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

Региональная геохимия окружающей среды

Программа курса

Региональная геохимия окружающей среды

Составил доктор геолого-минералогических наук П.В. Коваль

При подготовке программы широко использованы материалы проектов МПГК «Междунароное геохимическое картирование», «Геохимическая карта и геоэкология России», REAP — Know How MOS/395/41/0014: Development of a course entitled: - “ Geochemical cycles and the migration of toxic substances in the environment — With special reference to problems in The Baikal Region of Eastern Siberia», а также работы по геохимии окружающей среды Байкальского региона, исполнителем и координатором которых был автор.  

1. Цели и задачи дисциплины

Глобальный экологический кризис и углубляющиеся противоречия между стремлением человечества к максимуму условий жизни и ухудшением экологичесой обстановки на рубеже 20-21 столетий резко обострили интерес науки и практики к проблемам окружающей среды. Анализ глобальных экологических проблем (глобальное потепление, кислотные осадки, деградация почвенного покрова, антропогенная трансформация окружающей среды и др.) показывает, что в своем большинстве они в большей или меньшей степени связаны с химическими изменениями окружающей среды. В еще большей степени это становится очевидным при анализе региональных экологических проблем, где техногенное преобразование экосистем накладывается на природные эндемические факторы, обусловленные избытком или дефицитом тех или иных эссенциальных химических элементов в окружающей среде. Классическим примером такого рода является Байкальский регион с его йодными, селеновыми, фторными, стронциевыми, урановыми и другими природными аномалиями.

Резко возросший интерес общества к проблемам окружающей среды вызвал к жизни большой цикл новых дисциплин экологического направления, возникших в условиях междисциплинарного взаимодействия и переосмысления результатов традиционных направлений исследования с позиций их экологической значимости. «Региональная геохимия окружающей среды» является типичным примером подобного рода. Именно ее данные позволяют оценить химическое состояние экосистем в конкретном регионе и наметить возможные пути стабилизации и улучшения экологической обстановки. Это новый курс, в котором впервые предпринята попытка упорядочить понятийный и методологический аппарат данного направления геохимии.

Цель курса — дать студентам систематические знания об основах регионального геохимического анализа окружающей среды и его использования при решении вопросов рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Задачи курса:

  • Ознакомление студентов с основами новой дисциплины — региональной геохимии окружающей среды.
  • Освоение студентами методических основ проведения региональных эколого-геохимических работ.
  • Ознакомление студентов с основными сведениями и проблемами геохимии окружающей среды Байкальского региона.
  • Освоение студентами методических подходов к решению практических задач региональной геохимии окружающей среды

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

По завершении изучения курса «Региональная геохимия окружающей среды» студент должен иметь представление о:

  • предмете и задачах дисциплины;
  • методологических и методических основах дисциплины;
  • экологическом значении химического состояния окружающей среды;
  • месте региональной геохимии в цикле дисциплин экологического направления и возможностях использования региональной геохимической информации при решении вопросов рационального природопользования и охраны окружающей среды.

знать:

  • основные понятия и термины, используемые в литературе по региональной геохимии окружающей среды;
  • основные принципы планирования и ведения региональных работ по геохимии окружающей среды;
  • состояние геохимической изученности окружающей среды Байкальского региона;
  • главные проблемы геохимии окружающей среды Байкальского региона;

уметь:

  • работать с методическими документами по ведению региональных геохимических работ;
  • пользоваться основными методическими документами, регламентирующими контроль геохимических параметров окружающей среды;
  • работать с картографическими и др. документами по геохимии окружающей среды;
  • подготавливать региональные геохимические описания территорий.

Место дисциплины в структурно-логической схеме

Изучение дисциплины «Региональная геохимия окружающей среды» основывается на знакомстве студентов в объеме средней школы и 1-3-го курсов университета с физикой, химией, астрономией, географией, биологией, экологией, общей геологией, минералогией и языковой подготовкой .

Согласно иерархической схеме включения экологических дисциплин в образовательный процесс геологических факультетов технических университетов, знания по курсу «Региональная геохимия окружающей среды» будут использованы в большинстве дисциплин геоэкологического цикла.

Содержание разделов дисциплины

1.  Введение в региональную геохимию окружающей среды

1.1. Региональная геохимия окружающей среды: определение, история, предмет и задачи.

1.2. Значение региональной геохимии для решения региональных экологических задач и природопользования.

1.3. Содержание и структура курса.

2. Факторы региональной геохимической дифференциации

2.1. Геологический фактор.

2.1.1. Глобальная геохимическая структура литосферы.

2.1.2. Геоморфологическая структура Земли.

2.1.3. Зоны современной тектонической активности.

2.2. Климатический фактор.

2.2.1. Физико-географическая зональность. Ландшафты.

2.2.2. Почвенно-растительные зоны.

2.2.3. Осадкообразование.

2.3. Антропогенный фактор.

2.3.1. Глобальный характер антропогенной трансформации биосферы и ее геохимическое содержание.

2.3.2. Региональная специфика антропогенной геохимической трансформации окружающей среды

2.4. Фактор времени.

2.4.1. Особенности природно-техногенных геохимических циклов.

2.4.2. Химические экологические «бомбы замедленного действия».

3. Общие принципы

3.1. Биологическая роль химических элементов и их соединений.

3.2. Корреляция химической и биологической изменчивости в природе. Эндемические и антропогенные геохимические факторы состояния экосистем. Элементозы.

3.3. "Экологическая" таблица химических элементов.

3.4. Глобальная и региональная геохимическая неоднородность окружающей среды.

3.5. Закон всеобщего геохимического рассеяния. Глобальный фон. Кларки.

3.6. Геохимические провинции. Региональный геохимический фон.

3.7. Геохимическая миграция и геохимические барьеры.

3.7.1. Виды геохимической миграции.

3.7.2. Геохимические барьеры.

3.6. Геохимические аномалии и их природа.

3.7. Критерии разделения природной и антропогенной компонент геохимических полей.

3.8. Химические вещества, приоритетные в отношении природопользования, охраны окружающей среды и здоровья населения регионов.

4. Методы решения задач региональной геохимии окружающей среды

4.1. Многоцелевое геохимическое картирование.

4.1.1. Международное геохимическое картирование. Глобальная геохимическая опорная сеть.

4.1.2. Многоцелевое геохимическое картирование в масштабах 1:1 000 000, 1:200 000, 1:50 000 (МГХК-1000, 200, 50). Геоскан-1000, 200, 50. Экоскан-1000, 200, 50.

4.1.3. Геохимическая основа государственной геологической карты масштаба 1:1 000 000 3-го поколения (ГХО-1000).

4.1.4. Геохимическое обеспечение геологических работ масштаба 1:200 000 (ГХР-200).

4.1.5. Геохимическое обеспечение гидрогеологических работ масштаба 1:1 000 000 и 1:200 000   (ГидрГХР-1000, 200).

4.2. Эколого-геохимический мониторинг.

4.2.1. Государственные системы мониторинга.

4.2.1. Мониторинг геологической среды.

4.2.3. Научные работы с целью получения рядов долговременных наблюдений.

4.3. Специальные исследования и другие источники получения региональной геохимической информации.

4.4. Выделение аномальных объектов.

4.5. Геохимические критерии выделения зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия.

4.6. Эколого-геохимическое районирование.

4.7. Аналитическое обеспечение региональных геохимических исследований.

5. Геохимия окружающей среды Байкальского региона

5.1. Закономерности распределения приоритетных элементов в основных компонентах окружающей среды Байкальского региона.

5.2. Приоритетные токсиканты и экологические проблемы региона. Наиболее опасные виды геохимических аномалий и эндемий региона, их причины и пути снижения экологической опасности аномальных геохимических полей.

5.2.1. Йодная и селеновая эндемии.

5.2.2. Ртутное загрязнение.

5.2.3. Мышьяковое загрязнение.

5.2.4. Кислотные выбросы в атмосферу.

5.2.5. Стойкие органические загрязнители (СОЗ).

5.3. Проблемы радиоэкологии.

5.3.1. Природные аномалии.

5.3.2. Техногенные аномалии.

5.3.3. Проблема радона.

5.4. Байкал как многоуровневый геохимический барьер. Геохимические аспекты проблемы Байкала.

5.5. Эколого-геохимическое районирование.

6. Первоочередные проблемы развития региональной геохимии окружающей среды.

Лабораторный практикум
№ п/пРаздел дисциплиныНаименование лабораторных работ
 3.Общие принципы
13.7.Критерии разделения природной и антропогенной компонент геохимических полей.
 4.Методы решения задач региональной геохимии окружающей среды
24.1.1.Полевое руководство к проекту FOREGS (международный проект по созданию европейской геохимической опорной сети).
34.1.2.Требования и методические рекомендации к проведению и результатам регионального многоцелевого геохимического картирования.
44.3.Специальные методы решения региональных геохимических задач.
54.4.Выделение аномальных геохимических полей и объектов.
64.5.Геохимические критерии выделения зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия.
74.7.Выбор аналитических методов решения задач региональной геохимии окружающей среды.
 5.Геохимия окружающей среды Байкальского региона
85.1.Закономерности распределения биоактивных элементов в основных компонентах окружающей среды Байкальского региона.
95.2.Приоритетные токсиканты и экологические проблемы Байкальского региона.
105.2.Потенциальные химические «бомбы замедленного действия» в Байкальском регионе.
115.3.Проблемы радиоэкологии (природные аномалии, техногенные аномалии, проблема радона), Байкальский регион.
125.4.Ключевые элементы геохимического баланса оз. Байкал.
135.4.Байкал как многоуровневый геохимический барьер.
145.5.Эколого-геохимическое районирование Иркутской области.
155.2.Наиболее опасные виды геохимических аномалий и эндемий региона, их причины и пути снижения экологической опасности.
165.2.1.Йодная и селеновая эндемии.
175.2.2.Ртутное загрязнение Приангарья.
185.2.5.Диоксины в окружающей среде Иркутской области.

Самостоятельная работа студентов (подготовка рефератов)

Для контроля самостоятельной работы студентам дается задание подготовить региональное геохимическое описание территории по одной из карт или другому материалу по региональной геохимии окружающей среды. В качестве учебного материала используются геохимические карты Байкальского региона, геохимические атласы зарубежных стран, материалы региональных геохимических проектов и другие источники.

Примерное содержание типового реферата:

  1. Введение.  (Общая характеристика рассматриваемых геохимических показателей (элементов, химических соединений, ассоциаций) с акцентом на ресурсное и экологическое значение, особенности распределения рассматриваемых показателей в компонентах окружающей среды в соответствии с заданием, постановка задачи реферата)
  2. Сравнительный анализ параметров регионального распределения рассматриваемых геохимических показателей. (Характеристика параметров распределения (среднего, минимального и максимального значений и др. параметров), основанная на результатах статистической обработки аналитических данных, оценка регионально фона, сопоставление с глобальными и нормативными данными — ПДК и пр.)
  3. Характеристика пространственной структуры регионального геохимического поля:
    • общая характеристика морфологии поля,
    • аномалии.
    (Описание структуры, морфологии и других особенностей геохимических полей рассеяния и концентрирования химического элемента с выделением принципиальных различий отдельных районов и аномалий)
  4. Корреляция структуры геохимического поля с региональными особенностями территории.(Геология, климат, антропогенез, природа выявленных аномалий)
  5. Заключение (Выводы о ресурсном и экологическом значении рассмотренных показателей территории, соображения о возможном практическом использовании рассмотренной информации).
  6. Ссылки (даются индивидуально в соответствии с темой реферата).

По инициативе преподавателя или по желанию студента возможна подготовка реферата другого содержания, в частности, по разделам «Общие принципы региональной геохимии окружающей среды», «Методы решения задач региональной геохимии окружающей среды» и «Геохимия окружающей среды Байкальского региона». В этом случае в содержание вносится необходимая корректировка, либо подготавливается вариант содержания, отвечающий выбранной теме.

Примерный перечень контрольных вопросов

  1. Предмет и задачи региональной геохимии окружающей среды.
  2. Значение региональной геохимии для решения региональных экологических задач и природопользования.
  3. Геологический фактор региональной геохимической дифференциации.
  4. Климат и региональная геохимическая дифференциация.
  5. Антропогенный фактор региональной геохимической дифференциации.
  6. Влияние временного фактора на региональные геохимические процессы.
  7. Биологическая роль химических элементов и их соединений.
  8. Взаимосвязь живого и косного вещества в окружающей среде.
  9. Эндемические и антропогенные геохимические факторы состояния экосистем.
  10. Элементозы.
  11. Закон всеобщего геохимического рассеяния.
  12. Кларки.
  13. Глобальный фон.
  14. Глобальный характер антропогенной трансформации биосферы и ее геохимическое содержание.
  15. Глобальная и региональная геохимическая неоднородность окружающей среды.
  16. Глобальная геохимическая структура поверхности литосферы.
  17. Геоморфологическая структура поверхности Земли.
  18. Физико-географическая зональность и ее геохимическое значение.
  19. Геохимические ландшафты.
  20. Геохимические провинции.
  21. Региональный геохимический фон.
  22. Приоритетные в экологическом отношении «избыточные» и «дефицитные» элементы регионов.
  23. Геохимические аномалии и их природа.
  24. Химические экологические «бомбы замедленного действия».
  25. Методы решения задач региональной геохимии окружающей среды.
  26. Задачи и содержание многоцелевого геохимического картирования.
  27. Эколого-геохимический мониторинг.
  28. Специальные исследования, применяемые при решении задач региональной геохимии.
  29. Основные принципы выделения аномальных объектов.
  30. Эколого-геохимическое районирование: задачи и основные принципы.
  31. Критерии разделения природной и антропогенной компонент геохимических полей.
  32. Геохимические критерии выделения зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия.
  33. Аналитическое обеспечение региональных геохимических исследований.
  34. Закономерности распределения биоактивных элементов в почвах Байкальского региона.
  35. Особенности состава и распределения биоактивных элементов поверхностных вод Байкальского региона.
  36. Особенности состава и распределения биоактивных элементов в коренных породах Байкальского региона.
  37. Приоритетные техногенные загрязнители окружающей среды Иркутской области.
  38. Основные факторы эндемической химической опасности окружающей среды Иркутской области.
  39. Примеры химических «бомб замедленного действия» в Байкальском регионе.
  40. Радиоэкологическое состояние Иркутской области.
  41. Проблема радона в Байкальском регионе.
  42. Геохимические аспекты проблемы Байкала.
  43. Байкал как многоуровневый геохимический барьер.
  44. Эколого-геохимическое районирование Байкальского региона.
  45. Наиболее опасные виды геохимических аномалий и эндемий Байкальского региона, их причины.
  46. Возможные пути снижения экологической опасности аномальных геохимических полей (на примере Байкальского региона).
  47. Первоочередные проблемы развития региональной геохимии окружающей среды.
  48. Основные виды региональных эколого-геохимических карт.

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Рекомендуемая литература

Основная литература

  1. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает и др. - М.: Недра. - 1990. — 335 с.
  2. Ковальский В.В. Геохимическая экология. М.: «Наука», 1974. — 300 с.
  3. Перельман А.И. Геохимия. - М.: Высш. шк., 1989. - 528 с.
  4. Требования к производству и результатам многоцелевого геохимического картирования масштаба 1:1 000 000. ИМГРЭ. 1999. 104 стр. + Приложения.
  5. Экологическое картографирование Сибири. Новосибирск. Наука. 1996. 279 с.

Дополнительная литература

  1. IV Объединенный международный симпозиум по проблемам прикладной геохимии, посвященный памяти академика Л.В. Таусона. Иркутск, 1994, том 2, 190 стр.
  2. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. — М.: Логос, 2000. — 627 с.
  3. Временные требования к геохимическому обеспечению геолого-съемочных работ масштаба 1:200 000 и создания Госгеолкарты - 200. - М.: ИМГРЭ. - 1998. — 40 с.
  4. Геология и геофизика. - 1993. - № 10 — 11 (специальный выпуск, посвященный исследованиям на Байкале и в Прибайкалье).
  5. Геохимическая оценка территории Восточно-Забайкальского полигона (по результатам многоцелевого геохимического картирования) / А.А. Головин и др. М.: ИМГРЭ, 1998.185 с.
  6. Геохимические исследования и картографирование снегового покрова Прибайкалья. /Пампура В.Д., Ломоносов И.С., Арсентьева А.Г., Гапон А.Е. //Общая и региональная геология, геология морей и океанов, геологическое картирование. - Обзор. - М.: МГП "Геоинформмарк", - 1993. - вып.7. — 42 с.
  7. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Книги 1-6. М.: Недра, 1994-1997.
  8. Инструкция по геохимическим методам поисков рудных месторождений. М.: Недра. - 1983. — 190 с.
  9. Коваль П.В., Белоголова Г.А. Антропогенная трансформация природных геохимических распределений Прибайкалья. В кн: Глобальные изменения природной среды. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1998, с. 248-258.
  10. Коваль П.В., Гребенщикова В.И., Китаев Н.А., Ковешников А.М., Лустенберг Э.Е., Романов В.А., Фалилеев А.Н. Геохимия окружающей среды Прибайкалья // Геология и геофизика, 2000, том 41, № 4, с. 571- 577.
  11. Коваль П.В., Дарнли А.Д., Плант Д.А., Белоголова Г.А., Буренков Э.К. Глобальная геохимическая опорная сеть и международное геохимическое картирование. В кн: Глобальные изменения природной среды. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1998, с. 206-219.
  12. Коваль П.В., Зарипов Р.Х., Калмычков Г.В., Лавров С.М. Ртутное загрязнение Братского водохранилища (Путеводитель геоэкологической экскурсии) — Mercury Pollution of the Bratsk Hydropower Reservoir A Guide-Book to an Environmental Geoecological Excursion. Издание Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН. Иркутск, 2000, 5 л. (на русском и английском языках).
  13. Коваль П.В., Калмычков Г.В., Лавров С.М., Удодов Ю.Н., Бутаков Е.В., Файфилд Ф.В., Алиева В.И. Антропогенная компонента и баланс ртути в экосистеме Братского водохранилища. // ДАН. 2003, т. 388 №2, с. 225-227.
  14. Коваль П.В., Медведев В.И., Гусев Ю.П., Мясников А.А., Ковешников А.М., Коршунов Л.Г., Леонов И.Е., Фалилеев А.Н. Оценка радиационной обстановки в Байкальском регионе по данным геологических и геохимических работ. (Assessment of Radioactivity Situation in Baikal Region on the Base of Geological and Geochemical Surveys). В сб.: Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека. М-лы междунар. конференции, 22-24 мая 1996 г., Томск, 1996, с. 224-226.
  15. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Справочник. С.-П-б: «Крисмас», 1998, - 896 с.
  16. Королев В.А. Мониторинг геологической среды. Учебник. - М.: МГУ. — 1995.
  17. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М.: Минприроды, 1992.- 58 с.
  18. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология/ А.П. Авцин, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова; АМН СCСР. — М.: Медицина,1991, 496 с.
  19. Многоцелевое геохимическое картирование - основа оценки загрязнения окружающей среды и экологического мониторинга. /Буренков Э.К., Головин А.А., Гинзбург Л.Н. и др. //Ж. Разведка и охрана недр. - 1998. - N 6. - с.17 - 21.
  20. Оценка относительной стоимости эколого-ресурсного потенциала территорий по данным многоцелевого геохимического картирования. /Буренков Э.К., Головин А.А., Морозова И.А. и др. //Ж. Отеч. геология. - 1997. - N 2. - с.9 - 17.
  21. Региональный экологический атлас. Новосибирск. СО РАН. 1998. 320 с.
  22. Требования к геохимической основе государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:1000 000. /Головин А.А., Беляев Г.М., Клюев О.С. - М.: ИМГРЭ. - 1998. - 33 с.
  23. Федеральный закон «Об охране озера Байкал». Российская газета, 12.05.1999.
  24. Эколого-геохимический анализ техногенного загрязнения. - М.: ИМГРЭ. - 1992.
  25. Agricultural Soils in Northern Europe : A Geochemical Atlas : hrsg. von der Bundesanstalt fur Geowissenschaften und Rohstoffer und den Staatlichen Geologischen Diensten in der Bundesrepublik Deutschland. Clemens Reimann … - Stuttgart : 2003, 279 pp.  
  26. BGS (British Geological Survey). Regional Geochemical Atlas Series. Southern Scotland. British Geological Survey, Keyworth. 1994.
  27. Bolviken B., Bergstrom J., Bjorklund A., Kontio M., Lehmuspelto P., Lindholm T., Magnusson J., Ottesen R.T., Steenfelt A. And Volden T. Geochemical Atlas of Northern Fennoscandia, Scale 1:4 000 000. Nordic Council of Ministers. 1986.
  28. Darney A.G., Bjorklund A., Bolviken B., Gustavsson N, Koval P.V., Plant J.A., Steenfelt A., Tachid M., Xie Xuejing. A global geochemical database for environmental and resource management: recommendations for international geochemical mapping. Science Report 19, UNESCO, Paris. 1995 (Reprinted 1996). 122 p.
  29. Fifield F.W. and Haines P.J. Environmental Analytical Chemistry. Blackie Academic & Professional, London etc., 2000, 490 pp.
  30. Koljonen T. (ed) Geochemical Atlas of Finland, Part 2, Till. Geological Survey of Finland. 1992. 218p.
  31. Koval, P.V., Kalmychkov, G.V., Gelety, V.F., Leonova, G.A., Medvedev, V.I., Andrulaitis, L.D. Correlation of natural and technogenic mercury sources in the Baikal polygon, Russia. J. Jeochim. Explor., 1999, 66(1-2): 277-289.
  32. Lake Baikal — A Mirror in time and Space for Understanding Global Change Processes. Elsevier, 2000, p. 176-185.
  33. Lis J. Geochemical Atlas of Warsaw and environs. Panstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa. 1992. 33p.
  34. Markert B. Presence and significance of naturally occurring chemical elements of the periodic system in the plant organism and consequences for future investigations on inorganic environmental chemistry in ecosystems. Vegetatio, 103, 1992: 1-30.
  35. Salminen R., Tarvainen T., Demetriades A. et al. FOREGS geochemical mapping. Field manual. Geologian tutkimuskeskus, Opas — Geological Survey of Finland, Guide 47. 1998, 36 pp.
  36. Stigliani W.M. Changes in valued "capacities" of soils and sediments as indicators of nonlinear and time-delayed environmental effects. Environmental Monitoring and Assessment 10, 1988, 245-307.

Средства обеспечения освоения дисциплины

  • Геохимические карты из «Экологического атласа Иркутской области».
  • Комплект карт и др. материалов по Байкальскому геоэкологическому полигону.
  • Геохимические карты различного содержания и масштаба.
  • Материалы регионального геохимического изучения загрязнения окружающей среды Байкальского региона.
  • Требования и методические рекомендации к производству регионального эколого-геохимического картирования различных масштабов.
  • Геохимические атласы Скандинавии, северной Европы, Англии, Австрии, ФРГ и других стран.

Материально - техническое обеспечение дисциплины

Лекционная аудитория со средствами необходимыми для демонстрационного сопровождения лекций. Для лекционных и лабораторных занятий используется также аудитория Института геохимии СО РАН, оборудованная демонстрационными средствами, включая мультимедийные.

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