Геохимия окружающей среды

ГЕОХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Рабочая программа дисциплины
МИНОБРНАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВЛАДИВОСТОКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И
СЕРВИСА
ИНСТИТУТ ИНФОРМАТИКИ ИННОВАЦИЙ И БИЗНЕС-СИСТЕМ
КАФЕДРА ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
ГЕОХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Рабочая программа дисциплины
по специальности 020801.65 Экология
Владивосток
Издательство ВГУЭС
2014
2
ББК 20
Рабочая программа по дисциплине «Геохимия окружающей среды» составлена в
соответствии с требованиями ГОС ВПО. Предназначена для студентов, обучающихся по
специальности 020801.65 Экология
Составитель: Пшеничников Б.Ф., д-р. биол. наук, профессор, кафедра экологии и
природопользования
Утверждена на заседании кафедры Экологии и природопользования протокол № 6 от
19.02.2014
©
3
Издательство Владивостокского
государственного университета
экономики и сервиса, 2014
4
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность и причины ведения учебной дисциплины
Дисциплина дает студентам представление о строении ландшафтной оболочки Земли и
ее отдельных структурных составляющих: природных и природно-антропогенных систем; о
соотношении понятий «ландшафтная оболочка», «биосфера», «техносфера»; об особой
геосистемной сущности объекта, его принадлежность к системам, выраженным в универсальной
форме организации природы.
В результате освоения дисциплины «Геохимия окружающей среды» студент
приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей основной
образовательной программы по специальности 020801.65 Экология.
Роль и место дисциплины в структуре учебного плана (междисциплинарные
связи)
Освоение дисциплины дается на основе знаний, полученных по биологии, экологии, химии,
геологии, почвоведение.
Особенности изучения учебной дисциплины
В объеме дисциплины рассматриваются:
Соответствие учебной программы ГОС ВПО
Данная программа разработана в соответствии с Государственным
образовательным
стандартом
высшего
профессионального
образования
для
специальности 020801.65 – экология.
5
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Цель и задачи учебной дисциплины
Цель
Целью преподавания дисциплины является подготовка специалистов в области
природопользования и природообустройства с углубленным знанием геохимии
ландшафтной оболочки планеты.
Задачи
Овладение суммой знаний о геохимической миграции вещества в биосфере
1.2. Перечень компетенций, приобретаемых при изучении дисциплины
В результате освоения дисциплины студент будет:
Знать:
- природные геохимические процессы, составляющие основу функционирования,
естественной эволюции и антропогенно обусловленных изменений биосферы, ПТК;
- закономерности миграции химических элементов в земной коре и ландшафтах;
- геохимическую роль живого вещества, как биотической компоненты биосферы;
глобальные масштабы биогеохимических процессов в биосферных циклах важнейших
химических элементов.
Уметь:
- применять методы качественной и количественной оценки характеристик
ландшафтов (экспертные, бальные, экономическая оценки и бонитировка):
- оценивать пригодность ландшафтов для различных хозяйственных целей:
проводить ландшафтно-экологическое обоснование хозяйственных проектов:
- выполнять аттестацию и паспортизацию ландшафтов.
Владеть методами
- оценки состояния экосистем и обосновывать способы и схемы устройства
культурных ландшафтов разного назначения: промышленных, жилых, оздоровительных и
других;
- выявления очагов геохимического загрязнения территорий и способами их
ликвидации.
1.3. Основные виды занятий и особенности их проведения
Курс «Геохимия окружающей среды» общим объемом 100 часов изучается в
течение 4 семестра. Учебные часы распределены следующим образом: 32 часа отводится
на аудиторные занятия, 68 часов отводится на самостоятельную работу
Программой курса предусмотрена очная форма обучения.
Основные виды занятий:
1. Лекции, на которых дается основной систематизированный материал по
курсу «Геохимия окружающей среды».
Практические занятия, на которых студенты приобретают умение оценивать
геохимическую обстановку.
2. Консультации включают помощь при самостоятельном освоении материала.
3. Самостоятельная работа студентов включает работу с учебной и научной
литературой при подготовке к выступлениям на семинарах и к промежуточной
аттестации.
Самостоятельная работа студентов проводится с целью: систематизации и
закрепления, углубления и расширения теоретических знаний и практических умений
6
студентов, приобретаемых в ходе аудиторных занятий; формирования умений
использовать специальную литературу; развития познавательных способностей и
активности студентов; формирования самостоятельности мышления, способности к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации; развития исследовательских
умений.
Самостоятельная работа при изучении курса «Геохимия окружающей среды»
подразделяется на три вида: 1) аудиторная самостоятельная работа (выполнение
контрольных работ, тестов); 2) самостоятельная работа под контролем преподавателя
(творческие контакты, плановые консультации, экзамен); 3) внеаудиторная
самостоятельная работа при выполнении студентом домашних заданий учебного и
творческого характера (подготовка к лекциям, подготовка докладов к семинарским
занятиям, решение задач, индивидуальные работы по отдельным разделам содержания
дисциплин, подготовка к экзамену).
1.4. Виды контроля и отчетности по дисциплине
. При изучении дисциплины установлены следующие виды контроля:
– текущая аттестация – регулярная проверка уровня знаний студентов и
слушателей и степени усвоения учебного материала соответствующей дисциплины в
течение семестра по мере ее изучения (результаты СРС, выступлений на практических
занятиях, тестирования по отдельным темам и т.п.);
– промежуточная аттестация – экзамен, зачет.
Итоговая оценка по дисциплине формируется на основе результатов текущих и
промежуточной аттестаций.
1.5. Техническое и программное обеспечение дисциплины
Изучение предмета «Геохимия окружающей среды» не требует специального
использования вычислительной техники. Вместе с тем для демонстрации учебного
материала требуется компьютерная техника.
2. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
2.1. Перечень тем лекционных занятий
Введение. Предмет и объект, содержание и задачи. Геохимический ландшафт, его
морфология и структура. Элементарный ландшафт. Типы элементарных ландшафтов.
Ландшафтно-геохимические системы. Геохимическое сопряжение в ландшафте.
Истоки геохимии ландшафтов (В.И. Вернадский, А.Е. Ферсман, Д.И. Щербаков).
Полыновский этап. Развитие геохимии в 50-80 годы (А.П. виноградов, А.И. Перельман,
М.А. Глазовская, В.В. Добровольский). Современный этап (В.А. Снытко, Н.Ф.
Глазовский, Н.С. Касимов и др.).
Тема 1. Кларки и миграция. Понятие о Кларке, Местные Кларки, Кларк
концентрации и Кларк рассеяния. Коэффициент концентрации, Миграционная
способность. Факторы миграции. Виды миграции, Геохимические барьеры. Виды
барьеров.
Тема 2. Биогенная миграция. Образование живого вещества. Средний состав
живого вещества. Биологическое поглощение, Химический состав отдельных организмов.
Дефицитные и избыточные элементы. Биогенное минералообразование. Биогенная
аккумуляция химических элементов в почве и ее геологическое значение. Разложение
органического вещества. Влияние организмов на химический состав ландшафтов.
7
Понятие о биосфере. Биологический круговорот. Роль организмов в геологической
истории Земли.
Тема 3. Физико-химическая и механическая миграция. Воздушная миграция
химических элементов. Химический состав атмосферы. Перенос солей с атмосферными
осадками. Водная миграция химических элементов. Щелочно-кислотные условия
природных вод. Геохимическая обстановка в ландшафте. Классы водной миграции.
Геохимические показатели водной миграции. Понятие о механической миграции.
Количественные показатели механогенеза.
Тема 4. Техногенная миграция. Понятие о ноосфере. Отличительные признаки
ноосферы. Техногенез. Техногенные аномалии и биогеохимические аномалии. Фоновый
геохимический мониторинг природной среды. Использование методов геохимии
ландшафтов при оценке состояния окружающей среды. Оценка геохимического фона и
природного потенциала города. Техногенное загрязнение города. Техногенное
загрязнение атмосферы города. Атмогенное загрязнение снежного покрова. Геохимия
почвенного покрова. Техногенные потоки в водах и донных отложениях. Биогеохимия
городской среды. Медико-геохимические исследования.
Тема 5. Геохимия отдельных элементов в ландшафте. Геохимическая
классификация элементов. Биологическая роль химических элементов и их соединений и
их участие в процессах происходящих в организмах. Геохимия отдельных элементов.
Тема 6. Геохимическая классификация природных ландшафтов. Общие
принципы геохимической классификации ландшафтов. Ландшафтно-геохимическое
районирование. Классификация ландшафтов как метод теоретического осмысления и
обобщения закономерности развития, строения, функционирования, размещения
ландшафтов в пространстве. Иерархическая классификация. Типологическая
классификация. Геохимическая классификация ландшафтов.
Тема 7. Геохимия таежных ландшафтов. Геохимические особенности таежных
ландшафтов Западной Сибири.
Тема 8. Прикладная геохимия. Геохимия ландшафта и сельское хозяйство.
Геохимия ландшафтов и поиски полезных ископаемых. Курортные ресурсы ландшафтов.
Геохимия ландшафтов и здравоохранение.
1.2. Перечень тем практических занятий
Тема 1. Распространение химических элементов. По данной теме
предусматривается выполнение следующих заданий: 1) расчет кларков концентраций и
рассеяния для разных типов горных пород; 2) ранжирование величин КК и КР для
эталонного объекта исследования; 3) построение геохимических спектров этих пород; 4)
подготовка краткого заключения об особенностях химического состава пород каждого
типа в сопоставлении с кларком литосферы и кларками породы.
Тема2. Геохимия атмосферы. Воздушная миграция химических элементов.
Тема 3. Геохимия природных вод. Водная миграция химических элементов
Тема4. Геохимия живого вещества. Биогенная миграция химических
элементов
Тема 5. Геохимия литосферы
Тема 6. Ярусная и геохимическая структура различных ландшафтов
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА
3.1. Перечень и тематика самостоятельных работ студентов по курсу
1. История развития геохимии ландшафтов как науки.Истоки геохимии
ландшафтов (В.И. Вернадский, А.Е. Ферсман, Д.И. Щербаков). Полыновский этап.
8
Развитие геохимии в 50-80 годы (А.П. виноградов, А.И. Перельман, М.А. Глазовская, В.В.
Добровольский). Современный этап (В.А. Снытко, Н.Ф. Глазовский, Н.С. Касимов и др.).
2. Биогенное минералообразование. Биогенная аккумуляция химических элементов
в почве и ее геологическое значение. Разложение органического вещества. Влияние
организмов на химический состав ландшафтов. Биологический круговорот. Роль
организмов в геологической истории Земли.
3. Техногенное загрязнение города. Техногенное загрязнение атмосферы города.
Атмогенное загрязнение снежного покрова. Геохимия почвенного покрова. Техногенные
потоки в водах и донных отложениях. Биогеохимия городской среды. Медикогеохимические исследования
4. Геохимия отдельных элементов.
5. Геохимия ландшафтов и поиски полезных ископаемых.
6. Курортные ресурсы ландшафтов.
7. Геохимия ландшафтов и здравоохранение.
8. Элементарный состав организма человека в норме и его патологии.
9. Металлизация биосферы.
10 Геохимия атмосферных осадков.
3.2. Методические рекомендации по организации СРС
Основным видом самостоятельной работы студентов является подготовка к
семинарским занятиям. Задачей студентов на семинарских занятиях является не
повторение лекционного курса, в котором освещаются основные положения и наиболее
спорные вопросы, а более широкое и глубокое изучение темы с использованием
дополнительных источников, попытка предложить свое собственное видение и
разрешение проблемы. Каждую задачу следует оценивать не только в контексте темы
семинара, но и всего курса, а также с точки зрения уже изученных дисциплин. Прежде чем
приступить к решению задач, необходимо глубоко усвоить содержание темы
семинарского занятия.
Для самостоятельной оценки качества усвоения тем практических занятий
рекомендуется использовать контрольные вопросы, представленные ниже.
3.3. Рекомендации по работе с литературой
В учебных пособиях, указанных в основной литературе в той или иной мере
раскрыто содержание центральных тем настоящей учебной программы. При изложении
проблем современной геохимии авторы учебников придерживаются собственных
позиций. Поэтому, помимо изучения основной литературы по дисциплине «Геохимия
окружающей среды», студенту рекомендуется изучить дополнительную литературу, а
также ознакомиться с нормативным материалом.
3.4. Состав технических средств и рекомендации по работе с ними
Для самостоятельной работы по подготовке к практическим занятиям, семинарам
по той или иной теме из технических средств студенту необходим компьютер с выходом
на Интернет-сайты и в библиотечные базы данных.
3.5. Контрольные вопросы для самостоятельной оценки качества
усвоения дисциплины
1. Предмет науки геохимии ландшафтов и ее методы.
2. Понятие элементарного и геохимического ландшафта.
3 Эпигеосфера и ее свойства.
9
4 Геохимия почвенного покрова.
5 Иерархическая классификация ландшафтов.
6 Факторы, определяющие внутриландшафтную мозаику элементарных ландшафтов.
7 Систематика ландшафтов.
8 Количественная оценка интенсивности функционирования ландшафта.
9 Устойчивость ландшафта.
10 Биота как компонент ландшафта.
11 Понятие кларка.
12 Отличия элементарного ландшафта от геохимического ландшафта.
13 Структура элементарного ландшафта.
14 Ярусная и геохимическая структура элювиальных ландшафтов.
15 Строение вертикального профиля ландшафта.
16 Мощность и вертикальный геохимический профиль элементарных ландшафтов. 26
Функциональные звенья ландшафта.
17 Геохимия яруса почвенных вод элементарных ландшафтов.
18 Геохимия растительного яруса элювиальных ландшафтов.
19 Факторы расчленения вертикального геохимического профиля элювиальных
ландшафтов.
20 Характеристика зоны выщелачивания элементарных ландшафтов.
21 Характеристика элювиальных ландшафтов укороченного профиля.
22 Принципы классификации элементарных ландшафтов.
23 Строение и элементарный состав атмосферы.
24 Эволюция геохимического состава атмосферы.
25 Структура влагооборота элементарного ландшафта.
26 Теория биотической регуляции окружающей среды.
27 Компоненты влагооборота болотных ландшафтов.
28 Классификация элементарных ландшафтов.
29 Геохимия пород и наносов элювиальных ландшафтов.
30 Понятие биогеоценоза.
31 Группы ландшафтов по условиям миграции химических элементов.
32 Геохимия природных вод элювиальных ландшафтов.
33 Супераквальные элементарные ландшафты.
34 Субаквальные ландшафты.
35 Классификация водных ландшафтов.
36 Геохимия литосферы..
37 Геохимия техногенных ландшафтов.
38 Геохимия тундровых ландшафтов.
39 Пути и формы миграции химических элементов.
40 Типы геохимических сопряжений.
41 Источники химических элементов гидросферы.
42 Геохимические барьеры (перечень и краткая характеристика).
43 Геохимический круговорот солей.
44 Геохимия почвенного покрова.
45 Элементарный и вещественный состав тела человека.
46 Понятие и геохимическая характеристика биосферы.
47. Методы оценки состояния окружающей среды.
48 Критерии оценки экологического состояния ландшафтов.
49 Геохимия земной коры.
50 Экологические критерии состояния окружающей среды.
51 Геохимия бореальных ландшафтов.
52 Геохимия субтропических ландшафтов.
53 Геохимия тундровых ландшафтов
10
54 Геохимические классификации элементов.
55 Источники и виды загрязнения ландшафтов.
56 Особенности загрязнения почв тяжелыми металлами.
57 Методы изучения геохимии ландшафтов.
58 Классификация болотных ландшафтов.
59 Геохимические показатели водной миграции.
60 Природно-ресурсный потенциал ландшафтов.
61 Составляющие геохимического круговорота веществ в ландшафте.
62 Геохимический и ярусный профиль болотных ландшафтов.
63 Водный баланс почвенного покрова ландшафта.
64 Факторы, определяющие продуцирование биомассы в ландшафте.
65 Характеристика ноосферы и пути перехода биосферы в ноосферу..
66 Миграционные коэффициенты и миграционные ряды.
67 Морфологическая структура ландшафта.
68 Методы изучения геохимии ландшафтов.
69 Геохимические особенности таежных ландшафтов.
70 Общие принципы геохимической классификации ландшафтов
4. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
4.1. Основная литература
1. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическая среда. – М.: Высшая
школа, 2001. – 365 с.
2. Голованов А.И., Кожанов Е.С., Сухарев Ю.И. Ландшафтоведение. – М.: Колос, 2005. –
215 с.
3. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия, - М., 2000 г.
4. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР.- М.: Высшая
школа, 2000. – 328 с.
5. Николаев В.А. Ландшафтоведение. Семинарские и практические занятия. – М.: Изд-во
МГУ, 2000. – 94 с.
6. Лось В.А. Основы современного естествознания. Учебное пособие. – М.: ИНФРА, 2000.
– 192 с.
7. Сысуев В.В. Физико-математические основы ландшафтоведения. – М.: МГУ, 2003. –
245 с.
4.2. Дополнительная литература
1. Булатов А.И. и др. Охрана окружающей среды в нефтегазовой проышленности. –
М., 1997 г.
2. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта, - М.: Недра, 1999.–341
3. Лаппо Г.М. География городов. – М., 1997 г,
4. Петров К.М. Общая экология. – Санкт-Петербург, 1998 г.
5. Ковда В.А. Проблемы с опустыниванием и засолением орошаемых почв. – М.:
Колос, 1984. – 304 с.
6. Мильков Ф.Н. Рукотворные ландшафты. – М.: Мысль, 1978. – 87 с. 7 Шварцев
С.Л. – Гидрогеохимия зоны гипергенеза. – М.: Недра, 1998 г. – 366 с.
7. Экологическое право и земельное право России: методические материалы: учебное
пособие / А.К. Голиченков, Н.Г. Нарышева; под ред. А.К. Голиченкова - М.:
Городец, 2006. - 384 с.
8. Экологическое право: учебник для студ. вузов / С. А, Боголюбов, А. Л. Божайкин,
Л. П. Серов и др.; под ред. С. А. Боголюбова. - М.: Проспект, 2009. - 400 с.
11
4.3. Список нормативных документов
1. Земельный кодекс РФ: от 25.10.2001 № 137 – ФЗ. [Электронный ресурс] – Режим
доступа: http://base.consultant.ru/
2. Кодекс об административных правонарушениях (КоАП РФ): от 30.12.2001 № 195 –
ФЗ. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://base.consultant.ru/
3. Об обороте земель сельскохозяйственного назначения: федеральный закон РФ от
24.07.2002 № 30 – СЗ РФ. [Электронный ресурс] – Режим доступа:
http://base.consultant.ru/
4. О государственном земельном кадастре: федеральный закон РФ от 02.02.2000 № 2
– СЗ РФ. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://base.consultant.ru/
5. О землеустройстве: федеральный закон РФ от 24.05.2001 (18.06.2001) № 78 – ФЗ.
[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://base.consultant.ru/
6. О мелиорации земель: федеральный закон РФ от 8.12.1995 (10.01.1996) № 4 – ФЗ.
[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://base.consultant.ru/
7. О разграничении государственной собственности на землю: федеральный закон РФ
от 4.07.2001 (17.07.2001) № 101 – ФЗ. [Электронный ресурс] – Режим доступа:
http://base.consultant.ru/
8. О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения: федеральный закон
РФ от 30.03.1999 № 52 – ФЗ. [Электронный ресурс] – Режим доступа:
http://base.consultant.ru/
12
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................5
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ......................................................6
2. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА ...........................................................................................................7
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА .....................................8
4. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ...................................................................9
13