«Устойчивость почв к внешнему химическому воздействию»
I. Организационно-методический раздел.
Целью курса является овладение системой знаний об устойчивости природных систем к внешнему воздействию, о механизмах устойчивости почв к химическому воздействию, об их участии в формировании отклика почвы на загрязнение и другие виды химического воздействия.
Задачи курса: ознакомление студентов с системной организацией природных объектов, обусловливающей иерархию взаимосвязанных системоообразующих процессов и устойчивость природных систем, с механизмами формирования устойчивости почвенной системы к загрязнению; обучение методам анализа почвенной системы к внешнему воздействию, в том числе к загрязнению, с целью оценки устойчивости почв к внешнему воздействию; обучение методам получения количественных показателей устойчивости почв, градации почв по их устойчивости к загрязнению и применению этих методов при характеристике качества почв и нормирования нагрузок химических веществ.
Место курса в профессиональной подготовке выпускников. Курс читается в 8-ом семестре, то есть относится к числу завершающих курсов при подготовке почвоведов со специализацией «химия почв». Он предполагает активное использование ранее полученных знаний о почвах и почвообразовании, о химии почв, о вещественном составе почв и их свойствах, о факторах внешней и внутренней природы, влияющих на формирование химического состояния почв.
Требования к уровню освоения содержания курса. Выпускник должен иметь необходимый объем знаний о системной организации почв и почвенных процессах, о механизмах устойчивости почв к внешним воздействиям, об устойчивости почв к загрязнению, о влиянии устойчивости почв на отклик почв к различным видам внешнего воздействия. Выпускник должен уметь получить количественные оценки устойчивости почв к загрязнению и использовать их при оценке экологического состояния почв и прогнозе экологических последствий, как загрязнения почв, так и их рекультивации.
II. Содержание курса.
Темы и краткое содержание.
Тема 1. Устойчивость природных систем. Актуальность проблемы устойчивости экосистем. Основы теории устойчивости природных систем. Виды устойчивости. Представления об инертности и упругости природных систем. Параметры, характеризующие устойчивость природных систем. Основы учения об устойчивости биологических систем, об устойчивости ландшафтов. Концепция о системной организации природных систем и ее роль в теории об устойчивости природных систем и методах ее изучения.
Тема 2. Организация и функционирование почвы как системы соединений химических элементов - фактор и результат устойчивости почвы к химическому воздействию.Представления о системной организации почвы как основе устойчивости почв к внешнему воздействию. Организация и функционирование системы соединений химических элементов почвы. Механизмы устойчивости различных уровней организации почвенной системы к внешнему химическому воздействию. Значение природных (геологических, биологических) потоков химических веществ, скорости и дальности переноса, механизмов и источников их поступления для формирования устойчивости почв к внешнему химическому воздействию. Материальные носители устойчивости почв к внешнему химическому воздействию. Устойчивость к внешнему воздействию системы соединений типоморфных химических элементов почвы: кремния, алюминия, железа. Закономерности проявления устойчивости соединений этих элементов в почвах различных природных зон. Механизмы устойчивости системы соединений основных элементов питания растений: фосфора, калия, азота и особенности их проявления в почвах агроценозов.
Тема 3. Учение о биогеохимических барьерах как теоретическая основа устойчивости химического состояния почв. Классификация геохимических барьеров по А.И.Перельману. Роль внутренних свойств химических веществ и внешних факторов почвенно-химической и ландшафтно-геохимической природы в формировании механизмов устойчивости химического состояния почв. Механизмы действия радиальных и латеральных геохимических барьеров в ландшафте.
Тема 4. Механизмы устойчивости почв к загрязняющим веществам различной природы. Роль процессов выноса поллютантов из почв в формировании устойчивости почв к загрязнению. Влияющие факторы и закономерности их проявления в почвах различных природных зон. Способы экспертной оценки устойчивости почв к загрязнению на основе способности поллютантов к выносу из почв. Значение процессов деградации органических поллютантов в почвах в формировании устойчивости почв к загрязнению. Роль факторов биотической и абиотической природы и их проявление в почвах различных природных зон. Экспертная оценка устойчивости почв к загрязнению загрязняющими веществами органической природы. Эмпирические и полуэмпирические модели устойчивости почв к органическим поллютантам. Влияние процессов поглощения загрязняющих веществ почвами на устойчивость почв к загрязнению.
Тема 5. Буферная способность почв и ее значение в формировании устойчивости почв к загрязнению. Динамическое равновесие между соединениями химических химических элементов почвенного раствора и подвижными соединениями твердых фаз и его роль в формировании потенциальной буферной способности почв к загрязняющим веществам. Особенности влияния вещественного состава почв и почвенно-химических условий на буферность почв по отношению к различным группам поллютантов. Потенциальная буферная способность почв по отношению к различным химическим элементам, природа их, принципы методов определения. Буферность и устойчивость почв к кислотному воздействию. Методы определения буферной способности почв по отношению к кислотным осадкам. Способы оценки устойчивости почв к кислотному воздействию. Закономерности проявления устойчивости почв к кислотному воздействию. Буферность почв по отношению к загрязняющим веществам неорганической природы. Показатели, характеризующие буферность почв к неорганическим поллютантам. Способы определения устойчивости почв к загрязнению металлами и неметаллами. Закономерности проявления буферной способности к неорганическим поллютантам в почвах различных природных зон.
Тема 5. Использование показателей устойчивости почв к загрязняющим веществам при экологическом мониторинге. Типы прогнозных моделей поведения загрязняющих веществ в ландшафте. Разработка нормативов качества почв с учетом показателей устойчивости почв к загрязнению.
Практические занятия. Не запланированы.
Темы рефератов:
Участие почвенных компонентов в формировании различных механизмов устойчивости почв к внешнему химическому воздействию. Специфические особенности формирования устойчивости почв к загрязнению на отдельных уровнях иерархически организованной почвенной системы. Роль геохимических барьеров различных уровней организации почвенной системы в формировании устойчивости почв к загрязнению. Специфические особенности формирования и проявления устойчивости почв к различным видам загрязняющих веществ. Устойчивость и буферность почв по отношению к загрязняющим веществам: понятия, взаимосвязь, количественная оценка, экологическое значение.
Примерный перечень вопросов к зачету.
Показатели устойчивости природных систем. Устойчивость системы соединений кремния, алюминия, железа в почвах. Общие и специфические закономерности ее формирования и проявления. Устойчивость системы соединений фосфора, калия, азота в почвах. Общие и специфические закономерности ее формирования и проявления. Эффективность биогеохимических барьеров как факторов устойчивости к загрязнению почв различных природных зон. Устойчивость почв к загрязнению органическими и неорганическими поллютантами: общие и специфические черты. Устойчивость почв к кислотному воздействию, к загрязнению металлами и неметаллами: механизмы, специфические закономерности формирования и проявления. Количественные критерии устойчивости почв к химическому воздействию: теоретическое обоснование, методы определения. Применение оценок устойчивости почв к загрязнению в экологической практике.