Экологическая геохимия - Учебно

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ, ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК И
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
КАФЕДРА ГЕОЭКОЛОГИИ
В.А.БОЕВ
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕОХИМИЯ
Учебно-методический комплекс
Рабочая учебная программа
для студентов очной формы обучения
направления 022000.62 «Экология и природопользование»
профили подготовки «Геоэкология», «Природопользование»
Тюменский государственный университет
2011
Боев В.А. Экологическая геохимия: Учебно-методический комплекс.
Рабочая программа для студентов направления 022000.62 «Экология и
природопользование» профили подготовки «Геоэкология», «Природопользование»
очной формы обучения. - Тюмень: 2011. - 14 с.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Экологическая
геохимия[электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk3.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой геоэкологии. Утверждено проректором по
учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: и.о. заведующего кафедрой Ларин С.И.
© Тюменский государственный университет, 2011.
© В.А. Боев, 2011
Пояснительная записка
1.1.
Цели и задачи дисциплины
Цель - раскрыть содержание и специфику направления «Экологическая геохимия» как
важную составляющую профессиональной подготовки специалиста по экологии и
природопользованию.
Задачи курса:
- сформировать у студентов системные знания в сфере экологической геохимии;
- дать представление студентам об основных тенденциях в области экологической
геохимии;
- показать место и роль экологической геохимии в системе наук о Земле;
- сформировать навыки работы с литературными источниками и
нормативноправовыми материалами по экологической геохимии;
- изучить понятийно-категориальный аппарат в области экологической геохимии;
1.2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Естественнонаучный цикл Дисциплина «Экологическая геохимия» является вариативной
частью профессиональной компетенции и базируется на таких дисциплинах как «Химия»,
«Учение о биосфере», «Экологический мониторинг»
1.2. Компетенции выпускника ООП бакалавриата, формируемые в результате
освоения данной ООП ВПО
В результате освоения ООП бакалавриата выпускник должен обладать следующими
общекультурными компетенциями:
-способностью к интеллектуальному, культурному, нравственному, физическому и
профессиональному развитию и самосовершенствованию (ОК-1);
уметь использовать в социальной жизнедеятельности, в познавательной и в
профессиональной деятельности элементарные навыки работы с компьютером (ОК-2);
- знать теоретические основы геохимии и геофизики окружающей среды, владеть
методами геохимических и геофизических исследований; владеть методами общего и
геоэкологического картографирования - (ПК-13)
- владеть методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабораторной
геоэкологической информации и использовать теоретические знания в практике (ПК-14).
В результате изучения курса студенты должны знать:
- ключевые термины и понятия, системные основы экологической геохимии;
- основные тенденции развития этой дисциплины;
-формы нахождения и распространение химических элементов в биосфере;
-процессы миграции и концентрации химических элементов в биосфере;
-методы эколого-геохимической оценки состояния окружающей среды.
2.
Структура и трудоемкость дисциплины
Семестр 1. Форма
аттестации - экзамен. Общая трудоёмкость дисциплины
составляет 4 зачетных единицы или 144 часа.
3.Тематический план дисциплины
Таблица 1
Итого
часов
по
теме
Самостоятел
ьная
работа*
Семинарски
е
(практическ
ие)
занятия*
Интерактивн
ые формы
Виды учебной работы и
самостоятельная работа,
в час.
Лекции*
Тема
недели семестра
№
Итого
количест
во
баллов
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Модуль 1 Основные понятия экологической геохимии. Химические элементы в биосфере.
1.1 Основные термины и понятия
1
2
1
1
6
10
0-5
экологической химии.
1.2 Самостоятельные минеральные 2,3 2
2
6
10
0-5
виды и изоморфная форма
нахождения элементов.
1.3 Водные растворы, газовые
4
4
4
6
14
0-10
. смеси, коллоидная и
сорбированая формы
нахождения элементов,
магматические расплавы.
1.4 Биогенная форма, техногенные
5,6 2
2
6
10
0-10
. соединения.
Всего
10
9
1
24
44
0-30
.
Модуль 2. Распространенность ,миграция и концентрация химических элементов.
2.1 Распространенность
7
2
2
6
10
0-5
химических элементов, кларки,
природные геохимические
аномалии.
2.2 Миграция химических
8
2
2
6
10
0-5
элементов.
2.3 Геохимические барьеры,
9,1 2
2
1
6
11
0-10
концентрация химических
0
элементов.
2.4 Особенности геохимических
11,12 2
1
6
9
0-10
ландшафтов.
Всего
8
7
1
24
40
0-30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Модуль 3. Эколого-геохимическая оценка состояния окружающей среды.
3.1 Общие принципы эколого13,1 2
2
10
14
0-10
геохимической оценки
4
состояния окружающей среды.
3.2 Основные требования к
15,1 2
2
10
14
0-10
проведению эколого6
геохимических исследований.
3.3 Полевые эколого –
17,1 5
5
1
20
31
0-20
геохимические исследования.
8
Всего
9
9
1
40
59
0-40
Итого (часов, баллов):
28
28
3
88
144
0 – 100
Из них в интерактивных
3
0 – 100
формах 20% от аудиторной
нагрузки
Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
Таблица 2.
№ темы
устный опрос
письменные работы
Итого
собеседовани
ответ на
контрольна
тест
рефера количеств
о баллов
е
семинаре
я работа
т
Модуль 1. Основные понятия экологической геохимии. Химические элементы в
биосфере.
1.1
0-2
0-1
0-2
0-5
1.2
0-2
0-1
0-2
0-5
1.3
0-2
0-1
0-5
0-2
0-10
1.4
0-2
0-1
0-5
0-2
0-10
Всего
0-8
0-4
0-10
0-8
0-30
Модуль 2. Распространенность ,миграция и концентрация химических элементов.
2.1
0-2
0-1
0-2
0-5
2.2
0-2
0-1
0-2
0-5
2.3
0-2
0-1
0-5
0-2
0-10
2.4
0-2
0-1
0-5
0-2
0-10
Всего
0-8
0-4
0-10
0-8
0-30
Модуль 3. Эколого-геохимическая оценка состояния окружающей среды.
3.1
0-2
0-1
0-10
0-2
0-15
3.2
0-2
0-1
0-2
0-15
3.3
0-2
0-1
0-2
0-5
0-10
Всего
0-6
0-3
0-10
0-6
0-5
0-40
Итого
22
11
30
22
5
0 – 100
Планирование самостоятельной работы студентов
Таблица 3.
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательн дополнитель
ые
ные
Недел Объе Коля
м
во
семест часов балло
ра
в
Модуль 1 Основные понятия экологической геохимии. Химические элементы в
биосфере.
1.1 Основные термины и
доклад
1
6
0-5
понятия экологической
химии.
1.2 Самостоятельные
Работа с
2,3
6
0-10
минеральные виды и
литературой
изоморфная форма
нахождения элементов.
1.3 Водные растворы,
Составление
4
6
0-5
газовые смеси,
логической
коллоидная и
схемы
сорбированая формы
нахождения элементов,
магматические расплавы.
1.4 Биогенная форма,
Составление
5,6
6
0-10
техногенные соединения. логической
схемы
Всего:
24
30
Модуль 2. Распространенность ,миграция и концентрация химических элементов.
2.1 Распространенность
Составление
7
6
0-5
химических элементов,
логической
кларки, природные
схемы
геохимические аномалии
Миграция химических
Работа с
8
элементов
литературой
2.3 Геохимические барьеры,
Работа с
9,10
концентрация
литературой
химических элементов.
2.4 Особенности
реферат
11-12
геохимических
ландшафтов
Всего:
Модуль 3 Эколого-геохимическая оценка состояния окружающей среды.
3.1 Общие принципы
доклад
12-13
эколого-геохимической
оценки состояния
окружающей среды
3.2 Основные требования к
доклад
13-14
проведению экологогеохимических
исследований.
3.3 Полевые эколого –
реферат
Составление
15-16
геохимические
презентации
исследования.
Всего:
ИТОГО:
2.2
4.Разделы дисциплины и междисциплинарные
(последующими) дисциплинами
№
п/п
1.
2.
Наименование
обеспечиваемых
(последующих)
дисциплин
Экологическая
геология
Оценка воздействия
на окружающую
среду
связи
с
6
0-5
11
0-10
11
0-10
34
8
0-20
8
0-10
14
0-10
40
88
40
100
обеспечиваемыми
1.1.
Темы дисциплины необходимые для
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1.2. 1.3. 1.4. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4 3.1.
+
+
+
+
+
+
30
изучения
3.2.
3.3.
+
+
+
+
+
+
5.Содержание дисциплины
Модуль 1. Основные понятия экологической геохимии. Химические элементы в
биосфере.
1.1. Основные термины и понятия экологической химии. Предмет экологической химии.
Краткая история развития экологической химии. Геологические и эколого-биологические
понятия. Собственно геохимические понятия. Понятия о геохимических ландшафтах и
барьерах.
1.2. Самостоятельные минеральные виды и изоморфная форма нахождения элементов.
Минералы и их связь с кристаллохимическими показателями. Минералы в биосфере.
Изоморфизм и его факторы. Изоморфные смеси в биосфере.
Антропогенные процессы.
1.3. Водные растворы, газовые смеси, коллоидная и сорбированая формы нахождения
элементов, магматические расплавы.
Процессы образования и разложения воды в биосфере. Состав природных растворов.
Состояние воды в биосфере.
Состав природных газовых смесей. Газы в биосфере. Коллоиды, их миграция и старение.
Процессы адсорбции ионов и молекул, ионный обмен в растворах.
Состав магматических расплавов.
1.4. Биогенная форма, техногенные соединения.
Организмы и процессы антропогенеза. Специфика живого вещества.
Техногенные соединения. Характеристика распространенных техногенных соединений.
Модуль 2. Распространенность, миграция и концентрация химических элементов.
2.1. Распространенность химических элементов, кларки, природные геохимические
аномалии.
Законы распределения химических элементов в геохимических системах.
Эколого-геохимические аномалии и их выявление.
Кларки земной коры, горных пород, почв, вод и океанических осадков и их влияние на
организмы. Местные кларковые содержания.
Природные геохимические аномалии. Геохимические поля концентрации и
перераспределения химических элементов. связанные с месторождениями полезных
ископаемых. Вторичные поля рассеивания. Геохимические ассоциации химических
элементов.
2.2. Миграция химических элементов.
Геохимические циклы миграции. Виды и типы миграции химических элементов.
Основные факторы миграции химических элементов в литосфере.
Особенности миграции химических элементов в биосфере.
Эволюция процессов миграции химических элементов.
2.3. Геохимические барьеры, концентрация химических элементов.
Физико-химические барьеры. Механические барьеры. Биогеохимические барьеры.
Социальные геохимические барьеры. Комплексные геохимические барьеры.
2.4 Особенности геохимических ландшафтов.
Классификация геохимических ландшафтов. Связь между эколого-геохимическими
изменениями в ландшафте. Влияние смены ландшафтов на эколого-геохимическую
ситуацию в других ландшафтах. Соотношение концентраций химических элементов в
организме в зависимости от ландшафтно-геохимических условий.
Модуль 3 Эколого-геохимическая оценка состояния окружающей среды.
3.1. Общие принципы эколого-геохимической оценки состояния окружающей среды.
Виды антропогенных изменений в биосфере.
Общие и специфические требования к оценке процессов и явлений в биосфере.
Качественная оценка состояния и изменений территорий.
Количественная оценка состояния и изменений территорий. Геохимические показатели
оценки состояния и изменения окружающее среды.
Экономическая оценка.
3.2. Основные требования к проведению эколого-геохимических исследований.
Организация исследований на суше и в пределах аквальных ландшафтов.
Составление карт геохимических ландшафтов камеральным методом.
3.3. Полевые эколого-геохимические исследования.
Исследования на суше и в пределах аквальных ландшафтов. Отбор проб и оформление
полевых материалов. Подготовка проб к анализу. Требования к аналитическим работам.
Определения содержаний химических элементов. Формы отчетности.
6.Планы семинарских занятий
Модуль 1. Основные понятия экологической геохимии. Химические элементы в
биосфере.
1.1.Основные термины и понятия экологической химии.
1. Предмет экологической химии.
2. Геологические и эколого-биологические понятия.
3. Собственно геохимические понятия.
4. Понятия о геохимических ландшафтах и барьерах.
1.2.Самостоятельные минеральные виды и изоморфная форма нахождения
элементов.
1. Минералы и их связь с кристаллохимическими показателями.
2. Минералы в биосфере.
3. Изоморфизм и его факторы.
4. Изоморфные смеси в биосфере.
1.3.Водные растворы, газовые смеси.
1. Процессы образования и разложения воды в биосфере.
2.. Состояние воды в биосфере
3. Состав природных газовых смесей
4. Газы в биосфере.
1.4.Коллоидная и сорбированая формы нахождения элементов, магматические
расплавы.
1. Коллоиды, их миграция и старение.
2. Процессы адсорбции ионов и молекул, ионный обмен в растворах.
3. Состав магматических расплавов.
1.5.Биогенная форма, техногенные соединения.
1. Организмы и процессы антропогенеза.
2. Специфика живого вещества.
3. Техногенные соединения.
4. Характеристика распространенных техногенных соединений.
Модуль 2 Распространенность, миграция и концентрация химических элементов.
2.1.Распространенность химических элементов, кларки, природные геохимические
аномалии.
1. Законы распределения химических элементов в геохимических системах.
2. Кларки земной коры, горных пород, почв, вод и океанических осадков и их влияние на
организмы.
3. Эколого-геохимические аномалии и их выявление.
4. Геохимические поля концентрации и перераспределения химических элементов.
связанные с месторождениями полезных ископаемых.
5. Геохимические ассоциации химических элементов.
2.2.Миграция химических элементов.
1. Геохимические циклы миграции.
2. Виды и типы миграции химических элементов.
3. Основные факторы миграции химических элементов в литосфере.
4. Особенности миграции химических элементов в биосфере.
2.3.Геохимические барьеры, концентрация химических элементов.
1. Физико-химические барьеры.
2. Механические барьеры.
3. Биогеохимические барьеры.
4. Социальные геохимические барьеры.
5. Комплексные геохимические барьеры.
2.4.Особенности геохимических ландшафтов.
1. Классификация геохимических ландшафтов.
2. Связь между эколого-геохимическими изменениями в ландшафте.
3. Влияние смены ландшафтов на эколого-геохимическую ситуацию в других
ландшафтах.
4. Соотношение концентраций химических элементов в организме в зависимости от
ландшафтно-геохимических условий.
Модуль 3 Эколого-геохимическая оценка состояния окружающей среды.
3.1. Общие принципы эколого-геохимической оценки состояния окружающей среды.
1. Виды антропогенных изменений в биосфере.
2. Общие и специфические требования к оценке процессов и явлений в биосфере.
3. Качественная оценка состояния и изменений территорий.
4. Количественная оценка состояния и изменений территорий.
5. Геохимические показатели оценки состояния и изменения окружающее среды.
3.2.Основные требования к проведению эколого-геохимических исследований.
1. Организация исследований на суше.
2. Организация исследований пределах аквальных ландшафтов.
3. Составление карт геохимических ландшафтов камеральным методом.
3.3.Полевые эколого-геохимические исследования.
1. Отбор проб и оформление полевых материалов.
2. . Подготовка проб к анализу.
3. Требования к аналитическим работам.
4. Определения содержаний химических элементов.
5. Формы отчетности.
7.Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины (модуля)
Контрольная работа
Контрольная работа предназначена для углубления и расширения знаний по
изучаемой дисциплине.
Выполненная работа должна быть защищена студентом.
Студенты, не выполнившие контрольную работу, к сдаче экзамена не допускаются.
Работа должна быть аккуратно оформлена в рукописном или печатном виде, удобна для
проверки и хранения.
Темы контрольных работ
1. Предмет экологической геохимии и ее место среди других наук.
2..Геохимические
классификации
химических
элементов
В.М.Гольдшмидта,
В.И.Вернадского, А.И.Перельмана.
3. Техногенез и его проявления.
4 . Процессы образования и разложения воды в биосфере.
5. Специфические особенности живого вещества.
6. Понятие кларка и разновидности кларков.
7. Особенности геохимических полей концентрации и перераспределения элементов.
8. Образование ассоциаций химических элементов разных участках земной коры.
9. Основной геохимический цикл миграции химических элементов.
10. Особенности миграции химических элементов в биосфере.
11. Многосторонние и комплексные геохимические барьеры.
12. Сероводородные и глеевые барьеры, их примеры и распространение в биосфере.
13. Особенности миграции химических элементов в ландшафтах сущи.
14. Отличия миграционных процессов химических элементов в промышленных
ландшафтах от биогенных.
15. Геохимические особенности вторичных геохимических полей рассеивания.
16. Основные закономерности распространения химических элементов в земной коре.
17. Особенности геохимической обстановки в Океане.
18. Интенсивность миграции химических элементов и факторы ее определяющие.
19. Принципы количественной оценки состояния окружающей среды.
20.Особенности проведения ландшафтно-геохимических исследований на суше.
21. Особенности
ландшафтно-геохимических исследований в пределах аквальных
ландшафтов.
22. Процесс подготовки проб к анализу.
23. Особенности отбора литохимических проб.
24. Стадии эколого-геохимических исследований на суше.
25. Определение фонового и аномального содержания химических элементов в различных
ландшафтах.
Темы рефератов
1. Геологические, физико-химические и собственно геохимические понятия и термины.
2. Минералы в биосфере.
3. Влияние антропогенной деятельности на организмы.
4. Техногенные соединения и процессы антропогенеза.
5. Эколого-геохимические аномалии.
6. Кларки различных горных пород, почв, вод и их применение для оценки экологогеохимической обстановки.
7. Физико-химические геохимические барьеры.
8.. Механические геохимические барьеры.
9. Биогеохимические барьеры.
10. Геохимические ландшафты суши.
11.Геохимические водные ландшафты.
12. Геохимические ландшафты населенных пунктов.
13. Геохимические циклы миграции.
14.Изоморфная форма нахождения химических элементов.
15.Коллоидная форма нахождения химических элементов.
16. Характеристика магматических расплавов.
17. Влияние антропогенных процессов на природные воды.
18.Понятие о ноосфере.
19.Техногенные геохимические аномалии.
20.Геохимическое поведение химических элементов в биосфере.
21. Факторы миграции химических элементов в литосфере.
22. Дефицитные и избыточные концентрации химических элементов в объектах
биосферы.
23. Количественная оценка состояния территорий.
24. История развития экологической геохимии.
25. Особенности распространения химических элементов в земной коре.
8.Образовательные технологии
В учебном процессе используются активные и интерактивные формы проведения
занятий: доклады с презентацией, анализ презентации совместно со студентами.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
9.1. Основная литература:
1.Алексеенко А.В. Экологическая геохимия.: Учебник. – М.: Логос, 2000.
2. Вернандский В.И. Живое вещество и биосфера. М.: Наука, 1978г.
3. Голдовская Л.Ф.. Химия окружающей среды- 2-е изд. - М.: Мир : БИНОМ. Лаборатория
знаний, 2007.
4 Геохимия окружающей среды. (Сает Ю.В. и др.) М.: Недра, 1990г.
9.2.Дополнительная литература
1.Башкин В.Н. Биогеохимия(учебное пособие). – М.: Научный мир,2004.
2. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М. Вышая школа, 1998г.
3.. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов. М. Высшая школа,
1988г.
4.. Дж. Андруз, П. Бримблекумб, Т. Джикелз, П. Лисс.. Введение в химию окружающей
среды. М.: Мир, 1999г.
5. Войткевич Г.В.Краткий справочник по геохимии. М.: Недра, 1976г
9.3.. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:
WWW-проект "Экологическая геохимия" Ссылка: http://ecology.iem.ac.ru/
"Экологическая
http://ecology.iem.ac.ru/
геохимия"-
проект
ИЭМ
РАН
10.Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины
(модуля)
Для поведения лекционных занятий необходима аудитория, оборудованная
мультимедийными средствами для работы в программе PowerPoint.