Гидрогеохимические аномалии

Техногенные гидрогеохимические аномалии формируют преимущественно соединения азота, алюминия, железа, марганца, бериллия, кадмия, ртути. Отдельные устойчивые загрязнители представляют собой опасность из-за накопления их в пищевых цепочках; это может привести к вредному воздействию на высоких трофических уровнях. К таким веществам относятся хлорорганические пестициды, полихлорбифенилы (ПХВ), некоторые тяжелые металлы и радионуклиды.

Под воздействием техногенеза региональное экологическое значение в подземных водах приобретают алюминий, железо, марганец, бериллий, ртуть, кадмий и целый ряд других технофильных элементов. Все они увеличивают свою миграционную способность в кислых подземных водах. Поэтому в случае кислых дождей, стоков полигонов твердых бытовых отходов или горно-добывающих предприятий, в подземных водах идет накопление отмеченных элементов, растет количество комплексных их соединений с органическими веществами гумусового ряда. Помимо отмеченных соединений, не меньшие экологические проблемы создают в сельскохозяйственных регионах пестициды, а в промышленных - диоксины. Последние - кислородные соединения хлор- и бромзамещенных ароматических углеводородов (особенно бензолов и фенолов). Особенность диоксинов состоит в том, что в условиях заполненной сорбционной емкости мелкодисперсных пород верхних водоносных горизонтов диоксины ведут себя как консервативные вещества и их миграция не может сдерживаться геохимическими барьерами.

Современная хозяйственная деятельность обусловливает снижение Eh верхних водоносных горизонтов за счет поступления неокисленных органических соединений с промышленными, сельскохозяйственными и коммунально-бытовыми стоками. В результате Eh подземных вод уменьшается до +250 мВ и менее, создавая условия для миграции и накопления в водах аммония, а также соединений химических элементов с органическими веществами.

 

Атмогеохимические аномалии

Техногенные атмогеохимические аномалии формируются в результате разработки месторождений углеводородного сырья, утечек из газохранилищ и газопроводов, образования газов в хранилищах бытовых отходов и др. Как правило, их формирование идет на локальном уровне.

Образование газов в хранилищах твердых бытовых отходов связано с протеканием анаэробных микробиологических реакций с органическими компонентами бытовых отходов. Эти газы содержат преимущественно метан, диоксид углерода и азот, кроме того, образуются дурно пахнущие газы - сероводород, меркаптаны, альдегиды в различной концентрации. Газовый состав зависит от длительности хранения и фазы брожения. Аэробная фаза протекает в течение нескольких недель, а анаэробное кислое брожение (гниение) может продолжаться в течение нескольких лет.

В хранилищах специальных (промышленных) отходов обычно не протекают микробиологические процессы, так как концентрация ядовитых веществ в отходах далеко превосходит предел их токсичности для микроорганизмов. Выделение газообразных веществ большей частью объясняется перемещением находящихся в хранилище веществ на поверхность складированных материалов.

 

Биогеохимические аномалии

Формирование техногенных биогеохимических аномалий происходит вследствие активного вовлечения загрязнителей в биогеохимический цикл в связи с интенсивным применением минеральных и органических удобрений, развитием промышленности. В настоящее время в наибольшей степени изменены биогеохимические циклы основных биофильных элементов: азот, фосфор, углерод, калий, кальций, магний. Так, в степных ландшафтах техногенное подкисление черноземов (кислотные дожди, внесение удобрений и пр.) приводит к интенсивному выносу оснований (Ca, Mg), эссенциальных элементов (Fe, Cu, Zn, Mn, Со и др.), гумуса. Вследствие этого резко снижается урожайность сельскохозяйственных культур, животные и человек не получают жизненно важных элементов. Возникают заболевания гипомикроэлементозы: обусловленные медью - болезнь Менкеса с тяжелым поражением центральной нервной системы, цинком - врожденные пороки развития, марганцем — диабет и др. Развиваются болезни гипермикроэлементозы при накоплении в приповерхностной части литосферы загрязнителей: свинец - свинцовая энцефалопатия, невропатия, ртуть - болезнь Минамата, энцефалопатия, кадмий - кадмиевые рениты, нефропатия, кардиомиопатия и др.

Таким образом, в зоне формирования геохимических техногенных аномалий загрязнители включаются в биогеохимический цикл, что ведет к возникновению обширных патогенных для живых организмов провинций, опасных для здоровья людей.

 

Влияние геохимических неоднородностей литосферы на живые организмы и человека

Влияние геохимических неоднородностей литосферы на растительность

И животный мир

Геохимические поля могут характеризоваться уровнем содержания эле- ментов, существенно отличающимся от допустимых санитарно-гигиенических (либо медико-биологических) норм и обусловливают патогенез живых организмов. В этой ситуации мы имеем дело с патогенными геохимическими аномалиями. Их выявление - одна из актуальных задач экологической геологии.

Развитие патологических отклонений у биоты возможно как в пределах геохимических аномалий избытка, характеризующихся повышенным содержанием ряда элементов (As, Hg, Sr, P и т.д), так и недостатка при пониженном содержании F, I, Са, Се и других элементов. Особо следует подчеркнуть возможность формирования патологических отклонений при дисбалансе определенных химических элементов - Sr/Ca, Са/Р и др. Районы с таким распределением элементов относятся к дисгармоничным геохимическим аномалиям.

Действие химических элементов определяется интервалом концентраций, при которых возможна нормальная реакция обменных процессов, обусловленная адаптивными возможностями организмов и живого вещества, программированными и разрешенными генотипом. Ниже концентрации, соответствующей нижней пороговой концентрации (недостаточное поступление химических элементов в организм) и выше концентрации верхнего порога (избыточное поступление химических элементов), функция гомеостатической регуляции нарушается.

За пределами нижних и верхних пороговых концентраций химических элементов в экстремальных условиях геохимической среды наблюдаются биологические реакции организмов, возникают мутации, возможно изменение наследственной природы организма. Это обусловлено тем, что микроэлементы и минералы исключительно важны для организмов. Они входят в состав костных тканей, являются активаторами и составной частью ферментов и гормонов.

Растительность и микроорганизмы являются прекрасными биондикаторами содержания токсикантов в компонентах литосферы. В сопоставлении с абиотическими индикаторами растения и микроорганизмы, биосубстраты млекопитающих и человека суммируют действие всех без исключения биологически важных природных и техногенных факторов в окружающей среде. Именно они указывают места скопления в экологических системах различного рода поллютантов и возможные пути попадания токсичных веществ в пищу животных и человека, позволяют судить о вредности элементов и их соединений для живой природы, включая человека.