<<
>>

Пространственное сочетание процессов миграции вещества

  Для каждого из процессов переноса вещества характерны свои особенности: пространственное положение бассейнов стока, преобладающее направление и скорость миграции вещества, состав переносимого материала и т.
д. В изучении каждого из них еще много нерешенных проблем, но еще менее изучено пространственное сочетание и взаимосвязь этих процессов. Бассейны различных процессов и стока в целом, также как и расположенные внутри этих бассейнов области выноса и привноса вещества могут не совпадать; один артезианский бассейн подземных вод может пространственно совпадать с несколькими речными бассейнами и наоборот. Иногда движение вещества в бассейнах разных миграционных процессов может быть направлено к совершенно разным конечным областям стока. Так, например, в Кегеньской впадине на Тянь-Шане поверхностный сток относится к бассейну р. Или, и следовательно, к бассейну оз. Балхаш, а подземный - к бассейну Иссык-Куля. Такие же несовпадения направлений миграции движения вещества повсеместно наблюдаются и для других процессов миграции, в результате чего одна и та же территория для одного процесса миграции может представлять область выноса, а для другого - область привноса. Без учета такого сочетания бассейнов стока не может быть решен ряд важных теоретических и практических проблем. Рассмотрим некоторые из них.

Происхождение состава поверхностных вод суши.

Для разных территорий основное поступление солей в речную сеть может быть связано с совершенно различными процессами. В частности, в некоторых реках бассейна Каспийского моря наиболее важным фактором формирования состава речных вод является разгрузка подземных вод, с которыми поступает в реки более половины солей. (Миграция химических элементов в подземных водах СССР, 1974). С другой стороны ;по данным О.А.Алекина и Л. В г Бражниковой (1961), наибольший показатель ионного стока установлен для Малайского архипелага.

Он равен 45 т/км^ в год, что в два-три раза превышает показатели ионного стока для других районов земного шара. Авторы не объясняют этот феномен. По нашему мнению, в данном случае такой высокий показатель ионного стока объясняется тем, что Малайский архипелаг, как в летний, так и в зимний периоды находится под чрезвычайно активным воздействием муссонов, приносящих с океана соли, выпадающие с атмосферными осадками, а также в виде аэрозолей, оседающих на крутых склонах гор и пышной растительности островов. Таким образом, в данном случае по-видимому, важнейшим фактором формирования состава речных вод является атмосферный перенос. В настоящее время практически не учитывается техногенная составляющая ионного стока, которая, как это будет показано выше, весьма велика.

Определение солевых балансов и выяснение происхождения состава вод морей и океанов. В настоящее время единственной достоверно определенной величиной солевого баланса морей является речной сток. Привнос эолового вещества в океаны оценивается крайне различно, причем неизвестно также, какая доля эолового материала представлена водорастворимыми солями. В десятки раз расходятся и оценки выноса солей из морей и океанов на сушу.

Совершенно не учитывается подземная составляющая солевого баланса океанов. Вместе с тем, как это было показано нами на примере Каспийского моря (Глазовский, 1972,1973,1974), подземный сток, особенно глубокий, может иметь такое же значение в солевом балансе морей, как и речной сток. Многие компоненты - хлор, натрий, иод, бром, бор и др. привносятся в морской бассейн преимущественно с подземными водами.

В настоящее время нами расчитан также ионный подземный сток в Аральское море (табл. 1). Из-за отсутствия достаточного количества фактических данных он проведен не для всех водоносных горизонтов, из которых происходит разгрузка подземных вод в море.

Для Аральского моря подземный сток играет относительно меньшую роль в солевом балансе, чем для Каспийского, что связано с различными гидрогеологическими условиями стока и разгрузки подземных вод в эти моря.

Но и для Аральского моря привнос некоторых компонентов с подземными водами имеет существенное значение.

Если в результате дальнейших исследований это положение окажется справедливым и для Мирового океана, т. е. химический подземный сток в океан сопоставим с речным, то необходимо будет или допустить более интенсивную обратную геохимическую связь океана с сушей (по видимому - через атмосферу) или же допустить прогрессивное засоление океана, а не его геохимическое равновесие с сушей, как это принято считать в настоящее время.

По нашему мнению (Глазовский, 1973,1974) с разгрузкой подземных вод в некоторых случаях может быть связано происхождение сероводорода в морских бассейнах, в частности - в Черном море. Приведем некоторые доводы в пользу этой гипотезы.

Содержание сероводорода в подземных водах некоторых водоносных горизонтов Крыма составляет 300-400 мг/л, Кавказа - до 500мг/л. Анализ карт гидроизопьез показывает, что эти воды движутся по направлению к Черному морю. При таком высоком содержании сероводорода достаточно разгрузки .всего 1-2 км^ подземных вод в год, чтобы обеспечить сохранение сероводородного заражения в Черном море. В пользу этой гипотезы говорит также и пространственное распределение сероводорода в донных осадках Черного моря, так как максимумы содержания приурочены, по данным И.И. Волкова (1960), не к глубоководным областям с максимальным содержанием органического вещества, а к бровке шельфа и континентальному склону. С другой стороны, по данным Е. А. Любимовой и др. (1973) к континентальному склону Черного моря приурочены максимальные величины теплового потока, превышающие фоновые до четырех раз.

Все это говорит о вполне реальном участии подземных вод в поступлении сероводорода в Черное море. Вместе с тем, мы не отрицаем и возможность образования некоторой части сероводорода за счет микробиологического восстановления сульфатов в донных отложениях, как это предполагают А.Е.Крисс (1959), И. И. Волков (1960) и некоторые другие исследователи.

В будущем необходимо установить количественное соотношение между этими процессами.

Таблица 1

Подземный и речной ионный сток в Каспийское и Аральское моря (105т/год)

/>Компонент

Водный сток кмЗ/род

Сумма

солей

Na+K

Са

Каспий Речной сток Подземный сток

300 1,2-2,4

700

220-860

50

83-280

160

31-180

Арал

Речной сток Подземный сток

55

0,07-0,26

240

6,5-33

30

2-10

45,6

0,2-1

Таблица 1( продолжение)

Компонент

Mg

С1

S04

нсо3

Каспий Речной сток Подземный сток

30

1-16

50

120-470

180

3-19

240

5-26

Арал

Речной сток Подземный сток lt;

8,5

0,13-1,7

38,5

3-15

61

0,8—3,0

54

0,2-0,6

Таблица 1 (окончание)

Компонент

j

Вг

в

Li

Каспий Речной сток Подземный сток

0,02

0,04-0,2

0,1

0,3-1,4 0

0,16

,15—0,6 0

0,035

,007-0,08

Арал

Речной сток Подземный сток

0,04

0,05

0,24

0,08

0,0 п -0, п 0,26

0,006 0,00 п

Изучение сероводородного заражения имеет большое практическое значение, так как во-первых, оно в значительной степени определяет биологическую продуктивность моря, а во-вторых, возможно имеет значение в поступлении серы из океана на сушу, так как по данным М.Д.

Дженсена и Ноббю- ки Накаи (цитируется по сборнику " Биосфера*, 1972) сера попадает в воздух из морской воды в виде сероводорода, а не с частицами соли.

Недостаточно изучена и фильтрация морских вод в берега. Хотя этот процесс и не имеет заметного значения в солевом, а тем более водном балансе океанов, его изучение необходимо в связи с широко распространенным засолением приморских почв.

Определение содержания понятия "денудация суши". Термин денудация, введенный первоначально по отношению к механическому сносу вещества с суши, в настоящее время трактируется значительно шире. Так, например, в интересной книге Л. Г. Бондарева (1974), посвященной этой проблеме, под денудацией "надводной суши" понимается также ионный речной сток, вынос вещества в областях покровного оледенения и сжигание минерального топлива. Но при таком определении денудации сразу возникает ряд трудностей. В частности, Д Г. Бондарев совершенно справедливо исключает из речного ионного стока долю солей морского происхождения, попавших через атмосферу, но в то же время целиком учитывает в качестве денудирующего фактора всю долю подземных вод в ионном питании рек, хотя важнейшая роль в этом питании принадлежит глубокому подземному стоку, формирующемуся на глубине сотен а иногда и тысяч метров, т. е. значительно ниже "базиса эрозии" - океана.

Также сложен вопрос о правомерности отнесения к денудационным процессам добыли и сжигания топлива. В настоящее время около 50% выделяющегося при этом углекислого газа усваивается океаном и растительностью на суше, причем в океане по-видимому, лишь одна десятая выделяющегося количества (Влияние человека на глобальные климатические условия, 1972). Следовательно, большая часть СО2 усваивается на суше, преимущественно лесами, и таким образом надолго выбывает из круговорота. По-этому при изучении такой, денудации необходимо учитывать процессы ассимиляции.

Для уточнения понятия "денудация суши", как это видно из приведенных примеров, необходим учет всей совокупности миграционных процессов, а главное - их взаимодействия.

Определение некоторых геохимических коэффициентов. С определением сопряженности различных процессов стока связан и вопрос о целесообразности применения некоторых геохимических показателей, например - коэффициента водной миграции (Перельман, 1965) или же ландшафтногеохимических коэффициентов (Глазовская, 1967). Эти коэффициенты основаны на учете сопряженности только двух процессов, например, для коэффициента водной миграции - выщелачивание из горных пород - речной сток, для коэффициента гидрогеохимической активности - поступление вещества с осадками - речной сток и т.д. При их использовании может получиться, например, что с одной стороны 90% хлора ионного речного стока выщелочено из горных пород, а с другой, что 90% привнесены с атмосферными осадками. Таким образом эти коэффициенты не дают полного представления о реальном сопряжении процессов миграции. Для характеристики такого сопряжения целесообразнее, на наш взгляд, ввести коэффициенты геохимической связи процессов, равные реальной доле влияния одного процесса на другой. Сумма коэффициентов связи данного процесса с другими должна быть, следовательно, равна единице.

Значение сопряжения процессов миграции при изучении антропогенного геохимического, воз дсй ствия^^Важнейшее значение при изучении антропогенного воздействия на природу приобретает изучение техногенной миграции. Покажем это на следующих примерах.

В настоящее время ежегодный вывоз зерна с территории вновь освоенных земель Казахстана и Западной Сибири на ЕТС составляет в среднем 9,6. 10^ т/ (Перевозка грузовj 1972). Принимая зольность зерновых и содержание в золе некоторых элементов по (Ковда, 1973), получим, что с зерном на ЕТС транспортируются следующие количества этих элементов (табл. 2)

Таблица 2

Количество элементов поступающих с привозным зерном на ЕТС, и выносимых водами р. Волги, т/год.

Элемент

К

Р

Fe

Si

N

Ввоз, т Ионный сток Волги, т.

2,2.10® 9.10®

2ДД04

2.5Д04

2,7.10®

15.103

10.104

50.10^

/>здо®

здо4

Следовательно, огромные количества биогенных компонентов в результате техногенной миграции перемещаются из бассейна Оби в бассейны Черного и, в основном, Каспийского моря. Масштабы этого процесса хорошо видны из сравнения техногенного привноси элементов с зерном и ионного стока Волги по тем же элементам. Это процессы одного порядка.

Техногенный привнес элементов с продуктами питания, по-видимому, может играть как .положительную, так и отрицательную роль. Если использовать канализационные стоки для удобрения полей, то таким образом, по-видимому, можно получить большое количество добавочного урожая. С другой стороны, если привезенные с продуктами питания биогенные компоненты оказываются в конце концов в природном миграционном потоке, например, в речном стоке, это может привести к отрицательным последствиям, увеличивая эвтрофизацию водоемов.

Особенно важное антропогенное воздействие оказывают техногенные потоки элементов с продуктами питания на те территории, для которых импорт и экспорт резко несоответствуют друг другу. Так, например, в Англии около 2/3 потребляемого зерна импортируется. По нашим расчетам, с импортируемым зерном в Англию должно поступать 2.10^ т калия, 2.10^ т фосфора 2.10^ т железа, 8.104т кремния, 2,7.10^ т азота и т. д. Для сравнения отметим, что принимая по данным Г.А. Максимовича (1955) поступление азота в Англии с атмосферными осадками в 0,39 т/км^ в год, общее поступление азота на территорию Англии с атмосферными осадками составит около 10.10^ т/год, что вполне сопоставимо с привозом азота с зерном. Если же учесть и привоз других продуктов, то разница еще уменьшится. С продуктами питания в значительных количествах мигрируют не только биогенные, но и некоторые микроэлементы. Так, например, по нашим расчетам, поступление фтора в Англию с чаем составляет п.Ю^ - п.10^              , что приб

лизительно равно количеству фтора, поступающего с осадками. С другой стороны, такое же количество фтора ежегодно выносится с чаем с территории Шри Ланка.

Важное геохимическое значение 'техногенный сток' имеет и для областей процессов выноса. В 1956 г. в Кустанайской области Казахстана было сдано государству около 4,5.10^ т зерна (Базарбаев, 1959), большая часть которого была вывезена в евронейскую честь СССР. С этим зерном были вывезены следующие количества элементов (табл. 3).

Т а бли ца3

Некоторые элементы баланса ряда биогенных компонентов не территории Кустанайской области т/год.

Для сравнения нами расчитан также ионный речной сток и привнос с атмосферными осадками этих же элементов для всей территории Кустанайской области. Как видно из этого сравнения, техногенный вынос данных компонентов представляет важнейшую составляющую их баланса на территории Кустанайской области, намного превышет речной сток, и для всех компонентов, за исключением железа, не компенсируется привносом с атмосферными осадками. Чрезвычайно существенное влияние на природную обстановку имеет и перевоз, а затем последующее рассеяние элементов с рудами и топливом. Широко известны огромные масштабы поступления с топливом углерода и серы; при современных масштабах сжигания угля в атмосферу, а затем в почву поступает около 3.10^ т азота. Для сравнения заметим, что в 1968 году такое же количество азота было фиксировано из атмосферы, при производстве азотных удобрений. Таким образом, извлекая, перевозя и сжигая уголь, мы переводим огромные количества содержащегося в нем "неподвижного* азота в биосферу, в активные природные миграционные потоки. Так как количество этого азота равно мировому производству азотных удобрений, было бы интересно установить, как влияет этот добавочный привнос азота на урожайность сельскохозяйственных культур, эвтрофизацию и биологическую продуктивность в целом в районах наиболее интенсивного а сжигания топлива.

Чрезвычайно важно рассмотреть соотношение "бассейнов" техногенной миграции и бассейнов других миграционных процессов, положение "конечных областей стока" техногенной миграции - областей перевода вещества из техногенных миграционных потоков в природные. Учет с геохимических позиций перевозки вещества в результате хозяйственной деятельности позволит, на наш взгляд, заранее прогнозировать возможное загрязнение природной среды, а не только определять его "пост-фактум" на основании непосредственных наблюдений загрязнения.

Антропогенное воздействие в геохимическом аспекте именно и заключается в переходе вещества из техногенных миграционных потоков в природные. Так как продукты антропогенного производства, мигрирующие с техногенным потоком имеют разную устойчивость, то они и с разной интенсивностью переводятся в природные миграционные потоки. Для характеристики связи техногенной геохимической миграции с другими миграционными процессами предлагается ввести коэффицтент техногенной фиксации

rneQj- количество добытого компонента за определенное

время, Q2 - количество рассеянного компонента за то же время. Для биогенных компонентов - азота, калия этот коэффициент практически равен 1, для серы - несколько выше 1, а для железа он равен 2. Это говорит о том, что практически весь азот и калий, большая часть серы и около поло

вины вновь добываемого железа за то же время переводится в природные миграционные потоки. На наш взгляд, этот коэффициент, наряду с предложенным А. И. Перельманом (1970) коэффициентом технофильности может помочь в систематизации представлений об антропогенной геохимической деятельности.

Расчеты техногенной миграции вещества с урожаем могут помочь при определении необходимых количеств удобрений, так как для этих целей нельзя использовать данные по валовому изъятию на почвы элементов с урожаем, поскольку часть этого урожая используется на месте и следовательно снова вовлекается в кругооборот в данной системе миграционных бассейнов.

Еще одна проблема, связанная с изучением миграции вещества, тесно соприкасается с экономико-географическими и даже юридическими вопросами. Можно предполагать, что уже в ближайшее время геохимичекие потоки станут предметом рассмотрения этих наук.

Во-первых, это касается экономической оценки техногенных геохимических потоков, их учета при разработке территориальных схем размещения производства.

Во-вторых, возможна экономическая оценка различных вариантов перевода техногенных геохимических потоков в природные, т.е. оценка 'охраны природы'.

В-третьих, по-видимому, возникает необходимость в правовой защите 'положительных' геохимических потоков, таких, например, как океанические водные массы, обогащенные биогенными компонентами и т. д.

По-видимому, целесообразно создание комплекса карт региональной геохимической миграции для каждого из миграционных процессов, на которых должны быть показаны рааспределение модулей геохимического выноса и привноса, направление, размер и состав миграционных потоков. На специальной карте должно быть показано результирующее действие этих процессов и доля каждого из них в общем солевом балансе.

Таким образом, учет соотношения процессов геохимического стока, представляющего собой комплексную географическую проблему, позволит со временем дать количественную характеристику процессов соленакопления, определить области наиболее интенсивного соленакопления и рассоления, установить происхождение биогеоохимических провинцей, уточнить закономерности миграции некоторых компонентов, а также лучше организовать охрану окружающей среды.

Литература

А лекиы О. А., Бражникова Л. В. Вынос растворенных веществ с земной поверхности. В кн.: Современные осадки морей и океанов М., Изд-во АН СССР, 196 1.

Базарбаев К. Кустанайская область. Алма-ата, Изд-во АН Каз СССР, 1959. Биосфера. М. 'Мир', 1972.

Бондарев Л.Г. Вечное движение. М., 'Мысль', 1974. Влияние человека

на глобальные климатические условия М., Гидрометеоиздат, 1972.

Волков И.И. Рспределение свободного сероводорода в осадках Черного моря. Д, АН СССР, 1960, т 134, №3.

Всеволожский В.А. К вопросу о формировании разгрузки артезианских вод. Вопросы гидрогеологии. Изд-во МГУ, 1973.

ГерардиИ.А. Природно-хозяйственные основы переброски части стока сибирских рек в республики Средней Азии и в маловодные области Казахской СССР В со.: Мелиорация почв Средней Азии, Казахстана и Запад

ной Сибири в связи с переброской части стока сибирских рек в южные районы страны. Пущино-на Оке, 1973.

ГлазовскаяМ.А. Ландшафтно-геохимическое районирование суши Земли. Вести. Моек, ун-та, сер. географ., N95, 1967.

ГлазовскийЫ.Ф. Солевой баланс Каспийского моря, 'Природа*, 1972, №10

Глазовский Н.Ф. Подземная составляющая ионного баланса Каспийского моря. В сб.: Взаимосвязь поверхностных и подземных вод. М., Изд-во МГУ, 1973.

Глазовский Н.Ф. Подземный сток в Каспийское море с территории Дагестана. В с б.: Вопросы геологии, геохимии и геофизики при поисках месторождений полезных ископаемых и инженерно-геологических изысканиях, М., Изд-во МГУ 1974.

Егорова В.А. Фосфаты в водах Средиземного моря. В кн.:Химические процессы в морях и океанах М., 'Наука', 1966.

Иваненков В. Н., Гусарова А.Н. Г о довой обмен растворенными кислородом, кремневой кислотой и неорганическим растворенным фосфором между океанами. В с б.: Химия морей и океанов М., 'Наука', 1973.

Иваненков В.Н. Исследования некоторых составляющих химического баланса воды океанов. Океанология, 1974, №3

Ковда В.А. Солончаки и солонцы. М.-Л„ Изд-во АН СССР, 1937.

Ков да В. А. Основы учения о почвах. М., 'Наука', 1973.

Коновалов Г.С. Вынос микроэлементов главными реками СССР. Д АН СССР, 129,1959.

Корж В.Д., Савенко В.С. Солевое дыхание океана. 'Природа', 1972, N98.

Корж В.Г. Водообмен между океанами. Океанология, 1962, N94.

КриссА.Е. Морская микробиология, М., Изд-во АН СССР 1959.

Лисицын А.П. Осадкообразование в океанах. М., 'Наука', 1974.

Л юбимова Е. А., А леке а ндр о в А. Л., ДучковА.Д. Методики изучения тепловых потоков через дно океанов. М., 'Наука', 1973.

Макаренко Ф.А. О величинах и темпах подземной химической диффузии. Бюлл. МОИП, нов. сер., отд. геологии, 1952 т. 27, вып. 1.

Макс и мо вич Г. А. Химическая география вод суши. М., Географгиз, 1955. Миграция химических элементов в подземных водах СССР. М., 1974.

Михайлов С.В. Мировой океан и человечество. М., 'Экономика', 1969.

НаливкинД.В. Ураганы, бури и смерчи. Л., 'Наука', 1970.

Перевозки грузов. М., 'Транспорт', 1972.

Пере л ьман А.И. Геохимия эпигенетических процессов. М., 'Недра', 1965.

Пере л ьман А. И. Геохимия ноосферы. 'Природе', 1972, N91.

Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара. М.-Л., 'Наука', 1965.

СаваренскийФ.П. Некоторые данные по химической денудации в верховьях рек Волги, Москвы и Оки. Тр. лаборатории гидрогеологических проблем АН СССР, т. 1, М., 1948.

Eriksson Е. Le chimat chimique et Ies sols salins dans la zone aride. Rech. zone aride, Climatologie, UNESCO 1958

<< | >>
Источник: Ковда.В.А. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ В БИОСФЕРЕ. 1976

Еще по теме Пространственное сочетание процессов миграции вещества:

  1. § 1. Пограничная безопасность: проблема формирования концептуальных основ
  2. КОМПЛЕКСНОСТЬ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
  3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ АНТРОПОЛОГИЯ
  4. Глава 10. БИОИНДИКАЦИЯ СТЕПЕНИ НАРУШЕНИЯ ЭКОСИСТЕМ
  5. 2.1. Креативные ресурсы региональных сообществ
  6. Глава 15 ОБЪЕКТИВНЫЕ И СУБЪЕКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОГРАФИИ МИРОВОГО ХОЗЯЙСТВАВ ЭПОХУ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
  7. Что такое кларки
  8. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬВ СРЕДНЕМ ПРИОБЬЕ: НЕДОСТАТКИ И ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ НИЗКОЙЭФФЕКТИВНОСТИ
  9. Пространственное сочетание процессов миграции вещества
  10. Идеологический груз прошлого.
  11. Функции «перекрестного опыления».
  12. Глава 22 ГЕОГЛОБАЛИСТИКА