Реферат: Программа дисциплины дн ф. 5 Геохимия окружающей среды подготовка бакалавров по профессионально-образовательной программе Направление

Министерство образования Российской Федерации



ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИАТЭ)






УТВЕРЖДАЮ




Проректор по учебной работе


___________________ С.Б.Бурухин





“______”____________ 2008 г.



ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


^ ДН Ф.5 ГЕОХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ


подготовка бакалавров

по профессионально-образовательной программе

Направление 020800 – Экология и природопользование


Форма обучения: очная


Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме в соответствии с учебным планом


Вид учебной работы

Всего

Семестры

часов

5

6







Общая трудоемкость дисциплины

150

82

68







По ГОСТ

150













Аудиторные занятия

102

54

48







Лекции

68

36

32







Практические занятия и семинары

34

18

16







Лабораторные работы
















Курсовой проект (работа)
















Самостоятельная работа

48

28

20







Расчетно-графические работы
















Вид итогового контроля (зачет, экзамен)




экз.

зачет








Обнинск 2008

Программа составлена с соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 020800 – Экология и природопользование


Программу составил:


___________________ С.В. Круглов, профессор каф. экологии, д.б.н.


Рассмотрена на заседании кафедры экологии (протокол № ___от ___ _________2008 г.)


Заведующий кафедрой

экологии


___________________ Г.В. Козьмин


“____”_____________ 2008 г


СОГЛАСОВАНО


Начальник Учебно-методического

управления


___________________Ю.Д. Соколова


“____”_____________2008 г.


Декан

факультета естественных наук


___________________Н.С. Эпштейн


“____”_____________2008 г.


^ 1. Цели и задачи дисциплины.

В дисциплине «Геохимия окружающей среды» даются представления об основах геохимии как науки, изучающей химический состав оболочек Земли и процессы, протекающие в различных геосферах, рассматриваются методы геохимических исследований, общие закономерности рассеяния, концентрирования и миграции химических элементов. Акцентируется внимание на применении геохимических подходов при изучении природных и антропогенных ландшафтов, решении широкого круга экологических проблем, связанных с техногенным загрязнением окружающей среды.

Цель курса – ознакомление студентов с теоретическими основами и прикладными задачами геохимии окружающей среды.

Задачи курса:

- ознакомить будущих специалистов с теоретическими основами общей геохимии, геохимическими методами изучения природных и антропогенных ландшафтов и решения экологических задач;

- дать общие представления о строении, составе и свойствах Земли и ее оболочек, геохимических факторах, определяющих характер и особенности протекания в биосфере природных и техногенных процессов.

Основные понятия и положения, материал данного курса будет полезен и может быть использован студентами в дальнейшем при изучении таких предметов, как общая экология, экология человека, основы рационального природопользования и др.


^ 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.


В результате изучения дисциплины студент должен

знать: Закономерности распределения химических элементов в различных геосферах, законы поведения, сочетания и миграции элементов в природных и техногенных процессах в биосфере, экологические последствия нарушения человеком глобальных биогеохимических циклов;

уметь: использовать геохимические методы исследований при решении вопросов мониторинга природных и природно-техногенных экосистем;

иметь навыки: использования информации о химическом составе структурных составляющих биосферы, общих закономерностях распределения и особенностях поведения химических элементов применительно к решению экологических проблем, связанных с химическим загрязнением биосферы.


^ 3. Содержание дисциплины


3.1. Лекции

1. Введение. Объект, предмет и методы геохимии, ее место в системе наук о Земле. Возникновение и развитие геохимии. Работы Ф.У. Кларка, В.М. Гольдшмидта, В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана. Методологические основы геохимии окружающей среды. Геохимический мониторинг. (2 ч.)

^ 2. Геохимия геосферных оболочек [1,2,1a,2a,3a] (18 ч)

2.1 Космическая распространенность элементов и их изотопов. Зависимость распространенности элементов от атомного номера. Нуклеосинтез, возраст элементов. Строение Земли, составы внутренних геологических оболочек (ядро, мантия) и методы их оценки. (2 ч.)

2.2 Атмосфера. Происхождение, вертикальная зональность. Химический состав атмосферы и его эволюция в истории Земли. Антропогенное воздействие на химический состав атмосферы и его последствия. Парниковые газы. Деградация озонового слоя. Кислотные осадки. Загрязнение воздуха. (2 ч.)

2.3. Гидросфера, происхождение и строение. Химический состав атмосферных осадков. Основные факторы формирования химического состава природных вод суши (поверхностные и грунтовые воды). Химический состав и минерализация подземных вод. Процессы и факторы, влияющие на формирование химического состава подземных вод. Антропогенные изменения континентальных вод. (2 ч.)

Эволюция, химический состав и антропогенные изменения Мирового океана. Главные катионы и анионы, основные группы компонентов. Состав растворенных в воде газов и их происхождение. Постоянство состава океанической воды в геологической истории. (2 ч.)

Приемы исследования и способы выражения состава природных вод (сумма растворенных веществ, соленость, жесткость). Равновесие химического состава гидросферы и атмосферы. Карбонатная система и контроль величины рН. (2 ч.)

2.4. Литосфера. Распространенность химических элементов в литосфере и земной коре. Определение понятий «кларк» и «кларк концентраций». Единицы выражения. Антропогенное воздействие на эндогенные и экзогенные химические процессы. (2 ч.)

Педосфера. Кларки элементов в почвах. Глобальные и региональные антропогенные изменения геохимии почв и почвенного покрова. (2 ч.)

2.5 Биосфера. Роль В.И. Вернадского в формировании современного представления о биосфере. Границы и структура биосферы, состав и масса живого вещества. Живое вещество и его роль в геохимической эволюции биосферы. Геохимические функции живого вещества, биогеохимические процессы как геологический фактор. (2 ч.)

2.6. Геохимическая организация и геохимическая эволюция биосферы. Ландшафты. Экосистемы. Биокосные системы (коры выветривания, почвы, природные воды, илы). Взаимосвязь эволюции земной коры, гидросферы, атмосферы и биосферы, геохимические основы эволюции. Геохимические последствия глобальных и региональных изменений. (2 ч.)

^ 3. Миграция химических элементов в биосфере [1,2, 2a,3a,5a,6a] (16 ч)

3.1. Виды миграции химических элементов: физико-химическая, механическая, техногенная, биогенная, их относительная роль в биосфере. Внутренние и внешние факторы миграции. Заряд и радиус ионов, ионный потенциал, окислительно-восстановительный потенциал и др. Геохимические барьеры, их природа и классификация. Системы геохимической классификации элементов (В.М. Гольдшмидт, В.И. Вернадский, А.И. Перельман). (6 ч.)

3.2. Водная миграция химических элементов. Миграционные формы элементов. Растворимые, взвешенные и коллоидные компоненты природных вод. Макрокомпоненты - главные минеральные компоненты природных вод. Биогенные вещества и микроэлементы в природных водах. Коэффициент водной миграции. Ряды миграции. Геохимическая систематика вод ландшафта. Окислительно-восстановительные и щелочно-кислотные условия вод. Классы водной миграции и классы ландшафтов. Геохимические барьеры и виды аномалий. Химическая денудация (4 ч.)

3.3. Воздушный перенос. Значение атмосферного переноса веществ. Роль вулканических процессов. Атмосферные аэрозоли и их источники. Характеристики аэрозолей и факторы, влияющие на их устойчивость. Время жизни примеси в атмосфере. Механизмы и скорость выведения аэрозольных частиц из атмосферы. (2 ч.)

3.4. Биогенная миграция. Различие между биогенной и физико-химической миграцией химических элементов и их соединений (на примере химических элементов - аналогов). Биогенная аккумуляция элементов. Организмы - концентраторы. Значение биогенной формы нахождения химических элементов. Биологическая доступность элементов и способы ее определения. Геохимические аспекты токсичности элементов. Биологическая роль микроэлементов. Токсичность и толерантность, синергизм и антагонизм. Дефицитные и избыточные элементы. Геохимические аномалии и биогеохимические провинции, причины эндемических заболеваний. (4 ч.)

^ 4. Глобальные геохимические и биогеохимические процессы и циклы [1,2,8a]. (10 ч)

4.1. Причины циклического характера природных процессов. Глобальные геохимические и биогеохимические циклы, их структура. Время пребывания элементов в резервуаре, оценка интенсивности кругооборота веществ. (2 ч.)

4.2. Гидрологический цикл. Глобальный геохимический цикл углерода. Глобальный геохимический цикл азота. Циклы элементов, поступивших в биосферу в результате мобилизации из земной коры (кальций, калий, фосфор и др.). Экологические последствия нарушения человеком природных геохимических циклов. (8 ч.)

^ 5. Геохимия природных и природно-антропогенных ландшафтов [3,4a,6a,9а] (18 ч.)

5.1. Ландшафтно-геохимические системы. Общие черты геохимии природных ландшафтов (гумидные и семигумидные, степные и пустынные ландшафты). (4 ч)

5.2. Геохимия техногенеза. Основные типы техногенеза. Техногенез как геохимический фактор. Количество и соотношение элементов в техногенных потоках, «технофильность» химических элементов. Загрязнение окружающей среды. Основные группы загрязняющих веществ и их характеристики. (4 ч.)

5.3. Факторы формирования техногенных ландшафтов и геохимические принципы их классификации. Трансформация и миграция загрязняющих веществ в почве, атмосфере и гидросфере. Понятие о техногенных барьерах. Накопление продуктов техногенеза и формирование техногенных геохимических аномалий. (4 ч.)

5.4. Геохимические особенности основных типов техногенных ландшафтов: горнопромышленных, городских, сельскохозяйственных, дорожных и других. Геохимия аквальных ландшафтов рек, озер, водохранилищ, морских побережий. (6 ч.)

^ 6. Эколого-геохимическая оценка и картографирование состояния окружающей среды [1,2,3, 4a,7a,9a] (4 ч.)

6.1. Фоновый мониторинг.

6.2. Импактный мониторинг.

6.3. Эколого-геохимическое картографирование. Применение геоинформационных систем и технологий.

^ 3.2. Практические и семинарские занятия


5 семестр

Раздел(ы)

Тема практического или семинарского занятия

Литература

Число часов

1

Геохимия среды обитания растений, животных и человека. История геохимии.

[1,2,6a]

2

2.1-2.3

Атмосфера. Гидросфера. Происхождение, строение. химический состав. Кларки атмосферы и гидросферы.

[1,2

2

2.4

Литосфера. Педосфера. Распространенность химических элементов в земной коре, литосфере и почвах.

[1,2a,3a]

2

2.5-2.6.

Геохимическая организация биосферы.

[2,1a]

2




Контрольная работа




2

3.1

Миграция химических элементов. Внутренние и внешние факторы миграции. Геохимические барьеры.

[1,2a,3a]

2

3.2-3.3

Водная миграция и атмосферный перенос химических элементов.

[1,3a,6a]

2

3.4

Биогенная миграция химических элементов..

[2, 1a,6a]

2

3.4

Геохимические основы токсичности химических элементов

[2, 1a]

2


6 семестр

Раздел(ы)

Тема практического или семинарского занятия

Литература

Число часов

4.1-4.2

Глобальные геохимические и биогеохимические циклы, их структура. Гидрологический цикл. Цикл углерода.

[1,2,8a]

2

4.2

Круговорот элементов осадочного цикла. Экологические последствия нарушения глобальных циклов элементов человеком.

[1,2a,8a]

2

5.1

Ландшафтно-геохимические системы. Геохимия природных ландшафтов.

[3,4a,7a]

2

4

Контрольная работа




2

5.2

Геохимия техногенеза. Загрязнение окружающей среды. Количество и соотношение химических элементов в техногенных потоках. Основные группы загрязняющих веществ

[1,3,5a]

2

5.3

Трансформация и миграция загрязняющих веществ в почве, атмосфере и гидросфере

[2, 2a,3a]

2

5.4

Геохимия и особенности основных типов техногенных ландшафтов.

[1,3,4a,7a]

2

6

Эколого-геохимическая оценка состояния окружающей среды

[1,4a, 6a]

2



^ 3.3. Лабораторный практикум


Раздел(ы)

Тема практического или семинарского занятия

Число часов




Не предусмотрен






^ 3.4. Курсовые проекты (работы)


Не предусмотрены.


3.5. Формы текущего контроля

5 семестр

Раздел(ы)

Форма контроля

Неделя

1-2.2

Устный опрос «Геохимическая деятельность и роль живого вещества в эволюции химического состава геосферных оболочек»

4

2.1-2.6

Контрольная работа: «Геохимия земных оболочек»

9

3.1

Контрольная работа: «Миграция химических элементов в биосфере»

12


6 семестр

Раздел(ы)

Форма контроля

Неделя

1-2

^ Домашнее задание. Глобальные геохимические и биогеохимические циклы элементов. Экологические последствия изменения человеком природных геохимических циклов и энергетического баланса Земли.

4

3

^ Контрольная работа «Геохимия природных ландшафтов».

8

4

Контрольная работа «Геохимия техногенеза».

12


^ 3.6. Самостоятельная работа


4.1. Рекомендуемая литература


4.1.1. Основная литература

1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. – М.: Логос, 2000. – 627 с.

2. Добровольский В.В. Основы биогеохимии – М.: Изд. центр «Академия», 2003. 400 с.

3. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея, 1999. 768 с.


^ 4.1.2. Дополнительная литература

1а. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука, 1965.

2а. Перельман А.И. Геохимия. 2-е издание. М.: Высшая школа, 1989. 528 с.

3а. Браунлоу А.Х. Геохимия. М.: Недра, 1984.

4а. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов. М.: Изд-во МГУ. 2007. 350 с.

5а. Безуглова О.С., Орлов Д.С. Биогеохимия. – Ростов н/Д: “Феникс”, 2000. –320 с.

6а. Сает Ю.И., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Наука, 1990. 335 с.

7а. Алексеенко В.А. Геохимия ландшафтов и окружающая среда. М., Недра, 1990.

8а. Добровольский В.В. Биогеохимические циклы тяжелых металлов // Геохимия. 1988. №2. С. 307-320.

9а. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении – М.: Изд-во «Высш. шк.», 2002, 334 с.


4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины


Не предусмотрены.


5. Материально-техническое обеспечение дисциплины


Не предусмотрено.