Обмен химическими компонентами

Антропогенные преобразования привели к тому, что на 20-30% площади суши ландшафты преобразованы полностью, а всего в той или иной степени изменено около 60% территории мира. Из 96 зональных типов ландшафтов равнинного типа 40 либо исчезли вовсе, либо были кардинально преобразованы.

Приход

Расход

Обмен механическими компонентами

По существу, здесь мы имеем дело с геоморфологическими процессами обмена веществ, с тем, что Ю.П. Селиверстов называет экогеоморфологией. По его мнению, эта наука - "Изучение влияния изменяющихся рельефообразующих процессов и создаваемых ими феноменов на жизнедеятельность организмов и, прежде всего, человека". При этом ландшафтные различия местностей определяются совокупным воздействием литогенного основания и биокосной составляющей, представленной почвенно-растительными ассоциациями с составляющими живыми организмами.

Взаимодействие литосферы с атмосферой, гидросферой и биосферой происходит в рамках глобального круговорота вещества. Этот цикл в пределах суши может быть отражен следующим образом (Голубев, 1999):

M=S+D+V+I+А-G-W-B-F+C.

Здесь М - изменение массы всего выделяемого объема суши; S - сток наносов с суши в океан; D - сток растворенных веществ уносимых с суши в океан; V - баланс вещества приносимого и уносимого ветром с суши и на сушу; I - вынос вещества в океан покровными ледниками; А - абразия вещества с выносом его в море; G - аккумуляция продуктов вулканической деятельности на суше; W - связывание газообразного вещества атмосферы при процессах выветривания; В - биогенная аккумуляция вещества; F - приток вещества из космоса и потери его в космическое пространство; С - сжигание минерального топлива человеком.

Баланс минерального вещества суши мира распределяется следующим образом (млрд. т):

Твердый сток (S) 20

Сток растворенных веществ (D) 3

Вынос ветром (V) 3

Вынос ледниками (I) 2

Вынос за счет абразии (А) 1

Сжигание горючих минеральных ископаемых (С) 6

Всего 35

Накопление продуктов вулканической деятельности (G) 1-2

Увеличение массы суши при процессах выветривания (W) 1

Биогенная аккумуляция (В) 1

Всего 4

Основную роль в сносе вещества с континентов играют текучие воды. Загрязненный речной сток составляет 4×10⁴ км³/год. Поступает 20×10⁹ т взвешенных и растворенных веществ. Создается 13-58 биллионов тонн осадочного материала. 90% веществ, выносимых с суши, оседает в пределах мелководий. Перемещение наносов в пределах речных бассейнов, вероятно, в 5 раз больше, чем выносится в моря. И составляет примерно 100 млрд. т.

Эрозия почв, в связи с увеличением распаханных земель, усилилась в районах достаточного увлажнения умеренного пояса более чем в 30 раз.

Анализ стока наносов в 3600 реках мира, проведенный А.П. Дедковым и В.Т. Мозжериным (1984), показывает на значительное их увеличение в связи с антропогенной деятельностью (табл. 6.4).

Таблица 6.4

Увеличение стока наносов рек мира, число раз

	Малые бассейны (<5000 км2)	Большие бассейны (>5000 км2)	Все бассейны
Равнинные Реки (N-1854)	13,0	8,1	10,0
Горные реки (N-1811)	2,2	3,8	2,8

В эоловом переносе огромные массы песков приурочены к пустыням и степям. Так, за 9 часов бури в Сальских степях выпало 150-200 т/км² пыли. Общая масса составила 5 млн т на 30 тыс. км².

В районе Каира ежегодно выпадает до 40 тыс. т мелкой пыли, приходящейся на 1 км². За пределы впадины Арала ежегодно выносится 50 млн т рыхлого материала.

Речной сток в океан за последние годы увеличился в 5 раз, в том числе Pb в 4. Природные глобальные потоки растворенных соединений азота, приносимые в океан речным стоком, составляют 15×10⁷ кг/год, фосфора - 1×10⁹, кремния - 100×10⁹ т/год.

Выносится в океан речным стоком в год 25 тыс. т Fe, 375 т Cu, 13 т Hg (за счет геологических процессов), а антропогенный вынос составляет 319 тыс. т Fe, 4460 т Cu, 7 т Hg.

Особенно сложны и специфичны обстановки в бессточных областях мира, составляющих около 35 млн км², или почти четверть площади суши.

Наиболее трагичной в этом отношении является обстановка внутристочной области Аральского моря. Из-за избыточного водопользования произошло резкое сокращение акватории; из-за твердого и растворенного речного стока - интенсивное загрязнение илами, химикатами удобрений, пестицидами и т.п.; а из-за эолового переноса продуктов речного стока - интенсивное загрязнение обширных прилегающих площадей.

Наши знания об обмене веществ между литосферой и гидросферой и, прежде всего, океанической сферой, пока крайне ограничены. Но широчайшее развитие вулканических и гидротермальных сооружений на морском дне, особенно в рифтовых зонах срединноокеанических хребтов, заставляет коренным образом пересматривать наши взгляды на роль и масштабы подобных воздействий, на состав и соленость морских вод; в противовес общепринятой на сегодня точке зрения о выносе солевой составляющей океанских вод главным образом поставкой солей в океаны за счет вод речного стока, образующегося растворением горных пород внутренних частей континентов.

Характерным в этом отношении является хорошо изученный недавний случай мелководного донного извержения одного из Каримских вулканов в кальдере Академии Наук на Камчатке в 1996 г. Оно длилось всего менее суток, но по удельному выносу вещества и энергии было весьма интенсивным, а по воздействию на окружающую среду даже катастрофичным.

Здесь в озере и вытекающей из него р. Каримской погибла вся биота. В озеро попало более 70 млн т изверженного материала. Произошло мгновенное закисление вод и насыщение их вулканическими газами.

Еще 20 дней после извержения - 2.01.1996 г. температура вод была около 25° С, тогда как перед извержением озеро было покрыто льдом.

Извержение привело к резкому изменению солевого состава воды. В озеро поступило около 25-29 тыс. т Cl, 250 тыс. т S, 1,5 тыс. т F, 60 тыс. т Na, 50 тыс. т Са, 10 тыс. т Mg, 250 тыс. т Si, 4,5 тыс. т Fe, 1,3 тыс. т Mn. Пресное озеро объемом 0,46 км³ превратилось в бассейн с кислой водой (рН 3,2-3,4) хлоридно-сульфатного кальциево-натриевого состава с общей минерализацией 0,9 г/л.

После извержения в воде озера повсеместно наблюдалось высокое (7-12 мг/л) содержание растворенного железа. Летом и осенью 1997 г. его содержание упало уже до 1-2 мг/л в глубинной зоне и еще более (до 0,1-0,5 мг/л) в интервале глубин 0-10 м. Однако, в 1997 г. почти на порядок увеличилось содержание взвешанной формы Fe. Такова же картина и по алюминию. В 1996 г. отчетливо проявилась тенденция обогащения взвешанной формой алюминия поверхностной зоны озера (0-5 м) и, наоборот, в 1997 г. - придонной (55-60 м). Сразу после извержения и в течении всего 1996 г. в воде озера отмечалось повышенное содержание As (9-12×10^-3 мг/л) в растворенной форме. В 1997 г. оно уменьшилось в 4 раза. В пене охристого цвета содержалось (%): SiO₂ - 32,66, Fe₂O₃ - 14,26, FeO - 6,45, Al₂O₃ - 9,92, TiO₂ - 0,44, MnO - 0,01, MgO - 1,3, CaO - 2,64, Na₂O - 1,8, K₂O - 0,4, H₂O - 2,5, п.п.п. - 24,2, P₂O₅ - 0,45, SO₃ - 3,48. Здесь же атомно-флуоресцентной фотометрией обнаружено 1,75×10^-4 ртути, а спектральным анализом дополнительно до 0,003% Cu, 0,044 V, 0,005 Mo.

В озере в 1998 г. пока еще не восстановились зоопланктон и диатомовые пелагиали. Развиваются синезеленые водоросли, а также Fe- и S-бактерии. Ранее для пресноводных озер других вулканических областей этого не отмечалось. По данным люминесцентной микроскопии физиологическое состояние бентических и перифитонных водорослей угнетенное.

Дата добавления: 2014-12-26