<<
>>

Технофильность элементов

Важной функцией ноосферы является использование человеком химических элементов окружающей среды - лито-, атмо- и гидросферы. В. И. Вернадский в 1915 г. подсчитал, что в древности использовалось лишь 18 элементов, к XVIII в.

- 25, в XVIII в. - 29, в XIX в. - 62, в 1915 г. - 69. Прошло еще 50 лет, и человек стал использовать все 89 химических элементов, известных в земной коре. Он также начал получать и частично использовать 16 элементов, никогда в земной коре не существовавших, - америций, нобелий, калифорний и т.д. Ныне периодическая система включает в себя 105 элементов, и это, очевидно, не предел.

Использование того или иного элемента зависит от многих причин. Несомненно, играют роль его свойства - у одних элементов более ценные, чем у других. Важное значение имеет и технология извлечения элементов из руд. Например, алюминий и титан практически не использовались до XX века, так как технология их извлечения из минералов в то время была слишком сложна и дорога. Большую роль играет и способность элемента к концентрации в земной коре - образованию месторождений. Например, ртуть образует месторождения с большими запасами, что благоприятствовало применению этого редкого металла еще в древности. Но существует и еще один фактор- распространенность элементов в земной коре, их кларки. Действительно, как бы не ценилось золото, какие бы крупные самородки этого металла ни находили в земной коре, его добыла никогда не сравняется с добычей железа, так как кларк золота 4,3.10“ , а железа - 4,65. Кремний и германий - химические аналоги, и Ge02 похож на Si02, но кремний второй по распространенности элемент в земной коре (кларк 29,5), а германий редок (кларк 1,4.10"^). Поэтому кремний (вернее,его соединения)- основа строительства (кирпичи, бетон, цемент и т.д.), а германий добывается в ничтожном количестве. Если бы германий имел такой же высокий кларк (29%), то и он нашел бы огромное применение.

Исключительная роль железа в ноосфере (XIX столетие - "железный век") объясняется не только его свойствами, но и большим кларком.

Степень использования химического элемента относительно его кларка мы предлагаем именовать технофильностью. Она характеризуется отношением ежегодной добычи химического элемента в тоннах к его кларку в литосфере. Технофильность можно рассчитывать для отдельной страны, группы стран, всего мира. Технофильность очень динамична, для некоторых элементов она резко изменяется за несколько лет (Перельман, 1972).

Общая тенденция в развитии ноосферы состоит в увеличении технофильности. По подсчетам ежегодно из недр извлекается не менее 4 км^ горных пород и руд, причем прирост составляет около 3% в год (Высоцкий, 1968). За тысячелетнюю историю Англии из ее копей было извлечено более 15 кмЗ пород, а из каменоломен - 12 км^ (Ферсман, 1934). Эта величина близка к ежегодному стоку рек, (Гидрография СССР, 1967), который, например, для Западной Двины составляет 21,4 км^, а для рек бассейна Иссык-Куля- 3,52 км^. По Ю. Г. Саушкину (1970) ежегодно из недр извлекается 10^ т горных пород, причем это число к 2000 году возрастет в 6 раз,

Интересны прогнозы роста потребления металлов в США, на 1960 - 2000 гг.: для стали - 2,97 раза, меди - 2,7, свинца - 2,4, цинка - 3,1, алюминия - 6,3, никеля - 4,8, вольфрама - 4,6, молибдена - 9,5 раза. Следовательно, технофильность важнейших металлов в США увеличится в 2-10 раз. За предыдущее столетие (с середины XIX в.) мировое потребление угля, железа, марганца, никеля, возросло в 50-60 раз, ванадия, алюминия, молибдена - в 200-1000 раз. (Лукашев, 1968).

Технофильность имеет в ,виду не только использование свободного элемента, но и его соединений, однако расчет ведется на элемент. Наибольшей технофильностью обладает углерод п. 10^^так как уголь и нефть служат главным источником энергии для человечества.. Меньшее значение имеет использование угля и нефти в качестве сырья для химической и других отраслей промышленности.

Элементы с различными кларками, но близкие по химическим свойствам, часто отмечены и близкой технофильностью. Например, кларк железа - 4,65, марганца - 0,1, а технофильность их 5,3.10^ и 5.10^. Одинаковая технофильность У алюминия и магния - 1,5.10® близкая у рубидия и таллия, азота и фосфора, молибдена и вольфрама, ртути и сурьмы, золота и серебра. Но имеются и существенные различия, например, у хлора и фтора (З.юЮ и 1.107).

Например, мировая добыча калийных солей пересчитана на содержание в них калия, фосфоритов - фосфора и т.д.

Анализ технофильности позволяет прогнозировать использование элементов. Так, технофильность магния меньше, чем у других щелочноземельных элементов - кальция (2.10®), бария (3.10^), она меньше, чем у натрия, хлора, меди, свинца, цинка, олова, никеля, молибдена, ртути и т.д. Это свидетельствует о слабом использовании магния человечеством, о том, что в ближайшем будущем оно, вероятно, сильно возрастет. И, действительно, технофильность магния растет стремительно: если до второй мировой войны добывалось лишь несколько тысяч тонн магния, то в 1957 г. без СССР было получено уже 140 тыс.т. (Магакьян, 1961).

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

Еще по теме Технофильность элементов:

  1. Некоторые изменения в биогеохимических круговоротах
  2. Технофильность элементов
  3. Пространственное сочетание процессов миграции вещества
  4. Понятия кларка и технофильности элементов
  5. Приоритетные загрязнители
  6. КЛАССИФИКАЦИЯЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
  7. ПОСТУПЛЕНИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
  8. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГОРОДСКИХ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ