Тема 1. Введение. Геохимия геосфер.
Литосфера. Кларки литосферы. Круговорот веществ в литосфере. Антропогенное воздействие на эндогенные и экзогенные геохимические процессы.
Атмосфера. Происхождение и кларки атмосферы. Антропогенное воздействие на химический состав атмосферы. Геохимические последствия изменений климата Земли. Парниковые газы. Деградация озонового слоя. Кислотные осадки. Атмосферный аэрозоль. Загрязнение воздуха.
Гидросфера. Строение, происхождение и кларки гидросферы. Поверхностные воды. Гидрохимия подземных и грунтовых вод. Антропогенные изменения континентальных гидрогеохимических циклов. Эволюция, химический состав и антропогенные изменения Мирового океана.
Педосфера. Кларки почв. Глобальные и региональные антропогенные геохимические изменения почв и почвенного покрова.
Биосфера. Геохимическая организация биосферы. Ландшафты. Экосистемы. Биокосные системы. Биогеохимические циклы. Геохимические последствия глобальных и региональных изменений. Геохимическая эволюция биосферы.
Тема 2. Миграция химических элементов в биосфере
Ионная концепция в геохимии. Окисление и восстановление Виды миграции.
Водная миграция. Химический состав вод ландшафта: ионы, газы, растворенные химические вещества. Коэффициенты водной миграции и ряды миграции. Растворимость природных соединений. Принципы геохимической систематики природных вод. Окислительно-восстановительные и щелочно-кислотные условия природных вод. Классы водной миграции и классы ландшафтов.
Воздушная миграция. Химический состав атмосферы ландшафта. Перенос солей с атмосферными осадками. Миграция пыли. Вулканические процессы.
Химическая миграция. Усиление механической миграции под влиянием хозяйственной деятельности человека: пыльные и солевые бури, водная и ветровая эрозия почв.
Геохимические барьеры. Физико-химические, механические, биогеохимические и техногенные барьеры. Кислородный, восстановительный гелиевый, восстановительный сероводородный, кислый, щелочной, испарительный, сорбционный, термодинамический барьеры и виды аномалий, образующихся на барьерах.
Тема 3. Геохимия природных ландшафтов
Ландшафтно-геохимические системы. Геохимия природных ландшафтов. Общие черты геохимии гумидных и семигумидных ландшафтов (влажные тропики, широколиственные леса, таежные ландшафты, лесостепные ландшафты). Общие черты геохимии степных и пустынных ландшафтов (степные и сухостепные ландшафты, прерии, пустынные ландшафты). Геохимическая экология.
Модуль 2.
Тема 4. Понятие о геофизике как науке, о физических явлениях и процессах в геосферах Земли.
Место геофизики среди наук о Земле. Современные проблемы и основные направления геофизических исследований: физика атмосферы, физика моря, физика литосферы, инженерная геофизика, геофизика ландшафта, экологическая геофизика. Предметы, методы, задачи исследований. История развития геофизики и геофизических методов исследования. Роль геофизики в изучении геосфер Земли. Связь экологии и геофизики.
Тема 5. Основы физики Земли, геофизические поля
Глобальные геофизические поля, их роль в эволюции Земли. Региональные физические свойства вещества Земли. Гравитационное поле.. Фигура Земли. Связь гравитационного поля с тектоническим строением земной коры.
Магнитное поле Земли, его происхождение. Нормальные и аномальные магнитные поля. Связь геомагнитных полей с магнитными свойствами и структурой горных пород. Электромагнитные поля Земли, их природа и связь с особенностями строения и взаимодействия геосферных оболочек. Глобальные, региональные, локальные геоэлектрические поля. Электрические свойства горных пород. Тепловое поле Земли, процессы теплообмена в оболочках Земли. Тепловой поток, термические зоны Земли. Тепловые свойства горных пород. Барическое поле Земли. Внешние и внутренние источники энергии Земли; геофизическая эволюция Земли и ее связь с эндогенными и геодинамическими процессами: конвекцией мантийного вещества и движением литосферных плит, вулканизмом, сейсмической активностью. Сейсмичность Земли. Физические поля в биосфере, их роль в формировании природных и природно-техногенных геосис-тем. Влияние физических полей на биосферные процессы. Техногенные физические поля, их природа, происхождение. Воздействие техногенных полей на окружающую среду. Геофизические поля и здоровье человека.
Модуль 3.
Тема 6. Геофизика ландшафтов различных природных зон планеты
Из истории геофизики ландшафта. Работы , , . Гелиотермическая и геотермическая зоны. Основные источники энергии природных процессов в ландшафте. Роль альбедо, крутизны и экспозиции склонов в поступлении и перераспределении энергии. Водный баланс геосистем. Типы водного питания и типы водного режима геосистем.
Гомеостаз. Региональная геофизика ландшафта. Геофизическая характеристика зональных и подзональных типов и подтипов геосистем (биогеоценозов): пустынно-арктических, тундровых, таежных, мерзлотно-таежных, лесных, лесостепных, степных, полупустынных, пустынных, саванн, влажных тропических вечнозеленых лесов.
Тема 7. Применение геофизических методов при решении геоэкологических задач
Природные и природно-техногеные экосистемы как предмет геофизических исследований. Эколого - геофизические аномалии природного и техногенного происхождения, их классификация, особенности проявления во времени и пространстве, связь с физическими процессами в оболочках Земли и с хозяйственной деятельностью человека. Геофизические методы изучения и прогноза экологически опасных природных процессов и катастроф: землетрясений, цунами, ураганов и наводнений, селей и оползней, деградации мерзлоты, карстово-суффозионных деформаций и др. Эколого-геофизические исследования природно-техногенных систем. Радиационное, электромагнитное, вибрационное, тепловое, барическое загрязнение окружающей среды. Методика комплексных геофизических исследований при изучении загрязнения окружающей среды. Эколого-геофизический мониторинг техногенного загрязнения окружающей среды, его задачи, структура информационного канала. Методика режимных геофизических наблюдений, представление результатов.
Методические указания к лабораторным работам:Лабораторная работа № 1. Анализ водной миграции химических элементов в водах зоны гипергенеза и в океанической воде
Задание: 1. По данным, приведенным в таблице рассчитать коэффициенты водной миграции химических элементов в водах зоны гипергенеза.
2. Выделить группы элементов характеризующиеся разной интенсивность водной миграции в водах зоны гипергенеза.
3. Рассчитать коэффициенты водной миграции химических элементов в океанической и морской воде.
4. Выделить группы элементов характеризующиеся разной интенсивностью водной миграции в океанической и морской воде.
5. Указать химические элементы, обладающие близкими и различными коэффициентами водной миграции в континентальных и океанических водах.
Лабораторная работа №2. Построение графиков геохимических спектров осадочных пород континентов
Среднее содержание химического элемента в земной коре или отдельной его части называют кларком. Для количественной характеристики степени отличия в той или иной конкретной природной системы или ее части от кларка литосферы предложил использовать кларк концентрации (КК), представляющий собой отношение весового содержания данного элемента в природном объекте (Сi) к кларку литосферы (К): КК = Сi / К.
Кларк концентрации позволяет судить о степени концентрации (КК > 1) или рассеяния (КК< 1) химического элемента в исследуемом объекте относительно литосферы. При экологогеохимических исследованиях часто приходится сравнивать разные системы по распределению в них многих химических элементов. Для этого рекомендуется строить геохимические спектры, на которых показаны кларки концентрации (КК) и кларки рассеяния (КР) изучаемых элементов.
Задание: 1. По данным, приведенным в таблице построить графики геохимических спектров в осадочных породах континентов.
2. Указать сходства и отличия в распределении химических элементов в различных типах осадочных пород.
3. Содержание какого химического элемента характеризуется наибольшей дифференциацией в осадочных породах континентов?
4. Какие химические элементы имеют близкие значения во всех трех типах осадочных пород континентов?
Лабораторная работа № 3 Анализ радиальной структуры ландшафтов
При геохимических исследованиях важно знать не только содержание химических элементов в ландшафте, но и его геохимическую структуру. Геохимическая структура ландшафтов описывается радиальным поведением изучаемых показателей в различных его компонентах. Для наглядности представления радиальной структуры ландшафтов строят графики радиальной дифференциации химических элементов в почвах.
Задание: 1. По данным, приведенным в таблице построить графики радиальной дифференциации химических элементов в различных типах почв.
2. Указать, какие химические элементы обладают наибольшей и наименьшей радиальной дифференциацией в профиле черноземов, серых лесных и аллювиальных почв?
3. Для какого типа почв характерна наибольшая радиальная дифференциация тяжелых металлов?
4. При поступлении загрязняющих веществ, в каких горизонтах почв можно ожидать наиболее интенсивное их накопление при равномерном просачивании по профилю почв?
Лабораторная работа № 4. Анализ биогенной миграции химических элементов в различных видах лесных и сельскохозяйственных растений
Отношение кларка концентрации элементов в живом веществе к кларку литосферы, называются биофильностью (Б): Б = Кб / К, где Кб – кларк биосферы, К – кларк литосферы. Ввиду избирательного поглощения растениями химических элементов, их содержание в сухом живом веществе и в золе значительно отличается от среднего содержания в земной коре. Для характеристики интенсивности биологического поглощения используют коэффициент биологического поглощения Ах. Он характеризуется отношением количества элемента в золе растений (lx) к его количеству в почве или горной породе (nx), на которой произрастает данное растение: Ах = lx/nx, Общие биогеохимические особенности отдельных растений и их способность к накоплению элементов характеризует показатель общей биогенности (Бо) равный отношению средних содержаний элементов в золе растений континентов к кларкам литосферы. Аналогичные показатели для организмов конкретных регионов, местообитаний или отдельных систематических групп именуются специальной или частной биогенностью (Бс) элементов.
Задание 1: По данным, приведенным в таблице рассчитать биофильность химических элементов и выделить группы элементов характеризующихся разной биофильностью.
2. Определить частную биогенность отдельных химических элементов для всех видов растений приведенных в таблице.
3. Рассчитать биотичность химических элементов в одном из видов сельскохозяйственных культур.
4. Сравнить показатели биофильности, частной биогенности и биотичности для отдельных элементов.
Лабораторная работа № 5. Анализ биогенной миграции химических элементов в различных видах растений
Задание 1: Определить коэффициенты биологического поглощения отдельных видов растений.
2. Провести группировку химических элементов по величине коэффициента биологического поглощения.
3. Рассчитать коэффициенты биологического поглощения одного химического элемента во всех видах растений.
4. Выделить группы растений характеризующиеся различной величиной коэффициента биологического поглощения.
Лабораторная работа № 6. Внутреннее строение Земли. Сейсмический метод изучения внутреннего строения Земли
Задание 1. Выделить внутренние геосферы и слои Земли и найти глубину, на которой залегают их верхняя и нижняя границы. Описать в выделенных геосферах и на их границах характер изменения скорости продольных и поперечных сейсмических волн.
2. Найти толщину земной коры, мантии, ядра и слоев А, В, С и т. д. (в км и % радиуса Земли).
3. Найти радиус (в км и долях радиуса Земли) верхней поверхности каждой геосферы и слоя.
4. Вычислить объем Земли, внутренних геосфер и слоев (в км3 и % объема Земли).
5. Дать оценку полученным характеристикам
5. Задания для самостоятельной работы
Темы: Введение. Геохимия геосфер. Миграция химических элементов в биосфере.
Модуль 1.
Задание 1. Подготовьте реферативное сообщение по одной из следующих тем:
1. История развития геохимии окружающей среды.
2. Связь геохимии окружающей среды с другими науками.
3. Элементарные ландшафтно-геохимические системы.
4. Распределения химических элементов в земной коре.
5. Виды миграции химических элементов.
6. Биогеохимические коэффициенты.
7. Химический элементный состав организмов.
8. Геохимическая роль живого вещества.
9. Биологический круговорот атомов.
10. Классификация биогенных ландшафтов.
11. Отличие элювиальных почв от коры выветривания.
12. Геохимическая структура почв.
13. Газовый состав атмосферы.
14. Загрязнение атмосферы.
15. Химический состав воды зоны гипергенеза.
16. Интенсивность водной миграции химических элементов.
17. Формирование химического состава поверхностных и подземных вод.
18. Ноосфера.
Модуль 2.
Тема: Основы физики Земли, геофизические поля.
Задание: Дайте развернутые ответы на следующие вопросы:
1. Что такое геофизическое явление?
2. Каков возраст Земли, и на какие этапы его можно разбить?
3. Что такое геотермический градиент и геотермическая ступень, какие у них размерности и средние значения?
4. Что понимается под эффективным излучением Земли?
5. Что такое солнечный ветер, из чего он состоит?
6. В чем различие диамагнитных, парамагнитных и ферромагнитных веществ?
7. Что свидетельствует о наличии жидкого ядра Земли по сейсмическим данным?
8. С чем связано повышение температуры в стратосфере, термосфере?
9. Внутреннее строение Земли.
10. Виды морских течений (дрейфовые, градиентные, поверхностные, цунами, феномен Эль-Ниньо).
11. Атмосферные явления.
Тестовые задания для подготовки к контрольной работе
Для каких природных комплексов характерна наибольшая площадь выявления элементарных ландшафтов?
1. Степей.
2. Пустынь.
3. Лесов.
4. Тундры.
Какие химические элементы имеют наибольшее распространение в земной коре?
1. С четным числом протонов и нейтронов.
2. С нечетным числом протонов и нейтронов.
3. С большим и четным числом протонов и нейтронов.
4. С небольшим и четным числом протонов и нейтронов.
Какие компоненты ландшафта имеют наибольшее сходство химического состава с земной корой?
1. Почва.
2. Растительность.
3. Атмосфера.
4. Воды.
Какой вид миграции является наиболее сложным?
1. Биогенная.
2. Техногенная.
3. Физико-химическая.
4. Механическая.
От чего зависит миграция вещества?
1. От строения атомов.
2. От ландшафтно-геохимических условий.
3. От величины кларка.
4. От строения атомов и ландшафтно-геохимических условий.
Какие виды геохимических барьеров имеют наибольшее значение для формирования золотых россыпей?
1. Механические.
2. Физико-химические.
3. Биогеохимические.
4. Техногенные.
Какие геохимические аномалии обычно имеют наибольшую площадь распространения?
1. Первичные ореол месторождения.
2. Рудное тело.
3. Вторичный ореол рассеяния.
4. Имеют одинаковые размеры.
Из каких химических элементов состоит живое вещество?
1. Водных мигрантов.
2. Воздушных мигрантов.
3. Малоподвижных элементов.
4. Инертных элементов.
Как называется геохимический показатель характеризующий отношение содержания элемента в золе растений к его содержанию в горной породе и почве, на которой это растение произрастает?
1. Биофильностью.
2. Биотичностью.
3. Коэффициентом биологического поглощения.
4. Коэффициентом биогеохимической активности.
Где сосредоточена основная масса живого вещества?
1. В лесах.
2. В саваннах и степях.
3. В океанах.
4. Тундре.
Для каких ландшафтов характерно близкое соотношение биомассы и ежегодной продукции?
1. Лесных.
2. Болотных.
3. Тундры.
4. Степей.
Какой химический состав преобладает в речных, почвенных и грунтовых водах гумидных ландшафтов?
1. Хлоридно-натриевый.
2. Гидрокарбонатно-кальциевый.
3. Сульфатно-магниевый.
4. Гидрокарбонатно-натриевый.
В чем заключается существенное отличие ноосферы от биосферы?
1. В изменении физико-химических условий.
2. В огромном ускорении геохимических процессов.
3. В увеличении загрязнении окружающей среды.
4. В использовании атомной энергии.
Что является главным источником загрязнения окружающей среды?
1. Промышленные стоки.
2. Выбросы предприятий.
3. Твердые отходы.
4. Вулканическая деятельность.
Какие виды загрязняющих веществ являются наиболее токсичными?
1. Стоки.
2. Выбросы.
3. Коммунально-бытовые отходы.
4.Промышленные отходы.
Что служит основой для определения радиологическими методами возраста всей Земли?
A. Вулканический пепел
B. Застывшая лава
C. Метеориты
D. Образцы пыльцы
E. Образцы базальтового слоя
На границе каких геосфер или их частей скорость продольных и поперечных сейсмических волн достигает наибольшего значения, а затем резко уменьшается?
A. На границе земная кора – верхняя мантия
B. На границе верхняя и средняя мантия
C. На границе средняя и нижняя мантия
D. На границе нижняя мантия – верхнее ядро
E. На границе внешнее и внутреннее ядро
Какой из источников эндогенного тепла является главнейшим?
A. Радиоактивное тепло
B. Тепло адиабатического сжатия
C. Тепло химических реакций в горных породах
D. Гравитационное тепло
E. Тепло выделяющееся при земных приливах
В каком слое земной коры генерация тепла радиоактивными источниками наибольшая?
A. Осадочном
B. Гранитном
C. Базальтовом
В каких районах тепловой поток из недр Земли максимален?
A. В пределах щитов
B. В пределах платформ
C. В границах спокойных районов континентов
D. В горных районах
E. На срединно-океанических хребтах
К каким вариациям магнитного поля относятся магнитные бури?
A. Солнечно-суточным
B. Лунно-суточным
C. Годовым вариациям
D. Короткопериодных колебаний
E. Возмущенным непериодическим колебаниям
В основе гипотезы возникновения солнечной системы лежит
A. катастрофическая гипотеза
B. Теория горячего начала
C. Теория холодного начала
В настоящее время возраст Земли насчитывает:
A. 4,65 млрд лет
B. 15,5 млрд лет
C. Около 20 тыс. лет
Наиболее точные результаты определения абсолютного возраста Земли дают методы, основанные на:
A. Изучении продуктов распада радиоактивных элементов горных пород
B. На основе оценки скорости сжатия Солнца
C. На основе исследования геологических разрезов и осадков накопления
D. На основе изучения теплового потока остывающей Земли
E. На основе изучения денудационных процессов
Сверху вниз кора земли состоит из следующих слоев:
A. Осадочного, гранитного и базальтового
B. Осадочного, базальтового и гранитного
C. Гранитного, базальтового и осадочного
Главным эндогенным источником тепла в тепловом режиме Земли считается:
A. тепло распада радиоактивных элементов
B. тепло гравитационной энергии дифференциации глубинного вещества
C. «первоначальное» тепло Земного шара
D. Поступающая на поверхность Земли солнечная энергия
Годовой тепловой баланс Земли вместе с атмосферой равен:
A. нулю
B. положителен, наблюдается потепление климата
C. отрицателен, так как Земля постепенно остывает
Толщина земной коры в среднем одинакова по всему Земному шару:
A. Тоньше в местах океанов и толще в местах горных массивов
B. Толще в местах океанов и тоньше в местах горных массивов
6. ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1. Отличие геохимического мышления, от химического.
2. История развития геохимии окружающей среды.
3. Связь геохимии окружающей среды с другими науками.
4. Элементарные ландшафтно-геохимические системы (элементарные ландшафты).
5. Каскадные ландшафтно-геохимические системы.
6. Понятие о кларке вещества.
7. Распределения химических элементов в земной коре.
8. Виды миграции химических элементов.
9. Геохимические барьеры.
10. Химический элементный состав организмов.
11. Геохимическая роль живого вещества.
12. Биологический круговорот атомов.
13. Классификация биогенных ландшафтов.
14. Отличие элювиальных почв от коры выветривания.
15. Газовый состав атмосферы.
16. Загрязнение атмосферы.
17. Формирование химического состава поверхностных и подземных вод.
18. Загрязнение окружающей среды.
19. Промышленные отходы.
20. Химизация почв.
21. Техногенные геохимические аномалии
22. Геофизические поля.
23. Возраст Земли. Методы определения.
24. Изотопный метод определения возраста
25. Что такое зонная плавка и к формированию какого строения Земли она привела?
26. Сейсмические методы изучения Земли?
27. Сейсмическая модель внутреннего строения земли.
28. Геофизическое строение Земли и ее оболочек.
29. Химический состав Земли.
30. Термическая зональность земных недр
31. Геотермический градиент и геотермическая ступень.
32. Как приближенно оценить температуру на 15-20 км глубине Земли?
33. Основные источники тепла Земли.
34. В чем заключается парниковый эффект.
35. Явления приливов и отливов.
36. Природа земного магнетизма.
37. Каково основное следствие орбитального движения Земли?
38. Явление прилива-отлива.
39. Магнитосфера Земли.
40. Внутреннее строение Земли.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Рекомендуемая литература.
Основная:
1. Геофизика: учеб. для студентов вузов / ред. . - 2-е изд. - Москва: КДУ, 20с.: ГРИФ УМО
2. Борголов, геология: учеб. пособие для студ. вузов/ . - Москва: Высшая школа, 20с.: ГРИФ УМО
3. Геохимия биосферы: учеб. пособие для студ. учреждений высш. проф. образования / . - Москва: Издательский центр "Академия", 20с.
Дополнительная:
1. Жеребятьева, окружающей среды [Электронный ресурс]: учеб.-метод. комплекс/ . - Электрон. текстовые дан. - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 20эл. опт. диск (CD-ROM); 12 см. - (Приоритетные национальные проекты "Образование"). - Систем. требовани: Pentium II; 256 Mb ОЗУ; 24х; CD-Rom ; Windows 98/NT/2000/XP ; Adobe Reader ;
2. Геохимия природных и техногенно измененных биогеосистем/ отв. ред. . - Москва: Научный мир, 20с.
3. Орлёнок геофизики: учеб. пособие для геогр. и эколог. спец. вузов/ ёнок. - Калининград: [б. и.], 20с.;
4. Основы экологической геофизики: учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. 010400 "Физика" и 014300 "Физика Земли и планет"/ [и др.]. - 2-е изд., перераб. и доп. - Санкт-Петербург: Лань, 20с.
5. Проблемы геофизики XXI века: сб. науч. тр.: в 2 кн./ под ред. - Москва: Наука, кн. 3 с.
6. Алексеенко, и жизнедеятельность: учеб. пособие для студ. вузов по напр. подготовки дипломир. спец. "Защита окружающей среды"/ , . - Москва: Логос, 20с.:
7. Добровольский, биогеохимии: учеб. для студентов вузов, обуч. по спец. 013000 и напр. 510700 "Почвоведение"/ . - Москва: Академия, 20с.;
8. Трофимов, геология: учеб. для студ. геолог. спец. вузов/ . - Москва: Геоинформмарк, 20с.;
9. Введение в химию окружающей среды: учебник/ Дж. Андруз, П. Бримблекумб, Т. Джикелз, П. Лисс. - Москва: Мир, 19с.:
10. Алексеенко, геохимия: учеб. для студ. вузов, обуч. по естеств.-науч. спец./ . - Москва: Логос, 20с
8. Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.
Занятия по дисциплине «Геохимия и геофизика» проводятся в специализированной лаборатории кафедры зоологии и ихтиологии, оборудованной компьютерной системой и переносным видеооборудованием. Для проведения занятий имеется мультимедийная аудитория. В качестве учебного материала используются географические карты и атласы, специальные таблицы, а также мультимедийные продукты и интернет-ресурсы.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
