Министерство образования и науки Российской Федерации

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности

25.00.36 «Геоэкология»

(в горнорудной промышленности)

по техническим и химическим наукам

Программа-минимум

содержит 19 стр.

2007 2 Введение В основу настоящей программы положены следующие дисциплины:

«Общая экология», «Геология месторождений полезных ископаемых», «Технология добычи и переработки полезных ископаемых», «Экологическое право», «Экология мегаполисов и промагломераций», «Экологический мониторинг», «Инженерная защита окружающей среды», «Природопользование» и «Промышленная экология».

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Минобразования России по наукам о Земле (по проблемам разработки твердых ископаемых) при участии Санкт-Петербургского государственного горного института имени Г.В.Плеханова (технического университета).

1. Общая экология Предмет экологии. Экология, наука об окружающей среде, рациональное природопользования (определения, соотношение понятий).

Объекты изучения экологии – биологические системы (биосистемы) надорганизменных уровней организации (популяция, сообщество, биоценоз, экосистема, биогеоценоз, экосфера, биосфера). Свойства биосистем эмерджентные и аддитивные. Биотоп. Ландшафт. Биомы.

Разнообразие форм жизни. Прокариоты и эукариоты. Нано-, микро- и макробионты. Продуценты. Фотосинтез и хемосинтез. Консументы.

Редуценты. Аэробные и анаэробные организмы. Систематика, таксономия.

Таксоны.

Основы факториальной экологии. Экологические факторы.

Лимитирующие факторы. Факторы естественные, естественноантропогенные и искусственные, абиотические и биотические. Диапазоны значений фактора: толерантный, оптимальный, субоптимальный, пессимальный. Адаптация и адаптивность организма. Организмы стенобионтные и эврибионтные. Виды–убиквисты. Взаимодействие факторов аддитивное, синергичное, антагонистическое. Функции отклика и функции благополучия. Закон Либиха. Закон Шелфорда. Экологическая ниша Элтона. Экологическая ниша Хатчинсона фундаментальная и реализованная, их соотношение.

Основы аутэкологии. Гомеостаз организма. Физиологическое "балансовое равенство", его составляющие. Продукция организма:

соматическая, генеративная и др. Коэффициенты К1 и К2. Оксикалорийный коэффициент. Типы соматического роста.

Основы популяционной экологии. Популяция. Статические и динамические характеристики популяции. Субпопуляционные структуры (семья, дем, парцелла). Пространственное распределение особей, его основные типы (равномерное, случайное, агрегированное). Динамика популяционной плотности в условиях неограниченного и ограниченного ресурса. Продукция популяции, методы ее оценки.

Основы синэкологии. Основные типы межпопуляционных взаимоотношений (нейтрализм, симбиоз, мутуализм, аменсализм, комменсализм, формы отношений типа "жертва-эксплуататор", конкуренция). Коэволюция. Ценотические стратегии: r– и К–стратегии, виолентность, патиентность и эксплерентность.

Сообщество. Консорция. Виды–эдификаторы. Виды – доминанты и субдоминанты. Понятие об этологии. Этологические, трофические и аллелохимические связи в сообществах. Статические и динамические характеристики сообщества. Биологическая продукция. Первичная продукция валовая и чистая. Вторичная продукция. Биологическая деструкция. "Трофическая цепь". "Трофическая сеть". "Реальная" продукция сообщества и ее зависимость от структуры трофической сети.

Экосистемы. Определения и соотношение понятий: биоценоз и биота, сообщество и биоценоз, биогеоценоз и экосистема. Структура и функционирование экосистем. Абиотические и биотические компоненты экосистем, их взаимосвязь. Естественные лимитирующие факторы наземных и водных экосистем. Трансформация вещества и энергии в экосистемах.

"Трофическая цепь". "Трофическая сеть". "Реальная" продукция сообщества и экосистемы, ее зависимость от структуры трофической сети. "Краевой эффект". Экотоны, их биотические особенности. Вещества, автохтонные и аллохтонные для экосистемы. Соотношение продукции и деструкции экосистемы (P/R – коэффициент), интерпретация его значения. Удельная продуктивность биосистемы (P/B – коэффициент). Абиотические и биотические компоненты экосистем, их взаимосвязь. Естественные лимитирующие факторы наземных и водных экосистем. Положительные и отрицательные, прямые и обратные связи в экосистемах. Гомеостаз экосистем, их экологическая емкость, резистентная и упругая устойчивость.

Сукцессия. Динамика экосистем сукцессионная и фенологическая.

антропогенные, техногенные.

Экосфера, ее строение, границы. Биосфера: строение, границы, развитие, формирование ноосферы.

Предмет геоэкологии. Глобальные экологические проблемы и пути их решения. Экологический кризис и социальный прогресс.

окружающую среду. Загрязнение окружающей среды химическими веществами. Изменение окружающей среды под воздействием физических антропогенных факторов: термофикации, электромагнитных полей, ионизирующих излучений, шума и т.д. Особенности техногенных сукцессий экосистем. Вклад различных отраслей народной хозяйства в изменение окружающей среды и биосферы. Взаимодействие горного производства и биосферы.

Понятие природных ресурсов. Классификация природных ресурсов.

Социальные ресурсы. Возобновляемые и невозобновляемые природные Природные ресурсы России.

Природные условия и ресурсы в системе социально-экономических отношении. Роль рационального использования природных ресурсов и охраны природы в решении экономических и социальных проблем, территориальной организации производства и расселения.

Взаимодействие природы и общества. История проблемы, развития представлений об охране природы, ее современная трактовка.

проблемы среды и их взаимосвязь с проблемами экономики и социального развития.

Определение основных понятий: "природа", "природные условия", "окружающая человека среда", "рациональное использование природных ресурсов", "охрана природы".

Целостность природы. Учение о геосфере (географической оболочке) и природно-территориальных комплексах. Геосистемы и экосистемы.

проектирования. Природа как система ресурсовоспроизводящая, средовоспроизводящая. Комплексный характер природоохранительных проблем.

Взаимодействие в системе "общество-природа" и междисциплинарный характер решения этой проблемы. Системный анализ в изучении проблемы.

Роль взаимодействия общественных, естественных и технических наук в ее Природоохранное воспитание, просвещение, образование и пропаганда.

Методы прогнозирования состояния возобновимых ресурсов и окружающей среды.

Основные средства и методы инженерной защиты окружающей среды от воздействия горной промышленности.

4. Рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов Понятие окружающей среды. Уровни организации окружающей среды.

Природная, техногенная, географическая, социальная среда.

Геосфера и природные комплексы как ресурсовоспроизводящие системы.

Значение географических исследований о изучении природных ресурсов Классификация природных ресурсов - по степени возобновляемости и исчерпаемости, по назначению хозяйственного использования и г. и.

Представление о природно-ресурсном потенциале территории. Физикогеографические, экономико-географические и экономические методы исследования и учета видов природных ресурсов (земельных, климатических, водных, лесных, рекреационных и пр.) и природноресурсных комплексов. Оценка природных ресурсов Принципы использования невозобновляемых и возобновляемых природных ресурсов Истощение природно-ресурсного потенциала, сопровождающее бесконтрольное, чрезмерное использование природных богатств. Ухудшение качества ресурсов вследствие техногенного загрязнения геосферы и природных ландшафтов. Рациональное использование природных ресурсов:

оптимальные режимы потребления, комплексное использование, учет скорости возобновления, управление простым и расширенным воспроизводством природных ресурсов.

Специфика природопользования в различных природных зонах в тундровых, лесных и степных умеренного пояса, в степных и лесостепных зонах субтропиков, в аридных зонах различных поясов, во влажных тропиках и саваннах.

Загрязнение окружающей среды как нерациональное использование поверхности земли, лесных, биологических, рекреационных ресурсов, здоровья населения). Динамика и масштабы загрязнения окружающей среды промышленных отходов. Методы и средства утилизации, обезвреживания и использования отходов горной промышленности.

Методы очистки отходящих газов от пыли. Методы улавливания пылей.

Методы очистки газов от газообразных соединений: адсорбционные, каталитические, химические методы. Биохимическая очистка газов.

Мембранное разделение газовых примесей.

Методы очистки сточных вод. Механические методы очистки. Физикохимические методы очистки: коагуляция и флотация, адсорбционная очистка, ионный обмен, экстракция, мембранные методы очистки, минерализованных сточных вод термическими методами. Биохимические методы очистки сточных вод.

Формирование и развитие безотходных территориально производственных комплексов и регионов. Территориальные комплексные схемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. Системный экологический анализ промышленного производства. Оценка и прогноз воздействия промышленного производства на окружающую среду. Рекультивация экосистем, измененных горным производством.

рациональному использованию природных ресурсов. Особенности проектирования безотходных производств. Административные и правовые основы управления, планирования и организации природопользования.

5. Охрана и улучшение окружающей человека среды Основы экологии человека. Здоровье, как основной критерий состояния среды. Биологические, санитарно-гигиенические, технические, территориально-планировочные средства охраны и улучшения окружающей среды. Нарушения основных биохимических циклов в процессе техногенеза н их последствия.

Антропогенные ландшафты и проблема их динамического равновесия.

Устойчивость современных ландшафтов, ее связь с длительностью и интенсивностью хозяйственного воздействия, определение критических параметров ландшафтов.

Разработка многоуровневых альтернативных стратегий при принятии решений в области охраны среды. Природоохранные мероприятия при различных типах использования территории. Планирование, проектирование и экономика средоохранительных мероприятий, их экономическая эффективность. Обеспечение экологической безопасности природоохранных и рекультивационных мероприятий.

Оценка состояния среды. Действующие принципы санитарногигиенического нормирования, их достоинства и недостатки. Предельно допустимые уровни воздействия на окружающую среду. Нормативы ПДК, ОБУВ, ОДУ, ПДВ, ПДС, ВСВ, ВСС. Основные токсикометрические характеристики веществ (пороговые, предельно-допустимые и летальные концентрации и дозы, зоны острого, хронического и специфического действия). Основные принципы установления ПДК для воздуха рабочей зоны, для атмосферного воздуха населенных пунктов, для воды водоемов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного использования. Признаки вредности при определении ПДК в воде, лимитирующий признак вредности (ЛПВ). Контрольные створы в водотоках альтернатива санитарно-гигиенических нормативов.

Охрана среды в различных типах территориально-производственных комплексов. Специфика проблемы в районах с экстремальными природными условиями и высоким уровнем освоенности.

Закон РФ "Об охране окружающей среды". Экономический механизм охраны окружающей природной среды.

Государственная экологическая экспертиза, как средство проверки соответствия хозяйственной и иной деятельности требованиям экологической безопасности общества. Закон РФ "Об экологической экспертизе". Экологические требования при проектировании, строительстве и эксплуатации предприятий. Оценка воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую природную среду (ОВОС), как инструмент принятия решений о возможности реализации и необходимой коррекции намечаемого вида деятельности. Оценка воздействия проектируемого вида деятельности на компоненты природной среды.

Чрезвычайные экологические ситуации. Экологические последствия прогнозирование, предотвращение и ликвидация.

Особо охраняемые природные территории и объекты, заповедники, заказники, национальные природные парки, памятники природы.

ведомственный, производственный, общественный.

природной среды 6. Экономика и прогнозирование промышленного Процессы промышленного природопользования как объекты экологоэкономического анализа и прогнозирования, природоохранительное законодательство. Экономический механизм охраны окружающей среды.

Ущерб окружающей среде от антропогенных воздействий. Виды ущербов.

Оценка ущербов, определение мер по их предотвращению, минимизации и компенсации. Анализ и оценка экологического риска. Определение объемов платежей за сбросы и выбросы загрязняющих веществ, размещение отходов.

Экономическая оценка важнейших природных ресурсов. Ответственность за экологические правонарушения, возмещение причиненного вреда.

Определение штрафных санкций за нарушение природоохранительного законодательства.

Формирование и расходование территориальных экологических фондов.

Экологическое страхование. Анализ эколого-экономической эффективности капитальных вложений, разработки и внедрения новой технологии и техники, осуществления природоохранительных мероприятий 1. Элементы геохимии Распространенность химических элементов в оболочках земли. Ионы и неионные формы элементов. Понятие кларка и геохимического фона.

Миграция элементов. Механическая и физико-химическая миграция.

Окислительно-восстановительные процессы и условия возникновения геохимических барьеров. Общие особенности миграции газов. Общие закономерности водной миграции. Механизмы массопереноса. Понятие загрязняющих веществ, типы загрязняющих веществ Техногенная миграция.

Геохимия техногенных ландшафтов.

Биогеохимические процессы. Органическое вещество земной коры.

Осадочные породы и коры выветривания. Почвообразование. Особенности почвенного слоя. Типы почв. Основные компоненты почв. Подвижность элементов в почвах. Показатели химического состояния почв. Буферные свойства почв. Процессы биогеохимической трансформации веществ в почве. Деградация почв Круговорот веществ в природе. Биогеохимические циклы в природе. Структура и основные типы биогеохимических циклов.

Круговороты воды углерода, азота, фосфора, серы.

2. Элементы гидрохимии Состав и строение воды. Растворимость солей. Виды классификации вод.

Растворенные газы, главные ионы, биогенные и органические вещества, микроэлементы. Обобщенные показатели состояния природных вод (рН, Еh, Сорг, ХПК, БПК5, ПО, минерализация). Взвешенные вещества и классификация их по дисперсности. Природные коллоиды. Обменные процессы на границе раздела "вода–взвешенное вещество". Донные отложения и их классификация. Влияние донных отложений на качество вод. Речные воды Химический состав речных вод и условия его формирования. Гидрохимический режим главных ионов, биогенных и органических веществ, их сезонная изменчивость. Сток растворенных и взвешенных форм веществ. Водоемы и водотоки. Химический состав воды морей и пресных, солоноватых и соленых озер. Суточные и сезонные колебания параметров качества воды в водоемах. Источники поступления загрязняющих веществ и роль донных отложений в их аккумуляции Внешняя и внутренняя нагрузка на водоемы. Эвтрофирование и показатели трофности.

гидротермальные воды Факторы и процессы формирования химического состава подземных вод. "Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения" (СП и Н № 4360-88). Санитарногигиенические понятия и критерии качества природных вод (воды хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного использования). Оценки загрязненности поверхностных вод. Показатели качества воды в пунктах водопользования. Процессы самоочищения и способность водных объектов к самоочищению.

3. Элементы химии атмосферы составляющие. Глобальный перенос и роль атмосферного воздуха в транспорта загрязняющих веществ. Аэрозоли, их происхождение, свойства и роль в атмосферных процессах. Влияние аэрозолей на климат. Методы изучения состава и состояния атмосферы. Источники загрязнения атмосферы.

Атмосфера как фотохимическая система. Распределение продуктов фотолиза по высоте. Поглощение излучения атмосферными газами.

Фотохимия атмосферного озона Фотохимический смог. Роль углеводородов.

Разрушение озонового слоя Земли. Атмосферная фотохимия окислов азота и серы. Формирование кислотных осадков. Экологические последствия выпадения кислотных осадков. Атмосферный углерод. Парниковый эффект.

Глобальные изменения климата. Аэрозоли, их происхождение, свойства и роль в атмосферных процессах, влияние на климат, методы изучения.

Контроль за состоянием атмосферного воздуха.

4. Строение и химия литосферы Особенности почвенного слоя. Основные виды почв в России. Процессы биогеохимической трансформации веществ в почве.

5. Мониторинг состояния природных объектов Понятие о системе мониторинга. Виды систем мониторинга и их задачи на глобальном, региональном и локальном уровнях. Глобальный, фоновый и импактный мониторинг. Дистанционный мониторинг.

окружающей среды Представительная проба и представительный отбор проб для оценки региона исследования. Временные факторы при отборе проб. Приготовление средней пробы Консервация жидких, твердых и газообразных проб. Условия храпения консервированных проб. Подготовка проб к анализу. Химические, физические и физико-химические методы анализа. Оценка достоверности аналитических данных.

8. Биота в условиях антропогенного воздействия Роль биоты в формировании и регуляции окружающей среды. Влияние деятельности человека на биоту. Критерии оценки состояния биоты.

Возможности, преимущества и недостатки оценки состояния окружающей среды по абиотическим и биотическим показателям.

Биологический мониторинг, как составляющая экологического мониторинга. Основные задачи. Основные направления. Современное состояние нормативно-методической базы. Роль генетического мониторинга. Биоиндикация и биотестирование. Определения. Объекты биоиндикации. Биоиндикаторы и тест-объекты. Критерии выбора видов– индикаторов и тест–объектов.

Организмы и суборганизменные структуры, как биоиндикаторы и тестобъекты. Мутации. Мутагенез, тератогенез, их факторы. Популяции, как биоиндикаторы. Биоиндикаторные характристики популяций и субпопуляционных группировок. Демэкологические методы биоиндикации.

Биоиндикаторные характеристики сообществ и экосистем. Видовой состав, как основная характеристика сообщества и экосистемы.

Биоразнообразие и его оценка. Информационные индексы видового разнообразия. Класификационные и ординационные методы изучения сообществ и экосистем.

Биологическая интродукция и инвазия, их последствия, профилактика.

Биота наземных экосистем, ее техногенные изменения, обусловленные этим вторичные изменения окружающей среды, последствия для человека.

Биоиндикаторы состояния почвы и воздуха: водоросли (альгоиндикация), мхи, лишайники (лихеноиндикация), высшие растения, почвенная биота.

Методы биоиндикации состояния наземных экосистем и их антропонгкенных изменений.

Биота водных экосистем, ее техногенные изменения, обусловленные этим вторичные изменения окружающей среды, последствия для человека.

Основные сообщества гидробионтов (дрифт, перифитон, планктон, бентос, нейстон). Эвтрофирование, ацидификация, термофикация, токсификация гидроэкосистем, их последствия. Методы биоиндикации состояния водных экосистем и их антропонгенных изменений.

Биоиндикация по аккумуляции. Биоконцентрирование и биоумножение поллютантов. Биоаккумуляция в трофических цепях. Биомагнификация.

Биологические методы регуляции качества среды. Биоремидиация.

Биологическое самоочищение водоемов и формирование качества воды.

Процессы самоочищения гидроэкосистем: метаболизм, биодеградация, биоконцентрирование. Биологическая детоксикация. Биоманипуляция.

Правовые основы сохранения редких биологических видов.

Федеральный закон "О животном мире" о редких и исчезающих биологических видах. Красные Книги Международного союза охраны природы и РФ.

1. Одум Ю. Экология. М.: Мир, 2. Гиляров А.М. Популяционная экология. М.: Изд-во МГУ, 3. Мирзаев Г.Г., Иванов Б.А., Щербаков В.М., Проскуряков Н.М.

Экология горного производства: Учебник для вузов. М.: Недра, 4. Пианка Э. Эволюционная экология. М.: Мир, 5. Пучков Л.А., Воробьев А.Е. Человек и биосфера: вхождение в техносферу. М.: Изд-во МГГУ, 2000.

6. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. СПб: Химия, 1995.

7. Федоров В.Д., Гильманов Т.Г. Экология. М.: Изд-во МГУ, 8. Экология: Учебник для вузов / Цветкова Л.И., Алексеев М.И., Усанов Б.П. и др. М.: Химиздат, 9. Шуйский В.Ф. Основы общей биологии и общей экологии. С.-Пб.:

Изд-во СПГГИ, 2001.

Природопользование. Учебник. Изд. Дом “Дашков и Ко”, М., 1999.

2. Веснина Л.З., Аксенова О.В. Охрана природы и экономическая эффективность природоохранной деятельности промышленных предприятий. Учебное пособие, Ульяновск, 1997.

3. Водный кодекс Российской Федерации от 16.11.1995 г.№ 167-ФЗ 4. Воздушный кодекс РФ от 19.03. 1997 г. № 60-ФЗ 5. Глухов В.В., Лисочкина Т. В. Некрасова Т.В Экономическое основы экологии. – С.-Петербург: Специальная литература, 1995.