МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВЛАДИВОСТОКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА
ИНСТИТУТ ИНФОРМАТИКИ ИННОВАЦИЙ И БИЗНЕС-СИСТЕМ
КАФЕДРА ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
Геохимия окружающей среды
Рабочая программа учебной дисциплины
Основная образовательная программа
022000ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
Владивосток
Издательство ВГУЭС
2014
ББК 20
Рабочая программа учебной дисциплины «Учение о гидросфере» составлена в соответствии с требованиями ООП: 022000.62 "ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ" на базе ФГОС ВПО
Составитель: , профессор кафедры «Экологии и природопользования»
Утверждена на заседании кафедры «Экологии и природопользования» 19 февраля 2014 г., протокол
Рекомендована к изданию учебно-методической комиссией Института Информатики, инноваций и бизнес-систем.
© Издательство Владивостокский
государственный университет
экономики и сервиса, 2014
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Геохимия окружающей среды» является дисциплиной по выбору направления подготовки 022000– Экология и природопользование.
Разрешение многих теоретических и практических вопросов в естествознании и экологии, в частности, требует изучения знания проблемы распространённости химических элементов в природе. (Хотя бы как эталон сравнения). Т. е. Необходимо знать количественное содержание элементов в экологических, геохимических и космохимических системах (Земная кора, геосферы, планеты и т. д.)
Основное содержание дисциплины - изучение и оценка состояния окружающей среды, эколого-геохимический анализ антропогенной миграции химических элементов. Описание источников загрязнения окружающей среды, миграционных цепей распространения элементов в природных системах (воздушной, водной, биогенной). 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.
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Цели освоения учебной дисциплины
Целью преподавания дисциплины является подготовка специалистов в области природопользования и природообустройства с углубленным знанием геохимии ландшафтной оболочки планеты. Овладение суммой знаний о геохимической миграции вещества в биосфере
Основные задачи геохимии окружающей среды - изучить
- 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.
Практическими задачами являются:
- качественная и количественная оценка характеристик ландшафтов (экспертные, бальные, экономическая оценки и бонитировка):
- оценка пригодности ландшафтов для различных хозяйственных целей: ландшафтно-экологическое обоснование хозяйственных проектов:
- оценка состояния экосистем
- выявление очагов геохимического загрязнения территорий и способы их ликвидации.
1.2 Место дисциплины в структуре ООП (связь с другими дисциплинами)
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах ООП:
Основная образовательная программа (код, название) | Дисциплина | Семестр | Цикл/ раздел ООП | Коды компетенций |
022000.62 - Экология и природопользование | Общая экология | 4 | Б.3 | ПК-13 |
1.3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения учебной дисциплины
Таблица 1. Формируемые компетенции ООП 022000.62 «Экология и природопользование» (ЭП), блок Б.2
Направление подготовки | Компетенции | Знания/ умения/ владения (ЗУВ) | |
Экология и природопользование, 022000.62 | ПК- 13: знать теоретические основы геохимии и геофизики окружающей среды, владеть методами геохимических и геофизических исследований; владеть методами общего и геоэкологического картографирования | Знания | основы геохимии и геофизики окружающей среды |
Умения | применять экологические методы при решении типовых профессиональных задач | ||
Владение | методами геохимических и геофизических исследований; методами общего и геоэкологического картографирования, методами поиска и обмена информацией в глобальных и локальных компьютерных сетях |
1.4 Основные виды занятий и особенности их проведения
Общая трудоёмкость дисциплины 2 зачётные единицы, что соответствует 72 часам, из них 17 часов отводится на лекции, 17 часов – на практические занятия, 38 часов – на самостоятельную работу. Промежуточная аттестация – зачет.
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 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 зачету).
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивной форме составляет 30%.
1.5 Виды контроля и отчетности по дисциплине
Контроль успеваемости студентов осуществляется в соответствии с рейтинговой системой оценки знаний.
Текущий контроль успеваемости содержит задания, которые способствуют развитию компетенций профессиональной деятельности, к которой готовится выпускник и включает:
- проверку уровня самостоятельной подготовки бакалавра при выполнении индивидуального задания, при подготовке к лекциям и практическим работам;
- участие бакалавра в дискуссиях по основным моментам изучаемой темы;
- защиту отчетов по практическим занятиям;
Помимо индивидуальных оценок используются групповые и взаимооценки:
- оценка студентами работ друг друга;
- оппонирование студентами отчетов по практическим работам
Текущий контроль предусматривает использование фондов оценочных средств:
- решение контрольных работ и задач по разделам изучаемого материала;
- тестирование.
Промежуточная аттестация осуществляется в форме зачетной контрольной работы.
2. СТРУКТУРА, СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1 Темы лекций
Тема 1. Введение (1 час)
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 (, , ). Полыновский этап. Развитие геохимии в 50-80 годы (А. П. виноградов, , ). Современный этап (, , и др.)
Тема 2. Кларки и миграция (2 часа).
Понятие о Кларке, Местные Кларки, Кларк концентрации и Кларк рассеяния. Коэффициент концентрации, Миграционная способность. Факторы миграции. Виды миграции, Геохимические барьеры. Виды барьеров.
Тема 3. Биогенная миграция (2 часа).
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. Понятие о биосфере. Биологический круговорот. Роль организмов в геологической истории Земли.
Тема 4. Физико-химическая и механическая миграция (2 часа).
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 5. Техногенная миграция (2 часа).
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 6. Геохимия отдельных элементов в ландшафте (2 часа).
Геохимическая классификация элементов. Биологическая роль химических элементов и их соединений и их участие в процессах происходящих в организмах. Геохимия отдельных элементов.
Тема 7. Геохимическая классификация природных ландшафтов (2 часа).
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 8. Геохимия таежных ландшафтов (2 часа).
Геохимические особенности таежных ландшафтов Западной Сибири.
Тема 9. Прикладная геохимия (2 часа).
Геохимия ландшафта и сельское хозяйство. Геохимия ландшафтов и поиски полезных ископаемых. Курортные ресурсы ландшафтов. Геохимия ландшафтов и здравоохранение.
2.2. Перечень тем практических занятий
1. Распространение химических элементов (7 часов)
- расчет кларков концентраций и рассеяния для разных типов горных пород;
- ранжирование величин КК и КР для эталонного объекта исследования;
- построение геохимических спектров этих пород;
- подготовка краткого заключения об особенностях химического состава пород каждого типа в
сопоставлении с кларком литосферы и кларками породы.
2. Геохимия атмосферы. Воздушная миграция химических элементов (2 часа).
3. Геохимия природных вод. Водная миграция химических элементов (2 часа)
4. Геохимия живого вещества. Биогенная миграция химических элементов (2 часа)
5. Геохимия литосферы (2 часа)
6. Ярусная и геохимическая структура различных ландшафтов (2 часа)
3. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
По дисциплине предусмотрено проведение лекционных, практических занятий и самостоятельная работа.
Основные виды занятий:
1. Лекции, на которых дается основной систематизированный материал по дисциплине «Геохимия окружающей среды». При изложении теоретического материала используются активные методы проведения занятий – каждая лекция начинается с блиц-опроса по материалам предыдущей лекции.
2. Практические работы являются активной формой занятий, на которых студенты овладевают навыками сбора, обработки и интерпретации гидрологической информации, учатся работать с различными видами гидрологических карт, определяют морфометрические характеристики водных объектов.
3. Самостоятельные занятия под руководством преподавателя обеспечивают более эффективную подготовку и качество усвоения теоретического материала, приобретение определенных практических навыков студентов. Основная задача самостоятельной работы - привить умение учиться. По результатам самостоятельных работ проводятся интерактивные занятия – студенты работают в группах, каждая группа готовит сообщение с презентацией по выбранной теме, представители других групп задают вопросы и выставляют оценки выступающим.
4. Консультации включают помощь при самостоятельном освоении материала.
Для оформления письменных работ, презентаций к докладу, работы в электронных
библиотечных системах бакалавру необходимы пакеты программ Microsoft Office
(Excel, Word, Power Point, Acrobat Reader), Internet Explorer, или других аналогичных.
В образовательном процессе используются инновационные технологии обучения: активная дискуссия, семинары в диалоговом режиме, проведение практических занятий с использованием нетбуков. Удельный вес занятий, проводимых в интерактивной форме составляет 30%.
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА
4.1. Перечень и тематика самостоятельных работ студентов по дисциплине
1. Геохимия техногенных ландшафтов (4 часа).
2. Геохимия бореальных ландшафтов (4 часа).
3. Геохимия субтропических ландшафтов (4 часа).
4. Геохимия тундровых ландшафтов (4 часа).
5. Геохимия тундровых ландшафтов (4 часа).
6. Геохимические особенности таежных ландшафтов (4 часа).
7. Геохимия почвенного покрова (4 часа).
8. Элементарный и вещественный состав тела человека (4 часа).
9. Эволюция геохимического состава атмосферы (6 часов).
4.2. Контрольные вопросы для самостоятельной оценки качества освоения учебной дисциплины
1. Что такое элементарный и геохимический ландшафт?
2. Что такое эпигеосфера, каковы её свойства?
3. Перечислите факторы, определяющие внутриландшафтную мозаику элементарных ландшафтов.
4. Систематика ландшафтов.
5. Количественная оценка интенсивности функционирования ландшафта.
6. Что такое устойчивость ландшафт?.
7. Биота как компонент ландшафта.
8. Понятие кларка.
9. В чем отличие элементарного ландшафта от геохимического ландшафта?
10. Какова структура элементарного ландшафта?
11. Ярусная и геохимическая структура элювиальных ландшафтов.
12. Мощность и вертикальный геохимический профиль элементарных ландшафтов.
13. Перечислите функциональные звенья ландшафта.
14. Геохимия яруса почвенных вод элементарных ландшафтов.
15. Геохимия растительного яруса элювиальных ландшафтов.
16. Перечислите факторы расчленения вертикального геохимического профиля элювиальных ландшафтов.
17. Характеристика зоны выщелачивания элементарных ландшафтов.
18. Характеристика элювиальных ландшафтов укороченного профиля.
19. Перечислите принципы классификации элементарных ландшафтов.
20. Какова структура влагооборота элементарного ландшафта?
21. Классификация элементарных ландшафтов.
22. Геохимия пород и наносов элювиальных ландшафтов.
23. Назовите группы ландшафтов по условиям миграции химических элементов.
24. Геохимия природных вод элювиальных ландшафтов.
25. Что такое супераквальные элементарные ландшафты?
26. Что такое субаквальные ландшафты?
27.Классификация водных ландшафтов.
28. Пути и формы миграции химических элементов.
29. Назовите типы геохимических сопряжений.
30. Перечислите источники химических элементов гидросферы.
31. Геохимические барьеры (перечень и краткая характеристика).
33. Геохимический круговорот солей.
34. Понятие и геохимическая характеристика биосферы.
35. Методы оценки состояния окружающей среды.
36. Геохимические классификации элементов.
37. Источники и виды загрязнения ландшафтов.
38. Методы изучения геохимии ландшафтов.
39. Классификация болотных ландшафтов.
40. Геохимические показатели водной миграции.
41 Геохимический и ярусный профиль болотных ландшафтов.
4.3. Методические рекомендации по организации СРС
Самостоятельная работа студента, оценивает освоение дисциплины на уровне «знать», «уметь», «владеть». Она представлена case-заданиями, содержание которых предполагает применение комплекса умений, для того чтобы студент мог самостоятельно сконструировать способ решения, комбинируя известные ему способы и привлекая знания из разных дисциплин. Решение студентами подобного рода нестандартных практико-ориентированных заданий будет свидетельствовать о степени влияния процесса изучения дисциплины на формирование у студентов общекультурных и профессиональных компетенций в соответствии с требованиями ФГОС. Самостоятельная работа включает подготовку к практическим занятиям, контрольным работам, к аттестационным испытаниям по дисциплине и самостоятельное изучение ряда тем. На практических занятиях студенты закрепляют полученные знания, поэтому при подготовке к практическим занятиям необходимо, прежде всего, изучить теорию рассматриваемых тем «Геохимии окружающей среды».
При самостоятельной работе студенты могут использовать как рекомендуемую литературу, так и другую доступную литературу по вопросам геохимии окружающей среды, а также Интернет. По каждой теме, отведенной на самостоятельное обучение, преподаватель предоставляет студентам подробный план, помогающий ориентироваться в большом объеме информации.
В конце семестра целесообразно проводить тематический контроль по дисциплине с помощью тестирования. Цель тематического контроля – установить, насколько успешно обучаемые владеют системой определенных знаний, каков общий уровень их усвоения, отвечает ли он требованиям программы по разным дидактическим единицам. По результатам данного тестирования можно провести одно, два занятия для повторного объяснения, изучения плохо усвоенных дидактических единиц.
4.4. Рекомендации по работе с литературой
В [1] изложены основные закономерности функционирования экологических систем и биосферы в целом. Рассмотрены проблемы загрязнения биосферы по разделам: происхождение и эволюция Земли, гидросфера, атмосфера, озоновые дыры в атмосфере, кислотные дожди, последствия и возможные методы решения проблемы, антропогенные воздействия токсичных веществ и химических элементов, радионуклиды и их воздействие на окружающую среду. Содержание учебника соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования третьего поколения
В [2, 3] обоснованы возможности и показана эффективность методов прикладной геохимии при изучении и оценке состояния окружающей среды. Приведен эколого-геохимический анализ антропогенной миграции химических элементов. Описаны источники загрязнения окружающей среды (выбросы, стоки, твердые отходы, средства химизации), миграционные цепи распространения элементов в природных системах (воздушной, водной, биогенной). Рассмотрены принципы, методы и результаты биогеохимической и геогигиенической оценки отрицательных последствий загрязнения окружающей среды для здоровья человека.
Рассматриваются особенности химического состава литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы, а также геохимическая связь, существующая между этими геосферами с точки зрения формирования окружающей человека среды. Характеристика природных химических составов пресных вод, почв и растений обосновывается статистическими расчетами. Всесторонне анализируются природные и антропогенные факторы, определяющие изменение химического состава природных вод, атмосферы, почв и растений; оценивается их роль во времени.
Рекомендуемые журналы:
"Геохимия", "География и природные ресурсы", "Экология", "Национальная география", "Химия и жизнь", "Экосинформ", "Экологический вестник России", "Химия природных соединений
5. УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1. Основная литература
1. , , и др.] , Химия окружающей среды
М.: Юрайт : Высшее образование, 20с.
2. [ и др.] , Биохимия. - СПб.: ГИОРД, 20с.
3. , . Основы ландшафтоведения: учебное пособие. Владивосток: Издательский дом Дальневост. федерал. ун-та, 2012. – 304 с.
5.2. Дополнительная литература
1. Большая географическая энциклопедия: самое полное современное изд.: болеегеограф. объектов и природ. явлений. / [авт. кол.: , , и др.]. - М. : Эксмо, 20с.
2. Исаченко и физико-географическая среда. – М.: Высшая школа, 2001. – 365 с.
3. , , Сухарев . – М.: Колос, 2005. – 215 с.
4. Алексеенко геохимия, - М., 2000 г.
5. Глазовская природных и техногенных ландшафтов СССР.- М.: Высшая школа, 2000. – 328 с.
6. Николаев . Семинарские и практические занятия. – М.: Изд-во МГУ, 2000. – 94 с.
7. Лось современного естествознания. Учебное пособие. – М.: ИНФРА, 2000. – 192 с.
8. Сысуев -математические основы ландшафтоведения. – М.: МГУ, 2003. – 245 с.
5.3 Полнотекстовые базы данных
Электронные библиотеки, режимы доступа:
http://www. *****/
http://www. *****
http://www. *****
http://
Архивы журналов издательства SAGE Publications (компания Sage Publications известна своими журналами в области материаловедения, биологии, географии, химии), режим доступа: http://online. /
5.4 Интернет-ресурсы
Российский гидрометеорологический энциклопедический словарь (Под ред. ). 2008 Том 1, Том 2, Том 3
Государственный доклад состоянии окружающей среды
http://www. *****/arhiv/ecocom/officinf. html
«Россия в окружающем мире» (ежегодник)
http://eco-mnepu. *****/book/
Сайты:
Росгидромета
*****
Владивостокского государственного университета экономики и сервиса: http://www. *****/
Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации http://www. *****
Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору http://www. *****
Гильдии экологов http://www. *****
Гринпис Российское представительство http://www. greenpeace. org/russia/ru/
WWF (Всемирный фонд дикой природы) http://www. *****/
Центр экологической политики России и др. сайты государственных и общественных экологических организаций http://www. *****
Современные профессиональные базы данных, информационные, справочные и поисковые системы: Aquatic Conservation, Biodiversity and Conservation, Ecological Research, Ecosystems, Ecotoxicology, Environmental and Ecological Statistics, Environmental International, Environmental Health, Environmental Management, Environmental Manager, Environmental Monitoring and Assessment, Environmental Pollution, Environmental Science and Technology, Environmetrics, European Environment, European Journal of Forest Research, Evolutionary Ecology, Journal of Environmental Monitoring, Journal of Chemical Ecology, Journal of Health and Place, Journal of Plant Research, Land Degradation and Rehabilitation, Landscape and Ecological Engineering, Landscape and Urban Planing, Naturwissenschaften, Population Ecology, Urban Ecosystems.
На территории кампуса ВГУЭС студент может воспользоваться указанными ресурсами посредством Wi-Fi. Доступ к ресурсам Интернет-ресурсам возможен через ПК, установленные в библиотеке ВГУЭС.
6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
Microsoft Office (Excel, Word, Power Point, Acrobat Reader), Internet explorer, или другое аналогичное.
б) техническое обеспечение
Для проведения лекционных и практических занятий аудитория должна быть оснащена мультимедийным оборудованием. На практических занятиях студенты используют нетбуки.
7. СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ
Ландшафт элювиальный - ландшафт элементарный, сформированный на повышенных элементах рельефа, при глубоком залегании уровня грунтовых вод; характеризуется поступлением веществ преимущественно из атмосферы, почти полным отсутствием бокового притока веществ. В группе Л. э. по степени геохимической автономности и транзитности мигрирующих элементов, обусловленных положением данного ландшафта в рельефе, выделяют: 1) элювиальные геохимические автономные плоских повышенных элементов рельефа; 2) трансэлювиальные геохимически подчиненные склонов; 3) трансэлювиально-аккумулятивные нижних частей склонов, депрессий, с глубоким залеганием грунтовых вод.
Ландшафт геохимический - в соответствии с представлениями , совокупность элементарных ландшафтов от элювиальных до супераквальных, располагающихся в пределах литологически однородной территории, генетически связанных истоками растворенных и взвешенных веществ. Л. г. - очень существенное понятие для анализа горизонтального распространения антропогенных воздействий, в частности загрязнения, возможностей накопления загрязняющих веществ (формирование техногенных геохимических аномалий) и самоочищения ландшафта
Профиль геохимический — графическое изображение изменения содер. определенных хим. элементов по линии маршрута при геохим. поисках. Построение его — один из способов обобщения результатов поисков, он дополняет и уточняет геохим. карту и служит для оконтуривания вторичных или первичных ореолов рассеяния
Геохимическое сопряжение в ландшафте - это закономерное топографическое сочетание элементарных ландшафтов, связанных единством миграции веществ. Здесь всегда сочетаются элювиальные, аккумулятивные и, возможно, трансаккумулятивные цепи ландшафта.
