Объем в часах
 Скачать 1.96 Mb.
|
|
4.1. Лекционные занятия
4.2. Практикум 4.2.1. Лабораторные занятия .
4.2.2. Самостоятельная работа
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТТ им. Н. П. ОГАРЕВА» Кафедра геоэкологии и ландшафтного планирования Учебно-методический комплект дисциплины: «Геохимия окружающей среды»
Конспект лекций Специальность 020804 Геоэкология код ОКСО Ведущий лектор: Стульцев Ю. К., доцент кафедры геоэкологии и ландшафтного планирования, кандидат географических наук, доцент Одобрен на заседании кафедры «___» _________ 200 __ г. протокол № _________ Лекция № 1 Тема: ВВЕДЕНИЕ 1. Отличие геохимического мышления, от химического. 2. История развития геохимии окружающей среды. 3. Связь геохимии окружающей среды с другими науками. Геохимия окружающей среды (ГОС) изучает содержание, распределение и миграцию химических элементов в верхней оболочке Земли, населенной животными и растительными организмами (биосфере) с позиции решения проблем охраны окружающей среды. В ГОС большое внимание уделяется миграции и концентрации химических элементов, происходящих в биосфере под воздействием антропогенных процессов.
ГОС является составной частью науки геохимия ландшафтов, которая в свою очередь входит в другую крупную научную систему – общую геохимию. Очень часто геохимию определяют как химию Земли. В этом определении есть доля истины. Но есть и существенные различия между химией и геохимией. Простое перенесение всех химических закономерностей на поведение химических элементов в Земле не позволит ни объяснить их истинное поведение в различных оболочках, ни дать прогноз их поведения в результате каких-то изменившихся условий. Александр Ильич Перельман даже особо отмечает (1990) различия «химического» и «геохимического» мышлений. Выделяют следующие отличия поведения химических элементов в Земле, а точнее — даже в отдельных ее оболочках, от их поведения в лабораторных условиях: Во-первых, это крайне неравномерная распространенность химических элементов в земной коре. В лабораториях обычно не возникает проблемы для осуществления реакций с равными молярными концентрациями элементов. В земной коре содержание одних элементов в миллиарды раз меньше, чем других. В этих условиях у части из них остаются нереализованными многие химические свойства. Так, элементы с малой концентрацией часто не могут образовать достаточное число собственных минералов, попадая в виде примесей (закономерных и случайных) в «чужие» минералы. Во-вторых, многие внешние факторы, такие как температура, давление, освещенность и др., в условиях земной коры ограничены гораздо более узкими рамками, чем те, которые существуют в лабораториях. Разница будет особенно большой, если рассматривать не всю земную кору, а только ее внешнюю часть — биосферу, в которой обитают живые организмы. Следует отметить, что в экологической геохимии рассматривается в основном именно эта сфера Земли. Ограниченность изменения основных внешних факторов миграции ведет к ограничению проявления многих свойств элементов. В-третьих, в определенной части земной коры химические элементы находятся не только в виде солей (минералов) или растворов, но и образуют довольно разнообразные формы нахождения — системы относительно устойчивых химических равновесий. Пока элементы остаются в этих системах, они не могут проявлять свои собственные свойства. Для этого должны быть разрушены формы совместного нахождения элементов (подробнее см. гл. 3). Многие из них в условиях отдельных оболочек Земли довольно устойчивы. В-четвертых, в природных условиях практически никогда не происходят реакции только между отдельными определенными элементами. В них участвуют (хотя и в различной мере) очень многие химические элементы. (В соответствии с законом Кларка—Вернадского в каждом природном объекте присутствуют все химические элементы.) Конечно же, не все они, в прямом смысле, участвуют в определенных химических реакциях. Многие из этих элементов ускоряют или замедляют реакции, другие — создают определенные щелочно-кислотные и т.п. условия, часть из них входит в состав новых образований в виде закономерных и случайных примесей. Следует также подчеркнуть, что в биосфере все химические реакции происходят или с участием живых организмов, или в среде, созданной под их влиянием. Это определяется одним из законов Владимира Ивановича Вернадского и еще раз подчеркивает отличие процессов, происходящих в биосфере, от реакций, осуществляемых в лабораториях, а также от реакций, идущих в других оболочках и ядре Земли. 2 История развития ГОС 2.1 Предпосылки возникновения геохимии окружающей среды ГОС является одним из научных направлений геохимии. Время рождения геохимии можно назвать и более точно – это 1908 – 1911 гг. Местом ее рождения считается Московский университет, его кафедра минералогии, которой в те годы руководил Владимир Иванович Вернадский. В числе основоположников геохимии нельзя не назвать аспиранта В. И. Вернадского, а впоследствии академика Александра Евгеньевича Ферсмана и норвежского ученого В. М. Гольдшмидта. Оформлению геохимии как самостоятельной науки способствовали работы многих ученых, которых сначала называли натуралистами. Из их числа вышли многие геологи, экологи, физики, химики и математики. Исследования, проведенные ими, и создали тот научный фундамент, на котором начала строиться геохимия. Непосредственному возникновению геохимии предшествовало заложение немецкими учеными Г.Р.Кирхгофом и Р.В.Бунзеном (1859) основ спектрального анализа. Именно этот метод на многие годы стал основным при геохимических исследованиях и таким образом способствовал развитию геохимии. Развитие геохимии было бы невозможным без выдающегося открытия Д.И.Менделеевым периодического закона (1869) и без целой серии открытий, позволивших представить строение атомов и ионов. Среди этих открытий важными вехами являются следующие: 1896 г. — открытие А.А. Беккерелем радиоактивности; 1897 г.— открытие Дж. Д. Томсоном электрона; 1898 г. — открытие сильно радиоактивных элементов (радия и полония) П.Кюри и М.Кюри-Склодовской; 1911 г.— открытие Э. Резерфордом атомного ядра и создание модели атома. Формированию геохимии как самостоятельной науки предшествовали работы, которые можно считать даже первыми собственно геохимическими исследованиями. Так, в 1815 г. английский минералог В. Филлипс начал определять среднее содержание в земной коре десяти элементов. В определенной мере эти работы были продолжены французами Эли де Бемоном и А Добрэ. Однако все перечисленные исследования еще не являлись формированием новой науки. Позже, в 1889 г., руководителем химической службы геологического комитета США Франком Уиглсуортом Кларком на основании почти тысячи точных анализов систематически отобранных горных пород была составлена первая сводная таблица среднего химического состава земной коры. Работы по уточнению этих данных проводились Ф. У. Кларком долгие годы, полученные им цифры для большинства распространенных элементов сохранили свое значение до настоящего времени. В знак признательности его вклада в развитие геохимии А. Е. Ферсман предложил величины, характеризующие среднее содержание химических элементов называть «кларком». |