Модуль 2 Стандарты качества окружающей среды

Знать:

1. Систему экологического мониторинга.

2. Критерии оценки качества питьевой воды, атмосферного воздуха, почв, снегового покрова.

3. Международные нормативно-правовые акты, регулирующие взаимоотношения в области экологии и охраны окружающей среде

 

Уметь:

1. Самостоятельно работать с учебной, научной и справочной литературой, текстами различного назначения и раскрывать их значение для успешного усвоения материала.

2. Осуществлять поиск необходимой для профессиональной деятельности информации в сети Интернет.

3. Решать типовые, ситуационные и проблемные задачи на основании изучаемого теоретического материала.

4. Анализировать полученные результаты.

Владеть:

1. Простейшими навыками эколого-гигиенического мониторинга токсикантов.

2. Навыками техники проведения некоторых операций, выполняемых в ходе химического анализа.

3. Базовыми технологиями преобразования информации.

 

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ

Модуль 1 «Химия окружающей среды»

1. Предмет и задачи экологической химии. Основные понятия экологической химии. Основные типы химических процессов в атмосфере.

2. Основные типы химических процессов в атмосфере (продолжение).

3. Основные типы химических процессов в гидросфере

4. Основные типы химических процессов в литосфере. Почвы.

Модуль 2 «Стандарты качества окружающей среды»

5. Стандарты качества окружающей среды. Основные направления и методы снижения экологического риска от загрязнения окружающей среды.

 

 

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ И СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ

Модуль 1 «Химия окружающей среды»

Занятие №1

Тема: Введение в экологическую химию. Химия атмосферы. Реакции с участием соединений азота.

Исходный уровень: электронная конфигурация атома азота, возможные степени окисления и валентности. Ковалентные полярные и неполярные связи, механизмы их образования; одинарные, двойные и тройные связи. Типы гибридизации на примере атома азота.

Учебно-целевые вопросы:

1. Предмет и задачи экологической химии.

2. Основные понятия экологической химии: экосистема, биосфера. природная среда, и окружающая среда, экологический фактор, экологический регулятор, природные ресурсы, круговорот энергии и вещества, загрязнитель окружающей среды (поллютант), токсикант.

3. Структура, эволюция и функции биосферы.

4. Токсиканты окружающей среды.

5. Глобальный экологический кризис и его последствия.

6. Состав и структура атмосферы.

7. Фотохимические реакции в атмосфере. Фотосенсибилизаторы.

8. Химия соединений азота в атмосфере: азот – простое вещество, оксиды азота: химическое строение, реакционная способность. Реакции с участием соединений азота.

Литература:

1. Андруз Дж., Бримблекумб П., Джикелс Т., Лисс П. Введение в химию окружающей среды. Пер. с англ. – М.: Мир, 1999. – 271 с.

2. Бримблкумб П. Состав и химия атмосферы: пер. с англ. М.: Мир, 1998.

3. Голдовская Л.Н. Химия окружающей среды. М. БИНОМ. ЛЗ 2008г. – 295 с.

4. Маршал В. Основные опасности химических производств. М.: Мир. 1989.

5. Скурлатов Ю.И. и др. Введение в экологическую химию: Учеб. пособие для хим. и хим.-технолог. спец. вузов/ Ю.И. Скурлатов, Г.Г. Дука, А. Мизити. – М.: Высшая школа, 1994. -400 с.

6. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. М.: Мир, 1982.

7. Химия окружающей среды. Под ред. Дж. Бокриса. Перевод с англ. - М. Химия 1982г. 672 с.

 

Занятие №2

Тема: Химия атмосферы. Реакции с участием соединений кислорода. Углеводороды в атмосфере и продукты их превращений

Исходный уровень: электронная конфигурация атома кислорода, возможные степени окисления и валентности. Электронная конфигурация атома углерода, типы гибридизации, ковалентные сигма- и пи-связи.

Учебно-целевые вопросы:

1. Строение молекул кислорода, озона, воды, пероксида водорода. Активные формы кислорода.

2. Атмосферные реакции с участие кислорода и его соединений. Токсическое действие кислорода и его активных форм. Озоновый слой.

3. Вода в атмосфере. Фотолиз воды. Снеговой покров.

4. Углеводороды в атмосфере и продукты их превращений (формальдегид, металлорганические соединения). Токсичность органических веществ в атмосфере. Реакции свободно-радикального окисления органических веществ в атмосфере.

5. Галогенопроизводные углеводородов. Оксиды углерода. Загрязнение атмосферы на региональном и глобальном уровне. Парниковые газы и парниковый эффект.

6. Кислотные дожди. Механизмы образования кислотных дождей. Смог лондонского и лос-анджелесского типа. Токсическое и аллергенное действие оксидов углерода, азота, серы, сажи.

7. Основные источники атмосферного загрязнения природного и антропогенного происхождения. Способы очистки выбрасываемых газов.

 

Литература:

1. Андруз Дж., Бримблекумб П., Джикелс Т., Лисс П. Введение в химию окружающей среды. Пер. с англ. – М.: Мир, 1999. – 271 с.

2. Бримблкумб П. Состав и химия атмосферы: пер. с англ. М.: Мир, 1998.

3. Голдовская Л.Н. Химия окружающей среды. М. БИНОМ. ЛЗ 2008г. – 295 с.

4. Маршал В. Основные опасности химических производств. М.: Мир. 1989.

5. Скурлатов Ю.И. и др. Введение в экологическую химию: Учеб. пособие для хим. и хим.-технолог. спец. вузов/ Ю.И. Скурлатов, Г.Г. Дука, А. Мизити. – М.: Высшая школа, 1994. -400 с.

6. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. М.: Мир, 1982.

7. Химия окружающей среды. Под ред. Дж. Бокриса. Перевод с англ. - М. Химия 1982г. 672 с.

 

Занятие №3

Тема: Химия гидросферы.

Исходный уровень: электронная конфигурация атома кислорода, тип гибридизации в составе молекулы воды. Ковалентная полярная и водородная связи.

Учебно-целевые вопросы:

1. Вода: физические и химические свойства воды. Строение молекулы воды как причина ее особых свойств.

2. Химический состав природных вод. Лигандный состав и формы существования основных ионов в природных водоемах. Круговорот основных ионов гидросферы.

3. Кислород и оксиды углерода (IV) в гидросфере. Абсорбция газов водной поверхностью.

4. Азот-, фосфор- и серусодержащие соединения в природных водах. Фотохимические реакции в гидросфере.

5. рН водоемов и его влияние на жизнедеятельность организмов. Буферные свойства природных водоемов.

6. Классификация типов загрязнений природных вод по фазово-дисперсному состоянию. Оценка степени загрязненности воды. Качество питьевой воды.

7. Формы существования природных металлов в гидросфере. Миграция тяжелых металлов.

8. Загрязнение гидросферы органическими веществами.

9. Процессы самоочищения водоемов. Методы водоочистки и водоподготовки. Ионообменные смолы.

 

Лабораторная работа:

Лабораторная работа №1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ

Цель работы: определить общую жесткость природных вод, используя в качестве титранта стандартизированный раствор трилона Б.

Сущность работы Различают временную (устранимую) и постоянную жесткость воды. Временная жесткость вызвана присутствием в воде растворимых гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная жесткость обусловлена наличием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния. Сумма временной и постоянной жесткости называется общей жесткостью воды. В зависимости от концентрации солей кальция и магния различают водумягкую (общая жесткость менее 2 ммоль/л), средней жесткости (2-10 ммоль/л) и жесткую (более 10 ммоль/л). Определение общей жесткости воды осуществляется титрованием анализируемой воды стандартным раствором трилона Б при рН 8-10 в присутствии индикатора эриохрома черного Т. Эриохром черный образует с ионами Са²⁺ и Mg²⁺растворимые комплексы винно-красного цвета, константы устойчивости которых равны соответственно 2,6-10 и 1,0-10. Однако константы устойчивости этих ионов с комплексоном III гораздо больше (3,7-10 и 5,0-10), поэтому при титровании комплексы металл-ионов с индикатором разрушаются и образуются более прочные комплексы с трилоном Б. В эквивалентной точке наблюдается переход винно-красной окраски в синюю.

Материалы и оборудование

1. Анализируемая вода (природная или из водопровода).

2. Трилон Б, 0,025 моль/л стандартный раствор.

3. Индикатор эриохром черный Т.

4. Аммиачный буферный раствор с рН 9-10.

5. Бюретка емкостью 25,00 мл.

6. Пипетка емкостью 50,00 или 100,00 мл.

7. Цилиндр емкостью 25 см³.

8. Колбы для титрования емкостью 250 мл.

Выполнение работы

В колбу для титрования отбирают пипеткой 50,00 или 100,00 мл анализируемой воды, приливают цилиндром 10 мл аммиачного буферного раствора и добавляют индикатор до появления хорошо заметной винно­красной окраски. Раствор титруют стандартным раствором трилона Б до перехода винно-красной окраски в синюю. Титрование проводят несколько раз со “свидетелем”. Полученные результаты записывают в таблицу. Общую жесткость (ммоль/л) воды вычисляют по формуле:

__. C(Na₂H₂Y)V(Na₂H₂Y)

H_w, ммоль / л =-------- — ---------- —-—1000

У(воды) '

Вывод:

 

Литература:

1. Андруз Дж., Бримблекумб П., Джикелс Т., Лисс П. Введение в химию окружающей среды. Пер. с англ. – М.: Мир, 1999. – 271 с.

2. Голдовская Л.Н. Химия окружающей среды. М. БИНОМ. ЛЗ 2008г. – 295 с.

3. Маршал В. Основные опасности химических производств. М.: Мир. 1989.

4. Скурлатов Ю.И. и др. Введение в экологическую химию: Учеб. пособие для хим. и хим.-технолог. спец. вузов/ Ю.И. Скурлатов, Г.Г. Дука, А. Мизити. – М.: Высшая школа, 1994. -400 с.

5. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. М.: Мир, 1982.

6. Химия окружающей среды. Под ред. Дж. Бокриса. Перевод с англ. - М. Химия 1982г. 672 с.

 

 

Занятие №4

Тема: Химические процессы на земной поверхности. Химия почв.

Исходный уровень: электронная конфигурация атомов кислорода, азота и фосфора. Критерии ароматичности, эффект сопряжения.

Учебно-целевые вопросы:

1. Состав литосферы. Состав и функции почв. Понятие о почвенном плодородии. Почвенные ресурсы. Эрозия почв.

2. Соединения азота и фосфора в почвах, их влияние на живые организмы. Роль азотфиксирующих бактерий в круговороте азота.

3. Основные загрязнители почв: органические соединения (производные фталевой кислоты, диоксины, галогенуглеводороды, полициклические ароматические углеводороды). Источники органических поллютантов. Токсическое действие органических соединений в литосфере.

4. Тяжелые металлы в почве (ртуть, свинец, кадмий): источники, токсическое действие. Миграция токсичных элементов в системе «воздух – вода - почва».

5. Минеральные и органические удобрения. Пестициды.

6. Отходы производства и потребления, твердые бытовые отходы. Проблема утилизации твердых бытовых отходов.

 

Литература:

1. Андруз Дж., Бримблекумб П., Джикелс Т., Лисс П. Введение в химию окружающей среды. Пер. с англ. – М.: Мир, 1999. – 271 с.

7. Голдовская Л.Н. Химия окружающей среды. М. БИНОМ. ЛЗ 2008г. – 295 с.

8. Маршал В. Основные опасности химических производств. М.: Мир. 1989.

9. Скурлатов Ю.И. и др. Введение в экологическую химию: Учеб. пособие для хим. и хим.-технолог. спец. вузов/ Ю.И. Скурлатов, Г.Г. Дука, А. Мизити. – М.: Высшая школа, 1994. -400 с.

10. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. М.: Мир, 1982.

11. Химия окружающей среды. Под ред. Дж. Бокриса. Перевод с англ. - М. Химия 1982г. 672 с.

 

Занятие № 5

Тема: Круговороты химических элементов в биосфере. Контрольная работа №1.

Исходный уровень: Электронные конфигурации атомов углерода, азота, фосфора, кислорода.

Учебно-целевые вопросы:

1. Круговорот углерода.

2. Круговорот азота.

3. Круговорот фосфора.

4. Круговорот кислорода.

5. Круговорот воды.

Сводные вопросы к контрольной работе №1:

1. Предмет и задачи экологической химии.

2. Основные понятия экологической химии: экосистема, биосфера. природная среда, и окружающая среда, экологический фактор, экологический регулятор, природные ресурсы, круговорот энергии и вещества, загрязнитель окружающей среды (поллютант), токсикант.

3. Структура, эволюция и функции биосферы.

4. Токсиканты окружающей среды, экологический кризис.

5. Состав и структура атмосферы.

6. Фотохимические реакции в атмосфере. Фотосенсибилизаторы.

7. Химия соединений азота в атмосфере: азот – простое вещество, оксиды азота: химическое строение, реакционная способность. Реакции с участием соединений азота.

8. Строение молекул кислорода, озона, воды, пероксида водорода. Активные формы кислорода.

9. Атмосферные реакции с участие кислорода и его соединений. Токсическое действие кислорода и его активных форм. Озоновый слой.

10. Вода в атмосфере. Фотолиз воды. Снеговой покров.

11. Углеводороды в атмосфере и продукты их превращений (формальдегид, металлорганические соединения). Токсичность органических веществ в атмосфере. Реакции свободно-радикального окисления органических веществ в атмосфере.

12. Галогенопроизводные углеводородов. Оксиды углерода. Загрязнение атмосферы на региональном и глобальном уровне. Парниковые газы и парниковый эффект.

13. Кислотные дожди. Механизмы образования кислотных дождей. Смог лондонского и лос-анджелесского типа. Токсическое и аллергенное действие оксидов углерода, азота, серы, сажи.

14. Основные источники атмосферного загрязнения природного и антропогенного происхождения. Способы очистки выбрасываемых газов.

15. Вода: физические и химические свойства воды. Строение молекулы воды как причина ее особых свойств.

16. Химический состав природных вод. Лигандный состав и формы существования основных ионов в природных водоемах.

17. Кислород и оксид углерода (IV) в гидросфере. Абсорбция газов водной поверхностью.

18. Азот-, фосфор- и серусодержащие соединения в природных водах. Фотохимические реакции в гидросфере.

19. рН водоемов и его влияние на жизнедеятельность организмов. Буферные свойства природных водоемов.

20. Классификация типов загрязнений природных вод по фазово-дисперсному состоянию. Оценка степени загрязненности воды. Качество питьевой воды.

21. Формы существования природных металлов в гидросфере. Миграция тяжелых металлов.

22. Загрязнение гидросферы органическими веществами.

23. Процессы самоочищения водоемов. Методы водоочистки и водоподготовки.

24.Состав литосферы. Состав и функции почв.

25.Понятие о почвенном плодородии. Почвенные ресурсы. Эрозия почв.

26.Соединения азота и фосфора в почвах, их влияние на живые организмы. Роль азотфиксирующих бактерий в круговороте азота.

27.Основные загрязнители почв: органические соединения (производные фталевой кислоты, диоксины, галогенуглеводороды, полициклические ароматические углеводороды). Источники органических поллютантов. Токсическое действие органических соединений в литосфере.

28.Тяжелые металлы в почве (ртуть, свинец, кадмий): источники, токсическое действие. Миграция токсичных элементов в системе «воздух – вода - почва».

29.Минеральные и органические удобрения. Пестициды.

30.Отходы производства и потребления, твердые бытовые отходы. Проблема утилизации твердых бытовых отходов.

 

Литература:

См. планы предыдущих занятий

 

Модуль 2 «Стандарты качества окружающей среды»

Занятие № 6

Тема: Стандарты качества окружающей среды и их химическое обоснование.

Исходный уровень: загрязнитель окружающей среды (поллютант), токсикант. Способы очистки выбрасываемых газов. Методы водоочистки и водоподготовки. Утилизация твердых бытовых отходов.

Учебно-целевые вопросы:

1. Обнаружение загрязняющих веществ в атмосфере, воде, почве. Диагностика и эффективный химико-аналитический контроль объектов окружающей среды.

2. Критерии оценки качества питьевой воды, атмосферного воздуха, почв, снегового покрова. Понятие о предельно допустимых концентрациях.

3. Взаимосвязь между токсичностью химического соединения и его предельно-допустимой концентрацией.

4. Экологический мониторинг: ступени, объекты, показатели. Роль мониторинга в анализе и предупреждении опасного развития последствий глобальных антропогенных воздействий.

5. Нормативно-правовые акты, регулирующие взаимоотношения в области экологии и охраны окружающей среды.