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 направлению 022000 проф. | _______________________ Зав. кафедрой Геоэкологии проф. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение»
Направление подготовки: 022000 Экология и природопользование
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр, специальное звание «бакалавр»
Форма обучения: очная
Составители: проф. каф. Геоэкологии
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины.
Целью дисциплины «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение» является формирование у студентов понимания целостности биосферы и взаимообусловленности всех её компонентов на основе изучения вещественного состава окружающей среды и протекающих в ней геохимических процессов.
Задачи дисциплины «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение» :
· Сформировать представления об основных иерархиях геохимических исследований;
· Раскрыть понятийный аппарат фундаментального и прикладного аспекта дисциплины;
· Сформировать навыки изучения распределения химических элементов в различных компонентах природных и природно-техногенных ландшафтов;
· Сформировать навыки определения форм нахождения и миграции элементов в окружающей среде;
· Раскрыть закономерности формирования ореолов и потоков распространения загрязнения;
· Ознакомить с прикладными эколого-геохимическими исследованиями.
2. Место дисциплины в структуре ООП.
Дисциплина «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение» относится к базовой части общепрофессионального цикла и является обязательной к изучению.
Дисциплина «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение» базируется на знаниях, умениях и навыках приобретённых студентами в ходе изучения дисциплин «Основы общей геологии», «Почвоведение», «Общая химия», «Физическая и коллоидная химия», «Неорганическая химия», «Аналитическая химия».
Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студентов.
Студент должен:
Знать:
· Фундаментальные основы общей геологии, общей и физической химии.
Уметь:
· Диагностировать минералы и горные породы;
· Проводить первичный химический и минеральный анализ почв, грунтов, горных пород, химический анализ вод.
Владеть:
· Общими знаниями по химическому поведению элементов;
· Первичными навыками и основными методами минерального и химического анализов
Дисциплины, для которых дисциплина «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение» является предшествующей:
· Методы и приборы контроля ОС и экологический мониторинг;
· ТОЗОС;
· Процессы и аппараты ЗОС.
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);
· понимать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК - 3);
· обладать способностью к использованию организационно-управленческих навыков в профессиональной и социальной деятельности (ОК-8);
· знать основы учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и ландшафтоведении (ГЖ-5);
· знать теоретические основы экологического мониторинга, нормирования и снижения загрязнения окружающей среды, техногенных систем и экологического риска; обладать способностью к использованию теоретических знаний в практической деятельности (ГЖ-7);
· владеть методами экологического проектирования и экспертизы,
экологического менеджмента и аудита, экологического картографирования; владеть методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабораторной экологической информации и использовать теоретические знания на практике (ПК-11)
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
· 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; типы элементарных и геохимических ландшафтов.
Уметь:
· грамотно проводить полевое изучение природных и техногенных ландшафтов; отбирать материал, проводить лабораторное изучение и моделирование протекания различных геохимических процессов; обрабатывать и систематизировать данные по геохимии различных компонентов природной среды, в том числе с применением ЭВМ; на основе собранных факторов делать выводы о подвижности, направленности и формах миграции элементов и веществ в различных геосферах; использовать геохимические методы при выявлении загрязнения природной среды и прогнозе миграции загрязняющих компонентов в земной коре, атмосфере, гидросфере, биоте.
Владеть:
· представлением о закономерностях формирования геохимических аномалий в природной среде, о процессах эволюции ландшафтов, основных методах исследований применяемых в геохимии, геохимическом мониторинге.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
4 | 5 | 6 | 7 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 119 | 51 | 68 | ||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Лекции | 34 | 34 | |||
Практические занятия (ПЗ) | |||||
Семинары (С) | |||||
Лабораторные работы (ЛР) | 17 | 34 | |||
Самостоятельная работа (всего) | 61 | 19 | 42 | ||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Курсовой проект (работа) | 36 | ||||
Расчетно-графические работы | |||||
Реферат | |||||
Другие виды самостоятельной работы | 19 | 6 | |||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | |||||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 180 | 70 | 110 | ||
6 | 2,3 | 3,7 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Введение | История развития современной геохимии как науки о распределении и содержании химических элементов в различных компонентах природной среды и их круговороте. Цель и задачи курса, связь с другими дисциплинами. Целостный подход к геохимии окружающей среды. |
2. | Методология геохимических исследований | Геохимический цикл, ландшафтная призма, геосферы. Иерархии пространства, времени, химической организации, методов научных исследований. |
3. | Распространенность химических элементов в литосфере, гидросфере, атмосфере, биоте. | Понятие "кларк". Формы нахождения химических элементов в различных средах. Концентрированное и рассеянное состояние элементов, их соотношение. Технофильность элементов. |
4. | Миграция химических элементов в окружающей среде | Внутренние и внешние факторы миграции. Разновидность миграции, их характеристики. Геохимические потоки, градиенты и барьеры. Водная миграция химических элементов и ее параметры. Классификация вод зоны гипергенеза по условиям миграции химических элементов. Биологическое поглощение и круговорот элементов. Классификация химических элементов по интенсивности и особенностям гипергенной миграции. |
5. | Ландшафты элементарные, геохимические, природные, техногенные | Ландшафты как сложные неравновесные динамические системы. Элементарные и геохимические ландшафты. Принципы классификации элементарных ландшафтов. Природные и техногенные геохимические ландшафты, их классификация. Миграционные потоки в ландшафтах |
6. | Эволюция ландшафтов | Процессы выветривания и стадии развития почв. Роль подземных вод в эволюции ландшафтов. |
7. | Эпигенетические процессы | Типоморфные элементы. Распространенность эпигенетических процессов в почвах, корах выветривания, водоносных горизонтах, континентальных отложениях. |
8. | Геохимические аномалии в окружающей среде | Природные и техногенные ореолы и потоки рассеяния, закономерности их формирования. Экологически опасные природные геохимические аномалии. Техногенные источники загрязнения окружающей среды. Типизация техногенных загрязнителей. Динамика распространения и накопления загрязнителей. Реакция природных ландшафтов на техногенное загрязнение. Аномальные содержания различных загрязнителей в различных техногенных ландшафтах. |
9. | Основные методы исследований, применяемые в геохимии | Прикладная геохимия окружающей среды при решении экологических проблем. Геохимический мониторинг окружающей среды. Геохимические подходы и методы улучшения качества окружающей среды. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
1. | Методы и приборы контроля ОС и экологический мониторинг | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
2. | ТОЗОС | + | + | |||||||
3. | Процессы и аппараты ЗОС | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Введение | 2 | 2 | 4 | |||
2. | Методология геохимических исследований | 6 | 2 | 6 | 14 | ||
3. | Распространенность химических элементов в литосфере, гидросфере, атмосфере, биоте. | 14 | 6 | 5 | 25 | ||
4. | Миграция химических элементов в окружающей среде | 14 | 4 | 4 | 32 | ||
5. | Ландшафты элементарные, геохимические, природные, техногенные | 10 | 8 | 6 | 24 | ||
6. | Эволюция ландшафтов | 4 | 4 | 8 | 16 | ||
7. | Эпигенетические процессы | 4 | 2 | 6 | 12 | ||
8. | Геохимические аномалии в окружающей среде | 8 | 10 | 12 | 30 | ||
9. | Основные методы исследований, применяемые в геохимии | 6 | 15 | 12 | 33 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1. | 1. | не предусмотрено | |
2. | 2. | Методики проведения геохимических исследований | 2 |
3. | 3. | Проведение и интерпретация материалов снеговой съёмки в зоне техногенного воздействия | 6 |
4. | 4. | Проведение и интерпретация полевых исследований атмосферного воздуха, приповерхностных отложений, вод в зоне техногенного воздействия | 4 |
5. | 5. | Построение ландшафтно-геохимических карт районов техногенного воздействия | 8 |
6. | 6. | Определение контрастности загрязнения и миграционных параметров загрязняющих веществ в приповерхностных отложениях района расположения горного предприятия. Определение контрастности загрязнения и миграционных параметров загрязняющих веществ в поверхностных и подземных водах районе расположения горного предприятия | 4 |
7. | 7. | Определение насыщенности сточных вод труднорастворимыми соединениями | 2 |
8. | 8. | Построение карты техногенных литохимических ореолов и потоков загрязнения в зоне воздействия горного предприятия. Построение карты гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения в зоне воздействия горного предприятия. Построение карты атмохимических ореолов загрязнения в зоне воздействия горного предприятия | 10 |
9. | 9. | Методы геохимических исследований (рентгенофлуоресцентный, атомноадсорбционный, хроматографический, фотоколориметрический, спектрометрический и др.) | 15 |
7. Практические занятия (семинары) – не предусмотрены.
8. Примерная тематика курсовых работ: Формирование техногенных ландшафтов районов расположения предприятий минерально-сырьевого комплекса.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) Основная литература
Геохимия техногенеза.- СПб; СПГГИ (ТУ); 2004. , Геохимия окружающей среды.- Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 280200.СПб; СПГГИ (ТУ); 2006 . Эколого-геохимические изменения в биосфере. Развитие, оценка: - М.: Университетская книга, Логос, 2006. . Жизнедеятельность и биосфера: - М.: Университетская книга, Логос, 2005.б) Дополнительная литература
Экологическая геохимия: - М.: Университетская книга, Логос, 2000.2. Геохимия ландшафта и окружающая среда.- М., Недра, 1990.
3. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР.-М., Высшая школа, 1988.
4. Геохимия окружающей среды/, , и др.-М., Недра, 1990.
5. Геохимия.-М., Высшая школа, 1989.
6. , Геохимия ландшафта: - М.: Астрея, 2000.
7. Фортескью Дж. Геохимия окружающей среды.-М., Прогресс, 1985.
в) Программное обеспечение
1. Microsoft Office Professional (актуальная версия);
2. Microsoft Windows (актуальная версия);
3. Microsoft Visual Studio Professional (актуальная версия);
4. Программные комплексы “Эколог”;
5. MATLAB (актуальная версия);
6. AutoCad (актуальная версия).
г) Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
1. Научная Электронная Библиотека http://www. e-library. ru.
2. Информационная система «Единое окно доступа к образовательным ресурсам» (http://window. edu. ru/).
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 с процессором не ниже Intel Core2Duo, объединенные локальной сетью с выходом в глобальную сеть Internet;
· необходимы специализированные лаборатории, оснащённые приборами по определению вещественного и химического состава атмосферного воздуха, вод, почв, горных пород
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Дисциплина «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение» является самостоятельной для изучения.
На лекциях при изложении материала следует пользоваться иллюстративным материалом, ориентированным на использование мультимедийного презентационного оборудования, содержащим запись основных процессов, принципов, методов и алгоритмов, а также отображающим характерные примеры миграции химических элементов в литосфере, гидросфере, атмосфере, биоте. Посредством разработки и изучения методики проведения геохимических исследований, ведения полевых и лабораторных работ, интерпретации полученных данных следует добиваться понимания обучающимися сути и прикладной значимости решаемых задач, а также сути и назначения осваиваемых и используемых для их определения методов и алгоритмов.
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 «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение» в качестве форм текущей аттестации студентов используются такие формы как, выполнение курсовой работы (36 часов) и её защита. По итогам обучения в 5-ом семестре проводится экзамен, в качестве промежуточной формы контроля в 4-ом семестре проводится зачёт.
При условии защиты студентом расчётно-графических заданий в 4-ом семестре его допускают к сдаче «зачета», а в 5-ом - экзамена.
Зачет проводится в устной форме, включает подготовку, ответы учащегося на теоретические вопросы и решение им задач, по его итогам ставится «зачет» или «незачет».
Экзамен проводится в письменной тестовой форме. Экзаменационный тест включает в себя 100 вопросов.
Разработчики:
каф. Геоэкологии профессор, д. т.н.
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Эксперты:
каф. РМПИ профессор, д. т.н.
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
