Задачі для самостійного розв’язання

Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1346

Задача 1. Як відомо, будь-яка речовина складається з хімічних елементів, які за своїм розповсюдженням і роллю у біосфері суттєво відрізняються один від одного. З наведених нижче елементів, що містяться в організмі людини, виберіть: а) біогенні; б) домішкові; в) мікроелементи; г) макроелементи: C, N, Ca, Hg, Cd, O, H, Mg, S, zn, Fe, Na, K, Cu, Cl, Mo, P, I.

Задача 2. Визначте вміст Оксигену та Силіцію в % (мас.) в нефеліні – К[AlSiO₄]. Порівняйте одержані результати з даними, приведеними в таблиці 1.1, і поясніть відмінності .

Задача 3. Вміст фосфору в ґрунті складає 8∙10^-2%, калію – 1,4%, Феруму – 3,5%. Порівняти вміст цих елементів в ґрунті з їх кларком.

Задача 4. Фосфор життєво важливий елемент для рослин. Так, якщо в ґрунті не вистачає фосфору, то листя яблунь стають дрібними, темно-зеленими, з блакитним, а іноді з бронзовим чи пурпуровим відтінком. Цвітіння яблунь затримується, а плоди є кислими. в більшості ґрунтів, особливо в піщаних, цей елемент знаходиться в дефіциті, у зв'язку з чим необхідно систематично вносити Фосфор в ґрунт, особливо при інтенсивному використанні земель в сільськогосподарському виробництві. Норма внесення в ґрунт подвійного суперфосфату Са(Н₂РО₄)₂ складає 32г/м². Який об’єм води необхідний для приготування 4%-го розчину Са(Н₂РО₄)₂, якщо площа фруктового саду – 700м².

Задача 5. Квіткар під кожний кущ троянд повинен внести фосфорне добриво масою 5г в перерахунку на фосфор (V) оксид. Яку масу безводного подвійного суперфосфату йому треба взяти, якщо в нього 250 кущів троянд ?

Задача 6. Нітроген відіграє надзвичайно важливу роль у родючості ґрунтів, є життєво необхідний рослинам, для яких він доступний тільки у формі нітратного й амонійного іонів. Більшість культурних ґрунтів потребує систематичного внесення цього елемента. Так, при нестачі Нітрогену в ґрунті, листя яблунь стає блідо-зеленим, рано жовтіє і опадає. Який об’єм 2% розчину нітрату амонію (густина якого 1006г/л) необхідно приготувати для підкормки яблуневого саду площею 200м² при нормі внесення цього добрива на суглинистих ґрунтах 50г/м².

Задача 7. Для покращення росту кормових культур вносять Нітроген масою 80 кг/га. Яку масу аміачної селітри необхідно взяти для удобрення 3га земель?

Задача 8. Розрахуйте масу кожної із речовин, яка може забезпечити надходження 40мг N/кг сухого ґрунту: NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄, сечовина, сухий перегній (вміст N – 1,6%)

Задача 9. Якщо в ґрунті є надлишок азотних добрив, то в плодах, ягодах і коренеплодах можуть накопичуватись нітрати. Овочі, які в більшій мірі здатні накопичувати нітрати – кріп, салат, петрушка, а в меншій мірі – буряк, капуста і морква. Картопля, помідори і яблука майже не накопичують нітратів: їх вміст в цих продуктах не перевищує 100мг/кг (в розрахунку на KNO₃) при допустимій нормі 200мг/кг. Чи можна вживати в їжу капусту, яка містить 2,2∙10^-3 моль KNO₃/кг?

Задача 10. Розрахуйте втрати P, S, N на 1га з 250мм дренажної води, якщо концентрація цих елементів складали відповідно 0,02; 2,5 і 12мг/л.

Задача 11. Рослина з листовою поверхнею 1дм² засвоює за одну годину з атмосферного повітря біля 50мг СО₂, а з повітря, що містить 5% вуглекислого газу, – 110мг. Яка маса глюкози асимілюється за 1 годину в першому і другому випадку? Який об’єм кисню виділяється при цьому в повітря? Для розв’язання задачі скласти рівняння фотосинтезу глюкози.

Задача 12.За даними табл. 1.6 розрахуйте і порівняйте величини репродукування кисню рослинним покривом і щорічного його споживання для різних регіонів.

Таблиця 1.6 – Характеристика регіонів

Чи достатня репродуктивна спроможність територій регіонів по кисню? репродукування кисню рослинним покривом оцінюється за формулою:

РК = 1,45 (S_л∙РК_л + S_су∙РК_су + S_п∙РК_п + S_м∙РК_м), т/рік,

де S_л , S_су , S_п , S_м – площа лісів, сільгоспугідь, пасовищ, озелененого населеного пункту відповідно, га; РК_л – щорічне репродукування кисню фітомасою лісів, 10-15т/га; РК_су – щорічне репродукування кисню фітомасою сільгоспугідь, 5-6т/га; РК_п – щорічне репродукування кисню фітомасою пасовищ, 4-5т/га; РК_м – щорічне репродукування кисню фітомасою зелених насаджень міста, 0,8-1,0т/га; 1,45 – коефіцієнт переводу біопродуктивності на вільний кисень. Наведена формула враховує споживання кисню флорою и фауною території. щорічне споживання кисню оцінюється за формулою:

СК = 2ДЄТ∙СК_л + А∙СК_од.._п.∙365, т/рік,

де ДЄТ – демографічна ємність території, осіб; 2 – коефіцієнт, що враховує споживання кисню автотранспортом и комунальними службами населеного пункту; СК_л – щорічне споживання кисню однією людиною, 0,26 т/рік; А – добовий об’єм випуску продукції підприємством, од./добу; СК_од.п. – споживання кисню при виробництві одиниці продукції, т/од.

споживання кисню при виробництві одиниці продукції розраховується за формулою:

СК_{од. п.} = 0,2СП∙ρ_пов./1000,

де СП – споживання повітря при виробництві одиниці продукції, м³; ρ_пов. – густина повітря (1,29 кг/м³).

Задача 13. Використовуючи дані про вміст рідкісних и розсіяних елементів в основних типах гірських порід (таблиця 1.7), розрахуйте кларки концентрації і кларки розсіювання елементів. побудуйте графік геохімічних спектрів порід.

Таблиця 1.7 – Вміст хімічних елементів в різних типах гірських порід, мг/кг

Задача 14. Визначити градієнт геохімічного бар'єру і його контрастність, якщо вміст Хлору в міграційному потоці перед бар'єром складає 0,4%, після – 0,03%; ширина бар'єру 100м.

Задача 15. Наведені в таблиці 1.8 данні переконливо ілюструють сильну диференціацію хімічних елементів під впливом живої речовини.

Таблиця 1.8 – Середній вміст деяких елементів в золі рослин та їх кларки в земній корі (за В.В. Добровольським)

Розрахуйте коефіцієнт біологічного поглинання елементів. в яких межах змінюється інтенсивність біологічного поглинання елементів? Чи зв’язана ступінь інтенсивності біологічної міграції хімічних елементів з їх вмістом в земній корі. Поясніть відповідь на прикладах. Які елементи мають найбільшу інтенсивність біологічної міграції? який їх вміст в навколишньому середовищі? Поясніть чому жива речовина вибірково концентрує елементи?

Задача 16. За даними моніторингу важких металів в ґрунті (табл. 1.9) визначте коефіцієнт біологічного поглинання і рослинно-ґрунтовий коефіцієнт. Дайте характеристику вибірковості поглинання хімічних елементів рослиною з ґрунту та її здатність до накопичення мікроелементів, що досліджувалися.

Таблиця 1.9 – Середній вміст деяких елементів в золі рослин та в ґрунті

Задача 17.Використовуючи дані таблиці 1.10 розрахуйте коефіцієнти біологічного поглинання КБП і біогеохімічної активності БХА.

Таблиця 1.10 – Середній вміст хімічних елементів в золі рослин і ґрунтах, мг/кг

Побудуйте ранжированні ряди біологічного поглинання для кожної рослини у вигляді нерівностей, де в чисельнику псевдодробу вкажіть символ елементу, в знаменнику – величину КБП і ККР. Порівняйте ці ряди і виявіть видову і регіональну біогеохімічну специфіку рослин. Зіставте отримані ряди біогеохімічного поглинання елементів з рядами О.І.Перельмана. Для цього значення коефіцієнтів біологічного поглинання занесіть в таблицю 1.11, складену відповідно до таблиці інтенсивності біологічного поглинання О.І.Перельмана. виявіть схожість і відмінності в інтенсивності поглинання елементів розглянутими рослинами і рослинністю суші.

Таблиця 1.11 – Ряди біологічного поглинання

Задача 18.Як одна з ланок біологічного кругообігу розпад органічної речовин забезпечує стійкість біогеоценозів та біосфери в цілому. Швидкість розкладання рослинних залишків визначає темпи оберненості хімічних елементів у системі фітоценоз-підстилка-ґрунт, що в значній мірі зумовлює стійкість екосистем. Одним із найголовніших показників біологічного кругообігу є його інтенсивність або опадо-підстилковий коефіцієнт (ОПК), завдяки якому можна виміряти швидкість біокругообігу. За даними запасів опаду та підстилки (табл. 1.12) розрахуйте показники біологічного кругообігу органо-мінеральної речовини.

Використовуючи шкалу числових показників кругообігу речовин (табл. 1.5) оцініть інтенсивність циркуляції речовини в біологічному кругообігу і його тип на різних модельних ділянках. Яка з ділянок характеризується найбільшою інтенсивністю біологічного кругообігу?

таблиця 1.12 – Запаси опаду і підстилки в біогеоценозах

Задача 19.За даними запасів елементів в ґрунті, опаді та підстилці (табл. 1.13) розрахуйте показники біологічного кругообігу елементів – ємність, об’єм циклу, індекс інтенсивності. Використовуючи шкалу числових показників кругообігу речовин (табл. 1.5) визначте інтенсивність циркуляції елементів в біологічному кругообігу і його тип на різних ґрунтах. Виділіть основні елементи, що визначають темп кругообігу. Розташуйте елементи в ряд за ємністю кругообігу. Які елементи мають найбільший і найменший об’єми циклу.

Таблиця 1.13 – Показники біологічного кругообігу мікроелементів

Задача 20.Поглинання радіонуклідів гідрофітами здійснюється шляхом накладання дії законів діючих мас та біологічної вибірковості. Перший полягає в тому, що при більш високій концентрації радіонуклідів у середовищі їх проникнення в фітомасу зростає, однак в різній мірі залежно від виду гідрофітів. На цій основі було запропоновано використання коефіцієнта накопичення хімічних елементів, у тому числі радіонуклідів, живими організмами. Коефіцієнт накопичення в порівнянні з водою, для якої він приймається рівним одиниці, досягає значень від 10 до декількох десятків тисяч. Порівняйте коефіцієнти накопичення радіонуклідів в компонентах прісноводної екосистеми (табл. 1.14).

Таблиця 1.14 – Вміст радіонуклідів в компонентах прісноводної екосистеми (за Кузьменко)

Чим зумовлена така розбіжність в коефіцієнтах накопичення різними об’єктами однієї екосистеми? Поясність, чому донні тварини мають коефіцієнт накопичення значне більший, ніж тварини, що не прив’язані до мулу (наприклад, щука). Чому тварини, що не прив’язані до мулу, цезій-137 засвоюють у великій кількості, а стронцій-90 – в незначній?

Задача 21.В процесі господарської діяльності людина здійснює глобальні зміни в природі, зокрема порушує природний баланс кругообігу елементів в біосфері. Використовуючи дані таблиці 1.15, розрахуйте фактор техногенного збагачення елементів (EF). Порівняйте EF елементів, що мають найбільше значення цього показника, з середнім вмістом їх в земній корі. Зробить відповідні висновки.

Таблиця 1.15 – Природні і техногенні потоки хімічних елементів

Задача 22.Використовуючи дані про величину щорічного світового видобутку, кларк у літосфері і біофільність елементів (табл. 1.16):

- розрахуйте для кожного елементу величини технофільності і деструкційної активності;

- розташуйте отримані значення в ранжировані ряди по убуванню кожного показника;

- виділіть групи елементів з близькими значеннями технофільності і деструкційної активності і пояснити отримані результати.

Таблиця 1.16 – Кларк, щорічний видобуток і біофільність хімічних елементів

Контрольні запитання

1. Дайте визначення геохімічних параметрів «кларк» і «кларк концентрації».

2. Охарактеризуйтеосновні складові глобального циклу біогенних елементів. Для якого з елементів живлення глобальний цикл масообміну відрізняється якнайменшою замкнутістю?

3. Чому велику частину циклічних процесів масообміну, що відбуваються в біосфері, можна класифікувати як біогеохімічні? Які елементи найбільш активно залучаються до біохімічного кругообігу і які є самими інертними?

4. Виділіть основні моменти функціонування біогеохімічних циклів хімічних елементів. Що є характерною особливістю «великого» геологічного кругообігу речовини?

5. В чом особливість біологічного кругообігу хімічних елементів? назвіть відмінні риси біохімічного кругообігу в гідросфері і ґрунті.

6. За якими показниками проводиться оцінка інтенсивності та напряму біологічного кругообігу речовин в екосистемах? Дайте їх характеристику.

7. Проаналізуйте деформацію глобальних, регіональних і локальних біогеохімічних циклів в результаті господарської діяльності людини.