Прикладна геохімія

ПРИКЛАДНА́ ГЕОХІ́МІЯ  — напрям геохімії, який за комплексом геохімічних методів вивчає закономірності розподілу хімічних елементів в об’єктах довкілля, дає оцінку предметам, процесам та явищам, що є об’єктами практичної діяльності людини або впливають на цю діяльність та на умови існування людини в біосфері. Наукові основи П. г. закладено в працях В. Вернадського; у СРСР — О. Виноградова, Л. Овчинникова, О. Перельмана, Ю. Саєта, О. Ферсмана; у Норвегії — В.-М. Ґольдшмідта, у США — Ф.-В. Кларка, Х.-Е. Хокса, Дж.-С. Вебба та ін. Вона історично пов’язана з першими дослідженнями з видобутку корисних копалин. Значна експлуатація сировинних мінеральних ресурсів на початку 20 ст. сприяла розвитку геохімічних досліджень прикладного напряму.

Проблеми П. г. об’єднують багато напрямів, серед яких значний розвиток отримали на початку 1950-х рр. пошукова геохімія, а на початку 1970-х рр. — екологічна геохімія. У цей період одними з перших в Україні проблеми П. г. почали вивчати Б. Міцкевич, Е. Соботович, Е. Жовинський, А. Травлєєв, В. Суярко, А. Самчук, О. Адаменко та ін. Як основний напрям пошукової геохімії була створена школа пошукової та екологічної геохімії, яку розвивають І. Кураєва, Н. Крюченко та ін.

Бурхливий розвиток пошукової геохімії в Україні в 1950-х рр. і різкий спад на початку 1990-х рр. обумовлений відкриттям на той час родовищ, що виходять на земну поверхню, а також із значним антропогенним навантаженням. Тому в умовах переходу до пошуків родовищ корисних копалин, що залягають на значній глибині, потрібно було створити нові, більш економічні та ефективніші методи. Розроблення геохімічних методів пошуків корисних копалин і з’ясування умов їх застосування в Україні базується на результатах ландшафтно-геохімічних досліджень, а також на фізико-хімічних параметрах, отриманих за допомогою термодинамічного аналізу, експериментальних досліджень і математичного моделювання. Роботи з геохімії окремих елементів із використанням принципово нових фізико-хімічних методів дослідження дали змогу розробити принципово нові літохімічні, гідрохімічні, біогеохімічні та атмохімічні методи пошуків корисних копалин, трасування зон тектонічних порушень і вирішення інших геологічних завдань. Уперше під час розроблення геохімічних методів пошуків був використаний термодинамічний аналіз умов рівноваги системи розчин–порода, що дає змогу визначати спрямування природних процесів, виконувати розбракування рудних і техногенних аномалій та вдосконалювати геохімічні методи пошуків. Особливого значення набула розроблена концепція визначення кількісного зв’язку інтегрального вмісту хімічних елементів загальної площі вторинного сольового ореолу з його інтегральним вмістом на поверхні рудного тіла глибокого залягання, що відкриває нові можливості локального прогнозування та пошуків.

За короткий час було вивчено закономірності розподілу хімічних елементів та їхніх сполук в об’єктах довкілля (ґрунти, води, донні осади, сніг) в умовах міських агломерацій. Аналогічні дослідження виконано для агроландшафтів різних природних зон України: визначено фонові й аномальні концентрації низки хімічних елементів у різних ландшафтно-геохімічних зонах України. Детальні дослідження виконано на території Карпатського біосферного заповідника. Вони є прикладом комплексних еколого-геохімічних досліджень з визначення фонового та аномального вмісту хімічних елементів в об’єктах довкілля різних гірських ландшафтів, виявлення особливостей рудних і техногенних аномалій, літо-, біогеохімічних індикаторів техногенного забруднення.

Акумуляція досягнень актуальних напрямів розвитку екологічної геохімії — геохімії ландшафтів, геохімії ґрунтів, екологічної гідрогеохімії, біогеохімії, фізико-хімічного моделювання геохімічних процесів — забезпечує комплексний підхід до вивчення довкілля. Виявлені закономірності розподілу хімічних елементів в об’єктах довкілля та умов їх міграції та концентрації, а також результати експериментальних робіт з визначення сорбції та десорбції речовин середовища депонування уможливили не лише визначення території екологічної небезпеки, але й напрацювання рекомендації щодо їх ліквідації.

Для з’ясування закономірностей міграції полютантів в об’єктах довкілля особливу увагу потрібно приділяти дослідженню формоутворення хімічних сполук у ґрунтах. Визначення форм знаходження надзвичайно важливе для дослідження біогеохімічних процесів трансформації сполук у біокосних системах. Проведено значний об’єм експериментальних та аналітичних робіт з визначення впливу фізико-хімічних властивостей ґрунтовопоглинальних комплексів, комплексоутворення та сорбції на мобільні форми мікроелементів. Завдяки цьому розроблено молекулярно-колоїдну модель утворення мобільних форм токсичних елементів у ґрунтах. Цю модель використовують у еколого-геохімічних дослідженнях техногенно порушених і умовно чистих територій.

Пошукова та екологічна геохімія використовують єдині аналітичні методи та технології визначення вмісту хімічних елементів в об’єктах довкілля та міграції мікроелементів у трофічному ланцюгу, що стає основою багатоцільових еколого-геохімічних карт. Такі карти дають змогу визначати природу виявлених геохімічних аномалій і використовувати їх для локального прогнозування корисних копалин або визначення територій екологічної небезпеки. Моно- та поліелементні геохімічні карти стають основою для виділення геохімічних провінцій, що характеризуються перевагою вмісту окремих хімічних елементів та недостатністю інших. Таким прикладом може бути фтороносна провінція на території Подільського Придністров’я, де кристалічні породи фундаменту та осадових відкладів відзначаються наявністю родовищ та рудопроявів флюориту та підвищеним вмістом фтору. Визначення умов накопичення низки хімічних елементів рослинністю дозволили за коефіцієнтами біологічного накопичення побудувати відповідні карти та провести біогеохімічне районування території України. Доведена ефективність еколого-геохімічних карт за рухомими формами хімічних елементів при вирішенні прикладних завдань — виявлення зон тектонічних порушень, перспективних територій для пошуків корисних копалин, територій умовно чистих (для вирощування екологічно чистої продукції) та небезпечних для проживання людини, локальних територій з аномальним вмістом токсичних елементів і сполук, що викликають ендемічні захворювання населення.

Особливого значення набули дослідження ізотопної геохімії та радіогеохронології щодо визначення абсолютного віку порід кристалічного фундаменту, хроностратиграфії докембрію, при побудові стратиграфічних схем та державних геологічних карт різного масштабу.

Після Чорнобильської катастрофи розвинуто геохімію техногенезу. Було проведено дослідження щодо наслідків радіоактивного забруднення об’єктів довкілля на значних територіях та вирішення проблеми утилізації небезпечних відходів.

Нині у зв’язку з розвитком нових аналітичних методів вивчення речовини П. г. поєднує великий комплекс наукових напрямів: геохімічні методи прогнозу, пошуків, розвідки та видобутку рудних і нерудних корисних копалин; процеси збагачення та комплексного використання руд; вивчення особливостей та оцінка ступеня забруднення об’єктів довкілля; задачі токсикології та епідеміології (медичної геохімії); геохімічне картування як основа пошукової та екологічної геохімії; еколого-геохімічна оцінка сільськогосподарських земель та продукції; еколого-геохімічні дослідження міських агломерацій; геохімічні методи ремедіації забруднених територій, інженерної геохімії; радіоізотопної геохімії та радіогеохронології; геохімії техногенезу; математичного та комп’ютерного моделювання.

Завантажити статтю