Экологическая геофизика - Новосибирский государственный

Новосибирский государственный университет
Геолого-геофизический факультет
Кафедра геофизики
2011 г.
Программа по спецкурсу дисциплины
Название курса – спецкурс "Экологическая геофизика".
Программа дисциплины "Экологическая геофизика" составлена в соответствии с
требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки
дипломированного специалиста по естественнонаучной специальности "Геофизика,
геофизические методы поисков полезных ископаемых" государственных образовательных
стандартов высшего профессионального образования второго поколения.
Автор (составитель) Манштейн Александр Константинович, к.т.н., ведущий научный
сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, доцент геофизики,
преподаватель НГУ
Цели и задачи курса
Дисциплина "Экологическая геофизика" предназначена для ознакомления студентов с
комплексным подходом изучения физических параметров верхней части земной коры с
учетом взаимоотношений человеческого общества и природы.
Основной целью освоения дисциплины является развитие творческого подхода в
решении специфических задач экологической геофизики, опирающегося на знания
существующих научных методов и способов исследований.
Для достижения поставленной цели выделяются следующие задачи курса:
- лекционной формой представить фундаментальные сведения о физических
свойствах верхней части земной коры;
- дать информацию об экологии, описать её место в системе других наук, дать
описание основных понятий и законов экологии;
- показать глобальные проблемы экологии;
- дать понятие о природопользовании;
- передать информацию о технологических подробностях некоторых геофизических
работ;
- познакомить студентов с существующей аппаратурой малоглубинной геофизики;
- способствовать расширению геофизического кругозора учащихся;
- ознакомить с законодательством в области экологии и природопользования.
Содержание курса
1. Введение. Экология и науки о Земле.
1.1. Чем занимается экология.
1.2. Человек и окружающая среда, изменение окружающей среды, мониторинг
окружающей среды.
1.3. Экология и науки о Земле. Глобальные, региональные, локальные экосистемы, пути
и возможности их развития (модели).
1.4. Специфика экологических проблем наших дней.
2. Геоэкология и экогеофизика.
2.1. Объекты внимания экологической геологии; ВЧР и геоэкологические границы;
гидросфера и атмосфера.
2.2. Предмет внимания экологической геофизики; рассеяние энергии и вещества,
аномалии физических полей: тепловые, радиационные, сейсмические,
электромагнитные.
1
2.3. Оценка ресурсов и устойчивости развития систем как одна из главных задач
геоэкологии и экогеофизики.
2.4. Прямые и обратные задачи, решаемые в экогеофизике. Физико-геологические
модели аномалий. Статические, динамические модели. Модели статистические и
детерминистические.
3. Экогеофизические задачи
3.1. Дальность распространения влияния различных экогеофизических аномалий и
глубинность исследований.
3.2. Источники электромагнитных аномалий.
Примеры решения экогеофизических задач электромагнитными методами.
3.3. Источники сейсмоакустических аномалий и аномалий напряженного состояния.
Примеры решения экогеофизических задач сейсмическими методами.
3.4. Источники радиационных аномалий.
Примеры решения экогеофизических задач ядерно-геофизическими методами
3.5 Методы оценки экогеофизической ситуации, формирование выводов и
рекомендаций.
4. Процессы переноса энергии и вещества — один из основных предметов
экологической геофизики
4.1. Основы переноса в диффузионном приближении. Вывод уравнения диффузии,
особенности диффузионного описания переноса. Некоторые свойства решения.
Применение к решению задач экогеофизики.
4.2. Кинетическое уравнение переноса. Понятие плотности частиц и потока, вывод
уравнения для баланса, его особенности. Применение к решению задач
экогеофизики.
4.3. Измеряемые величины, функционалы от решения уравнений.
4.4. Ядерно-геофизические методы: прямые и обратные задачи.
а) рентген-спектрометрический и гамма-спектрометрический полевые методы;
б) эманационная съемка.
а) гамма-спектрометрический, нейтронно-активационный, рентгено-флуоресцентный,
масс-спектроскопический методы лабораторного анализа материалов;
б) ядерно-геофизические анализы аэрозолей, проб воды и твердых материалов.
4.5. Источники аномалий концентраций химических элементов в различных объектах
экосистем.
5. Задачи изменений окружающей среды и климата. Геофизические методы и
подходы при решении этих задач
5.1. Задачи палеоклиматологии.
5.2. Задачи квазисовременных изменений окружающей среды и климата.
5.3. Процессы глобального переноса. Атмосферный перенос и океанические
циркуляции.
5.4. Физические методы для отслеживания процессов переноса, а также изменений
среды.
Рекомендуемая литература
1. Г.С. Вахромеев. Экологическая геофизика, Иркутск, 1995.
2. В.И. Трухин, К.В. Показеев и др. Основы экологической геофизики, Из-во ЛАНЬ, 2004.
3. Н.А. Страхова, Е.В. Омельченко. Экология и природопользование. Уч. пособие. Из-во
Феникс. 2007
4. А.К. Манштейн. Малоглубинная геофизика. Уч. пособие. НГУ, Н-ск. 2002.
2
Требования к уровню освоения содержания курса
По окончании изучения указанной дисциплины студент должен:
-
иметь представление о современных способах исследований грунта на глубину до
25 м, связанных с решением задач инженерной геофизики, экологии и археологии;
- знать базовые комплексы геофизических методов изучения малых глубин земной
коры и связи одновременных изменений измеряемых параметров от сезонных или
других глобальных воздействий;
- уметь выделять основные физические параметры в поставленной геофизической
задаче и оптимизировать полевые работы.
Формы контроля
Итоговый контроль. Для контроля усвоения дисциплины учебным планом
предусмотрен экзамен.
Текущий контроль. Курс содержит не только информационно-познавательный
лекционный, но и учебно-тренинговый материал: тесты, упражнения, контрольные
вопросы. Студентам предлагается самостоятельное изучение рекомендуемой литературы с
последующим обсуждением различных вопросов в ходе семинарских занятий.
Семинарские занятия включают в себя следующие виды проверки знаний изложенного
материала:
- классический опрос в соответствии с разработанной программой курса;
- самостоятельная подготовка студентами реферативных обзоров по дополнительным
вопросам, связанным с анализом текущей ситуации исследования экзотехносферы
Земли, с развитием законодательства по рассматриваемой теме;
- изложение материала в виде докладов на заданную тему и дискуссий.
Тематический план курса
Наименование разделов
Количество часов
и тем
Лекции
Семинары
Физика Земли. Гравитация. Тепловой режим. Геомагнетизм.
Литосфера. Гидросфера. Атмосфера.
15
2
Основы экологии. Экологическая геофизика. Экостистемы.
Загрязнение природной среды. Антропогенные воздействия.
Энергетика и экология. Стихийные бедствия. Экологические
войны.
20
2
Специальные методы малоглубинной геофизики
10
2
Природопользование.
8
2
Законодательство в области экологии и природопользования.
4
0
57
8
Итого по курсу
Всего часов – 65
3