Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы геоэкологии. Ч.1. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ
И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
А.В. Мананков, Е.Н. Жилина
ОСНОВЫ ГЕОЭКОЛОГИИ
Учебное пособие
Часть 1
Томск
Издательство Томского государственного университета
2023
УДК 502/504:008(075.8)
ББК 26.38
М23
Мананков А.В., Жилина Е.Н.
М23 Основы геоэкологии : учеб. пособие. – Томск : Издательство
Томского государственного университета, 2023. – Ч. 1. –
126 с.
ISBN 978-5-907572-80-5
Пособие включает в себя сведения теоретического характера, материал
для практических занятий, ориентированных на изучение и закрепление
знаний о базовых понятиях и количественной оценке степени трансформации компонентов окружающей среды под воздействием природных (эволюционных и катастрофических), техногенных и антропогенных факторов.
Предназначено в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся
заведующий кафедрой лесного хозяйства и ландшафтного строительства
Е.В. Карпачева, канд. геол.-минерал. наук, доцент кафедры
Томского государственного архитектурно-строительного университета
ISBN 978-5-907572-80-5 © Мананков А.В., Жилина Е.Н., 2023
на естественно-научных направлениях.
УДК 502/504:008(075.8)
ББК 26.38
Рецензенты:
А.Г. Мясников, канд. биол. наук, доцент,
Томского государственного университета;
охраны труда и окружающей среды
© Томский государственный университет, 2023
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .............................................................................................
Введение ....................................................................................................
1. Экологические функции геологической среды
и факторы их трансформации ..............................................................
1.1. Геологическая среда и геоэкология ............................................
1.2. Экологические функции геологической среды ..........................
1.3. Природные, антропогенные и техногенные
источники трансформации окружающей среды ...............................
1.4. Понятия кларка и технофильности элементов ...........................
1.5. Приоритетные загрязнители ........................................................
Контрольные вопросы и задания ...................................................
2. Основные стадии эколого-геохимических
исследований и системы размерностей ...............................................
2.1. Стадии геоэкологических исследований ....................................
2.2. Система размерностей в прикладной геохимии
и геоэкологии .......................................................................................
Контрольные вопросы и задания ...................................................
3. Аналитические методы количественного
определения загрязняющих веществ ...................................................
3.1. Физико-химические принципы основных методов анализа .....
3.2. Методы концентрирования поллютантов ...................................
3.3. Классификация аналитических методов
на основе физико-химических принципов ........................................
3.4. Краткая характеристика физико-химических
аналитических методов .......................................................................
3.5. Приборы и средства для измерения гамма-фона .......................
3.6. Аппаратура для инспекционных (мгновенных) измерений
значений объёмной активности радона в воздухе помещений .......
3.7. Методы и аппаратура для измерения средних значений
объёмной активности радона в воздухе помещений ........................
5
8
11
11
13
25
31
33
34
35
35
37
41
42
42
44
45
49
51
52
60
3
3.8. Краткая характеристика физических
.
.
.
.
.
.
.
.
аналитических методов .......................................................................
Контрольные вопросы и задания ...................................................
4. Методы математической обработки
геоэкологических данных ......................................................................
4.1. Некоторые сведения о метрологии и системе единиц
в геоэкологии ........................................................................................
4.2. Статистические расчеты ...............................................................
4.3. Расчет погрешностей измерений .................................................
4.4. Интерпретация и сравнение полученных данных .....................
Контрольные вопросы и задания ...................................................
5. Типовые задачи по геоэкологии .......................................................
Контрольные вопросы и задания ...................................................
Заключение ...............................................................................................
Список использованных источников ..................................................
Глоссарий ..................................................................................................
68
77
78
78
84
84
86
87
89
96
97
100
102
4
Предисловие
На современном этапе забота о сохранении природы заключается не только в разработке и соблюдении законодательства
об охране Земли и ее недр, лесов и вод, уникальной атмосферы,
животного и растительного мира, но и в познании закономерностей причинно-следственных связей между различными видами
человеческой деятельности и изменениями, происходящими в
природной среде
. Исходя из того, что изменения в окружающей
среде являются результатом воздействия многих групп факторов (природных, антропогенных и техногенных), познание закономерностей природных процессов и управление уровнем
воздействия на них со стороны человека служит одной из приоритетных задач теоретической геоэкологии.
Для комплексного решения проблем в системе «природа–
человек» необходимы
специалисты широкого профиля, освоившие основы геоэкологических знаний. С учетом изложенных положений построена логика подачи материала в книге.
Вначале дано понятие геологической среды с позиции геологической истории биосферы. Рассмотрены известные и выделенные нами экологические функции геологической среды.
Приведены определения природных, антропогенных и техногенных факторов. Объясняется понятие «кларк
» химических
элементов и раскрыто содержание термина «технофильность»
элементов-поллютантов. Затем представлены основные стадии
эколого-геохимических исследований на разных этапах жизненного цикла инновации, способы и приборы для аналитических измерений и кратко описаны методы математической обработки геоэкологических данных. Поскольку пособие предназначено и для практических занятий, то эти разделы
5
сопровождаются рассмотрением типовых задач, решение которых позволит получить опыт обработки экспериментальных
данных.
В результате усвоения материала данного учебного пособия
у обучающихся должны сформироваться следующие компетенции.
Обучающийся должен знать:
‒ историю развития геоэкологии как междисциплинарного и
мировоззренческого направления, изучающего процессы взаимодействия природы, общества и техники;
‒ основные определения, понятия и теоретические основы
геоэкологии;
‒ экологические функции геосферных оболочек Земли;
‒ стадии эколого-геохимических исследований и методы об-
работки аналитических данных.
Обучающийся должен уметь:
‒ применять знания фундаментальных разделов наук о Зем-
ле, базовые знания естественно-научного и математического
циклов при решении стандартных профессиональных задач;
‒ сформулировать вопросы, подлежащие решению при по-
мощи геоэкологии;
‒ осуществлять поиск, критический анализ и синтез инфор-
мации, применять системный подход для решения поставленных задач;
‒ проводить обработку полученной информации, составлять
отчетные материалы;
‒ использовать учебную и научную литературу для проведе-
ния исследований.
Обучающийся должен владеть:
‒ знаниями теории и методов полевых геоэкологических ис-
следований;
‒ прикладными и специализированными программами обра-
ботки и интерпретации геоэкологической информации;
6
‒ методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабора-
торной геологической информации.
Овладев данными компетенциями, обучающиеся будут способны анализировать геоэкологические проблемы разного
иерархического уровня, а в перспективе активно участвовать в
становлении устойчивого развития нашего общества.
7
Введение
Термин «геоэкология» был впервые предложен в 1939 г.
К. Троллем применительно к изучению природных неизмененных ландшафтов, хотя основы этой науки были заложены гораздо раньше [Голубев, 2016]. Другой точки зрения придерживаются В.Т. Трофимов и Д.Г. Зилинг, понимая геоэкологию как
междисциплинарную науку, изучающую состав, структуру, закономерности функционирования и эволюции
естественных и
антропогенно-измененных экосистем высокого уровня организации, вплоть до биосферы. В этом прочтении геоэкология интегрирует все знания об экологических проблемах Земли с целью сохранения жизнеобеспечивающей среды и жизни на Земле
[Трофимов, Зилинг, 2002].
В тонкой поверхностной оболочке Земли перемежаются и
взаимодействуют все компоненты окружающей среды (гидро-,
атмо
-, лито- и биосферы). Еще В.И. Вернадский указывал на то,
что как жизнь неотрывна от геологической среды и определяется ею, так и геологическая среда изменяется и приспосабливается под нужды биосферы, поэтому современная геоэкология (в
отличие от географического понимания, предложенного
К. Троллем) в качестве объекта изучения охватывает геологиче-
скую
среду во всех её проявлениях, её эволюцию в процессе
геологической истории биосферы под воздействием эволюционных и катастрофических природных факторов, а также возрастающих по экспоненте антропогенного (демографический
взрыв ХХ в.) и техногенного (хозяйственная деятельность общества) факторов [Мананков, 2012].
Геоэкология имеет свой предмет (начиная с прокариотов
раннего протерозоя и включая
все более поздние семейства жи-
вых организмов) в геологической истории биосферы, которая
8
пережила целый ряд глобальных экологических катастроф. Современная биосфера несет в себе четкие следы «былых биосфер», которые эволюционируют в процессе развития геологической среды.
Расширение границ геоэкологии должно сопровождаться
привлечением новых методов исследования и повышением ее
научного уровня.
Одно из самых значительных достижений ХХ в., которое
далось с огромным
трудом и ущербом, – это широкое осознание физической ограниченности казавшихся более 300 лет
НТР неисчерпаемыми природных ресурсов и возможностей
планеты Земля.
Уровень использования природных ресурсов и степень
трансформации (деградации) компонентов окружающей среды
является главной проблемой современного общества. В связи
с этим геоэкология становится междисциплинарным научным
направлением и одновременно важнейшей фундаментальной
наукой ХХ
I в.
Человек, как часть биосферы, ответственен за свою среду
обитания, поэтому основной задачей геоэкологии на современном этапе является выработка принципов и механизмов природоохранной политики с целью уменьшения антропогенного
воздействия на геосферы Земли, рационального и комплексного
использования их природных ресурсов.
Вместе с тем реализация концепции устойчивого разви-
тия, обеспечивающей
удовлетворение потребностей общества
и не ставящей при этом под угрозу будущие поколения [Повестка дня…, 2022], может быть решена в нашем государстве
по примеру развитых стран путем научно обоснованного подхода к организации и функционированию промышленных
производств и строительства, в основе которых лежит массив
знаний по геоэкологии, инженерной геологии и промышленной экологии.
9
Любые объекты техносферы в той или иной степени оказывают влияние на окружающую среду, а знание основ геоэкологии поможет человечеству создать условия для сохранения
природных систем и одновременно повысить качество и комфортность жизни человека в этих системах.
К настоящему времени на стыке наук геологического профиля (экологии, геологии
и геоэкологии) появились и интенсивно развиваются экогеохимия, экогеофизика (архитектурная
климатология, акустика и светология, экологическая урбоэкология и др.). В основе этих жизненно важных наук, возникших
по требованию времени, лежат фундаментальные знания, методы и способы геоэкологии, важнейшие типовые задачи которой
приведены в данном пособии.
Работа с предлагаемым изданием будет способствовать
развитию у обучающихся экологизации мышления, а затем и реализации принципов создания экологичной среды в целях сохранения устойчивой среды жизни на всех иерархических уровнях,
вплоть до планетного, что в глобальном аспекте способствует
продлению существования человека как вида на планете Земля.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]