Лекция № 1 Тема: введение

1. Отличие геохимического мышления, от химического.

2. История развития геохимии окружающей среды.

3. Связь геохимии окружающей среды с другими науками.

Геохимия окружающей среды (ГОС) изучает содержание, распределение и миграцию химических элементов в верхней оболочке Земли, населенной животными и растительными организмами (биосфере) с позиции решения проблем охраны окружающей среды. В ГОС большое внимание уделяется миграции и концентрации химических элементов, происходящих в биосфере под воздействием антропогенных процессов.

1. Отличие геохимического мышления от химического

ГОС является составной частью науки геохимия ландшафтов, которая в свою очередь входит в другую крупную научную систему – общую геохимию. Очень часто геохимию определяют как химию Земли. В этом определении есть доля истины. Но есть и существенные различия между химией и геохимией. Простое перенесение всех химических закономерностей на поведение химических элементов в Земле не позволит ни объяснить их истинное поведение в различных оболочках, ни дать прогноз их поведения в результате каких-то изменившихся условий. Александр Ильич Перельман даже особо отмечает (1990) различия «химического» и «геохимического» мышлений. Выделяют следующие отличия поведения химических элементов в Земле, а точнее — даже в отдельных ее оболочках, от их поведения в лабораторных условиях:

Во-первых, это крайне неравномерная распространенность химических элементов в земной коре. В лабораториях обычно не возникает проблемы для осуществления реакций с равными молярными концентрациями элементов. В земной коре содержание одних элементов в миллиарды раз меньше, чем других. В этих условиях у части из них остаются нереализованными многие химические свойства. Так, элементы с малой концентрацией часто не могут образовать достаточное число собственных минералов, попадая в виде примесей (закономерных и случайных) в «чужие» минералы.

Во-вторых, многие внешние факторы, такие как температура, давление, освещенность и др., в условиях земной коры ограничены гораздо более узкими рамками, чем те, которые существуют в лабораториях. Разница будет особенно большой, если рассматривать не всю земную кору, а только ее внешнюю часть — биосферу, в которой обитают живые организмы. Следует отметить, что в экологической геохимии рассматривается в основном именно эта сфера Земли. Ограниченность изменения основных внешних факторов миграции ведет к ограничению проявления многих свойств элементов.

В-третьих, в определенной части земной коры химические элементы находятся не только в виде солей (минералов) или растворов, но и образуют довольно разнообразные формы нахождения — системы относительно устойчивых химических равновесий. Пока элементы остаются в этих системах, они не могут проявлять свои собственные свойства. Для этого должны быть разрушены формы совместного нахождения элементов (подробнее см. гл. 3). Многие из них в условиях отдельных оболочек Земли довольно устойчивы.

В-четвертых, в природных условиях практически никогда не происходят реакции только между отдельными определенными элементами. В них участвуют (хотя и в различной мере) очень многие химические элементы. (В соответствии с законом Кларка—Вернадского в каждом природном объекте присутствуют все химические элементы.) Конечно же, не все они, в прямом смысле, участвуют в определенных химических реакциях. Многие из этих элементов ускоряют или замедляют реакции, другие — создают определенные щелочно-кислотные и т.п. условия, часть из них входит в состав новых образований в виде закономерных и случайных примесей.

Следует также подчеркнуть, что в биосфере все химические реакции происходят или с участием живых организмов, или в среде, созданной под их влиянием. Это определяется одним из законов Владимира Ивановича Вернадского и еще раз подчеркивает отличие процессов, происходящих в биосфере, от реакций, осуществляемых в лабораториях, а также от реакций, идущих в других оболочках и ядре Земли.