- •Лекция № 1 Тема: введение
- •Отличие геохимического мышления от химического
- •2 История развития гос
- •2.1 Предпосылки возникновения геохимии окружающей среды
- •2.2 Развитие геохимии окружающей среды
- •3 Связь с другими науками
- •Лекция № 2 Тема: ландшафтно-геохимические системы
- •1 Элементарные ландшафтно-геохимические системы (элементарные ландшафты)
- •2 Каскадные ландшафтно-геохимические системы
- •Лекция № 3 Тема: распределение химических элементов в земной коре
- •1 Понятие о кларке вещества
- •2 Закон Кларка-Вернадского
- •3 Распределения химических элементов в земной коре
- •Лекция № 4 Тема: миграция вещества
- •1 Закон Гольдшмидта. Внутренние и внешние факторы миграции
- •2 Виды миграции химических элементов.
- •3 Типоморфные (ведущие) элементы, принцип подвижных компонентов
- •Лекция № 5 Тема: миграция вещества
- •1 Параметры миграции
- •2 Геохимические барьеры
- •3 Ореолы рассеяния
- •Лекция № 6 Тема: Распределение химических элементов в биосфере
- •1 Кларки живого вещества
- •2 Биогеохимические коэффициенты
- •3 Химический элементный состав организмов
- •Лекция № 7 Тема: Биогенная миграция
- •1 Геохимическая роль живого вещества
- •2 Биологический круговорот атомов
- •3 Количество живого вещества
- •Лекция № 8 Тема: Классификация биогенных ландшафтов
- •1 Классификация биогенных ландшафтов
- •Лекция № 9 Тема: Геохимия почв
- •1 Отличие элювиальных почв от коры выветривания
- •2 Геохимическая структура почв
- •Лекция № 10 Тема: геохимия атмосферы
- •1 Газовый состав атмосферы
- •2 Загрязнение атмосферы
- •Лекция № 11 Тема: геохимия гидросферы
- •1 Химический состав воды зоны гипергенеза. Интенсивность водной миграции химических элементов
- •2 Формирование химического состава поверхностных и грунтовых вод
- •3 Окислительно-восстановительные условия вод
- •4 Щелочно-кислотные условия вод
- •Лекция № 12 Тема: техногенная миграция (техногенез)
- •1 Эволюция техногенеза
- •2 Ноосфера
- •3 Энергетика техногенеза
- •4 Два геохимических типа техногенной миграции
- •Лекция № 13 Тема: техногенные источники загрязнения
- •1 Загрязнение окружающей среды
- •2 Промышленные отходы
- •3 Химизация почв
- •4 Коммунально-бытовые отходы
- •Лекция № 14 Тема: показатели техногенеза. Геохимические аномалии
- •1 Показатели техногенеза
- •2 Законы распределения химических элементов в подсистемах ландшафта
- •3 Техногенные геохимические аномалии
- •4 Количественные показатели загрязнения
- •Лекция № 15 Тема: геохимическая классификация городов и городских ландшафтов
- •1 Основания геохимической классификации городов
- •2 Геохимическая классификация городов
- •Лекция № 15 Тема: основные черты геохимии горнопромышленных ландшафтов
- •1 Классификация горнопромышленных ландшафтов
- •2 Эколого-геохимическая характеристика горнопромышленных ландшафтов
- •Лекция № 17 Тема: агротехногенез
- •1 Типы агротехногенеза
- •2 Источники загрязнения агроландшафтов
- •Лекция № 17 Тема: эколого-геохимический мониторинг
- •Лекция № 18 Тема: здоровье экосистем и человека
- •2 Влияние химических элементов на здоровье человека
- •3 Санитарно-гигиенические нормативы качества природной среды
- •1.1 Геохимические спектры
- •1.2 Анализ радиальной и латеральной структуры ландшафтов
- •2 Гидросфера
- •3 Биосфера
- •4 Эколого-геохимическая оценка антропогенных ландшафтов
- •4.1 Геохимические нормативы качества природной среды
- •4.2 Санитарно-гигиенические нормативы качества природной среды
2 Гидросфера
Для характеристики интенсивности водной миграции А. И. Перельман (1961) предложил использовать коэффициент водной миграции ( Kx), равный отношению содержания элемента х в минеральном остатке воды (mx) к его содержанию в горных породах или почвах (nx), дренируемых этими водами. Так как содержание элемента в водах обычно измеряется в граммах на литр или дм3, а содержание в породах в процентах, то расчетная формула имеет вид:
Kx = mx·100/a·nx ,
где а – сумма минеральных веществ, растворенных в воде (в г/л).
Миграция химических элементов зависит от внешних и внутренних факторов. К внутренним факторам относят свойства химических элементов, зависящие от строения атомов, к внешним – ландшафтно-геохимические условия миграции.
Задание 5. Анализ водной миграции химических элементов в водах зоны гипергенеза и в океанической воде
1. По данным, приведенным в таблице 3, рассчитать коэффициенты водной миграции химических элементов в водах зоны гипергенеза.
2. Выделить группы элементов характеризующиеся разной интенсивность водной миграции в водах зоны гипергенеза.
3. Рассчитать коэффициенты водной миграции химических элементов в океанической и морской воде.
4. Выделить группы элементов характеризующиеся разной интенсивностью водной миграции в океанической и морской воде.
5. Указать химические элементы, обладающие близкими и различными коэффициентами водной миграции в континентальных и океанических водах.
Задание 6. Анализ водной миграции химических элементов в поверхностных водах Республики Мордовия
1. По данным, приведенным в таблице 22, рассчитать коэффициенты водной миграции химических элементов в водах одной из рек протекающей по территории Республики Мордовия.
2. Расставить химические элементы в порядке уменьшения интенсивности их водной миграции.
3. Рассчитать коэффициенты водной миграции химического элемента в реках Мордовии.
4. Провести ранжирование водных потоков по интенсивности водной миграции в них изучаемого химического элемента.
5. Какие факторы (внешние или внутренние) наиболее сильно влияют на интенсивность водной миграции химических элементов в поверхностных водах Мордовии?
Таблица 3 - Среднее содержание химических элементов в водах
Элемент |
Кларк литосферы (nx), мг/кг |
Содержание элементов в водах в зоне гипергенеза (mx), г/л * |
Океаническая и морская вода (mx), % ** |
C |
230 |
- |
3.10-3 |
H |
(0,88) |
- |
10,6 |
N |
19 |
- |
5,2.10-5 |
Ca |
39600 |
0,043 |
4.10-2 |
K |
25000 |
0,00459 |
3,8.10-2 |
Si |
290000 |
- |
3,6.10-4 |
Mg |
18700 |
0,0186 |
0,13 |
P |
930 |
0,0000575 |
6.10-6 |
S |
470 |
- |
8,8.10-2 |
Na |
25000 |
0,0455 |
1,06 |
Cl |
170 |
0,047 |
1,9 |
Fe |
46500 |
0,000547 |
1,1.10-6 |
Mn |
1000 |
0,0000494 |
5,5.10-7 |
Al |
80500 |
0,000279 |
1.10-4 |
Zn |
83 |
0,000034 |
1,1.10-6 |
Sr |
340 |
0,000185 |
1,3.10-3 |
Ti |
4500 |
0,0000107 |
- |
B |
12 |
- |
4,6.10-4 |
Ва |
650 |
- |
5.10-6 |
Cu |
47 |
0,00000558 |
4,5.10-6 |
Zr |
170 |
0,0000013 |
- |
Rb |
150 |
- |
2.10-5 |
Br |
2,1 |
0, 000184 |
6,5.10-3 |
F |
660 |
0,00045 |
1,4.10-4 |
Pb |
16 |
- |
2.10-5 |
Ni |
58 |
0,00000331 |
3.10-8 |
Cr |
83 |
0,0000029 |
- |
V |
90 |
0,00000206 |
3.10-8 |
Li |
32 |
- |
1.10-5 |
Co |
18 |
- |
1.10-8 |
Y |
20 |
- |
5.10-6 |
Mo |
1,1 |
0,00000206 |
1,2.10-7 |
J |
0,4 |
0,0000161 |
3.10-8 |
Sn |
2,5 |
- |
3.10-7 |
As |
1,7 |
- |
1,4.10-6 |
Ga |
19 |
- |
6.10-8 |
Ag |
0,07 |
- |
2,5.10-8 |
Hg |
0,083 |
- |
3.10-8 |
Au |
0,0043 |
- |
6.10-10 |
Минерализация (а) |
|
0,43 г/л |
35 г/л |
* по Шварцеву (приведено по Перельман, Касимов, 1999);
** по Массону (приведено по Алексеенко, 2000)
Задание 7. Анализ водной миграции химических элементов в подземных водах Мордовии
1. По данным, приведенным в таблице 23, рассчитать коэффициенты водной миграции химических элементов в водах водоносного горизонта, распространенного на территории Республики Мордовия.
2. Расставить химические элементы в порядке уменьшения интенсивности их водной миграции.
3. Рассчитать коэффициенты водной миграции одного из химических элементов в различных водоносных горизонтах.
4. Построить графики изменения содержания химического элемента и его коэффициента водной миграции в зависимости от возраста водовмещающих пород.
5. Провести ранжирование водоносных горизонтов по интенсивности водной миграции в них изучаемого химического элемента.
6. Какие факторы (внешние или внутренние) наиболее сильно влияют на интенсивность водной миграции химических элементов в поверхностных водах Мордовии?
Задание 8. Построение карт содержания химических элементов и их интенсивности водной миграции в карбонатном пермско-каменноугольном водоносном комплексе на территории Республики Мордовии
1. По данным, приведенным в таблице 4, рассчитать коэффициенты водной миграции химических элементов в артезианских водах на территории одного районного центра Республики Мордовия.
2. Расставить химические элементы в порядке уменьшения интенсивности их водной миграции.
3. По данным, приведенным в таблице 4, построить карту содержания одного из химических элементов в карбонатном пермско-каменноугольном водоносном комплексе Мордовии.
4. По данным, приведенным в таблице 4 рассчитать коэффициенты водной миграции изучаемого химического элемента в артезианских водах на территории районных центров Мордовии.
5. Построить карту изменения коэффициента водной миграции в карбонатном пермско-каменноугольном водоносном комплексе Республики Мордовия.
6. Провести сопряженный анализ карт содержания химического элемента и его коэффициента водной миграции в артезианских водах Мордовии.
Таблица 4 - Результаты химического анализа воды, отобранной из
артезианских скважин на территории Республики Мордовия в 1998 – 2001 гг.
Место отбора проб |
№ скв.* |
Химический состав (mx), мг/дм3 |
||||||
а** |
Cl |
Ca |
Mg |
Na |
F |
Fe |
||
г. Ардатов |
2466 |
1906 |
52 |
261 |
170 |
87 |
1,89 |
0,87 |
с. Атюрьево |
583 |
447 |
41 |
56 |
27 |
69 |
1,67 |
0,25 |
пгт Атяшево |
47487 |
976 |
119 |
94 |
66 |
143 |
1,76 |
0,52 |
с. Большие Березники |
2059 |
1057 |
461 |
60 |
50 |
457 |
2,00 |
0,85 |
с. Большое Игнатово |
2835 |
2060 |
10 |
317 |
2,4 |
332 |
0,64 |
0,34 |
с. Дубенки |
3360 |
1538 |
325 |
58 |
47 |
418 |
1,90 |
0,60 |
с. Ельники |
26 |
419 |
67 |
68 |
26 |
42 |
0,05 |
0,60 |
пгт Зубова Поляна |
1846 |
472 |
37 |
10 |
9,7 |
155 |
5,60 |
0,03 |
г. Инсар |
2944 |
550 |
50 |
6,0 |
4,9 |
195 |
7,18 |
0,01 |
пгт Кадошкино |
2232 |
577 |
34 |
72 |
38 |
74 |
0,90 |
0,15 |
пгт Кемля |
1792 |
522 |
12 |
90 |
40 |
43 |
0,69 |
1,73 |
г. Ковылкино |
23028 |
683 |
138 |
44 |
36 |
153 |
2,73 |
0,31 |
с. Кочкурово |
3349 |
1189 |
372 |
84 |
73 |
244 |
2,60 |
0,70 |
г. Краснослободск |
3024 |
382 |
30 |
60 |
33 |
30 |
3,30 |
0,30 |
с. Лямбирь |
3344 |
911 |
95 |
108 |
64 |
108 |
2,87 |
0,43 |
пгт Ромоданово |
3274 |
1062 |
139 |
92 |
74 |
161 |
2,02 |
0,21 |
г. Рузаевка |
68459 |
767 |
31 |
78 |
58 |
104 |
1,60 |
0,18 |
г. Саранск |
ПВ*** |
796 |
74 |
66 |
40 |
159 |
1,64 |
0,08 |
с. Старое Шайгово |
3401 |
402 |
18 |
66 |
27 |
46 |
0,40 |
0,40 |
г. Темников |
203 |
384 |
8,0 |
58 |
29 |
40 |
0,38 |
0,30 |
с. Теньгушево |
2934 |
497 |
20 |
56 |
35 |
73 |
1,25 |
0,17 |
пгт Торбеево |
51790 |
512 |
26 |
6,0 |
6,1 |
177 |
5,40 |
0,12 |
пгт Чамзинка |
1664 |
1490 |
347 |
58 |
47 |
404 |
2,23 |
0,50 |
ПДКв**** |
- |
1000 |
350 |
- |
- |
- |
1,5 |
0,3 |
Кларк карбонатных пород (nx), % |
- |
- |
0,015 |
30,23 |
4,7 |
0,04 |
0,033 |
0,38 |
* номер скважины по паспорту;
** а – минерализация, в мг/дм3;
*** Пензятский водозабор;
**** предельно допустимые концентрации (ПДКв), не более (СанПиН 2.1.4.1074-01).