|
Среди разных сторон промышленной деятельности человечества особенно важное значение для геохимии техногенеза имеет производство металлов. Этот процесс влечет за собой далеко идущие последствия. Во-первых, на отдельных участках создаются такие значительные концентрации металлов, которые не могли возникнуть в результате природных геохимических процессов. Стоит только представить себе современный индустриальный комбинат с колоссальными производственными мощностями, обилием машин и разнообразного оборудования, чтобы понять, насколько больше металлов в этом месте по сравнению с любым участком коры такой же площади, которую занимает комбинат.
Во-вторых, в результате производственной деятельности объединяются такие металлы, геохимия которых существенно различается и которые в природе находятся отдельно. История металлов очень непохожа. Благодаря процессам, протекающим в недрах Земли, происходит дифференциация химических элементов. Вследствие этого в горных породах, богатых кремнеземом, аккумулируются цинк и свинец, а в породах основного и ультраосновного состава — никель и кобальт. Вольфрам и молибден переносятся высокотемпературными газоводными возгонами, а ртуть и сурьма оседают в остаточных, менее горячих водах. Образование природных концентраций, т. е. месторождений руд железа и алюминия, в основном связано с выветриванием и осадконакоплением, а месторождений свинца, цинка и меди — с глубинными процессами. В сфере же промышленного производства все эти металлы находятся вместе.
В-третьих, человек концентрирует металлы в совершенно иных соотношениях, чем они присутствуют в земной коре. Рассмотрим подробнее картину техногенной концентрации металлов. На основании данных американского геохимика Б. Мейсона, ежегодная добыча некоторых металлов во всем мире в конце 60-х годов производилась в количествах, указанных в таблице 25. Как видно из этих цифр, в наибольшем количестве добывается железо (сотни млн. т в год). В миллионах тонн производятся алюминий, марганец, медь, цинк и свинец. Добыча одних металлов измеряется сотнями тысяч тонн (никель, олово), других — десятками тысяч тонн (молибден, кобальт и др.). Есть металлы, извлечение которых во всем мире измеряется несколькими тоннами, например галлий, который не образует самостоятельных минералов, а добывается из руд алюминия—бокситов. Рений получают из минерала молибденита «MoSa», в котором он содержится в виде ничтожной примеси.
А скандий добывают из очень редкого минерала — тортвейтита в количестве всего 30—40 кг в год. Не удивительно, что стоимость этого металла в два с лишним раза выше золота.
Металлы извлекаются в количествах, не пропорциональных их содержанию в земной коре. Например, кларк алюминия в 1000 раз больше кларка меди, а современная добыча этих металлов очень близка и измеряется миллионами тонн. Молибдена в земной коре почти в 100 раз меньше, чем ванадия, но производят его в 70 раз больше. В результате непропорциональной по отношению к кларкам добычи на поверхности суши нарушаются соотношения между металлами. Так, в земной коре цинка содержится примерно в5 раз больше, чем свинца, однако в результате производственной деятельности людей это соотношение сильно нарушено. В настоящее время цинка извлекается почти столько же, что и свинца; в годовой добыче соотношение металлов равно 1,4. Если же вспомнить, что свинец употребляется с давних пор, а цинк применяется лишь с прошлого века, то можно заключить, что свинца добыто во всем мире в несколько раз больше, чем цинка. Значит, на поверхности планеты в сфере техногенеза искусственно нарушены соотношения между цинком и свинцом в пользу второго. Это же прослеживается на примере других пар металлов (никель и кобальт, ванадий и хром и т. д.).
Самая главная особенность техногенеза металлов заключается в том, что большая их часть в результате технологической обработки переводится в геохимически неустойчивую форму. Свободное состояние большинства металлов совершенно не типично для поверхности Земли.
Человечество затрачивает колоссальные усилия и энергию на то, чтобы выделить и сконцентрировать металлы, но при этом вступает в противоречие с направленностью геохимических процессов. Мощные горнодобывающие предприятия добывают железную руду, гигантские индустриальные комбинаты вырабатывают металлическое железо, которое является основой современной промышленности. Однако в процессе хозяйственного использования металла восстанавливается равновесие, нарушенное человеком. Огромное количество металла истирается, распыляется во время работы различных машин и механизмов. Около четверти ежегодно выплавляемой стали уничтожается коррозией, теряется при транспортировке и на производстве. Люди борются с этим, возвращая часть испорченного металла на переплавку, но при этом также происходят не восстанавливаемые потери. Если принять, что за все историческое время было извлечено 20 млрд. т железа, причем 14 млрд. т рассеялось, то содержание этого металла на поверхности Земли должно увеличиться.
Считая, что рассеяние происходит равномерно, то 14 млрд. т надо разделить на всю площадь поверхности Земли. Но производство сосредоточено на суше и, по-видимому, основная масса рассеянного железа поступала в почву. Площадь суши составляет около 149 млн. км2. Следовательно, почва на каждом квадратном километре обогатилась примерно 90 т железа. В действительности это обогащение затронуло не всю поверхность суши, а лишь ее наиболее обжитую часть, составляющую около Va всей площади. На этой территории каждый квадратный километр получил в среднем 270 т железа. Учитывая современную добычу, можно предполагать, что к уже содержащемуся металлу ежегодно добавляется еще по 6 т. Происходит нарастающее «ожелезнение» почвы. На это явление впервые обратила внимание советский почвовед М. А. Гла-зовская.
Подобно железу, другие металлы также «перекачиваются» человеком из земных недр на поверхность. По самым скромным подсчетам, к настоящему времени добыты десятки миллионов тонн меди, свинца, цинка. Таким образом, наряду с естественными, природными, миграционными потоками химических элементов — водной и воздушной миграцией, биологическим круговоротом — появился новый поток, возникший в результате промышленной деятельности человека.
Рассматривая таблицу 26, можно сделать интересные выводы. Прежде всего, что промышленное извлечение некоторых металлов из недр Земли уже в наше время превысило природную миграцию этих металлов. Добываемых железа и меди в несколько раз больше, чем участвующих в водной и биогенной миграции. Извлеченный никель лишь немногим уступает металлу, участвующему в естественных типах миграции. Особенно энергично вовлекается в техногенную миграцию свинец, добыча которого более чем в 25 раз превышает его участие в природных потоках миграции. Конечно, масса извлеченных многих металлов значительно меньше их количеств, вовлекаемых в биологический круговорот или водную миграцию. Но установлено, что производственные мощности удваиваются приблизительно за 14 лет. Следовательно, превышение техногенной концентрации металлов над их природной миграцией — дело времени, причем неотдаленного. Если в конце 60-х годов добыча цинка была меньше количества этого металла, вовлекаемого в биологический круговорот, то к концу 80-х годов сложится обратное соотношение.
Добытые металлы под влиянием естественно протекающих процессов рассеиваются. Этому сознательно или бессознательно, но в любом случае очень активно способствует человек своей хозяйственной деятельностью. Сознательное рассеяние происходит, когда на обширных пространствах с самолетов распыляются ядовитые металлоорганические соединения для борьбы с сорняками и вредителями или когда в атмосфере распыляется нитрат серебра для образования искусственных дождевых туч. Преобладающая масса техногенно рассеянных металлов переходит в это состояние не запланированно, в качестве побочных явлений.
|