Закономерности процессов водной миграции химических элементов в биосфере

Форма и размеры области слабых геохимических аномалий, окружающих зону наибольших выпадений, хорошо коррелируются с метеорологическими параметрами региона.

Центр наиболее высоких концентраций загрязняющих веществ в депонирующих средах (почвы, снеговой покров) приурочен к источнику выброса. Размеры зоны сильных геохимических аномалий хорошо коррелируются с мощностью источника выброса.

Высокая нагрузка, связанная с выпадением пыли с высоким содержанием химических элементов.

Высокая нагрузка, формируемая в результате выпадения больших количеств пыли с фоновым или близким к нему содержанием химических элементов.

Первый тип нагрузки является, в сущности, условно-аномальным. Для участков проявления этого типа техногенной нагрузки может быть характерно несколько повышенное потребление химических элементов при дыхании (за счет большей концентрации пыли в воздухе), но геохимическое загрязнение почв, воды, растений практически отсутствует. Этот тип нагрузки часто характерен для источников выбросов предприятий стройиндустрии, горных предприятий по добыче нерудного сырья.

Второй тип нагрузки, являясь аномальным, воздействует на все компоненты окружающей среды, повышая в них концентрации химических элементов, т.е. вызывает геохимическое техногенное загрязнение.

Этот тип нагрузки обычно характерен для горнодобывающих предприятий рудного профиля, обогатительных фабрик, металлургических и химических предприятий.

Анализ многочисленных данных по формированию геохимических аномалий от техногенных источников загрязнения атмосферы позволил установить следующие закономерности:

2. Форма и размеры области сильных геохимических аномалий слабо зависят от "розы ветров", характерной для данного региона.

Различие в формах нахождения химических элементов в транспортирующем атмосферном потоке и скоростях выпадения химических элементов из потока приводит к формированию определенной зональности геохимических аномалий в районе источника выбросов. При наличии на территории нескольких источников загрязнений атмосферы из-за наложения их ореолов рассеивания зональность в распределении химических элементов в геохимических аномалиях может и не проявляться.

Водная миграция химических элементов в биосфере происходит в результате природного круговорота воды и определяется как чисто физико-химическими процессами поведения химических элементов в природных водах (растворение, осаждение, окислительно-восстановительные реакции, сорбция), так и биохимическими процессами, происходящими при непосредственном участии живого вещества.

В.И.Вернадский в своих работах называет воду совершенно особым природным минералом, биокосным веществом. Химический состав природных вод определяется процессами взаимодействия живой и неживой природы.

Наряду с биологическим круговоротом атомов в биосфере протекает и другой грандиозный круговорот - круговорот воды. С энергетической точки зрения, здесь имеет место одна и та же последовательность: солнечная энергия, затраченная на испарение воды, заряжает ее молекулы энергией, которая после конденсации паров воды в атмосфере и выпадения осадков на земную поверхность превращается в кинетическую энергию рек и ручьев. Таким образом, круговорот воды следует считать главным агентом механической энергии в биосфере, реализующим процесс механического разрушения и перемещения горных пород.

На осуществление круговорота воды расходуется примерно 50% солнечной энергии, поглощаемой земной поверхностью. Годовой баланс влаги на Земле характеризуется следующими цифрами [ 1 ]:

Испарение (тыс.км3) Выпадение (тыс.км3)

с поверхности океана.... 448.7 на поверхность океана...411.6

с поверхности суши...... 62.4 на поверхность суши.....99.5

Всего...................511.1 Всего...................511.1

Избыток влаги, выпадающей на сушу (37.1 тыс.км3), образует речной сток с континентов. Реки земного шара переносят огромное количество твердых и растворимых веществ, поступающих в океан или конечные водоемы (озера). В результате этого с поверхности суши ежегодно смывается слой, количественно характеризуемый ежегодным слоем денудации. Наиболее полно процесс денудации развивается в форме эрозионной и растворяющей деятельности временных и постоянных водотоков.

Средняя величина слоя денудации в целом для суши составляет 0.1 мм/год при колебаниях от 0.05 до 0.23 мм (большее значение для Азии, меньшее для Австралии). Данные по величинам ежегодного стока твердых и растворенных веществ для рек России [1] приведены в табл. 2.3.

Под модулем стока понимается количество твердого и растворенного вещества, транспортируемого реками в единицу времени с единицы площади водосбора. Соотношение величин твердого и растворимого стока меняется в зависимости от географического положения и климатических условий района. Для горных рек (Индигирка, Амур) характерно преобладание твердого стока. Для равнинных рек, наоборот, преобладает растворимый сток (Волга, Нева, Сев. Двина, Обь, Енисей, Лена).

Сумма твердого и растворимого стока определяет величину ежегодного слоя денудации, режим формирования потоков рассеивания и скорость обновления вторичных остаточных ореолов рассеивания месторождений и геохимических аномалий.

Модули стока главнейших рек России

Река	Площадь водосбора, тыс.км2	Средний сток воды, км3/год	Среднегодовой сток вещества, т/км2	Отношение твердого и растворимого стока
			твердый	раствори мый
Индигирка	360.4		25.9	9.1	2.9
Колыма	644.1		8.0	5.5	1.5
Амур			31.0	10.1	3.1
Печора	326.9		22.0	16.7	1.3
Дон	422.5		16.7	14.7	1.1
Урал			16.5	15.1	1.1
Волга			20.3	33.7	0.6
Сев.Двина	360.3		17.8	47.7	0.37
Нева	282.3		3.2	10.2	0.31
Обь			5.9	12.2	0.48
Енисей			4.6	11.4	0.31
Лена			5.3	17.0	0.31