CC BY
41
АСТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
№ 1 (27) 2014. с.47-57.
УДК 551.4+550.4+504.5
ХИМИЗМ МОРФОЛИТОСИСТЕМЫ - ВАЖНАЯ ОСНОВА ЭКОХИМИЧЕСКОГО
НАПРАВЛЕНИЯ В ГЕОМОРФОЛОГИИ
Николай Александрович Богданов Эмма Александровна Лихачева Институт Географии РАН, г. Москва [email protected]
морфолитосистема, химизм, трансформации, диагностика, качество окружающей среды, геоморфология
В статье изложены методологические основы и геоэкологические аспекты нового экохимического направления в геоморфологии
MORFOLITOSYSTEM CHEMISTRY - THE IMPORTANT BASIS OF ECOCHEMICAL
DIRECTION OF GEOMORPHOLOGY
Nikolay Aleksandrovich Bogdanov Emma Aleksandrovna Likhacheva Federal State Budgetary Institution of Science Institution of Geography of the Russian Academy
of Science, Moscow, Russia [email protected]
morfolitosystem, chemistry, transformation, diagnostic, environmental quality, geomorphology
The methodological basis and geoecological aspects of the new ecochemical direction in geomorphology are described in the article
Введение
Комплексные географические исследования учитывают сложные зависимости и взаимоотношения между человеком с его хозяйством и отдельными факторами окружающей среды (ОС). Последние, группируются в двух классах: а) основные, определяющие общий характер ОС - геология, рельеф, климат и др. и б) производные, обусловленные основными -растительность, почвы и др. Раз возникнув, производные оказывают известное влияние на основные факторы. Наиболее показателен в этом отношении антропогенный фактор. Воздействие его сопоставимо или превосходит, в отдельных случаях, природные катаклизмы [19, 27-29, 45, 47, 48 и др.].
Процессы и явления в природной среде география рассматривает, преимущественно, с их физической стороны. Такой подход характерен и для ее отрасли - геоморфологии. Он главенствует в обобщениях опыта исследований и в разработке принципов диагностики состояния морфолитосистемы.
Данное понятие является ключевым в геоморфологии. Оно характеризует морфологически, генетически и динамически единую совокупность: «рельеф - состав и свойства пород и отложений (органо-литогенная основа, субстрат рельефа) -рельефообразующие процессы». Система трансформируется под воздействием природных и антропогенных факторов физической, химической и биологической природы по типу «процесс
- отклик». Развернутое определение изложено в Словаре-справочнике [34].
Геоморфология, обычно, слабо связывается исследователями с геохимическими аспектами формирования ландшафта, хотя и В. Пенк, и В.А. Обручев, и Л.С. Берг, и И.П. Герасимов [4, 23, 24, 40, 49] отмечали важность химических процессов в рельефообразовании.
Упускается как-то из вида простая истина: породам и отложениям присущи, кроме физических, также химические, токсикологические и т.п. свойства. Очевидно, что преобразования их от природного и антропогенного воздействия происходят не только на физическом, но и на более «тонком» химическом уровне и связаны с химизмом морфолитосистемы. Нередко, изменения осуществляются и по техноплагенному типу - в виде толчка к дальнейшему, трудно предсказуемому развитию, что особенно характерно для антропогенного вмешательства [8].
Под химизмом морфолитосистемы подразумевается комплекс химического состава, свойств субстрата и протекающих в нем геохимических процессов.
Формирование антропосферы началось, прежде всего, с воздействия человека на химические (биохимические) характеристики географической среды (лито-, атмо-, гидро- и биосферы, по В.В. Докучаеву). Но «...ничто так, как рельеф, не усложняет, не разнообразит, не переформировывает все прочие условия жизни.» [20].
Цель работы - обосновать важность для геоморфологии учета химизма морфолитосистемы и кратко сформулировать основы нового экохимического направления в данной отрасли географии.
Значимость химизма морфолитосистемы для рельефообразования и геоэкодиагностики состояния окружающей среды: основные представления
«.Отдавая должное физической стороне того сложного комплексного и вместе с тем целостного процесса, который развивается на каждой данной территории . география не может и не должна игнорировать химическую сторону указанного процесса ...» писал А.А. Григорьев еще в 1936 г. в статье «О химической географии». Физическая география должна обратиться, по его мнению, в географию физико-химическую, когда исследуется и химическая сторона изучаемого процесса - рельефообразования (в данном случае - Н.Б.,Э.Л.) [27, 28].
Несомненно, что одна из ведущих причин его развития - химизм морфолитосистемы.
И.П. Герасимов, говоря о нарушениях естественной динамической «организованности» системы (тектонические движения - современная почва - процессы денудации и аккумуляции), подчеркивал, как усиление разрушительной формы «антропогенной» (или «ускоренной») эрозии, так и спровоцированность человеком (техноплагенность) многих геоморфологически опасных природных явлений (оползней, обвалов, просадок грунта и др.). Среди причин такого ослабления - растворение скрепляющего цемента и распад породы на обломки. Существенную роль он отводил химизму среды также и при формировании кор выветривания и поверхностей выравнивания [23, 24].
Важность химического выветривания для подвижек грунта на склонах подчеркивал и В. Пенк: разрыхление, изменение свойств пород химически агрессивными грунтовыми растворами прогрессивно увеличивает подвижность грунта и лишает склоны устойчивости к деструкции [49].
Л.Г. Раменский [42] во многом связывал податливость пород к разрушению с их химическим составом: основные («зеленокаменные» породы, сланцы и др.), содержащие мало кремнезема, деградируют легче, чем кислые; а содержащие много Ca и Fe - легче, чем те, в которых преобладают щелочные металлы (K, Na и др.). Глубокому распаду первичных минералов и накоплению алеврито-глинистых частиц (крупностью <0,05 мм) способствует теплый и влажный климат. В таких условиях мел, известняк, гипс растворяются и уносятся текучими водами. На месте деструкции осаждается карбонатный глинистый «элювий».
Геохимическую дифференциацию и качество элементов ландшафта для земледелия во многом контролируют геоморфологические условия. Так, повышения рельефа «питают» понижения водой определенного химического состава. Карбонатные рыхлые отложения придают ей жесткость и определяют в низинах развитие темноцветных плодородных почв.
А.П. Нифонтов [39], описывая склоны у подножия известнякового массива (Яйлы) в Крыму, отмечал химическое преобразование атмосферной влагой останцов и отторженцев до состояния известняковой бурой глины. На крутых склонах такой «цемент» лишает устойчивости массу породы из глыб и щебня, которая переотлагается у подножия склона.
Химическое выветривание, таким образом, подготавливает массы грунта к движению по склону путем увеличения ее текучести и пластичности. Подобные процессы в морфолитосистеме способствуют, даже в условиях сухого климата, превращению в лёссы осевших минеральных аэрозолей [4, 23, 40].
В отношении химизма морфолитосистемы и оценки состояния пород и отложений, перефразируя суть основных задач диагностики географической среды А.А. Григорьева [27, 28], выделим основные проблемы такой диагностики: 1) важнейших химических и
токсикологических характеристик и свойств; 2) обмена веществ - метаболизма и литодинамики; 3) баланса веществ.
Первая из проблем позволяет судить о: а) приоритетных химических соединениях, формирующихся и накапливающихся в данных геоморфологических условиях; б) долгопериодных, сезонных и внутрисезонных изменениях химического комплекса; в) достижении экстремальных и «фоновых» (усредненных) моментов развития химических процессов в морфолитосистеме.
Вторая касается «физиологии» морфолитосистемы и направлена на: а) выявление процессов, создающих ее химическую структуру; б) исследование ее химизма, как при внутреннем взаимодействии компонентов, так и под влиянием исходных или приобретенных химических свойств.
Третья тесно взаимосвязана с предыдущими проблемами, поскольку призвана оценить баланс химических веществ в одном из ключевых компонентов окружающей среды - в морфолитосистеме.
Важную роль, особенно на освоенных территориях, приобретает санитарно- и экологогигиенический аспект геоэкодиагностики состояния этой компоненты. Широкое применение в оценках, помимо физико-географического инструментария, получает арсенал химических, токсикологических и медико-статистических методов исследования, приемы физиологии и гигиены и проч. Оценки воздействия на сопредельные среды и здоровье человека химических веществ, избыточно или недостаточно накопленных в рыхлых отложениях, регламентируют нормативные документы, экспертные и интегральные гигиенические показатели [5, 11 -13, 1518, 26, 35 41, 43, 44 и др.].
В 1973-1974 гг. Московским филиалом Географического общества были впервые проведены три совместных заседания комиссий - геоморфологической, геохимии ландшафта и медицинской географии [19]. В результате обозначены зависимости между дифференцированным распределением химизма органо-литогенного субстрата и распространенностью заболеваний. Выявлены причины локализации некоторых экологически (по сути - геоморфологически) обусловленных нозологий. Установлено: химические свойства грунтов контролируют микроэлементный состав и гигиеническое качество растений, а фитопоглощение изменяет, в свою очередь, химический состав субстрата.
Т.М. Белякова [3] изложила соображения по методике исследования геолокализации рака желудка и пищевода. Выявлена прямая зависимость онкозаболеваемости от содержания в рыхлых отложениях и почвах специфических химических элементов (Ca, Mg, Mn, Sr и др.).
Сформулирован важный вывод: интенсивность техногенеза зачастую настолько высока, что организм человека не успевает адаптироваться к новым химическим условиям. Ответная его реакция нередко проявляется в патологических состояниях, в том числе и в онкологических заболеваниях.
Справедливо отмечено: оперирование только статистическими данными недостаточно кондиционно по ряду причин. Главные из них - отсутствие достоверных сведений и объективной информации для решения вопросов адаптации. Правильность результатов диагностики может обеспечить комплекс медико-географических и медико-социальных
сведений. К ним относятся: 1) длительность проживания человека на данной территории (с момента рождения или недавно приехал из другой местности, сколько поколений предков жило в данном месте, с какого возраста испытывает специфическое воздействие ОС, частота смены местообитания и т.п.), 2) национальность, определяющая генетическую предрасположенность к различным заболеваниям, 3) профессия (вредность производства), 4) бытовые привычки и т.п.
Н.Я. Трефилова [41] провела биохимические исследования количественного распределения битуминозных веществ (нефтепродуктов, НП) и бенз(а)пирена (БП) в почвах и рыхлых отложениях Гурьевской области в связи с высоким уровнем заболеваемости жителей раком пищевода. Исследованием установлено: сточные воды, содержащие канцерогенные углеводороды, лучше всего очищаются в пористых природных образованиях - суглинках солончаков и аллювиально-луговых почв, которые часто используются в бахчеводстве и овощеводстве. Углеводороды, загрязняющие сельхозугодья, могут быть одной из причин заболеваний.
А.Н. Гусейнов [30] рассмотрел пространственное соотношение химизма грунтов (распространенность степени их засоленности и минерализации грунтовых вод) с этиологией рака пищевода. Составлены картограммы: 1) среднего содержания в рыхлых отложениях суммы легкорастворимых солей и 2) аналогичного количества подвижных форм Ca+2 и Mg+2, а также 3) заболеваемости раком пищевода (по данным отдела эпидемиологии Института экспертной и клинической онкологии АМН СССР). Графические зависимости свидетельствуют: с увеличением площади сильнозасоленных грунтов увеличивается
заболеваемость населения раком пищевода. Для подвижных форм Ca+2 и Mg+2 выявлена менее четкая прямая онколого-эпидемиологическая зависимость.
Л.В. Алещукин [1] установил: а) автономные и супераквальные ландшафты Карелии содержат разные количества ^ и №; б) содержание тяжелых металлов намного выше в грунтах супераквального ландшафта (с подзолистыми и торфяно-болотными почвами на четвертичной завалуненной морене), чем в литосубстрате автономных его разновидностях (на безвалунных флювиогляциальных песках, перекрывающих породы кристаллического фундамента); в) химизм коренных пород, при малой мощности рыхлых отложений, существенно влияет на содержание микроэлементов и в растениях.
Л.В. Алещукин и М.В. Ржаксинская [2] в Заонежье обнаружили: особенно интенсивно поглощаются растениями металлы Mn, Zn, Pb, Ba и Sr в условиях холмисто-моренного рельефа, сложенного валунными суглинками, песками и торфом с кислой реакцией торфяно -болотных и торфяно-подзолистых глеевых почв (рН=4 -5).
Таким образом, химизм морфолитосистемы - один из ведущих факторов формирования и развития многих процессов и явлений: рельефообразования, гигиенического качества субстрата для земледелия и его продуктов; вторичного воздействия грунтов на сопредельные среды. Во многих случаях пространственные особенности очагов распределения определенных химических веществ в почвогрунте и депонирующих его свойства служат диагностическим признаком локализации экологически и геоморфологически обусловленных заболеваний и онкогеопатогенных зон.
Трансформация свойств морфолитосистемы и урбанизация
Развитие урбанизации сопровождается преобразованием исходного состояния природной среды [9, 11, 14, 21, 22, 25, 29, 31 -33, 36, 38, 45-47].
На освоенных территориях ландшафт «обогащается» не только архитектурным рельефом (формы зданий и сооружений и др.), который изменяет характер перераспределения потоков тепла, влаги, воздуха, минеральных и органических веществ. Возникает и новый уровень организованности ландшафта - упорядоченности взаимодействия его природных и антропогенных компонентов. В таком обновленном качестве ландшафт нередко подвергается функциональным «расстройствам». Они обусловлены особенностями работы или -функционирования новых структурных компонентов городской среды. Многоуровенное функционирование урбанизированной территории осуществляется обменом вещества, энергии
и информации. В нем участвуют техногенные и антропогенные объекты. Они в разной мере они воздействуют на состояние компонентов ОС. Изменениям подвержены, прежде всего, атрибуты органо-литогенной основы ландшафта - морфолитосистемы. Преобразуются физикомеханические и химические, токсикологические и прочие ее характеристики. Воздействие сопровождается циркуляциями возникающих при функционировании техногенных литопотоков - потоков обломочного материала, тяжелых металлов и минералов, взвесей, химических веществ и их форм [8].
Последствия такого рода метаболизма приводят к превращению территорий из одного в другое экологическое состояние. На участках с химически агрессивной средой, формируемой отходами быта и производства, нередко развиваются опасные геоморфологические процессы (оползни, карст, суффозия и др.). Ухудшается и гигиенические условия (в частности, появляются онкогеопатогенные зоны).
Пункт 4 документа «Основы государственной политики в области обеспечения химической и биологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года и дальнейшую перспективу» гласит: «...в настоящее время, на территории РФ уровень защиты населения и окружающей среды не достигает состояния, при котором отсутствуют недопустимые риски причинения вреда от воздействия опасных химических и биологических факторов.» (№ Пр-2573 от 01.11.2012).
В Решении ежегодного декабрьского Пленума Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздрава РФ отмечено: состояние ОС - одно из наиболее существенных составляющих формирования здоровья населения (вклад ее в данный процесс оценивается ВОЗ на уровне 20-40%). Доминирующий фактор возникновения и развития хронических неинфекционных заболеваний (ХНИЗ) - химическое загрязнение среды обитания. В решениях Международного саммита «Rio+20» указано: «.Бремя и угрозы ХНИЗ создают главную проблему устойчивому развитию в XXI веке, а сокращение химического загрязнения оказывает положительное влияние на здоровье ...». Воздействие только отдельных химических веществ обусловило в мировом масштабе 4,9 млн. случаев смерти (8,3% от общего числа) и 86 млн. лет жизни, утраченных в результате смертности и инвалидности, только в 2004 г. [41]. Ухудшение медико-экологической ситуации может быть связано и с биологической активностью малых доз химического и физического воздействия, повреждающий характер которого широко представлен на многих примерах [46-48 и др.].
Таким образом, химизм, экохимическое состояние морфолитосистемы, существенно «обогащенной» на освоенных, особенно урбанизированных, территориях токсичными ингредиентами - один из многочисленных показателей качества жизни и санитарноэпидемиологической безопасности. Последняя обеспечивается соответствием качества окружающей среды гигиеническим стандартам (при отсутствии явных патологических, экологически обусловленных изменений здоровья населения). Риск неблагоприятного развития ситуации имеет при этом приемлемый уровень. Достижение такого уровня безопасности -главный момент в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия, которое способствует развитию социально-экономической среды, стимулирует социальную, духовную и физическую активность населения [44].
Участки загрязненного грунта с превышением нормативов по концентрации ЗВ негативно влияют на современное эколого-гигиеническое состояние окружающей среды и могут идентифицироваться как геоморфологически проблемные, а зачастую и онкогеопатогенные зоны. Такое состояние морфолитосистемы таит ряд угроз: а) здоровью человека, б) вторичного загрязнения сопредельных сред (поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, биоты), в) снижения качества трофических цепей [4, 8, 14-19, 29, 35, 36, 41-44].
Выявление структуры и тенденций пространственно-временной изменчивости экологического состояния окружающей среды для оценки качества жизни - одна из фундаментальных задач многих наук. Данный аспект и в геоморфологии стал одним из приоритетных направлений - экохимическая геоморфология. Новая отрасль, занимается
изучением и оценкой вклада химического состава и свойств морфолитосистемы в экологогигиеническое состояние и комфортность жизни на освоенных территориях.
Управление комфортностью условий неразрывно связано с качеством медикоэкологической ситуации и опирается на рациональное природопользование и целенаправленное вмешательство в систему «состояние окружающей среды - здоровье человека». Фундаментальной основой оптимизации такого вмешательства является эколитодиагностика
- способность распознавания (диагностика) экологического и гигиенического состояния земель, оценка и фиксирование энергомассопереноса в зоне взаимодействия природных и техногенных факторов. Эколитодиагностика, как важнейший инструмент экохимической геоморфологии, опирается на закономерности перераспределения и накопления вещества литопотоков в геосферах - литодинамики [8].
Изменчивость химизма морфолитосистемы - показатель ее функционирования
Рельеф и свойства его субстрата во многом контролируют геохимические процессы (миграцию, накопление, рассеяние веществ). Однако химические свойства грунтов служат не только индикаторами характера состояния морфолитосистемы, но и трассерами динамики веществ на физическом и физико-химическом уровнях, а также критериями уязвимости геоморфологической системы (подверженности суффозии, карсту, размыву и т.п. деградациям), т.е. - показателями ее функционирования. Геохимические показатели важны для оценки медико-экологической ситуации при диагностике геоморфологически проблемных зон, таящих или несущих прямую угрозу как жизни и здоровью населения, так сохранности и безаварийному функционированию антропогенных объектов.
Под функционированием подразумеваются направленные преобразования компонентов морфолитосистемы (состава, свойств пород и отложений, рельефообразующих денудационноаккумулятивных процессов) под воздействием природных и антропогенных факторов.
Диагностика изменчивости химических свойств грунтов позволяет, таким образом, решать и обратную научную и прикладную задачу - судить об особенностях состояния, изменчивости функционирования морфолитосистемы, геоэкологических и гигиенических последствиях преобразований [5, 8, 10, 14-18, 21, 22, 25, 29, 31, 32, 36, 41].
Диагностические признаки таких трансформаций, немало обусловленных антропогенным фактором, представлены классами показателей: 1) изменение исходного качества, 2) появление новых свойств, 3) формирование геохимических барьеров нового типа. Для каждого из них присущи свои критерии оценки последствий таких преобразований. В развернутом виде система классов выглядит следующим образом:
1. Изменение исходных, «фоновых» (в т.ч., природных) свойств, благодаря смещению вектора развития процессов в сторону преобладания техногенно обусловленных явлений, новых химических веществ, их изотопов и форм нахождения элементов:
а) кислотно-щелочной баланс (рН-реакция среды) - в кислотных условиях разрушаются цементирующие связи между минеральными частицами отложений, растворяются карбонатные породы, развиваются - карст, суффозия, обвалы, сели, оползни; в щелочных грунтах депонируются тяжелые металлы, придающие морфолитосистеме токсичные, гигиенически опасные свойства;
б) защита рельефа от деформаций уплотнением грунта химическими веществами -хемогенное рельефообразование (корки до 0,5 м и натеки в заброшенных горных выработках, где из насыщенных растворов кристаллизуются >30 техногенных новообразований -минералов: глоккерит, познякий, ксенасит и т.п.);
в) замедление денудации при определенных концентрациях в грунте битуминозных веществ, - благодаря увеличению связности частиц, интенсификации роста растений и увеличения густоты проективного покрытия;
г) ухудшение гигиенического состояния рыхлых отложений, снижающее уровень санитарно-эпидемиологического благополучия населения - увеличение доли опасных для здоровья живых организмов и миграционно подвижных форм химических веществ:
металлоорганических соединений, низкотемпературных токсичных термоформ Hg, разновидностей полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), изотопов макро- и микроэлементов и др.
2. Появление новых свойств - новообразований и химических веществ, не характерных прежде и гигиенически опасных для морфолитосистемы на данной территории:
а) На все преобразования рельефа, физико-химические воздействия на ландшафты и литосферу, в первую очередь откликаются почвообразовательные процессы. Возникают -новые почвенные слои (в результате деградации и аккумуляции грунтов, искусственного перераспределения грунтовых масс); новые типы почв («техноземы», «урбаноземы», «урбик»-прослои в грунте и т.д.) на интенсивно осваиваемых территориях. Они свидетельствуют о переходе биосферы в антропосферу;
б) другая отличительная особенность антропосферы - появление чуждых ингредиентов или даже ксенобиотиков (несовместимых с жизнью веществ). К ним относятся: гептил, диоксины, фураны, полихлорбифенилы, гексахлоран, пестициды, фунгициды, гербициды, некоторые тяжелые металлы, редкие и радиоактивные элементы и прочие опасные для здоровья вещества;
в) появляются новые реперы темпов осадконакопления: 1) прослои радиоактивных элементов, датируемые по времени событий - ядерных взрывов или аварий на АЭС; 2) трассеры потоков наносов и индикаторы динамически застойных зон: очаги накопления загрязняющих веществ в донных наносах поверхностных водных объектов. Повышенные темпы седиментации, угрожают здоровью экосистем и санитарно-эпидемиологическому благополучию населения;
г) новые трассеры энергомассопереноса - наиболее распространенный в урбосфере ПАУ-канцероген - бенз(а)пирен (БП). По существу, он включен в состав литопотоков: микрочастицы БП адсорбируются тонкодисперсными наносами и взвесями; накапливаются в грунте на механических, физико-химических, биохимических барьерах (седиментационных, кислородных, щелочных, сорбционных, поглощаются растениями и др.). Нахождение БП в определенных горизонтах разреза рыхлых отложений свидетельствует также и о хороших фильтрационных свойствах верхней толщи осадков (пески). Накопление сульфидов железа («ордзанд») характеризует повышенную кислотность и промывной режим грунтов. Засоление низин и акумуляция в них определенного комплекса химических соединений указывают на характер движения склоновых масс и перераспределение веществ в системе водосборного бассейна.
д) избыточное накопление химических веществ в рыхлых отложениях на землях разного функционального предназначения - провоцирует денудацию или аккумуляцию, создает бронирующий эффект, защиты поверхности от деформаций. В результате скоплений разного рода отходов, создания кладбищ, могильников и других отправлений жизнедеятельности человека формируются принципиально новые гео- или онкогеопатогенные очаги и зоны.
В ракурсе данного критерия, установлено: появились новые формы нахождения химических элементов. Резко увеличивается масса химических элементов, образующих техногенные соединения и не имеющих природных аналогов. Изменились потоки, интенсивность, и состав мигрирующих элементов. К природным мигрантам добавились техногенные. Возрастает роль металлов. Миграция железа возросла в тысячи раз, а рассеянных и цветных металлов - в миллионы. Возникли новые источники органических соединений, большая часть которых связана с селитебными территориями (урбанизированными, сельскими и промышленными). Появился и новый тип миграции, который геохимики называют «социальным». Социальная миграция химических веществ в первую очередь связана с громадным перемещением продуктов сельского и промышленного производства. Этот процесс по масштабам (объему и дальности переноса) превышает природный в сотни миллионов раз. Дальность перемещения перевозимых веществ измеряется десятками тысяч километров.
3. Возникновение новых или усиление роли уже существующих геохимических барьеров:
щелочные - на урбанизированных территориях и в районе функционирования предприятий стройиндустрии и черной металлургии; сорбционные - с изменением гранулометрического состава грунта; глеевые - в зонах подтопления; механические - на участках возникновения препятствий для перемещения грунта в зонах создания линейных и площадных положительных и отрицательных форм рельефа.
Незнание естественных природных накопительных барьеров, привело, по мнению ряда ученых, к гибели очагов древней цивилизации. Гибель произошла вследствие засоления грунтов, связанного с орошением земель сельскохозяйственных ландшафтов (испарительный барьер). Не уделяя внимания техногенным барьерам, мы рискуем потерять здоровье и жизнь. С физико-химическими барьерами связано снижение урожайности, потеря сельскохозяйственных земель из-за засоления и развитие ряда заболеваний, в основном, не инфекционных.
Плотины, создаваемые на реках с незапамятных времен, являются механическими барьерами для веществ, перемещаемых в водной среде. Механическими барьерами для дисперсных частиц, мигрирующих в приземных слоях атмосферы, стали лесополосы. Города, представляющие сложный по структуре техногенный рельеф, являются комплексными геохимическими барьерами, как в отношении атмосферного переноса, так и водного и почвенного транзита. На городской территории, благодаря вертикальной планировке, засыпке естественной дренажной сети, созданию искусственных коммуникаций и других техногенных преобразований, возникла сложная геохимическая обстановка. Сформировались техногенные потоки и аномалии, а также «социальные» барьеры накопления веществ, которые не имеют природных аналогов: зоны складирования и захоронения отходов.
Наиболее сложной и неизученной проблемой остается формирование комплексных техногенных барьеров за счет механизмов саморазвития природной и природно-техногенной систем. Часто, формирование одного из барьеров (например, механического - дамбы, насыпи или прорези дороги) влечет за собой формирование другого, возникающего в грунте - физикохимического, химического и биохимического.
Основные положения нового научного и прикладного направления
Экохимическая геоморфология, как новое направление в геоморфологии, исследует взаимоотношения человека, техногенных объектов и биоты с морфолитосистемой, обладающей неоднородными химическими свойствами.
Предмет изучения - состояние и изменчивость химизма морфолитоситемы под влиянием природной и антропогенной деятельности (процесс) и ответная реакция преобразованных ее свойств на здоровье населения, сохранность и функционирование антропогенных объектов -отклик на эти воздействия.
Пограничное местоположение морфолитосистемы, тесная взаимосвязь процессов, протекающих в ней с таковыми в атмосфере, поверхностной и подземной гидросфере, геологической среде, биосфере и антропосфере определяет комплексный характер исследований. Отсюда следует широкий диапазон выбора объектов исследования - от состояния грунта как на локальном (элементы рельефа; улицы, кварталы городов и поселков; участки берегов и дна водных объектов), так и региональном уровнях.
Данная отрасль географии предназначена для оценки текущего химического и экологогигиенического состояния земель и ориентирована на прогноз его развития, обеспечивающий своевременную корректировку человеческой деятельности, упреждение негативных последствий воздействия антропогенных и природных факторов для обеспечения рационального природопользования.
Основные составляющие методологии - эколитодиагностика, картографирование, моделирование и мониторинг. В исследованиях используются знания геоморфологии, геологии, геохимии, почвоведения, гидрологии, гидрогеологии, гигиены и санитарии, а также прикладных их отраслей.
Заключение
Деятельность человека уже оказала существенное геохимическое влияние на формирование антропосферы, изменив миграцию, концентрацию и распределение химических элементов. Этот процесс в различных частях Земного шара не везде одинаково интенсивен. Однако значительная часть изменений происходит довольно быстро, особенно на урбанизированных территориях. Они теснейшим образом связаны с техногенными изменениями рельефа. Решать проблемы экологии человека можно только на основе знаний закона «внутреннего динамического равновесия».
Одной из основ этих знаний, а также инструментов решения данных проблем является новое направление в геоморфологии - экохимическая геоморфология, опирающаяся на комплексное изучение изменчивости химизма морфолитосистемы и ее откликов при параллельном или направленном антропогенном или природном воздействиях.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ, проект № 13 -05-00570.
Литература
1. Алещукин Л.В. Влияние типа пород кристаллического фундамента на геохимию Си и № в почвах Карельской АССР. - В кн.: Вопросы изучения геохимии ландшафтов. - М.: Московский филиал Геогр. Общ. СССР, 1975, с. 11-12.
2. Алещукин Л.В., Ржаксинская М.В. Динамика поведения микроэлементов в системе «почва - растение» в условиях сопряженных ландшафтов Южной Карелии. - В кн.: Вопросы изучения геохимии ландшафтов. - М.: Московский филиал Геогр. Общ. СССР, 1975, с. 15-16.
3. Белякова Т.М. К методике ландшафтно-геохимических исследований в онкологии. - В кн.: Вопросы изучения геохимии ландшафтов. - М.: Московский филиал Геогр. Общ. СССР, 1975, с. 2-4.
4. Берг Л.С. Лёсс как продукт выветривания и почвообразования. Избранные труды. Т. 3 / Л.С. Берг. - М.: Изд-во АН СССР, 1960. - 550 с.
5. Богданов Н.А. Экологическое зонирование: научно-методические приемы (Астраханская область) / Н.А. Богданов - М.: Едиториал УРСС, 2005. - 176 с.
6. Богданов Н.А. Экологическая геоморфология: дополнения к терминологии - В кн.: V Щукинские чтения «Новые и традиционные идеи в геоморфологии». - М.: Географ. ф-т МГУ, 2005, с. 591-594.
7. Богданов Н.А. Теоретические основы и научно-практическое значение зонирования геоморфологически проблемных территорий // Геоморфология. 2005. № 4. С. 39-47.
8. Эколого-литодинамический подход: научные основы и методы оценки состояния территорий: автореф. дис. ... д-ра геогр. наук / Н.А. Богданов - М.: НПП ЭАЦ - ИГ РАН, 2008, 50 с.
9. Богданов Н.А. Рельеф и химическое загрязнение территорий. - В кн.: Материалы XXX Пленума геоморфологической комиссии РАН «Отечественная геоморфология: прошлое, настоящее, будущее». - СПб.: Санкт-Петербургский госуниверситет, 2008, с. 105-106.
10. Богданов Н.А. Индикация особенностей трансформации рельефа бэровских бугров при колебаниях уровня Каспия по геохимическим характеристикам // Известия НАН Азербайджана. 2010. № 4. С. 117-125.
11. Богданов Н.А. Химические свойства морфолитосистемы и диагностика территорий. - В кн.: Материалы XXXII Пленума Геоморфологической Комиссии РАН «Антропогенная геоморфология». - М.; Белгород: ИД «Белгород», 2012, с. 173-177.
12. Богданов Н.А. Результативность диагностики состояния территорий с использованием интегральных показателей загрязнения почв и грунтов, опирающихся на фон и гигиенические нормативы. - В кн.: Материалы Пленума Научного совета по экологии и гигиене окружающей среды Российской Федерации. РАМН, Минздравсоцразвития «Нучно-методологические и законодательные основы совершенствования нормативноправовой базы профилактического здравоохранения: проблемы и пути их решения» / под. ред. акад. РАМН Ю.Ф. Рахманина. - М.: ФГБУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина Минздравсоцразвития России, 2012, с. 69-72.
13. Богданов Н.А. Инновационный показатель гигиенического состояния территорий. - В кн.: Материалы VII научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в медицине» Г оа (Индия) // Академический журнал Западной Сибири. 2013. Т. 9. № 5 (48). С. 105-106.
14. Богданов Н.А., Бармин А.Н., Иолин М.М. Анализ микроэлементного состава почвогрунта при диагностике изменчивости состояния урбанизированных территорий // Проблемы региональной экологии. 2011. № 4. С. 76-81.
15. Богданов Н.А. Санитарно-гигиеническое состояние территории Астрахани: химическое загрязнение. / Н.А. Богданов, Е.Л. Миколаевская, Л.Н. Морозова, Л.Ю. Чуйкова, Ю.С. Чуйков. - Астрахань: Нижневолжский экоцентр, 2011. - 204 с.
16. Богданов Н.А., Сотсков Ю.П., Свечина Н.Н. Оценка химического загрязнения города Иваново // Метроном. Российско-Германский журнал здоровой экономики. 1994. № 3-4. С. 50-53.
17. Богданов Н.А. Геоэкология дельты Волги: Лиманский район. / Н.А. Богданов, Л.Ю. Чуйкова, Ю.С. Чуйков, Г.Л. Шендо, В.Р. Рябикин. - Астрахань: Нижневолжский экоцентр, 2012. - 276 с.
18. Богданов Н.А. Геоэкология дельты Волги: Икрянинский район. / Н.А. Богданов, Л.Ю. Чуйкова, Ю.С. Чуйков, Г.Л. Шендо, В.Р. Рябикин. - М.: Медиа-ПРЕСС, 2013. - 384 с.
19. Вопросы изучения геохимии ландшафтов. - М.: Московский филиал Геогр. Общ. СССР, 1975, 48 с.
20. Высоцкий Г.Н. О карте типов местопроизрастания. - В кн.: Современные вопросы русского сельского хозяйства. - СПб.: 1904, с. 81-94.
21. Геохимические барьеры в зоне гипергенеза /под ред. Н.С. Касимова и А.Е. Воробьева. - М.: Изд-во МГУ, 202. - 395 с.
22. Геохимия ландшафтов и география почв /под ред. Н.С. Касимова и М.И. Герасимовой. - Смоленск: Ойкумена, 2002. - 454 с.
23. Герасимов И.П. О движении почвенно-грунтовых масс на склонах. - В кн.: Новые пути в геоморфологии и палеогеографии. - М.: Наука. 1976. - с. 115-133.
24. Герасимов И.П. Современные рельефообразующие экзогенные процессы: уровень научного познания, новые задачи и методы исследования. - В кн.: Новые пути в геоморфологии и палеогеографии. - М.: Наука. 1976. -с. 155-162.
25. Герасимова М.И. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Учебн. Пособие /под ред. Г.В. Добровольского. / М.И. Герасимова, М.Н. Строганова, Н.В. Можарова, Т.В. Прокофьева - Смоленск: Ойкумена, 2003. - 268 с.
26. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. Методические указания. МУ 2.1.7.730-99. - М.: МЗ РФ, 1999. - 38 с.
27. Григорьев А.А. Закономерности строения и развития географической среды. Избранные теоретические работы. / А.А. Григорьев. - М.: Мысль, 1966. - 382 с.
28. Григорьев А.А. О Химической географии // Закономерности строения и развития географической среды. Избранные теоретические работы. М.: Мысль, 1966. С. 1645-170.
29. Груздев В.С. Комплексная оценка техногенного воздействия предприятий черной металлургии на окружающую среду центра Европейской России // автореф. дис. ... д.г.н. / В.С. Груздев. - М.: Госуниверситет по землеустройству, 2010. - 42 с.
30. Гусейнов А.Н. Ландшафтно-геохимические особенности Северного Прикаспия в связи с заболеваемостью населения Гурьевской области раком пищевода. - В кн.: Вопросы изучения геохимии ландшафтов. - М.: Московский филиал Геогр. Общ. СССР, 1975, с. 7-9
31. Зверева В.П. Техногенные воды оловорудных месторождений Дальнего Востока // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2007. № 1. - С. 51-56.
32. Зверева В.П., Костикова И.А. Гидрогеохимические закономерности экзогенных геологических процессов Европейской части России // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2007. № 4. - С. 324336.
33. Касимов Н.С., Кошелева Н.Е., Сорокина О.И., Бажа С.Н., Гунин П.Д., Энх-Амгалан С. Экологогеохимическое состояние почв г. Улан-Батор (Монголия) // Почвоведение. 2011. № 7. С. 771-784.
34. Лихачева Э.А. Тимофеев Д.А. Экологическая геоморфология. Словарь-справочник. / Э.А. Лихачева. -М.: Медиа-ПРЕСС. 2004, 240 с.
35. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов по их содержанию в снежном покрове и почве. - М.: Главное санитарно-профилактическое управление МЗ СССР. - Утв. 15 мая 1990 г. - № 5174-90. - ИМГРЭ, 1990, - 15 с.
36. Никифорова Е.М., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е., Новикова О.В. Пространственно-временные тренды загрязнения городских почв и растений соединениями свинца (на примере Восточного округа Москвы) // Вестн. МГУ. Сер. 5. География 2010. № 1. С. 11-19.
37. Никифорова Е.М., Кошелева Н.Е. Фракционный состав соединений свинца в почвах Москвы и Подмосковья // Почвоведение. 2009. № 8. С. 940-951.
38. Никифорова Е.М., Кошелева Н.Е. Полициклические ароматические углеводороды в городских почвах (Москва, Восточный округ) // Почвоведение. 2011. № 9. С. 1114-1127.
39. Нифонтов А.П. Оползни и инженерное строительство на Южном берегу Крыма. / А.П. Нифонтов. -Симферополь, 1940.
40. Обручев В.А. Лёсс как особый вид почвы, его генезис и задачи его изучения. Избранные работы по географии Азии. Т. 3. - М.: Географгиз. 1951. - с. 290-309.
41. Приоритеты профилактического здравоохранения в устойчивом развитии общества: состояние и пути решения проблем. - В кн.: Материалы Пленума Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды Российской Федерации (12-13 декабря 2013 г., РАМН и Минздрав РФ) / под ред. акад. РАМН Ю.А. Рахманина. - М.: НИИ экологии человека и гигиене окружающей среды им. А.Н. Сысина, 2013. - 474 с.
42. Раменский Л.Г. Введение в комплексное почвенно-геоботаническое исследование земель. / Л.Г. Раменский. - М.: Сельхозгиз, 1938. - 620 с.
43. Рыбкин В.С. Экологически обусловленные заболевания в Астраханской области. - В кн.: Материалы XI Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей / под ред. акад. РАМН, проф. Г.Г. Онищенко; акад.
РАМН, проф. А.И. Потапова. Т. I. / В.С. Рыбкин, Ю.С. Чуйков, Н.А. Богданов, Г.Л. Шендо. - М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителя и благополучия человека РАМН, 2012. - с. 673-676
44. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. СанПиН 2.1.7.1287- 03. М.: Минздрав РФ, 2003. - 18 с.
45. Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т.1. - М.: Научный Мир, 2006. - 696
с.
46. Трефилова Н.Я. Некоторые канцерогенные вещества в геохимических ландшафтах Северного Прикаспия. - В кн.: Вопросы изучения геохимии ландшафтов. - М.: Московский филиал Геогр. Общ. СССР, 1975, с. 5-7.
47. Федоров Л.А. Пестициды - токсический удар оп биосфере и человеку. / Л.А. Федоров, А.В. Яблоков -М.: Наука, 1999.
48. Чукова Ю.П. Эффекты слабых воздействий. / Ю.П. Чукова. - М.: Компания «Алес», 2002. - 426 с.
49. Penck W. Die morphologische Analyse. / W Penck. - Stuttgart: 1924. - 283 p.
