Геоэкология

Геоэкология: Методические указания по практическим занятиям и самостоятельной работе аспирантов / Сост. Денисова Т.В. – Томск, 2018. – 20 с.

Методические указания для аспирантов содержат описания практических занятий по дисциплине «Геоэкология» и материалы для самостоятельной работы. В пособие включены вопросы для подготовки к итоговой аттестации, тесты для промежуточной аттестации и список литературы.

2

3

ПЛАНЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Практическое занятие №1 Геоэкология как междисциплинарное научное направление

Форма проведения - семинар.

Цель: Ознакомление с основными понятиями, задачами, методами геоэкологии.

Рассматриваемые вопросы:

1.Основные понятия, объект, задачи, методы, эволюция взглядов.

2.Происхождение и толкование термина геоэкология. Античное время и средневековье.

3.Геоэкология в узком и широком смысле.

4.Междисциплинарный, системный подход к проблемам геоэкологии.

5.Понятия: окружающая среда, природная среда, социосфера, географическая оболочка, техносфера, ноосфера.

6.История геоэкологии как научного направления: К. Линней, Т. Мальтус, Джордж Перкинс Марш, Элизе Реклю, В.В. Докучаев, П.Н. Высоцкий, Л.Г. Раменский, В.Н. Сукачев, В.Б. Сочава.

7.В.И. Вернадский, роль и значение его идей.

8.Основные положения геоэкологии.

9.Общие черты геоэкологический представлений.

Практическое занятие №2 Живое вещество и его основные экологические функции

Форма проведения - семинар.

Цель: Ознакомление с понятием «живое вещество» и его основными функциями.

Рассматриваемые вопросы:

1.Понятие живого вещества, его свойства.

2.Границы распространения жизни на Земле.

3.Планетарная константа геологической истории.

4.В.И. Вернадский - положения об эволюции трех внешних геосфер.

5.Экологические функции живого вещества: газовая, кислородная, окислительная, кальциевая, восстановительная, концентрационная, функция разрушения органических соединений, функция восстановительного разложения, функция метаболизма и дыхания организмов.

6.Энергетическая функция (Лаппо А.В.).

7.Продукционная функция (Ярошевский А.А.).

Практическое занятие №3 Биосфера

Форма проведения - семинар.

Цель: Ознакомление с основными положениями учения о биосфере.

Рассматриваемые вопросы:

1.Развитие учения о биосфере.

2.Исследования Э. Зюсса, Ж.Б. Ламарка.

3.Э.Пфефер - три способа питания живых организмов.

4.В.И. Вернадский о биосфере.

5.Центральным в концепции о биосфере – понятие о живом веществе.

6.Основные свойства и назначение биосферы.

7.Положения В.И. Вернадского о биосфере.

4

8.Функции биосферы в развитии Земли.

9.Географическая организация биосферы.

10.Подразделения первого и второго порядка.

11.Биосфера и человек. Ноосфера.

12.Условия, необходимые для становления и существования ноосферы. Выполнение этих условий в современном мире.

Практическое занятие №4 Природные механизмы и процессы, управляющие системой Земля

Форма проведения - семинар.

Цель: Ознакомление с особенностями функционирования системы Земля

Рассматриваемые вопросы:

1.Геосферы Земли, и их основные особенности.

2.Земля как сложная динамическая саморегулирующая система.

3.Гомеостазис (гомеостаз) системы.

4.Геосферы Земли, их наиболее важные характеристики.

5.Роль живого вещества в функционировании системы Земля.

6.Основные особенности энергетического баланса Земли.

7.Основные круговороты вещества: водный, продуктов денудации суши (эрозии – седиментации).

8.Потребление природных ресурсов, необходимость регулирования.

Практическое занятие №5 Геосферы Земли и деятельность человека

Форма проведения - семинар.

Цель: Ознакомление с основными геосферами Земли и их характеристиками.

Рассматриваемые вопросы:

1.Основные особенности атмосферы.

2.Антропогенные изменения состояния атмосферы и их последствия (изменение альбедо поверхности, изменение влагооборота и прочие).

3.Загрязнение воздуха: источники, загрязнители, последствия.

4.Контроль над загрязнением воздуха.

5.Гидросфера. Влияние деятельности человека.

6.Воды суши.

7.Основные особенности гидросферы.

8.Глобальный круговорот воды, его роль в функционировании системы Земля.

9.Водные ресурсы. Количественное и качественное истощение водных ресурсов.

10.Основные проблемы качества воды (загрязнение нефтью и нефтепродуктами, пестицидами, синтетическими поверхностно активными веществами, тяжелыми металлами).

11.Источники загрязнения природных вод.

12.Роль Мирового океана в экосфере.

13.Экологические проблемы использования земельных ресурсов.

14.Основные особенности геосферы почв (педосферы) и ее значение в функционировании системы Земля.

15.Земельный фонд мира и его использование.

16.Экологические проблемы орошения и осушения земель.

17.Литосфера. Влияние деятельности человека.

18.Основные особенности литосферы.

19.Роль литосферы в системе Земля и человеческом обществе.

5

20.Глобальный круговорот вещества.

21.Класификация геологических процессов и явлений.

22.Антропогенные геологические процессы и явления.

23.Особенности проявления техногенных изменений.

Практическое занятие №6 Исторические этапы воздействия общества на окружающую среду

Форма проведения - семинар.

Цель: Изучение исторических этапов воздействия общества на окружающую среду.

I.Рассматриваемые вопросы:

1.Основные этапы воздействия общества на природную среду. I. Овладение огнем и использование орудий труда.

II. Переход от присваивающего хозяйства к производящему. III. Первая сельскохозяйственная революция.

IV. Вторая сельскохозяйственная революция. V. Промышленная революция.

1.3.Изменение природы человеком в новейшее время.

II. Практическая работа:

1.Заполните таблицу «Основные этапы воздействия общества на природную среду».

Форма проведения - семинар.

Цель: Ознакомление с основными геоэкологическими проблемами.

Рассматриваемые вопросы:

1.Антропогенные дестабилизирующие факторы и уровни.

2.Группы антропогенных факторов (атмосферные, водные, почвенные, геологогеоморфологические, биотические, комплексные ландшафтные).

3.Глобальные, региональные и локальные ландшафтно-геоэкологические проблемы.

6

4.Современное изменение климата.

5.Проблема опустынивания.

6.Возникновение парникового эффекта.

7.Выпадение кислотных дождей.

8.Радиоактивное загрязнение и др.

9.Основные региональные геоэкологические проблемы.

10.Причины возникновения ландшафтно-геоэкологических проблем.

11.Ландшафтно-геоэкологические закономерности.

12.Зоны территориальных геоэкологических нарушений.

Практическое занятие №8 Геоэкологические проблемы основных видов ТПК

Форма проведения - семинар.

Цель: Ознакомление с основными геоэкологическими аспектами ТПК.

Рассматриваемые вопросы:

1.Геоэкологические аспекты градопромышленного комплекса.

2.Тенденции урбанизации.

3.Экологические проблемы урбанизации: техногенные биогеохимические аномалии, качество воздуха, водоснабжение и канализация, удаление и переработка отходов, использование земель.

4.Геоэкологические аспекты энергетики.

5.Структура производства и потребления энергии.

6.Экологические проблемы различных видов производства и потребления энергии.

7.Традиционные и нетрадиционные источники энергии.

8.Геоэкологические аспекты горнодобывающего комплекса.

9.Типы добычи полезных ископаемых в связи с использованием природных ресурсов и загрязнением окружающей среды.

10.Меры по снижению эффекта негативных последствий добычи полезных ископаемых.

11.Рекультивация.

12.Геоэкологические аспекты сельскохозяйственной деятельности.

13.Экологические проблемы земледелия (водная и ветровая эрозия почв, орошение и осушение, вторичное засоление, последствия применения пестицидов и удобрений): распространение, факторы, последствия, управление.

14.Рекреационный комплекс.

15.Негативное влияние туристической деятельности на окружающую среду (воздействие на геологические условия территории, горные образования, минералы и ископаемые; воздействие на почву; воздействие на водные ресурсы; воздействие на растительность; воздействие на дикую природу и экосистемы; эстетическое воздействие на ландшафт и на культурную среду).

Практическое занятие №9 Методы анализа геоэкологических проблем

Форма проведения - семинар.

Цель: Ознакомление с основными методами анализа и организации геоэкологического мониторинга.

Рассматриваемые вопросы:

1. Что такое экологический мониторинг?

2.В чем суть аэрокосмического мониторинга?

3.Расскажите о достоинствах космического мониторинга.

7

4.На чем базируется обработка материалов дистанционных съемок?

5.Для чего необходимы геоинформационные системы?

6.Какие методы оценки состояния окружающей среды существуют?

7.Что понимают под санитарно – гигиеническими показателями?

8.Что такое экологические критерии состояния окружающей среды?

9.Расскажите о динамических классах природных систем.

10.Назовите уровни экологического нарушения по Б.В. Виноградову.

11.Какие критерии определяют уровни экологического нарушения?

12.Назовите основные требования к геоэкологическому картографированию.

Практическое занятие №10 Геоэкологическая обстановка на территории Западной Сибири

Форма проведения - семинар.

Цель: Ознакомление с основными геоэкологическими проблемами Западной Сибири.

Рассматриваемые вопросы:

1.Современное развитие Западной Сибири.

2.Геоэкологические проблемы промышленности Западной Сибири.

3.Расскажите о негативном воздействии транспортных систем в Западной Сибири.

4.Какие виды энергетики получили развитие в Западной Сибири: проблемы, перспективы.

5.Геоэкологические проблемы сельского хозяйства Западной Сибири.

6.Устойчивое развитие туризма Западной Сибири: основные проблемы развития и причины их возникновения.

7.Загрязнение Западной Сибири бытовыми отходами и их утилизация.

8.Законодательство в области охраны окружающей среды.

Практическое занятие №11 Оценка степени загрязненности почв и снегового покрова тяжелыми металлами

Для оценки степени загрязнения почв металлами используется суммарный показатель загрязнения, характеризующий эффект воздействия группы элементов:

Zс = Σ Kci – (n – 1); Kci = Ci/Cфi,

где Kci – коэффициент концентрации i-го элемента, равный отношению фактической концентрации (Ci) к фоновой (Cфi); n – число элементов, характеризующих загрязнение почв, т.е. для которых Кci > 1.

Оценка опасности загрязнения почв комплексом элементов по показателю Zс проводится по оценочной шкале, данные которой увязаны с показателями здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв (табл.

1).

В целом суммарный показатель загрязнения может рассчитываться для различных компонентов ландшафта – почв, снега, донных отложений. Этот показатель может определяться как в отдельной пробе, так и для участка территории. В последнем случае исследование ведется по геохимическим выборкам.

Каждая выборка может быть представлена в виде набора относительных характеристик аномальности химических элементов. Такой набор позволяет дать качественную и количественную оценку геохимической ассоциации исследуемого объекта. Например, городская ассоциация может быть представлена следующей формулой накапливающихся элементов: Pb14 – Cu12 – Zn9 – Hg6 – Cr3 – Cd2. Цифры около символов элементов представляют собой коэффициенты концентрации Кci.

8

Таблица 1 Оценочная шкала загрязнения почв по суммарному показателю (Методические указания…, 1987)

Например. В городе N содержание химических элементов в почве паркового участка составляет (мг/кг почвы): As - 10; Cd - 0,5; Hg - 0,08; Pb - 40; Cu - 90; Zn - 180; Cr - 500; V -

400. Фоновое содержание элементов следующее (мг/ кг почвы): As - 5; Cd - 0,1; Hg - 0,02; Pb - 20; Cu - 30; Zn - 60; Cr - 100; V - 100.

Используя суммарный показатель загрязнения почв, определите, к какой зоне следует отнести парковый участок.

В начале рассчитаем коэффициент концентрации каждого вещества, затем подсчитаем суммарный показатель загрязнения: Zc = (2 + 5 + 4 + 2 +3 + 3 + 5 + 4) – (8-1) = 28 – 7 = 21.

Сопоставим полученное значение со шкалой загрязнения почв (табл. 1). В данном случае она умеренно-опасная.

Аэрогенное загрязнение принято характеризовать суммарным показателем загрязнения не только почвы, но и снегового покрова. Обычно выделяют 3 уровня загрязнения снегового покрова (табл. 2).

Таблица 2 Ориентировочная шкала оценки аэрогенных очагов загрязнения по Zc снегового покрова (Сает и др., 1990)

Уровень загрязнения

При анализе карт суммарных показателей загрязнения почвы и снегового покрова возможно выделение на территории участков с устойчивым, реликтовым и современным загрязнением. Устойчивое загрязнение характеризуется одинаковой интенсивностью накопления металлов в почве и снеговом покрове. Как правило, площади с этим типом загрязнения располагаются вблизи его источников, действующих до настоящего времени. Реликтовое загрязнение фиксируется по большей загрязненности почвенного покрова по сравнению со снеговым. Для этого типа загрязнения источник поступления химических элементов либо уже прекратил существование, либо в настоящее время не вносит существенного вклада в загрязнение воздушного бассейна. Являясь остаточным, реликтовое загрязнение может представлять опасность как источник вторичного загрязнения приземных слоев атмосферного воздуха. Современное загрязнение, сопровождаемое более интенсивным накоплением металлов в снеговом покрове по сравнению с почвой,

9

носит прогрессирующий характер. Очевидно, что оно связано с ныне действующими источниками загрязнения.

Задание к практической работе

Задание I. В таблице 3 представлены данные о содержании и распределении по территории крупного промышленного города 10-ти химических элементов в поверхностном горизонте почв. Схема расположения точек опробования приведена на рис. 1.

1.Рассчитать суммарный показатель загрязнения с учётом следующих фоновых содержаний элементов: V – 90, Cr – 80, Zn – 60, Ni – 30, Pb – 30, Cu – 25, As – 5, Mo – 2, Cd – 0.1, Hg – 0.03.

2.Построить схему районирования территории по величине Zс и выделить зоны с различными категориями загрязнения на основе рис. 1 с использованием изолиний 16, 32,

128.

3.Описать полученную схему: размещение зон различного уровня загрязнения; их морфология (изометрическая, вытянутая); площадь (в % от общей площади территории).

4.Составить геохимическую формулу для каждой точки опробования.

Таблица 3 Содержание металлов в верхнем почвенном горизонте, мг/кг

Задание II. В таблице 4 представлены данные о площадном распределении суммарного показателя загрязнения снега по территории крупного промышленного города.

10