Аннотационное описание дисциплин кафедры химии почв. Профиль «Химия почв» в рамках направления «Почвоведение».

Глинистые минералы в почвах. Строение кристаллических решеток , свойства и происхождение отдельных групп глинистых минералов. Методы изучения глинистых минералов. Принципы идентификации глинистых минералов методами рентгеновского фазового и термического анализов. Образование, трансформация, разрушение и перераспределение глинистых минералов в почвах. Термодинамический подход к оценке устойчивости глинистых минералов в почвах разных природных зон.

Сорбционные свойства почв. Функциональные группы на поверхности минеральных и органических компонентов почв. Типы поверхностных комплексов. Строение поверхности раздела между твердыми частицами почвы и почвенным раствором. Заряд поверхности твердых частиц. Точка нулевого заряда и другие электрохимические характеристики почв. Типы и уравнения изотерм адсорбции. Сорбция с участием специфических и неспецифических органических соединений. Адсорбция катионов. Адсорбция анионов. Изотермы обмена. Уравнения для расчета коэффициентов селективности при бинарном обмене. Расчет термодинамической константы обмена.

Химия гуминовых веществ. Гумусное состояние почв. Состав и строение гуминовых кислот. Методы определения содержания различных групп и фракций Сорг. в почвах, их модификация, применимость для различных почв.  Определение углерода по Тюрину и на экспресс-анализаторе.  Определение коэффициентов экстинции гуминовой кислоты.  ИК-спектроскопия гуминовых кислот. Потенциометрическое титрование гуминовых кислот.  Фракционирование металл-гумусовых комплексов на ионообменной матрице. Определение молекулярных масс гуминовых кислот методом гель-фильтрации.  Фракционирование гуминовых веществ методом гидрофобной хроматографии.

Трансформация органического вещества почв. Номенклатура органического вещества почвы. Органические вещества в почвах: углеводороды, карбоновые кислоты, спирты, альдегиды, жиры, воска, смолы, ароматические соединения,  природные фенольные соединения, полимерные фенольные соединения, пигменты, углеводы; фульвокислоты и индивидуальные органические соединения почвенного гумуса; органические соединения азота и фосфора. Взаимодействие ионов металлов с низко- и высокомолекулярными органическими соединениями почвенного раствора. Взаимодействие органических соединений с минеральными фазами почвы. Сорбция ионов на модифицированных органо-минеральных поверхностях твердой матрицы почв. Роль металл-органических и органо-минеральных взаимодействий в формировании и функционировании почв.

Устойчивость почв к внешнему химическому воздействию. Устойчивость природных систем. Организация и функционирование почвы как системы соединений химических элементов -  фактор и результат устойчивости почвы к химическому воздействию. Учение о биогеохимических барьерах -  теоретическая основа устойчивости химического состояния почв. Механизмы устойчивости почв к загрязняющим веществам различной природы.  Буферная способность почв и ее значение в формировании устойчивости  почв к загрязнению. Использование показателей устойчивости почв к загрязняющим веществам при экологическом мониторинге.

Почвенный экологический мониторинг. Экологический мониторинг: теоретические основы, задачи, методы. Почвенно-химический мониторинг и его место в системе экологического мониторинга. Основы методологии почвенного экологического мониторинга. Оценка качества и нормирование состояния загрязненных почв. Экологическое состояние почв России по результатам почвенного экологического мониторинга. Методы определения показателей состояния почв при почвенном мониторинге и требования к ним. Оценка качества почв при проведении экологической экспертизы и определения экологического и экономического ущербов от загрязнения почв. Пути совершенствования почвенного экологического мониторинга.

Почвенная кислотность и кислотно-основная буферность почв. Соединения алюминия в твердой фазе почвы и в почвенном растворе.  Естественные и антропогенные факторы подкисления почв. Формы и показатели почвенной кислотности. Основы мелиорации кислых почв. Кислотно-основная буферность почв и методы ее изучения и количественной оценки. Основные буферные реакции, протекающие при взаимодействии почв с кислотой и основанием. Концепция буферных зон. Соединения алюминия в твердой фазе почвы и в почвенном растворе, методы определения,  растворимость, влияние на кислотно-основные свойства. Токсичность  растворенных соединений алюминия.

Загрязнение почв тяжелыми металлами. Источники соединений металлов в почвах.  Техногенные источники загрязнения почв металлами. Современные представления о процессах и химических реакциях с участием ионов металлов в почвах. Формы поступления и формы нахождения соединений металлов в почвах. Трансформация техногенных соединений металлов в почвах. Методы определения различных форм соединений металлов. Загрязнение почв соединениями металлов:  вокруг промышленных предприятий, связанное с работой автомобильного и железнодорожного транспорта, в городах и прилегающих к ним территориях.

Нефтяное загрязнение почв. Состав нефти, технологии ее добычи, транспортировки и сопутствующие проблемы. Аналитические методы контроля содержания нефти в почвах. Воздействие нефти на почву. Закономерности миграции и сорбции углеводородов в почвах и ландшафтах. Нормирование остаточного содержания нефти и нефтепродуктов в природных средах. Восстановление загрязненных нефтью территорий.

Методы атомной спектроскопии и масс-спектрометрии в химическом анализе почв. Основы метода атомно-эмиссионной спектрометрии. Источники возбуждения спектров, способы монохромирования и детектирования излучения в АЭС. Эмиссионная фотометрия пламени. Теоретические основы метода атомно-абсорбционной спектрометрии, спектры поглощения и аналитические линии. Источники и детекторы излучения в ААС. Приборы и аппаратура, применяемые в АЭС и ААС. Применение методов ААС, АЭС и фотометрии пламени в химическом анализе почв, возможности и ограничения. Основы метода масс-спектрометрии. Способы ионизации и фрагментации в масс-спектрометрии. Типы масс-анализаторов и принципы детектирования. Хромато-масс-спектрометрия и тандемная масс-спектрометрия. Применение масс-спектрометрии в химическом анализе и почв почвенно-экологическом мониторинге.

Методы исследования твердой фазы почвы. Особенности методов пробоподготовки в химическом анализе почв и грунтов, сложности и артефакты. Экстенсивные и инструментальные методы пробоподготовки. Методы извлечения минеральных соединений из почвы, современное аппаратурное обеспечение. Методы извлечения органических соединений из почвы, типы экстракции. Методы концентрирования и очистки проб. Рентгеновский фазовый анализ. Принцип работы рентгеновского дифрактометра. Основные приемы пробоподготовки при рентгендифрактометрии, приготовление препаратов. Основные принципы диагностики минералов методом рентгендифрактометрии, базальные и общие рефлексы. Методы количественного рентгендифрактометрического анализа, использование компьютерных программ.

Методы молекулярной спектроскопии и люминесценции. Основы молекулярной спектроскопии. Электронные спектры поглощения. Фотометрические методы количественного анализа, применяемая аппаратура. УФ- и видимая спектрофотометрия в анализе объектов окружающей среды. Инфракрасные спектры поглощения. Основы Фурье-спектрометрии. Аппаратура и методы ИК-спектрометрии, способы подготовки образцов. Природа и виды люминесценции, типы флуорофоров. Люминесцентный анализ, аппаратура для флуоресцентной спектроскопии. Области применения флуориметрии в анализе объектов окружающей среды.

Методы хроматографического анализа. Особенности хроматографии как аналитического метода. История развития и области применения хроматографии. Основы теории хроматографического процесса. Классификация хроматографических методов. Типы колонок и фаз. Задачи и приемы хроматографического анализа. Способы идентификации разделяемых компонентов, возможности гибридных методов. Газохроматографические системы, современное аппаратурное обеспечение. Способы ввода пробы в газовый хроматограф. Детекторы для ГХ, строение и возможности применения. Основные узлы высокоэффективного жидкостного хроматографа. Система подачи элюента и детекторы для ВЭЖХ. Подвижная и неподвижная фаза в жидкостной хроматографии. Особенности различных типов жидкостных хроматографических систем, используемое оборудование. Применение хроматографии в экологическом анализе и почвоведении.

Спектральная отражательная способность почв. Природа и свойства световых волн. Природа окраски органических и неорганических соединений. Показатели и способы оценки цвета. Взаимодействие света с почвой. Влияние физических факторов и компонентного состава  почв на спектральную отражательную способность. Спектральная отражательная способность почв разных генетических типов. Дистанционные методы исследования спектральной отражательной способности почв и их практическое применение при картографировании, мониторинге засоления, нефтезагрязнения и  для количественной оценки некоторых почвенных свойств.

Окислительно-восстановительные процессы в почвах. Реакции с переносом электронов в почвах.  Показатели Eh, pe, rH_2. Компоненты почвы, способные к реакциям окисления-восстановления (оксиды и гидроксиды железа и марганца, соединения азота и серы, железосодержащие слоистые алюмосиликаты). Факторы, определяющие ОВП в почвах: температура, содержание кислорода, влажность, функционирование биоты.  Влияние  свободных  радикалов  на скорость окислительно-восстановительных реакций. Ферменты как переносчики электронов. Методы определения Eh в лабораторных и полевых исследованиях. Влияние ОВП на геохимию железа и марганца в ландшафте. Способы количественной оценки окислительно-восстановительного состояния почв. Окислительно-восстановительные режимы почв.

Химия микроэлнментов в почвах. Понятия «микроэлемент», «тяжелый металл», «металлоид». Принципы классификации тяжелых металлов. Общее представление о состоянии химического элемента в почве. Механизмы взаимодействия микроэлементов с почвенными компонентами. Механизмы токсического действия микроэлементов. Природные и техногенные источники, типичные уровни содержания в почвах различных типов, взаимодействие с почвенными компонентами, факторы, влияющие на подвижность и биологическую доступность, токсическое действие на живые организмы. Мероприятия по снижению токсичности и по регулированию подвижности элементов в почвах. Методы определения фракционного состава микроэлементов в почвах. Инструментальные методы количественного определения микроэлементов в почвах и вытяжках из них. Методы, использующие индуктивно-связанную плазму.  Рентген-флюоресцентные методы.

 

Аннотационное описание дисциплин кафедры химии почв. Профиль «Экологическая безопасность» в рамках направления «Экология и природопользование»

Неорганические загрязняющие вещества в техногенных экосистемах. Классификация неорганических загрязняющих веществ. Природные и техногенные источники неорганических загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Современные представления о процессах и химических реакциях с участием ионов металлов в почвах и сопредельных средах. Формы нахождения химических элементов в почвах и сопредельных средах  и формы поступления загрязняющих веществ. Экспериментальные методы изучения. Особенности загрязнения почв некоторыми специфическими группами неорганических загрязняющих веществ.

Органические загрязняющие вещества в экосистемах промышленных зон и урбаэкосистемах. Понятия «промышленная зона» и «урбоэкосистема». Производственные, отраслевые и бытовые источники органических загрязняющих веществ (ОЗВ).Поведение ОЗВ в воздушной и в водной средах, в почвах. Особенности эколого-аналитического мониторинга ОЗВ.

Нормирование антропогенных воздействий и качества окружающей среды. Основные принципы и проблемы формирования системы экологического нормирования. Теоретические основы формирования техногенных нагрузок. Практические подходы к оценке качества природной среды. Правовые основы экологического нормирования и стандартизации. Виды экологических стандартов. Экологическое нормирование воздействий на атмосферу, в сферах водопользования, землепользования, обращения с отходами и использования объектов флоры и фауны. Зарубежный опыт оценки качества окружающей среды.

Методы контроля качества окружающей среды. Специфика контроля  качества различных природных сред.  Принципы деятельности аккредитованных аналитических лабораторий. Основы химической метрологии. Контроль качества анализов. Инструментальные методы определения тяжелых металлов в природных объектах. Определение валового содержания тяжелых металлов в почвах и растениях. Формы соединений тяжелых металлов в почвах и методы их выделения из почв. Тяжелые металлы в природных водах и в воздухе. Методы и способы оценки качества воды. Методы контроля качества окружающей среды, связанного с загрязнением органическими веществами.

Экологическая безопасность производств в России: технологические и региональные аспекты. Промышленная экология: основные понятия, значение, принципы. Общие и специфические виды влияния различных видов производств на природные среды. Технологические и региональные аспекты безопасности производственной деятельности  в РФ. Экологическая безопасность производств энергетических, топливно- технологических отраслей, металлургических предприятий, транспортных средств, предприятий машиностроения,  химической, легкой, пищевой, строительной, полиграфической промышленности. Обеспечение экологической безопасности ландшафтов, нарушенных твердыми бытовыми отходами разных отраслей производства. Опыт и эффективность применения практических мер по обеспечению экологической безопасности различных видов производственной и коммунально-бытовой деятельности.

Анализ экологических ситуаций в зонах аварий и техногенных катастроф . Понятие аварии и техногенной катастрофы. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. Классификация экологической обстановки по возрастанию степени экологического неблагополучия. Принципы организации контроля за состоянием окружающей среды на предприятиях металлургической, энергетической, нефтедобывающей и горной отраслей. Последствия аварий на производствах одного типа, расположенных в разных природных зонах. Требования к организации системы охраны окружающей среды на производствах  одного типа, расположенных в разных природных зонах. Методологические подходы к оценке экологического ущерба в зонах аварий и техногенных катастроф.

Проблемы экологической безопасности при газо- и нефтедобыче. Состав нефти. Основные блоки технологического процесса добычи нефти, элементы инфраструктуры нефтепромысла. Аварийные разливы нефти. Аналитические методы контроля содержания нефти в природных средах. Воздействие нефти на компоненты экосистем суши. Закономерности миграции и сорбции углеводородов в почвах и ландшафтах. Нормирование остаточного содержания нефти и нефтепродуктов в природных средах.

Экологическая опасность и риск применения пестицидов, ядохимикатов и удобрений. Поведение пестицидов в объектах окружающей природной среды. Экологические проблемы использования пестицидов. Экологическая опасность и экологический риск при использовании пестицидов. Моделирование поведения пестицидов: модели, входные сценарии, прогноз. Российские стандартные сценарии (регионы, типы  и свойства почв, климат, сельскохозяйственные культуры; параметры свойств пестицида). Модель PETE. Нормирование содержания пестицидов в водах, почвах и сельскохозяйственной продукции. Системы регулирования обращения пестицидов в России и мире.

Расчет критических нагрузок поллютантов на экосистемы. Концепция критических нагрузок. Эмпирические критические нагрузки. Критические нагрузки кислотобразующих соединений ,  критические нагрузки для процесса эвтрофикации. Статические модели.  Простая модель материального  баланса. Химические критерии и критическое значение снижения величины кислотонейтрализующей способности. Расчет критических нагрузок  подкисляющих и эвтрофицирующих соединений на наземные и на водные экосистемы. Расчет  критических нагрузок кадмия, свинца и ртути  на наземные и водные экосистемы. Задачи динамического моделирования. Динамические модели (VSD, SMART, SAFE, MAGIC): основные понятия и уравнения.

Рекультивация и ремедиация загрязненных и нарушенных территорий и акваторий. Современные технологии рекультивации нефтезагрязненных земель и водных объектов: приемы технической рекультивации, методы микробиологической очистки, методы реагентного обезвреживания, агротехническая рекультивация, фитомелиорация; технологии рекультивации шламовых амбаров; оценка качества проведения рекультивации, критерии приемки рекультивированных земель и водных объектов . Нормативно-правовая база проведения природовосстановительных работ

Использование природных и модифицированных глинистых минералов для ремедиации природных сред и создания изоляционных барьеров. Строение кристаллических решеток и сорбционные свойства глинистых минералов. Способы модификации и активации глин. Использование природных и модифицированных глинистых наноматериалов для очистки природных сред от тяжелых металлов, органических поллютанов, радионуклидов и для создания барьеров при захоронении токсичных отходов. Использование природных и модифицированных глинистых наноматериалов как катализаторов биохимических реакций разложения сорбированных токсичных веществ.

 

ХИМИЯ ПОЧВ БАКАЛАВРЫ

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВ И ГЛОБАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА

Рассматриваются понятия о климате и погоде, внешние и климатообразующие факторы. Анализируется состояние глобальной климатической системы как функции климатообразующих процессов в различной географической обстановке. Кратко освещаются основные этапы формирования оболочек Земли (лито, гидро, атмо, био, педосфер) и их влияние на содержание СО₂ и других парниковых газов в атмосфере Земли и формирование климата. Рассматривается климат различных геологических эпох и предполагаемые изменения климата в 21 веке. Оцениваются основные компоненты цикла углерода в оболочках земли, роль органического вещества почв и углекислотного выветривания в глобальном цикле углерода. Рассматриваются механизмы положительной и отрицательной обратной связи между концентрацией парниковых газов, температурой Земли и основными пулами углерода в оболочках Земли. Анализируются основные процессы формирования пула органических соединений почвы, факторы, определяющие соотношение пулов органических соединений с различной степенью устойчивости к микробному разложению, механизмы стабилизации органического вещества в почвах. Оцениваются вероятные изменения содержания гумуса в почвах при различных климатических сценариях, возможности и ограничения секвестрации углерода почвенным почвами.

ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ В ПОЧВАХ

В курсе рассмотрены строение кристаллических решеток, свойства и проблемы происхождения наиболее широко распространенных в почвах глинистых минералов, методы их изучения и изменение в ходе почвообразования. Детально анализируются сорбционные свойства глинистых минералов с точки зрения поведения в почвах некоторых элементов питания растений и ряда загрязняющих химических соединений. Обсуждаются основные методы, используемые в целях диагностики глинистых минералов в составе тонкодисперсных почвенных фракций – рентгеновский фазовый анализ, термические методы и некоторые химические методы. Рассмотрены процессы образования, трансформационных изменений, разрушения и перемещения глинистых минералов в почвах, механизмы и диагностические критерии этих процессов. Описаны закономерности профильного распределения основных групп глинистых минералов в почвах зонального ряда и в некоторых интразональных почвах, имеющих широкое распространение на территории России. Анализируется изменение содержания и состава глинистых минералов под влиянием различных антропогенных воздействий. Приведены примеры использования термодинамического подхода к оценке устойчивости глинистых минералов при известном составе почвенного раствора.

СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

B курсе рассматриваются природа copбциoнныx центров на поверхности органических и минеральных компонентов твердой фазы почв, строение поверхности раздела твердая фаза почвы ↔ почвенный раствор, механизмы поглощения почвами различных соединений, в том числе соединений элементов питания и загрязняющих веществ; дается вывод математических уравнений, используемых при описании процессов aдcopбции и катионного o6мeнa.

ХИМИЯ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ

Данный спецкурс дает представление о гумусном состоянии почв и закономерностях его формирования в различных природных зонах, о составе и строении гуминовых кислот. Студенты знакомятся с методами определения содержания различных групп и фракций Сорг. в почвах, их модификациями, применимостью для различных почв, определением коэффициентов экстинкции гуминовой кислоты, с ИК-спектроскопией гуминовых кислот, KBr-техникой, потенциометрическим титрованием гуминовых кислот, фракционированием металл-гумусовых комплексов на ионообменной матрице, определением молекулярных масс гуминовых кислот методом гель-фильтрации.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОЧВАХ

Курс направлен на изучение окислительно-восстановительных процессов в почвах. В курсе дается определение окислительно-восстановительного потенциала и обсуждаются основные потенциал-определяющие системы в почвах. Дается комплексная оценка окислительно-восстановительного состояния почв. Подробно рассматривается участие окислительно-восстановительных реакций в разрушении и трансформации глинистых минералов. Излагаются принципы регулирования окислительно-восстановительного режима почв.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Цель дисциплины - подробное изучение процессов, происходящих при загрязнении экосистем неорганическими загрязняющими веществами; ознакомление с методами химического анализа, обработки и интерпретации их результатов для всесторонней оценки влияния техногенного загрязнения на экосистемы. Задачи дисциплины - изучение современных представлений о процессах и химических реакциях, происходящих в экосистемах с участием неорганических загрязняющих веществ; Изучение современных методов определения неорганических загрязняющих веществ в объектах окружающей среды, включая методы их выделения из анализируемых объектов и инструментальные методы измерения; Изучение принципов, методов и критериев оценки загрязнения экосистем неорганическими загрязняющими веществами.

 

ДИСЦИПЛИНЫ ПО ВЫБОРУ

ОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА В ЭКОСИСТЕМАХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗОН И УРБОЭКОСИСТЕМАХ

Дисциплина дает представление о техногенных источниках и объемах поступления, особенностях токсического действия, распределения и трансформации различных классов органических загрязняющих веществ в пределах экосистем промышленных зон и городов; знакомит с исследовательской методологией в области мониторинга различных групп органических загрязняющих веществ; формирует способность применять и разрабатывать новые инновационные технологии на основе приобретенных навыков и компетенций в сфере анализа поступления, накопления и трансформации органических веществ техногенного происхождения в антропогенноизмененных экосистемах.

РАСЧЕТ КРИТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПОЛЛЮТАНТОВ НА ЭКОСИСТЕМЫ

В курсе излагается концепция расчета критических нагрузок поллютантов на экосистемы, обсуждаются реакции и процессы с участием соединений серы и азота в тропосфере, почвах и пресноводных водоемах, рассматриваются эффекты воздействия этих соединений на компоненты экосистем и методологические подходы к расчету критических нагрузок соединений серы и азота в отношении эффектов подкисления и эвтрофикации на наземные и пресноводные экосистемы. Дается представление о принципах расчетов критических нагрузок при загрязнении почвы тяжелыми металлами. Обсуждаются вопросы ограничения использования концепции критических нагрузок с использованием модели SMB и необходимости проведения динамического моделирования.

ФАКТОРЫ УЯЗВИМОСТИ КОМПОНЕНТОВ ЭКОСИСТЕМ К ВОЗДЕЙСТВИЮ КИСЛОТНЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ РЕАГЕНТОВ

Рассматриваются естественные и антропогенные факторы подкисления почв, проблемы почвенной кислотности, понятие кислотно-основной буферности почв, общие сведения о химии, педохимии и геохимии алюминия, основные группы соединений алюминия в твердой фазе почв и в почвенном растворе. Рассматриваются вопросы формирования щелочности в почвах и водных экосистемах. Обсуждаются основные механизмы негативного влияния кислотных и щелочных реагентов на почвы, растительность и другие компоненты экосистем.

ОСАДКИ СТОЧНЫХ ВОД: СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

Курс знакомит бакалавров с понятиями осадки сточных вод, их свойствами, методами использования в сельском и городском хозяйствах, возможные методы утилизации, нормативными документами о качестве осадков сточных вод и их безопасности.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПОЧВ

Данный курс знакомит бакалавров с понятиями мониторинга почв, а также экологического мониторинга почв. На курсе бакалавры обучаются основным задачам мониторинга, учатся выбирать показатели для мониторинга в соответствии с нормативными документами, учатся планировать экологический мониторинг почв. Цель дисциплины: освоение студентами теории и методологии экологического мониторинга почв, овладение методологией и методами процедуры проведения экологического мониторинга почв, подготовка студентов к умению разрабатывать стратегию почвенного экологического мониторинга, овладевать методами его выполнения, приобретать практические навыки и компетенции в сфере экологии. Задачи дисциплины: 1) формирование способности обосновывать и выбирать информативные показатели контролируемых свойств почв, критерии оценки состояния почв; 2) формирование способности обосновывать и выбирать методы анализа и оценки экологического состояния загрязненных почв; 3) формирование способности анализировать полученные при проведении почвенного мониторинга результаты, 4) формирование способности понимать, излагать и критически анализировать базовую информацию при анализе экологического состояния контролируемых почв, прогнозировать изменение экологического состояния почв.

ХИМИЗМ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ

Данный курс знакомит магистров с видами засоления почв, типами засоления в зависимости от природно-климатических условий. Магистры получают знания о первичном и вторичном засолении почв, процессах протекающих в этих почвах. Раскрываются возможности использования засоленных почв, а также методы их мелиорации.

ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. ЧАСТЬ 1.

Дисциплина знакомит студентов с теоретическими основами оценки химического состояния природных объектов (почв, вод, растительности, донных отложений) – их состава (валового, вещественного, группового), свойств (катионообменных, кислотноосновных) и почвенных процессов. Задачи курса: научить студента выбору показателей химического состояния объектов окружающей среды, необходимых для решения научных и производственных проблем; выбору методов их определения; принципам интерпретации уровней показателей и практическим навыкам химического анализа природных объектов с использованием современных методов измерения.

СПЕКТРАЛЬНАЯ ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ

Рассмотрены теоретические основы теории цветности органических и неорганических соединений, терминологический аппарат, используемый в молекулярной спектрометрии видимого диапазона, количественные показатели спектров. Обсуждаются понятия спектральной отражательной способности и цвета почв, показатели, используемые для их выражения и оценки, характеристики и способы измерений. Дается анализ различных колориметрических систем, методов и приборов для измерений спектров отражения и цвета почв, особенностей их использования применительно к почвам. Обсуждены вопросы влияния источника освещения, способы перехода от спектров отражения к цветовым показателям, измеренным в разных цветовых пространствах. Рассмотрена система представлений о природе цветности почв, количественных закономерностях отражения света почвами в зависимости от их вещественного состава и физического состояния. Анализируются особенности формирования спектральной отражательной способности почв разных генетических типов. Рассматриваются примеры и возможности использования показателей отражения и цвета почв при диагностике и классификации почв, дистанционном мониторинге.

ХИМИЯ ПЕСТИЦИДОВ В ПОЧВАХ

Рассматриваются история пестицидов, терминология, назначение, регламенты применения, виды препаративных форм, способы использования, виды классификации пестицидов. Показаны связи химического строения и свойств пестицидов, механизмы действия гербицидов, инсектицидов, фунгицидов, регуляторов роста. Анализируются пути поступления пестицидов в почвы, механизмы трансформации, миграции, разложения, влияющие факторы. Перечисляются способы изучения процессов сорбции, миграции, скорости деструкции в лабораторных и полевых условиях, используемые показатели, методология испытаний. Проводится разбор методов моделирования поведения пестицидов в почвах и водных объектах. Рассматриваются основные эмпирические и физические обоснованные модели, алгоритмы, входные и выходные данные, пошаговый подход к прогнозированию остаточных концентраций. Рассматриваются основные показатели экотоксичности пестицидов в отношении нецелевых организмов. Обсуждаются понятия экологического риска и экологической опасности, их критерии, индикаторы и индексы опасности, классификации и расчет (прогноз) показателей опасности и риска. Разбирается процедура и порядок регистрации препаратов пестицидов в РФ, законодательные основы регулирования обращения пестицидов в России и мире.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ ДЛЯ РЕМЕДИАЦИИ ПРИРОДНЫХ СРЕД

В курсе даются основы кристаллографии глинистых минералов, обсуждаются вопросы о сорбционных свойствах отдельных групп глинистых минералов и их роль и в защите окружающей среды. Рассматриваются методы изучения глинистых минералов и способы модификации глин и глинистых минералов в целях повышения их химической активности. Подробно обсуждаются возможности использования природных и модифицированных глинистых наноматериалов для очистки природных сред от тяжелых металлов, органических поллютантов и радионуклидов.

ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЕЙ СРЕДЫ. ЧАСТЬ 2.

Специфика контроля качества различных природных сред. Принципы деятельности аккредитованных аналитических лабораторий. Основы химической метрологии. Контроль качества анализов. Методы и способы оценки качества почв, грунтов, торфов и воды. Методы контроля качества окружающей среды, связанного с загрязнением органическими веществами.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВ В РОССИИ

Данный курс знакомит бакалавров с понятиями антропогенной деградации, экологической безопасности, типологии производств РФ. Курс позволит понимать какие производства несут какую антропогенную нагрузку и каким образом возможно ее снижение. Цель дисциплины: овладение системой знаний о формировании экологической обстановки в зоне воздействия производств различного профиля, действующих в различных условиях их функционирования (природных, народно-хозяйственных, региональных) и о методах обеспечения экологической безопасности этих производств. Задачи дисциплины -формирование у учащихся способности - обосновывать и выбирать информативные экологические показатели функционирования производств разных технологических отраслей (топливной энергетики, черной и цветной металлургии, машиностроения, химической промышленности и других) со специфическими видами вредного влияния их на окружающую среду, - выявлять влияние специфических региональных особенностей этих производств (природных, народно-хозяйственных, технологических условий) на экологическое состояние окружающей среды, - вырабатывать меры снижения негативного влияния производственной деятельности человека на окружающую среду, - прогнозировать изменение экологического состояния природных сред.

НОРМИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Дисциплина дает представления о принципах устойчивости природных систем к антропогенным воздействиям, теоретических и методических подходах и концепциях к разработке систем экологических нормативов, механизмов экономической регламентации природопользования; предполагает знакомство с исследовательской методологией при проведении научных оценок допустимого воздействия на природные системы и природных емкостей территорий; формирует способность применять и разрабатывать новые инновационные технологии на основе приобретенных навыков и компетенций в сфере экологического нормирования.

ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ НЕФТЕДОБЫЧЕ

Рассматриваются роль нефти в современной цивилизации и масштабы загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами. Дается представление об основных блоках технологического процесса добычи нефти, элементах инфраструктуры нефтепромысла, основных факторах негативного влияния нефтедобычи на природную среду, составе нефтей, методах экстракции нефтепродуктов из почв и количественного определения массовой доли нефтепродуктов в почвах, водах и атмосферном воздухе. Анализируются основные механизмы влияния нефти и ее компонентов на морфологические, физические, химические свойства почв и почвенную биоту, на донные отложения и гидробионтов. Оценивается влияние минерализованных пластовых вод на почвы (техногенный галогенез), рассматриваются закономерности миграции и сорбции углеводородов в почвах и ландшафтах, рассматриваются принципы экологического нормирования качества почв и водных объектов, существующие нормативные документы в области оценки качества почв и водных объектов, принципы разработки нормативов допустимого остаточного содержания нефти в почвах и донных отложениях, современные технологии рекультивации нефтезагрязненных земель и водных объектов.

РОЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ С ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТЬЮ В ТРАНСФОРМАЦИИ ПОЛЮТАНТОВ

В курсе излагаются основные понятия теории окислительно-восстановительных процессов, их протекании в различных природных средах. Подробно излагаются современные способы ремедиации природных сред с использованием окислительновосстановительных реакций (ОВР). Обсуждаются приемы с использованием ОВР для очистки почв от тяжелых металлов, мышьяка, органических поллютантов с использованием Fe0 , перхлоратов, перекиси водорода, озона, перманганата калия и дитионита. Рассматривается концепция in situ реактивных зон и возможность использования проницаемых окислительно-восстановительных барьеров в технологиях ремедиации почв и грунтов.

БИОСФЕРНЫЕ ФУНКЦИИ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ

Данный курс знакомит студентов-бакалавров с функциями гуминовых веществ в биосфере. Рассказывает о возможностях использования различных гуминовых веществ в сельском хозяйстве, медицине, рекультивации загрязненных почв, торфов, грунтов, шламов. Описывает влияние на растения, возможности применения гуминовых веществ в качестве стимуляторов роста. Курс знакомит с многообразием источников органического сырья для получения гуминовых веществ и влиянием условий гумификации на химические свойства гуминовых веществ.

 

ХИМИЯ ПОЧВ МАГИСТРЫ

МЕТОДЫ АТОМНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ И МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ В ХИМИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ ПОЧВ

Курс дает теоретические основы и практические навыки в использовании методов атомно-эмиссионного, атомно-абсорбционного и масс-спектрометрического анализа при исследовании почв, природных вод и других природных объектов.

ПОЧВЕННАЯ КИСЛОТНОСТЬ И КИСЛОТНО-ОСНОВНАЯ БУФЕРНОСТЬ ПОЧВ

Рассматриваются естественные и антропогенные факторы подкисления почв, проблемы почвенной кислотности, понятие кислотно-основной буферности почв, общие сведения о химии, педохимии и геохимии алюминия, основные группы соединений алюминия в твердой фазе почв и в почвенном растворе, процессы с участием подвижного алюминия в почвах внетропических гумидных областей; особое внимание уделено токсичным свойствам соединений алюминия, токсичным эффектам и показателям для оценки токсичности соединений алюминия.

МЕТОДЫ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА В ПОЧВОВЕДЕНИИ

Дисциплина дает представления о теоретических и практических основах хроматографического анализа; знакомит с современной научной информацией о возможностях и особенностях инструментальных методов газовой и жидкостной хроматографии; позволяет освоить исследовательские методологии в области качественной идентификации и количественного определения различных классов соединений в объектах окружающей среды с использованием новейшего аналитического оборудования для газовой и жидкостной хроматографии.

НЕФТЯНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ

Рассматриваются роль нефти в современной цивилизации и масштабы загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами. Дается представление об основных блоках технологического процесса добычи нефти, элементах инфраструктуры нефтепромысла, основных факторах негативного влияния нефтедобычи на природную среду, составе нефтей, методах экстракции нефтепродуктов из почв и количественного определения массовой доли нефтепродуктов в почвах. Анализируются основные механизмы влияния нефти и ее компонентов на морфологические, физические, химические свойства почв и почвенную биоту. Оценивается влияние минерализованных пластовых вод на почвы (техногенный галогенез), рассматриваются закономерности миграции и сорбции углеводородов в почвах и ландшафтах, рассматриваются принципы экологического нормирования качества почв, существующие нормативные документы в области оценки качества почв, принципы разработки нормативов допустимого остаточного содержания нефти в почвах, современные технологии рекультивации нефтезагрязненных земель.

БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГУМУСООБРАЗОВАНИЯ

Курс “Биохимические основы гумусообразования” посвящен проблеме образования гумуса и его специфических (гуминовых) веществ, роли микроорганизмов и их внеклеточных окислительных и гидролитических ферментов в этом процессе. Рассматриваются биосферные функции органического вещества почв, процессы стабилизации органического углерода в зависимости от биоклиматических условий почвообразования; современные представления о составе органического вещества почвы, проблемы номенклатуры, терминологии и генезиса гумусовых веществ. Рассматривается состав органических остатков различных организмов-гумусообразователей, роль фенольных соединений в гумификации. Отдельный раздел курса посвящен классификации ферментов и основам ферментативной кинетики, а также роли оксидоредуктаз в процессах образования и трансформации веществ гумуса. Особое внимание уделяется реакциям на границе раздела фаз (гетерофазный биокатализ). Рассматривается роль абиотических каталитических реакций в гумусообразовании. Заключительный раздел курса посвящен особенностям процессов гумификации под высшей и низшей растительностью, реконструкции процессов гумификации в долигниновой биосфере.

 

ДИСЦИПЛИНЫ ПО ВЫБОРУ

КИНЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ИЗУЧЕНИЮ ПОЧВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Излагаются основные принципы кинетического подхода к изучению почвенных процессов. Рассматриваются методология и методы исследования кинетики почвеннохимических процессов: сорбция-десорбция катионов и анионов, труднорастворимых оксидов и гидроксидов металлов, кварца, кремнезема и полевых шпатов, кинетика процессов выветривания и растворения глинистых минералов. Обсуждаются механизмы и скорость растворения глинистых минералов в условиях педогенеза и подходы к диагностике этого процесса.

СПОСОБЫ МОДИФИКАЦИИ СЛОИСТЫХ СИЛИКАТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ СОРБЕНТОВ

В курсе обсуждаются возможности модификации слоистых алюмосиликатов с целью улучшения их сорбционных характеристик в отношении органических и неорганических поллютантов. Рассматриваются следующие способы модификации глин и глинистых минералов: кислотная активация, насыщение алкил-аммонийными катионами, полигидроксокатионами металлов и другими органическими и неорганическими соединениями. Обсуждаются возможности использования модифицированных слоистых силикатов для очистки природных сред от тяжелых металлов, нитрофенолов, нитробензолов, пестицидов и пр., радионуклидов из загрязненных почв и вод.

ТЕХНОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РИСК

Данный курс знакомит магистров с понятиями техногенные системы, опасность, угроза, ущерб, концепцией экологического риска. В курсе рассматривается алгоритм расчета экологического риска для экосистем с учетом различных типов производства. Целью дисциплины является освоение теоретических и практических основ обучающихся в области анализа экологического риска, овладение методологией и методами анализа экологического риска, подготовка студентов к умению применять и разрабатывать стратегии анализа экологического риска, приобретение ими практических навыков и компетенций в сфере экологии. Задачи дисциплины: 1) формирование способности качественно и количественно анализировать полученные экспериментальные и известные из литературы результаты, делать необходимые выводы и формулировать предложения в соответствующей в области анализа экологического риска; 2) формирование способности понимать, излагать и критически анализировать базовую информацию при анализе экологических рисков; 3) формирование готовности обучающихся к проектированию комплексных научноисследовательских и производственно-изыскательских работ, необходимых для анализа экологического риска в техногенных системах.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ И РИСК ПРИМЕНЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ И АГРОХИМИКАТОВ

Рассмотрены история и современная практика применения пестицидов и удобрений, их виды, типы классификаций, механизмы действия, способы и регламенты применения, препаративные формы. Проанализированы пути поступления пестицидов и удобрений в окружающую среду, их превращения, продукты трансформации, экологические последствия применения (загрязнение сельхозпродукции, почв, сопредельных сред). Дается разбор понятий экологической опасности, экологического риска пестицидов и их действующих веществ, способы оценки и расчета, используемые показатели, связь с концентрацией, экотоксичностью, условиями среды. Представлена современная методология определения классов опасности, оценки детерминированного и вероятностного риска применения пестицидов, способы моделирования поведения пестицидов окружающей среде с использованием российские стандартных сценариев. Рассмотрены вопросы использования классов опасности и риска в процедуре регистрации пестицидов. Дан обзор законодательных актов и другой документации, регламентирующих оборот препаратов пестицидов и агрохимикатов в России. Рассмотрены подходы к нормированию и проведению мониторинга содержания пестицидов в водах, почвах и сельскохозяйственной продукции.

ВОДОРАСТВОРИМОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВ

Рассматриваются понятия водорастворимого (ВОВ) и растворенного (РОВ) органического вещества почвы, причины неоднородности РОВ в почве, классификация фракций РОВ в связи с состоянием и формами влаги в почве, свойства и специфика фракций. Анализируется природа влияния пористости почв на химический состав содержащейся в них влаги. Представлен обзор методов выделения, очистки, разделения и анализа водорастворимого органического вещества почв, особенности интерпретации данных, полученных разными методами, рассматриваются причины артефактов и ошибок, способы их устранения. Представлены существующие подходы к классификациям ВОВ, данные об их вещественном и фракционном составе, рассматривается структурнофункциональная роль в почвах и экосистемах. Представлены типичные источники поступления ВОВ, закономерности их мобилизации из растительного опада и последующей трансформации в почве. Рассмотрены механизмы сорбции ВОВ твердой фазой, закономерности минерализации, факторы влияния, значение этих процессов и вклад в глобальный цикл углерода. Рассмотрено влияние ВОВ на поведение в почве неорганических и органических токсикантов

КАЛИЙНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ

Курс дает представления о различных формах содержания калия в почвах, его поведении в зависимости от внешних и почвенных условий. Рассматривается концептуальная модель калийного состояния почв. Описано содержание и особенности трансформационных изменений соединений почвенного калия в зональном ряду почв. Показаны основные способы оптимизации калийного состояния почв для питания культурных растений на основе современных методов определения его показателей.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ПОЧВ

В курсе рассматриваются теоретические представления и даются практические навыки приемов извлечения органических и минеральных соединений из почвы. Рассматриваются методы разложения почвенных проб, методы селективного извлечения минеральных соединений из почв, методы извлечения органических соединений из почвы, методы выделения летучих органических соединений из почвы, методы концентрирования и очистки проб, методы выделения илистой фракции из почв. Изучаются основы качественного и количественного анализа глинистых минералов в почвах и приемы моделирования рентгеновских дифракционных картин. Дается подробная информация о современном оборудовании для исследования состава твердой фазы почв.

ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ

Цель дисциплины – изучить принципы изотопной геохимии и на их основе получить представления о перераспределении в объектах окружающей среды изотопов тяжелых металлов. Задачи дисциплины - изучение особенностей строения атомов химических элементов; изучение механизмов радиоактивного распада атомов и закона радиоактивного распада; изучение масс-спектрометрических методов определения изотопного состава тяжелых металлов в почвах и других природных объектах; изучение методов определения возраста, основанных на изотопном составе тяжелых металлов; изучение процессов, приводящих к изменению изотопного состава тяжелых металлов а природных и техногенных условиях.

МЕТОДЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Рассматриваются основы молекулярной спектроскопии, методы получения и анализа различных видов молекулярных спектров, природа электронных спектров поглощения, ИК-спектров, спектров люминесценции органических и неорганических веществ, основы теории цветности органических и неорганических веществ, основные законы, правила, термины и понятия, используемые в спектрометрии. Рассматривается явление тушения люминесценции, его виды и причины, понятие квантового выхода. Дается сравнительная характеристика возможностей, преимуществ и ограничений методов молекулярной спектрометрии в УФ, ИК и видимой области. Анализируется применение правил Вудворда-Физера, Скотта для качественного анализа структуры органических соединений. Представлены основы Фурье-спектрометрии, ИК-Фурье спектроскопии диффузного отражения. Предлагаются алгоритмы выбора метода анализа, области и условий измерений, правила подбора растворителей, рассматриваются вопросы специфики пробоподготовки и измерений, метрологические характеристики различных методов спектроскопии. Рассмотрены особенности аналитического оборудования, примеры использования УФ, ИК и видимой спектрометрии при количественном и качественном анализе объектов окружающей среды, в том числе в целях аналитического и санитарного контроля, экологического мониторинга, контроля технологических процессов.

ЩЕЛОЧНОСТЬ ПОЧВ И КАРБОНАТНЫЕ РАВНОВЕСИЯ В ПОЧВАХ

Данный курс знакомит магистров с основами карбонатно-кальциевых равновесий, щелочными почвами земного шара и методы их мелиорации. Курс раскрывает фундаментальные процессы, протекающие в засоленных щелочных почвах и причины их возникновения.