Геохимические ландшафты
Особо следует отметить, что такая громадная природная структура, как биосфера, не может быть однородной. Следовательно, в различных ее частях безопасность жизнедеятельности людей определяется целым рядом меняющихся природных и техногенных факторов. Переход биосферы в ноосферу (по крайней мере, в переживаемый нами период) не уменьшил эту неоднородность. Разработка мероприятий для конкретного увеличения безопасности жизнедеятельности в разных частях биосферы стала одной из причин, побудивших разделить биосферу на отдельные составляющие ее части - своеобразные "кирпичики", из которых построена эта гигантская природная структура.
Каждая из таких частей должна сохранять основную особенность биосферы - ее биокосность. В каждой из них должно проявиться своеобразие биологического круговорота химических элементов, а при значительной техногенной нагрузке - и своеобразие техногенной миграции и концентрации элементов. У каждой из этих частей должны быть определенные источники энергии, обеспечивающей миграцию элементов. При соблюдении этих условий в каждой такой части биосферы воздействие постоянных природных факторов на процессы жизнедеятельности будет одинаковым.
Кроме того, в составных частях биосферы должны складываться условия и для определенной производственной деятельности. Следовательно, в пределах таких участков биосферы должны действовать и относительно однородные техногенные факторы, негативно действующие на безопасность жизнедеятельности. Таким образом, в частях биосферы, отвечающих перечисленным требованиям, должны проводиться сравнительно одинаковые мероприятия, повышающие безопасность жизнедеятельности людей.
Опыт многочисленных работ по изучению особенностей биосферы показал, что перечисленные условия в наибольшей мере соответствуют разделению биосферы на отдельные части, именуемые геохимическими ландшафтами.
Что такое геохимический ландшафт? Учитывая основополагающие труды Б.Б. Полынова, М.А. Глазовской, А.И. Перельмана, геохимическим ландшафтом можно считать участок биосферы, обладающий, как и она, таким важнейшим свойством, как биокосность. Его верхнюю часть составляет атмосфера, а нижнюю - коренные горные породы, подземные воды. Кроме того, каждый обособляемый геохимический ландшафт имеет своеобразные характерные отличия, определяющие особенности миграции и концентрации веществ (атомов химических элементов и их соединений) в его пределах. Эти характернейшие отличия было предложено (В.А. Алексеенко, 1981,1982,1986,1990, 2000) рассматривать на отдельных таксономических уровнях. В зависимости от конкретной климатической и ландшафтно-геохимической обстановки число таких уровней с характерными отличиями в миграции и концентрации веществ может изменяться. Рассмотрим характеристику ландшафтов с использованием таксономических уровней несколько подробнее.
На первом таксономическом уровне учитываются основные формы движения материи. По этому признаку отдельные ландшафты могут быть объединены в абиогенные, биогенные и техногенные (антропогенные). В абиогенных несущественна роль и БИКа, и антропогенного воздействия. К ним относятся центральные части Антарктиды и Гренландии, горные ледники. В биогенных явно выражен биологический круговорот элементов (БИК). В техногенных БИК нарушен, а определяющим видом миграции является техногенная (социальная).
На втором уровне объединение отдельных ландшафтов происходит с учетом особенностей ведущего вида миграции. По этому признаку среди биогенных ландшафтов в первую очередь обособляются отличающиеся друг от друга по БИКу и количеству ежегодно производимой биомассы леса, степи (луга, саванны), пустыни, тундры и верховые болота, примитивные пустыни. Среди техногенных обособляются сельскохозяйственные, промышленные, лесотехнические, дорожные, населенных пунктов (селитебные) ландшафты, также отличающиеся друг от друга по особенностям ввоза в них и вывоза различных веществ.
На третьем таксономическом уровне и в биогенных, и в техногенных ландшафтах учитываются важнейшие особенности почв, определяющие перемещение и концентрацию в них химических элементов. Так, в первую очередь учитывается окислительно-восстановительная обстановка (наличие или отсутствие свободного кислорода и сероводорода), затем щелочно-кислотные условия, а также наиболее распространенные и интенсивно перемещающиеся, так называемые типоморфные химические элементы.
Четвертый уровень характеризует особенности состава подземных вод.
На пятом уровне учитывается атмосферная миграция. При этом выделяются ландшафты, подверженные воздушной эрозии, не подверженные эрозии, и с отложением переносимого по воздуху материала.
На шестом уровне принимаются во внимание особенности развития (или отсутствия) многолетней мерзлоты.
Седьмой уровень характеризует особенности рельефа местности, влияющие на миграцию элементов.
На восьмом уровне учитываются особенности почвоподстилающих горных пород, из которых химические элементы постоянно поступают в верхние части ландшафтов.
Ландшафты, отличающиеся хотя бы одним из перечисленных признаков, считаются отличными друг от друга. Однако часто бывает необходимо объединять ландшафты по признакам, учитываемым на определенном классификационном уровне. Для разработки мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности наиболее часто объединяют для последующих исследований в отдельные группы различные биогенные, техногенные ландшафты, ландшафты с развитием многолетней мерзлоты или же подверженные воздушной эрозии и т.д. Ясно, что безопасность жизнедеятельности в биогенных ландшафтах будет в значительной мере зависеть от природных факторов, тогда как в техногенных - и от природных, и от техногенных. При этом роль последних в большинстве случаев будет определяющей. В районах с развитием многолетней мерзлоты различные процессы жизнедеятельности в той или иной мере будут связаны именно с этим природным фактором.
Так как геохимические ландшафты отличаются условиями миграции, то и концентрация в них химических элементов часто бывает резко различной. В связи с этим одинаковые предприятия, находящиеся в разных ландшафтно-геохимических условиях, могут в одном регионе быть практически безвредными (малоопасными), а в другом создавать экологическую обстановку, опасную для жизнедеятельности. Для населения, особенно много поколений проживавшего в определенной ландшафтно-геохимической обстановке, резкая смена ее обычно вызывает осложнения в здоровье.
Массовые переселения людей и последующая безопасность их жизнедеятельности связаны еще одной проблемой с геохимическими ландшафтами. Для сохранения многих природных ландшафтов плотность населения, а часто даже число посещений их людьми, строго ограничены. В ряде случаев уничтожение определенных природных ландшафтов (например, в курортных зонах) не только грозит ухудшением условий жизни и безопасности проживающих в данной местности, но и лишает их работы. После распада СССР и в связи с ведением локальных войн подобные проблемы возникли на Черноморском побережье России и в целом на Западном Кавказе.
Число примеров, показывающих связь ландшафтно-геохимической обстановки с безопасностью жизнедеятельности, довольно велико.
Для вопросов безопасности жизнедеятельности, решаемых на региональном уровне, можно пользоваться картами геохимических ландшафтов с масштабами от 1: 1000000 до 1: 500000. Такие карты изданы для значительной части европейских регионов России и для некоторых - в Сибири. Для решения более локальных проблем безопасности жизнедеятельности (районных, городских) целесообразно использовать более крупномасштабные (до 1: 10000) карты геохимических ландшафтов.
Геохимические барьеры
Как и в биосфере в целом, в пределах отдельных ландшафтов и в их группах, составленных по определенным признакам, практически непрерывно идет перемещение атомов химических элементов, часто с изменением форм их нахождения. Другими словами, идут процессы миграции. Однако их интенсивность в разных участках биосферы может весьма различаться. Само же перемещение, как правило, можно ограничить в пространстве, выделив своеобразный миграционный поток.
Участки биосферы (и даже земной коры), на которых в миграционном потоке на коротком (по сравнению с его протяженностью) расстоянии резко уменьшается интенсивность миграции химических элементов и, как следствие этого процесса, повышается их концентрация, получили название геохимических барьеров. Этот термин был предложен в 1961 г. А.И. Перельманом. Им же были разработаны основы учения о геохимических барьерах, которое к настоящему времени стало одной из важнейших частей целого ряда наук о Земле.
В последние десятилетия многие химические элементы стали поступать в биосферу в концентрациях, не характерных для верхних частей земной коры. Связано это с резко увеличившейся антропогенной деятельностью. Распределение таких элементов очень часто неравномерно не только в пределах всей биосферы, но даже в пределах одной части определенного ландшафта. Возникли участки, в которых стало опасно выращивать сельскохозяйственные культуры (они становились токсичными), и даже такие, в пределах которых стало небезопасным вообще находиться. Не изучив такие участки, как правило, являющиеся геохимическими барьерами, невозможно их ликвидировать и предотвратить их образование. Кроме того, их невозможно быстро выделить без проведения специальных исследований (ботанических, геохимических и т.д.).