ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано | Утверждаю | |
Руководитель ООП по специальности 130102 декан ГРФ проф. | Зав. кафедрой Геоэкологии проф. |
ПРОГРАММА учебной дисциплинЫ
«Инженерная экология при бурении скважин»
Специальность: 130102 «Технологии геологической разведки»
Специализации:
«Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых»,
«Сейсморазведка»,
«Технология и техника разведки месторождений
полезных ископаемых»
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Составитель: доцент
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
Составитель: доцент
Научный редактор: профессор
1. Цели и задачи дисциплины.
Целью дисциплины «Экология» является формирование у студентов необходимых основных знаний в области классической экологии, формирование научно-методической базы для изучения прикладных направлений экологии, охраны окружающей среды и рационального природопользования в том числе при разведке и эксплуатации недр
Задачи дисциплины «Экология»:
· изучение особенностей биосистем различных иерархических уровней, как объекта экологии;
· раскрыть понятийный аппарат фундаментального и прикладного аспекта дисциплины;
· изучить основные аспекты строения и управления экосистемами;
· изучение принципов экологического нормирования и анализа состояния и изменения экоситем и биосферы;
· освоить теоретические основы управления природопользованием;
· изучение основ экологической статистики, приобретение студентами навыков обработки информации, полученной при проведении полевых или экспериментальных исследований.
2. Место дисциплины в структуре ООП.
Дисциплина «Экология» относится к базовой части математического и естественнонаучного цикла и является обязательной к изучению.
Дисциплина базируется на знаниях, умениях и навыках приобретённых студентами в ходе изучения дисциплин «Общая геологии», «Общая химия», «Информатика», «Общая геохимия».
Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студентов.
Студент должен:
Знать:
· Фундаментальные основы географии, общей геологии, общей химии, прикладных статистических методов;
· формы нахождения основных химических элементов в различных геосферах, их миграционную способность в зависимости от внешних и внутренних факторов;
· важнейшие физико-химические закономерности гипергенных преобразований природных и техногенных отложений.
Уметь:
· работать с массивами данных, проводить элементарную статобработку данных;
· проводить полевое изучение природных и техногенных ландшафтов; отбирать материал, проводить лабораторное изучение и моделирование протекания различных геохимических процессов.
Владеть:
· Общими знаниями по анатомии и физиологии живых организмов;
· Общими знаниями по химическому поведению элементов;
· Общими знаниями по географии и климатологии планеты;
· Общими представлениями о методах инструментального мониторинга состояния окружающей среды;
Дисциплины, для которых дисциплина «Экология» является предшествующей:
· Правовые основы недропользования;
· Экономика и организация геологоразведочных работ;
· Дистанционные методы анализа геологической среды;
· Прикладная геостатистика.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
· владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
· обладать способностью к использованию организационно-управленческих навыков в профессиональной и социальной деятельности (ОК-8);
· владеть методами прикладной экологии, экологического картографирования, экологической экспертизы и мониторинга; владеть методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабораторной экологической информации и использовать теоретические знания на практике (ПК-9);
· кроме указанных, предусмотрено формирование общекультурных компетенций ОК-18 (к социальному взаимодействию в различных сферах общественной жизни, к сотрудничеству и толерантности), ОК-19 (к реализации прав и соблюдению обязанностей гражданина, к граждански взвешенному и ответственному поведению) и общепрофессиональных компетенций ПК-15 (уметь выявлять объекты для улучшения технологии и техники геологической разведки), ПК-46 (обеспечивать разработку и внедрение экологоохранных технологий, имеющих минимальные экологические последствия для недр и окружающей среды), ПК-47 (повышать свою информированность в вопросах правового недропользования для предприятий минерально-сырьевого комплекса).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
· теоретические основы экологии, ее основные понятия и современные концепции, структурно-функциональные особенности, закономерности существования и развития, важнейшие статические и динамические характеристики биосистем надорганизменного ранга, подходы и методы оценки и нормирования состояния окружающей среды;
· природные и социально-экономические факторы экосферы;
· проблемы глобальных изменений, экологические проблемы атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы;
· основные закономерности пространственно-временной динамики природно-техногенных систем.
Уметь:
· практически использовать полученные экологические знания, планировать и осуществлять экологические исследования, эксперименты, наблюдения, обрабатывать, анализировать и интерпретировать полученные результаты, пользоваться нормативными документами;
Владеть:
· представлением о тенденциях развития экологии, о глобальных и региональных экологических проблемах и о путях их решения, о прикладных направлениях экологии;
· представлением о международных программах, исследующих глобальные изменения в экосфере, и их научных результатах.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
7 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 68 | 68 |
В том числе: | - | - |
Лекции | 34 | |
Практические занятия (ПЗ) | ||
Семинары (С) | ||
Лабораторные работы (ЛР) | 34 | |
Самостоятельная работа (всего) | 40 | 40 |
В том числе: | - | - |
Курсовой проект (работа) | ||
Расчетно-графические работы | - | |
Реферат | - | |
Другие виды самостоятельной работы | 40 | |
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | дифф. зачёт | |
Общая трудоемкость час зач. ед. | 108 | 108 |
3 | 3 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ пп. | Раздел дисциплины | Содержание раздела |
1 | Экология и предмет ее изучения – биологические системы | Понятия экологии, окружающей среды и ее охраны, рационального природопользования. Определение общей экологии, ее основные понятия, цели и задачи. Прикладные направления экологии. Понятие биологической системы (биосистемы). Основные уровни организации биосистем, их иерархия. Основные понятия систематики и таксономии. Представление об биоразнообразии. Холистский и редукционистский подходы в экологии. Основные методы экологических исследований. |
2 | Основы факториальной экологии | Организм и среда его обитания. Понятия среды, экологического фактора. Факторы естественные, естественно-антропогенные ("нарушения") и искусственные ("загрязнения"). Понятия абиотического и биотического фактора. Основные абиотические факторы. Климатические условия. Строение атмосферы; температура, температурные инверсии, ветровой режим, осадки. Гидрогеологические и гидрологические условия. Подземные и поверхностные воды, их характеристики (показатели, параметры). Орографические факторы, роль рельефа. Эдафические условия. Почвы, грунты, их характеристика, основные экологичесие факторы. Поверхностные воды, их характеристика, основные экологичесие факторы. Химические факторы среды. Основные биотические факторы. Взаимодействие абиотических и биотических факторов, их совместное действие на биосистемы. Концепция лимитирующих факторов. Анализ функций отклика и функций благополучия биосистем. Закон толерантности, основные диапазоны факторных значений. Понятия "экологической ниши" (по Дж. Гриннелу–Д. Хатчинсону и по Ч. Элтону). Адаптация живых организмов к экологическим факторам. Виды адаптации. |
3 | Основы популяционной экологии | Понятие популяции. Понятие демэкологии. Основные статические и динамические характеристики популяции. Субпопуляционные группировки. Типы пространственного распределения особей Основные типы популяционной динамики. Продукция популяции. Основные типы эколого-ценотических стратегий популяций. |
4 | Основы учения о биосфере | Экосфера Земли. Биосфера Земли, ее структура. Понятия живого, биогенного, биокосного и косного вещества. Круговорот вещества и энергии в биосфере. Динамика и развитие биосферы. Основы экологии человека. Место и роль человека в биосфере. Ноосфера. |
5 | Геосферы Земли и деятельность человека | Атмосфера. Влияние деятельности человека.Антропогенные изменения состояния атмосферы и их последствия (изменения альбедо поверхности Земли, изменения влагооборота, климат городов и пр.). Загрязнение воздуха: источники, загрязнители, последствия. Асидификация. Кислотные осадки: источники, распределение, последствия, управление, международное сотрудничество. Гидросфера. Влияние деятельности человека. Экологические проблемы регулирования стока и крупномасштабных перебросов воды. Регулирование водопотребления. Основные проблемы качества воды (загрязнение патогенными бактериями, органическими веществами, тяжелыми металлами, органическими микрозагрязнителями, повышение минерализации и стока наносов, эвтрофикация, асидификация) Экологические проблемы использования земельных ресурсов. Основные особенности геосферы почв (педосферы) и ее значение в функционировании системы Земля. Глобальная оценка деградации почв. Стратегия использования почв и земельных ресурсов. Литосфера. Влияние деятельности человека. Ресурсные, геодинамические и медико-геохимические экологические функции литосферы. Основные типы техногенных воздействий на литосферу. Антропогенные геологические процессы. Геологическая среда и ее устойчивость к техногенным воздействиям. Масштабы техногенных изменений геологической среды и их экологические последствия. Биота. Влияние деятельности человека. Антропогенное ухудшение состояния (деградация) биосферы; снижение естественной биологической продуктивности экосистем. Сохранение генетического разнообразия. |
6 | Аспекты функционирования природно-техногенных систем | Геоэкологические аспекты энергетики. Структура производства и потребления энергии, ее изменения в прошлом и прогноз. Геоэкологические аспекты сельскохозяйственной деятельности. Экологические проблемы земледелия (водная и ветровая эрозия почв, засоление, заболачивание, интенсификация миграции химических соединений, усиление стока наносов, последствия применения удобрений и пестицидов, уплотнение почв): распространение, факторы, последствия, экономика, управление. Геоэкологические аспекты разработки полезных ископаемых. Типы добычи полезных ископаемых в связи с использованием природных ресурсов и загрязнением окружающей среды. Геоэкологические аспекты промышленного производства. Экологические проблемы функционирования промышленности. Управление выбросами, сбросами и отходами промышленности Геоэкологические аспекты транспорта. Экологические последствия различных видов транспорта Геоэкологические аспекты урбанизации. Тенденции урбанизации. Экологические проблемы урбанизации: техногенные биогеохимические аномалии, качество воздуха, водоснабжение и канализация, удаление и переработка отходов, использование земель. |
7 | Методы инструментального мониторинга | Мониторинг верхней части разреза. Электрическое зондирование на постоянном токе. Электрическое зондирование на разных частотах: метод георадара. Мониторинг теплового потока. Интерпретация структуры сигналов. Мониторинг поверхностных водотоков. Фотоколориметрия, измерение скорости потока, электрохимические методы измерений. ПДС расчет. Мониторинг состояния приземной атмосферы. Хроматография (стационарный и переносной варианты). Лидарное зондирование. Интерпретация структуры сигнала. Стандарт ОНД-86. Дистанционное спектрозональное зондирование. Общая концепция метода. Аэроносители и спутники. Разновидности материалов и их количественные характеристики. Прямые и косвенные признаки дешифрирования. Проявления геолого-структурных обстановок. Мониторинг состояния работника. Психофизиологический потенциал как характеристический параметр преждевременного старения. Мониторинг работника в состоянии его сосредоточенного наблюдения. Мониторинг конфликтных обстановок. |
8 | Управление экологическим состоянием природных и природно-техногенных объектов. Геополитические проблемы геоэкологии | Международное экологическое сотрудничество и механизмы его осуществления. Стратегии выживания человечества (теория ноосферы, неомальтузианство, рыночные подходы). Концепция несущей способности (потенциальной емкости) территории. Экологическая экономика. Экологически ориентированные стандарты производства. Экономические механизмы управления охраной окружающей среды. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | №№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||
1 | Геология | + | + | ||||||
2 | Химия, прикладная геохимия | + | + | + | |||||
3 | Информатика | + | |||||||
4 | Математика | + | |||||||
5 | Физика | + | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Экология и предмет ее изучения – биологические системы | 4 | 4 | ||||
2. | Основы факториальной экологии | 4 | 4 | ||||
3. | Основы популяционной экологии | 4 | 8 | 12 | |||
4. | Основы учения о биосфере | 4 | 4 | ||||
5. | Геосферы Земли и деятельность человека | 4 | 8 | 12 | |||
6. | Аспекты функционирования природно-техногенных систем | 4 | 8 | 12 | |||
7. | Методы инструментального мониторинга | 6 | 6 | 12 | |||
8. | Управление экологическим состоянием природных и природно-техногенных объектов. Геополитические проблемы геоэкологии | 4 | 4 | 8 |
6. Лабораторный практикум
№ пп. | № раздела дисциплины | Наименования лабораторных работ | Трудоёмкость, час |
1 | 3 | Структура экосистем | 8 |
2 | 5 | Методы статистической обработки результатов экологического эксперимента | 8 |
3 | 6 | Аналитические и численные модели распределения характеристических параметров в неравновесных системах | 8 |
4 | 7 | Натурные измерения и их обработка | 6 |
5 | 8 | Оценка экологического риска | 4 |
7. Практические занятия (семинары) – не предусмотрены.
8. Примерная тематика курсовых работ. Курсовые работы не предусмотрены
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) Основная литература
1. Экология: учебник для вузов.- М.: Дрофа, 2006.
2. Биологическая экология: теория и практика. Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА; 2009
3. Экология. Природа-человек-техника: Учебник / , , . 2-е изд., перераб. и доп. – М.: «Экономика», 2007.
б) Дополнительная литература
1. Шуйский общей биологии и общей экологии / Шуйский В. Ф., Михайлина Т. П., Петров Д. С. и др. СПб.: Изд-во СПГГИ,, 2000.
2. Экология: Учебник для вузов / , , и др. М.: Химиздат, 1999.
3. Стадницкий Г В. Экология / , . СПб: Химия, 1997.
4. Популяционная экология. М.: Изд-во МГУ, 1990.
5. Экология. М.: Мир, 1986
6. Экология / , М.: Изд-во МГУ, 1980.
в) Программное обеспечение
Предполагается использование пакетов компьютерных программ "MatLab", “STATISTICA", сети Internet, компьютерных справочно-правовых систем.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Для проведения лекционных занятий необходима аудитория, оснащенная компьютером и мультимедийным оборудованием.
Для проведения лабораторных занятий необходимы лаборатории численного и аналогового моделирования, оборудованные техникой из расчета один компьютер на одного обучающегося, с обустроенным рабочим местом преподавателя. Требуются персональные компьютеры, объединенные локальной сетью.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Для специалистов специальности 130102 «Технологии геологической разведки» курс «Экология» включен в состав математического и естественнонаучного цикла, целью которого является формирование у студента как общекультурных, так и профессиональных компетенций. В рамках курса приоритет отдается усвоению базовых понятий экологии, овладению соответствующей терминологией, пониманию логики фундаментальных экологических законов и умению на этой основе в общих чертах судить о складывающихся в экологии тенденциях.
Курс предполагает как аудиторную (лекции и лабораторные работы), так и самостоятельную работу студентов.
На лекциях излагаются основные теоретические положения и концепции курса, дающие студентам информацию, соответствующую программе. При изложении материала следует пользоваться иллюстративным материалом, ориентированным на использование мультимедийного оборудования. Лабораторные работы, прежде всего, направлены на закрепление знаний, полученных студентом на лекционных занятиях, а также на развитие способности обучающегося к анализу различных процессов, происходящих в популяциях и экосистемах, развитие навыков работы с большими массивами данных, полученных в результате полевых исследовании или экспериментов в лабораторных условиях.
Образовательные технологии: метод проблемного изложения материала, как лектором, так и студентом; самостоятельное чтение студентами учебной, учебно-методической и справочной литературы и последующие свободные дискуссии по освоенному ими материалу, использование иллюстративных видеоматериалов (видеофильмы, фотографии, аудиозаписи, компьютерные презентации), демонстрируемых на современном оборудовании, ведение полевых и лабораторных работ, опросы в интерактивном режиме.
В течение преподавания дисциплины «Экология» в качестве формы аттестации студентов используется методика ежемесячной аттестации обучающегося по итогам выполнения лабораторных работ. По итогам обучения в 7-ом семестре проводится дифференцированный зачёт с выставлением оценки по пятибалльной шкале.
Разработчики:
каф. Геоэкологии доцент
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Эксперты:
каф. Геоэкологии зав. каф. профессор, д. т.н. .
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
