Geochemia środowiska odgrywa istotną rolę w naukach o środowisku przyrodniczym. Jej korzenie sięgają geochemii prospekcyjnej, tej klasycznej dyscypliny nauk o Ziemi, ściśle związanej z poszukiwaniem złóż surowców mineralnych. Głównym celem geochemii środowiska jest badanie mechanizmów obiegu pierwiastków w zewnętrznych warstwach Ziemi, interakcji między elementami biotycznymi i abiotycznymi środowiska oraz wpływu stresu antropogenicznego na procesy zachodzące na powierzchni Ziemi. Książka „Geochemia Środowiska” autorstwa Zdzisława M. Migaszewskiego i Agnieszki Gałuszki stanowi rozszerzoną wersję poprzedniego wydania „Podstawy geochemii środowiska” i jest przeznaczona dla specjalistów, doktorantów i studentów z zakresu nauk o Ziemi, nauk o środowisku przyrodniczym, nauk biologicznych, chemicznych, rolniczych i medycznych. Powstała ona na podstawie licznych publikacji i materiałów archiwalnych autorów oraz realizacji polskich i amerykańskich projektów badawczych z zakresu geochemii środowiska. Autorzy niniejszej książki prezentują „geologiczny” punkt widzenia, uwypuklając tym samym rolę elementów abiotycznych w interakcjach geochemicznych zachodzących w biosferze. Ten nieco odmienny od tradycyjnego w ochronie środowiska sposób przedstawienia przedmiotowego zagadnienia będzie z pewnością dla wielu czytelników impulsem do dalszych przemyśleń, studiów lub badań.

Wstęp 11 Część I. Interdyscyplinarne podstawy geochemii środowiska 15 1. Od klasycznej geochemii do geochemii i analityki środowiska – rys historyczny 17 2. Geochemia środowiska – przegląd problematyki 27 2.1. Geochemia środowiska na tle innych dyscyplin geochemii 27 2.2. Charakterystyka i zakres badań geochemii środowiska 32 2.3. Podstawowe cele i kierunki rozwoju geochemii środowiska 35 3. Charakterystyka geochemiczna stref kuli ziemskiej 40 3.1. Najważniejsze wydarzenia w dziejach Ziemi – wyzwanie dla geochemika 40 3.2. Budowa Ziemi i Księżyca 44 3.3. Zewnętrzne strefy Ziemi 47 3.3.1. Hydrosfera 47 3.3.2. Pedosfera 52 3.3.3. Atmosfera 55 3.3.4. Biosfera 57 4. Tektonika płyt – klucz do zrozumienia wielkoskalowego obiegu pierwiastków 64 4.1. Uwagi wstępne 64 4.2. Granice płyt tektonicznych 66 4.3. Znaczenie tektoniki płyt w naukach przyrodniczych 68 5. Oceaniczne źródła hydrotermalne – miejsca występowania złóż metali i unikatowych ekosystemów 71 5.1. Uwagi wstępne 71 5.2. Skład chemiczny i izotopowy oceanicznych źródeł hydrotermalnych 73 5.3. Ekosystemy oceanicznych źródeł hydrotermalnych 77 6. Czynniki geochemiczne i klasyfikacje pierwiastków 84 6.1. Podstawowe pojęcia z zakresu krystalografii, mineralogii i petrologii 84 6.2. Podstawowe parametry i czynniki geochemiczne 91 6.2.1. Klarki a współczynniki zawartości pierwiastków 91 6.2.2. Zawartości naturalne i modyfikujący wpływ antropogeniczny 94 6.2.3. Znaczniki geochemiczne 98 6.2.4. Koncepcja gradientu i bariery geochemicznej 98 6.2.5. pH a rozpuszczalność 100 6.2.6. Potencjał oksydacyjno-redukcyjny 107 6.2.7. Przewodnictwo elektrolityczne właściwe 111 6.2.8. Sucha pozostałość 111 6.2.9. Temperatura 112 6.2.10. Rozpuszczony tlen 112 6.2.11. Zasadowość i kwasowość 113 6.2.12. Twardość 114 6.2.13. Roztwory 114 6.2.14. Koloidy 116 6.2.15. Naturalne przemiany promieniotwórcze 123 6.3. Klasyfikacje pierwiastków 124 7. Środowiska i procesy geochemiczne w litosferze 128 7.1. Uwagi wstępne 128 7.2. Procesy magmowe i pomagmowe 128 7.3. Wietrzenie 131 7.3.1. Podstawowe procesy wietrzenia 131 7.3.2. Wietrzenie pirytu i innych minerałów siarczkowych 135 7.4. Erozja, transport i sedymentacja 145 7.5. Diageneza 147 7.6. Metamorfizm 148 8. Znaczenie biosfery w obiegu pierwiastków 151 8.1. Podstawowe pojęcia stosowane w biogeochemii 151 8.2. Terminologia i problematyka badań biogeochemicznych roślin 154 8.3. Blaski i cienie interpretacji wyników badań biogeochemicznych roślin 162 9. Globalne cykle geochemiczne 165 9.1. Uwagi wstępne 165 9.2. Obieg azotu 166 9.3. Obieg fosforu 168 9.4. Obieg siarki 170 9.5. Obieg tlenu 174 9.6. Obieg węgla 175 9.7. Obieg wodoru 177 10. Charakterystyka geochemiczna i toksykologiczna wybranych pierwiastków 178 10.1. Uwagi wstępne 178 10.2. Antymon 181 10.3. Arsen 182 10.4. Bar 184 10.5. Beryl 185 10.6. Bizmut 186 10.7. Bor 187 10.8. Brom 187 10.9. Chlor 188 10.10. Chrom 189 10.11. Cyna 190 10.12. Cynk 191 10.13. Fluor 193 10.14. Glin 194 10.15. Jod 195 10.16. Kadm 196 10.17. Kobalt 197 10.18. Krzem 199 10.19. Lantanowce (pierwiastki ziem rzadkich) 200 10.20. Lit 204 10.21. Magnez 204 10.22. Mangan 205 10.23. Miedź 207 10.24. Molibden 209 10.25. Nikiel 210 10.26. Niob i Tantal 211 10.27. Ołów 212 10.28. Platyna 214 10.29. Potas 214 10.30. Rtęć 215 10.31. Rubid 218 10.32. Selen 218 10.33. Sód 220 10.34. Srebro 221 10.35. Stront 222 10.36. Tal 223 10.37. Tellur 223 10.38. Tor i uran 224 10.39. Tytan 226 10.40. Wanad 227 10.41. Wapń 228 10.42. Wolfram 229 10.43. Żelazo 230 10.44. Wykorzystanie pierwiastków śladowych w badaniach źródeł zanieczyszczeń 232 11. Występowanie izotopów w środowisku przyrodniczym 235 11.1. Podstawy geochemii izotopowej 235 11.2. Zarys geochemii wybranych izotopów w środowisku przyrodniczym 239 11.2.1. Siarka 239 11.2.2. Tlen 242 11.2.3. Węgiel 244 11.2.4. Wodór 247 11.2.5. Inne izotopy 248 11.3. Przykłady zastosowania izotopów w badaniach środowiskowych 251 11.3.1. Izotopy trwałe 251 11.3.2. Radioizotopy 261 Część II. Podstawowe trendy metodyczne i badawcze w geochemii środowiska 265 12. Zarys metodyki badań próbek środowiskowych 267 12.1. Badania terenowe i pobieranie próbek 267 12.1.1. Uwagi wstępne 267 12.1.2. Znaczenie badań terenowych 270 12.1.3. Pobieranie próbek 274 12.2. Przygotowanie próbek 284 12.2.1. Uwagi wstępne 284 12.2.2. Preparatyka mineralogiczna i petrograficzna 285 12.2.3. Preparatyka chemiczna 285 12.2.4. Preparatyka izotopowa 290 12.3. Metody i techniki analityczne 291 12.3.1. Uwagi wstępne 291 12.3.2. Badania mineralogiczne i petrologiczne 291 12.3.3. Analizy chemiczne 298 13. Statystyczna interpretacja wyników badań środowiska przyrodniczego 321 13.1. Uwagi wstępne 321 13.2. Podstawowe pojęcia statystyki opisowej 322 13.3. Statystyka w geochemii 327 13.3.1. Korelacja i regresja 327 13.3.2. Zastosowanie analizy wariancji (ANOVA) w badaniach geochemicznych 328 14. Teledetekcja – nowe wyzwanie dla geochemii środowiska 331 14.1. Uwagi wstępne 331 14.2. Zastosowanie fotografii lotniczej i teledetekcji 332 14.3. Perspektywy rozwoju teledetekcji 335 15. Zmiany globalne i ich wpływ na środowisko 336 15.1. Uwagi wstępne 336 15.2. „Kwaśne opady” – rzeczywistość i mity 336 15.3. „Dziura ozonowa” 338 15.4. Efekt cieplarniany (szklarniowy) 340 16. Rola geochemii środowiska w ochronie geosfery 347 16.1. Uwagi wstępne 347 16.2. Geomonitoring 347 16.3. Litosfera 349 16.3.1. Wpływ wydobycia surowców mineralnych na środowisko przyrodnicze 349 16.3.2. Kwaśne wody kopalniane 352 16.4. Wody powierzchniowe i podziemne 355 16.4.1. Jakość i degradacja wód powierzchniowych i podziemnych 356 16.4.2. Uzdatnianie i racjonalne wykorzystanie wody 360 16.5. Osady wodne 361 16.6. Gleby 366 16.7. Obszary podmokłe i torfowiska 369 16.8. Powietrze 373 16.9. Gospodarka odpadami a ochrona środowiska 382 16.10. Inżynieria, technologia, zasoby naturalne, energia i środowisko 388 17. Wykorzystanie roślin w prospekcji geochemicznej oraz rekultywacji i remediacji biologicznej 393 17.1. Uwagi wstępne 393 17.2. Prospekcja geochemiczna 395 17.2.1. Wyznaczanie przebiegu uskoków 395 17.2.2. Poszukiwanie złóż i stref mineralizacji 395 17.3. Rekultywacja biologiczna obszarów pogórniczych 397 17.4. Bioremediacja terenów skażonych 399 18. Wykorzystanie organizmów żywych w wydobyciu metali – biogórnictwo i fitogórnictwo 403 18.1. Uwagi wstępne 403 18.2. „Bakteryjni górnicy” i ich wymagania ekologiczne 404 18.3. Biochemiczne podstawy biogórnictwa 405 18.4. Technologie biogórnictwa 405 18.5. Rośliny a wydobycie metali – fitogórnictwo 407 18.6. Przyszłość bio- i fitogórnictwa 408 19. Biomonitoring środowiska przyrodniczego 410 19.1. Uwagi wstępne 410 19.2. Porosty 412 19.2.1. Występowanie i ekologia porostów 412 19.2.2. Składniki szkodliwe a rozwój porostów 413 19.2.3. Zastosowanie porostów 421 19.3. Sosna 426 19.3.1. Uwagi wstępne 426 19.3.2. Występowanie i ekologia sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris) 427 19.4. Mchy 435 20. Rola geosfery w toksykologii środowiska 441 20.1. Uwagi wstępne 441 20.2. Podział źródeł zanieczyszczeń 442 20.3. Charakterystyka źródeł zanieczyszczeń 442 20.3.1. Naturalne źródła zanieczyszczeń 443 20.3.2. Geoantropogeniczne i antropogeniczne źródła zanieczyszczeń 447 20.4. Ogólna charakterystyka geotoksyn 450 20.5. Czynniki warunkujące obieg geochemiczny geotoksyn 450 21. Zanieczyszczenia środowiska przyrodniczego związkami organicznymi 453 21.1. Uwagi wstępne 453 21.2. Źródła związków organicznych w środowisku przyrodniczym 453 21.3. Procesy sorpcji i biodegradacji 456 21.4. Przegląd ważniejszych grup toksycznych związków organicznych 458 21.5. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne w środowisku przyrodniczym 465 21.6. Przykłady badań zanieczyszczeń środowiska związkami organicznymi 470 22. Znaczenie geochemii medycznej w naukach o środowisku przyrodniczym 475 22.1. Cele geomedycyny i geochemii medycznej 475 22.2. Podstawowe pojęcia z zakresu toksykologii 476 22.3. Minerały stanowiące zagrożenie dla zdrowia i życia człowieka 479 22.4. Czynniki fizykochemiczne decydujące o rozwoju chorób geochemicznych 482 22.5. Środowisko geochemiczne a zasięg chorób 485 22.6. Perspektywy rozwoju geochemii medycznej 490 23. Geochemia miast 492 23.1. Miasta jako specyficzne środowiska geochemiczne 492 23.2. Rola źródeł zanieczyszczeń w kształtowaniu środowiska miejskiego 493 23.3. Wpływ środowiska miejskiego na zdrowie mieszkańców 496 24. Geochemia sądowa 498 24.1. Historia i ważniejsze postacie w geologii sądowej 498 24.2. Metody badań geochemii sądowej 499 24.3. Geochemia sądowa w praktyce 501 Literatura 505 Skorowidz terminów ogólnych 569 Skorowidz minerałów 583 Skorowidz nazw łacińskich gatunków i rodzajów roślin i zwierząt 591 Ilustracje kolorowe 595