Оградить и уничтожить
Геохимические барьеры – знакомое и новое средство защиты окружающей среды от неуемной человеческой деятельности.
В начале 1940-х в Советском Союзе проводились пионерские исследования в совершенно новой по тем временам области. Академик Борис Полынов и его ученики первыми стали изучать законы движения и накопления веществ в природных и антропогенных ландшафтах. А в 1961 году благодаря работам известного почвоведа Александра Перельмана оформились представления о геохимических барьерах. Так называют участки местности, на которых интенсивность миграции тех или иных веществ резко останавливается, что приводит к их локальному накоплению.
Искусственная плотина ГЭС вместе с водой удерживает массу живых организмов и осадочных веществ, собирая некоторые соединения в водохранилище. Естественными геохимическими барьерами выступают «черные курильщики» – мощные наросты нерастворимых сульфидов, которые образуются в местах выхода геотермальных вод на дно океана. Разница в температуре между поднимающимся из земной коры раскаленным солевым раствором и холодом нижних слоев воды может превышать 350 градусов – и поддерживает этот перепад температурный барьер «курильщика».
Накапливают определенные элементы и живые организмы, поэтому достаточно большие их массы служат естественными барьерами биогеохимической природы. Так, каменный уголь образовался из остатков растений, накопивших углерод в своих тканях, а отложения мела – из мириад раковин одноклеточных морских фораминифер. Недаром поначалу интерес к геохимическим барьерам был связан именно с поисками новых месторождений полезных ископаемых. Однако в настоящее время на первый план выступают другие задачи – прежде всего использование таких барьеров для снижения загрязнения окружающей среды.
«Шахтинское» дело
В 1990-х годах в России закрывалось огромное число нерентабельных угольных шахт. Это создало неожиданные и серьезные экологические проблемы, которые требовали незамедлительного решения. Одним из примеров может служить Кизеловский угольный бассейн в Пермском крае, где каменный уголь добывали еще с конца XVIII века. Когда шахты оказались закрыты, их быстро затопили грунтовые воды. При контакте с обнаженными породами эта вода подкислялась и обогащалась сульфатами железа, алюминия и тяжелых металлов. Отвалы горных пород – а их за время эксплуатации Кизелбасса накопилось около 35 млн м3 – также насыщали солями протекавшие через них осадки. Вся эта токсичная вода стала попадать в местные реки, сильно загрязняя хрупкие северные экосистемы.
Решению проблемы помогло установление искусственного геохимического барьера. Для обработки использовали отходы Березниковского содового завода. Складирование этих едких щелочных соединений само по себе создавало большие трудности, так что когда их решили отправлять на нейтрализацию кислых шахтных вод, это оказалось выгодным для всех. Такой «щелочной барьер» могут создавать и обычные, природные осадочные карбонаты. Сегодня прорабатываются технологии, позволяющие с их помощью удалять избытки фтора из воды, образующейся при сжигании больших масс угля на старых электростанциях.