|
Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой... Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых.
Химические элементы и человеческое общество
До сих пор мы рассматривали закономерности природных процессов миграции. Однако в установившееся течение геохимических процессов властно вторгается производственная деятельность человеческого общества.
С самых первых этапов своей истории человек использовал химические элементы. Вначале это были легко выплавляющиеся металлы, такие, как медь и олово, или элементы, встречающиеся в свободном, самородном, состоянии, такие, как золото и сера. На рисунке 26 показана динамика открытия и использования химических элементов на протяжении исторического времени. К началу нашей эры люди знали углерод, серу, железо, медь, серебро, золото, олово, свинец. Конечно, с учетом разных соединений в практической деятельности использовалось значительно большее число элементов, хотя никто и не подозревал об их существовании. Интересно, что первыми были освоены вовсе не те элементы, которых много в окружающей человека среде. Люди брали от природы в первую очередь то, в чем остро нуждались и что они могли использовать на определенном уровне развития. Главный элемент земной коры — кислород — был открыт только в 1771 г., занимающий второе по содержанию место кремний — в 1824 г., находящийся на третьем месте алюминий — в 1827 г. В то же время золото (кларк равен 0,000 000 43%) или олово (кларк равен 0,000 25%) известны с незапамятных времен.
В средние века благодаря алхимикам были обнаружены ртуть, мышьяк и сурьма. В XVI в. была открыта платина, в XVII в. — цинк и фосфор, а в следующем столетии — металлы кобальт и никель, газы водород, азот и кислород. В конце XVIII в. закладываются основы химии как науки. В это время открывают хлор, марганец, молибден, теллур, вольфрам, цирконий, уран, титан, иттрий, хром, бериллий. В начале XIX в. ученые выявляют калий, натрий, кальций, магний, барий, стронций, индий, кадмий, селен, лантан. Несколько позже открывают бром, алюминий, торий, ванадий, рутений. После создания метода спектрального анализа в 1859 г. были обнаружены редкие и рассеянные элементы — рубидий, цезий, таллий, индий и др. К моменту замечательного открытия Д. И. Менделеевым периодического закона было уже известно более 60 химических элементов.
Бурно развивающаяся химическая наука намного обогнала практику. В конце XIX в. в производстве использовалась примерно лишь половина обнаруженных элементов. Однако этот разрыв вскоре начал сокращаться и к 30-м годам нашего века из 88 известных химических элементов 67 использовались в разных отраслях производства. В наше время все естественные элементы находят практическое применение. Более того, человек стал искусственно получать и частично использовать элементы, которые в земной коре не существуют.
Неизмеримо возросла масса элементов, ежегодно используемых в промышленности и сельском хозяйстве. Приведем один пример. В 1885 г. во всем мире было добыто всего 3 т алюминия. Этот элемент рассматривался в качестве интересной редкости, из него делали ювелирные изделия. Но с начала текущего столетия выработка алюминия нарастает быстрыми темпами: 1913 г.— 60тыс., т, 1937 г. — 500 тыс. т, 1940 г. — 747 тыс. т, во время второй мировой войны — около 2 млн. т. В 1966 г. только в капиталистическом мире произведено 5,7 млн. т этого металла.
Вторая половина XX в. характеризуется гигантским ростом потребления минеральных ресурсов. В орбиту промышленного использования вовлекаются в нарастающем количестве различные виды полезных ископаемых, как традиционные, применявшиеся с отдаленного времени, так и новые. Добыча железных руд обеспечивает бесперебойную работу предприятий тяжелой индустрии. Месторождения угля, нефти и газа являются основными источниками энергии, а также сырья для химической промышленности. Цветные металлы необходимы для самых различных отраслей: машиностроения, приборостроения, промышленности, средств транспорта и обороны, для энергетического хозяйства и пр. Без редких химических элементов невозможно развитие новых отраслей промышленности: электроники, радиотехники, реактивной техники. Рост производства сельскохозяйственных продуктов связан с нарастающим использованием минеральных удобрений. Во всем мире ежегодно добывается примерно 100 млрд. т полезных ископаемых, включая строительные материалы. Если эту цифру отнести ко всей площади суши, то окажется, что с каждого квадратного километра извлекают 670 т. При пересчете на население земного шара (4 млрд. человек) на каждого приходится по 25 т полезных ископаемых.
Производственная деятельность человека приобрела поистине геологические масштабы. Об этом, в частности, свидетельствует использование воды. В настоящее время люди расходуют на различные нужды 3,5—4 тыс. км3 воды в год. Это более чем в 10 раз превышает количество воды, которое в течение года выносит Волга. Речной сток всех континентов составляет 37 тыс. км3. Следовательно, человек захватывает более 10% общего речного стока, а на отдельных крупных территориях — почти весь поверхностный сток.
Как отмечено в главе 3, вода, образующая гидросферу, вынесена из недр планеты в процессе формирования земной коры. За 4—5 млрд. лет развития Земли из ее глубин выделилось более 1 600 млн. км3 воды. В среднем в год выносилось (и продолжает выноситься) 0,32 км3 воды, а человек расходует около 4 тыс. км3 в год, т. е. захватывает воды в тысячи раз больше, чем ее выделяется из недр планеты.
Геохимическое воздействие промышленного производства распространяется не только на земную кору и гидросферу, но и на газовую оболочку планеты. Например, из атмосферы ежегодно извлекают десятки миллионов тонн азота — основного компонента воздуха.
Планетарное влияние хозяйственной деятельности человеческого общества не могло не обратить на себя внимания ученых.
В разгар первой мировой войны немецкий геолог Э. Фишер опубликовал статью «Человек как геологический фактор». Почти под таким же названием вскоре после окончания войны вышла книга английского ученого Р. Шерлока, который провел тщательный подсчет некоторых геологических преобразований, совершенных человеком. В 1924 г. в СССР академик А. Е. Ферсман в статье «Химические проблемы промышленности» впервые дал оценку геохимической деятельности человечества. Он писал: «Хозяйственная и промышленная деятельность человека по своему масштабу и значению сделалась сравнимою с процессами самой природы... Человек геохимически переделывает мир»1.
|