Наведено теоретичне узагальнення перебігу фізико-хімічних процесів у природних та природно-техногенних системах. Запропоновано новий підхід щодо розв'язання проблеми забруднення важкими металами об'єктів навколишнього середовища за умов техногенезу шляхом оцінки захисних властивостей геологічного середовища, що характеризуються поняттям буферності. Встановлено регіональний характер трансформації гідрохімічного типу поверхневих вод у гірничодобувних районах, що проявляється у підвищенні їх мінералізації та рівня забруднення важкими металами, вміст яких часково знижується за рахунок поглинання донними відкладеннями та водяною рослинністю. Виявлено, що локальна метаморфізація підземних вод обмежується зоною впливу ставків-накопичувачів і шламосховищ. З'ясовано, що зниження забруднення підземних вод важкими металами обумовлено процесами їх іммобілізації породами зони аерації та водоносних горизонтів. Введено критерії екологічної безпеки щодо забруднення важкими металами. Проведено диференціацію осадових порід за величиною буферності, встановлено можливість їх використання як захисних екранів у ставках-накопичувачах, шламосховищах та для очищення стічних вод від важких металів.

Мета роботи - встановлення закономірностей накопичення та розподілу важких металів (ВМ) в об'єктах навколишнього середовища в зоні впливу металургійних підприємств. Для відібраних проб грунтів визначено мінералогічний і гранулометричний склад. Для відібраних проб пилових викидів, грунтів і рослин виконано рентгенофазовий аналіз, визначено концентрації ВМ із використанням атомно-емісійного та атомно-абсорбційного спектральних методів. З використанням неселективних екстрагентів визначено іонообмінну, резервну та фіксовану форми знаходження ВМ у грунтах. Встановлено рівні забруднення ВМ грунтів і рослин на територіях прилеглих до металургійного підприємства. Виявлено, що в районах функціонування металургійних підприємств підвищується рухомість ВМ у порівнянні з фоновими ділянками - Zn - у 4,8, Ni - у 5,6, Cu - у 2,6 разу. На території металургійного підприємства вміст іонообмінних форм ВМ у порядку убування утворює наступний ряд: Zn >> Pb >> Ni >> Cu >> Cr; для резервних форм: Pb >> Cu >> Zn >> Ni >> Cr. Встановлено механізми трансформації та міграційну активність техногенних форм ВМ у системі викиди підприємства - грунти - рослинність. Збільшення вмісту ВМ у грунтах і зміна їх фізико-хімічних властивостей (рН, ємність катіонного обміну, вміст органічної речовини) активізує їх міграційну активність. Встановлена міграційна активність ВМ надає можливість оцінити їх здатність переходити із твердої фази грунту у грунтовий розчин, а після цього переміщуватися по профілю з грунтовим розчином і по трофічному ланцюгу потрапляти до організму людини. Визначені особливості поглинання деревними та трав'яними рослинами ВМ надають можливість використовувати їх для біоіндикації рівня забруднення грунтів.