Программа дисциплины по выбору геохимия окружающей среды направление: 022000 экология и природопользование




страница3/6
Дата13.07.2016
Размер0.55 Mb.
1   2   3   4   5   6

Таблица 2




Наименование раздела

Формулировки изучаемых тем

Виды учебной деятельности, включая самостоятельную работу студентов (в часах)

Л

ПЗ

СРС

Всего







VIII семестр

20

16

36

72



Введение в геохимию окружающей среды.

Введение в геохимию.

2

-

-

2

История развития геохимии.

2

-

-

2

Основные исторические направления геохимических исследований.

2

-

-

2

2.

Геохимия сред и ее формирование

Процессы рождения звезд.

2

-

-

2

Происхождение химических элементов.

2

-

-

2

Химический состав космических тел.

2

-

-

2

Химический состав планет солнечной системы.

2

-

-

2

Химический состав оболочек Земли.

2

-

-

2

Дифференциация химических элементов Земли.

2

-

-

2

3.

Факторы миграции химических элементов
















Физико-химические свойства элементов в геохимии.

2

-

-

2

Химическая связь и ионные характеристики в геохимии элементов.

-

2

6

8

Влияние кларка на минералообразование.

-

2

6

8

3

Геохимия и радиоактивность
















Геохимия радиоактивных элементов.

-

2

6

8

Геохимический анализ радиоактивных элементов.

-

4

6

10

Распределение радиоактивных изотопов в окружающей среде.

-

4

6

10

Обобщение основных геохимических закономерностей.

-

2

6

10

Зачет













ИТОГО ЧАСОВ

20

16

36

72


Содержание дисциплины, структурированное по разделам (темам)
VIII семестр

Раздел 1

Введение в геохимию окружающей среды

Требования к результатам освоения раздела: ПК – 13: З.1, З.3.


Содержание раздела

Введение в геохимию.

Геохимия как наука. Определения геохимической науки. Работы В.М. Гоьдшмидта, В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана, А.И. Перельмана. Цели и задачи геохимической науки. Основные понятия и определения геохимии.


История развития геохимии.

Исторические основы геохимии: работы алхимиков (Т. Парацельс, Г. Агрикола, Р. Бойль),

Исследования, Х. Гюйгенса и Э. Галлея, Я. Берцеллиуса, Дж. Пристли, А. Лавуазье. Роль работ М.В. Ломоносова.

Работы XIX века и зарождение геохимии: труды Г. Деви, Э.Говарда, Ж.-Л. де Бурнона, Т. Ловица, И. Германа, А. Снядецкого, К. Бишофа, Ж-Б. Эли-де-Бомона, И. Брейтгаупта, Р. Бунзена, Г. Кирхгоффа, Я. Вант-Гоффа. К. Шенбейн – основоположник геохимии. Роль работ В. Филлипса в установлении химического состава Земли. Труды Д.И. Менделеева, роль периодического закона в развитии геохимической науки.

Развитие геохимии в XX веке. Ф.Кларка и капитальный труд «Data of Geochemistry». Ф. Кларк и Г. Вашингтон о среднем элементном составе Земли. Работы Г. Мозли в развитии геохимических методов анализа. Научная школа Д. Фогга и В. Бреггера и ее последователь В. Гольдшмидт. Развитие кристаллохимии в работах М. Лауэ. Роль трудов В.И. Вернадского в развитии геохимии. Школа В.И. Вернадского: А.Е. Ферсман, А.П. Виноградов. Роль российских ученых в развитии геохимии.
Основные исторические направления геохимических исследований.

Первое направление - формулировка и решение фундаментальных проблем геохимии – оценка распространенности и установление основных закономерностей распределения химических элементов в природных объектах (первая половина XX века).

Второе направление – разработка физико-химических основ интерпретации поведения химических элементов в природных процессах (вторая половина XX века).

Третье направление – создание физико-химических моделей поведения химических элементов в геологических процессах и на этой основе разработка геохимических критериев решения проблем геологии (наук о Земле в целом) – основное направление исследований во второй половине XX века и в начале XXI века.



Планы лекционного курса
Лекция. 1 (2 часа) Введение в геохимию

  1. Геохимия как наука. Связь геохимии с другими науками.

  2. Основные понятия геохимии.

Литература: [1],[3],[4],[6],[7],[8],[11],[12],[19],[21],[24],[32]

Информационное сопровождение: мультимедиа-презентация
Лекция.2 (2 часа) История развития геохимии

  1. Предпосылки зарождения геохимии, алхимики.

  2. Исследования окружающей среды XVII-XVIII века.

  3. Геохимические исследования XIX-XX века.

  4. Роль российских ученых в развитии геохимической науки.

Литература: [1],[3],[4],[6],[7],[8],[11],[12],[19],[21],[24],[32]

Информационное сопровождение: мультимедиа-презентация
Лекция.3 (2 часа) Основные исторические направления геохимических исследований

  1. Формулировка и решение фундаментальных проблем геохимии.

  2. Разработка физико-химических основ интерпретации поведения химических элементов в природных процессах.

  3. Создание физико-химических моделей поведения химических элементов в геологических процессах и разработка геохимических критериев решения проблем геологии.

Литература: [1],[3],[4],[6],[7],[8],[11],[12],[19],[21],[24],[32]

Информационное сопровождение: мультимедиа-презентация
Самостоятельная работа


Самостоятельная работа

Вариативная часть

1. Подготовка рефератов по темам»

1) Деятельность В.И.Вернадского в геохимии.

2) Ф.Кларк и его «Основы геохимии»

3) Работы А.Е. Ферсмана и А.П. Виноградова в развитии представлений о составе окружающей среды.



Паспорт оценочных средств по разделу 1

Код контролируемой компетенции

Наименование оценочного средства

ПК-13:

З.1


З.3

ответ на зачете



Раздел 2.

Геохимия сред и ее формирование

Требования к результатам освоения раздела: ПК – 13: З.1, З.2.


Содержание раздела

Процессы рождения звезд.

Сжатие неоднородностей, образование зоны коллапса. Начало процесса звездообразования. Превращение атомов водорода, образование светящейся звезды и протозвезды. Термоядерный синтез как процесс, приводящий к образованию вещества звезды. Горение гелия и образование новых элементов. Слияние нейтронных звезд.



Происхождение химических элементов.

Общие закономерности распределения химических элементов во Вселенной: качественное сходство химического состава, преобладание легких элементов. Эволюция химических элементов – следствие протекающих ядерных реакций. Две группы гипотез образования химических элементов: образование из сверхплотной материи путем ядерных реакций между элементарными частицами и образование в массивных звездах путем ядерных реакций с превращением одних элементов в другие. Процессы при образовании химических элементов: U, х, H, Нe, N, О, C, Si, s, е, r, p – процессы.


Химический состав космических тел.

Объекты космохимии: звезды, газовые и пылевидные туманности, межзвездные газы, рассеянная космическая пыль, планеты, кометы, метеориты, нейтроны, протоны, электроны, кварки. Галактики и их виды. Основные химические элементы космоса. Химический состав Солнца. Газовые туманности и их химический состав. Природа космических лучей, процессы в космических лучах. Состав космических частиц. Метеориты: виды метеоритов, их химический состав.


Химический состав планет солнечной системы.

Химический состав внутренних планет: Меркурий, Венера, Марс. Химический состав внешних планет: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Химический состав Луны.


Химический состав оболочек Земли.

Основные оболочки Земли. Химический состав основных оболочек: ядро, нижняя и верхняя мантия, переходная зона мантии, граница Мохоровича, литосфера, тектоносфера.


Дифференциация химических элементов Земли.

Близость химического состава Земли и метеоритов. Отличия валового состава Земли и литосферы. Первичная дифференциация элементов Земли. Железо, сульфиды и силикаты как основа формирования Земли. Сродство элементов как основа формирования химического состава.


Планы лекционного курса

Лекция 4 (2 часа) Процессы рождения звезд

  1. Космическое сжатие как основа рождения звезды.

  2. Ядерные реакции в зоне коллапса.

  3. Преобразование гелия.

Литература: [1],[2],[3],[4],[8],[21],[32]

Информационное сопровождение: мультимедиа-презентация
Лекция 5 (2 часа) Происхождение химических элементов

  1. Общие закономерности распределения химических элементов во Вселенной.

  2. Ядерные реакции и процессы при образовании химических элементов.

Литература: [1],[2],[3],[4],[8],[21],[32]

Информационное сопровождение: мультимедиа-презентация
Лекция 6 (2 часа) Химический состав космических тел

  1. Объекты космохимии.

  2. Химический состав Солнца.

  3. Газовые туманности, космические лучи, космические частицы.

  4. Метеориты.

Литература: [1],[2],[3],[4],[8],[21],[32]]

Информационное сопровождение: мультимедиа-презентация
Лекция 7 (2 часа) Химический состав планет солнечной системы

  1. Химический состав внутренних планет.

  2. Химический состав внешних планет.

  3. Химический состав Луны.

Литература: [1],[2],[3],[4],[8],[21],[32]

Информационное сопровождение: мультимедиа-презентация
Лекция 8 (2 часа) Химический состав оболочек Земли

  1. Основные оболочки Земли.

  2. Химический состав основных оболочек Земли.

Литература: [1],[3],[4],[6],[7],[8],[11],[12],[13],[14],[19],[20],[21],[22],[23],[24],[32]

Информационное сопровождение: мультимедиа-презентация
Лекция 9 (2 часа) Дифференциация химических элементов Земли

  1. Сходство химического состава Земли и космических тел.

  2. Первичная дифференциация элементов Земли.

Литература: [1],[3],[4],[6],[7],[8],[11],[12],[13],[19],[21],[24],[32]

Информационное сопровождение: мультимедиа-презентация
Самостоятельная работа


Самостоятельная работа

Вариативная часть

1. Подготовка рефератов по темам»

1) Работы В.И.Вернадского в области космохимии.

2) Сравнительный анализ химического состава Тунгусского и Челябинского метеоритов.\


Паспорт оценочных средств по разделу 1

Код контролируемой компетенции

Наименование оценочного средства

ПК-13:

З.1


З.2

ответ на зачете



Раздел 3

Факторы миграции химических элементов

Требования к результатам освоения раздела: ПК – 13: З.2, У.1, У.2, В.1, В.2


Содержание раздела

Физико-химические свойства элементов в геохимии.

Геохимический закон В.М. Гольдшмидта. Понятие о кларке. Строение атома, элементарные частицы: электроны, протоны, нейтроны, π-мезоны. Формирование спектра атома. Атомный спектр в геохимическом анализе. Классификация химических элементов Спайса в зависимости от строения и заполненности внешней электронной оболочки атома. Атомный и ионный радиус, его влияние на миграционную способность элемента. Явление изоморфизма химических элементов, правило диагональных рядов А.Е. Ферсмана. Степень окисления атома элемента в соединении и миграционная способность. Образование комплексных соединений и ионов. Комплексные соединения в минералообразовании. Окислительно-восстановительные процессы в природных средах и их влияние на миграцию элементов.


Химическая связь и ионные характеристики в геохимии элементов.

Типы химической связи. Энергия химической связи. влияние типа связи на растворимость соединений и его способность к минералообразованию. Межмолекулярные взаимодействия и водородная связь. Их роль в биологических системах. Электроотрицательность, энергия ионизации и сродство к электрону, их влияние на геохимическое поведение элементов. Энергия кристаллической решетки и устойчивость минералов. Ионный потенциал как характеристика миграционных свойств оксидов и гидроксидов.


Влияние кларка на минералообразование.

Различие кларков близких по свойствам химических элементов. распределение различных изотопов элемента. Соотношение миграции редких и распространенных элементов. Отличие химического и геохимического поведения элементов. Понятие о типоморфных элементах (геохимических диктаторах). Соотношение числа минеральных видов элемента и его кларка. Способность элемента к минералообразованию, минералофильные и минералофобные элементы. Изоморфизм и образование минералов.


Планы лекционного курса
Лекция 10 (2 часа) Физико-химические свойства элементов в геохимии

  1. Понятие о кларке. Геохимический закон Гольдшмидта.

  2. Заполнение электронных оболочек атомов и геохимическая классификация элементов.

  3. Характеристики атомов и ионов и их влияние на геохимию элемента.

  4. Комплексные соединения, их роль в минералообразовании.

Литература: [1],[2],[3],[4],[8],[21],[32]]

Информационное сопровождение: мультимедиа-презентация
Планы практических занятий
Практическое занятие 1 (2 часа) Химическая связь и ионные характеристики в геохимии элементов

  1. Виды химической связи в различных минералах.

  2. Изменение миграционной способности элементов в зависимости от атомных и ионных характеристик.

Литература: [1],[2],[3],[4],[8],[10],[15],[17],[18],[21],[26],[32]]
Практическое занятие 2 (2 часа) Влияние кларка на минералообразование

  1. Сравнение кларка элемента с многообразием его минералов.

  2. Сравнение кларков химических элементов, близких по своим химическим свойствам.

Литература: [1],[2],[3],[4],[8],[10],[15],[17],[18],[21],[26],[32]]
Самостоятельная работа


Самостоятельная работа

Инвариантная часть

Вариативная часть

  1. Подготовка к практическим занятиям.

  2. Выполнение индивидуальных заданий.



1. Сравнительный анализ многообразия минералов заданных элементов.

2. Подготовка реферата «Редкие и рассеяные элементы»



Паспорт оценочных средств по разделу 2.2

Код контролируемой компетенции

Наименование

оценочного средства



ПК-13:

З.2


У.1

У.2


В.1

В.2

ответ на зачете, ответ на практическом занятии, индивидуальные задания



Раздел 3

Геохимия и радиоактивность

Требования к результатам освоения раздела: ПК – 13: З.2, З.3, У.1, У.2, В.1, В.2.


Содержание раздела

Геохимия радиоактивных элементов.

Радиоактивные элементы в окружающей среде. Радиоактивные и нерадиоактивные изотопы. Пути поступления радиоактивных элементов в окружающую среду, стабильность изотопов. Распад радиоактивных элементов, период полураспада.


Геохимический анализ радиоактивных элементов.

Абсолютный альфа-метод. Поправка на геометрические условия измерения, на самопоглощение и на обратное рассеяние от подложки. Альфа-спектроскопия. Датчики для альфа-спектрометрических измерений: сцинтилляционный счетчик, ионизационная камера с электронным собиранием, пропорциональный счетчик. Схема ионизационного альфа-спектрометра. Требования к толщине препарата, меры для уменьшения разрешения.

Радиометрические измерения по бета-излучению (бета-метод). Значение метода. Ионизационный (интегрирующий) бета-метод. Абсолютные измерения по бета-излучению. Поправки на геометрические условия счета, на поглощение бета-излучения в препарате, воздухе и стенке счетчика, на отражение от подложки, на мертвое время счетчика. Экспериментальное определение коэффициента счета 4 счетчика. Относительные измерения с применением счетчиков и сцинтилляционных датчиков. Оценка статистической точности измерений.

Радиометрические измерения по гамма-излучению (гамма-метод). Применение метода. Абсолютный гамма-метод. Поправки на геометрию счета, на эффективность регистрации гамма-квантов счетчиком Гейгера и сцинтилляционным счетчиком, на мертвое время счетчика. Квантовый выход. Влияние внутренней конверсии гамма-излучения на квантовый выход. Определение урана и тория, урана и радия в рудах комбинированным бета- и гамма-методом. Гамма-спектрометрия. Сцинтилляторы для спектрометрических измерений. Сцинтилляционный спектр. Определение различных радиоэлементов при их совместном присутствии в пробе


Распределение радиоактивных изотопов в окружающей среде.

Воздушный перенос радиоактивных элементов, время нахождения радиоактивного вещества в атмосфере. Удаленность радиоактивных элементов от источника эмиссии.

Распределение радиоактивных элементов в водной экосистеме. Перенос радионуклидов водной массой. Накопление радионуклидов гидробионтами. Адсорбция в донные отложения, обратный выход в водную массу.

Закономерности миграции радионуклидов в почвах: пути миграции, зависимость от состава и строения почв. Почвенные геохимические барьеры.


Планы практических занятий
Практическое занятие 3 (2 часа) Геохимия радиоактивных элементов

  1. Пути поступления радиоактивных элементов в окружающую среду.

  2. Устойчивость радиоактивных элементов.

Литература: [16],[25],[32].
Практическое занятие 4,5 (4 часа) Геохимический анализ радиоактивных элементов

    1. Экскурсия в Уральский научно-практический центр радиационной медицины.

Литература: [16],[25],[35].
Практическое занятие 6,7 (4 часа) Распределение радиоактивных изотопов в окружающей среде

  1. Экскурсия на Биофизическую станцию отдела континентальной радиоэкологии Института экологии растений и животных.

Литература: [16],[25],[36],[37].
Практическое занятие 8 (2 часа) Обобщение основных геохимических закономерностей

  1. Зависимость распределение элемента в окружающей среде от химического строения.

Литература: [1],[3],[4],[6],[7],[8],[11],[12],[13],[14],[19],[20],[21],[22],[23],[24],[32]
Самостоятельная работа


Самостоятельная работа

Инвариантная часть

Вариативная часть

  1. Подготовка к практическим занятиям.

  2. Выполнение индивидуальных заданий.

  3. Подготовка к контрольной работе 1

1. Подготовка реферата «Формирование радиоэкологической ситуации в Челябинской области»

Паспорт оценочных средств по разделу 2.2

Код контролируемой компетенции

Наименование

оценочного средства



ПК-13:

З.2


З.3

У.1


У.2

В.1


В.2

ответ на зачете, ответ на практическом занятии, отчет по экскурсии , контрольная работа 1

1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница