Геохімія техногенезу

ІЗОТОПНО-ГЕОХІМІЧНІ АСПЕКТИ ВИНИКНЕННЯ ЖИТТЯ НА ЗЕМЛІ В РАННЬОМУ ДОКЕМБРІЇ

Ю.М. Деміхов — 2025-12-23

Час появи життя та кисню на Землі є дискусійним. З метою пошуку ознак наявності життя й еволюції зовнішніх оболонок Землі, зокрема часу появи в атмосфері кисню, було проведено комплексне ізотопно-геохімічне дослідження порід та гідротермального флюїду родовищ докембрію Українського щита та порід Криворіжської надглибокої свердловини. Об’єкти, у яких було досліджено вміст Н2О і СО2 та ізотопний склад вуглецю СО2 у газово-рідких включеннях у кварці, піриті й польових шпатах у системі олігоклаз, ортоклаз-мікроклін-альбіт, належать до двох регіонів (мегаблоків) Українського щита й одночасно характеризують три вікові групи – мезоархейську, неоархейську та палеопротерозойську. Отримані результати дали змогу виявити еволюцію екзогенних процесів та ознаки наявності життя в зовнішніх оболонках Землі, зокрема часу появи в атмосфері кисню. Свідченням наявності життя вважається зменшення вмісту важкого вуглецю 13С у речовині. Згідно з нашими даними, лише починаючи з палеопротерозою спостерігається зменшення вмісту 13С в СО2 гідротермального флюїду, яке характерне для біогенного походження. Імовірним поясненням цього явища може бути зміна кількості кисню у верхніх оболонках Землі, що збігається з відомою оцінкою еволюції вмісту кисню в атмосфері Землі. Встановлено послідовне зменшення як вмісту вуглекислого газу, так і вмісту важкого вуглецю 13С у ньому в гідротермальних флюїдах минералоутворення золото- та урановорудних систем Українського щита від мезоархею до палеопротерозою. Підтверджено, що Велика киснева подія, тобто збільшення вмісту кисню в атмосфері Землі і відбулася в палеопротерозої між 2550 та 2000 млн років тому. Показано, що зменшення вмісту вуглекислого газу в гідротермальному флюїді докембрію відбулось у неоархеї між 2700 та 2550 млн років тому, тобто раніше збільшення в палеопротерозої вмісту кисню в атмосфері (Великої кисневої події) та утворення величезних покладів карбонатів.

ГЕОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ЗАБРУДНЕННЯ ҐРУНТІВ УКРАЇНИ ПІД ЧАС ВІЙНИ

Ю.О. Ольховик — 2025-12-23

Під час повномасштабного вторгнення Росії в Україну в районі інтенсивних воєнних дій відбувається деградація грунтів і виникають техногенні ландшафтно-геохімічні аномалії внаслідок ракетно-артилерійських обстрілів на площі в десятки тисяч квадратних кілометрів. Зміну ландшафтів і геохімічні аномалії підвищеного змісту важких металів у грунті традиційно пов’язують із численними вибухами боєприпасів. Інтенсивність і масштаби війни поставили перед екологами та виробниками сільськогосподарської продукції проблему забруднення грунтів залишками вибухових речовин (тротил, гексоген, динітротолуол), які є токсичними речовинами. Детонація низького порядку або часткова детонація боєприпасів із значним строком зберігання утворюють достатньо великі за розміром частинки токсичних вибухових речовин, які осідають на грунт і утворюють локальні джерела забруднення з концентрацією до декількох грамів на квадратний метр. Сільськогосподарське виробництво на землях, які зазнали інтенсивний вплив артилерійських обстрілів, може призвести до наявності в продукції помітних слідів токсичних компонентів вибухових речовин, що унеможливіть безпечність споживання, а отже, експорт зернових культур. Кількісну оцінку рівнів забруднення внаслідок осадження залишків бризантних ВР необхідно визначати шляхом відбору проб. Ситуація мозаїчності забруднення потребує розробки спеціальної методики, яка передбачитиме як рівномірну сітку точок пробовідбору, так і згущення проб поблизу чітко виражених локальних джерел забруднення. Зазначено актуальність розробки і впровадження комплексу заходів щодо контролю рівня забруднення грунтів сільськогосподарського призначення як основи економічної оцінки вибраної для відповідної локації стратегії повоєнного використання сільськогосподарських угідь.

РОЗПОДІЛ 40K У ТКАНИНАХ ПРІСНОВОДНИХ РИБ ЯК ІНДИКАТОР РАДІОЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ РІЧКИ ЗДВИЖ

Р.Г. Махінько — 2025-12-23

У статті представлено результати радіоекологічного дослідження, спрямованого на оцінку просторового (анатомічного) розподілу природного радіонукліду калію-40 (⁴⁰K) у тканинах прісноводних риб річки Здвиж (Житомирська область, Україна) як можливого індикатора екологічного стану водного середовища в умовах постчорнобильського періоду. Дослідження здійснено на чотирьох видах риб із різною трофічною спеціалізацією: Hypophthalmichthys molitrix (Valenciennes, 1844), Cyprinus carpio (Linnaeus, 1758), Carassius gibelio (Bloch, 1782) і Esox lucius (Linnaeus, 1758). Для кожного виду проаналізовано два ключові анатомічні сегменти – м’язову тканину (тушу) та голову з внутрішніми органами. Вимірювання рівнів ⁴⁰K виконували методом гамма-спектрометрії за допомогою сертифікованого сцинтиляційного обладнання (МКС-АТ1315), з дотриманням стандартів контролю якості (ДСТУ ISO 10012:2005). Результати дослідження свідчать про виразну анатомічну специфіку накопичення ⁴⁰K: у всіх видів зафіксовано переважне зосередження радіонукліду в м’язовій тканині порівняно з внутрішніми органами. Найвищу питому активність ⁴⁰K (156,00 Бк/кг) виявлено в щуки, що є хижаком верхнього трофічного рівня. Це свідчить про ймовірний вплив трофічного статусу на рівень біоакумуляції природного калію, що може вказувати на ефект біологічної магніфікації. У товстолобика, як рослиноїдного виду, концентрації були значно нижчими (85,80 Бк/кг у м’язах), що також підтверджує міжвидову варіабельність. Статистичний аналіз показав, що стандартне відхилення в межах кожного сегмента не перевищувало 12 %, що підтверджує стабільність метаболічного профілю тканин і достовірність вимірювань. Уперше для цієї гідроекосистеми здійснено комплексну оцінку анатомічного розподілу природного радіонукліду у рибах, що дало змогу виявити нові аспекти радіоекологічної структури водного середовища Українського Полісся. На основі отриманих результатів обґрунтовано можливість застосування показників розподілу ⁴⁰K як індикаторів стану середовища, що має значення для довгострокового екологічного моніторингу та формування рекомендацій із безпечного використання водних біоресурсів. З екологічного погляду концентрації ⁴⁰K у всіх зразках не перевищували регіональних фонових рівнів, що свідчить про відсутність радіаційного навантаження на екосистему річки Здвиж. Дослідження поглиблює розуміння впливу постчорнобильських чинників на водну біоту та пропонує аналітичну модель для подальших мультивидових досліджень у контексті екометаболічного аналізу.

ЩОДО ОЦІНКИ РИЗИКУ ВЖИВАННЯ ПИТНИХ ВОД У ДЕЯКИХ РЕГІОНАХ УКРАЇНИ

Ю.О. Ольховик — 2025-12-23

Оцінка екологічного ризику в умовах зростання антропогенного навантаження є дієвим інструментом управління станом навколишнього середовища і основою прийняття оптимальних рішень у галузі забезпечення екологічної безпеки. Тому кількісна оцінка таких ризиків стає актуальним завданням і потребує ретельного та зваженого розгляду з огляду на суттєву різницю концепції санітарно-гігієнічного нормування і концепції екологічного ризику. Якщо перша передбачає існування порогу небезпечного впливу конкретної речовини, то методологія оцінки ризику базується на безпороговій моделі, яка прогнозує імовірне зростання захворюваності, спричинене дією токсичних речовин. У статті критично розглянуто результати кількісної оцінки ризику вживання питної води із Херсонського родовища підземних вод і системи централізованого водопостачання міста Миколаєва, що опубліковані у наукових виданнях України. Показано, що автори у розрахунку неканцерогенного ризику вживання питних підземних вод за безпороговим методом використовували неадекватні формули визначення ризиків, що призвело до отримання неточних висновків щодо катастрофічних рівнів небезпеки для населення. Фактичні концентрації Mn та F у питних підземних водах Херсонського родовища не перевищують гранично допустимих концентрацій (ГДК), таким чином, наявність зазначених елементів у воді у постійному її споживанні практично не впливає на здоров’я людини згідно із визначенням поняття «гранично допустима концентрація». У статті надаються перераховані рівні ризиків вживання води з наявністю зазначених елементів, які відповідають діапазонам «задовільний» для Mn і «прийнятний» для F. Цей висновок співпадає із результатами застосування методики, рекомендованої Агентством із захисту навколишнього середовища США, для визначення індексу небезпеки Mn та F у питних підземних водах Херсонського родовища і залишкового хлору у питній воді м. Миколаєва. Для Mn та F індекс небезпеки HQ < 1, таким чином, ризик виникнення шкідливих ефектів відсутній або зневажливо малий. Індекс небезпеки наявності залишкового хлору HQ становить 5,1 > 1, що свідчить про незадовільну екологічну безпеку мешканців Миколаєва, пов’язану із якістю питної води.

ВРАХУВАННЯ ДИНАМІКИ ІНФІЛЬТРАЦІЇ В ЗАДАЧАХ НОРМУВАННЯ СКИДУ ЗАБРУДНЮВАЛЬНИХ РЕЧОВИН ІЗ ПОВЕРХНЕВИМ СТОКОМ

О.А. Проскурнін — 2025-12-23

Статтю присвячено проблемі розрахунку обсягу дощових стічних вод із водопроникних поверхонь у задачах нормування скидів забруднювальних речовин у водні об’єкти. Проблема існуючої методології нормування полягає у тому, що розрахунок не враховує динаміки зміни водопроникності ґрунту. У статті розглянуто різні математичні моделі інфільтрації дощової води у ґрунт земної поверхні. Зазначено, що деякі описані в літературі моделі інфільтрації не мають достатньої апробації і з цієї причини не рекомендовані для використання в задачах нормування скидів забруднювальних речовин зі стічними водами. Також, на думку авторів, низка існуючих методів розрахунку витрати дощових вод не є доцільною у цих задачах через велику обчислювальну складність. У статті приділено увагу експоненційній моделі інфільтрації Хортона, широко представленій у науковій літературі, та розрахунку кількості дощових стічних вод CN-методом. Зазначається, що в разі використання моделі Хортона потрібно враховувати початкову затримку стоку дощових вод, спричинену двома факторами: можливою високою початковою інфільтрацією та заповненням водою западин на поверхні. Виведено формулу розрахунку початкової часової затримки стоку дощових вод. Зазначено, що проблема використання моделі Хортона полягає також у невизначеності її параметрів. Ця обставина перешкоджає її використанню в задачах нормування скидів забруднювальних речовин із дощовими стічними водами, оскільки це потребуватиме на всіх підприємствах-водокористувачах проводити трудомісткі та витратні дослідження властивостей ґрунту на водозбірній території. У статті наводиться демонстраційний розрахунок витрат дощових стічних вод різними методами на прикладі водозбірної території локомотивного депо ім. Т. Г. Шевченка (м. Сміла Черкаської області). Звертається увага на суттєву різницю результатів розрахунку різними методами. Авторами зроблено висновок на користь використання в задачах нормування скидів CN-методу, який опосередковано враховує динаміку водопроникності ґрунту. Реалізація цієї пропозиції потребуватиме, по-перше, внесення змін до існуючої методичної бази розрахунків гранично-допустимих скидів речовин у водні об’єкти, по-друге, ідентифікацію водозбірної поверхні підприємств відповідно до класифікації Служби охорони природних ресурсів США.

ЕКОЛОГО-ГЕОХІМІЧНА ОЦІНКА ПІДПРИЄМСТВ ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ ДОНБАСУ

О.М. Дудік — 2025-12-23

У статті наведено результати еколого-геохімічної оцінки підприємств чорної металургії Донбасу. Основним об’єктом досліджень було вибрано одне з найстаріших металургійних підприємств України – Донецький металургійний завод і компоненти довкілля у його промзоні та на прилеглих територіях. Здійснено еколого-геохімічну оцінку всіх видів мінеральної сировини, яка використовується металургійними підприємствами, їх газопилових викидів у приземну атмосферу, твердих відходів усіх виробництв. Визначено вміст у них 39 хімічних елементів, побудовані еколого-геохімічні моделі (спектри). Детальне еколого-геохімічне картування промислової зони цого заводу та прилеглих до неї густонаселених районів Донецька дало можливість визначити масштаби й геохімічні особливості впливу на компоненти довкілля цього підприємства чорної металургії Донбасу. Встановлено ділянку площею 11 км2, на якій під впливом металургійного виробництва відбулися незворотні перетворення компонентів довкілля. У будові техногенних літохімічних аномалій беруть участь 14 хімічних елементів, провідне місце серед яких належить елементам першого класу небезпеки – Hg, Pb, Zn, As. Здійснено також оцінку впливу на довкілля металургійного підприємства вторинної переробки відходів кольорових металів «Донкавамет», який розташований на відстані 2–4 км від Донецького металургійного заводу. Негативний вплив сучасних активних воєнних дій на зміну довкілля потребує розробки й виконання «Програми еколого-геохімічного відновлення території Донбасу в повоєнний період». Для цього будуть корисні досвід і результати еколого-геохімічної оцінки підприємств чорної талургії Донбасу, викладені у статті.