Исторически сложилось так, что на Южном Урале горнодобывающая и перерабатывающая отрасли промышленности оказывают огромное влияние на жизнь человека и на природу. Открытие многочисленных колчеданных месторождений в ХХ веке привело к интенсивному развитию цветной металлургии региона, что оказало неблагоприятное влияние на окружающую среду. Перед учёными сегодня стоит важная задача: исследовать и оценить степень техногенного воздействия, чтобы помочь в решении актуальных экологических проблем.
Валерий Удачин, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры «Геология» Миасского филиала ЮУрГУ, и.о. директора Института минералогии Уральского отделения Российской академии наук занимается геохимией окружающей среды в связи с горнопромышленным техногенезом. Геохимия — наука о химическом составе Земли, законах распределения и движения элементов и изотопов в различных геологических средах, процессах формирования горных пород, почв и природных вод.
«Поскольку Урал – это область, в том числе колчеданных месторождений, где главную роль играют сульфиды (соединения металлов с серой), то у нас достаточно широко развита горнодобывающая промышленность. Но так устроено, что после выемки из недр Земли, попадания в отвалы, после обогащения руд, этот сульфидный материал легко окисляется в отвалах и хвостохранилищах в условиях атмосферного воздуха и притока атмосферной влаги, что негативно влияет на окружающую среду», – объясняет Валерий Удачин.
Отработку месторождений, как правило, ведут подземным или открытым (карьерным) способами. При подземной отработке на поверхность поступает относительно мало раздробленной породы и руды. Однако и этого количества достаточно, чтобы нарушить состояние окружающей среды. После обогащения металлами, породы и тонкодисперсный материал всегда в той или иной мере остаются на поверхности в виде отвалов и хвостохранилищ. При атмосферной миграции в процессе выветривания и в составе кислых рудничных вод такие обогащенные породы являются источником поступления потенциально токсичных элементов в почву и воду.
«Объектом нашего изучения являются почвы, верховые торфяники, донные отложения озер и кислые рудничные воды, – поясняет Валерий Николаевич. – Мы исследуем в каких формах мигрируют элементы, как накапливаются, как трансформируются, т.е. преобразуются со временем. Донные отложения озер и верховые торфяники являются хорошим естественным природным архивом фиксации воздействия на окружающую среду».
Важная часть научной работы направлена на определение форм нахождения микроэлементов и оценку степени их опасности для природы. В ходе исследования были разработаны конкретные методики комплексных инструментальных исследований для количественных оценок накопления техногенных элементов в депонирующих средах экосистем Южного Урала. Это дало учёным возможность подсчитать сколько миллиграммов на квадратный метр в год поступало в такие природные архивы меди, цинка, свинца, кадмия и других элементов за определенный период времени.
«Кроме того, по результатам химико-аналитических исследований мы определяем потенциальную биодоступность этих элементов для человека. Имея отобранные пробы почв, дорожной и домашней пыли, накопившейся в домах у жителей, мы проводим оценку их потенциальной угрозы здоровью путем взаимодействия этих проб с синтетическими растворами, моделирующими желудочный сок, кишечную жидкость и легочную жидкость».
Актуальные научные исследования позволяют оценить риски воздействия токсичных элементов на население, проживающее в горнорудных районах, и дать рекомендации по снижению вредного влияния.
В ходе таких исследований, Валерий Удачин участвовал в 5ой рамочной научно-технической программе Евросоюза, где руководил исследованиями при выполнении раздела «Геохимия окружающей среды». Он также являлся руководителем проекта 7ой рамочной программы Евросоюза. На сегодняшний день под его руководством проводятся совместные исследования по научным программам Уральского отделения Российской академии наук, интеграционные, междисциплинарные и ориентированные фундаментальные исследования, работа по грантам Российского фонда фундаментальных исследований.
«Мы тесно сотрудничаем со специалистами Музея естественной истории Лондона, Французским бюро геологических исследований в Орлеане, университетом Клуж-Напока в Румынии, университетами Канады и многими другими», – делится Валерий Николаевич.
Со временем научная работа Валерия Удачина привела к увеличению географического охвата исследуемых объектов. Сейчас группа учёных проводит свои исследования в Арктических территориях (дельта Лены, полуостров Таймыр). Их цель – расширить область знаний по геохимиии окружающей среды и передать накопленный опыт студентам Южно-Уральского государственного университета на курсах лекций «Экологическая геология» и «Экологическая геохимия».