной форме (адсорбированы глинами и т.д.).
Атмосфера. В процессе образования газовой оболочки Земли несомненно главенствующая роль принадлежит физико-химическим процессам. Они не только господствуют в глубоких частях земной коры, но и широко распространены в биосферы. К ним относятся и радиоактивный распад и радиолиз воды (Н, О), и ядерные реакции в атмосфере, и разрушение минералов при выветривании (газы включений), и различные окислительно-восстановительные реакции (СО2,Н2S), и т.д.Основные техногенные источники загрязнения атмосферы могут быть объеденены в 3группы: 1) относятся те, которые образуют загрязняющие в-ва в результате сжигания топлива, - авиация, автомобильный, речной транспорт. Оснвными загрязняющими в-вами, поступающими в атмосферу при сжигании топлива, в целом можно считать следующие: углекислый газ(СО2), оксид углерода(СО), несгоревшие углеводороды или окисленные в-ва (альдегиды и кислоты), сернистый (SO2) и серный( SO3) ангидрид и т.д. Ко 2) группе относятся промышленные предприятия. Все промышленные выбросы в атмосферу можно разделить на след.виды: разнообразную пыль (химические элементы в минеральной форме), дымы (дисперсная форма), запахи, газообразные соединения и отдельные химические элементы, компоненты с фотохимическим эффектом. 3)связана с процессами утилизации бытовых и промышленных отходов. В эту группу входят зоны захоронения отходов и различные мусоросжигающие установки.
Гидросфера. Жидкие структурированные воды можно разделить на две большие группы: минерализованные воды Мирового океана и пресные воды континентов. В обеих группах установлено среднее содержание (кларки) большинства химических элементов. Геохимическая обстановка развития жизни в Океане была отличной от обстановки на континентах. Главным отличием можно считать наличие водной среды, содержащей большинство химических элементов в наиболее доступной для организмов форме – в ионных растворах. Кроме ионов в океанической воде растворены газы, минеральные и органические коллоиды и отдельные молекулы различных в-в. Первичная минерализация вод океанов неизвестна, но вполне можно считать, что они были менее солеными. Косвенным свидетельством этому может быть миграция многих видов морских рыб на нерест в пресные воды рек и озер. Океаническая вода представляет собой раствор, не насыщенный хим-ми элементами. Выпадение в осадок из пересыщенных растворов может быть основным механизмом, поддерживающим определенную концентрацию в водах большинства хим-х элементов. Считается, что преобладает осаждение в результате механического опускания частиц, сорбции, биогенной аккумуляции. Эти 3 основных вида извлечения хим-х элементов (их соединений) из вод тесно переплетены между собой и неодинаково проявляются в разных частях океана. Возрастает также количество взвесей, выносимых реками в океан при освоении людьми территорий, их значительную часть составляют коллоидные частицы. В результате антропогенной деятельности возможно изменение концентраций хим-х элементов в водах океана, т.е. кларковых содержаний, определяющих состав воды в настоящее время. Наибольшие техногенные изменения элементного состава характерны для пресных вод континентов. Но природные колебания содержания отдельных элементов в поверхностных и подземных водах континентов очень велики.
Педосфера. Почвы представляют собой относительно самостоятельно биокосную систему. Хим-е элементы в почвах содержатся в живых организмах (биогенная форма нахождения), минералах, водных(почвенных) растворах (в сорбированной форме), газовых смесях. При определении кларковых содержаний хим-х элементов в почвах обычно учитываются все формы нахождения элементов в сумме, за исключением газовых смесей. Большая часть почв в равнинных условиях разных стран относится к с/х угодьям. Содержание в них многих хим-х элементов и соотношение различных форм нахождения стало зависеть от методов хозяйствования. Техногенное загрязнение почв захватывает все новые территории. Ответственное значение почвы связано с ее ролью регулятора многих биогеохимических циклов. В почве систематически консервируется значительная масса синтезированного высшими растениями органического в-ва, что обеспечивает поступление в атмосферу свободного кислорода. В почве продуцируется углекислый газ, необходимый для непрерывного фотосинтеза и воспроизводства живого в-ва. В почве осуществляется преобразование инертного молекулярного азота в формы, доступные для включения в биологический круговорот. В почве происходят сложные процессы трансформации соединений элементов-биогенов, в первую очередь, серы и фосфора. В настоящее время в связи с интенсивной техногенной эмиссией металлов, отчетливо выявляется роль педосферы как регулятора миграционных потоков масс тяжелых металлов и других элементов с переменной валентностью.
Биосфера. – своеобразная оболочка земли, образованная совокупностью живых организмов и той частью в-ва планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. В биосферу включается не только живое в-во, но и литосфера, гидросфера, атмосфера, подвергшиеся преобразовательному воздействию организмов. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Верхняя граница биосферы проводится по озоновому экрану, который защищает живые организмы от губительного коротковолнового излучения солнца. Главный механизм , определяющий единство и целостность биосферы, - биол-й круговорот атомов. Второй важный механизм – круговорот воды. Источником энергии в обоих случаях – энергия солнца, только круговорот воды – главный агент механической работы, а биол-й круговорот – хим-й. Вода тоже выполняет хим-ю работу (растворение, выветривание и т.д.), но она осущ-ся при участии живого в-ва:или за счет организмов, находящихся в водах, или за счет продуктов их жизнидеятельности: СО2, гумуса и др. хим-ки активных в-в.
Ландшафт– это генетически обособленная часть ланд.области, зоны и вообще всякой крупной единицы, характеризующаяся однородно, как в зональном так и азональном отношении и обладающий индивидуальной структурой.
Экосистемы – совокупности живых организмов и среды обитания, которые, тесно взаимодействуя собой, образуют единое целое. Экосистемы биоцентричны, поэтому в них выделяют связи, направленные от факторов среды к биоте, особое внимание уделяя трофическим связям.
Геохимическое своеобразие биокосных систем определяется сочетанием биогенной, физико-хим-й и механической миграции. Системы также различаются по уровням организации: к более низкому уровню относятся почвы, илы, коры выветривания, водоносные горизонты, к более высокому – ландшафты, к еще более высокому – артезианские бассейны, моря и океаны и к самому высокому – биосфера в целом.
Заглядывая в XXI век, следует отметить, что растет население планеты, усиливается пресс на почву. "Человек возомнил себя господином, вызов XXI веку - деградация и разрушение почв. Мы уже сейчас имеем угрозу экологической безопасности", - сказал ак. Г.В. Добровольский. Последние 10-15 лет уменьшилось применение органических и минеральных удобрений. Общий баланс элементов питания в почве - отрицательный (минус 100 кг/га). Это значит, что мы живем за счет природного плодородия почв.
Содержание
Введение 2
1. Геохимия как наука 2
1.1. Распространённость химических элементов. 2
1.2. Распределение химических элементов. 4
1.3. Геохимические процессы. 6
2. Геохимические процессы в гидросфере, атмосфере и биосфере. 10
3. Связь геохимии с другими науками и почвоведением 11
4. Геохимия ландшафта 13
5. Геохимия почв 13
Заключение 23
Список литературы 24
Работа содержит 1 файл
Geohimiya pochv - referat.docx
С поверхности океанов ежегодно испаряется около 500 тыс. км 3 воды, которая частично сбрасывается на материки, просачивается через слои осадочных пород и образует подземные воды. Захороненные воды бывших морских илов образуют межпластовые воды. Под влиянием обмена между межпластовыми водами и породами и в зависимости от температуры пластов формируется состав подземных вод. Известны подземные воды нефтеносных областей, богатые I и Br, иногда В; хлоркальциевые воды (например, в девонских слоях Восточно-Европейской платформы); бессульфатные, богатые Ra; сероводородные, обычно возникающие в результате восстановления SO4 2- бактериями; богатые Li (в Иркутском амфитеатре) и др. Разнообразны и воды минеральных источников. В областях древнего вулканизма минеральные источники - холодные, без CO2. В областях недавнего вулканизма появляются горячие источники с разнообразным солевым составом. Разработана их классификация.
Древняя газовая оболочка Земли была маломощной и состояла из CO2, H2O, возможно CH4 и др. газов. Современная атмосфера возникла вторично, с появлением на Земле свободного кислорода в результате фотосинтетической деятельности растений. После этого продукты вулканической эксгаляций S, H2S, NH3, H2, CH4 и др. были окислены, выбыли из атмосферы и осталась современная азотно-кислородная оболочка Земли (см. Атмосфера).
Из пород Земли в атмосферу при действии вулканов выделяются лёгкие газы He 4 , He 3 , Н, D ("гелиевое дыхание"), которые не удерживаются гравитационным полем Земли и диссипируют (рассеиваются) в космическое пространство. Источником CO2 (а также следов HF, HCl и др.) являются тоже вулканы. На содержание в атмосфере CO2 оказывает влияние океан, поглощающий CO2 в холодных широтах и освобождающий CO2 на экваторе. Поэтому на экваторе парциальное давление CO2 в атмосфере несколько выше. Изотоп аргона 40 Ar накапливается в атмосфере в результате ядерного превращения 40 K 40 Ar (К-захват). Др. инертные газы - Ne, Kr, Xe - первичного происхождения. Атмосфера играет огромную роль в качестве транспортёра многих легколетучих соединений, галогенидов, органических веществ и т. п. Газы атмосферы участвуют в геохимическом выветривании горных пород, например O2, CO2. Азот фиксируется синезелёными водорослями и некоторыми др. растениями. После их гибели в результате метаморфизма их остатков образуется калийная селитра.
Подземные атмосферы, заполняющие пористые породы, имеют разнообразный состав и образуются различными путями. Атмосферные газы могут быть захвачены осадочными породами. В этом случае для них характерно содержание 40 Ar по отношению к N2 около 1%. Азотные струи без 40 Ar - результат метаморфизма органического вещества (биогенные газы). Известны подземные атмосферы из CO2, а также струи CO в районах вулканической деятельности, нефтяные газы CH4, C2H6, C3H8 и др. углеводороды в нефтеносных областях, сероводород, радиогенные газы - Не, Rn и др.
Биосфера - область на границе твёрдой, жидкой и газовой оболочек Земли, занятая живым веществом - совокупностью организмов. Биосфера возникла около 3,5 . 10 9 лет тому назад. Благодаря маломощной первичной атмосфере космическое излучение проникало на Землю. Под влиянием этого облучения из вулканических дымов и газов H2O, СО, CO2, HF, HC1, CH4, S, H2S, S2, NH3, H3BO3 и др. происходил абиогенный синтез многих сложных соединений углерода с симметричными молекулами, оптически неактивными. На этом фоне возник биогенный синтез асимметричных оптически активных молекул живого вещества. После возникновения в результате фотосинтеза азотно-кислородной атмосферы над ней образовался озоновый экран. Вследствие этого космические лучи практически перестали проникать к поверхности Земли и абиогенный синтез органических соединений прекратился. Организмы не только изменили состав атмосферы, но прямо или косвенно участвуют в многочисленных геохимических процессах (см. Биогеохимия).
3. Связь геохимии с другими науками и почвоведением
Геохимия стоит на стыке геологических, физических и химических наук и через биогеохимию связывается с биологических науками. Наиболее тесногеохимия связана с геологическими науками - минералогией и петрографией, особенно в вопросах генезиса минералов, горных пород и геологических процессов. Регионально-геохимические исследования проводятся в тесном сочетании с геотектоническими построениями. В геохимии применяются современные физические и химические методы исследования вещества и процессов в широком диапазоне температур и давлений - спектральные, масс-спектральные, резонансные, ядерные и др.; используются математические методы. Изучение поведения вещества при высоких температурах и давлениях связывает геохимию с геофизикой. Оценка абсолютного времени, которая лежит в основе исторической геологии, и ряд др. проблем истории Земли решаются только точными методами геохимических и радиохимических исследований. В палеонтологии при решении вопросов образования твёрдых скелетных частей организмов и их эволюции важно знать геохимические условия, в которых жили организмы. Изучение ископаемого органического вещества раскрывает процессы образования каустобиолитов. Геохимические идеи играют очень большую роль в развитии почвоведения; они направлены на решение ряда важных вопросов агрохимии и агрономии. Геохимическое изучение почвенного покрова очень важно для геохимических поисков полезных ископаемых. В географии также развивается геохимическое направление - геохимия ландшафта. Изучение геохимических процессов, связанных с флорой и фауной, имеет большое значение для сельского хозяйства и медицины.
Идеи геохимии проникают в астрофизику, атомную физику, химию и физическую химию, химическую технологию и металлургию (особенно редких металлов). Геохимия успешно разрабатывает и внедряет в практику геохимические поиски месторождений полезных ископаемых и содействует решению проблемы комплексного использования минерального сырья. Она активно участвует в той огромной работе, которая проводится в Советском Союзе в области химизации народного хозяйства и особенно химизации сельского хозяйства.
Геохимия возникла на основе учения об атомах. Корни её уходят в прошлое геологоминералогического знания. Геохимические идеи появились уже в конце 18 в. Немецкий геолог К. Г. Бишоф, французский геолог Л. Эли де Бомон и др. накапливали геохимические факты, касавшиеся состава, миграции вещества в водных растворах, а также в магматических вулканических процессах. Шведский химик и минералог И. Я. Берцелиус в 1-й половине 19 в. изучал химический состав большого числа минералов и первым предложил химическую классификацию минералов. Химический анализ минералов и горных пород, исследования химическую состава природных газов и вод, химическое изучение полезных ископаемых привели в середине 19 в. к возможности заложить основы геохимии. В 1838 швейцарский химик К. Ф. Шёнбейн впервые ввёл термин "геохимия". Многочисленные сведения по геохимии были получены к концу 19 и началу 20 вв. Первую обширную сводку данных по геохимии дал (1882) американский геохимик Ф. У. Кларк. Формулирование основных задач в геохимии принадлежит советским академикам В.И.Вернадскому, А.Е.Ферсману и норвежскому геохимику В.М. Гольдшмидту. Значит, вклад в геохимию был сделан работами Н. С. Курнакова и его школы, заложившими основы геохимии галогенеза, а также физико-химического анализа природных солевых систем. Идеи Вернадского и Ферсмана нашли особенно благоприятную почву для развития после Великой Октябрьской социалистической революции. В СССР ученики В. И. Вернадского и А.Е.Ферсмана - А. П. Виноградов, Д. И. Щербаков, П. Н. Чирвинский, Н.В.Белов, А. Г. Бетехтин, Н. М. Страхов, В. С. Соболев, К. А. Ненадкевич, В. Г. Хлопин, А. А. Сауков, К. А. Власов, В. В. Щербина, В.И.Герасимовский, Н. И. Хитаров и мн. др. разрабатывали и разрабатывают как общие, так и отдельные вопросы геохимии. Во 2-й половине 20 в. усилились исследования по радиоактивности горных пород и минералов, развивалась изотопная геохимия, широко развернулись работы по определению абсолютного возраста пород. Геохимические исследования в СССР ведутся не только в научно-исследовательских институтах, но и в очень многих производственных организациях. Гохимия преподаётся в университетах и др. учебных заведениях. Был создан ряд геохимических институтов и отделов, в том числе биогеохимическая лаборатория, реорганизованная позже в институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского.
4. Геохимия ландшафта
Геохимия ландшафта - научное направление, возникшее на границе географии и геохимии в 40-х годах 20 в. Изучает миграцию химических элементов в ландшафте, используя с этой целью идеи и методы геохимии, особенно биогеохимии. Первые подходы к изучению геохимии ландшафта были сделаны в трудах советских учёных В. И. Вернадского о биосфере (в 1926) и А. Е. Ферсмана по геохимии пустынь и полярных областей (в 1931). Основателем геохимии ландшафта как самостоятельного научного направления был советский учёный Б. Б. Полынов, который в 1946 сформулировал задачи, основные понятия и разработал методику исследований геохимии ландшафта.
Геохимия ландшафта классифицирует миграцию элементов по формам движения материи. Ведущее значение в большинстве ландшафтов имеет биогенная миграция, выражающаяся в биологическом круговороте атомов, образовании и разложении органических веществ. В результате круговорота солнечная энергия превращается в действенную химическую энергию. Физико-химическая миграция в основном развивается в водах ландшафта. Она определяет многие его геохимические особенности. По характерным ионам природных вод различают кислые (Н + ), кальциевые (Ca 2+ ) и прочие ландшафты. Участки земной поверхности, отмеченные определёнными особенностями миграции, именуются геохимическими ландшафтами, все их части - водоразделы, склоны, долины и т. д. - связаны между собой миграцией атомов. Особенности миграции положены в основу геохимической классификации ландшафтов СССР и составления ландшафтно-геохимических карт для территории СССР и отдельных регионов.
Важным принципом геохимии ландшафтов является историзм. Изучение геохимических особенностей ландшафтов прошлых геологических эпох составляет содержание исторической геохимии ландшафта. Она применяется при поисках полезных ископаемых, в здравоохранении.
5. Геохимия почв
Морфология почв – сумма внешних признаков, которые являются результатом процессов формирования и поэтому отражают происхождение (генезис) почв, историю их развития, их физические и химические свойства. Морфологические признаки доступны простому визуальному наблюдению, но для более точного анализа используют как простые приспособления (например, лента с сантиметровыми делениями для определения мощности почвы), так и достаточно сложные приборы (поляризационные микроскопы, применяемые для изучения микроскопических морфологических признаков).
В качестве основных морфологических признаков почвы выделяют: почвенный профиль, окраску и цвет почв, почвенную структуру, гранулометрический (механический) состав почв, сложение почв, новообразования и включения.
Почвенный профиль. При рассмотрении достаточно глубокого почвенного разреза можно увидеть, что почвенная толща имеет слоистое строение.
Принцип расчленения почвенной толщи на генетические горизонты установлен впервые В.В.Докучаевым, им же были введены для них первые буквенные обозначения.
В различных типах почв генетические горизонты существенно отличаются, однако в первом приближении выделяют два типа строения почвенного профиля – автоморфный и гидроморфный.
Две системы символов генетических горизонтов почв: без скобок указано обозначение горизонта, принятое в нашей стране, в скобках указано обозначение горизонта, принятое на Международном обществе почвоведов (Международное общество почвоведов (International Association of Soil Science) было основано в 1924, его члены – научные учреждения и ученые более 100 стран, местопребывание общества – Амстердам).
Почвенный профиль автоморфных почв. Автоморфные почвы – это почвы, формирование которых проходит в условиях хорошо дренируемых водоразделов, т.е. под влиянием атмосферной влаги, систематические нисходящие токи которой обуславливают перемещение химических элементов сверху вниз. Режим почвенной влаги в этих условиях может быть как промывным, так и непромывным. Грунтовые воды расположены относительно глубоко.
Формирование профиля автоморфных почв схематически изображено на риc. 1.
Основные генетические горизонты почвенного профиля этого типа. Перегнойно-аккумулятивная часть профиля. Здесь преобразуется отмершее органическое вещество, систематически накапливается почвенный перегной и гумус и аккумулируются зольные элементы, необходимые для нормального питания растений. В перегнойно-аккумулятивной части профиля идут не только процессы накопления: часть химических элементов в виде подвижных как органических, так и неорганических соединений выносится за пределы гумусового горизонта, однако, в целом, преобладает тенденция к накоплению.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Доклад на тему:
Геохимическая экологическая функция литосферы………………………. 4
Геохимическая функция заключается в активном участии в процессах круговорота веществ в природе. Причем одинаково важен анализ обеих сторон круговорота - как вредных, так и полезных для экосистем веществ. Геохимическая транспортировка различных элементов в пределах литосферы и экосистем может осуществляться различными путями. В связи с чем выделяют механическую, физико-химическую, биогенную и техногенную миграцию, которая является предметом исследований экологической геохимии. Техногенная миграция веществ, как и общие закономерности техногенеза, еще далеко не установлены, однако в этой области уже открыт целый ряд важнейших законов, позволяющих охарактеризовать геохимическую функцию литосферы.
Среди геохимических функций В.И. Вернадский выделил следующие: газовая, кислородная, окислительная, кальциевая, восстановительная, концентрационная, разрушение органических соединений, восстановительное разложение, метаболизм и дыхание. Функций этих было достаточно, чтобы "былая биосфера" сыграла свою определяющую роль в становлении оболочек Земли - атмосферы, гидросферы, литосферы и геосферы. Современная наука о биосфере те же функции классифицирует по пяти категориям:
Энергетическая (накопление свободной энергии - связывание и запасание солнечной энергии);
Концентрационная (накапливание химических элементов в телах живых организмов в масштабах биосферы (формирование атмосферы, залежей органических и неорганических веществ);
Транспортная (закон биогенной миграции атомов, биогеохимические круговороты);
Деструктивная (разложение органики и замыкание круговоротов, выветривание, разрушение земной коры, формирование почвы);
Геохимическая экологическая функция литосферы
Под геохимической экологической функцией литосферы понимается функция, отражающая свойство геохимических полей (неоднородностей) литосферы влиять на состояние биоты в целом и человеческое сообщество в частности. Объектом исследований при таком подходе являются вещественный химический состав компонентов литосферы (горные породы, донные осадки, почвы, подземные воды, нефть, газы) и формируемые ими поля природного, природно-техногенного или техногенного происхождения. В качестве предмета исследований рассматривается система знаний о геохимических полях различного генезиса и их воздействие на живые организмы, а в общем виде – знания о геохимической экологической функции и свойствах литосферы.
Основной отличительной особенностью геохимической экологической функции литосферы является ее медико-санитарная ориентированность. В силу этого в сферу ее изучения попадают преимущественно те геохимические неоднородности, которые представляют потенциальную опасность или, наоборот, обеспечивают наибольшую комфортабельность состояния и жизнедеятельности биоты, в том числе и человека как биологического вида. По сути именно этим определяется и круг решаемых в рамках изучения этой функции литосферы задач.
Объемными единицами эколого-геохимических исследований являются геохимические зоны (широтная геохимическая зона со всей совокупностью вызванных ею специфических особенностей в миграции элементов почвенного покрова и биосферы [4]), геохимические провинции (геохимически однородная область, характеризующаяся определенными ассоциациями элементов [4]) и геохимические аномалии (участки территории, в пределах которых хотя бы в одном их слагающих их природных тел статистические параметры распределения химических элементов отличаются от геохимического фона. Геохимический фон – средняя величина природной вариации содержаний химических элементов [1,2]), которые могут быть объединены под общим названием “геохимические неоднородности литосферы”. Такая их иерархия позволяет проводить исследование и описание геохимических свойств литосферы на планетарном (зоны), региональном (провинции) и локальном (аномалии) уровнях.
Геохимические неоднородности литосферы могут быть обусловлены как повышенным содержанием элементов относительно фона, так и пониженным их содержанием по сравнению с фоновым. В зависимости от депонирующей среды геохимические неоднородности (рис.1) подразделяются на:
Литохимические, обусловленные составом горных пород, почв, донных осадков, техногенных грунтов;
Гидрохимические – подземных вод;
Атмохимические – газовым составом почв, горных пород, подземных вод;
Сноухимические – снегового покрова;
По генезису геохимические неоднородности литосферы можно классифицировать на:
Природные (естественно-исторические), сформировавшиеся в ходе геологической жизни планеты;
Природно-техногенные (новообразованные), формирование которых произошло в эпоху техногенеза вследствие использования высокоотходных технологий при низком уровне внедрения средозащитных мероприятий.
Обзор публикаций позволяет выделить три основных пути воздействия химических элементов литосферы на человека:
Воздушный – через попадание токсикантов в виде газа или аэрозолей в организм человека;
Водный – через подземные воды, употребляемые для питьевого водоснабжения;
Пищевой – через трофическую цепь от загрязненных растений к животным и человеку.
Особое место на пути поступления вещества литосферы к растениям занимает почва. Уникальность почвы состоит в том, что: 1) почва – продукт биогеохимического развития литосферы; 2) почва – среда минерального питания, литобионтов и область преобразования физико-химических форм миграции вещества литосферы в биогенную; 3) почва – среда, выполняющая роль буфера в системе “литосфера-биота”. Таким образом, почва является зеркальным отображением комплексного воздействия на литосферу биогеохимических, физико-химических, климатических факторов.
Согласно статистической обработке экспериментальных данных подвижность металлов в почвах находится в тесной связи с содержанием органического углерода, значениями рН и гранулометрическим составом. Перераспределение элементов в системе “литосфера-биота” наглядно отражают геохимические показатели.
Учитывая тот факт, что приповерхностная часть литосферы является непосредственной областью минерального питания растений, их наиболее целесообразно использовать в качестве биологических датчиков, отражающих эколого-геохимическое благополучие территории. Растительный блок изучается с целью определения количественного состава химических элементов, для контроля интенсивности поступления микроэлементов в трофическую цепь. Микроорганизмы являются биосубстратом, наиболее чутко реагирующим на малейшие изменения геохимической среды, что жизненно важно контролировать в техногенных районах [3].
Основная прямая геохимическая функция живого вещества в литосфере заключается в создании соединений химических элементов, прежде всего, огромной гаммы органических соединений и свободного молекулярного кислорода, а также некоторых соединений S, N, молекулярного водорода и др.
Косвенное влияние живого вещества заключается в создании в литосфере ее основной геохимической структуры - расщепления на аэробную (О2) и анаэробную (Сорг) обстановки; разнонаправленные обусловленные геохимические реакции в этих обстановках, идущие нередко при участии микроорганизмов, предопределяют многообразие несовместимых форм нахождения химических элементов в биосфере, а циклический характер биогеохимических процессов обеспечивает постоянное воспроизводство этих обстановок в течение всей геологической истории литосферы [3, 5].
Читайте также: