ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мурманский государственный педагогический университет» (МГПУ) УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ЕН.Р.2 / ЕН.В.1.1 ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТЯМ 020801.65 Экология (Экологическая экспертиза): ФТД.2 (РУП 2007), ЕН.В.1.1(РУП 2010) 020201.65 Биология (Теория образования и методика преподавания биологии): ЕН.Р.2 050102.65 Биология (Экологическое воспитание): ЕН.Р.2 050103 География (Социальная география Скандинавских стран и туризм): ЕН.Р.2 Утверждено на заседании кафедры географии и экологии естественно-географического факультета (протокол № 8 от 18.03.2008 г.) Зав. кафедрой ______________ /А.В. Николаев/ РАЗДЕЛ 1. Программа учебной дисциплины. 1.1 Автор программы: к.б.н. Лештаев Алексей Александрович, к.п.н., доцент кафедры естественных наук Александрова Евгения Юрьевна. 1.2 Рецензенты: - кандидат географических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры географии и экологии Полхов Александр Павлович; - кандидат сельскохозяйственных наук, директор Центра лабораторного анализа и технических измерений по Мурманской области Рябцева Маргарита Евгеньевна. 1.3 Пояснительная записка. Дисциплина «Химия окружающей среды» является обязательной для подготовки будущих экологов и биологов. Изучение химического состава атмосферы, гидросферы, земной коры, круговорота веществ в резервуарах планеты, изучение влияния новых синтезированных веществ и материалов на природные химические процессы будет способствовать развитию у студентов навыков исследователя и профессионального творчества, позволит сформировать у будущих специалистов естественноматериалистическое мировоззрение, понимать необходимость в охране окружающей среды, пониманию протекания природных геохимических процессов в различных временных масштабах. Целями освоения дисциплины «Химия окружающей среды» являются: ознакомление с главными химическими процессами, протекающими в окружающей среде и определяющими современный химический облик Земли; изучение ключевых концепций и принципов, управляющих природными химическими процессами. Задачи курса: • Изложить ключевые концепции и принципы, управляющие природными химическими процессами, • Ознакомить с глобальными проблемами охраны окружающей среды от химических загрязнений Место курса в профессиональной подготовке выпускника. Курс должен дать студентам базовые сведения о химии окружающей среды, ознакомить студентов с широтой спектра проблем химии окружающей среды и необходимости их решения на локальном, региональном, национальном и глобальном уровнях. Требования к уровню освоения содержания курса. В результате освоения дисциплины обучающийся должен: 1) Знать: основные принципы химии окружающей среды, причины и источники загрязнения, основные химические процессы, протекающие в атмосфере, гидросфере, геосфере и степень их нарушения химическими загрязнениями. 2) Уметь: определять качественный и количественный состав загрязнителей основных сред жизни, отслеживать пути их перемещения в биосфере. 3) Владеть: основными методами исследования, терминологией дисциплины. 1.4 Извлечение из ГОС ВПО специальности. Химия окружающей среды: Химический состав литосферы, атмосферы и гидросферы; миграция веществ в биосфере, биогеохимические циклы;геохимия природных и природноантропогенных ландшафтов, эколого-геохимические оценки состояния окружающей среды; типы физических и химических загрязнений; трансформация и миграция загрязнителей в почве, атмосфере и гидросфере, методы обнаружения и количественной оценки загрязнений. 1.5 Объём дисциплины и виды учебной работы № п/п Шифр и наименование специальности Кур с Сем естр Виды учебной работы в часах Трудо- Всего ЛК ПР/ ЛБ Сам. ёмкост ауд. СМ работа ь 60 30 10 20 30 Вид итогового контроля (форма отчётности) зачет 1 020801.65 Экология (Экологическая экспертиза): 3 6 4 7 110 30 20 10 - 80 - (ФТД) 3 6 70 34 18 6 10 36 зачет 3 5 78 38 18 6 14 40 зачет 3 5 78 40 18 6 14 40 зачет РУП 2010, РУП 2007 г. 2 3 4 020201.65 Биология (Теория образования и методика преподавания биологии) 050102.65 Биология (Экологическое воспитание) 050103 География (Социальная география Скандинавских стран и туризм) 1.6 Содержание разделов дисциплины Вариант 1-2: 020801.65 Экология (Экологическая экспертиза) № п/п Наименование раздела, темы 1 Предмет и задачи химии окружающей среды. Химические основы экологических взаимодействий. Химические экорегуляторы Химия гидросферы Химическое загрязнение природных вод Проблемы водоочистки и водообработки Химия литосферы Химический состав почв Основные экологические проблемы, связанные с загрязнением почв и пути их решения 2 3 4 5 6 7 Количество часов Всего ЛК ПР ЛБ ауд. 4 2 2 - 4 2 2 4 2 2 2 2 - 2 2 2 2 2 2 - СР 2 2 4 4 2 2 4 8 9 10 Строение атмосферы. Химия верхних и нижних слоёв атмосферы Основные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферы и пути их решения Токсическое воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду ВСЕГО № п/п Наименование раздела, темы 1 Предмет и задачи химии окружающей среды. Химические основы экологических взаимодействий. Химические экорегуляторы Химия гидросферы Химическое загрязнение природных вод Проблемы водоочистки и водообработки Химия литосферы Химический состав почв Основные экологические проблемы, связанные с загрязнением почв и пути их решения Строение атмосферы. Химия верхних и нижних слоёв атмосферы Основные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферы и пути их решения Токсическое воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду ВСЕГО 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4 2 2 - 2 2 - 2 - 4 4 2 2 - 4 30 10 20 - 30 Всего ауд. 4 Количество часов ПР ЛК ЛБ СР 2 2 - 4 4 2 2 4 2 2 2 2 - 2 2 2 2 2 2 - 6 8 10 6 8 8 4 2 2 - 8 2 - 2 - 12 4 2 2 - 10 30 20 10 - 80 Вариант 3-4: 020201.65 Биология № п/п Наименование раздела, темы 1 Предмет и задачи химии окружающей среды. Химические основы экологических взаимодействий. Химические экорегуляторы Химия гидросферы Химическое загрязнение природных вод Проблемы водоочистки и водообработки Химия литосферы Химический состав почв Основные экологические проблемы, связанные с загрязнением почв и пути их решения Строение атмосферы. Химия верхних и 2 3 4 5 6 7 8 Всего ауд. 2 Количество часов ЛК ПР ЛБ СР 2 - - 4 4 4 2 4 2 6 2 2 2 2 2 2 2 2 - 2 4 2 4 4 4 2 4 2 2 - - 4 9 10 нижних слоёв атмосферы Основные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферы и пути их решения Токсическое воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду ВСЕГО 2 2 - - 4 6 - 2 4 4 34 18 6 10 36 050102.65 Биология 050103 География (Социальная география Скандинавских стран и туризм) № п/п Наименование раздела, темы 1 Предмет и задачи химии окружающей среды. Химические основы экологических взаимодействий. Химические экорегуляторы Химия гидросферы Химическое загрязнение природных вод Проблемы водоочистки и водообработки Химия литосферы Химический состав почв Основные экологические проблемы, связанные с загрязнением почв и пути их решения Строение атмосферы. Химия верхних и нижних слоёв атмосферы Основные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферы и пути их решения Токсическое воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду ВСЕГО 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Всего ауд. 2 Количество часов ЛК ПР ЛБ СР 2 - - 4 6 4 2 4 4 6 2 2 2 2 2 2 2 2 - 2 2 2 4 4 4 4 4 4 4 2 2 - - 4 2 2 - - 4 6 - 2 4 4 38 18 6 14 40 1.6.1 Содержание разделов дисциплины 1. Предмет изучения и задачи химии окружающей среды Определение и объекты изучения химии окружающей среды: гидросфера, атмосфера и литосфера. Понятия о биосфере (Геккель, Зюсс, Вернадский) и ноосфере (Вернадский). Основные понятия химии окружающей среды. Биогеохимические циклы элементов и веществ (на примере основных биогенных элементов: углерод, азот, фосфор) и их количественные характеристики. Антропогенное воздействие на окружающую среду (типы и объекты воздействия; физическое и химическое загрязнение). Загрязняющее вещество, источник загрязнения, сток загрязняющего вещества. Основные задачи химии окружающей среды. Описание биогеохимических циклов загрязняющих веществ. Изучение антропогенного воздействия на естественные биогеохимические циклы. 2. Химия гидросферы. Гидрологический цикл. Уникальные свойства воды. Химический состав природных вод: растворенные газы, главные ионы, биогенные элементы, микроэлементы, растворенное органическое вещество. Основные виды природных вод и особенности их состава. Основные равновесия природных вод. Кислотно-основные равновесия в природных водах. Понятие о рН и щелочности природных вод. Карбонатная система. Окислительновосстановительные процессы в природных водоемах. Концепция рЕ. Основные потенциалопередающие редокс-пары природных вод. Эвтрофикация водоемов. 3. Химическое загрязнение природных вод Характеристики основных классов загрязняющих веществ. Тяжелые металлы, нефтяные и хлорированные углеводороды, радиоактивные вещества. Понятие о ксенобиотиках, их происхождении и существовании в окружающей среде. Основные источники поступления загрязняющих веществ в водную среду. Сточные воды. Промышленные стоки. Атмосферные выпадения. Особенности источников поступления для различных классов. Основные процессы миграции загрязняющих веществ в природных водах. Перенос в виде растворимых соединений. Сорбция на взвешенном веществе. Седиментация и накопление в донных отложениях. Особенности процессов миграции для разных классов соединений. Основные процессы трансформации загрязняющих веществ в природных водах. Тяжелые металлы: гидролиз, комплексообразование с органическими и неорганическими лигандами, преципитация. Органические загрязняющие вещества: фотолиз, микробный метаболизм, связывание с растворенным и взвешенным органическим веществом. Формы существования загрязняющих веществ в водных средах. Воздействие загрязняющих веществ на водные организмы. Биоаккумуляция загрязняющих веществ и миграция по пищевым цепям. Токсическое воздействие. 4. Проблемы водоочистки и водообработки Сточные воды и методы их очистки. Типы сточных вод. Характеристика их состава. Основные показатели, характеризующие загрязненность водоемов: физические, химические и бактериальные. Методы очистки хозяйственно-бытовых сточных вод: пруды-отстойники, поля орошения, биофильтры, аэротенки, септик-тенки, метан-тенки. Методы очистки сточных вод промышленности: физические (отстойники, фильтрация, выпарка, перегонка с паром), химические (нейтрализация, осаждение, окисление сильными окислителями, высокотемпературное сжигание), физико-химические (адсорбция, экстракция, коагуляция, электрохимическое анодное окисление и мембранный электродиализ) и биологические (обработка активным илом в аэротенках). Питьевая вода. Методы получения питьевой воды. Первичная, вторичная, третичная обработка сточных и природных вод. Проблемы загрязнения питьевой воды в результате хлорирования. Альтернативные методы дезинфекции питьевой воды. 5. Химия литосферы Химический состав литосферы. Минералы и горные породы. Физико-химические процессы, происходящие в недрах земли. 6. Химия почв Происхождение, состав и функции почвы. Образование почвенного слоя. Его структура, уникальные свойства и функции. Основные типы почв. Понятие о географической зональности. Механический состав почв. Химический состав почв. Органическое вещество почв. Состав и свойства гумусовых веществ. Свойства почв. Ионообменные и кислотно-основные свойства почв. Понятие о емкости катионного обмена (ЕКО) и кислотности почв. Буферность почв. Редокс-процессы в почвенной среде. Окислительно-восстановительные режимы основных типов почв. 7. Загрязнение почв в результате производственной деятельности человека Почва как геохимическая среда. Общая характеристика, сходство и различие с природными водами. Понятие геохимического барьера. Типы геохимических барьеров в почвенных средах: их роль в миграции и трансформации загрязняющих веществ в почвенном слое. Загрязнение почв. Основные классы веществ, загрязняющих почвенный слой: тяжелые металлы, гербицидные остатки и нефтяными углеводороды. Источники их поступления, формы существования, подвижность в почвенном слое, механизмы трансформации и поступления в растения. Способы рекультивации почв. Загрязнение тяжелыми металлами и способы его устранения. Способы обработки почв, загрязненных гербицидными остатками и нефтяными углеводородами. 8. Химия верхних слоев атмосферы и проблемы их загрязнения Атмосфера как объект изучения химии окружающей среды. Состав и структура атмосферы. Эволюция атмосферы, ее биогенное происхождение. Воздействие солнечной радиации на атмосферу. понятие о фотохимических реакциях Ионы и радикалы в атмосфере. Загрязнение атмосферы. Основные классы веществ, загрязняющих атмосферу. Естественные и антропогенные источники, соотношение между их выбросами: оценка приоритетности источников по их доле в суммарном антропогенном выбросе. Химия верхних слоев атмосферы. Основные реакционно-способные частицы ионосферы и стратосферы. Химия стратосферного озона (кислородный, водородный, хлорный и азотный циклы озона). Истощение озонового слоя в результате антропогенного воздействия на атмосферу как глобальная экологическая проблема. 9. Химия нижних слоев атмосферы и проблемы их загрязнения Химия нижних слоев атмосферы. Тропосфера как глобальный окислительный резервуар. Основные реакционно-способные частицы в тропосфере: гидроксильный радикал, оксиды азота и серы и их превращения. Газофазные реакции в тропосфере. Окисление органических соединений. Образование пероксиацетонитрилов. "Фотохимический смог". Гетерофазные реакции в тропосфере. Окисление двуокиси серы, адсорбированной на твердых частицах дыма. "Классический смог". Окисление низших оксидов азота и серы, абсорбированных капельками воды. "Кислые дожди". Распространение загрязняющих веществ в атмосфере. Классификация загрязнителей (по линейному размеру и длительности воздействия), роль атмосферных явлений (турбулентность, инверсия) и типа загрязнителя для пространственного распределения загрязняющих веществ в атмосфере. Проблемы трансграничного переноса. 10. Токсическое воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду Токсическое воздействие загрязняющих веществ. Понятие токсичности. Основные аспекты токсикодинамики: поступление токсикантов в живые организмы, их трансформация и механизмы действия. Эффекты воздействия на живой организм. Количественные характеристики токсикодинамики: доза, кривые "доза-эффект", порог вредного действия, порог специфического действия. Оценка состояния окружающей среды. Концепция предельно допустимой концентрации (ПДК). Экотоксикологическое нормирование (на примере определения рыбохозяйственных ПДК). Комбинированное воздействие токсикантов. Методы интегральной оценки воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду: биотестирование, биоиндикация. Биологический мониторинг как эффективный метод контроля состояния окружающей среды. 1.6.2 Темы для самостоятельного изучения. № п/п Наименование раздела иди темы 1 Предмет и задачи химии окружающей среды 2 Химия гидросферы 3 Химическое загрязнение природных вод 4 Проблемы водоочистки и водообработки 5 Химия литосферы 6 Химия почв 7 Загрязнение почв в результате производственной деятельности человека Химия верхних слоёв атмосферы и проблемы их загрязнения Химия нижних слоёв атмосферы и проблемы их 8 9 Форма самостоятельной работы вопросы для самостоятельного изучения вопросы для самостоятельного изучения вопросы для самостоятельного изучения, рефераты вопросы для самостоятельного изучения, рефераты вопросы для самостоятельного изучения, рефераты вопросы для самостоятельного изучения, рефераты вопросы для самостоятельного изучения вопросы для самостоятельного изучения вопросы для самостоятельного Количество часов Форма контроля Опрос См. табл. в п.1.6 (в зависимости от специальности) Подготовка сообщений, выполнение заданий Подготовка сообщений, выполнение заданий Опрос Подготовка сообщений Опрос Опрос Подготовка сообщений Опрос 10 загрязнения Токсическое воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду изучения вопросы для самостоятельного изучения Опрос 1.7 Методические рекомендации по организации и изучению дисциплины. 1.7.1 Тематика и планы практических занятий ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Возникновение химических элементов Возникновение Вселенной. Образование звезд и солнечной системы Возникновение Земли. Дифференциация мантии и образование геосфер Появление жизни. Теории возникновения жизни на Земле Эволюция атмосферы Эволюция гидросферы Эволюция литосферы Литература Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В БИОСФЕРЕ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Классификация химических элементов Природные циклы элементов. Экзогенный и эндогенный циклы Гидрологический цикл Циклы биогенных элементов: микро- и макро- уровень (калий, кальций, магний, железо, бор, цинк, медь, марганец, молибден, кобальт и др.) Круговорот углерода Круговорот азота Круговорот фосфора Понятие о ресурсном цикле. Отличительные черты ресурсного цикла и биотического круговорота веществ. Литература Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. ТОКСИКАНТЫ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ 1. Природное и антропогенное загрязнение. Антропогенное вмешательство в циркуляцию веществ в биосфере 2. Точечные и диффузные источники загрязнения. Виды загрязнения 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Загрязнение атмосферы Загрязнение гидросферы. Эвтрофикация водоемов. Ртуть и ее производные. Свойства. Реакции. Последствия воздействия метилртути Свинец. Пути попадания в организм. Последствия Кадмий. Свойства. Пути попадания. Последствия Загрязнение литосферы Глобальные изменения климата, связанные с загрязнением биосферы. Литература Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. ХИМИЯ ТОПЛИВА И ЕГО ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Топливо. Классификация и общая характеристика Газообразное топливо. Горение газообразного топлива Загрязняющие вещества, образующиеся при сгорании газообразного топлива Жидкое топливо. Нефть и продукты ее переработки Химический состав и физико-химические свойства нефти Углеводороды смешанного строения. Кислородные, сернистые и азотистые соединения нефти 7. Выделение и разделение нефтяных компонентов 8. Жидкое топливо, получаемое из нефтей: карбюраторное, дизельное топливо, топливо для воздушно-реактивных двигателей (ВРД), котельное топливо 9. Твердое топливо 1. 2. 3. 4. 5. 6. Литература Вернигорова В.Н. Химия загрязняющих веществ и экология : монография / В.Н. Вернигорова, Н.И. Макридин, Ю.А. Соколова, И.Н. Максимова. – М. : Издательство «Палеотип», 2005. – 240 с. СТАНДАРТЫ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 1. 2. 3. 4. Понятие о нормирование химических веществ в биосфере Нормирование атмосферных загрязнений Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах Нормирование содержания вредных веществ в почве ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА Вопросы для коллективного обсуждения 1. Какие загрязнители воздуха вы знаете. 2. Чем обусловлен парниковый эффект? 3. Поясните химизм разрушения озонового слоя? Задания для самостоятельной работы 1. Какой объём озона разрушает 2 л хлорэтана? 2. Сколько СО2 образуется из 20 л CO? 3. Какой объём NO образуется при сжигании 100 т нефти (содержание азота в пересчёте на аланин составляет 30%). Литература 1. Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. 2. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. 3. Задачи и вопросы по химии окружающей среды : учеб.пособие для студ.вузов / Тарасова Н.П., Кузнецов В.А., Сметанников Ю.В. и др. – М. : Мир, 2002. – 368 с. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ Вопросы для коллективного обсуждения 1. Какие загрязнители воды вы знаете? 2. Что такое предельно допустимый сброс? 3. Чем опасны фенолы? Задания для самостоятельной работы 1. Рассчитайте кислотность 100 л воды, в которых растворился 1 л SO2. 2. Сколько нужно активированного угля для очистки 1000 л воды от 30 кг органических примесей? 3. Сколько нужно хлорида цинка для осаждения сероводорода в 200 л воды, концентрация которого в воде составляет 300 мг/л? Литература 1. Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. 2. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. 3. Задачи и вопросы по химии окружающей среды : учеб.пособие для студ.вузов / Тарасова Н.П., Кузнецов В.А., Сметанников Ю.В. и др. – М. : Мир, 2002. – 368 с. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ Вопросы для коллективного обсуждения 1. Какие загрязнители почвы вы знаете? 2. Чем опасны тяжёлые металлы? 3. Чем опасны нефтепродукты? Задания для самостоятельной работы 1. Сколько необходимо сульфида натрия для переведения солей цинка (с=20 мг/м 3) в неподвижную форму в 100 м3 почвы? 2. На сколько увеличиться кислотность 3 м3 почвы при внесении в неё 100 г NH4NO3? Литература 1. Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. 2. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. 3. Задачи и вопросы по химии окружающей среды : учеб.пособие для студ.вузов / Тарасова Н.П., Кузнецов В.А., Сметанников Ю.В. и др. – М. : Мир, 2002. – 368 с. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ АТМОСФЕРНЫХ ВЫБРОСОВ Вопросы для коллективного обсуждения 1. Какие виды фильтров вы знаете? 2. Что такое циклоны? 3. Объясните принцип устройства скрубберов. 1. Задания для самостоятельной работы Доклад на тему «Меры по защите воздушного бассейна Мурманской области». Литература 1. Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. 2. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. 3. Задачи и вопросы по химии окружающей среды : учеб.пособие для студ.вузов / Тарасова Н.П., Кузнецов В.А., Сметанников Ю.В. и др. – М. : Мир, 2002. – 368 с. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ СБРОСОВ 1. 2. 3. 4. Вопросы для коллективного обсуждения Что такое песколовки? Как устроены аэротенки? Для чего нужны отстойники? Зачем хлорируют сточные воды перед их сбросом в водный объект? Задания для самостоятельной работы 1. Доклад на тему «Очистные сооружения небольших населённых пунктов». 2. Доклад на тему «Водооборотное производство». 1. 2. 3. Литература Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. Задачи и вопросы по химии окружающей среды : учеб.пособие для студ.вузов / Тарасова Н.П., Кузнецов В.А., Сметанников Ю.В. и др. – М. : Мир, 2002. – 368 с. 3.7.2 Тематика лабораторных работ. 1. 2. 3. 4. Определение нитритов в продуктах питания Определение нитратов в продуктах питания Перманганатная окисляемость воды Сероводород и окружающая среда 5. Аммиак и окружающая среда 6. Действие кислот на растения 7. Влияние температурного режима на растения 8. Определение степени загрязнения почв 9. Определение степени загрязнения снежного покрова 10. Определение уровня запыленности атмосферного воздуха 3.8 Учебно-методическое обеспечение дисциплины Рекомендуемая литература Основная литература: 4. Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. 5. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. 6. Задачи и вопросы по химии окружающей среды : учеб.пособие для студ.вузов / Тарасова Н.П., Кузнецов В.А., Сметанников Ю.В. и др. – М. : Мир, 2002. – 368 с. Дополнительная литература: Уровень А: Алыкова, Т.В. Химический мониторинг окружающей среды : Монография / Т.В. Алыкова. – Астрахань : АГПУ, 2002. – 210 с. 2. Анализ объектов окружающей среды. Инструментальные методы / Под ред. Р. Сониасси; пер.с англ. И.В.Плетнева. – М. : Мир, 1993. – 80 с. 3. Андруз, Дж. Введение в химию окружающей среды (перевод с англ.) / Дж. Андруз, П. Бримблекумб, Т. Джикелз, П. Лисс. – М. : Мир, 1999. – 272 с. 4. Вернигорова, В.Н. Химия загрязняющих веществ и экология / В.Н. Вернигорова, Н.И. Макридин, Ю.А. Соколова, И.Н. Максимова. – М. : Изд-во ПАЛЕОТИП, 2005. – 237 с. 5. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды : Учебник / Л.Ф. Голдовская. – М. : Мир, 2005. – 296 с. 6. Егоров, В.В. Экологическая химия : Учеб. пособ. / В.В. Егоров. – СПб: Лань, 2009. – 192 с. 7. Зилов, Е.А. Химия окружающей среды : Учеб. пособ. / Е.А. Зилов. – Иркутск : Иркутский Государственный Университет, 2006. – 176 с. 8. Исидоров, В.А. Органическая химия атмосферы / В.А. Исидоров. – 2-е изд. – СПб : Химия, 1992. – 288 с. 9. Матвеев, А.Н. Оценка воздействия на окружающую среду : Учеб. пособие / А.Н. Матвеев, В.П. Самусенок, А.Л. Юрьев. – Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. – 179 с. 10. Орлов, Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. – М. : МГУ, 1993. – 376 с. 11. Хаханина, Т.И. Химия окружающей среды : Учебник / Т.И. Хаханина. – М. : Юрайт, 2010. – 129 с. 12. Шевченко, Т.М. Химия и окружающая среда : Учеб. пособие / Т.М. Шевченко, Л.А. Шевченко. – Кемерово : КузГТУ, 2005. – 135 с. 1. Уровень Б: 1. Алекин, О.А. Химия океана : Учеб. пособие для вузов / О.А. Алекин, Ю.И. Ляхин. – Л. : Гидрометеоиздат, 1984. – 343 с. 2. Альберт, Э. Избирательная токсичность / Э. Альберт. – М. : Мир, 1971. – 431 с. 3. Бертокс, П. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений / П. Бертокс, Д. Радд (пер. с англ.; под ред. Я.Б.Черткова). – М. : Мир, 1982. – 606 с. 4. Бокрис, Дж.О.М. Химия окружающей среды / пер. с англ. Под ред. А.П. Цыганкова. – М. : Химия, 1982. – 672 с. 5. Бримблкумб, П. Состав и химия атмосферы / П. Бримблкумб (пер. с англ.). – М. : Мир, 1988. – 352 с. 6. Вернадский, В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения / В.И. Вернадский. – М. : Наука, 1988. – 191 с. 7. Герлах, С.А. Загрязнение морей: диагноз и терапия / С.А. Герлах. – Л. : Гидрометеоиздат. 1985. – 263 с. 8. Добровольский, В.В. Геохимическое землеведение/ В.В. Добровольский. – М. : Владос, 2008. – 207 с. 9. Дривер, Дж. Геохимия природных вод / Дж. Дривер (пер. с англ.). – М. : Мир. 1985. – 440 с. 10. Дубинин, А.В. Геохимия редкоземельных элементов в океане / А.В. Дубинин. – М. : Наука, 2006 – 360 с. 11. Золотов, Ю.А. Вклад аналитической химии в обеспечение контроля за природными объектами / Ю.А. Золотов // Вести АН СССР, 1991. – №11. – С.63-72. 12. Израэль, Ю.А. Антропогенная экология океана / Ю.А. Израэль, А.В. Цыбань. – Л. : Гидрометеоиздат. 1989. – 528 с. 13. Исидоров, В.А. Введение в химическую экотоксикологию / В.А. Исидоров. – СПб : Химиздат, 1999. – 141 с. 14. Ложниченко, О.В. Методы и средства защиты атмосферы / О.В. Ложниченко, И.В. Волкова. – Астрахань : АГПУ, 2005. – 21 с. 15. Ложниченко, О.В. Методы и средства защиты гидросферы / О.В. Ложниченко, И.В. Волкова. – Астрахань : АГПУ, 2005. – 39 с. 16. Мельников, Н.Н. Пестициды и окружающая среда / Н.Н. Мельников, А.И. Волков, О.А. Короткова. – М. : Химия. 1977. – 223 с. 17. Миронин, А.В. Химия окружающей среды. Биологическая безопасность (курс лекций) / А.В. Миронин. – Киров : Вятский Государственный университет, 2004. – 119 с. 18. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов (пер. с англ.) / Под ред. X. Зигеля, А. Зигель. – М. : Мир, 1993. – 368 с. 19. Одум, Ю. Экология / Ю. Одум (пер. с англ.). – М. : Мир, 1986. – Т.1,2. – 328, 376 с. 20. Орлов, Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении : Учеб. пособ. / Д.С. Орлов. – М. : Высш. шк., 2002. – 334 с. 21. Проблемы загрязнения окружающей среды и токсикологии / Под ред. Дж. Уэра. – М. : Мир, 1993. – 191 с. 22. Радионуклидное загрязнение окружающей среды и здоровье населения / Под ред. И.Я. Василенко, Л.А. Булдакова. – М. : Медицина. – 400 с. 23. Рэуце, К.. Борьба с загрязнением почвы / К. Рэуце, С. Кырстя. – М. : Агропроимиздат, 1986. – 221 с. 24. Скурлатов, Ю.И. Введение в экологическую химию / Ю.И. Скурлатов, Г.Г. Дука, А. Мизити. – М. : Высш. шк., 1994. – 400 с. 25. Тинсли, И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде / И. Тинсли (пер. с англ.). – М. : Мир, 1982. – 281 с. 26. Фелленберг, Г. Введение в экологическую химию / Под ред. К.Б. Заборенко. – M. : Мир, 1997. – 232 с. 27. Чибисова, Н.В. Практикум по экологической химии : Учеб. пособ. / Н.В. Чибисова. – Калининград: Калинингр. ун-т, 1999. – 94 с. Рекомендуемые научные журналы: 1. Инженерная экология 2. Научные и технические аспекты охраны окружающей среды 3. Системы, приборы и методы контроля качества окружающей среды 4. Технологические аспекты охраны окружающей среды 5. Управление отходами: технологии переработки (Управление отходами производства и потребления) 6. Экологическая безопасность. Зеленые стандарты (Экологическая безопасность) 7. Экологические нормы. Правила. Информация 8. Экологические системы и приборы 9. Экология и промышленность России 10. Экология производства 11. Экология промышленного производства Электронные образовательные ресурсы и электронно-библиотечные системы: Электронные учебники: 1. Андруз, Дж. Введение в химию окружающей среды (перевод с англ.) / Дж. Андруз, П. Бримблекумб, Т. Джикелз, П. Лисс. – М. : Мир, 1999. – 272 с. – [Электронный ресурс] (формат DJVU, 4,99 Mb) : http://www.kodges.ru/75262vvedenie-v-ximiyu-okruzhayushhej-sredy.html 2. Бокриса, Дж. Химия окружающей среды / Дж. Бокриса. – М.: Химия, 1982. – 672 с. – [Электронный ресурс] (формат DJVU, 5,5 Mb) : http://clck.yandex.ru/redir/AiuY0DBWFJ4ePaEse6rgeAjgs2pI3DW99KUdgowt9Xtp 0tflN7kEeHBfwtDhYe9lwQSmHgoYE2CVtNB5hwckin0AupbtbCgVPSdNHvVnvf1EgGhApjfXdnVQ1bcqV742NU_wpw5GXf68vcQQpJ15rjUUpaJqU3?data=UlNrNmk5WktYejR0eWJFYk1Ld mtxbG5wYTJKSU4zXzFUdjN3SnMxeHZMem5TTWZVdHFrVGd0cW9LbWR5ejh 4andMWVZEOHFyc2FmSDQtNUg0T0NnUGp5Z0FkWFJtc29aQTdDSm55NVZiM kpGaC1qbDZVLVNOWEdKcDBnOFRCNzdxcWwzWENQQU03YTJXQUM1ZUJ 1OGpES18zbmlIVm1fY0ZzNXFpM1l3UjFOVVB2cUJrbDc4YWJPbnh4ZWZzQm RE&b64e=2&sign=dfd90721abeea14c8dba50f3a470ee66&keyno=8&l10n=ru 3. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды : Учебник / Л.Ф. Голдовская. – М. : Мир, 2005. – 296 с. – [Электронный ресурс] (формат DJVU, 8,73 Mb) : http://books.tr200.ru/v.php?id=134384; http://www.knigka.info/2009/10/21/khimijaokruzhajushhejj-sredy.html; http://bookivedi.ru/69866Himiyaokruzhayushcheysredi.html 4. Хроматографический анализ окружающей среды / Под. ред. В.Г. Березкина. – М. : Химия, 1979. – 608 с. – [Электронный ресурс] (формат DJVU, 17,7 Mb) : http://mirknig.com/knigi/nauka_ucheba/1181236002-xromatograficheskij-analizokruzhayushhej-sredy.html Другие электронные ресурсы: 1. Органическая химия [Электронный ресурс] : мультимедиа учеб. курс : 10 - 11 кл. - Дан. и прогр. (525 Мб). - М. : Лаб. систем мультимедиа МарГТУ : 1С, 2003. - 1 электрон. опт. диск (CD - ROM) : зв., цв ; 12 см. - (1С : Образовательная коллекция). - Систем. требования : Pentium ; RAM 32 Мб ; SVGA 1 Мб ;CD - ROM ; Windows 95/98/ME/NT/2000/XP ; зв. карта ; мышь. - Загл. с этикетки диска . - ISBN [Гриф МО] : 112-00 2. Общая и неорганическая химия : мультимедиа учеб. курс : 10 - 11 кл. - Электрон. дан. и прогр. - М. : Лаб. систем мультимедиа МарГТУ, 2003. - 1 электрон. опт. диск (CD - ROM) : зв., цв. ; 12 см. - (1С : Образовательная коллекция). - Систем. требования : Windows 95/98/NT/МЕ/NT/2000/XP ; Pentium ; ОЗУ 32 Мб ; SVGA, 1 Мб ; зв. карта ; мышь ; CD - ROM. - Загл. с контейнера. - 112-00 Научные журналы в электронной версии: Вода и Экология : проблемы и решения : научно-технический журнал. – [Электронный ресурс] : http://www.waterandecology.ru/magazine/ Химия в интересах устойчивого развития : Международный научный журнал. – [Электронный ресурс] : http://www.sibran.ru/csdw.htm Химия и жизнь – XXI век : научно-популярный журнал. – [Электронный ресурс] : http://www.hij.ru/ ЭСКО – электронный журнал компании «Экологические системы» : архив номеров 2002-2011 гг. – [Электронный ресурс] : http://esco-ecosys.narod.ru/ 12.7 Материально-техническое обеспечение дисциплины. 1.9.1 Перечень используемых технических средств. 1. Химическая посуда и реактивы (в т.ч. мерные цилиндры, пробирки, пипетки, конические колбы, стаканы, воронки, ступки пестики, фарфоровые чашки, емкости для почвы, воды, чашки Петри, шпатели). 2. Фотоэлектроколориметр, кюветы. 3. рН-метр. 4. весы. 5. бюретка. 12.7.2 Перечень используемых пособий. 1. 2. Схемы, таблицы (строение Земли, состав земной коры, гидросферы, атмосферы). Образцы природных материалов (коллекции учебные: почвы, воды, минералы). 12.8 Примерные зачётные тестовые задания Раздел 1. АТМОСФЕРА 1. Как изменяется температура воздуха с высотой? 2. Какой слой атмосферы расположен на высоте 10-50 км? 3. Повышение содержания какого газа в атмосфере приводит к парниковому эффекту? 4. Какое влияние оказывает на дыхательную систему человека и зрение? 5. Какой газ образуется при окислении топлива в условиях недостатка кислорода? 6. Что представляет собой аэрозоль в нижних слоях атмосферы? 7. Какое вещество образуется при окислении монооксида азота? 8. Какого из перечисленных газов в количественном соотношении меньше всего в тропосфере: N2, O2, O3, Ne, He? 9. На какой высоте располагаются слои экзосферы? 10. До какой высоты соотношение азота и остальных газов практически неизменно? 11. Как называется газ с химической формулой Kr, содержащийся в атмосфере? 12. Какое необходимое условие должно осуществляться для реакции диссоциации молекулярного кислорода и превращения его в озон? 13. Что представляла собой первичная атмосфера? Из каких веществ она состояла? 14. Какова химическая формула известняка? 15. Напишите пример реакции восстановления любого загрязняющего атмосферу соединения. 16. Какая оболочка атмосферы расположена выше термосферы, на высоте 50-85 км? 17. Какое вещество образуется при насыщении воды аммиаком? 18. Какова химическая формула метана? 19. Чему равна средняя молекулярная масса воздуха? 20. Какого из перечисленных газов в количественном соотношении больше всего в тропосфере: Ar, CO2, Ne, He, H2? 21. Какая реакция в атмосфере является причиной северного сияния? На какой высоте протекает данная реакция? 22. Благодаря какому компоненту в своем составе фреоны разрушают озоновый слой? Почему? 23. Приведите пример экологической проблемы загрязнения атмосферы глобального характера. 24. Приведите пример экологической проблемы загрязнения атмосферы регионального масштаба. 25. Приведите пример экологической проблемы загрязнения атмосферы локального характера. 26. Какого из перечисленных газов практически не содержится в тропосфере: Ar, NOx, CO2, Ne, He, H2, CH4, H2S? 27. Какие реакции протекают в атмосфере с диоксидом серы? Чем они опасны для окружающей среды? 28. В каком технологическом процессе на предприятиях может осуществляться выброс SO2 в атмосферу? Приведите соответствующее уравнение реакции. 29. Чем отличаются фильтраторы от поглотителей? 30. Как изменяется плотность атмосферы с высотой? 31. Назовите элемент, содержащийся в тропосфере, с химической формулой Xe. 32. Как называется слой атмосферы, располагающийся выше тропосферы, но ниже мезо- и термосферы? 33. Напишите химическую реакцию образования в атмосфере озона? На какой высоте это происходит? 34. Напишите химическую реакцию, соответствующую процессу разрушения памятников архитектуры под воздействием кислотных дождей. 35. Что представляет собой смог? 36. Как называется вещество с химической формулой HF. Какими химическими свойствами оно обладает? 37. Как изменяется давление в атмосфере с высотой? 38. К чему приводит контакт озона с металлами, что происходит в результате ее? 39. Могут ли содержаться ли в составе смога оксиды азота? 40. Что представляют собой каталитические конверторы, устанавливаемые на автотранспорт? 41. Какое процентное соотношение N2 в составе воздуха? 42. Напишите реакцию обжига известняка при производстве строительных материалов. Что образуется в результате? В чем заключается опасность для окружающей среды? 43. Какие химические элементы составляют самые высокие слои атмосферы и рассеиваются в космическом пространстве? 44. В связи с чем произошло видоизменение первичной атмосферы в сторону современной кислородной? 45. Назовите элемент, содержащийся в тропосфере, с химической формулой He. Допуск к зачету: не менее 35 правильно выполненных заданий Модуль 2. ГИДРОСФЕРА 1. Дайте определение термину «загрязнение окружающей среды». 2. Как происходит образование подземных вод? 3. Какие из веществ наиболее опасны для жизни гидробионтов: а) нефтепродукты и угарный газ, б) пластмассы и сероводород, в) нефтепродукты и сероводород, г) диоксид азота и цветные металлы? Выберите 1 вариант ответа. 4. Что происходит под действием растворенного в воде диоксида углерода с малорастворимым карбонатом кальция? Приведите уравнение реакции. 5. Минеральными удобрениями, смываемыми с полей и поступающими в гидросферу, являются: а) NaNO3, KOH, H2SO4, NH3, MgCl2, KNO3? Выберите 2 варианта ответа. 6. Почему для гидробионтов опасны органические отходы, поступающие в морские экосистемы в результате антропогенной деятельности? 7. Тяжелыми металлами, загрязняющими гидросферу являются: а) Zn, б) Pb, в) Cd, г) Hg, д) Al, е) F, ж) Kr? Выберите 3 варианта ответа. 8. Чем опасна нефтяная пленка на поверхности воды: а) способствует изоляции воды от воздуха, б) изменяет химический состав воды, в) вызывает тотальную гибель живых организмов, г) пленка не пропускает солнечные лучи. Выберите 2 наиболее важных, на ваш взгляд, варианта ответа. 9. Больше всего пресной воды сосредоточено в: а) полярных ледниках, б) глубинных подземных водах, в) озёрах, г) в атмосфере. Выберите 1 вариант ответа. 10. Содержатся ли хлорид-ионы в пресной воде: а) да, б) нет. 11. Какую реакцию среды имеет большая часть почвенных и грунтовых вод: а) кислую, б) нейтральную, в) щелочную. 12. Предполагают, что первые океаны образовались: а) 3,5-3,8 млн. лет назад, б) 3,5-3,8 млрд. лет назад, в) 2,3-2,5 млн. лет назад, г) 2,3-2,5 млрд. лет назад. Выберите 1 вариант ответа. 13. В чем состоит опасность загрязнения подземных вод для здоровья человека? 14. Какое количество дней вода может пребывать в атмосфере после испарения с поверхности суши: а) 1, б) 10, в) 100, г) 1000. Выберите 1 вариант ответа. 15. Свинец оказывает действие на организм человека: а) поражение нервной системы, б) поражение опорно-двигательного аппарата, в) разрушение костей, г) общее отравляющее действие. Выберите 1 вариант ответа. 16. Явление поглощение растворенных веществ поверхностным слоем пористых тел называется: а) адсорбция, б) экстракция, в) коагуляция, г) флотация. 17. Какие анионы в наибольшем количестве обнаруживаются в морской воде: а) Cl-, б) F-, в) SO42-, г) NO3-. Выберите 2 варианта ответа. 18. Где в быту человек использует кадмий? 19. Какие вещества в большом количестве находятся в морской воде: а) хлорид натрия, б) хлорид бария, в) нитрат магния, г) нитрат натрия. Выберите 1 вариант ответа. 20. Катионов кальция больше содержится в: а) морской воде, б) пресной воде. 21. Назовите основной источник поступления в воду сульфатов. 22. Электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или присоединении электронов (или других заряженных частиц) атомами или группами атомов, называются: а) атомы, б) кварки, в) ионы, г) молекулы. Выберите 1 вариант ответа. 23. Почему природная вода имеет окраску от коричнево-бурой в болотах до зеленоватой в речных и озерных водах. Какие соединения обуславливают ее? 24. Положительно заряженный ион называют: а) анион, б) катион, в) кварк, г) нейтрон. Выберите 1 вариант ответа. 25. Почему наиболее чувствительны к загрязнению подземные воды? С чем это связано? 26. Относительные концентрации основных ионов морской воды во всех океанах Земли отличаются: а) непостоянством, б) постоянством, в) зависят от климатических условий, г) ежедневно изменяются в зависимости от деятельности гидробионтов. Выберите 1 вариант ответа. 27. Катионов натрия больше содержится в: а) морской воде, б) пресной воде. 28. Присутствует ли в гидросфере кремний? Если да, то откуда берется? 29. Изменяется ли содержание различных веществ в пресных водах в зависимости от местоположения водоема: а) да, б) нет. 30. Назовите три источника углекислого газа в гидросфере. 31. Ртуть и кадмий оказывают действие на организм человека: а) поражение нервной системы, б) поражение опорно-двигательного аппарата, в) разрушение костей, г) общее отравляющее действие. Выберите 1 вариант ответа. 32. Массовая концентрация какого вещества меньше в морской и пресной воде: натрия или калия? 33. Что характеризует водородный показатель воды? МОДУЛЬ 3. ЛИТОСФЕРА 1. Почему опасна откачка воды из горных выработок? Какие проблемы при этом образуются? 2. Какова химическая формула меди? 3. Какова химическая формула серебра? 4. Какое вещество в земной коре имеет химическую формулу FeSO4? 5. Кто дал название кларкам элементов? 6. Оказывает ли влияние климат на процессы выветривания? 7. Может ли перевыпас скота стать причиной техногенной эрозии почв? Если да, то почему? 8. Наличие каких отрицательно заряженных ионов необходимо для протекания реакции разложения силикатов в земной коре? В состав какой кислоты они входят? а) сульфат-ионы, серная кислота; б) карбонат-ионы, угольная кислота; в) нитратионы, азотная кислота; г) хлорид-ионы, соляная кислота 9. Назовите химическую формулу золота. 10. Из каких химических соединений образована верхняя мантия Земли? 11. Какой из изотопов свинца наиболее распространен в земной коре: а) 106 Pb, б) 108 Pb, в) 206 Pb, г) 208 Pb? 12. Напишите химическую формулу оксида магния 13. Как называется механический процесс, в результате которого порода размельчается до частиц меньшего размера без существенных изменений в химическом составе? 14. Дефляция – это а) ветровая эрозия, б) водная эрозия, в) микробиологическая эрозия, г) химическая эрозия почв? 15. Какое вещество образуется из анортита в ходе процесса выветривания: а) аноргетит; б) гетит; в) каолинит; г) анолинит? 16. Какое ядро Земли является по предположению жидким: а) внешнее, б) внутреннее? 17. Как называется процесс выветривания, приводящий к образованию новых веществ под действием влаги и некоторых газов, разрушающих минералы? 18. Оказывает ли влияние состав материнских пород на скорость выветривания: а) да, б) нет? 19. Является ли заиливание водоемов последствием эрозии почв: а) да, б) нет 20. Комплекс мер для повышения плодородия земель или общего оздоровления местности называется: а) эрозия, б) дефляция, в) мелиорация, г) деградация? 21. У какого вещества значение кларка больше: а) медь, б) рений, в) уран, г) алюминий, д) золото? 22. Где обычно в природе можно встретить гетит? Какого цвета покрытие он образует? 23. К биофильным элементам согласно геохимической классификации относятся: а) Li, б) Sr, в) N, г) He? 24. Какими свойствами обладает оксид алюминия: а) кислотными, б) щелочными, в) амфотерными? 25. Какова химическая формула селена? 26. Какие бактерии катализируют реакцию окисления железа до гетита? 27. Редкими называют элементы, значения кларков которых меньше: а) 0,1; б) 0,01; в) 0,001; г) 1%. 28. Как называется вещество в земной коре с химической формулой CaAl2Si2O8? 29. Какую химическую формулу имеет форстерит? 30. Какое вещество в земной коре имеет химическую формулу Na2CO3? 31. Из перечисленных химических элементов укажите 3, которые встречаются в земной коре в наибольшем количестве: а) Kr, б) B, в) Zn, г) O2, д) Fe, е) Si, ж) Au, з) S, и) Ar 32. Какова химическая формула лития? 33. Как называется среднее значение относительного содержания химических элементов в верхнем слое земной коры? 34. Как называется процесс разрушения почвенного покрова и сноса его частиц потоками воды или ветром? 35. Является ли вероятность (опасность) пыльных бурь последствием эрозии почв: а) да, б) нет 36. Назовите способы, которыми можно предотвратить эрозию почв. 37. Какова химическая формула астата? 38. Под воздействием сельскохозяйственной и промышленной деятельности человека эрозия почв происходит быстрее в: а) 10-50 раз; б) 50-100 раз; в) 100-500 раз; г) 100-1000 раз. 39. Какой из изотопов кислорода распространен в земной коре: а) 14 О, б) 15 О, в) 16 О, г) 17 О? 40. Основным соединением, образующим литосферу является: а) ферросиликат; б) алюмосиликат; в) гидросиликат; г) серосиликат? 41. К атмофильным элементам согласно геохимической классификации относятся: а) Li, б) Sr, в) Ar, г) S 42. Расплавленное вещество в глубинах Земли называется: а) мантия; б) магма; в) лава; г) силикаты? 43. Какой из изотопов магния наиболее распространен в земной коре: а) 21 Mg , б) 24 Mg, в) 27 Mg, г) 32 Mg? 44. Какие почвы преобладают на земном шаре в процентном соотношении: а) арктические и тундровые; б) каштановые; в) черноземы; г) подзолистые. 45. Какова химическая формула соляной кислоты? Задачи для самостоятельного решения (для студентов, обучающихся по индивидуальному плану): РАЗДЕЛ 1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ 1. Агрегат по производству серной кислоты выбрасывает в течение часа в атмосферу 17 м3 газов (ϕ (SO2)= 16 %). Определите массу оксида серы (VI), выбрасываемого в атмосферу за сутки, и массу аммиачного поглотителя (в виде NH3⋅H2O), необходимого для поглощения этого оксида серы. Ответ: 186,5 кг; 102 кг. 2. За год в биосфере в результате биологической фиксации образуется 92 млн. т связанного азота, потери его вследствие денитирификации составляют 82 млн. т. Рассчитайте, сколько заводов с производительностью 1500 т аммиака в сутки фактически подменяют биосинтез. Ответ: 22 завода. 3. Дерево при максимальной интенсивности фотосинтеза способно превратить в углеводы примерно 50 г углекислого газа за сутки. Какой объем кислорода (н. у.) выделяет роща из 500 деревьев за это время? Ответ: 12,7 м3 4. Рассчитайте, какова концентрация СО в помещении, если при пропускании воздуха объемом 2 л через оксид йода (V) образовалось 0,036 мг йода. Ответ: 3,55⋅10–7 моль/л. 5. Ежегодно в атмосферу выделяется около 150 млн. тонн SO2. Сколько тонн 100 % серной кислоты теоретически можно получить из этого количества диоксида серы? РАЗДЕЛ 2. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ 1. Определите суточный расход хлора на хлорирование воды в городе с миллионом жителей, если принять, что расход воды на человека 350 л, а норма расхода хлора 2⋅10–4 г/л. Ответ: 70 кг. 2. Какова минимальная суммарная масса каждого из перечисленных металлов, которые могут ежедневно проходить через городскую сеть водоснабжения мощностью 1⋅107 л в день, если концентрация этих металлов не должна превышать: цинка - 5 мг/л, кадмия 0,01 мг/л, марганца - 0,05 мг/л, меди - 1 мг/л. Ответ: 50; 0,1; 0,5; 10 кг. 3. Сколько л морской воды нужно обработать, чтобы получить 108 кг брома, если концентрация брома 0,67 г/кг или 8,3⋅10–4 моль/л. Ответ: 1,5⋅1013 л. 4. Кислотные дожди попадают в почву и разрушают нерастворимые соединения металлов, например оксиды. Таким образом, тяжелые металлы в избыточных количествах попадают в воду, а затем в кровь животных и человека, вызывая различные заболевания и массовую гибель рыбы. В состав глины входит 10-40 % оксида алюминия. Какое количество алюминия окажется в воде, если вместе с осадками выпало 10- т серной кислоты. Ответ: 1,837 тонн. 5. В пресной воде, предназначенной для водоснабжения, концентрация ионов кальция составляет 2,2⋅10–3 моль/л, а концентрация бикарбонат - иона равна 1,3⋅10–3 моль/л. Какие количества гидроксида кальция и карбоната натрия необходимы для снижения уровня содержания ионов кальция в четыре раза, если требуется подготовить 1⋅107 л воды. Ответ: 583 и 240,5 кг. 6. Содержание фосфора в морской воде составляет 0,07 г фосфора на 106 г воды. Если весь этот фосфор находится в виде фосфат - иона, то каковы будут молярные концентрации фосфата? Ответ: 2,3 ⋅ 10–6 моль/л. РАЗДЕЛ 3 1. Оптимальная для здоровья человека массовая концентрация ионов фтора в питьевой воде составляет 1,25 мг/л. Установите, будет ли (да, нет) при 25°С годной для питья вода, прошедшая очистку от фторид ионов осаждением фторида кальция (без применения избытка ионов кальция). 2. Предельно допустимая концентрация катионов свинца (П) в промышленных сточных водах равна 0,1 мг/л. Установите, обеспечивается ли (да, нет) очистка сточных вод от свинца осаждением: а) хлорида; б) сульфата; в) ортофосфата свинца (П) при 25°С. 3. Для осветления питьевой воды к ней добавляют сульфат алюминия. Образуется гидроксид алюминия, студнеобразные хлопья которого хорошо сорбируют взвешенные в воде частицы. Установите остаточную концентрацию катионов алюминия в воде с рН 6,55 при 25°С. 4. Два цеха направляют сточные воды в общий коллектор. Первый сток ( 20 м3/мин) содержит хлорид кальция с массовой концентрацией 0,733 г/л, а второй сток (10 м3/мин) сульфат калия с концентрацией 1,185 г/л. Определите будет ли (да, нет) при 25°С происходить засорение коллектора осадком? 5. Предельно допустимая массовая концентрация ионов меди в воде составляет 0,1 мг/л. Для очистки промышленных стоков от ионов Cu2+ осаждают гидроксид меди (П) добавлением щелочи. Какое значение рН при 25°С необходимо поддерживать в растворе для снижения содержания ионов меди до предельно допустимого? 6. Промышленные стоки некоторого предприятия содержат серебро (в виде ионов Ag+). Перед их сбросом проводится осаждение AgCl при 25°С и концентрации ионов Cl– равной 0,001 моль/л (предельно допустимое содержание ионов Cl– в пресной воде). Какая масса (г) серебра рассеивается в окружающую среду за год работы этого предприятия, если дебит сброса 1000 л/сутки? Эффективен ли данный способ очистки? Контрольные тестовые задания (итоговый контроль по всем разделам) Вариант 1 1. Дым является: а) механическим загрязнителем воздуха; б) химическим загрязнителем воздуха; в) физическим загрязнителем воздуха. 2. Парниковый эффект вызывают: а) CO; б) СО2; в) СН4; г) SO2. 3. Кислотные дожди вызывают: а) СО; б) NO; в) SO2; 4. Механическим загрязнением называется… 5. Механическое загрязнение почвы ухудшает её … 6. Наиболее распространённым загрязнителем воздуха является … 7.Озоновый слой разрушают: а) углеводороды; б) диоксины; в) фреоны. 8. Наибольшее количество NO2 выделяется при горении: а) газа; б) угля; в) нефти. 9. Стекло является: а) химическим загрязнителем почвы; б) механическим загрязнителем почвы. 10. Полиэтилен разлагается в почве за… а) 5 лет; б) 50 лет; в) 100 лет. 11. Углеводороды обладают: а) концерагенным действием; б) наркотическим действием; в) мутагенным действием. 12. Закончите уравнение реакции: 2NO2 + H2O = … 13. Закончите уравнение реакции: SO2 + NaOH = … 14. Для очистки выбросов от СО используют: а) метод адсорбции; б) метод окисления; в) электрохимическая очистка. 15. Напишите уравнение реакции, обеспечивающее регенерацию едкого натра после поглощения им сернистого газа:__________________________ Вариант 2 1. Угарный газ является: а) механическим загрязнителем воздуха; б) химическим загрязнителем воздуха; в) физическим загрязнителем воздуха. 2. Озоновый слой разрушают: а) NO; б) СH3Cl; в) СН4; г) SO2. 3. Химикат, обнаруженный в печени антарктических пингвинов, называется: а) ДДТ; б) ПВХ; в) ПХБ; г) БАП. 4. Естественными источниками загрязнения атмосферы являются… 5. Физическим загрязнением называется… 6. Химическое загрязнение – это… 7.Главным губителем хвойных лесов является: а) SO2; б) NO2; в) NO. 8. Наибольшее количество SO2 выделяется при горении: а) газа; б) угля; в) нефти. 9. Полиэтилен является: а) химическим загрязнителем почвы; б) механическим загрязнителем почвы. 10. В пресной воде доминируют катионы: а) кальция и магния; б) натрия и калия; в) калия и кальция. 11. Бензапирен обладает: а) концерагенным действием; б) наркотическим действием; в) мутагенным действием. 12. Закончите уравнение реакции: СO + H2O = … 13. Закончите уравнение реакции: BaO + SO2 = … 14. Для очистки выбросов от NО используют: а) метод восстановления; б) метод адсорбции; в) электрохимическую. очистку. 15. Напишите уравнение реакции, описывающее процесс осаждения из воды солей кальция питьевой содой с целью её умягчения:_________________________________________________________________ 1.11 Примерный перечень вопросов к зачёту. 1. Химия окружающей среды как наука. Предмет, объект, методы. Структура. 2. Химические элементы в биосфере. Круговороты веществ. 3. Токсические вмешательства в круговороты вещества. Основные источники загрязнения окружающей среды. 4. Химические основы экологических взаимодействий. Химические компоненты абиотических факторов и живой организм. 5. Химические экорегуляторы. Алломоны. Кайромоны и депрессоры. Аутотоксины. Аутоингибиторы. Феромоны. 6. Биоциды. Ксенобиотики. Общая характеристика диоксинов. 7. Органические и неорганические токсиканты. 8. Происхождение Вселенной. Основные теории. 9. Образование атмосферы Земли. Первичная атмосфера и ее характеристики. 10. Процесс образования первичной гидросферы. 11. Строение атмосферы: основные оболочки. 12. Изменение температуры и давления в атмосфере с высотой. 13. Химический состав атмосферного воздуха. 14. Азот и его соединения. Химические свойства. Круговорот азота. 15. Кислород. Химические свойства. Круговорот кислорода. 16. Углекислый газ. Химические свойства. 17. Круговорот углерода. 18. Оксид серы. Химические свойства. 19. Круговорот серы. 20. Сероводород. Химические свойства. 21. Метан. Химические свойства. 22. Инертные газы. Химические свойства. 23. Фреоны и их характеристика. 24. Диоксид серы и его химические свойства. Влияние на организм человека. 25. Диоксид азота и его химические свойства. Влияние на организм человека. 26. Серная и азотная кислота. Химические свойства. 27. Угарный газ. Химические свойства. Влияние на организм человека. 28. Городской смог, виды и его образование. 29. Химические свойства озона. 30. Временной промежуток пребывание в атмосфере химических веществ (He, N2, O2, CO2, H2, CH4, NOx, O3, CO, H2O, H2S, NH3). 31. Классификация масштабов загрязнения атмосферы (глобальный, континентальный, региональный, локальный). 32. Понятие о естественных и искусственных источниках загрязнения атмосферы. Примеры. 33. Характеристика выбросов в атмосферу оксидов азота и диоксида серы, источники загрязнения. 34. Парниковый эффект. Вещества, вызывающие парниковый эффект, их химические свойства. Приложение А Киотского протокола. 35. Разрушение озонового слоя. Химические вещества, способствующие этому процессу. 36. Кислотные дожди, механизм образования в атмосфере. Кислотность осадков. 37. Влияние кислотных дождей на природные объекты. 38. Меры борьбы с кислотными дождями. 39. Автотранспорт как источник загрязнения атмосферы. 40. Поступление в атмосферу тяжелых металлов. Химические формулы. Свойства тяжелых металлов. Влияние на организм человека. 41. Методы очистки воздуха. Виды механической очистки: пылевые камеры, циклоны, фильтры, скрубберы, пылеуловители. 42. Электрическая очистка воздуха. Электрические фильтры, принцип действия. 43. Физико-химическая очистка воздуха. Абсорбция, адсорбция, конденсация. 44. Физико-химические методы исследования состояния окружающей среды. Хроматография. 45. Физико-химические методы исследования состояния окружающей среды. Массспектрометрия. 46. Физико-химические методы исследования состояния окружающей среды. Потенциометрия. 47. Физико-химические методы исследования состояния окружающей среды. Экстракционно-фотометрический метод определения веществ. 48. Физико-химические методы исследования состояния окружающей среды. Метод меченых атомов. 49. Физико-химические методы исследования состояния окружающей среды. Качественный и количественный анализ. 50. Общая характеристика гидросферы. Пресная и соленая вода, мировые запасы. 51. Вода, химические свойства. Агрегатные состояния. Круговорот воды. 52. Основные катионы и анионы, содержащиеся в пресной воде. 53. Миграция химических элементов в гидросфере. Вымывание. Вынос ветром (эоловый вынос). Кристаллизация. Адсорбция взвешенных частиц. Поглощение организмами. 54. Растворенные газы в воде (N2, O2, CO2). Источники поступления. 55. Щелочные и тяжелые металлы в гидросфере. Современное использование и вредное воздействие. 56. Неметаллы в природных водах (фтор, фосфор, кремний, бор, азот, йод). Химические свойства. 57. Нефть и нефтепродукты в гидросфере. Современное использование и вредное воздействие. 58. Загрязнение подземных вод. Органические соединения в гидросфере. Современное использование и вредное воздействие. 59. Литосфера. Строение Земли. Химический состав земной коры. Основные изотопы. 60. Химический состав мантии и ядра. 61. Магматические, осадочные и метаморфические породы. 62. Антропогенная деятельность человека и эрозия почв. Виды эрозии. Меры по предотвращению эрозии почв. 63. Геохимическая классификация элементов земной коры. 64. Диоксид кремния. Химические свойства. Значение в природе. Силикаты и алюмосиликаты. Процесс образования. Значение в природе. 65. Процессы выветривания горных пород. Основные виды. 66. Механизмы химического выветривания (растворение, окисление). 67. Механический состав почв и их плодородие. 68. Гуминовые и фульвокислоты в почве. 69. Водородный показатель. Понятие о кислой и щелочной среде. Буферные системы. 1.12 Комплект экзаменационных билетов (имеется в наличии на кафедре) 1.13 Примерная тематика рефератов 1. Загрязнение воздуха. 2. Загрязнение воды. 3. Загрязнение почвы. 4. Солнечная энергетика. 5. Ветровая энергетика. 6. Геотермальная энергетика. 7. Физико-химические методы анализа в ХОС. 8. Тяжёлые металлы и их влияние на организмы. 9. Пестициды как загрязнители почвы и воды. 10. Роль удобрений в загрязнении воды. 1.14 Примерная тематика курсовых работ. 1. Определение фенолов в овощах. 2. Определение содержания железа в водопроводной воде. 3. 4. 5. 6. 7. Определение содержания органических веществ в водопроводной воде. Определение содержания нитратов в овощах. Определение содержания пестицидов в фруктах. Нетрадиционные виды топлива. Нетрадиционные источники энергии. 1.15 Примерная тематика дипломных работ. 1. 2. 3. 4. 5. Определение фенолов в овощах. Определение содержания железа в водопроводной воде. Определение содержания органических веществ в водопроводной воде. Определение содержания нитратов в овощах. Определение содержания пестицидов в фруктах. 1.16 Методика исследования. используется лабораторный эксперимент (методические рекомендации для проведения лабораторных занятий по ХОС, авт-сост. Лештаев А.А., МГПУ). 1.17 Бально-рейтинговая система, используемая для оценки знаний студентов. не предусмотрена РАЗДЕЛ 2. Методические указания по изучению дисциплины и контрольные задания для студентов заочной формы обучения. Методические рекомендации При выполнении лабораторных работ студент должен: 1. Умение произвести отбор средней пробы природных материалов. 2. Знание основных резервуаров, источников и стоков окружающей среды. 3. Умение описывать химические процессы в атмосфере, гидросфере, зеленой коре с помощью химических уравнений. 4. Использование инструментальных и химических методов для анализа природных материалов. 5. Умение анализировать полученные экспериментальные данные различных образцов природных материалов, делать выводы. 6. Отчет по лабораторным работам. 7. Зачет. Контрольные задания 7. Какой объём озона разрушает 3 л дихлорметана? 8. Сколько SО3 образуется из 20 л SO2? 9. Какой объём NO образуется при сжигании 200 т нефти (содержание азота в пересчёте на аланин составляет 23%). 3. Сколько необходимо сульфида натрия для переведения солей свинца (с=30 мг/м 3) в неподвижную форму в 100 м3 почвы? 4. На сколько увеличиться кислотность 4 м3 почвы при внесении в неё 100 г (NH4)2SO4? 4. Рассчитайте кислотность 200 л воды, в которых растворили 2 л NO2. 5. Сколько нужно активированного угля для очистки 2000 л воды от 60 кг органических примесей? 6. Сколько нужно хлорида свинца для осаждения сероводорода в 500 л воды, концентрация которого в воде составляет 100 мг/л? РАЗДЕЛ 3. Содержательный компонент теоретического материала. Лекция 1. Предмет изучения и задачи химии окружающей среды План: 1. Определение и объекты изучения химии окружающей среды: гидросфера, атмосфера и литосфера. 2. Понятия о биосфере (Геккель, Зюсс, Вернадский) и ноосфере (Вернадский). 3. Основные понятия химии окружающей среды. Биогеохимические циклы элементов и веществ (на примере основных биогенных элементов: углерод, азот, фосфор) и их количественные характеристики. Антропогенное воздействие на окружающую среду (типы и объекты воздействия; физическое и химическое загрязнение). 4. Загрязняющее вещество, источник загрязнения, сток загрязняющего вещества. 5. Основные задачи химии окружающей среды. Описание биогеохимических циклов загрязняющих веществ. Изучение антропогенного воздействия на естественные биогеохимические циклы. 6. Экологические факторы окружающей среды. Воздействие химического компонента абиотического фактора на живые организмы (рН, кислород, температура, свет, соленость). 7. Экологические взаимодействия в природе. Классификация химических веществ, связанных с жизнедеятельностью живых организмов (М. Барбье). Химические экорегуляторы. Основные понятия и положения Химия окружающей среды, окружающая среда, биосфера, загрязняющее вещество, биогеохимический цикл, алломоны, супрессоры, яды, алколоиды, индукторы, противоядия, приманки, кайромоны, феромоны, депрессоры, аутотоксины, аутоингибиторы, ко-актон, антибиотики, миметизм. Вопросы для самоконтроля 1. 2. 3. 4. 5. 6. Что изучает химия окружающей среды? Какие задачи стоят перед химией окружающей среды? Что такое биосфера? Что такое загрязнитель? Какие виды загрязнений вы знаете? Какие химические экорегуляторы вам известны? Литература 1. Вернигорова, В.Н. Химия загрязняющих веществ и экология / В.Н. Вернигорова, Н.И. Макридин, Ю.А. Соколова, И.Н. Максимова. – М. : Изд-во ПАЛЕОТИП, 2005. – 237 с. 2. Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. 3. Исидоров, В.А. Введение в химическую экотоксикологию / В.А. Исидоров. – СПб : Химиздат, 1999. – 141 с. 4. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. Лекция 2 Химия гидросферы План 1. Гидрологический цикл. Уникальные свойства воды. 2. Химический состав природных вод: растворенные газы, главные ионы, биогенные элементы, микроэлементы, растворенное органическое вещество. Основные виды природных вод и особенности их состава. 3. Основные равновесия природных вод. Кислотно-основные равновесия в природных водах. Понятие о рН и щелочности природных вод. Карбонатная система. Окислительно-восстановительные процессы в природных водоемах. Концепция рЕ. Основные потенциалопередающие редокс-пары природных вод. 4. Эвтрофикация водоемов. Основные понятия и положения Гидрологический цикл, химический состав природных вод, растворённые газы, главные ионы, биогенные элементы, микроэлементы, растворенное органическое вещество, основные виды природных вод. Вопросы для самоконтроля 1. 2. 3. 4. 5. 6. Что такое гидрологический цикл? Какие группы растворённых в воде веществ вы знаете? Какие виды природных вод вам известны? Что такое кислотно-основное равновесие? Что такое окислительно-восстановительные процессы? Что такое эвтрофикация водоёмов? Литература 1. Алекин, О.А. Химия океана : Учеб. пособие для вузов / О.А. Алекин, Ю.И. Ляхин. – Л. : Гидрометеоиздат, 1984. – 343 с. 2. Герлах, С.А. Загрязнение морей: диагноз и терапия / С.А. Герлах. – Л. : Гидрометеоиздат. 1985. – 263 с. 3. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды : Учебник / Л.Ф. Голдовская. – М. : Мир, 2005. – 296 с. 4. Дривер, Дж. Геохимия природных вод / Дж. Дривер (пер. с англ.). – М. : Мир. 1985. – 440 с. Лекция 3 Химическое загрязнение природных вод 1. Характеристики основных классов загрязняющих веществ. Тяжелые металлы, нефтяные и хлорированные углеводороды, радиоактивные вещества. Понятие о ксенобиотиках, их происхождении и существовании в окружающей среде. 2. Основные источники поступления загрязняющих веществ в водную среду. Сточные воды. Промышленные стоки. Атмосферные выпадения. Особенности источников поступления для различных классов. 3. Основные процессы миграции загрязняющих веществ в природных водах. Перенос в виде растворимых соединений. Сорбция на взвешенном веществе. Седиментация и накопление в донных отложениях. Особенности процессов миграции для разных классов соединений. 4. Основные процессы трансформации загрязняющих веществ в природных водах. Тяжелые металлы: гидролиз, комплексообразование с органическими и неорганическими лигандами, преципитация. Органические загрязняющие вещества: фотолиз, микробный метаболизм, связывание с растворенным и взвешенным органическим веществом. Формы существования загрязняющих веществ в водных средах. 5. Воздействие загрязняющих веществ на водные организмы. Биоаккумуляция загрязняющих веществ и миграция по пищевым цепям. Токсическое воздействие. Основные понятия и положения Тяжелые металлы, нефтяные и хлорированные углеводороды, радиоактивные вещества, ксенобиотики, сточные воды, промышленные стоки, атмосферные выпадения, сорбция, фотолиз, микробный метаболизм. Вопросы для самоконтроля 1. 2. 3. 4. Какие загрязнители вод вы знаете? Какие источники загрязнений гидросферы вам известны? Какие процессы способствуют миграции загрязняющих веществ в водоёмах? Какие механизмы самоочищения воды вы знаете? Литература 1. Алекин, О.А. Химия океана : Учеб. пособие для вузов / О.А. Алекин, Ю.И. Ляхин. – Л. : Гидрометеоиздат, 1984. – 343 с. 2. Герлах, С.А. Загрязнение морей: диагноз и терапия / С.А. Герлах. – Л. : Гидрометеоиздат. 1985. – 263 с. 3. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды : Учебник / Л.Ф. Голдовская. – М. : Мир, 2005. – 296 с. 4. Дривер, Дж. Геохимия природных вод / Дж. Дривер (пер. с англ.). – М. : Мир. 1985. – 440 с. 5. Израэль, Ю.А. Антропогенная экология океана / Ю.А. Израэль, А.В. Цыбань. – Л. : Гидрометеоиздат. 1989. – 528 с. 6. Ложниченко, О.В. Методы и средства защиты гидросферы / О.В. Ложниченко, И.В. Волкова. – Астрахань : АГПУ, 2005. – 39 с. Лекция 4 Проблемы водоочистки и водообработки План 1. Сточные воды и методы их очистки. Типы сточных вод. Характеристика их состава. Основные показатели, характеризующие загрязненность водоемов: физические, химические и бактериальные. 2. Методы очистки хозяйственно-бытовых сточных вод: пруды-отстойники, поля орошения, биофильтры, аэротенки, септик-тенки, метан-тенки. 3. Методы очистки сточных вод промышленности: физические (отстойники, фильтрация, выпарка, перегонка с паром), химические (нейтрализация, осаждение, окисление сильными окислителями, высокотемпературное сжигание), физико-химические (адсорбция, экстракция, коагуляция, электрохимическое анодное окисление и мембранный электродиализ) и биологические (обработка активным илом в аэротенках). 4. Питьевая вода. Методы получения питьевой воды. Первичная, вторичная, третичная обработка сточных и природных вод. Проблемы загрязнения питьевой воды в результате хлорирования. Альтернативные методы дезинфекции питьевой воды. Основные понятия и положения Сточные воды, основные показатели загрязнённости водоёмов (физические, химические и бактериальные), пруды-отстойники, поля орошения, биофильтры, аэротенки, септик-тенки, метан-тенки, отстойники, фильтрация, выпарка, перегонка с паром, нейтрализация, осаждение, окисление сильными окислителями, высокотемпературное сжигание, адсорбция, экстракция, коагуляция, электрохимическое анодное окисление и мембранный электродиализ) и биологические (обработка активным илом в аэротенках, первичная, вторичная, третичная обработка сточных и природных вод. Вопросы для самоконтроля 1. 2. 3. 4. Какие показатели загрязнённости сточных вод вы знаете? Какие методы очистки бытовых сточных вод вам известны? Какие методы очистки промышленных стоков существуют? Расскажите о методах получения питьевой воды. Литература 1. Алекин, О.А. Химия океана : Учеб. пособие для вузов / О.А. Алекин, Ю.И. Ляхин. – Л. : Гидрометеоиздат, 1984. – 343 с. 2. Герлах, С.А. Загрязнение морей: диагноз и терапия / С.А. Герлах. – Л. : Гидрометеоиздат. 1985. – 263 с. 3. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды : Учебник / Л.Ф. Голдовская. – М. : Мир, 2005. – 296 с. 4. Зилов, Е.А. Химия окружающей среды : Учеб. пособ. / Е.А. Зилов. – Иркутск : Иркутский Государственный Университет, 2006. – 176 с. 5. Ложниченко, О.В. Методы и средства защиты гидросферы / О.В. Ложниченко, И.В. Волкова. – Астрахань : АГПУ, 2005. – 39 с. 6. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. Лекция 5 Химия литосферы План 1. Химический состав литосферы. 2. Минералы и горные породы. 3. Физико-химические процессы, происходящие в недрах земли. Основные понятия и положения Литосфера, кора, мантия, магма, лава, химический состав литосферы, минералы, горные породы, физико-химические процессы. Вопросы для самоконтроля Что такое литосфера? Что такое земная кора? Что такое мантия? В чём разница между понятиями «магма» и «лава»? Что такое минералы? Какие типы горных пород вы знаете? Какие физико-химические процессы происходят в недрах Земли? Литература 1. Алыкова, Т.В. Химический мониторинг окружающей среды : Монография / Т.В. Алыкова. – Астрахань : АГПУ, 2002. – 210 с. 2. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды : Учебник / Л.Ф. Голдовская. – М. : Мир, 2005. – 296 с. 3. Дубинин, А.В. Геохимия редкоземельных элементов в океане / А.В. Дубинин. – М. : Наука, 2006 – 360 с. 4. Орлов, Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. – М. : МГУ, 1993. – 376 с. 5. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. 6. Шевченко, Т.М. Химия и окружающая среда : Учеб. пособие / Т.М. Шевченко, Л.А. Шевченко. – Кемерово : КузГТУ, 2005. – 135 с. Лекция 6 Химия почв 1. Происхождение, состав и функции почвы. Образование почвенного слоя. Его структура, уникальные свойства и функции. Основные типы почв. Понятие о географической зональности. 2. Механический состав почв. Химический состав почв. Органическое вещество почв. Состав и свойства гумусовых веществ. 3. Свойства почв. Ионообменные и кислотно-основные свойства почв. Понятие о емкости катионного обмена (ЕКО) и кислотности почв. Буферность почв. Редокспроцессы в почвенной среде. Окислительно-восстановительные режимы основных типов почв. Основные понятия и положения Почвенный слой, структура почвы, основные типы почв, географическая зональность, механический состав почв, химический состав почв, органическое вещество почв (гумус), свойства почв, ёмкость катионного обмена, кислотность почв. Вопросы для самоконтроля 1. 2. 3. 4. 5. 6. Что такое почва? Перечислите основные типы почв. Расскажите о свойствах почвы? Расскажите о механическом составе почв. Расскажите о химическом составе почв. Что такое гумус? Литература 1. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды : Учебник / Л.Ф. Голдовская. – М. : Мир, 2005. – 296 с. 2. Дубинин, А.В. Геохимия редкоземельных элементов в океане / А.В. Дубинин. – М. : Наука, 2006 – 360 с. 3. Орлов, Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. – М. : МГУ, 1993. – 376 с. 4. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. 5. Шевченко, Т.М. Химия и окружающая среда : Учеб. пособие / Т.М. Шевченко, Л.А. Шевченко. – Кемерово : КузГТУ, 2005. – 135 с. Практическое занятие 7 Загрязнение почв в результате производственной деятельности человека План 1. Почва как геохимическая среда. Общая характеристика, сходство и различие с природными водами. Понятие геохимического барьера. Типы геохимических барьеров в почвенных средах: их роль в миграции и трансформации загрязняющих веществ в почвенном слое. 2. Загрязнение почв. Основные классы веществ, загрязняющих почвенный слой: тяжелые металлы, гербицидные остатки и нефтяными углеводороды. Источники их поступления, формы существования, подвижность в почвенном слое, механизмы трансформации и поступления в растения. 3. Способы рекультивации почв. Загрязнение тяжелыми металлами и способы его устранения. Способы обработки почв, загрязненных гербицидными остатками и нефтяными углеводородами. Основные понятия и положения Геохимическая среда, геохимический барьер, типы геохимических барьеров, загрязнение почв, металлы, гербицидные остатки и нефтяными углеводороды, источники загрязнения почв, рекультивация почв. Вопросы для самоконтроля 1. Что такое геохимический барьер? 2. Какие загрязнители почв вам известны? 3. Какие способы рекультивации почв вы знаете? Литература 1. Алыкова, Т.В. Химический мониторинг окружающей среды : Монография / Т.В. Алыкова. – Астрахань : АГПУ, 2002. – 210 с. 2. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды : Учебник / Л.Ф. Голдовская. – М. : Мир, 2005. – 296 с. 3. Дубинин, А.В. Геохимия редкоземельных элементов в океане / А.В. Дубинин. – М. : Наука, 2006 – 360 с. 4. Мельников, Н.Н. Пестициды и окружающая среда / Н.Н. Мельников, А.И. Волков, О.А. Короткова. – М. : Химия. 1977. – 223 с. 5. Орлов, Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. – М. : МГУ, 1993. – 376 с. 6. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. 7. Шевченко, Т.М. Химия и окружающая среда : Учеб. пособие / Т.М. Шевченко, Л.А. Шевченко. – Кемерово : КузГТУ, 2005. – 135 с. Лекция 8 Химия верхних слоев атмосферы и проблемы их загрязнения План 1. Атмосфера как объект изучения химии окружающей среды. Состав и структура атмосферы. Эволюция атмосферы, ее биогенное происхождение. Воздействие солнечной радиации на атмосферу. понятие о фотохимических реакциях Ионы и радикалы в атмосфере. 2. Загрязнение атмосферы. Основные классы веществ, загрязняющих атмосферу. Естественные и антропогенные источники, соотношение между их выбросами: оценка приоритетности источников по их доле в суммарном антропогенном выбросе. 3. Химия верхних слоев атмосферы. Основные реакционно-способные частицы ионосферы и стратосферы. Химия стратосферного озона (кислородный, водородный, хлорный и азотный циклы озона). Истощение озонового слоя в результате антропогенного воздействия на атмосферу как глобальная экологическая проблема. Основные понятия и положения Атмосфера, состав атмосферы, структура атмосферы, ионосфера, стратосфера, эволюция атмосферы, загрязнение атмосферы, источники загрязнения атмосферы (естественные, антропогенные). Вопросы для самоконтроля 1. Каково происхождение современной земной атмосферы? 2. Каков химический состав атмосферы? 3. Из каких газов состоит атмосфера? 1. 2. 3. 4. Литература Бримблкумб, П. Состав и химия атмосферы / П. Бримблкумб (пер. с англ.). – М. : Мир, 1988. – 352 с. Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. Ложниченко, О.В. Методы и средства защиты атмосферы / О.В. Ложниченко, И.В. Волкова. – Астрахань : АГПУ, 2005. – 21 с. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. Лекция 9 Химия нижних слоев атмосферы и проблемы их загрязнения План 1. Химия нижних слоев атмосферы. Тропосфера как глобальный окислительный резервуар. Основные реакционно-способные частицы в тропосфере: гидроксильный радикал, оксиды азота и серы и их превращения. 2. Газофазные реакции в тропосфере. Окисление органических соединений. Образование пероксиацетонитрилов. "Фотохимический смог". 3. Гетерофазные реакции в тропосфере. Окисление двуокиси серы, адсорбированной на твердых частицах дыма. "Классический смог". Окисление низших оксидов азота и серы, абсорбированных капельками воды. "Кислые дожди". 4. Распространение загрязняющих веществ в атмосфере. Классификация загрязнителей (по линейному размеру и длительности воздействия), роль атмосферных явлений (турбулентность, инверсия) и типа загрязнителя для пространственного распределения загрязняющих веществ в атмосфере. Проблемы трансграничного переноса. Основные понятия и положения Тропосфера, реакционно-способные частицы, гидроксильный радикал, оксиды азота, оксиды серы, газофазные реакции, гетерофазные реакции, распространение загрязняющих веществ в атмосфере, трансграничный перенос загрязняющих веществ. Вопросы для самоконтроля 1. Что такое тропосфера? 2. Какие виды реакционно-способных частиц вы знаете? 3. Что такое газофазные реакции? 4. Что такое гетерофазные реакции? 5. Что такое трансграничный перенос загрязняющих веществ? Литература 1. Бримблкумб, П. Состав и химия атмосферы / П. Бримблкумб (пер. с англ.). – М. : Мир, 1988. – 352 с. 2. Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. 3. Ложниченко, О.В. Методы и средства защиты атмосферы / О.В. Ложниченко, И.В. Волкова. – Астрахань : АГПУ, 2005. – 21 с. 4. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. Лекция 10 Токсическое воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду План 1. Токсическое воздействие загрязняющих веществ. Понятие токсичности. Основные аспекты токсикодинамики: поступление токсикантов в живые организмы, их трансформация и механизмы действия. Эффекты воздействия на живой организм. Количественные характеристики токсикодинамики: доза, кривые "доза-эффект", порог вредного действия, порог специфического действия. 2. Оценка состояния окружающей среды. Концепция предельно допустимой концентрации (ПДК). Экотоксикологическое нормирование (на примере определения рыбохозяйственных ПДК). 3. Комбинированное воздействие токсикантов. Методы интегральной оценки воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду: биотестирование, биоиндикация. Биологический мониторинг как эффективный метод контроля состояния окружающей среды. Основные понятия и положения Токсичность, токсикант, трансформация токсикантов, предельно допустимая концентрация, экотоксикологическое нормирование, токсидинамика, комбинированное воздействие токсикантов, биотестирование, биоиндикация. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Вопросы для самоконтроля Что такое токсиканты? Что такое токсичность? Какие количественные характеристики токсидинамики вы знаете? Что такое предельно допустимая концентрация? На каких принципах основывается экотоксикологическое нормирование? Что такое биотестирование? Что такое биоиндикация? Литература 1. Андруз, Дж. Введение в химию окружающей среды (перевод с англ.) / Дж. Андруз, П. Бримблекумб, Т. Джикелз, П. Лисс. – М. : Мир, 1999. – 272 с. – [Электронный ресурс] (формат DJVU, 4,99 Mb) 2. Бокриса, Дж. Химия окружающей среды / Дж. Бокриса. – М.: Химия, 1982. – 672 с. – [Электронный ресурс] (формат DJVU, 5,5 Mb) 3. Гусакова, Н.В. Химия окружающей среды : учеб. пособие для вузов / Н.В. Гусакова. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. 4. Егоров, В.В. Экологическая химия : Учеб. пособ. / В.В. Егоров. – СПб: Лань, 2009. – 192 с. 5. Задачи и вопросы по химии окружающей среды : учеб.пособие для студ.вузов / Тарасова Н.П., Кузнецов В.А., Сметанников Ю.В. и др. – М. : Мир, 2002. – 368 с. 6. Проблемы загрязнения окружающей среды и токсикологии / Под ред. Дж. Уэра. – М. : Мир, 1993. – 191 с. 7. Тинсли, И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде / И. Тинсли (пер. с англ.). – М. : Мир, 1982. – 281 с. 8. Химия окружающей среды : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Т.И. Хаханиной. – М. : Юрайт : Высшее образование, 2010. – 129 с. РАЗДЕЛ 4. Словарь терминов (Глоссарий). АККУМУЛЯЦИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ОРГАНИЗМАМИ - накопление в живых организмах химических веществ, содержащихся в среде обитания. Степень аккумуляции на более высоких уровнях цепей питания закономерно увеличивается. БИОГЕОЦЕНОЗ (определение автора термина В. Н. Сукачева) -эволюциошю сложившаяся, относительно пространственно ограниченная, Biryrpeiine однородная природная система функционально взаимосвязанных живых организмов и окружающей их абиотической сре-. ды. Синоним, но не во всех случаях, термина «экосистема». БИОМАССА - количество живого вещества (суммарное или относящееся к отдельным видам, популяциям, жизненным формам организмов и т.п.) на единице площади или объема экосистемы. БИОСФЕРА – область обитания живых организмов на Земле. БИОЦЕНОЗ - часть (блок) экосистемы (биогеоценоза), представленная совокупностью взаимосвязанных организмов; применительно к крупным экосистемам и биосфере в целом вместо термина «биоценоз» обычно используют термин «биота». ВЕЩЕСТВО БИОГЕННОЕ - химические соединения, возникшие в результате жизнедеятельности организмов. ВЕЩЕСТВО ЖИВОЕ - совокупность тел живых организмов (вне зависимости от систематической принадлежности), выраженная в единицах объема, массы или энергии. Общий вес живого вещества биосферы оценивается в 2,4-3,6 трлн.т (сухой вес). ВЕЩЕСТВО КОСНОЕ - вещество, «образуемое процессами, в которых живое вещество не участвует» (В. И. Вернадский). ВЛОЖЕНИЕ ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМЫ дополнительное привнесение энергии (тепловой, электрической) в виде обработки почвы, использования удобрений, уничтожения отходов и т.н.) для поддержания устойчивости экосистем, нарушенных человеком, повышения продуктивности агроценозов, функционирования городских систем и т.п. Агроценозы, техногенные и другие созданные человеком системы могут существовать только при условии постоянного вложения в них энергии. ГОМЕОСТАЗ (ИС) - совокупность механизмов, направленных на устранение или максимальное ограничение действия факторов, нарушающих внутреннее динамическое равновесие системы. Применим к различным системам - от космических до организма и атома. ДИГРЕССИЯ - ухудшение состояния экосистем под влиянием воздействия различных факторов, чаще всего человека. «ДЫРА» ОЗОНОВАЯ - значительное пространство в озоновом слое с заметно пониженным (до 50 %) содержанием озона. Наиболее значительна над Антарктикой. ЗАГРЯЗНЕНИЕ - привнесение в среду не характерных для нее химических, физических или биологических агентов или превышение естественного уровня свойственных для среды агентов. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТЕПЛОВОЕ - повышение температуры среды под влиянием различных факторов (чаще всего антропогенных); обычно характерно для воздуха и вод, где может вызывать серьезные изменения в функционировании экосистем. КСЕНОБИОТИК - любое чуждое для организмов или их сообществ вещество. МОНИТОРИНГ - слежение за какими-либо объектами, явлениями, средами жизни или биосферой в целом. НИША ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ место вида в природе, включающее не только его положение в пространстве, но и весь жизненный статус (вид пищи и способ питания, отношение к факторам среды, места размножения и укрытий и т.н.); чем большим сходством характеризуются экологические пиши организмов (видов), тем острее между ними конкурентные отношения. НООСФЕРА - «мыслящая оболочка» (В. И. Вернадский), сфера разума - естественная стадия развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится важным фактором биосферных процессов. Содержание термина и связанное с ним научное направление недостаточно разработаны. ОЗОНОВЫЙ ЭКРАН - слой атмосферы в пределах стратосферы, лежащий на высотах 20^45 км (у полюсов ниже) и отличающийся повышенной концентрацией озона (примерно в 10 раз выше, чем у поверхности Земли), поглощающей гибельные для организмов ультрафиолетовые лучи (см.также «Дыра» озоновая). ОПУСТЫНИВАНИЕ -уменьшение или уничтожение биологического потенциала земли (чаще всего под влиянием антропогенных факторов), которое может привести к возникновению условий, аналогичных условиям пустыни (определение Конференции ООН по опустыниванию, 1977 г.). ПЕСТИЦИД - химическое соединение, используемое для борьбы с нежелательными для человека организмами с целью защиты естественных экосистем, посевов, изделий и т.п. САМООЧИЩЕНИЕ ЭКОСИСТЕМ - способность разлагать природные и антропогенные вещества и устранять их вредное действие. Основным фактором самоочищения выступают живые организмы. Экосистемы, бедные жизнью, характеризуются низкой самоочищающей способностью. СМОГ ВЛАЖНЫЙ (лондонского типа) - смесь газообразных загрязняющих веществ (в основном сернистого газа), пылевых частиц и капель тумана. СМОГ СУХОЙ ФОТОХИМИЧЕСКИЙ (лос-анджелесского типа) - вторичное загрязнение воздуха в результате фотохимических реакций с образованием новых веществ фотооксидантов, преимущественно озона и пероксиацетилнитратов. Условием образования является наличие загрязняющих веществ (окислы азота, сернистый ангидрид, угарный газ) и значительного количества солнечных лучей, особенно ультрафиолетовых. СУКЦЕССИЯ - последовательная смена экосистем (биоценозов) в результате саморазвития на безжизненном субстрате или на месте разрушения существовавших экосистем (в этом случае сукцессии называют вторичными). Конечным результатом является относительно стабильные климаксовые или узловые экосистемы. ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ – влияние технических систем на УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ - способность оставаться относительно неизменной в течение определенного периода времени вопреки внешним воздействиям. ФРЕОНЫ (ХЛ АДОНЫ) - группа галогеносодержащих веществ, кипящих при комнатной температуре, используемых в холодильной промышленности и как распылители в аэрозольных упаковках. Широко использовались вследствие инертности, позже выяснилось, что, поднимаясь в стратосферу, подвергаются фотохимическому разложению с выделением хлора, способствующею разрушению молекул озона (как катализатор). ХИМИЯ – наука о свойствах и взаимных превращениях веществ. ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ – наука, изучающая химические процессы, происходящие в различных средах жизни. ЦВЕТЕНИЕ ВОДЫ - массовое развитие мелких водорослей (фитопланктона), вызывающее изменение окраски воды. Причиной цветения является поступление в водоемы минеральных и органических веществ (см. Эвтрофикация). ЦЕПЬ ПИТАНИЯ (цепь трофическая) - ряд видов или групп организмов в экосистеме, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего. Цепь питания состоит из нескольких (от 2-х до 5-6-ти) пищевых (трофических) уровней, под которыми понимают группы организмов со сходным типом питания (растения, травоядные животные, хищники, мертвоеды). ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОД - повышение биологической продуктивности водных экосистем в результате обогащения их питательными веществами. РАЗДЕЛ 5. Практикум по решению задач. Пример решения задачи Найдите объём водяного пара (при н.у.), необходимый для нейтрализации 10 л угарного газа. Решение: CO + H2O = CO2 + H2 Согласно уравнению реакции 10 л CO вступают в реакцию с 10 л H2O. Ответ: понадобиться 10 л водяного пара. Тексты задач 1. Рассчитайте количество водорода (H2), необходимое для перевода 10 л монооксида азота NO в азот (N2). 2. Рассчитайте количество угарного газа (CO), необходимое для перевода 20 л монооксида азота NO в азот (N2). РАЗДЕЛ 6. Изменения в рабочей программе, которые произошли после утверждения программы. Характер изменений в программе Обновление списка литературы, перечня вопросов к зачету, Номер и дата протокола заседания кафедры, на котором было принято данное решение 2012 уч.г. Подпись заведующего кафедрой, утверждающего внесённое изменение Подпись декана факультета (проректора по учебной работе), утверждающего данное изменение содержания курса, структуры практических работ РАЗДЕЛ 7. Учебные занятия по дисциплине ведут Ф.И.О., учёное звание и степень преподавателя Александрова Е.Ю. к.п.н., доцент кафедры естественных наук Учебный год Факультет Специальность 2009-2010 2011-2012 2012-2013 ЕФКиБЖД 020801 Экология (Экологическая экспертиза) 020201.65 Биология (Теория образования и методика преподавания биологии)