Школы

Школы
НПЦ «Байкал»

Подробнее >

Конкурсы

Конкурсы НПЦ "Байкал"

Все конкурсы >

Результаты >

Работы

Трёхмерная модель
озера Байкал

Видеоролики трехмерной модели >

О Байкале

Вопросы и ответы, музыка названий, фотогалерея...

Подробнее >

Научно-просветительский центр “Байкал“

Проекты Учебные курсы Библиотека Конференции, семинары Конкурсы

Экологическая геохимия

Программа курса
«Экологическая геохимия»
(«Введение в экологическую геохимию химических элементов»)

"Жизнь есть геохимия" (К. Кауранне)

"Все есть яд — лишь доза определяет, является что-то   ядом или нет" (Парацельс)

 

1. Цели и задачи дисциплины

На пороге третьего тысячелетия человечество оказалось лицом к лицу c вечными, но выросшими до глобальных и критических масштабов проблемами цивилизации: перенаселением, угрозой нехватки природных ресурсов, неравномерностью их распределения и потребления, экологическим кризисом.

Поскольку все сущее на Земле состоит из химических элементов, а все биосферные процессы, включая саму жизнь, являются различными формами движения вещества (химических элементов) можно без преувеличения считать, что человек живет в химическом (геохимическом) мире, в большей или меньшей степени определяющем все стороны его существования. Это положение особенно очевидно в контексте важнейших экологических проблем сегодняшнего дня, обусловленных геологическими масштабами химической трансформации окружающей природной среды человеком.

Цель курса — дать студентам знания об основах экологической геохимии химических элементов и закономерностях распределения и миграции токсичных веществ в окружающей среде, а также возможностях их использования для оценки экологической ситуации и планирования природоохранной деятельности.

2. Содержание разделов дисциплины

Введение

Исторический очерк. Значение и новаторский характер курса, его структура и задачи.

1. Общие принципы

1.1. Глобальный характер антропогенной трансформации биосферы и ее геохимическое содержание

1.1.1. Глобальные экологические проблемы и геохимия.

1.1.2. Первичные и вторичные (трансформированные) обстановки. Формирование глобального фона загрязнения техногенными радионуклидами, кислотными компонентами и другими продуктами. Всюдность и необратимость антропогенной трансформации окружающей среды.

1.1.3. Экологические "бомбы" замедленного действия.

1.1.4. Основная задача прикладной геохимии.

1.2. Биологическая роль химических элементов и их соединений. Токсичные вещества

1.2.1. Состав живого вещества.

1.2.2. Биологические функции химических элементов.

1.2.3. Корреляция химической и биологической изменчивости в природе.

1.2.4. Зависимость функций организмов от концентрации биоактивных веществ в них. Нижняя и верхняя пороговые концентрации. Определение токсичных веществ.

1.2.5. Природные и техногенные токсиканты. Классификации токсичных веществ.

Ряды токсичности. Ассоциативное действие химических веществ.

1.2.6. Формы нахождения элементов и их значение при оценке биоактивности и токсичности элементов в окружающей среде.

1.2.7. Трансформация загрязняющих веществ в окружающей среде.

1.2.8. Соотношение эндемических и антропогенных факторов окружающей среды. Проблема эндемического дисбаланса эссенциальных элементов в окружающей среде.

1.2.9. Экологическая таблица химических элементов.

1.3. Концепция геохимических циклов

1.3.1. Понятие геохимического цикла. Взаимосвязь процессов, происходящих в литосфере, атмосфере, гидросфере и биосфере.

1.3.2. Глобальный и частные геохимические циклы.

1.3.3. Биогеохимические циклы. Пищевые цепи как компонент биогеохимических циклов.

1.4. Геохимическая миграция и геохимические барьеры

1.4.1. Геохимическая миграция и ее виды.

1.4.2. Геохимические функции биосферы.

1.4.3. Основные типы геохимических барьеров и их роль в биосферных процессах.

1.4.4. Основные принципы «обезвреживания» химического загрязнения окружающей среды.

1.5. Аналитическая химия окружающей среды (раздел включает только общее введение в проблему, поскольку ей посвящена специальная дисциплина данного блока — «Методы анализа природных и техногенных веществ»)

1.5.1. Аналитические данные как основа оценки химического качества окружающей среды и состояния биообъектов.

1.5.2. Основные требования, предъявляемые к опробованию и анализу объектов окружающей среды.

1.5.3. Основные аналитические методы.

2. Геохимические циклы элементов и экологические проблемы (очерки экологической геохимии химических элементов)

В этой части дается краткая характеристика экологических особенностей химических элементов в соответствии с их положением в Периодической таблице Д.И. Менделеева и особым вниманием к токсичным элементам и формам их нахождения в окружающей среде. Порядок изложения материала: Распространенность в оболочках биосферы. — Биологическая роль и токсичность. — Характерные физические и химические свойства. Основные формы нахождения (в частности, минеральные) в природе. — Особенности поведения в главных типах процессов (эндогенные, гипергенные, биологические). — Главные формы концентрирования. — Геохимические циклы. Антропогенная составляющая циклов. Применение. — Основные источники экологической опасности. — Примеры негативных последствий загрязнения.

2.1. Первая главная группа
Водород. Глобальный круговорот воды. Литий. Натрий. Калий. Рубидий. Цезий. Франций

2.2. Вторая главная группа
Бериллий. Магний. Кальций. Стронций. Барий. Радий

2.3. Третья главная группа
Бор. Алюминий. Галлий. Индий. Таллий

2.4. Четвертая главная группа
Углерод. Моноксид углерода. Диоксид углерода. Глобальный цикл углерода. Техногенные токсичные органические соединения: углеводороды, полициклические ароматические углеводороды - ПАУ, хлорорганические соединения, нитрозоамины, микотоксины. Аэрозоли. Кремний. Германий. Свинец

2.5.    Пятая главная группа
   Азот. Фосфор. Мышьяк. Сурьма. Висмут

2.6. Шестая главная группа
Кислород и озон. Сера, диоксид серы, сероводород. Селен. Теллур. Полоний

2.7. Седьмая главная группа
   Фтор. Хлор. Бром. Иод. Астат

2.8. Восьмая главная группа
(Инертные газы: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон)

2.9. Третья А группа
(Скандий. Иттрий и редкоземельные элементы. Актиноиды)

2.10. Элементы группы железа
(Титан. Ванадий. Хром. Марганец. Железо. Кобальт. Никель)

2.11. Медь, цинк, кадмий, ртуть  

2.12. Цирконий, гафний, ниобий и тантал

2.13. Молибден, вольфрам, технеций, рений

2.14. Благородные металлы
(металлы платиновой группы, серебро и золото)

3. Некоторые проблемы экологической геохимии Байкальского региона

3.1. Приоритетные токсиканты и экологические проблемы региона.

3.2. Потенциальные химические "бомбы" замедленного действия

3.2.1. Ртутное загрязнение

3.2.2. Кислотные выбросы в атмосферу

3.2.3. Диоксины

3.2.4. Бенз(а)пирен

3.3. Проблемы радиоэкологии

3.3.1. Природные аномалии

3.3.2. Техногенные аномалии

3.3.3. Проблема радона

3.4. Проблема Байкала

3.4.1. Байкал — уникальное природное явление общемирового значения.

3.4.2. Байкал как многоуровневый геохимический барьер.

3.4.3. Геохимический баланс Байкала.

3.4.4. Наиболее опасные виды загрязнения, их источники и пути снижения опасности химического загрязнения.

Заключение

Значение геохимии окружающей среды для оценки экологической ситуации и уменьшения степени экологического риска. Современные методологические подходы к решению проблемы химического загрязнения окружающей среды. Роль образования и взаимодействия правительственных органов с общественными движениями и производством в охране окружающей среды.

Примерный перечень контрольных вопросов

  1. Глобальные экологические проблемы и их геохимическое содержание.
  2. Первичные и вторичные (трансформированные) обстановки.
  3. Формирование глобального фона загрязнения техногенными радионуклидами, кислотными компонентами и другими продуктами. Всюдность и необратимость антропогенной трансформации окружающей среды.
  4. Экологические "бомбы" замедленного действия.
  5. Состав живого вещества.
  6. Биологические функции химических элементов.
  7. Корреляция химической и биологической изменчивости в природе.
  8. Зависимость функций организмов от концентрации биоактивных веществ в них. Нижняя и верхняя пороговые концентрации. Определение токсичных веществ.
  9. Природные и техногенные токсиканты.
  10. Классификации токсичных веществ.
  11. Ряды токсичности. Ассоциативное действие токсикантов.
  12. Формы нахождения элементов и их значение при оценке биоактивности и токсичности элементов в окружающей среде.
  13. Трансформация загрязняющих веществ в окружающей среде.
  14. Соотношение эндемических и антропогенных факторов окружающей среды.
  15. Проблема эндемического дисбаланса эссенциальных элементов в окружающей среде.
  16. Экологическая таблица химических элементов.
  17. Понятие геохимического цикла.
  18. Взаимосвязь процессов, происходящих в литосфере, атмосфере, гидросфере и биосфере.
  19. Глобальный и частные геохимические циклы.
  20. Биогеохимические циклы.
  21. Пищевые цепи как компонент биогеохимических циклов.
  22. Геохимическая миграция и ее виды.
  23. Геохимические функции биосферы.
  24. Геохимические барьеры и их параметры.
  25. Основные типы геохимических барьеров и их роль в биосферных процессах.
  26. Основные принципы «обезвреживания» химического загрязнения окружающей среды.
  27. Аналитические данные как основа оценки химического качества окружающей среды и состояния биообъектов.
  28. Основные требования, предъявляемые к опробованию и анализу объектов окружающей среды.
  29. Основные аналитические методы.
  30. Экологическая роль водорода.
  31. Глобальный круговорот воды.
  32. Экологические особенности геохимических циклов элементов первой группы периодической таблицы.
  33. Экологическая роль и особенности геохимического цикла бериллия.
  34. Экологическая роль и особенности геохимических циклов магния и кальция.
  35. Экологическая роль и особенности геохимических циклов бария и радия.
  36. Экологическая роль и особенности геохимического цикла бора.
  37. Экологическая роль и особенности геохимических циклов алюминия, галлия и индия.
  38. Таллий, его экологическая роль и особенности распределения в биосфере.
  39. Углерод, его токсичные неорганические соединения и аэрозоли.
  40. Диоксид углерода. Глобальный цикл углерода.
  41. Техногенные токсичные органические соединения: углеводороды, полициклические ароматические углеводороды — ПАУ.
  42. Экологические риски, связанные с хлорорганическими соединениями, нитрозоаминами и микотоксинами.
  43. Экологическая роль и особенности геохимических циклов кремния и германия
  44. Свинец, его экологическая роль и особенности распределения в биосфере.
  45. Биосферный круговорот азота.
  46. Экологическая роль и особенности геохимического цикла фосфора.
  47. Мышьяк, его экологическая роль и особенности распределения в биосфере.
  48. Геохимический цикл кислорода. Проблемы озона.
  49. Сера, ее экологическая роль и особенности биосферного круговорота.
  50. Экологические проблемы, связанные с диоксидом серы и сероводородом.
  51. Селен, его экологическое значение и особенности распределения в биосфере.
  52. Экологическая роль и особенности геохимических циклов фтора, хлора и брома.
  53. Экологическая роль и особенности геохимического цикла йода. Йодная эндемия.
  54. Экологические особенности инертных газов. Проблема радона.
  55. Актиноиды. Радиоэкологические проблемы.
  56. Экологическая роль и особенности распределения в биосфере ванадия и хрома.
  57. Железо и марганец: экологическая роль и особенности геохимических циклов.
  58. Особенности распределения в биосфере и энзимные функции кобальта и никеля.
  59. Особенности распределения в биосфере и энзимные функции меди и цинка.
  60. Кадмий в окружающей среде и проблема кадмиевого загрязнения.
  61. Ртуть: экологическое значение и особенности распределения в биосфере.
  62. Ртутное загрязнение пресноводных экосистем.
  63. Молибден: особенности распределения в биосфере и энзимные функции.
  64. Приоритетные токсиканты и экологические проблемы Байкальского региона.
  65. Потенциальные химические "бомбы" замедленного действия в Байкальском регионе.
  66. Ртутное загрязнение Приангарья.
  67. Кислотные выбросы в атмосферу и экология Байкальского регина.
  68. Загрязнение Байкальского региона хлорорганическими соединениями (диоксины и бенз(а)пирен).
  69. Байкальский регион: проблемы радиоэкологии.
  70. Геохимические аспекты проблемы оз. Байкал.

Рекомендуемая литература

Основная литература

  1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. – М.: Логос, 2000. – 627 с.
  2. Гавриленко В.В., Сорокина Н.А. Геохимические циклы токсичных элементов. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1988. - 85 с.
  3. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Книги 1-6. М.: Недра, 1994-1997.
  4. Ковальский В.В. Геохимическая экология. М.: «Наука», 1974. – 300 с.
  5. Оксегендлер Г.И. Яды и организм: Проблемы химической опасности. СПб.: Наука, 1991. - 320 с.

Дополнительная литература

  1. Богдановский Г.А. Химическя экология. - М.: Изд-во МГУ. 1994. - 237 с.
  2. Вадковская И.К., Лукашев К.И. Химические элементы и жизнь в биосфере. Минск, 1981.
  3. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. М.: Наука, 1994.
  4. Войнар Ф.О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. М., 1960.
  5. Гавриленко В.В. Экологическая минералогия и геохимия месторождений полезных ископаемых. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского горного ин-та, 1993, 150 с.
  6. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель Российской Федерации за 1994 г. М.: Роскомзем, 1995.- 134 с.
  7. Государственный доклад: О состоянии окружающей природной среды Иркутской области в 2000 году. Иркутск: Изд-во Госкомэкологии Иркутской области, 2001. - 383 с.
  8. Доклад о состоянии и использовании земель Иркутской области за 1995 год. Иркутск: Облкомзем, 1996.- 109 с.
  9. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М.: Минприроды, 1992.- 58 с.
  10. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Справочник. С.-П-б: «Крисмас», 1998, - 896 с.
  11. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология/ А.П. Авцин, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова; АМН СCСР. – М.: Медицина,1991, - 496 с.
  12. Перельман А.И. Геохимия. - М.: Высш. шк., 1989. - 528 с.
  13. Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины и микроэлементы. – М.: «АЛЕВ», 2003 – 670 с.
  14. Fifield F.W. and Haines P.J. Environmental Analytical Chemistry. Blackie Academic & Professional, London etc., 2000, 490 pp.
  15. Markert B. Presence and significance of naturally occurring chemical elements of the periodic system in the plant organism and consequences for future investigstions on inorganic environmental chemistry in ecosystems. Vegetatio, 103, 1992: 1-30.
  16. O’Neill P. Environmental Chemistry. Blackie Academic & Professional, London etc., 1998, 278 pp.
  17. Siegel F.S. Environmental Geochemistry of Potentially Toxic Metals. Springer-Verlag, Berlin etc., 2002, 218 p.
  18. Stigliani W.M. Changes in valued "caрacities" of soils and sediments as indicators of nonlinear and time-delayed environmental effects. Environmental Monitoring and Assessment 10, 1988, 245-307.

Внимание! Если Вы обнаружили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.