Геохимические школы

1. Этапы становления томской геохимической школы

1.1 Становление кафедры месторождений полезных ископаемых Томского политехнического университета (1931-1949, 1049-1954)

Кафедра месторождений полезных ископаемых открыта в 1931 году. Организатор и первый заведующий — будущий член-корреспонден АН СССР Ф. Н. Шахов (1931;1949 гг., 1954;1956 гг.) Выдающийся советский учёный член-корреспондент АН СССР, профессор Феликс Николаевич Шахов (1894−1971 гг.) около 35 лет своей жизни посвятил учебной, научной и административной работе в Томском политехническом институте. Здесь он окончил в 1922 году отделение Томского технологического института и был оставлен по рекомендации профессора М. А. Усова для учебно-научной работы. Ученик академика Михаила Антоновича Усова, Феликс Николаевич Шахов в 1931 году организует и возглавляет кафедру Рудных месторождений (позднее кафедра Месторождений полезных ископаемых), которой руководит вплоть до своего перехода на работу в Сибирское отделение АН СССР (1956 г.). В этот период профессор Ф. Н. Шахов успешно внедряет новейшие методики исследования руд, публикует ряд учебных пособий и монографических работ по вопросам теории рудообразования, занимается административной деятельностью в должности декана геологоразведочного факультета. Одновременно он оказывает серьёзную помощь производственным организациям. Большой вклад им сделан для укрепления и создания территориальных и специализированных геологических организаций в Западной Сибири и в деле создания минерально-сырьевой базы чёрных, цветных и редких металлов для развивающейся промышленности в восточных районах нашей страны. Ф. Н. Шаховым написано около 100 научных работ, посвящённых вопросам магматизма, метаморфизма и месторождениям полезных ископаемых. Среди них имеются как общетеоретические исследования, оказавшие большое влияние на развитие науки о полезных ископаемых, так и исследованиях конкретных месторождений различных регионов Забайкалья, Восточной и Западной Сибири, Казахстана, Урала, Закавказья и других. Большое внимание в его трудах уделено вопросам металлогении, размещения месторождений в связи с тектоникой и вулканизмом, изучению рудных выходов и методики их оценки, геохимии полезных ископаемых, главным образом, для регионов Алтае-Саянской области. Особенностью работ Ф. Н. Шахова является широкий теоретический анализ рассматриваемых проблем. Его перу принадлежит ряд монографий, в которых дана разработка теории рудообразования. Особый интерес представляют работы: «К теории контактовых месторождений» и «Геология жильных месторождений». Ряд работ Ф. Н. Шахова используются как учебники или учебные пособия, например, «Главнейшие рудообразующие минералы», «Текстуры руд» и др. Научные труды Ф. Н. Шахова пользуются большой популярностью у геологов, ибо они написаны на высоком научном уровне, рассматривают и решают наиболее волнующие и актуальные теоретические вопросы. Ф. Н. Шахов являлся крупным организатором и руководителем научных исследований. Он подготовил ряд способных учёных, кандидатов и докторов наук. Несмотря на большую занятость по основной работе, он организует научную работу в сибирских вузах, научных и производственных организациях. В Томском политехническом институте он, по существу, в течение ряда лет является научным консультантом и руководителем межвузовской проблемной лаборатории Геологии золота. Он сыграл большую роль в организации и проведении симпозиумов и конференций, посвящённых генезису месторождений золота Сибири, которые проведены в 1965, 1966 и 1968 годах в Томске. Большая роль принадлежит Ф. Н. Шахову в создании и укреплении сибирской геологической школы, основанной В. А. Обручевым и М. А. Усовым. Он внёс большой, неоценимый вклад в организацию высшего геологического образования в Сибири и подготовку инженерных и научных кадров для геологических, промышленных и научных организаций Сибири и Дальнего Востока. Заслуги учёного широко известны и общепризнаны. Он кавалер ордена Ленина, двух орденов Трудового Красного Знамени и медалей. Ф. Н. Шахов является создателем школы сибирских геохимиков и радиогеохимиков.

В период с 1949 по 1954 гг. кафедрой заведовал доцент А. И. Александров. В 40-е — 50-е годы он активно развивал исследования редкометального оруденения Алтая (ртуть, вольфрам, молибден, бериллий и др.). Им была подготовлена к защите докторская диссертация на тему «Вольфрамовые месторождения Алтая», но преждевременная смерть прервала все начатые им чрезвычайно важные для страны работы. Они прервались на факультете на десятилетия. И только в 1997 году сотрудники кафедры вышли на те объекты, которые исследовал А. И. Александров и, например, в настоящее время активно изучается геохимия Калгутинского вольфрам — молибденового месторождения (А.А. Поцелуев, В. И. Котегов и др.).

1.2 Развитие геохимической школы ТПУ с 1954 по настоящее время

В 1954 году из состава кафедры месторождений полезных ископаемых была выделена в связи с открытием специализации по геологии редких и радиоактивных элементов (приказ Мингео СССР от 29.09.1954 г.) кафедра геологии и разведки руд редких и радиоактивных элементов (зав. кафедрой профессора Ф. Н. Шахов с 1954 по 1956 гг. и В. К. Черепнин с 1956 г.). Владимир Константинович Черепнин (1916;1985 гг.) в 1939 году окончил Томский Государственный университет. В Томском политехническом институте работал с февраля 1944 года. Окончил аспирантуру при кафедре Месторождений полезных ископаемых и на всю жизнь связал судьбу с геологоразведочным факультетом. В. К. Черепнин являлся участником Великой Отечественной войны и был награждён боевыми орденами Красной Звезды, Отечественной войны и медалями. В 1947 году защитил кандидатскую диссертацию. С января 1947 года работал на кафедре минералогии и кристаллографии сначала ассистентом, а с 1949 года — доцентом. В 1954 году переведён на кафедру Полезных ископаемых. В. К. Черепнин был одним из основателей первой в вузах Сибири специализации и кафедры по геологии и разведке руд редких и радиоактивных элементов, которой заведовал более 20 лет: в 1956 году кафедрой геологии и разведки руд редких и радиоактивных элементов, а затем объединённой кафедрой месторождений полезных ископаемых и разведки руд редких и радиоактивных элементов. В 1968 году Учёным Советом Томского политехнического института был утверждён в должности профессора, а в мае 1974 года решением ВАК СССР ему присвоено учёное звание профессора.

Научные интересы Владимира Константиновича на раннем этапе его деятельности находились в области изучения зоны окисления сульфидных месторождений. В последующие годы им было создано и успешно развивалось научное направление по геологии и геохимии радиоактивных элементов в вулканогенных образованиях. Список его трудов включает более 70 работ, из которых более 50-ти опубликовано. В числе опубликованных — учебные руководства для студентов вузов «Геохимия и типы месторождений урана», объёмом в 20 авторских листов, выдержавшее два издания и «Вторичные процессы в сульфидных и золоторудных месторождениях», объёмом более 5 авторских листов (1981 г.). Под его руководством подготовлено 15 кандидатов наук. Вся научно-исследовательская работа В. К. Черепнина и возглавляемого им коллектива теснейшим образом была связана с деятельностью производственных организаций, по заданию которых на протяжении многих лет проводятся тематические исследования. В конце 1956 года на их базе была создана объединенная кафедра месторождений полезных ископаемых и разведки руд редких и радиоактивных элементов.

В 1963 году кафедра была временно объединена с кафедрой геологии и разведки МПИ. Вэти годы (1963;1967 гг.) кафедрой заведовал доцент В. Я. Коудельный. В 1981 году кафедру МПИ и разведки руд редких и радиоактивных элементов возглавил доцент Л. П. Рихванов. В 1990 году кафедра получила новое название: кафедра Полезных ископаемых и геохимии редких элементов (ПИГРЭ), а в 2002 году переименована в кафедру Геоэкологии и Геохимии (ГЭГХ) (Приказ № 152 от 26.10.2002 год).

Первый выпуск горных инженеров-геологов по редкометалльному профилю состоялся в 1956 году. В 1957 году было сделано два выпуска: первый — в феврале, второй — в декабре. Всего по состоянию на 01.08.1997 год кафедрой подготовлено 756 специалистов-редкометалльщиков при приёме студентов 25 человек. Из них дипломы с отличием получили 61 человек. Подавляющее большинство выпускников было распределено на работу в специализированные предприятия Министерства геологии СССР.

В 1998;1999 гг. в связи с внедрением в ТПУ многоуровневой системы подготовки (бакалавр, магистр, специалист), на кафедре состоялся выпуск бакалавров по направлению «Геология» в 1998 г., а через год они же защитили диплом специалиста. В 1997 году, в связи с отсутствием целевого заказа, состоялся последний выпуск геологов-редкометалльщиков. Из выпускников кафедры 82 человека защитили кандидатские диссертации. 16 выпускников стали докторами наук. Дипломы первооткрывателя месторождений получили 45 выпускников и 4 сотрудника кафедры. Многие выпускники за выдающиеся успехи в работе награждены орденами и медалями, в том числе двое высшей наградой СССР — орденом Ленина (В.А. Шлейдер, В.С. Чечеткин). Лауреатами Государственной премии СССР стали сотрудник кафедры Вьюнов Ф. И. и её выпускники: В. А. Шлейдер, Н. И. Рубанов, В. А. Медведев. Среди выпускников кафедры — бывший заместитель Министра геологии СССР М. В. Толкачёв, председатель ГКЗ Республики Казахстан, ныне директор ИГНД А.К. Мазуров), вице-президент корпорации «Казатомпром» В. Г. Язиков (ныне советник ОАО «БАЗЭЛ»), генеральные директора ПГО Е. А. Воробьев (ныне главный геолог ФГУГП «УРАНГЕО»), Ю. Г. Гненной, А. П. Коновалов, В. Г. Брыкин, С. А. Егоров и др., главные геологи и инженеры ПГО Ф. И. Волков, С. Л. Николаев, С. А. Егоров, А. А. Данилов, руководители геологических отделов ПГО В. Т. Рябухин (ныне главный геолог НПО «ПОЛИМЕТАЛЛ») и др. Большое количество воспитанников кафедры являлось руководителями и главными специалистами структурных подразделений ПГО (А.В. Колбасин, В. А. Домаренко, В. А. Пантелеев, В. К. Кондрин, Г. А. Яичников, В. А. Шлейдер, В. И. Медведев, Ю. Н. Новиков, С. А. Седышев, А. А. Данилов, В. Ю. Пережогин, В. С. Машенькин и др.).

В годы подготовки специалистов в области исследований редких металлов кафедра обеспечивала преподавание следующих курсов: полезные ископаемые; лабораторные методы минералого-петрографических и геохимических исследований руд; месторождения редких и радиоактивных металлов; минералогия и геохимия редких и радиоактивных металлов; геохимические методы поисков МПИ; структура рудных полей месторождений редких и радиоактивных металлов; прогнозирование и общие поиски месторождений редких и радиоактивных элементов; разведка и геолого-экономическая оценка месторождений редких и радиоактивных элементов; основы формационного анализа и металлогения месторождений редких и радиоактивных металлов; математические методы в геохимических исследованиях; геохимический мониторинг окружающей среды; основы научных исследований.

С 1989 года кафедра активно включилась в работу по повышению квалификации инженерных кадров. Работа велась по минералого-геохимическому и эколого-геохимическому направлениям. Так, в 1990 году по этим направлениям повысили квалификацию 40 человек из регионов Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии. Подготовка специалистов на кафедре велась и ведётся на основе единого комплексного плана на весь период обучения. Используются самые современные технические средства обучения и информационные технологии (микроскопы серии ПОЛАМ, видеосистемы, ПЭВМ, Internet и др.). О качестве подготовке специалистов говорят цифры. Так, за всё время подготовки специалистов в области редких металлов дипломы с отличием получили около 13%, кандидатские диссертации защитили — около 7,5%, а докторские — 1,4% выпускников кафедры.

На кафедре широко практиковалась подготовка студентов по индивидуальной форме обучения по минералого-петрографическому, минералого-геохимическому, эколого-геохимическому и другим направлениям. На кафедре по основным курсам были разработаны методические указания с элементами научных исследований, которые были изданы в виде отдельных сборников. В 1997 г. кафедра, совместно с кафедрой Геологии и разведки МПИ (зав. кафедрой профессор Коробейников А.Ф.), как выпускающие кафедры по специальности 0801, прошли Государственную аттестацию с получением соответствующего документа.

Кафедра всегда уделяла внимание анализу качества подготовки специалистов для отрасли. Специальность «Геоэкология» является междисциплинарной, функционирующей на стыке геологии с другими дисциплинами (биологией, географией, химией, медициной и др.). Подготовка такого рода специалистов с базовым образованием технического университета, усиленная дисциплинами экологического профиля классического университета (биология, география, метеорология, экология и т. д.), способствовует решению сложных проблем рационального природопользования, охраны природы, связанных с деятельностью геологоразведочных, горнодобывающих, нефтегазодобывающих и перерабатывающих минеральное сырьё предприятий. В процессе подготовки специалистов этого профиля читаются общегеологические и специальные геологические дисциплины, общеэкологические дисциплины и специальные дисциплины геоэкологического профиля.

1.3 Основные научные направления деятельности томской геохимической школы с середины 60-х годов и по настоящее время

С середины 60-х до конца 80-х годов научно-исследовательская работа кафедры осуществлялась по трём основным направлениям: металлогения редких и радиоактивных элементов в интрузивно-вулканогенных образованиях Алтае-Саянской складчатой области; условия формирования золоторудных месторождений различных районов Сибири и их вторичная зональность; экологическая геохимия. Так, общий объём хоздоговорных работ в 1991 году составил 138 тысяч рублей, а госбюджетных ассигнований — 174 тысячи рублей. В 1990 году на базе кафедры организовано малое государственное предприятие «Экогеос» (директор, выпускник кафедры В. М. Советов, ныне зам. директора ИГНД по экономике), основными направлениями работы которого являются: комплексная геохимическая оценка месторождений полезных ископаемых с использованием нейтронно-активационного анализа на базе исследовательского ядерного реактора; эколого-геохимические исследования; геоэкологический мониторинг; тонкие методы минералого-геохимических исследований материалов, в том числе создание и исследование новых материалов. Общий объём ассигнований по предприятию в 1991 году превысил 200 тыс. рублей. Предприятие кафедры имело соответствующие лицензии Госкомэкологии на проведение специализированных экологических работ.

Многолетние исследования, ведущиеся по первому направлению, посвящены изучению радиогеохимических и редкоземельно-редкометалльных геохимических особенностей различных геологических образований (породы, метасоматиты, руды) с целью выработки критериев для перспективной оценки рудоносности площадей. Аналогичные работы проводились и на территории Северного Казахстана. Исследования давали прямой практический выход, поэтому кафедра вела хоздоговорные работы с централизованным финансированием непосредственно от Министерства геологии СССР. По данному направлению в этот период времени сотрудниками кафедры и специалистами производства защищено 10 кандидатских диссертаций (руководители — профессор В. К. Черепнин, доцент Рихванов Л.П.) Подготовлена докторская диссертация (доцент Рихванов Л.П.). Получено три авторских свидетельства (Л.П. Рихванов, 1972; Л. П. Рихванов, Е. Г. Язиков, 1982; Л. П. Рихванов, А. Я. Пшеничкин, 1983). Исследования по данной тематике проводились в содружестве с лабораторией Геохимии редких элементов Института геологии и геофизики СО АН СССР и входили в состав комплексной программы «Сибирь». В начале 90-х годов активно начали изучаться геохимические особенности углей, россыпных месторождений Томской области. Была доказана необходимость их комплексного использования. Запатентован способ переработки тонкозернистых циркон-ильменитовых песков. Работы по комплексному геохимическому изучению месторождений осуществлялись с использованием нейтронно-активационного анализа, который проводится в ядерно-геохимической лаборатории кафедры (зав. лаб. Е. Г. Вертман, А.Ф. Судыко), базирующейся на исследовательском ядерном реакторе института. Лаборатория активно принимает участие в стандартизации образцов и имеет широкие связи с Австрией (МАГАТЭ), Индией и другими странами. Работы по второму научному направлению включали изучение геологического строения рудоносных площадей, исследование структурных и литологических условий локализации золотого оруденения, выяснения состава руд и выявление геохимических особенностей оруденения. Кроме того, изучалась вторичная зональность золоторудных месторождений с целью познания особенностей миграции золота в зоне окисления и выработки поисковых критериев. Исследования периодически сопровождались хоздоговорными работами с производственными геологическими организациями. За открытие месторождения при проведении указанных работ аспирант кафедры В. А. Рубанов был удостоен диплома первооткрывателя. Всего по данному направлению подготовлено (руководитель профессор В.К. Черепнин) 6 кандидатских диссертаций (А.Д. Миков, И. В. Кучеренко, А. П. Грибанов, А. В. Гавриленко, В. А. Рубанов, В.К. Бернатонис). Защищена докторская диссертация доцентом кафедры И. В. Кучеренко. Эколого-геохимические исследования были начаты в 1988 г. На первых порах финансирование было госбюджетное. В этот период был составлен атлас загрязнения почв города Томска тяжёлыми металлами, а также оценены уровни накопления радиоактивных и тяжёлых металлов в торфах, почвах, сельхозпродукции Томской области. Активно работали по этому направлению Л. М. Балабаева, Е. Г. Язиков, С. И. Сарнаев, С. А. Грязнов и др. Были разработаны и защищены авторскими свидетельствами и патентами способы разбраковки минеральных удобрений. Результаты исследований были внедрены в Агропроме, Государственном комитете по экологии Томской области.

Основным научным направлениям деятельности кафедры геохимии и геоэкологии в последние годы является комплексное изучение месторождений полезных ископаемых с их геолого-экономической оценкой. Работы проводятся с использованием исследовательского ядерного реактора ТПУ в ядерно-геохимической лаборатории кафедры. Изучаются угольные, молибден-вольфрамовые, урановые и другие месторождения, что подтверждено монографией «Редкометалльный потенциал углей Минусинского бассейна» (Арбузов С.И., Ершов В. В. и др.), а также монографиями по углям Красноярского края. Подготовлена и издана монография «Геохимия редких элементов в углях Сибири» (Арбузов С.И., Ершов В. В. и др.). Подготовлены и изданы монографии «Циркон-ильменитовые россыпные месторождения как потенциальный источник развития Западно-Сибирского региона» (авторы Рихванов Л. П., Кропанин С. С. и др.) и «Радиогеохимическая типизация рудно-магматических образований» (автор Рихванов Л.П.). Подготовлена и издана монография Калгутинское редкометалльное месторождение (Горный Алтай): магматизм и рудогенез. (Поцелуев А.А., Рихванов Л. П., Владимиров А. Г. и др.) Подготовлена и издана монография «Дистанционные методы геологических исследований, прогноза и поиска полезных ископаемых (на примере Рудного Алтая)» (А.А. Поцелуев и др., 2007). Запатентована технология комплексной переработки циркон-ильменитовых песков (Рихванов Л.П. и др.). Комплексные уран-редкоземельные руды в качестве природной структурообразующей добавки использованы для создания авторской технологии получения алюмонитридной керамики с управляемыми свойствами (Рихванов Л.П., Поцелуев А. А. и др.). Установлен новый тип вольфрамового оруденения в гидрогенных месторождениях урана палеодолинного типа (Поцелуев А.А., Ляпунов П. И. и др.). Выявлены закономерности накопления благородных металлов в Калгутинском вольфрам-молибденовом месторождении (А.А, Поцелуев, П. И. Ляпунов и др.). В процессе проведения хоздоговорных работ с ФГУГП «Урангео» предложена схема радиогеохимического и гидрогеохимического районирования Обь-Енисейского междуречья, выделен потенциальные ураноносные зоны и выдвинута новая гипотеза формирования гидрогенного уранового оруденения применительно к условиям Западной Сибири (В.А. Домаренко, Л. П. Рихванов, Е.М. Чернев). Начаты работы по геолого-экономической оценке территории Республики Алтай (Л.П. Рихванов).

2. Вклад геохимической школы ТПУ в решение геоэкологических проблем г. Томска и Томской области

Научные исследования, проводимые геохимической школой ТПУ в интересах г. Томска и Томской области, начались в 1989 году, когда Правительством бывшего Советского Союза и ЦК КПСС было осознано, что дальнейшее устойчивое социально-экономическое развитие государства в целом и его отдельных территорий не представляется возможным без учета экологического фактора. Наступило время протрезвления в умах людей всех стран, и особенно ярко это наблюдалось после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. Наступала пора осмысления всего этапа антроцентристкого потребительского развития общества. Начинались поиски путей устойчивого сбалансированного развития человеческого общества.

Общеизвестно, что состояние здоровья населения на любой территории определяется многими факторами: социально-экономическими, природно-климатическими и экологическими.

Экологический фактор, по данным ВОЗ, обусловливает около 20% заболеваемости, в отдельных регионах и населенных пунктах на его долю может приходиться до 50−60% заболеваемости. У медиков возник термин — экологически зависимые заболевания. К ним прежде всего относятся заболевание крови и кроветворных органов. Из экологически значимых факторов наиболее значимыми являются уровни накопления тяжелых металлов и радионуклидов, органических соединений в воде, атмосфере, основных продуктах питания, а также физическими полями (радиация, электромагнитное и др.). Выявление или недостаток экологически значимых микроэлементов могут быть обусловлены либо природными, либо техногенными факторами. Например, нехватка йода приводит к заболеванию щитовидной железы, а избыток урана приводит к заболеванию почек. Выявление реальной ситуации и установление взаимосвязей между содержаниями тех или иных неорганических или органических соединений, уровней физических полей (гамма-излучение, электромагнитные волны и т. д.) и состоянием биоты и здоровья человека является целью эколого-геохимического мониторинга [1,2].

На кафедре Геоэкологии и геохимии Томского политехнического университета совместно с сотрудниками СГМУ, ТГУ, ТГАСУ и других организаций по инициативе и при поддержке Госкомэкологии Томской области разработана методология комплексного эколого-геохимического и медико-биологического мониторинга состояния природных сред и здоровья человека, природных сред и здоровья населения, что является, по мнению ряда исследователей, квинтэссенцией любого экологического исследования. Особое внимание уделяется прогнозу состояния здоровья детей в отдельных микрорайонах г. Томска и показано реальное состояние здоровья по данным исследования детских дошкольных учреждений. Установлена высокозначимая взаимосвязь между уровнем загрязнения почв (долговременная депонирующая среда) и заболеваемостью печени.

Учеными геохимической школы ТПУ оценен прогноз и реальное состояние здоровья населения в зоне влияния крупных промышленных комплексов: ТНХК, СХК, ТЭЦ, агрофабрик и др. Установлена взаимосвязь нозологической структуры заболеваемости с характером производств, на которых человек трудится. Обращает на себя внимание то, что уровень заболеваемости в контрольной зоне (пос. Калтай) существенно ниже, а структура заболеваемости имеет другой характер.

Даны конкретные рекомендации по улучшению ситуации и принято решение об использовании системы «Эколог-СПУ» (генеральный разработчик Янковская А. Е., ТГАСУ). В монографии «Общие и региональные проблемы радиоэкологии» (1997 г.) обсуждается взаимосвязь состояния биоты и здоровья населения в зоне влияния крупнейшего в мире ядерного промышленного комплекса (Сибирский химический комбинат, СХК). Материалы, полученные учеными при выполнении программы радиационно-экологического мониторинга, свидетельствуют о том, что в зоне постоянного воздействия СХК по основной «розе ветров» на расстоянии более 100 км наблюдается принципиальное отличие от контроля (пос. Лоскутово, Калтай, Тайга, с. Киреевск) по уровню хромосомных аберраций как в растительных (лук) клетках, так и в клетках периферической крови человека, а также по уровню определенных типов онкомаркеров, общим показателям здоровья. Прежде всего, установленные различия могут быть объяснены факторами радиационного характера, по своим параметрам соответствующим понятию «малая доза», в ряде случаев они усложняются природными радиационными факторами (с. Семеновка, Зырянский р-н). Общий вывод из анализа содержания отмеченных выше книг следующий: установить истинную причину заболеваемости населения, разработать и реализовать эффективный план мероприятий по оздоровлению населения без проведения комплексного эколого-медикогеохимического исследования не представляется возможным. Радиоэкологическое направление в научной деятельности кафедры явилось естественным продолжением предыдущей работы коллектива, когда мы прогнозировали, искали и оценивали месторождения урана. Именно тогда сформировался один из основных методических принципов выявления объектов по его комплексной проявленности в тех или иных полях — геохимических, геофизических и т. д.

Когда в 1986 году произошла авария на Чернобыльской АЭС, стало абсолютно ясным, что только геологи-уранщики, используя свои наработанные при поисках урана технологии (аэрогаммспектрометрия, наземная спектрометрия и т. д.), могут дать объективную картину масштабов воздействия такой аварии на природную среду. Это подтвердилось и во время аварии на Сибирском химическом комбинате 6 апреля 1993 года. Объективно оценить масштабы аварии и радиоэкологические последствия реально смогли сотрудники кафедры ГЭГХ. Именно эта авария выпукло подчеркнула всю проблему экологического воздействия СХК на природную среду и человека, на степень потенциального риска проживания человека в данной зоне и неподготовленность территории к такого рода авариям. Сотрудники кафедры приняли активное участие в разработке рекомендаций по устранению последствий аварии на СХК. Именно тогда было рекомендовано строительство моста через р. Томь и вторых железнодорожных путей, расширение взлетно-посадочной полосы, доказана необходимость введения льгот для жителей 30-километровой зоны и остро ставился вопрос о необходимости страхования населения. Начиная с 1993 года, радиоэкологический аспект исследований на кафедре стал одним из доминирующих. Если в 1989 году, в начале активных работ по экологической тематике, была опубликована всего 1 работа, в 1990 — 2, в 1992 — 2, в 1993 — 5 работ и на 90% они были посвящены проблеме тяжелых металлов, то позднее, наряду с работами этого характера, появились статьи радиоэкологического содержания. Так, в 1994 году этой проблеме посвящен аналитический обзор (Рихванов, 1994), а в 1995 году опубликовано 11 работ с участием сотрудников кафедры, посвященных радиоэкологическим проблемам зоны закачки жидких радиоактивных отходов (Рихванов, 1995), проблемам адекватной оценки радиационной обстановки (Рихванов, Адам, 1995) и обеспечения безопасности и соци-альной защиты населения Томской области (Адам, Гальцова, Советов, 1995) и др. Среди этих публикаций была работа (Рихванов и др., 19 952), давшая толчок разработке новой технологии ретроспективной оценки радиоэкологической ситуации по годовым кольцам деревьев (Рихванов и др., 2003). Признанием оригинальности и новизны данного подхода стали факты награждения исполнителя этой работы Т. А. Архангельской золотой медалью академии наук РАН (2000 г.) и присвоение звания победителя конкурса в области радиохимии, объявленного отделением химии РАН и Министерства атомной энергетики. Позднее аналогичную медаль получила Таловская А. В. за исследование геохимии аэрозолей. Поиск признаков проявленности СХК в геохимических полях ведется на кафедре весьма активно с использованием различных видов природных сред: почв (Язиков Е.Г., Жорняк Л.В.), пылеазрозольных выпадений (Шатилов А.Ю., Таловская А.В.), волос и крови человека, его органов и тканей (Барановская Н.В., Денисова О. А., Игнатова Т. Н. и др.), годичными кольцами деревьев (Архангельская Т.А., Замятина Ю.С.), солевых образований в посуде (Язиков Е.Г., Барановская Н. В. и др.), донных отложений и гидробионтов (Торопов А. В), торфов (Шатилов А.Ю., Беляева A.M. и др.), ледниковых образований (Таловская А.В., Робертус И. В. и др.) и различных геохимических показателей (отношение Th/U, La/Yb и т. д.), способов обработки получаемой информации, что дает возможность объективно оценивать экологические факторы воздействия предприятий ядерно-топливного цикла на природную среду и здоровье человека. Достаточно надежными геохимическими реперами, свидетельствующими о функционировании предприятий ядерного топливного цикла, на примере СХК (Рихванов, 2000, 2003), являются выше фоновые содержания (с превышением регионального фона в 2 раза и более) в почвах урана, цезия-137, стронция-90, лантана, самария и некоторых других элементов; резко отличающиеся от природного отношения урана-238 к урану-235; присутствие повышенного количества делящихся элементов, часто в форме микровключений («горячих частиц») (Рихванов Л.П., Архангельский В. В., Зубков Ю. Г. и др.); - превышение глобального уровня накопления в пылеазрозольных выпадениях цезия-137, кобальта-60, некоторых других техногенных радионуклидов (Глухов Г. Г., Меркулов В. Г. и др.) и специфических (Со, Be, Zr) тяжелых металлов (Зуев В.А.), редкоземельных элементов, урана и тория, а также нарушенные их соотношения между собой (Шатилов А.Ю. и др.). В твердом остатке снега (Язиков Е.Г. и др.) обнаруживаются техногенные минералы, характерные для этого типа производства (графит, оксиды урана и др.); присутствие в поверхностных и подземных водах в количествах, превышающих региональный фон в 2 и более раз урана, трития, в некоторых точках цезия-137, стронция-90, фтора, ртути, трибутилфосфата и ряда других химических компонентов (Зуев В.А., Туров Ю. П., Попов В. К. и др.). Присутствие ртути в воде и других природных средах в районах предприятий ядерного топливного цикла установлено и в США; выявление техногенных радионуклидов (цезий-137, стронций-90, углерод-14), а также некоторых химических элементов (лантаноиды, уран, прометий и др.), как в отдельных органах, так и в организме в целом, в некоторых видах мелких млекопитающих и амфибий (Москвитина Н.С., Куранова В. Н., Савельев СВ., Несветайло В. Д. и др.); изменение уровня накопления и характера соотношения редких и радиоактивных элементов в крови и волосах человека (Барановская Н.В. и др.); наличие техногенных радионуклидов (цезий-137, стронций-90, углерод-14), а также делящихся элементов (U, Pu, Am и др.) и ртути в годовых кольцах срезов деревьев (Несветайло В.Д., Бузынный М. Г., Архангельская Т. А., Замятина Ю. Л., Рихванов Л.П.); обнаружение техногенных, в том числе делящихся радионуклидов (цезий-137, ко-бальт-60 и др.), в речной рыбе (Зубков Ю.Г., Берзина И. Г., Ильинских Н.Н.), мясе крупных диких животных (Зубков Ю.А.).

Анализ закономерностей пространственной и временной локализации выявленных геохимических показателей свидетельствует о том, что индикаторные химические элементы в различных природных средах в зоне влияния объекта образуют единую структуру геохимического пространства, характеризующуюся вытянутостью оси ореола по «розе ветров», преимущественно в северо-восточном направлении, реже — в юго-западном. Также уровень накопления многих индикаторных компонентов в природных средах имеет выраженную тенденцию к увеличению по мере приближения к производствам ядерного цикла, хотя ряд элементов, например уран, имеет иную тенденцию, что объясняется разной степенью летучести его соединений (гексафторид урана и др.). Поступление в природную среду индикаторных химических компонентов имеет циклически неравномерный характер как в течение одного года (по результатам исследования снеговых планшетов, мелких млекопитающих), так и в течение всего времени функционирования ядерного объекта (по данным дендрохронологии). Определено, например, что максимальное поступление углерода-14 происходило в 1962, 1965, 1979 гг., цезия-137 — в 1958;1968 гг.; делящихся элементов — в 1962;1963 гг.; а в 1974 г. избыточное поступление зафиксировано в Томске: йода-131 — в 1961;1964 гг.; ртути — в 1960;1970 гг.

Специалисты и выпускники кафедры ГЭГХ политехнического университета включились в активную работу по анализу качества состояния природных сред и их влияния на здоровье человека, по разработке и созданию технологий и приборов для контроля за качеством природной среды, по разработке программ комплексного оздоровления природной среды. На очереди стоят другие проблемы: разработка методик оценки токсичности отходов, оценки риска тех или иных производств (Азарова С.В., Осипова Н. А. и др.). Объектами мониторинговых эколого-геохимических работ стали города Сибири: Томск, Северск, Стрежевой, а также районы южной части Томской области и районы нефтегазодобычи. И, как логическое завершение этого этапа, в Томском политехническом университете, в том числе на ИГНД, была начата подготовка высококвалифицированных специалистов экологического профиля по новым направлениям и специальностям: «Геоэкология» (13 600); «Комплексное использование и охрана водных ресурсов» (320 600); «Радиационная безопасность человека и окружающей среды» (330 300); «Инженерная защита окружающей среды (в энергетике)» (330 200); «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» (320 700). Выпускники кафедры Геоэкологии и геохимии преимущественно работают в Томске, Томской и Тюменской областях. Специалисты кафедры совместно с преподавателями химического лицея при ТПУ и экологическими службами города и области активно занимаются экологическим образованием учителей и учащихся школ г. Томска, Томской области и Сибирского региона. За эту работу преподаватель химии из лицея, а ныне доцент кафедры ГЭГХ ТПУ Осипова Н. А. в 2001 году была удостоена премии Президента в области образования. На кафедре регулярно работает общегородской семинар по проблемам геоэкологии. В 1996 году кафедра организовала и провела в Томске I Международную конференцию «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека», в работе которой приняло участие более 150 человек из 5 стран. В октябре 2004 года проведена II Международная конференция по данной проблематике. На ней обсуждался широкий спектр вопросов, включающих в себя радиоактивные элементы природного и техногенного происхождения, проблемы вечных и глобальных радионуклидов, использование радиоактивных элементов как индикаторов природных и техногенных процессов, а также для целей прогнозирования месторождений полезных ископаемых; минерально-сырьевые ресурсы для развития ядерной энергетики; состояние, проблемы и перспективы, средства и методы определения радиоактивных элементов и радиоэкологических параметров (оценка уровня накопления дозовых нагрузок, в том числе биодозиметрия), радиоэкологические проблемы деятельности горнодобывающих и перерабатывающих объектов топливного цикла, проблемы радиоэкологического мониторинга, радиоактивные отходы и проблемы безопасного хранения, переработки и утилизации; месторождения урана как природный аналог ОЯТ, оценку рисков, социально-экологические, экономические и правовые аспекты развития ядерной энергетики, проблемы общества, связанные с угрозой радиации, признание этой угрозы и озабоченность всех жителей планеты.

В работе данной конференции приняли участие специалисты из США, Франции, Китая, Канады, Финляндии, Нигерии, Монголии, Украины, Киргизии, Казахстана, Узбекистана. Сегодня специалисты кафедры, решая те или иные экологические проблемы региона, тесно сотрудничают и участвуют в выполнении совместных программ со специалистами из других стран: Франции, Китая, Германии, Монголии, Казахстана и др. В настоящее время на кафедре созданы и функционируют Международная научно-исследовательская лаборатория по геохимии окружающей среды и Международный инновационный научно-образовательный центр «Урановая геология», в которых в тесном сотрудничестве с зарубежными исследователями проводятся работы по различным направлениям. Сегодня на кафедре существует большая группа студентов, владеющих двумя иностранными языками (английский и французский), которые способны осваивать учебные программы любого европейского ВУЗа. Этот процесс обмена студентами уже идет, и интенсивность его будет возрастать. Процесс осмысливания экологических проблем продолжается. Существует надежда, что обществу удастся найти подходы к устойчивому сбалансированному развитию Природы и Общества. И свой вклад в этот процесс внесут исследователи и выпускники старейшего технического вуза в азиатской части России — Томского политехнического университета, в том числе и его кафедры Геоэкологии и геохимии, поскольку для этого есть объективные предпосылки.

3. Геоэкологический мониторинг на кафедре Геохимии и геоэкологии ТПУ

Понятие мониторинга окружающей среды было впервые введено Р. Мэнном в 1972 г. на Стокгольмской конференции ООН и с тех пор постоянно развивается и обсуждается на различных международных конгрессах и совещаниях. Программа ЮНЕСКО, принятая в 1974 г., определяет мониторинг как систему регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающую информацию о прошлом и настоящем состояниях окружающей среды, позволяющей прогнозировать изменение ее параметров, имеющих особое значение для человечества.

Общая теория окружающей среды, обоснование и определение принципов и связанных с ними понятий развиты в стране в основополагающих работах И. П. Герасимова, Ю. А. Израэля, Ф. Я. Ровинского, В. Е. Соколова и других исследователей. Теоретические вопросы по проблемам мониторинга геологической среды изложены в работах А. А. Бондаренко, Г. К. Бондарика, А. Г. Гамбурцева, В. А. Королева и других. Антропогенное воздействие даже на один из компонентов может привести к нарушению комплекса в целом и тяжелым необратимым последствиям в природе. Отсюда следует, что оптимальное решение проблемы взаимоотношения общества и природы на всех уровнях (от локального до глобального) возможно лишь на основе организации комплексного геоэкологического мониторинга состояния окружающей природной среды. История развития и становления в области геоэкологического мониторинга на кафедре геоэкологии и геохимии Томского политехнического университета начинается с 1989 г. В процессе подготовки специалистов-геоэкологов читаются и такие дисциплины как «Геоэкологический мониторинг», «Геоэкологическое проектирование и экспертиза проектов» и «Геохимия и геохимический мониторинг природных сред». Лекции по этим дисциплинам читают преподаватели кафедры: профессор, д.г.-м.н. Язиков Е. Г., профессор, д.г.-м.н. Арбузов С. И., доцент, к.б.н. Барановская Н. В., старший преподаватель, к.г.-м.н. Азарова С. В., ассистент, к.г.-м.н. Жорняк Л. В., а в период с 2003 г. по 2005 г. — доцент, к.г.-м.н. Шатилов А. Ю. На сегодняшний день разработаны, утверждены и изданы рабочие программы и лабораторные практикумы для данных учебных курсов. В 2004 г. вышло учебное пособие Е. Г. Язикова, А. Ю. Шатилова «Геоэкологический мониторинг», получившее гриф УМО. Преподавание этих дисциплин позволяет подготовить специалистов геоэкологов с углубленным знанием современных представлений о мониторинге, классификации, методов организации и контроля состояния отдельных природных сред. По окончанию изучения этих дисциплин студенты детально знают критерии оценки природной среды, мониторинг состояния атмосферного воздуха, загрязнения вод суши, состояния почв, кроме этого, глобальный мониторинг и критерии оценки изменения биосферы. С геоэкологическим мониторингом специалистам придется сталкиваться в контроле объектов окружающей среды на промышленных предприятиях различного профиля.

Обучение ведется с использованием современной научно-образовательной среды, с использованием мультимедийной техники и с применением глобальной сети Internet. Темы выпускных квалификационных работ связаны непосредственно с проведением геоэкологического мониторинга или геоэкологических исследований на территориях нефтегазодобывающих, горнодобывающих месторождений, промышленных предприятий различного профиля, а также на урбанизированных территориях. Одним из научных направлений, реализующимся на кафедре геоэкологии и геохимии является изучение экологической обстановки территорий (эколого-геохимический аспект оценки состояния природной среды). Начиная с 1989 г. коллективом кафедры проводится эколого-геохимический мониторинг урбанизированных территорий. Работы проводятся с использованием современных ядерно-физических методов исследования, осуществляемых на базе исследовательского ядерного реактора ТПУ.

На базе кафедры функционирует Центр экологического мониторинга (директор — профессор Е.Г. Язиков), через который выполняются хоздоговорные работы. Например, за период с 2006 г. по 2008 г. выполнение исследований для ОАО «Томскгеомониторинг» позволило кафедре заработать для университета 600 тыс. руб. Многолетние исследования коллектива кафедры позволили наметить основные принципы геохимического мониторинга, в котором предложен подход к выбору наиболее информативных природных сред и рациональный комплекс химико-аналитических методов (Рихванов и др., 1994; Язиков, 2001 Язиков, 2006). Работы выполнялись в рамках госбюджетных тем 2.10, 2.88с (номер гос. Регистрации № 1 920 000 326, № 1 960 008 457, № 1 200 406 068), договорных работ с ОАО «Томск — геомониторинг» согласно «Программы ведения государственного мониторинга состояния недр на территории Томской области» в рамках контрактов № 1-К/2001 с КПР по Томской области и № 1 972 001 м с ФГУГП «Гидроспецгеология», а также в рамках государственной программы радиационного мониторинга Областного комитета экологии и охране окружающей среды по Томской области при выполнении научно-исследовательской работы «Оценка качества среды обитания человека на юге Томской области с целью возможного выделения радиационного фактора заболеваемости», хоздоговорных тем с промышленными предприятиями и гранта АОЗ-2.13−765 по Минобразованию России. Основной фактический материал получен при выполнении договорных работ с администрациями Томской, Кемеровской областей, Алтайского края, Республики Хакасия, а также при проведении инициативных исследований в Тюменской, Челябинской, Курганской областях и Восточном Казахстане. С разной степенью детальности изучены урбанизированные территории районов с разнофильным производством (нефтегазодобыващий, деятельности предприятий с ядерно — топливным циклом, углеи горнодобывающие), включающие семь городов: Стрежевой, Томск, Междуреченск, Северск, Мегион, Кедровый, Новокузнецк; пять промышленных предприятий (ОАО «Сибэлектромотор», НПФ «Квадро», ОАО «ТНХК» (Томский нефтехимический комбинат), АОЗТ «Рубцовский завод ТЗЧ»); районы четырёх месторождений (Тейское железорудное, Кибик-Кордонское мраморов, Изербельское гранитов, участок Чалпан Бейского угольного месторождения); три тепличных хозяйства (Кузовлевское, агрофирма «Томич» и ОАО «Тепличное») и 27 сельхозпредприятия (ОАО «Степановский», «Томич» и др.). В 2006 г. была защищена докторская диссертация Е. Г. Язиковым на основе накопленного обширного фактического материала, позволившего впервые на современной аналитической базе выполнить комплексную эколого-геохимическую оценку состояния компонентов природной среды территорий со сложной разнопрофильной техногенной нагрузкой на юге Западной Сибири. Под руководством профессора Е. Г. Язикова в 2005 г. была защищена кандидатская диссертация по проблеме комплексной оценки отходов горнодобывающего производства (Азарова С.В.), тогда как в 2008 г. и 2009 г. были защищены две кандидатские диссертации по оценки эколого-геохимического состояния территории г. Томска по данным изучения пылеаэрозолей (Таловская А.В.) и почв (Жорняк Л.В.). Выполненные коллективом сотрудников кафедры при непосредственном участии Е. Г. Язикова и под руководством работы по данному направлению Л. П. Рихванова позволяют утверждать следующее [11]:

1. Выявлена специфическая особенность загрязнения компонентов природной среды урбанизированных территорий с разнопрофильным производством, которая характеризуется присутствием типоморфных элементов и минеральных образований.

2. В зоне долговременного воздействия предприятий Томск-Северской промышленной агломерации установлена комплексная техногенная геохимическая субпровинция с ярко выраженной структурой геохимического поля, характеризующаяся повышенными уровнями накопления ряда микроэлементов, являющихся характерным для того или иного вида производств, а также специфическими геохимическими ассоциациями и формами их нахождения. Основными источниками загрязнения выступают предприятия ядерно-топливного цикла, нефтехимического производства и теплоэнергетического комплекса.

3. Оценка степени экологического состояния урбанизированных территорий определяется техногенной минеральной составляющей снега и почв, а также величиной их магнитной восприимчивости. Новый альтернативный предмет исследования — солевые образования на теплообменной аппаратуре, содержание микроэлементов, например, урана, в которых отражает качество питьевых вод и фиксирует участки экологического неблагополучия. Оценка опасности для окружающей среды отходов производства, пылеаэрозольных выпадений и загрязнённых почв устанавливается комплексным исследованием, включающим геохимические методы и методы биотестирования.

4. Методологические подходы к комплексной эколого-геохимической оценке урбанизированных территорий со сложным характером техногенного воздействия базируются на исследовании основных депонирующих компонентов природной среды, отбирающихся в точках сближенных в пространстве и по времени, а также анализируемых на максимальный спектр химических элементов. Определение химических компонентов и минеральной составляющей твердофазных выделений проводится по единым унифицированным методикам с использованием высокочувствительных методов анализа и методов экологической минералогии.

В области эколого-геохимических исследований и мониторинга урбанизированных территорий под руководством профессора Рихванова Л. П. и профессора Язикова Е. Г. активно и с огромным интересом проводят научные исследования студенты и молодые ученые (Шатилов А.Ю., Азарова С. В., Жорняк Л. В., Таловская А. В. и др.). На Международных и Всероссийских научных конференциях и симпозиумах, проводимых в вузах городов России и на базе РАН, их доклады вызывают огромный интерес и награждаются дипломами. Студенты активно принимают участие в конкурсах научно-исследовательских работ и получают на них награды.

Сегодня специалисты кафедры, решая эколого-геохимические проблемы региона и близ расположенных областей, тесно сотрудничают и участвуют в выполнении совместных программ со специалистами из Франции и Германии. Например, в 2007 г. аспирантка Таловская А. В. проходила научную стажировку в Университете Карлсруэ (г. Карлсруэ, Германия) в рамках выигранной ею научно-исследовательской стипендии DAAD (Германская служба академических обменов) для молодых ученых. В настоящее время на кафедре продолжается развитие направления в области эколого-геохимических исследований и мониторинга урбанизированных территории с применением на базе кафедры современных аналитических методов анализа состава природных сред.

Заключение

За время своего развития геохимическая школа Томского политехнического университета прошла трудный путь нелегких открытий и достижений в науке, технологии и подготовке высококвалифицированных специалистов. По состоянию на начало 2000;х гг. в учебных планах по геологической специальности был предусмотрен самостоятельный курс «Рудноформационный анализ», в котором акцентируется внимание на взаимосвязи рудной минерализации с геологическими формациями. Опираясь на работы профессора, организатора этой кафедры Ф. Н. Шахова, сотрудники кафедры (Л.П. Рихванов, А. А. Поцелуев, С. И Арбузов, В. В. Ершов и др.) широко применяли геохимические подходы к типизации эндогенных рудных образований, месторождений угля и других полезных ископаемых. Используя радиоактивные и редкие элементы, а также изотопы свинца и стронция, как индикаторы, удается выделять генетически родственные группы месторождений, устанавливать связь с тем или иным типом магматизма. С середины 60-х до конца 80-х годов научно-исследовательская работа кафедры осуществлялась по трем основным направлениям: металлогения редких и радиоактивных элементов в интрузивно-вулканогенных образованиях Алтае-Саянской складчатой области; условия формирования золоторудных месторождений различных районов Сибири и их вторичная зональность; экологическая геохимия.

Многолетние исследования, ведущиеся по первому направлению, посвящены изучению радиогеохимических и редкоземельно-редкометалльных геохимических особенностей различных геологических образований (породы, метасоматиты, руды) с целью выработки критериев для перспективной оценки рудоносности площадей. Аналогичные работы проводились и на территории Северного Казахстана. Исследования давали прямой практический выход, поэтому кафедра вела хоздоговорные работы с централизованным финансированием непосредственно от Министерства геологии СССР. Исследования по данной тематике проводились в содружестве с лабораторией геохимии редких элементов Института геологии и геофизики СО АН СССР и входили в состав комплексной программы «Сибирь». В начале 90-х годов активно начали изучаться геохимические особенности углей, россыпных месторождений Томской обл. Была показана необходимость их комплексного использования. Был запатентован способ переработки тонкозернистых циркон-ильменитовых песков.