WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«КУРС ЛЕКЦИЙ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ГОСУДАРСТВЕННОМУ ЭКЗАМЕНУ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ Учебное пособие Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2010 Утверждено ...»

-- [ Страница 3 ] --

И вот здесь мы подходим ко второй части этой оценки – космической оценке геохимических параметров возможности появления (а в первом приближении к комфортности) жизни (аналогичной той, что развилась на Земле) на других космических объектах. Эта часть глобальной оценки геохимических параметров существования жизни на Земле только в настоящее время начинает иметь практическое значение. По мере обживания космического пространства она будет резко возрастать.

Оценка геохимических условий существования организмов проводится и при более крупномасштабных исследованиях. В этих случаях определяются геохимические условия жизни организмов в отдельных частях биосферы. В качестве таких частей целесообразнее всего брать геохимические ландшафты или их определенные совокупности, составленные с учетом параметров миграции элементов. Опыт работы показал, что объединение геохимических ландшафтов удобно проводить по определенным таксономическим уровням. В случае необходимости могут оцениваться геохимические параметры условий существования организмов в отдельных частях геохимических ландшафтов, например в почвах, подземных водах и т. д. При крупномасштабных исследованиях появляются более благоприятные предпосылки для выяснения геохимических условий существования организмов определенных видов или их сообществ. Однако следует подчеркнуть, что в случае устоявшихся природных систем (а это большинство биогенных ландшафтов) нельзя говорить об экологических условиях только для одних видов, не касаясь других. Слишком велика взаимосвязь между ними, и изменения условий существования одних из них сказываются на существовании других. Таким образом, мы переходим к взаимосвязи между организмами.

Она, как и условия существования организмов, также может оцениваться с разных сторон, вплоть до психологической и социологической. В экологической геохимии взаимосвязь между организмами рассматривается как миграция химических элементов, находящихся в довольно сложной биогенной форме. Часто разделяют внутривидовую и межвидовую связи. Прослеживать их можно, начиная от возникновения (рождения) организма и кончая его смертью и разложением. Чрезвычайно большое внимание в экологической геохимии уделяется рассмотрению взаимосвязи между организмами и средой их обитания, включая отдельные циклы биологического круговорота элементов. Эти процессы также разбираются с позиции миграции химических элементов, но сами элементы в данном случае могут находиться в различных формах, что придает особую сложность их перемещению и концентрации.

Важным разделом экологической геохимии является биогеохимия. В ней рассматривается химический состав различных организмов и его изменения, связанные с меняющимися условиями существования этих организмов. Изучению указанной проблемы большое внимание уделял В.И. Вернадский. Все изложенное показывает, что экологическая геохимия, являясь в первую очередь геохимией биосферы, формируется «на стыке, целого ряда наук. Их уровень развития во многом определяет развитие отдельных направлений этой новой и чрезвычайно важной для выживания человечества науки.

В курсе экологической геохимии, изучаемом студентами, обучающимися по специальности «Экологическая геология», рассматриваются следующие основные разделы этой дисциплины:

• законы распространения химических элементов в биосфере и отдельных ее подсистемах;

• формирование ноосферы и особенности рассеивания и концентрации химических элементов в связи с этим;

• методология эколого-геохимической оценки состояния окружающей среды.

Суть основных проблем экологической геохимии в тех вопросах, которые интересуют геохимиков-экологов и объектах, которые они исследуют:

• выявление геохимических аномалий, влияние их на биосферу, биогеохимическое районирование территорий;

• геохимия техногенных процессов и влияние их на ОС, роль антропогенных воздействий на биогеохимические циклы элементов;

• геохимия загрязнений при добыче и переработке горнорудного сырья;

• виды загрязнения урбанизированных территорий;

• геохимия радионуклидов;

• геохимические проблемы захоронения радиоактивных отходов;

• основы методов эколого-геохимической съемки и картирования;

• балансовые эколого-геохимические модели и прогнозы состояния окружающей среды.

Вот такой достаточно обширный круг задач и проблем, которые стоят перед этой наукой. Однако, главная наиболее актуальная задача экологической геохимии в настоящее время – это изучение видов и интенсивности химического загрязнения под воздействием антропогенного фактора.

Лекция 2. Экологическое значение химических элементов и оценка их воздействия на биосферу Для существования живых организмов необходима вещественная основа, которая соткана из многих элементов, играющих в ней различную роль. Например, кальций, магний, кремний входят в состав скелетной ткани, эти же элементы используются для построения защитных панцирей, раковин. Мягкие же ткани в основном построены из множества видов полимерных молекул углерода с добавочными радикалами из водорода, азота, кислорода, фосфора, серы, железа, калия. Все они дают так называемое органическое вещество, состоящее из биофильных элементов. Ряд элементов играют функциональные роли, участвуя в обмене веществ и информацией с окружающей средой. Мы пока не все знаем о назначении многих химических элементов, входящих в состав организмов. Но замечаем, что как избыток одних, так и недостаток других вызывает болезни и даже гибель организмов. На современном уровне развития экологической науки первостепенной задачей ее как раз и является изучение вопросов химического баланса живых организмов и ОС.

При всё возрастающей скорости перехода биосферы в ноосферу проблемы комплексной объективной оценки состояния окружающей среды и разработки научно обоснованного прогноза изменений, происходящих под воздействием антропогенной деятельности, становятся все более актуальными. Это в первую очередь обусловлено непрерывно возрастающим загрязнением биосферы сопровождающим различные техногенные процессы.

Без объективной комплексной оценки невозможно и принятие научно обоснованных решений, связанных с охраной окружающей среды и рациональным использованием природных ресурсов. Следовательно, первым шагом для разумного ведения хозяйства, согласующегося с конкретными природными условиями и эколого-геохимической обстановкой, сложившейся под воздействием предыдущей антропогенной деятельности, должна быть оценка существующего в настоящее время состояния окружающей среды в интересующем нас районе.

В зависимости от размеров изучаемого района выбирается масштаб исследований для такой оценки. Сама эколого-геохимическая оценка состояния окружающей среды может отражать тенденцию развития рассматриваемых процессов, быть качественной и количественной. Весь опыт работ, проводимых в этом направлении, позволяет считать, что оценка состояния окружающей среды (а точнее, биосферы) должна производиться поэтапно в определенной последовательности.

Исследования целесообразно начать с установления тенденции развития конкретных процессов и их качественной оценки, а затем перейти к количественной оценке. После количественной оценки общего состояния окружающей среды изучаемого региона можно приступать к эколого-геохимической оценке последствий конкретных природных и техногенных процессов. Эта работа также может быть подразделена на качественную (ее следует проводить раньше) и количественную – завершающую. Оценить влияние деятельности конкретных загрязнителей, даже если это крупные территориально-промьшшенные комплексы, на биосферу в целом практически невозможно. Биосфера слишком велика, и происходящие в ней техногенные изменения являются следствием деятельности всего человечества на разных участках нашей планеты. В связи с этим изучать последствия деятельности конкретных загрязнителей следует в геохимических ландшафтах, составляющих биосферу и являющихся (как и она) биокосными системами.

Необходимо еще раз особо отметить, что вся биосфера, представляя собой громадную природную биокосную систему, не является чем-то неизменно постоянным. Это убедительно доказывается данными палеонтологии, исторической геологии и геохимии. Во многом изменения, происходящие в биосфере, связаны с эволюцией земной коры. За время развития нашей планеты увеличилась мощность гранитного слоя, уменьшился суммарный объем вулканогенных образований, возросла роль континентального осадконакопления и т. д. Изменились даже концентрации определенных элементов на отдельных участках земной коры, т. е. можно говорить об изменениях направленности процесса «концентрация–рассеяние». Наибольшая информация об этом получена при изучении глобальных процессов минералообразования и истории формирования многих месторождений полезных ископаемых.

В целом можно говорить, что в истории развития Земли происходили весьма существенные изменения концентраций многих химических элементов, находящихся в форме водных растворов, газовых смесей, в минеральной форме. Иногда этими изменениями были охвачены лишь отдельные, довольно большие участки планеты, в других случаях – вся ее поверхность.

Все это изменяло и общую экологическую обстановку.

Резкое увеличение эколого-геохимической значимости техногенных процессов позволяет сравнивать деятельность людей с глобальными геологическими явлениями. При этом многие организмы не успевают адаптироваться к новым условиям. Тогда начинаются процессы мутации и вымирания отдельных видов.

Лекция 3. Общие закономерности поведения и распространения химических элементов в природе С точки зрения системного подхода любой природный объект представляет собой иерархию соподчиненных структур, качественно различающихся между собой на разных уровнях организации материи. Например, атом и молекула, минерал и горная порода, планета и планетная система, галактика и метагалактика. Под химическим элементом в настоящее время понимают нейтральные по заряду атомы, имеющие ядро с определенным для того или иного элемента количеством протонов, общий положительный заряд которых компенсируется таким же количеством по числу электронов, имеющих отрицательный заряд, равный по силе заряду протонов. Любой такой атом по своим химическим свойствам идентичен любому иному, имеющему такую же структуру. В атомах большинства элементов могут быть еще и нейтральные по заряду частицы, имеющие массу и размеры близкие к протону. Существуют виды атомов одного и того же элемента (изотопы), различающиеся массой за счет разного количества в них нейтронов. При этом они мало будут отличаться между собой химическими свойствами, но в виду разной массы за счет разного количества нейтронов в некоторых природных условиях будут разделяться – фракционировать (например, изотопы кислорода, водорода, углерода и т. п.).

Под общими закономерностями распространения химических элементов понимается их количественное относительное соотношение в природных системах или объектах. Выяснилось, что наряду с различиями этих соотношений элементов в разных объектах Вселенной имеется и много общего. Например, наиболее легкие и простые по строению элементы, занимающие первые клетки таблицы Менделеева, в целом в Космосе самые распространенные. Это связано, во-первых, с их генезисом – с тем, что они первыми рождаются в термоядерном горниле звезд, а другие элементы являются уже производными; во-вторых, с тем, что относительная простота их структуры делает их более прочными. Тяжелые элементы конца таблицы переполнены нуклонами и электронами, следовательно, и антагонизмом связей, поэтому период их жизни невелик (ядерный распад). Это общий принцип, который соблюдается во всех системах, даже в социальных. Обширные империи сколачивались огнем и мечом, но чаще всего оказывались менее долговечными, чем составляющие ее этнические социумы. Например, Российская империя как системная структура дважды рухнула только в XX веке, но ее этносы вновь и вновь складывались в общественно-экономические образования.

Третьим фактором различной устойчивости элементов является их подчиненность так называемым магическим числам, и прежде всего правилу четности. На логарифмическом графике распространенности элементов будут две кривые: нижняя с нечетными элементами и верхняя с четными.

Магические четные числа, как в отношении количества электронов, так и нуклонов есть не что иное, как отражение завершенности структуры, ее совершенства, отвечающее наиболее выгодному энергетическому состоянию с минимумом внутренней свободной энергии. Завершенные электронные оболочки имеют два, восемь, восемнадцать, тридцать два электрона. Внешние оболочки инертных газов последней группы таблицы имеют два и восемь электронов на внешней орбите, а также завершенные электронные внутренние оболочки. Они химически безразличны к другим веществам. А вот щелочные элементы первой группы настолько неуравновешенны, что легко вступают в химические связи с другими элементами и даже в такой не очень агрессивной среде, как вода, разрывают весьма прочные связи между ее ионами. Элементы, которые легко расстаются со своими внешними электронами (потому что их меньше половины до насыщения), известны нам как активные металлы, и они образуют положительно заряженные катионы в ионных соединениях. Они занимают левую половину таблицы.

Элементы, которым лишь чуть-чуть не хватает электронов до насыщения, более охотно принимают электроны. Они также химически активны и даже агрессивны по отношению к металлам, отбирая у них внешние электроны (кислород, фтор, сера, хлор). Таким образом, металлические свойства до середины периода падают, а неметаллические, наоборот, растут от середины к концу периода и таким образом проявляется своего рода зеркальная симметрия химических свойств элементов в таблице Менделеева.

Разные изотопы одного и того же элемента очень резко отличаются между собой распространенностью, часто на порядок, а то и больше. Здесь также действуют магические числа, отвечающие заполненности ядерных оболочек нуклонами. Такие ядра отличаются наибольшим дефектом (дефицитом массы), т. е прочностью ядерных связей, поэтому они и доминируют количественно. Всем им также отвечает четное число как протонов, так и нейтронов (правило Оддо-Гаркинса) Например, один из самых распространенных элементов и изотоп кислорода имеет восемь протонов и восемь нейтронов. Наиболее значимые магические числа ядер 2, 8, 20, 50, 82, 126.

Тем не менее наиболее резкий пик распространенности по отношению к своим соседям на верхней кривой имеет изотоп железа с массовым числом 56 (26 протонов и 30 нейтронов, числа не магические, но четные). Железо, как и его сородичи – никель, хром – обладают очень большим дефицитом массы, т. е. большой прочностью связей нуклонов, потому все это семейство очень распространено в природе. Например, в целом по земному шару, да и в большей части метеоритов железо находится на первом месте по количеству и лишь в каменных может уступать кислороду. Железа в них так много, что оно может давать избыточную фазу в виде самородного металла в чистом виде или в смеси с никелем и хромом.

Такие же элементы, как литий, бериллий, бор, в целом в природе дефицитны, хотя и занимают начальные места в таблице Менделеева.

Есть еще одна эмпирическая зависимость распространенности изотопов относительно кратности числа 4 при делении на него массового числа.

Изотопы типа 4п будут на первом месте, а также типа четно-четные относительно Z и N.

Если же рассматривать конкретные объекты в природе, то здесь могут свои особенности и свои соотношения элементов, которые обусловлены так называемой геохимической зональностью, т. е. закономерным распределением элементов в пространстве и времени по причинам, связанных как с внутренними, так и внешними факторами миграции. Чаще всего это различная плотность или растворимость, летучесть соединений, в силу чего внутри природного объекта такие элементы будут разделены. Примером такой зональности является в целом наша планета, разделенная на ряд оболочек именно по плотности вещества или в целом вся наша солнечная система.

Разная масса объектов может быть также причиной различий их химического состава. Земля имеет в дефиците водород и гелий, потому что масса Земли недостаточна для удержания этих сверхлегких и подвижных газов.

Лекция 4. Физико-химическое отличие химических биогенных структур от абиогенных Многие органические соединения представляют собой смесь двух так называемых оптических изомеров – веществ, имеющих совершенно одинаковые химические свойства, но различающихся так называемой оптической активностью. Они по-разному отклоняют луч поляризованного света, проходящий через их кристаллы или растворы, и в соответствии с направлением этого отклонения называются право- или левовращающими; свойством этим обладают лишь чистые изомеры, смеси же их оптически неактивны.

Явление это связывают с наличием в молекуле таких веществ так называемого асимметричного атома углерода, к четырем валентностям которого могут в разном порядке присоединяться четыре соответствующих радикала.

Так вот, эти химически идентичные вещества, как выяснил еще в 1848 г.

Л. Пастер, вовсе не являются одинаковыми для живых существ: плесневый гриб пенициллиум, развиваясь в среде из виноградной кислоты, «поедает»

лишь ее правовращающий изомер, а в среде из молочной кислоты – левовращающий. На этом, кстати, основан один из методов разделения оптических изомеров. Человек легко определяет на вкус изомеры молочной кислоты. Вот, наверное, почему всякого рода искусственные пищевые добавки чуждые, а потому, может быть, и в самом деле вредные для организма.

Сейчас известно, что все белки на нашей планете построены только из левовращающих аминокислот, а нуклеиновые кислоты – из правовращающих сахаров; это свойство, называемое хиральной чистотой, считается одной из фундаментальных характеристик живого. А поскольку при любом абиогенном синтезе (например, в аппарате Миллера) образующиеся аминокислоты будут состоять из приблизительно равных (по теории вероятностей) долей право- и левовращающих изомеров, то в дальнейшем – при синтезе из этого «сырья» белков – перед нами встанет задача: как химическими методами разделить смесь веществ, которые по определению химически идентичны? (Не зря оптической активностью обладают лишь природные сахара – и ни один из синтетических, а упомянутые выше полипептиды из метеоритного вещества также состоят из равных долей право- и левовращающих аминокислот.) Между тем даже успешный синтез «живых» макромолекул (до которого еще, что называется, «семь верст – и все лесом») сам по себе проблемы не решает. Для того, чтобы макромолекулы заработали, они должны быть организованы в клетку. Известна такая аналогия: вероятность случайного возникновения такой клетки (осмысленной аминокислотно-нуклеотидной последовательности) соответствует вероятности того, что несколько килограммов типографского шрифта, будучи сброшены с крыши небоскреба, сложатся в 105-ю страницу романа «Война и мир». Абиогенез (в его классическом виде) как раз и предполагал такое «сбрасывание шрифта». раз – столько понадобится, пока тот не сложится в требуемую страницу.

Сейчас всем понятно, что это просто несерьезно: потребное для этого время (его вполне можно рассчитать) на много порядков превосходит время существования всей нашей Вселенной (не более 20 млрд лет). Получается, что, по крайней мере, в рамках чисто химического подхода проблема зарождения жизни принципиально неразрешима. Но следует подчеркнуть также, что это справедливо лишь с позиции классической равновесной термодинамики.

Лекция 5. Значение жизни в геохимических циклах Земли На процесс возникновения жизни можно посмотреть и с несколько иной позиции, не биохимической, а геохимической, как это делает, например, А.С. Раутиан (1995). С общепланетной точки зрения жизнь можно рассматривать как способ упорядочения и стабилизации геохимических круговоротов; откуда же берется сам геохимический круговорот и зачем он нужен?

Реальный прорыв в проблеме возникновения жизни и понимании ее геохимической роли обозначился лишь в последние 20–25 лет, и связан он был с приложением к данной проблеме теории самоорганизующихся систем.

Самоорганизующейся называют такую систему, которая обладает способностью корректировать свое поведение на основе предшествующего опыта (сам термин был введен в 1947 г. одним из создателей кибернетики физиологом У. Эшби). Следует сразу оговорить, что при этом было строго показано, что рассмотрение процессов развития (в том числе – биологических систем из добиологических) принципиально невозможно в рамках классической термодинамики. Создатель альтернативной, неравновесной, термодинамики И. Пригожин произвел научную революцию тех же примерно масштабов, что в свое время Ньютон или Эйнштейн, и революция эта еще отнюдь не завершена. Автор биогеохимической модели наш современник физикохимик Эйген выдвинул концепцию образования упорядоченных макромолекул из неупорядоченного вещества на основе матричной репродукции и естественного отбора. Он начинает с того, что дарвиновский принцип естественного отбора (ЕО) – единственный понятный нам способ создания новой информации (это физическая величина, отражающая меру упорядоченности системы).

Если имеется система самовоспроизводящихся единиц, которые строятся из материала, поступающего в ограниченном количестве из единого источника, то в ней с неизбежностью возникает конкуренция и, как ее следствие, ЕО.

Эволюционное поведение, управляемое ЕО, основано на «самовоспроизведении с информационным шумом» (в случае эволюции биологических видов роль «шума» выполняют мутации). Наличия этих двух физических свойств достаточно, чтобы стало принципиально возможным возникновение системы с прогрессирующей степенью сложности.

Основоположник кибернетики Дж. фон Нейман (1960), решавший проблему самовоспроизведения автоматов, выяснил, что способность к самовоспроизведению принципиально зависит от сложности организации. На низшем уровне сложность является вырождающейся, т. е. каждый автомат способен воспроизводить лишь менее сложные автоматы. Существует, однако, вполне определенный критический уровень сложности, начиная с которого эта склонность к вырождению перерастает в другое: «Сложность, точно так же, как и структура организмов (любой системы), ниже некого минимального уровня является вырождающейся, а выше этого уровня становится самоподдерживающейся или даже может расти».

Открытый космос холоден (лишь на 4° теплее абсолютного нуля) потому, что концентрация вещества в нем ничтожно мала (3·10–31 г/см3), и звездам просто нечего нагревать; по этой же самой причине, кстати сказать, Вселенная прозрачна, и мы видим небесные светила. В то же время любая планета, будучи непрозрачной, аккумулирует часть энергии, излучаемой центральным светилом, и нагревается, и тогда между нагретой планетой и холодным космосом возникает температурный градиент ТГ. Если планета обладает при этом достаточно подвижной газообразной и/или жидкой оболочкой (атмосферой и/или гидросферой), то ТГ с неизбежностью порождает в ней – просто за счет конвекции – физико-химический круговорот, направленный на выравнивание ТГ. В этот круговорот с неизбежностью вовлекается и твердая оболочка планеты (в случае Земли – кора выветривания), в результате чего возникает глобальный геохимический цикл – предтеча биосферы.

Итак, движущей силой геохимических круговоротов является энергия центрального светила – звезды… Поэтому элементарные геохимические циклы на планетах (т. е. прообразы экосистем) существуют в условиях периодического падения поступающей в них энергии – в те моменты, когда они в результате вращения планеты оказываются на ее теневой стороне, где ТГ меньше. Эта ситуация неизбежно должна порождать отбор круговоротов на стабильность, т. е. на их способность поддерживать собственную структуру. Наиболее же стабильными окажутся те круговороты, что «научатся»

запасать энергию во время световой фазы цикла с тем, чтобы расходовать ее во время теневой. Другим стремлением отбора круговоротов, очевидно, должен быть выбор тех, которые обеспечивают увеличение скорости оборота вовлеченного в них вещества, при этом повышается скорость выравнивания ТГ; здесь выигрывать будут те из геохимических циклов, что обзаведутся наиболее эффективными катализаторами. В конкретных условиях Земли такого рода преимущества возникают при участии высокомолекулярных соединений углерода в форме живых организмов.

Итак, жизнь в форме химической активности означенных соединений оказывается стабилизатором и катализатором уже существующих на планете геохимических циклов (включая глобальный). Циклы при этом «крутятся» за счет внешнего источника энергии. Это уже знакомая нам автокаталитическая система, которая, соответственно, обладает потенциальной способностью к саморазвитию, и прежде всего – к совершенствованию самих катализаторов-интермедиатов. Отсюда становится понятным вроде как парадоксальный вывод, к которому независимо друг от друга приходили такие исследователи, как Дж. Бернал (1969) и М.М. Камшилов (1972): «Жизнь как явление должна предшествовать появлению живых существ». Вот, наверное, почему никто не может сказать, что первично утка или яйцо? Однако становится понятна и причина прогрессирующей эволюции биосферы.

Остывание планеты с ее поверхности, коль на ней уже возникла жизнь, неизбежно должно приводить к усложнению ее форм, способных не только сохранять геохимические циклы, но и ускорять их. И мы действительно видим, что человек как никто другой способен к максимальному ускорению этих циклов. Другое дело, что мы интуитивно опасаемся, что маятник может качнуться в другую сторону, если перейти пик этого ускорения, не случайно и возникла такая наука, как экологическая геохимия.

Лекция 6. Эколого-геохимическая характеристика Периодический закон в системе химических элементов Д.И. Менделеева проявляется в их физических и химических свойствах. А связано это с особенностями электронной структуры атомов. Элементы типа s, p, d сильно различаются между собой химическими свойствами, что обусловлено характером и последовательностью заполнения уровней и подуровней электронных оболочек. Все они занимают строго определенное положение в таблице Менделеева. Каждый последующий элемент в таблице Менделеева имеет на один протон больше, соответственно, и на один электрон больше.

Атом имеет структуру, подобную структуре небесных или планетарных систем, в которых есть центр притяжения и есть объекты притяжения. Устойчивость системы обусловлена равенством центростремительных и центробежных сил. В атоме имеется ядро, которое является центром притяжения, и есть электроны – объекты притяжения.

Химические свойства элементов определяются количеством электронов на внешней орбите. В принципе, есть три крайних типа элементов, отличающихся химическими свойствами: металлы, неметаллы и инертные элементы. Это стало понятно человеку из опыта еще задолго до создания системы элементов.

Это деление и закономерность изменений свойств элементов наиболее легко воспринимается при сравнении наиболее простых второго и третьего рядов таблицы Менделеева. Слева направо в них от элемента к элементу уменьшаются металлические свойства и соответственно возрастают неметаллические. И в этом же направлении во внешнем слое растет количество электронов от одного в первой группе и до 8 в восьмой. Металлы отличаются способностью отдавать свои внешние электроны, которых у них мало – им их и не жалко, а вот неметаллы – они, уже имея больше, предпочитают прихватить чужие электроны. Химические свойства металлов и неметаллов также зависят от способности или отдавать или принимать электроны, т. е. или окисляться или восстанавливаться.

Физические свойства металлов связаны не только со строением их атомов, но и со строением кристаллов, в которых внешние электроны атомов узлов кристаллической решетки образуют как бы внешний общий слой, в котором электроны не имеют жесткой привязки к конкретным ядрам, поэтому в металлах возможен свободный ток электронов. Этот слой слабо поглощает фотоны, поэтому металлы отличаются сильным блеском, высокой отражательной способностью. Металлы по сравнению с неметаллами отличаются большей вязкостью, а следовательно, большей пластичностью, ковкостью.

Системность и периодичность таблицы Менделеева в том, что по мере увеличения заряда ядер и заполнения электронных оболочек периодически повторяются свойства элементов, но как бы на новом более высоком энергетическом уровне, что отражают группы элементов. Чем ниже в группе элемент, тем больше в нем электронных слоев, тем слабее силы связи электронов внешнего слоя с ядром. Отсюда и металлические свойства ниже стоящих в группе элементов возрастают по сравнению с вышестоящими.

Сравните основную подгруппу четвертого ряда. Например, углерод, располагаясь во втором ряду, – типичный неметалл, но олово и свинец – типичные металлы. В пятой группе примерно также обстоит дело, если сравнить фосфор как неметалл и сурьму с висмутом как металлы.

А вот в шестой и седьмой в основных подгруппах металлов нет, там до устойчивости внешнего слоя не хватает лишь самую малость – один-два электрона.

И, наконец, инертные элементы на всех оболочках имеют устойчивую конфигурацию электронов – парную: 2, 8, 18, 32. При этом внешние слои имеют заполненную оболочку из 8 электронов. Так что принцип парности в природе соблюдается на всех уровнях, это залог устойчивости системы.

Все элементы, в которых внешние электроны принадлежат s-орбитам при заполненности внутренних оболочек относятся к семейству s-элементов. S-элементы – это все металлы главных подгрупп первой и второй групп – щелочные и щелочноземельные. Они как металлы наиболее активны, при реакции с водой дают щелочи или основания.

Первый ряд таблицы начинается водородом с одним электроном и электронной формулой 1s1, заканчивается гелием с заполненным слоем 1s2.

Эти два элемента, имея весьма простую структуру с одной лишь электронной оболочкой, являются прочными образованиями. Гелий при этом характеризуется заполненной оболочкой, а поэтому инертный, в отличие от водорода. Эти два элементы являются наиболее распространенными во вселенной, и они выполняют роль основного строительного материала в ней.

При этом чтобы получить из них другие элементы, требуется огромная энергия, возможная лишь в недрах Солнца и звезд.

Лекция 7. Эколого-геохимическая характеристика Кроме основных подгрупп в таблице Менделеева имеются и побочные, последние включают так называемые d-элементы, а это уже связано с более тонкими особенностями строения атомов, а точнее, их электронных оболочек.

Равенство центробежных и центростремительных сил в атоме можно описать математически с помощью формул квантовой механики, в основе которой лежит представление о двойственной природе физических объектов – корпускулярной и волновой. Относительную энергию электронов в атоме и их пространственное положение относительно ядра можно описать с помощью четырех так называемых квантовых чисел n, l m, ms. Квантованность означает дискретность. Все квантовые числа отличаются между собой количественно на целые числа, и между тем выводятся одно из другого.

Они отражают удаленность электронного слоя (орбиты) от ядра – главное квантовое число n. Форму или степень вытянутости этой орбиты отражает квантовое число l. Магнитное квантовое число m показывает ориентировку орбиты электрона. Чтобы не путаться, их также обозначают буквами, например K, L, M, N, O, P, Q соответствуют значениям n от 1 до 7, от минимального до максимального количества электронных оболочек: s, p, d, f – это буквенные обозначения, которые соответствуют второму орбитальному квантовому числу. Параметр L численно принимает значение 0, 1, 2, 3, что соответствует 4 типам вытянутости орбиты. Каждое последующее в этом ряду обозначений показывает увеличение вытянутости орбиты и связано с п общей формулой от 0 до п – 1.

Орбитальное квантовое число l – называется побочным квантовым числом. Оно отображает электронные структуры вместе с главным квантовым числом. В сумме они соответствуют количеству энергии, которой обладает электрон. Чем дальше электрон от ядра, тем больше у него энергии.

При этом второе квантовое число соответствует энергетическому подуровню, для первой орбиты п = 1 может быть лишь один подуровень s = 0 (0, 1 – 1=0). Поэтому эта орбита сфера, вытянутость ее нулевая. Второй орбита может иметь уже два подуровня 2s, 2p. Для третьей три: 3s, 3p, 3d, но максимальное число подуровней 4. Наименьшая энергия у электрона первого от ядра К-слоя п = 1 и с s-подуровнем равна 0 (с круговой орбитой, точнее – сферой (1 + 0 = 1) и максимальна у электрона 7-го слоя с f-подуровнем (7 + 3 = 10).

Чем больше значение l, тем больше вытянута орбита электрона.

Магнитное квантовое число m отражает ориентировку орбиты электрона, а численное значение его – возможное количество таких ориентировок в пределах данного энергетического подуровня изменяется в свою очередь в зависимости от l и численно принимает значения: 0; –l; +l (возможное число ориентировок в общем случае равно m = 2l+1). Поэтому для sорбитали магнитное число равно нулю (в сфере нет других вариантов ориентировок) а вот для р-подуровня (1) таких вариантов уже три (0, +1, –1).

Для d-подуровня (2) количество m равно пяти, а для f – семи (–3, –2, –1, 0, +1, +2, +3). Траектория движения электрона в атоме – это его орбиталь, описываемая тремя квантовыми числами. Она имеет определенное расстояние от ядра (первое квантовое число), степень вытянутости (второе число) и ориентировку – магнитное число.

Четвертое квантовое число отражает направление вращения электрона вокруг собственной оси и называется спином. Так как может быть лишь два варианта такого вращения по часовой или против часовой, то этот спиновый момент вращения измеряется числами –0,5 или +0,5. На каждой орбитали не может быть боле двух электронов (согласно запрету Паули), да и то они должны отличаться спинами.

При большем удалении в пределах орбиты начинает сказываться эффект ослабления энергии связи внешних электронов с ядром за счет сил отталкивания электронов внутренних оболочек – эффект экранирования, который зависит от значения побочного квантового числа. На одной и той же орбите меньше экранируются электроны более низкого подуровня, которые сильнее проникают во внутренние зоны атома и потому сильнее притягиваются ядром, поэтому у них меньше свободной энергии.

Электроны при строительстве атома нового элемента последовательно заполняют энергетические уровни и подуровни от более низких к более высоким. Но в сложных многоэлектронных атомах из-за эффекта экранирования не всегда сохраняется порядок заполнения электронами уровней и подуровней в той последовательности, в которой они обозначены. Энергетически иногда оказывается выгоднее сначала наполнить электронами такие подуровни на более высокой (внешней) орбите (максимум заполнения описывается простой формулой 2п2) а после их заполнения вновь возвращаться к заполнению внутреннего слоя. При этом выгодным оказывается сначала заполнять s-подуровень внешнего слоя и лишь потом d-подуровни в новых элементах. Математически это просто и наглядно описывается с помощью тех же квантовых чисел. Например, суммарная энергия электрона 3d равняется 3+2=5 (d=2), а электрона 4s=4+0=4 (первое правило Клечковского). Следовательно, состояние электрона 4s выгоднее, чем состояние 3d.

Если подсчитать сумму энергии уровня и подуровня в разных их комбинациях, можно выстроить ряд последовательности заполнения электронных оболочек. В нем окажется, что состояние 4s более выгодно, чем 3d, 5s более выгодно, чем 4d, а 6s выгоднее даже, чем состояние 4f, а 7s, чем 5f.

При равных же значениях энергии предпочтительнее более низкая орбита, т. е. надо ориентироваться на главное квантовое число, и это второе правило Клечковского. (4f = 5, d = 7) Как видим, именно подуровень d на всех орбитах уступает s-подуровню даже, если последний принадлежит более высокой орбите. Поэтому элементы с таким типом заполнения электронных слоев с не полностью заполненными d-подуровнями называются переходными d-элементами. В результате последовательности такого заполнения d-элементы получают внешнюю орбиту с одним или двумя s-электронами и приобретают металлические свойства. Но при этом предшествующая оболочка на d-подуровне оказывается незавершенной и заполняется последовательно от элемента к элементу в ряду до полного насыщения. А далее, снова в первую очередь, заполняется s-подуровень более высокого уровня до двух электронов, а потом уж появляются электроны на d подуровне предшествующей оболочки.

В таблице Менделеева эти металлы выделены в пределах побочных групп. Они близки между собой в пределах одной подгруппы, у них не только однотипно построен внешний слой, но и предыдущий. Вот почему золото, серебро, медь химически достаточно близки между собой, легко образуют твердые растворы. Они хотя и располагаются в первой группе, но это вовсе не щелочи. То же самое относится и к элементам группы железа, группы платины. Атомы 10 элементов побочных групп четвертого периода, начиная со скандия и кончая цинком, относятся к переходным –d-элементам, хотя и имеют внешние s-электроны. Но при переходе к каждому последующему, начиная со скандия, новый электрон появляется не во внешнем 4-м слое, а в третьем, заполняя при этом d-подуровень. Все элементов имеют при этом по 2 электрона на подуровне s, поэтому свойства их меняются не сильно с увеличением номера. А элементы группы железа и вообще близки между собой. То же самое, 10 элементов 5-го периода – от иттрия до кадмия – принадлежат к тем же переходным d-элементам.

Лишь после заполнения 5s-подуровня у них начинает заполняться внутренний 4-й слой на d-подуровне.

Лекция 8. Эколого-геохимическая характеристика Элементы р-семейства занимают среднюю часть таблицы Менделеева, начинаются с бора, т. е. с третьей группы, и это все элементы главных подгрупп с III по VII группу, у которых электроны внешнего слоя расположены на р-подуровне. Р-элементы, начиная с III группы верхних рядов, имеют как бы переходные свойства между металлами и далее представляют типичные неметаллы (C, N, O, F, P, S, Cl и т. д.) В нижних рядах с увеличением заряда ядра и усложнением строения электронных оболочек в этих элементах усиливаются металлические свойства, но оксиды их проявляют при этом амфотерные свойства (дают соли как с кислотами, так и с основаниями.) В минеральном царстве эти элементы могут также выполнять двойственную функцию или анионов или катионов. Они характерны для комплексных радикалов, где играют роль как центрального иона, так и лигандов. Известны классы достаточно широко распространенных минералов, получивших название по центральным ионам в комплексах: бораты, арсенаты, фосфаты, селенаты. В этом и есть геохимическое значение охарактеризованных семейств элементов.

Таким образом, подводя итоги по данному вопросу, можно сделать вывод, что строение электронных оболочек определяет все свойства химических элементов: s-элементы – очень активные щелочные и щелочноземельные элементы, разлагающие воду с выделением водорода. Все переходные d-элементы, хотя и металлы, так как в отличие от первых, менее охотно отдают электроны и вытесняются водородом из первичных минералов, последние, таким образом, гидролизуясь, замещаются глинистыми минералами. P-элементы занимают среднюю часть таблицы, располагаясь между типичными металлами и инертными элементами. Металличность в них ослабевает в направлении слева направо и снизу вверх.

Лекция 9. Физико-химические барьеры, их экологическая Геохимические барьеры – это участки геологической среды или ландшафта, где резко меняются условия миграции, что приводит к накоплению определенных форм вещества, в зависимости от внутренних и внешних факторов миграции. Существуют два потока веществ, мигрирующих в форме растворов: истинных и коллоидных. При изучении таких барьеров различают внутренний и внешний факторы миграции. Первый связан со свойствами мигрантов, а второй обусловлен свойствами среды миграции. Однако следует иметь в виду условность такого деления, так как их влияние обоюдное. Окружающая среда – это также мир химических элементов и их соединений. На поведение элементов в потоке водных растворов оказывает влияние множество факторов, но лучше всего химиками изучено влияние кислотно-щелочного и окислительно-восстановительного потенциалов рН и Еh. Они отражают свойства воды как основного природного растворителя и окислителя. Однако надо иметь, что природная вода – это не стерильные химические растворы лабораторий, это среда обитания множества живых организмов, и прежде всего микроорганизмов, число особей которых составляет миллионы в одном см3 воды. И именно они, часто в большей мере, определяют ее свойства, чем сами химические компоненты.

Перельманом выделено восемь основных видов физико-химических барьеров:

• сульфатно-карбонатный, • щелочной, Окислительные и восстановительные виды подразделяются на подвиды по типоморфным элементам.

Окислительные барьеры. Окисление – главный геохимический процесс в условиях дневной поверхности, где доминирует свободный кислород как основной природный окислитель, поэтому эти барьеры более правильно называть кислородными. Большинство элементов в соединении с кислородом устойчивы и образуют преимущественно механические формы (минералы, породы и их обломки). В составе же комплексных ионных соединений они, наоборот, хорошо растворимые и потому подвижные, легко преодолевающие кислородные барьеры. Поэтому лишь 5 элементов могут выпадать в осадок из растворов на окислительных барьерах – Fe, Mn, Со, S, Se. При этом первые три из кислых, нейтральных, слабощелочных растворов; из сильно щелочных – только марганец, а сера и селен – только из сероводородных вод, независимо от значения рН, но при участии сульфатредуцирующих бактерий. Эпигенетические серные месторождения такого типа возникают на территории распространения нефтегазовых или гипсоносных формаций (западные области Украины, Ферганская долина, Шор-Су), Мексиканский залив.

Окислительные барьеры легко диагностируются по яркой красной окраске гидроксидов трехвалентного железа. Их осадки образуются на кислородном барьере при высачивании грунтовых вод в пределах кислых болотистых участков долин, наблюдаются по периферии болот. Трубчатой формы гидроксиды железа образуются вокруг корневищ растений в разрезах луговых почв, где возникают железистые стяжения, бобовины. Они известны и в лесных почвах Западной Европы под названием «роренштейны». Красноцветные толщи песков встречаются в разрезах разного возраста, особенно характерны для неогена, перми, триаса, верхнего девона – геологических эпох, отличающихся засушливым и жарким климатом с недостатком влаги, необходимой для перевода железа в растворимые формы.

Восстановительные барьеры. Восстановительные процессы в сравнении с окислительными в верхней части земной коры хотя и подчиненные, но для образования руд металлов и каустобиолитов имеют большое значение. Возникают локально в почвах и водоносных горизонтах на участках гниения органики. Выделяют два подвида барьеров сероводородный и глеевый (без сероводорода и кислорода). Первый – сульфидный – образуется при слиянии сероводородных вод с глеевыми или кислородными. При этом в осадке образуются сульфиды порядка пятнадцати элементов. Особое значение имеют для образования урановых и медных руд (медистые песчаники в красноцветных толщах).

На глеевом барьере при смешении сероводородных и глеевых вод накапливаются лишь медь, уран, молибден, а при слиянии глеевых сильнощелочных (содовые) и кислородных вод накапливается более широкий спектр металлов: медь, уран, молибден, серебро, хром, мышьяк и ванадий. Визуально восстановительные от окислительных барьеров отличаются серой, зеленой и голубоватой окраской за счет соединений двухвалентного железа.

Щелочной барьер образуется при слиянии щелочных вод с более кислыми. Имеет очень важное значение для формирования месторождений разных металлов, так как большинство из последних легко растворимы в кислых водах, а в щелочных выпадают в осадок. Исключением являются лишь редкометалльные и редкоземельные элементы, фтор, бор, алюминий, кремний, которые больше растворимы в щелочных условиях.

Кислый барьер означает смену щелочных условий кислыми. Значение для концентрации металлов невелико по той причине, что в таких условиях большинство из них хорошо растворяются в природных водах. Но на этом барьере могут накапливаться редкометалльные и редкоземельные элементы, фтор, бор, алюминий.

Сульфатно-карбонатный барьер формируется при встрече глубинных хлоридных вод с карбонатными и сульфатными породами или водами.

В результате обменных реакций возникают эпигенетические жилы карбонатов, сульфатов кальция, бария, стронция.

Испарительный барьер образуется при увеличении концентрации рассола при испарении растворителя. Так образуются галогенные месторождения в солеродных водоемах, формируются бескорневые аномалии многих металлов при капиллярном подъеме грунтовых вод в засушливых районах степей и пустынь.

Термодинамические барьеры – это барьеры, связанные с резкими изменениями температуры и давления растворов. Имеют значение для образования всех магматических и постмагматических, метаморфогенных и метаморфизованных горных пород и руд.

Лекция 10. Механические барьеры, их экологическая сущность Механические барьеры широко распространены как в природе, так и в искусственных условиях. На них образуются различные отложения терригенных осадков: грубообломочные, пески, глины. Осаждение происходит при уменьшении энергии среды транспортировки механического материала или возникновения механического препятствия – пороги, изгибы рек, острова, косы. Это также различного рода инженерные сооружения, предназначенные для накопления воды или препятствующие ее току: водохранилища, дамбы, плотины, отвалы горных пород, насыпи.

Как правило, природные концентрации химических элементов на механических барьерах не представляют опасности для живых организмов, так как находятся в форме труднорастворимых минералов, обломков пород.

Техногенные барьеры в основном связаны с гидротехническими сооружениями. На континентах это чаще всего плотины, перегораживающие реки.

Поскольку они преграждают путь как мелким, так и крупным обломкам, то дифференциация веществ на этих техногенных барьерах гораздо меньше, чем на природных. Промышленных скоплений каких-либо химических элементов на техногенных барьерах пока не выявлено. При большой скорости отложения обломочного материала происходит быстрое заполнение водохранилищ терригенным материалом, поэтому теряет смысл построение плотин в горных районах.

Строительство плотин в нижних частях рек и возникновение на них механических барьеров препятствуют выносу терригенного материала в моря. Это в свою очередь может приводить к разрушению пляжей. Так как практически все крупные реки северо-западной части бассейна Черного моря перегорожены плотинами, для предотвращения размыва пляжей в прибрежных ландшафтах этой части моря создаются (с учетом морских течений) специальные железобетонные сооружения, которые не только предотвращают размыв, но и способствуют восстановлению пляжей. Таким образом, создаются новые механические техногенные барьеры.

Осаждение коллоидов из водных потоков на природных механических барьерах не получило широкого распространения, хотя, по мнению ряда исследователей, именно таким путем сформировались мощные толщи лёсса не только в поймах рек, но и в предгорьях. На техногенных барьерах, связанных с плотинами, происходит довольно интенсивное отложение глинистых коллоидных частиц. Особенно широкое развитие этот процесс получил в водохранилищах, созданных в равнинных условиях.

Концентрация соединений, не имеющих природных аналогов, происходит как на техногенных, так и на природных механических барьерах. Поскольку размеры и масса отдельных обломков различны (от обломков различных механизмов и автомобильных покрышек до пробок от бутылок и синтетических кульков), они осаждаются на различных по значимости барьерах практически по всей протяженности загрязненных постоянных и временных потоков, а также на пляжах. К сожалению, масса таких предметов возрастает, и проблема их ликвидации вскоре может стать одной из основных при решении многих экологических задач.

Лекция 11. Биогеохимические барьеры, их экологическая В живых организмах особое значение имеют биофильные элементы (макрокомпоненты), содержание которых составляет в среднем более 0,01 % (кислорода – 70 %, углерода – 18 %, водорода – 10,5 %, кальция – 0,5 %, калия – 0,1 %, азота более – 0,3 %, кремния – 0,2 %, магния – 0,04 %, фосфора – 0,07 %, серы – 0,05 %, натрия – 0,02 %, хлора – 0,02 %, железа – 0,01 %). Содержание других элементов меньше (микроэлементы), но роль некоторых из них функционально важная, и содержание некоторых из них будет выше средних значений для микроэлементов. Определенные виды растений имеют «пристрастие» к некоторым микроэлементам. Береза, ягель, кукуруза концентрируют золото. Такие виды их получают даже собственное название по таким элементам. Существует, например, цинковая (галмейная) флора. Из всех металлов кальция в живых организмах более всего (скелет, зубы).

Если сравнить элементный состав живых организмов с кларками земной коры или горных пород, легко увидеть, что соотношение элементов в организмах иное, что качественно отличает косную и живую материю. Установлено, что организмы избирательно концентрируют в себе необходимые им элементы, часто совершенно не сообразуясь с пропорциями их в окружающей среде.

Биогеохимические барьеры имеют разные масштабы. Глобальным является в целом вся биосфера, растительный покров. Отдельные индивиды растений могут создавать единичные барьеры. К локальным биогенным барьерам, например, относятся колонии сульфатредуцирующих бактерий.

Последние в породах и водах, богатых органикой, разлагают сульфаты и органическое вещество. Кислород из сульфатных радикалов идет для окислительных процессов (дыхание, окисление органики), а сера восстанавливается до сероводорода или до самородного состояния, образуется также и углекислота.

Продуктами такой жизнедеятельности являются так называемые лебедениты, сульфидно-карбонатные породы, часто обнаруживаемые на контакте углеродистых сланцев и магнетитовых кварцитов толщ раннепротерозойского возраста. В них обнаруживаются микроскопические сфероидные углеродистые образования, которые могли принадлежать этим организмам. Микробиологи выделили многочисленные группы современных сульфатредуцирующих бактерий и в засоленных почвах, и в илах солевых озер и морей, в водоносных горизонтах нефтегазовых и угольных месторождений. Перельман подчеркивал огромное значение их деятельности при образовании сульфидных экзогенных месторождений Средней Азии.

При повышенной концентрации химических веществ в почвах, атмосфере, природных водах растения обычно в своем зольном остатке обнаруживают также аномальные концентрации этих элементов. Это используется при биогеохимических методах поисков месторождений или оценке загрязнения территорий. Однако растения, произрастая на геохимических аномалиях при значительных превышениях ПДК, могут испытывать определенный прессинг от избытка элементов, что отражается на внешнем облике, фенологических фазах развития. Это явление получило название тератологических изменений и используется в качестве индикаторного признака экологического неблагополучия.

Лекция 12. Преобладающие особенности поведения химических элементов в зоне гипергенеза Зона гипергенеза отвечает приповерхностной части земной коры, а еще более точно – зоне сочленения литосферы, гидросферы и атмосферы, в пределах которой, собственно, и сформировалась биосфера в условиях относительно низких температур, низкого давления, наличия свободной воды, кислорода, что необходимо для существования сложных белковых молекул, составляющих основу жизни. Эти условия и характеризуют геохимические особенности зоны гипергенеза, интенсивность и направленность химических (биохимических) реакций, характера их продуктов. Окисление, гидролиз и гидратация – вот главные типы химических реакций здесь. Исходным продуктом для них являются все типы горных пород, обнажающихся на поверхности равно как магматические, так метаморфические и осадочные. И чем больше отличаются минеральные ассоциации пород по условиям образования от условий гипергенных, тем существеннее их изменения, как следствие приспособления к изменившимся условиям ОС в полном соответствии с принципом противодействия Ле Шателье.

Вода, гравитация, организмы, сезонные и суточные колебания температур, кислород, углекислота, солнечная радиация – вот основные факторы химического преобразования исходных пород в зоне гипергенеза.

Совместное действие этих факторов приводит к механическому и химическому разрушению горных пород, составляющих их минералов, к разделению (дифференциации) как реликтового (остаточного), так и новообразованных продуктов. Это может происходить на месте залегания пород, и тогда образуется элювий или кора выветривания. При удалении продуктов выветривания и на пути миграции их к промежуточным и конечным базисам эрозии возникает целый каскад генетических типов отложений: делювий, пролювий, аллювий. Все минералы исходных пород имеют разную гипергенную устойчивость, обратную кристаллизационному ряду Боуэна. Поэтому легче всего разрушаются темноцветные минералы, содержащие железо и основания, а из лейкократовых – основные кальциевые плагиоклазы.

Кварц, мусковит, микроклин и некоторые акцессорные минералы оказываются наиболее устойчивыми и образуют механическую компоненту остаточных продуктов выветривания, дальнейшая миграция которых и осаждение на механических барьерах приводит к накоплению песков. При этом минеральный состав песков будет различным в зависимости от скорости денудации и захоронения осадков. В мобильных геоструктурах и горных областях формируются плохо сортированные полимиктовые пески, а в равнинных платформенных – олигомиктовые и мономиктовые пески, в которых доля кремнезема может доходить до 90 %. В них, как и в элювии, могут накапливаться устойчивые акцессорные минералы, такие как циркон, монацит, рутил, ильменит, касситерит, золото, алмаз, платиноиды, давая месторождения россыпей элювиальные, аллювиальные и морские.

Алюмосиликаты и темноцветные минералы при химическом выветривании гидролизуются. При этом в них происходит замещение металлов ионами воды. Водород, вытесняя металлы из решеток первичных минералов, превращает их в глинистые минералы, например в каолинит, в котором из металлов сохраняется лишь алюминий. Так образуются элювиальные глинистые продукты выветривания, которые, по сути, являются кислотной частью продуктов гидролиза. Гидроксил ион мигрирует за пределы коры выветривания и, достигая конечного базиса эрозии, повышает щелочность морских и океанических вод. Щелочи и щелочноземельные элементы, образуя подвижные, легкорастворимые соединения, также мигрируют к конечному базису эрозии, поддерживая его солевой баланс. Новообразованные малоподвижные гидроокислы железа, алюминия, отчасти кремнезема могут входить в состав глин элювия. В условиях латеритного выветривания образуется латерит или боксит, породы, сложенные из устойчивых полуторных окислов железа, алюминия и кремния. Присутствие в составе новообразованных минералов ионов воды или ее молекул, окисных форм железа является наиболее характерной особенностью гипергенных минералов.

Кроме того, если для большинства магматических пород характерно доминирование натрия над калием, то для гипергенных наблюдается обратное соотношение щелочей за счет того, что ион калия имея больший радиус, легче сорбируется глинами.

Щелочноземельные элементы в значительной массе рассеиваются в растворенном виде в природных водах или концентрируются в виде карбонатов в известняках, доломитах, используются организмами для построения скелета или раковин. То же самое относится и к растворимой части кремнезема.

Для зоны гипергенеза характерна так называемая минерализация органики с рассеванием углерода в глинистых, карбонатных породах или образование месторождений горючих ископаемых битумного и каустобиолитового ряда.

Итак, главный результат гипергенеза в отношении химических элементов – это разделение, дифференциация, их во времени и пространстве по плотности и растворимости с образованием новых генетических типов пород: элювиальных, эоловых, гидрогенных. При достаточном геологическом времени формируются коры выветривания в пределах водоразделов на континентах. При денудации последних происходят переотложения продуктов выветривания в пониженных частях суши и в прилегающих морях. Здесь накапливаются наиболее подвижные продукты разрушения первичных горных пород.

Гипергенные процессы и их продукты представляют собой первичную основу для существования живых организмов. Последние, с одной стороны, приспосабливаются к этим процессам, черпая в них энергию и вещество, а с другой стороны – по законам обратной связи трансформируют эту среду, приспосабливая ее для себя. Так образуются биокосные системы, такие как почва, болота, водоемы. Именно в гипергенных условиях формируются геохимические циклы элементов, поддерживающих стабильность и жизнь всей планеты в целом, а также и человека.

Лекция 13. Техногенное рассеивание и концентрирование С точки зрения экологической геохимии, с двадцатого века изменяются условия миграции (внешние факторы). Появляются новые, техногенные источники интенсивного вовлечения химических элементов в геохимический цикл миграции; во многом изменились и сами малые циклы миграции; широкое распространение получила не просто техногенная миграция, а, как выделил из нее А.И. Перельман – миграция социальная, вообще не имеющая природных аналогов. Часть этих изменений носит глобальный (биосферный) характер, часть – региональный или местный.

К глобальным изменениям относят увеличение в биосфере концентрации углекислого газа; уменьшение мощности озонового слоя, вплоть до образования «дыр»; начинающееся повышение температуры в биосфере; ее металлизацию и т. п. К региональным и местным изменениям – резкое увеличение в атмосфере определенных регионов содержания пыли, оксидов серы; повышение концентрации ряда соединений в почвах сельскохозяйственных ландшафтов и т. п. В целом же, как уже отмечалось, идет рост площадей, занимаемых техногенными ландшафтами, за счет биогенных и даже абиогенных ландшафтов. Все эти изменения в биосфере, связанные с первыми периодами формирования ноосферы, внесли свои коррективы в ранее существовавший процесс природной миграции. Таким образом, миграция химических элементов в биосфере (и в ее биогенных, а также техногенных ландшафтах) идет под воздействием как природных, так и антропогенных факторов. При этом роль последних постоянно возрастает.

Относительно условно массу химических элементов, миграция которых в перечисленных формах нахождения связана с начавшимся формированием ноосферы, можно разделить на две группы. К первой относится масса элементов (их соединений), поступление и миграция которых обусловлены работой промышленных предприятий и транспорта, а ко второй – непосредственно сельскохозяйственным производством. Это связано с тем, что вещества, относимые к первой группе, поступают в биосферу преимущественно в местах большого скопления жителей (в населенных пунктах), а вещества второй группы оказывают большое влияние на качество продуктов питания.

Такое разделение удобно и для последующей выработки конкретных рекомендаций по улучшению состояния среды, окружающей человека.

Значительная часть поступающих в атмосферу твердых коллоидных частиц изначально содержит тяжелые металлы, способствуя отмечаемой многими исследователями металлизации биосферы. От металлургических предприятий таким путем поступают в значительных количествах Fe, Mn, Со, As, РЬ, Zn, W, Cu, Cd и др.

В результате осаждения промышленных аэрозолей состав образующихся крупных техногенных аномалий идентичен. При этом во многих лито- и биогеохимических аномалиях коэффициент аномальности ряда элементов, находящихся в наибольших концентрациях и относимых к так называемым приоритетным загрязняющим веществам, может быть в раз выше, чем у других элементов, составляющих эти же аномалии. Крупные лито- и биогeoхимические аномалии, образующиеся за счет осаждения техногенных аэрозолей, часто встречаются вблизи относительно не больших селитебных ландшафтов (регионального и местного значения), а также у рудников и обогатительных фабрик.

Чем больше разноименно заряженных частиц находится в определенной части атмосферы (над отдельным предприятием, городом), тем чаще они сталкиваются, соединяются и оседают (Б.А. Алексеенко, 1994). Расчеты показывают, что скорость оседания коллоидных частиц в воздухе в 600 раз больше, чем в воде.

Итак, чем больше разнообразных предприятий – источников разнозаряженных аэрозолей находится рядом, тем меньше становится дальность переноса частиц аэрозолей. В данном случае, с одной стороны, уменьшаются глобальные (с точки зрения пространственного распространения) последствия атмосферного переноса коллоидов техногенной природы, а с другой стороны, на относительно небольшой территории (обычно с максимальной плотностью населения, среди которого дети с еще только формирующимся организмом) оседает максимум загрязняющих веществ в коллоидной форме. В результате резко возрастает их токсичное воздействие.

Это при учете большого количества крупных промышленных центров в различных частях биосферы позволяет относить последствия рассматриваемого переноса к глобальным явлениям в биосфере. Здесь уместно отметить, что отрицательные последствия концентрации веществ из аэрозолей не всегда пропорциональны массе последних. Миллиграммы аэрозолей Рb, находящиеся в атмосфере городов и попавшие через легкие в организм человека, гораздо опаснее килограммов природных глинистых частиц, переносимых в виде аэрозолей.

В результате осаждения большого количества аэрозолей в черте городов, в их почвах и растениях, повышены концентрации многих химических элементов, и в первую очередь металлов. Почвы значительных по размерам селитебных ландшафтов можно рассматривать как крупные техногенные литохимические аномалии, образовавшиеся преимущественно за счет осаждения коллоидных частиц из атмосферного воздуха. Основными источниками этих частиц являются различные промышленные предприятия и транспорт.

Изучение таких аномалий показало, что, несмотря на различные климатические и ландшафтно-геохимические условия, а также на преобладание в городах различных предприятий, элементный состав всех изучаемых аномалий практически одинаков: Pb, Zn, Cu, Мо, Со, Cr, Ba, Ni, Mn, Y, Ga, Ti, Sr. Однако значения коэффициентов аномальности этих элементов могут существенно отличаться.

Лекция 14. Геохимия природных вод, их классификации и антропогенные изменения Природная вода – это не химическое вещество, а особое биокосное тело, обладающее свойствами самых разных растворов. Температура – важнейший параметр природных вод, который во многом определяет состав водных растворов, условия миграции и формы нахождения элементов, скорость химических реакций. Четко выделяется группа холодных и слаботермальных вод, в которых возможна энергичная бактериальная деятельность.

Несколько условно 40 °С считается ее верхней границей. Эта так называемая «характерная температура Менделеева», при достижении которой происходит резкое изменение ряда физических свойств вод, и в частности ее электропроводности; и это же значение также, сверху ограничивает зону гипергенеза. Выше 40° начинается область гидротермальных процессов, которая разделяется на несколько температурных интервалов. Важным рубежом служит критическая температура, выше которой невозможна жидкая вода (несмотря на высокое давление). Для чистой воды это 374,1°, для сильноминерализованных вод до 450°. При более высоких температурах существуют надкритические растворы, т. е. газовые растворы, в которых мигрируют многие элементы. Особенно характерны летучие хлориды и фториды металлов. При высоких давлениях сильно сжатый водяной пар ведет себя аналогично жидкой воде, молекулы Н2О в нем ассоциированы. Такие газово-жидкие растворы именуют флюидами. Они играют важную роль в формировании многих магматических и постмагматических пород и руд.

Л.Н. Овчинников и В.А. Масалович выделили семь особых температурных точек воды, отвечающих ее структурным превращениям: 4, 40, 85, 165, 225, 340 и выше 400 град. Учитывая эти и другие построения, можно по температуре выделить четыре группы вод:

1) холодные и слаботермальные воды верхней части земной коры (до 40°), 2) горячие и умеренно перегретые (40–200°), 3) сильно перегретые (200–375°), 4) флюидные (выше 375 °С).

Состояние наших знаний позволяет разработать геохимическую классификацию природных вод только для первой группы.

Все воды в природе содержат растворенные газы, ионы, недиссоциированные молекулы, многие – коллоидные частицы. При геохимической классификации необходимо четко определить таксономическое значение каждого компонента вод. Задача эта решалась по-разному. В.И. Вернадский считал воду особым минералом и выделил 485 ее видов, отмечал, что общее их число превышает 1500. Все воды этот ученый разделил на три подгруппы по фазовому состоянию: твердую воду (льды), газообразную (надземные и подземные пары) и жидкую. В жидкой воде были выделены классы пресных, соленых и рассольных вод. Вернадский считал, что классификация должна учитывать не только геохимические особенности вод, но и физикогеологические параметры, характер водовместилищ. На этом основании он выделял царства, подцарства и семейства вод. Так, подгруппа жидкой воды включает царства поверхностных, подземных и глубинных вод. Семейства выделяются по формам нахождения вод в земной коре: семейства озерных, болотных, речных, пластовых и других вод. Это все обыденные понятия, выработанные жизнью, подчеркивал ученый. Большое значение он придавал газовому составу вод, выделял кислородные, углекислые, азотные, метановые сероводородные и водородные воды (таксономическое значение газов выше ионов). Для каждого вида вод Вернадский приводил химический элементарный состав в порядке убывания содержания элементов. Данная классификация по сути ландшафтная, так как она учитывает не только геохимические особенности вод, но и физико-географические и геологические условия их распространения и залегания. По широте охвата и глубине анализа классификация Вернадского намного опередила свое время и сыграла выдающуюся роль в развитии геохимии. Она не потеряла научного значения и в настоящее время.

Возможна в принципе и чисто геохимическая классификация вод.

Развивая идеи Вернадского о роли растворенных газов, А.М. Овчинников разработал «гидрогеохимическую систему природных вод», в которой выделены воды с газами окислительной обстановки (N2, O2, СO2), воды с газами восстановительной обстановки (СН4, H2S), воды с газами метаморфической обстановки (СO2 и др.). Дальнейшую систематику он проводит по соотношению катионов (Na+, К+, Са+2).

В гидрогеохимии нашла широкое признание классификация Перельмана, которая включает 6 таксонов: группа, тип, класс, семейство, род и вид.

В первом таксоне две температурные группы: холодные и горячие до умеренно перегретых (40–200°), каждая из групп разделяются на три типа по окислительно-восстановительным условиям: окислительные, глеевые, сероводородные. В свою очередь типы делятся по рН на 4 класса: сильнокислые (менее 3), слабокислые (3,5–6), нейтральные и слабощелочные (6,5– 8.5), сильнощелочные.

Семейств по общей минерализации природных вод пять:

1. Ультрапресные воды ( 0,1 г/л) широко распространены в природе, к ним относятся многие атмосферные осадки, поверхностные и грунтовые воды материков в районах влажного климата. Эти воды не насыщены практически всеми минеральными соединениями, поэтому из них не осаждаются соли. Наоборот, они обладают большой растворяющей способностью.

2. Пресные воды (0,1–1 г/л) характерны для большинства рек и озер влажного климата, многих грунтовых, пластовых и трещинных вод. Эти воды составляют главную базу питьевого и технического водоснабжения.

3. Солоноватые воды (1–3 г/л) широко распространены в степях, пустынях и сухих саваннах, в артезианских бассейнах. Они насыщены СаСО3, МgСО3, и частично CaSO4. Поэтому растворяющая способность вод ослаблена, при небольшом повышении концентрации из них осаждаются труднорастворимые соли, которые обусловливают карбонатизацию и огипсование почв и пород.

4. Соленые воды (3–36 г/л). К ним относятся океанические, многие поверхностные и подземные воды материков. Это самые распространенные воды нашей планеты.

5. Рассолы ( 36 г/л). Они характерны для некоторых соленых озер, глубоких горизонтов пластовых вод, глубоких трещинных вод изверженных пород. Преобладают хлоридные рассолы. Е.В. Пиннекер делит рассолы на слабые (36–150 г/л), крепкие (150–320 г/л), весьма крепкие (320–500 г/л) и предельно насыщенные ( 500 г/л).

По содержанию органического растворенного вещества выделяется 4 рода вод:

1. Воды, богатые РОВ гумусового ряда, в соединении с которыми мигрируют и многие рудные элементы.

2. Воды, богатые РОВ нефтяного ряда, особенно характерные для глубоких подземных вод нефтегазовых месторождений. Среднее содержание Сорг здесь, по В. М. Швецу, колеблется от 35 до 800 мг/л (максимум 4500 мг/л). В составе РОВ преобладают низкомолекулярные жирные кислоты, обнаружены также нафтеновые кислоты, бензол, толуол, фенолы, спирты, сложные эфиры. Есть и вещества гумусового ряда.

3. Воды, бедные РОВ. К ним относятся воды некоторых горных рек, изверженных пород, аридных районов, высокогорных озер и т. д.

4. Воды, промежуточные по содержанию РОВ, к которым относятся океанические и многие другие воды.

Виды природных вод делятся уже по ионному составу:

Почти все химические элементы мигрируют в ионной форме, но систематическое значение имеют только ведущие ионы, т. е. ионы элементов с высокими кларками – О, Са, Mg, Na, К, Cl, S и др. Редкие элементы из-за низкого кларка содержатся в водах в ничтожных количествах – часто менее n·10–5 г/л (до n·10–14 г/л у Ra). Это исключает существенное влияние их ионов на геохимические свойства вод, т. е. на способность вод определять условия миграции элементов.

Ионный состав вод определяет их важные геохимические особенности, использование в народном хозяйстве и медицине – пригодность для водоснабжения, орошения, лечения болезней и т. д. Поэтому определение в водах шести главных ионов выполняется при любых исследованиях вод.

Объем информации по данному вопросу огромен. Это, естественно, вызвало необходимость классифицировать воды по ионному составу, по преобладанию тех или иных ведущих ионов (при этом учитывают не массовые, а эквивалентные количества ионов).

В зоне гипергенеза в водах наиболее распространены шесть ионов – три катиона (Са2+, Mg2+, Na+) и три аниона (НСОЗ–, SO42–, Cl–). Реже ведущее значение приобретают карбонат-ион (СО3–), гидросульфид-ион (HS–), сульфид-ион (S2–). В гидротермах возрастает роль и других ионов, например фтор-иона (F–). Исключительно велико значение Н+. и ОН–-ионов, по содержанию которых выделяются крупные таксоны – классы вод.

Большинство ионов металлов в водах представлены гидроксокомплексами, полимерными ионами и комплексными соединениями с анионами. Например, U6+ в растворах образует сложный катион уранил UO22+, который нередко дает гидроксокомплексы или входит в состав комплексных анионов. Поэтому в водах в зависимости от их свойств могут присутствовать UO22+, UO2(ОН)+, UO2(СОЗ)2+(Н2О)22–, UO2(CO3)34– и другие ионы, а также недиссоциированные молекулы UO2(ОН)2. Комплексные ионы очень характерны и для термальных вод.

Анализ газово-жидких включений, изучение состава гидротермальных минералов, термодинамические расчеты свидетельствуют о большом разнообразии ионов гидротерм, например для Сu свинца, молибдена. Распространены молибден-урановые комплексы. В.Л. Барсуков показал, что в переносе олова большое значение имеют фторгидроксильные комплексы типа Sn(F, OH)62–.

Среди ведущих ионов в гидротермах большое значение придается хлор-иону (Cl–), многие гидротермы имеют хлоридный состав. Этот ион образует растворимые комплексы типа MeCl+ с большинством металлов.

В связи с широким распространением в водах комплексных ионов обычная форма выражения химических анализов вод в виде простых ионов, как правило, не отражает реального ионного состава вод.

Большинство авторов выделяют по анионному составу гuдрокарбонатные (карбонатные), сульфатные и хлоридные виды воды. Дальнейшее деление проводится по катионам и соотношениям ионов. Число видов вод как наиболее мелкой таксономической единицы велико. Возможно, что рационально выделять виды по анионам, подвиды – по катионам, разности – по их соотношению и т. д. Все классификации вод по ионному составу относятся к холодным и слабонагретым водам. В горячих и перегретых водах состав ведущих ионов существенно меняется, в них большое значение приобретают анионы кремневой, фтористоводородной и других кислот.

Ионный состав вод при всем его большом научном и практическом значении все же часто не определяет геохимическое своеобразие вод. Во многих случаях его роль отступает на задний план, так как в водах химические элементы находятся как в ионной, так и вне ионной форме. Именно поэтому свойства ионов не могут объяснить все особенности водной миграции. Для объяснения специфики некоторых вод, например богатых РОВ, они вообще неприменимы. Использование в подобных случаях данных о шестикомпонентном составе, понятия ион-радиусах и других характеристиках ионов в качестве главных характеристик вод методологически несостоятельно.

Также одной из наиболее принятых в гидрохимии классификаций природных вод по концентрации основных компонентов является классификация О.А. Алёкина, сочетающая принцип деления по преобладающим ионам с количественным соотношением между ними (рис. 5). Все природные воды делятся по преобладающему аниону на три класса: гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные. Каждый класс по преобладающему катиону, в свою очередь, разделен на три группы: кальциевую, магниевую и натриевую. В пределах каждой группы, исходя из соотношения между ионами в эквивалентах, выделено четыре типа вод:

II. HCO3 Ca2+ + Mg2+ HCO3– + S042–.

III. НСО3 + SO42– Ca2+ +Mg2+ + или Cl– Na+.

Тип I – воды в основном слабоминерализованные, образующиеся в результате выщелачивания изверженных пород или ионно-обменных Тип II – воды смешанного происхождения, формирующиеся в результате взаимодействия вод как с осадочными породами, так и с продуктами выветривания изверженных пород. Это преимущественно воды рек, озер и подземные воды малой минерализации.

Тип III – воды, химический состав которых сформировался под влиянием процессов метаморфизации. Это сильноминерализованные подземные воды, а также воды океанов, морей и минеральных озер.

Тип IV – кислые воды, характеризующиеся отсутствием НСО3. Это болотные, шахтные и вулканические воды.

К Л А С С Ы

Г Р У П П Ы

I III I III I III IV III IV III I III IV III IV III I III

II II II II II II II II II

Всего по данной классификации выделяется 27 видов природных вод, которые обозначаются для краткости символами. Класс обозначается символом, выведенным из названия аниона (С – гидрокарбонатный, S – сульфатный, Сl – хлоридный), группа – химическим символом (Са, Mg, Na), тип – римской цифрой. Например, CII Ca – гидрокарбонатная кальциевая, второго типа.

Природные воды имеют огромное экологическое значение для всех без исключения биологических видов, даже для тех, которые приспособлены жить в пустыне. Для водных организмов, а их на нашей планете великое множество, вода – просто среда обитания с определенным веками сложившимся равновесным химическим составом. Диапазон допустимых изменений этого состава удивительно узок, делая это равновесие весьма хрупким.

Вот почему вызывает законное беспокойство у экологов тот огромный поток разнообразных веществ, попадающих в гидросферу в результате хозяйственной деятельности человека, наращивающего свое воздействие на гидросферу. Составлен список приоритетных загрязнителей по их токсичности, массе выбросов, биологической активности, скорости распространения. К числу таких веществ относятся оксиды азота, ПАВ, нефтепродукты, тяжелые металлы, органические вещества. По данным американских ученых человек уже упустил возможность просто определить нормальный геохимический фон природных вод, так как на планете уже не осталось районов, где бы они так или иначе не претерпели изменения своего химического состава под влиянием антропогенных воздействий.

Лекция 15. Геохимия атмосферы и антропогенные изменения Трудно переоценить экологическое значение атмосферы, в том числе и ее химического состава. Если существуют так называемые анаэробные организмы, то высшие организмы, в том числе и человек, приспособились к очень узкому газовому составу – нашему прозрачному защитному плащу, надежно предохраняющему нас от недружественных проявлений космоса.

Уменьшение кислорода всего на два процента смертельно для человека, а увеличение концентрации других также представляет угрозу.

Кроме указанных в табл. 2 газов в атмосфере содержатся SО2, NН3, СО, озон, углеводороды, НСl, НF, пары Нg, I2, а также NO и многие другие в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль).

Гелий Водород Атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения). В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу.

Гетеросфера – это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера.

Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.

Концентрация газов, составляющих нижнюю часть атмосферы (до 100 км), практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2).

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы – около 20 %; масса мезосферы – не более 0,3 %, термосферы – менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000–3000 км.

На высоте около 2000–3000 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильноразреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества.

Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 


Похожие работы:

«Министерство образования Российской Федерации Ярославский государственный университет им П.Г. Демидова В.П. Семерной САНИТАРНАЯ ГИДРОБИОЛОГИЯ Учебное пособие по гидробиологии Издание второе, переработанное и дополненное Ярославль 2002 1 ББК Е 082я73 С 30 УДК 574.5:001.4 Семерной В.П. Санитарная гидробиология: Учеб. пособие по гидробиологии. 2е изд., перераб. и доп. Яросл. гос. ун-т. Ярославль, 2002. 147 с. ISBN 5-8397-0244-7 Данное учебное пособие написано по материалам, собранным автором к...»

«СИМФЕРОПОЛЬСКИ Й УНИ ВЕРСИТЕТ ГЕОГ РАФИЧ ЕСК ИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕД РА ФИЗ ИЧЕСКОЙ ГЕО Г РАФИ И И ОКЕАН ОЛ ОГ И И Ю.Ф.БЕ З РУ КОВ РЕКРЕАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ И КУРОРТОЛОГИЯ УЧЕ БН ОЕ П О СО БИ Е СИМФЕРОПОЛЬ 1998 2 ОГЛАВЛЕНИЕ СИМФЕРОПОЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ГЕОГРАФИИ И ОКЕАНОЛОГИИ Ю.Ф.БЕЗРУКОВ РЕКРЕАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ И КУРОРТОЛОГИЯ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РЕКРЕАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 1.1. РЕКРЕАЦИОННЫЕ ПОТРЕБНОСТИ 1.2. ФУНКЦИИ РЕКРЕАЦИОННОЙ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный университет им. А.М. Горького ИОНЦ Экология и природопользование Биологический факультет Кафедра экологии Биоресурсы горных территорий Учебное пособие Екатеринбург 2008 Предисловие Уральские горы наряду с Кавказом, горами Южной и Восточной Сибири представляют собой значительный горный регион России. Это хорошо видно на любой физической карте, где Урал,...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Международный государственный экологический университет имени А. Д. Сахарова ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ Под общей редакцией профессора С. П. Кундаса Учебно-методическое пособие Минск 2011 1 УДК 620.91:621.311.2:620.97 ББК 31.15 Э65 Рекомендовано к изданию НМС МГЭУ им. А. Д. Сахарова (протокол № 9 от 17 мая 2011 г.) Авторы: Родькин О. И., проректор по учебной работе, доцент кафедры энергоэффективных...»

«ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ Л.П. СОШЕНКО, А.Г. КУХАРСКАЯ СОВРЕМЕННАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ ГОМЕОПАТИЯ Учебное пособие Москва 2008 1 Инновационная образовательная программа Российского университета дружбы народов Создание комплекса инновационных образовательных программ и формирование инновационной образовательной среды, позволяющих эффективно реализовывать государственные интересы РФ через систему экспорта образовательных услуг Экспертное заключение...»

«ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ В.Н. ГРИШИН СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРЕСНОВОДНОЙ АКВАКУЛЬТУРЫ Учебное пособие Москва 2008 1 Инновационная образовательная программа Российского университета дружбы народов Создание комплекса инновационных образовательных программ и формирование инновационной образовательной среды, позволяющих эффективно реализовывать государственные интересы РФ через систему экспорта образовательных услуг Экспертное заключение –...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный университет им. А.М. Горького РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Институт экологии растений и животных А.Г. Васильев, И. А. Васильева, В.Н. Большаков Феногенетическая изменчивость и методы ее изучения Учебное пособие Утверждено постановлением совета ИОНЦ УрГУ Экология природопользования от.09.2007 для студентов и магистрантов биологического...»

«Английский язык в сфере промышленного рыболовства : учеб. пособие / сост. : Г.Р. АбдульА 13 манова, О.В. Федорова Астрахан. гос. техн. ун-т. Астрахань Изд-во ; – : АГТУ, 2010. – 152 с. ISBN 978-5-89154-363-8 Предназначено для аудиторной и самостоятельной работы студентов I–III курсов очной, заочной и дистанционной форм обучения, обучающихся по специальности 111001.65 Промышленное рыболовство. Основной целью сборника является овладение навыками чтения текстов профессиональной направленности. В...»

«0 Новосибирский городской комитет охраны окружающей среды и природных ресурсов Новосибирский институт повышения квалификации и переподготовки работников образования Институт детства Новосибирского государственного педагогического университета Дворец творчества детей и учащейся молодежи Юниор Средняя общеобразовательная школа Перспектива О. А. Чернухин ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ ШКОЛЬНИКОВ В УСЛОВИЯХ РЕАЛИЗАЦИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ СТАНДАРТОВ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ Учебно - методическое пособие Новосибирск...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное учреждение высшего профессионального образования Мичуринский государственный аграрный университет Кафедра земледелия и мелиорации УТВЕРЖДЕНО протокол № 5 методической комиссии агрономического факультета от 24 декабря 2006 г. Методические указания по выполнению лабораторных и самостоятельных занятий по дисциплине Мелиорация на тему: Расчет размеров пруда и плотины для студентов 4 курса агрономического факультета по...»

«Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мичуринский государственный аграрный университет Кафедра общей зоотехнии УТВЕРЖДЕНО протокол № 8 учебно-методической комиссии Технологического института от 20 февраля 2005г. Сельскохозяйственная радиобиология Методические указания по изучению дисциплины и задания для контрольной работы студентам - заочникам по специальности 110401 – Зоотехния; 110305 – Технология...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральный научный клинико-экспериментальный центр традиционных методов диагностики и лечения ФИТОТЕРАПИЯ Методические рекомендации № 2000/63 Москва 2006 Фитотерапия: Методические рекомендации МЗ РФ 2000/63/ Карпеев А.А., Киселева Т.Л., Коршикова Ю.И., Лесиовская Е.Е., Саканян Е.И.// В кн.: Фитотерапия: нормативные документы/ Под общ. ред. А.А. Карпеева, Т.Л. Киселевой - М.: Изд-во ФНКЭЦ ТМДЛ Росздрава, 2006.- С. 9-42....»

«А.М. Ивлев, А.М. Дербенцева, В.Т. Старожилов НАУКИ О ЗЕМЛЕ Курс лекций Владивосток 2006 1 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Дальневосточный государственный университет Академия экологии, морской биологии и биотехнологии Кафедра почвоведения и экологии почв Институт окружающей среды Кафедра физической географии А.М. Ивлев, А.М. Дербенцева, В.Т. Старожилов НАУКИ О ЗЕМЛЕ Учебное пособие Владивосток Издательство Дальневосточного университета...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОУВПО СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ Л.А. Черновский УЧЕНИЕ О ГИДРОСФЕРЕ Утверждено редакционно-издательским советом академии в качестве учебно-методического пособия для студентов, обучающихся по специальности 020804 Геоэкология Новосибирск СГГА 2010 УДК 556 ББК 26.22 Ч493 Рецензенты: кандидат технических наук, профессор СГГА Б.В. Селезнв кандидат биологических наук, зав. лабораторией ИПА СО РАН Н.П. Миронычева-Токарева...»

«ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ И.И.ВАСЕНЕВ Е.Н. ПАКИНА СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ОПТИМИЗАЦИИ АГРОЛАНДШАФТОВ И ОРГАНИЗАЦИИ УСТОЙЧИВЫХ АГРОЭКОСИСТЕМ Учебное пособие Москва 2008 Рецензент: профессор, доктор биологических наук Макаров О.А. Инновационная образовательная программа Российского университета дружбы народов Создание комплекса инновационных образовательных программ и формирование инновационной образовательной среды, позволяющих эффективно...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Удмуртский государственный университет Кафедра природопользования и экологического картографирования О.В. Гагарина ОЦЕНКА И НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД: критерии, методы, существующие проблемы Учебно-методическое пособие Издательство Удмуртский университет Ижевск 2012 УДК 556.5(07) ББК 26.222,8я7 Г 127 Рекомендовано к изданию...»

«МОСКОВСКИЙ ГОРОДСКОЙ ДВОРЕЦ ДЕТСКОГО (ЮНОШЕСКОГО) ТВОРЧЕСТВА ЦЕНТР ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КАБИНЕТ КАТАЛОГ (со ссылками на электронные сетевые публикации) изданных методических, информационных и научных материалов, разработанных специалистами Центра экологического образования МГДД(Ю)Т (или с их участием) за период с 1990 по 2011 год Составитель каталога – Буянов В.Э., заведующий ИМК ЦЭО МГДД(Ю)Т, телефон: 8 (910) 435-12-39, E-mail: buvl@ya.ru; imk-ceo-mgddjut@ya.ru...»







 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.