Антропогенная геохимия изучает химические изменения в литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере, вызванные деятельностью человека. Она рассматривает происхождение, миграцию и распределение химических элементов, возникающих в результате промышленного производства, сельского хозяйства, урбанизации и других форм воздействия на природную среду.
Крупнейшие источники техногенного влияния — горнодобывающая и металлургическая промышленность, энергетика, транспорт, химическое производство и сельское хозяйство.
Антропогенная деятельность нарушает естественную структуру геохимических барьеров, которые регулируют миграцию элементов в природных системах. При превышении их буферной ёмкости элементы начинают активно переходить из одной фазы в другую — из твёрдой в растворённую или газовую. Это вызывает усиленную миграцию загрязняющих веществ по ландшафтным профилям, поступление их в грунтовые воды и биоту.
Формируются техногенные геохимические потоки, по масштабам сопоставимые с природными биогеохимическими циклами. Например, ежегодные антропогенные выбросы углерода в атмосферу превышают природный углеродный поток вулканической дегазации в десятки раз. Аналогичные процессы фиксируются для серы, свинца, меди и ртути.
Вокруг промышленных зон, крупных городов и транспортных узлов формируются техногенные геохимические ореолы и аномалии, характеризующиеся локальным повышением содержания определённых элементов. Эти зоны обладают устойчивыми геохимическими сигналами, которые могут использоваться как индикаторы степени антропогенной нагрузки. Почвенные и донные отложения содержат максимальные концентрации поллютантов, что связано с их способностью аккумулировать катионы тяжёлых металлов, органические соединения и устойчивые загрязнители.
Изменение химического состава среды влияет на биологические процессы. Повышенные концентрации тяжёлых металлов приводят к токсическому действию на растения, микроорганизмы и животных. Нарушается обмен веществ, изменяется биодоступность питательных элементов (Fe, Mn, Zn, Cu), угнетаются биогеохимические циклы азота и фосфора. Некоторые элементы, ранее инертные в природных условиях, приобретают высокую реакционную способность при изменении кислотности и окислительно-восстановительных условий, что усиливает их включение в биотические цепи.
Современные методы включают геохимическое картирование, спектрометрический анализ (атомно-абсорбционный, масс-спектрометрический, рентгенофлуоресцентный), изотопное зондирование, а также моделирование потоков вещества и энергии. Используются подходы геоинформационных систем (ГИС) и кластерного анализа для выявления пространственно-временных закономерностей загрязнения. Особое значение имеют изотопные методы, позволяющие различать природные и техногенные источники элементов. Например, изотопный состав свинца (206Pb/207Pb) используется для идентификации свинцовых аэрозолей от бензиновых добавок или рудных источников.
Города представляют собой особый тип техногенных геосистем, в которых происходит перераспределение элементов между искусственными и природными компонентами. В почвах и пыли мегаполисов фиксируются аномально высокие концентрации Cu, Zn, Pb, Sn, Sb, Cr, а также органических токсикантов. Создаются антропогенные ландшафты, в которых геохимические потоки замкнуты внутри городской среды — между строительными материалами, воздухом, осадками и поверхностными водами. Эти процессы формируют урбаногеохимическую структуру, отличающуюся высокой пространственной неоднородностью.
На планетарном уровне антропогенная геохимия рассматривает изменения глобальных циклов элементов. Рост концентрации CO₂ и CH₄ в атмосфере, антропогенное выщелачивание фосфора и азота, ускоренный вынос кальция и кремния с континентов в океан приводят к сдвигу химического равновесия биосферы. Формируется новая геохимическая эпоха — антропоцен, характеризующаяся доминированием человека как геологического фактора. Для неё типичны появление техногенных минералов, искусственных изотопных соотношений и глобальная перераспределённость элементов по поверхности Земли.
Изучение процессов самоочищения и устойчивости природных систем является ключевой задачей антропогенной геохимии. Геохимическая устойчивость определяется скоростью восстановления элементного баланса, сорбционными свойствами минералов, биотической активностью и возможностью формирования новых барьеров. Важную роль играют биотические механизмы регенерации — фиксация загрязняющих элементов растительностью, микробиологическая трансформация органических веществ, осаждение металлов в биоплёнках. Эти процессы формируют основу для разработки геохимических технологий ремедиации, направленных на снижение антропогенной нагрузки и восстановление природных циклов.
Антропогенная геохимия сформировалась во второй половине XX века на стыке классической геохимии, экологии и геоэкологии. Её развитие связано с работами В. И. Вернадского, А. П. Виноградова, Н. М. Страхова, а также современных исследователей, развивающих концепции техногенных потоков и устойчивого развития. Современный этап характеризуется интеграцией геохимических, биологических и информационных методов, что позволяет создавать комплексные модели химической эволюции биосферы под влиянием человека.