Министерство образования и науки РФ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Самарский государственный университет»

Биологический факультет

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Экологическая геохимия»

(цикл ОД.А.05 «Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности» основной образовательной программы подготовки аспиранта по отрасли 03.00.00 Биологические науки, специальность 03.02.08 – Экология) Самара 2011 Рабочая программа составлена на основании паспорта научной специальности 03.02.08 – Экология, в соответствии с Программой-минимумом кандидатского экзамена по специальности 03.02. «Экология» по биологическим наукам, утвержденной приказом Министерства образования и науки Российской Федерации № 274 от 08.10.2007 г. и учебным планом Самарского государственного университета по основной образовательной программе аспирантской подготовки.

Составитель рабочей программы: Прохорова Наталья Владимировна, профессор, доктор биологических наук.

Рабочая программа утверждена на заседании ученого совета биологического факультета протокол № 6 от 23.06.2011 г.

Декан биологического факультета «_24»июня2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в системе подготовки аспиранта, требования к уровню освоения содержания дисциплины.

1.1. Цели и задачи изучения дисциплины.

Цель дисциплины – сформировать у аспиранта представление о закономерностях поступления и миграции химических элементов и их соединений в абиогенных и биогенных компонентах природных и техногенных экосистем как компонентов биосферы.

Задачи дисциплины:

– изучить физические и химические свойства элементов, их распространенность и формы нахождения в природных объектах, особенности поведения в эндогенных, гипергенных и биологических процессах;

– получить представление о цикличности геохимических и биогеохимических процессов, протекающих в литосфере, атмосфере, гидросфере и биосфере, ознакомиться с основными типами геохимических барьеров;

– освоить вопросы биологической роли химических элементов, изучить зависимость функционирования живых организмов от концентрации в них различных элементов и их соединений;

– познакомиться с проблемами геохимического загрязнения урбанизированных территорий и существующими параметрами и методами, используемыми для его непосредственной оценки.

1.2. Требования к уровню подготовки аспиранта, завершившего изучение данной дисциплины.

Аспиранты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:

иметь представление: о многогранности и взаимообусловленности процессов, связанных с перемещением химических элементов и их соединений в биосфере;

знать: особенности химического состава абиогенных и биогенных компонентов природных и техногенных экосистем, закономерности миграции в них химических элементов;

уметь: проводить простейшие эколого-геохимические исследования природных и техногенных экосистем.

1.3. Связь с предшествующими дисциплинами.

Курс предполагает наличие у аспирантов знаний по общей и аналитической химии, биогеохимии, почвоведению, общей биологии, ботанике, зоологии, а также знаний в области других естественных наук в объеме программ высшего профессионального образования.

1.4. Связь с последующими дисциплинами.

Знания и навыки, полученные аспирантами при изучении данного курса, будут задействованы в процессе подготовки и написания диссертации по специальности 03.02.08 – Экология.

2. Содержание дисциплины.

2.1. Объём дисциплины и виды учебной работы (в часах и зачетных единицах).

2 год аспирантуры; вид отчётности – экзамен кандидатского минимума.

Объем часов / Вид учебной работы зачетных единиц 36 / Трудоемкость изучения дисциплины Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего) в том числе:

лекции семинары практические занятия Самостоятельная работа аспиранта (всего) в том числе:

изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку 2.2. Разделы дисциплины и виды занятий.

дисциплину ских элементов в химических химических соединений загрязнение урбанизированных территорий геохимических исследований экологической геохимии при оценке загрязнения компонентов окружающей среды 2.3. Лекционный курс.

Тема 1. Введение в дисциплину.

Экологическая геохимия и предмет ее изучения. Место экологической геохимии в системе естественных наук, связь с другими научными дисциплинами. Задачи и проблемы экологической геохимии в связи с охраной природы и хозяйственной деятельностью человечества. Вклад отечественных и зарубежных исследователей в развитие экологической геохимии.

Тема 2. Миграция химических элементов в биосфере.

Виды геохимической миграции химических элементов и их соединений. Основные типы геохимических барьеров и их роль в биосферных процессах.

Понятие геохимического цикла. Взаимосвязь процессов, происходящих в литосфере, атмосфере, гидросфере и биосфере. Глобальный и частные геохимические циклы. Биогеохимические циклы. Пищевые цепи как компонент биогеохимических циклов.

Тема 3. Геохимия химических элементов.

Характеристика экологических особенностей химических элементов в соответствии с их расположением в Периодической системе Д.И. Менделеева. Физические и химические свойства, распространенность и формы нахождения в природных объектах, особенности поведения в эндогенных, гипергенных и биологических процессах, формы концентрирования и геохимические циклы различных химических элементов и их соединений.

Тема 4. Биологическая роль химических элементов и их соединений.

Состав живого вещества. Биологические функции химических элементов. Зависимость функций живых организмов от концентрации в них химических элементов и их соединений. Нижняя и верхняя пороговые концентрации. Понятие токсичности вещества. Природные и техногенные токсиканты. Классификации токсичных веществ. Ряды токсичности. Синергизм и антагонизм химических элементов при их поступлении в живые организмы.

Формы нахождения химических элементов и их значение при оценке биоактивности и токсичности элементов в окружающей среде. Трансформация загрязняющих веществ в окружающей среде. Соотношение эндемических и антропогенных факторов окружающей среды. Проблема эндемического дисбаланса эссенциальных элементов в окружающей среде. Экологическая таблица химических элементов.

Тема 5. Геохимическое загрязнение урбанизированных территорий.

Глобальный характер воздействия на окружающую среду урбанизированных территорий. Виды и основные источники загрязнений окружающей среды в городах, цепи распространения загрязняющих веществ, промышленные, коммунальные и бытовые отходы. Аэрогенные аномалии, выпадение твердых осадков на поверхность, жидкие стоки. Состав элементов-загрязнителей сточных вод различных видов производства. Характеристики техногенного загрязнения поверхностных и подземных вод промышленными стоками. Пути уменьшения воздействия от выбросов и очистка стоков.

Геохимическая оценка нагрузки на окружающую среду в городах.

Геохимическое загрязнение сельскохозяйственных территорий. Агрогенное и техногенное воздействие на сельскохозяйственные территории. Агротехническая обработка, мелиорация, геохимическое загрязнение при использовании минеральных удобрений и пестицидов. Особенности миграции элементов в агроландшафтах. Влияние урбанизированных территорий на агропромышленное производство.

Тема 6. Методика эколого-геохимических исследований.

Эколого-геохимические съемки: виды, масштаб. Связь между источниками загрязнений, средой опробования и масштабом съемок. Наземные, воздушные, подземные, наводные, подводные, снеговые съемки. Опробование почв. Опробование поверхностных и подземных вод, режимные гидрологические, гидрогеологические и гидрохимические наблюдения. Опробование снегового покрова.

Проведение пылевых смывов с растительности. Особенности эколого-геохимического изучения различных типов территорий и ландшафтов.

Многоцелевое геохимическое картирование. Геохимическая карта как основа прогноза загрязнения окружающей среды.

Методы анализа геохимических проб. Современные методы определения содержания химических элементов и различных их форм нахождения в природе.

Тема 7. Показатели, используемые экологической геохимией при оценке загрязнения компонентов окружающей среды.

Токсичность и классы опасности химических элементов. Предельно допустимые концентрации химических элементов, ориентировочно допустимые концентрации химических элементов и ориентировочно безопасные уровни воздействия загрязняющих веществ.

Количественные геохимические показатели, используемые при оценке компонентов окружающей среды: среднеаномальные содержания, кларк концентрации, площадь загрязнения, количество металла в загрязняющем слое. Суммарный показатель загрязнения почв, снегового покрова, растительности, донных отложений и вод. Уровни загрязнения компонентов окружающей среды.

2.4. Практические (семинарские) занятия.

Практическое занятие по теме «Показатели, используемые в экологической геохимии при оценке загрязнения компонентов окружающей среды».

3. Организация текущего и промежуточного контроля знаний.

3.1. Контрольные работы.

Не предусмотрены.

3.2. Список вопросов для промежуточного тестирования.

Не предусмотрен.

3.3. Самостоятельная работа.

Изучение учебного материала, перенесенного с аудиторных занятий на самостоятельную проработку. Выявление информационных ресурсов в научных библиотеках и сети Internet по следующим направлениям:

– публикации (в том числе электронные) источников по экологической геохимии;

– научно-исследовательская литература по актуальным проблемам экологической геохимии.

Конспектирование и реферирование первоисточников и научно-исследовательской литературы по тематическим блокам.

3.3.1. Поддержка самостоятельной работы.

– Список литературы и источников для обязательного прочтения.

– Полнотекстовые базы данных и ресурсы, доступ к которым обеспечен из кампусной сети СамГУ (сайт научной библиотеки СамГУ, URL: http://weblib.samsu.ru/level23.html):

1. Издания Самарского государственного университета 2. Полнотекстовая БД диссертаций РГБ 3. Научная электронная библиотека РФФИ (Elibrary) 4. БД издательства ELSEVIER 5. Oxford University Press 6. Университетская библиотека ONLINE 7. Университетская информационная система Россия 3.3.2. Тематика рефератов.

Не предусмотрена.

4. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ.

– Программы пакета Microsoft Offiсe для ЭВМ;

– сайт научной библиотеки СамГУ с доступом к электронному каталогу и полнотекстовым базам данных – URL: http://weblib.samsu.ru/level23.html 5. Активные методы обучения.

Не предусмотрены.

6. Материальное обеспечение дисциплины.

Компьютерные классы, оснащенные компьютерами с операционной системой Pentium IV и с выходом в Internet и в локальную сеть Самарского государственного университета, а также принтеры, сканеры, ксероксы, находящиеся в распоряжении кафедры экологии, ботаники и охраны природы.

7. Литература.

7.1. Основная.

1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. М.: Логос, 2000. (10 экз.).

2. Бочаров В.Л., Бугреева М.Н. Экологическая геохимия: Учебное пособие. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2001.

3. Гавриленко В.В., Сорокина Н.А. Геохимические циклы токсичных элементов. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1988.

4. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Книги 1-6. М.: Недра, 1994-1997.

5. Ковальский В.В. Геохимическая экология. М.: Наука, 1974.

7.2. Дополнительная.

1. Башкин В.Н., Касимов Н.С. Биогеохимия. М.: Научный мир, 2004. (5 экз.).

2. Биогеохимические основы экологического нормирования. М.: Наука, 1993.

3. Богдановский Г.А. Химическя экология. - М.: Изд-во МГУ. 1994.

4. Вадковская И.К., Лукашев К.И. Химические элементы и жизнь в биосфере. Минск, 1981.

5. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука, 1965.

6. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии // Труды биогеохимической лаборатории, 1980.

Т. 16.

7. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. М.: Наука, 1994. (1 экз.).

8. Виноградов А.П. О генезисе биогеохимических провинций // Труды биогеохимической лаборатории. М. Изд-во АН СССР, 1960.

9. Гаврилова И.П., Касимов Н.С. Практикум по геохимии ландшафта. М.: Изд-во МГУ, 1989.

10. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988.

11. Добровольский В.В. Основы биогеохимии: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 2003.

12. Ивлев А.М. Биогеохимия. М.: Высшая школа. 1986. (1 экз.).

13. Касимов Н.С., Перельман А.И. О геохимии почв // Почвоведение. № 2, 1992. С. 9-26. ( экз.) 14. Ковальский В.В. Регионы биосферы - основа биогеохимического районирования // Биосфера и ее ресурсы. М.: Наука, 1971.

15. Ковда В.А. Биогеохимические циклы в природе и их нарушение человеком. М.: Наука, 1973.

16. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. (2 экз.).

17. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Справочник.

СПб: Крисмас, 1998.

18. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М.: Минприроды, 1992.

19. Матвеев Н.М., Павловский В.А., Прохорова Н.В. Экологические основы аккумуляции тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями в лесостепном и степном Поволжье. Самара:

Самарский университет, 1997. (5 экз.).

20. Прохорова Н.В., Матвеев Н.М., Павловский В.А. Аккумуляция тяжелых металлов дикорастущими и культурными растениями в лесостепном и степном Поволжье. Самара: Самарский университет, 1998. (5 экз.).

21. Матвеев Н.М., Матвеев В.Н., Прохорова Н.В. Вовлечение тяжелых металлов в основные трофические цепи в агрофитоценозах Высокого Заволжья. Самара: Самарский университет, 2008. ( экз.).

22. Оксегендлер Г.И. Яды и организм: Проблемы химической опасности. СПб.: Наука, 1991.

23. Орлов А.С. Безуглова О.С. Биогеохимия: Учебник для студентов ВУЗов. Ростов-на-Дону:

Феникс, 2000. (3 экз.).

24. Перельман А.И. Геохимия. - М.: Высшая школа, 1989.

25. Распределение тяжелых металлов в посевах важнейших сельхозкультур в Самарской области. Самара: Самарский университет, 2006. (10 экз.).

26. Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины и микроэлементы. – М.: «АЛЕВ», 2003.

27. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Смирнова Р.С. и др. Геохимия окружающей среды. М: Недра, 1990.

28. Сайт Почвенного института им. В.В.Докучаева РАСХН http://agro.geonet.ru/.

29. Сайт института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) http://www.geokhi.ru/.

30. Труды биогеохимической лаборатории. М.: Наука, выпуски за разные годы.

31. Тугаринов А.И. Общая геохимия. М.: Атомиздат, 1973.

32. Химические элементы: история открытия, наименование, обозначение, некоторые физико-химические свойства. http://www.sci.aha.ru/ALL/b2.htm.

33. Химические элементы, изотопы, соединения. http://elm.e-science.ru/.

34. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. Л.: Наука, 1974.

35. Электронный архив В.И. Вернадского. http://vernadsky.lib.ru/.

http://web.ru/db/msg.html?mid=1177057.

7.3. Учебно-методические материалы по дисциплине.

1. Экология: Программы-минимум кандидатских экзаменов / Одобрено экспертным советом ВАК Министерства образования РФ по биологическим наукам; утверждено приказом Министерства образования и науки РФ № 274 от 08.10.2007 г. М.: Изд-во «Икар», 2004.

ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ

В рабочую программу курса «Экологическая геохимия» цикла ОД.А.05 «Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности» основной образовательной программы подготовки аспиранта, отрасли 03.00.00 Биологические науки, специальности 03.02.08 – Экология, вносятся следующие дополнения и изменения: