- •Федеральное агентство по образованию
- •2 История развития гос
- •2.1 Предпосылки возникновения геохимии окружающей среды
- •2.2 Развитие геохимии окружающей среды
- •3 Связь с другими науками
- •Лекция № 2 Тема: ландшафтно-геохимические системы
- •1 Элементарные ландшафтно-геохимические системы (элементарные ландшафты)
- •2 Каскадные ландшафтно-геохимические системы
- •Лекция № 3 Тема: распределение химических элементов в земной коре
- •1 Понятие о кларке вещества
- •2 Закон Кларка-Вернадского
- •3 Распределения химических элементов в земной коре
- •Лекция № 4 Тема: миграция вещества
- •1 Закон Гольдшмидта. Внутренние и внешние факторы миграции
- •2 Виды миграции химических элементов.
- •3Типоморфные (ведущие) элементы, принцип подвижных компонентов
- •Лекция № 5 Тема: миграция вещества
- •1 Параметры миграции
- •2 Геохимические барьеры
- •3 Ореолы рассеяния
- •Лекция № 6 Тема: Распределение химических элементов в биосфере
- •1 Кларки живого вещества
- •2 Биогеохимические коэффициенты
- •3 Химический элементный состав организмов
- •Лекция № 7 Тема: Биогенная миграция
- •1 Геохимическая роль живого вещества
- •2 Биологический круговорот атомов
- •3 Количество живого вещества
- •Лекция № 8 Тема: Классификация биогенных ландшафтов
- •1 Классификация биогенных ландшафтов
- •Лекция № 9 Тема: Геохимия почв
- •1 Отличие элювиальных почв от коры выветривания
- •2 Геохимическая структура почв
- •Лекция № 10 Тема: геохимия атмосферы
- •1 Газовый состав атмосферы
- •2 Загрязнение атмосферы
- •Лекция № 11 Тема: геохимия гидросферы
- •1 Химический состав воды зоны гипергенеза. Интенсивность водной миграции химических элементов
- •2 Формирование химического состава поверхностных и грунтовых вод
- •3 Окислительно-восстановительные условия вод
- •4 Щелочно-кислотные условия вод
- •Лекция № 12 Тема: техногенная миграция (техногенез)
- •1 Эволюция техногенеза
- •2 Ноосфера
- •3 Энергетика техногенеза
- •4 Два геохимических типа техногенной миграции
- •Лекция № 13 Тема: техногенные источники загрязнения
- •1 Загрязнение окружающей среды
- •2 Промышленные отходы
- •3 Химизация почв
- •4 Коммунально-бытовые отходы
- •Лекция № 14 Тема: показатели техногенеза. Геохимические аномалии
- •1 Показатели техногенеза
- •2 Законы распределения химических элементов в подсистемах ландшафта
- •3 Техногенные геохимические аномалии
- •4 Количественные показатели загрязнения
- •Лекция № 15 Тема: геохимическая классификация городов и городских ландшафтов
- •1 Основания геохимической классификации городов
- •2 Геохимическая классификация городов
- •Лекция № 15 Тема: основные черты геохимии горнопромышленных ландшафтов
- •1 Классификация горнопромышленных ландшафтов
- •2 Эколого-геохимическая характеристика горнопромышленных ландшафтов
- •Лекция № 17 Тема: агротехногенез
- •1 Типы агротехногенеза
- •2 Источники загрязнения агроландшафтов
- •Лекция № 17 Тема: эколого-геохимический мониторинг
- •Лекция № 18 Тема: здоровье экосистем и человека
- •2 Влияние химических элементов на здоровье человека
- •3 Санитарно-гигиенические нормативы качества природной среды
- •Федеральное агентство по образованию
- •1.1 Геохимические спектры
- •1.2 Анализ радиальной и латеральной структуры ландшафтов
- •2 Гидросфера
- •3 Биосфера
- •4 Эколого-геохимическая оценка антропогенных ландшафтов
- •4.1 Геохимические нормативы качества природной среды
- •4.2 Санитарно-гигиенические нормативы качества природной среды
- •Федеральное агентство по образованию
- •«Распределение химических элементов в земной коре»
- •«Миграция вещества»
- •«Биогенная миграция химических элементов в биосфере»
- •«Геохимия гидросферы»
- •«ТехногЕнНая миграция»
- •II. Ответы на контрольные вопросы,
- •Федеральное агентство по образованию
2 Геохимическая структура почв
Химический состав почв в значительной степени зависит от состава почвообразующих пород. Однако в процессе почвообразования происходит перераспределение отдельных химических элементов по профилю почв. Изучая почвы важно знать не только содержание химических элементов в верхнем почвенном горизонте, но и его геохимическую структуру.
Важнейшим показателем, характеризующим радиальную структуру почвенного покрова, является коэффициент радиальной дифференциации (R), представляющий собой отношение содержания химического элемента в том или ином генетическом горизонте почвы (Cг.п.) к его содержанию в почвообразующей породе (Cп.о.п.):
R = Cг.п. / Cп.о.п.
Данный показатель позволяет судить о накоплении (R > 1,0) или выносе (R < 1,0) химических элементов в каждом горизонте почвенного профиля, по сравнению с почвообразующими породами. В зависимости от величины коэффициента радиальной дифференциации микроэлементы объединяются в группы, характеризующиеся разным уровнем накопления или выноса, что позволяет в первом приближении судить о радиальной почвенно-геохимической структуре элементарного ландшафта.
Лекция № 10 Тема: геохимия атмосферы
1. Газовый состав атмосферы.
2. Загрязнение атмосферы
1 Газовый состав атмосферы
Атмосфера - это газовая оболочка земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами. На уровне моря сухой воздух (за вычетом паров воды) содержит 78,09 % N и 20,95 объемных процентов О, т.е. атмосфера имеет азотно-кислородный состав, и этим она принципиально отличается от атмосфер других планет. Третий главный компонент тропосферы – Ar (0,93 %). В тропосфере также содержится водяной пар (0, – 4 %), СО2(0,03 %). Значительно меньше оксидов N, NH3, O3, H2, CH4, He, Kr, Xe, Rn, Hg и т.д. Так, содержание Nе равно 1.10-3, СН4– 2.10-3, Не – 5,2.10-4, Н2– 5.10-5, Rn – 10-21объемных процента. Очень мало содержание трития – Т (3Н).
Роль газов в ландшафте зависит от их кларков и химической активности. Активные элементы с высокими кларками образуют ведущие газы – О2, СО2, водяной пар Н2О, Н2S. Растворяясь в водах, они определяют условия миграции многих элементов, становятся “геохимическими диктаторами”. Поэтому по составу ведущих газов именуются важнейшие геохимические обстановки в водах – окислительная, сероводородная и т.д. Большинство газов в силу химической инертности (N2, Ar) или низкого содержания (G2, H2Se и т.д.) не относятся к ведущим.
Газы образуются в результате физико-химических, биогенных и техногенных процессов. Хотя происхождение современной атмосферы в основном обязано биогенной миграции, а тропосфера и атмосфера – это биокосные системы, все же ведущую роль в ней играют физико-химические и механические процессы, особенно круговорот воды и движение воздушных масс. Постоянный приток солнечной энергии определяет исключительную динамичность и неравновесность атмосферы.
К физико-химическим процессам относится огромное число реакций образования СО2, водяного пара, Н2S и других газов. К этой группе процессов относятся и радиоактивный распад U, Th и К, генерирующий Не, Ar и Rn, а также ядерные реакции, возникающие в атмосфере под действием космических лучей.
Почти весь О2, N2, СН4, а также часть СО2, H2S, многие другие газы – биогенны. С техногенезом связано образование большого количества СО2, SО2, NO2и прочих газов.
Существенное влияние на состав атмосферы оказывает вулканизм. Вулканы поставляют Н2О и СО2, а также Н2, СО, N2, SO2, Cl2, H2S, HCl, B(OH) 3, NH3, CH4и другие газы. В течение года действующие вулканы выделяют в атмосферу миллионы тонн HF и HCl. В вулканических ландшафтах идут “кислые дожди” с рН 2,4 – 2,5 и минерализацией до 250 мг/л.
В стратосфере и мезосфере в результате фотохимических реакций образуется озон: О2+ О = О3. Его общая масса невелика и при нормальном давлении (105Па) составила бы слой мощностью лишь 1,7 – 4,0 мм. Но и такое количество задерживает губительную коротковолновую радиацию Солнца. Поэтому жизнь на земной поверхности могла развиться только после образования озонового экрана (в начале PZ?). Рост антропогенных выбросов оксида углерода, метана, оксидов азота ведет к увеличению концентрации озона в приземной атмосфере.
Подземная атмосфера ландшафта – почвенный и грунтовых воздух по составу значительно отличается от надземной: в ней больше СО2, часто выше влажность, иное содержание микрокомпонентов. СО2образуется за счет дыхания корней, животных, микроорганизмов, его содержание колеблется от 0,15 до 0,65 %, может достигать 2 % и более. Между подземной и надземной атмосферами существует постоянный газообмен, подчиняющийся законам диффузии. За счет такого “дыхания почвы” в атмосферу поступает СО2, обогащающий приземные слои воздуха.
Почвенный воздух тайги, тундр, степей, пустынь и других ландшафтов различается по количеству СО2, Н2О, микрокомпонентов. Так, в гумидных болотах повышено содержание СН4(“болотный газ”), солончаках и аридных болотах – Н2S, в других ландшафтах N2O, NH3 и прочих газообразных продуктов бика. Ландшафты на разных горных породах также имеют разный почвенный и грунтовый воздух: на участках развития гранитоидов и радиоактивных руд он обогащен Rn, на участках развития нефтеносных пород и углей – углеводородами (главным образом СН4), на некоторых рудных месторождениях – парами Hg. На основе изучения состава подземной атмосферы ландшафта ищут урановые руды, нефть и другие ископаемые.
По зонам разломов, рифтам, через вулканы осуществляется миграция в ландшафты глубинных газов. Их выделение иногда приводит к катастрофическим последствиям. Например, в 1986 г. на берегах озер Ниос (Камерун) погибло более 1700 человек в результате выброса со дна озера удушливых газов (в основном СО2). Придонные слои воды и после катастрофы были насыщены СО2(30 %). Происхождение СО2связывают с магматическими процессами.
Велико влияние подземной атмосферы на эксплуатацию рудников и шахт. Так, при отработке угольных залежей в шахтах накапливается СН4, смесь которого с воздухом в определенных пропорциях взрывоопасна. Еще опаснее в шахтах смесь воздуха с водородом.
В последние десятилетия влияние антропогенных процессов на изменение состава газов атмосферы стало не только сопоставимым с природными процессами, но по ряду параметров уже превосходит их. Можно выделить два направления в воздействии антропогенных факторов на атмосферу: первое - извлечение определенных газов и второе - поступление в атмосферу различных веществ.