Прикладна геохімія

ПРИКЛАДНА́ ГЕОХІ́МІЯ — напрям геохімії, який за комплексом геохімічних методів ви­вчає закономірності роз­поділу хімічних елементів в обʼєктах довкі­л­ля, дає оцінку предметам, процесам та явищам, що є обʼєктами 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 повʼязана 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. обʼ­єд­нують 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 зʼясува­н­ня 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 звʼязку 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 обʼєктах 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 обʼєктах 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 обʼєктах 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 зʼясува­н­ня закономірностей міграції полютантів в обʼєктах 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 обʼєм 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 обʼєктах 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 Придністровʼя, 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 обʼєктів довкі­л­ля на значних територіях та виріше­н­ня про­блеми утилізації небезпечних від­ходів.

Нині у звʼязку 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 обʼєктів 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 компʼютерного моделюва­н­ня.

Завантажити статтю