Учебно-методический комплекс дисциплины химия окружающей среды Специальность 280201. 65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»
Скачать 1.31 Mb.
|
| Тема 1. Загрязнение окружающей среды (4 ч) Лекция № 1 Химия окружающей среды как научное направление. Загрязнение окружающей среды. Загрязняющие вещества (2 часа) Определение химии окружающей среды: экологическая химия, химическая экология, взаимосвязь химии и экологии. Окружающая среда: природный, природно-антропогенный и антропогенный объекты. Загрязнение окружающей среды: виды загрязнений, негативное воздействие на окружающую среду, виды негативного воздействия, классификация загрязнений, классификация по масштабу загрязнения. Загрязнение биосферы химическими загрязняющими веществами: биосфера, источники химических загрязняющих веществ, ксенобиотики, экотоксиканты, суперэкотоксиканты. Классификация веществ хемосферы: по действию на организм человека, классификация по Бобкову. Классы опасности вредных веществ: для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, для воздуха. Степень токсичности: величина токсической дозы. Лекция №2 Загрязнение биосферы химическими загрязняющими веществами (2 часа) Биосфера.Источники химических загрязняющих веществ. Ксенобиотики. Экзогенные вещества. Экотоксиканты. Суперэкотоксиканты.Классификация веществ хемосферы по действию на организм человека. Классификация загрязняющих веществ по Бобкову. Классы опасности вредных веществ в водоемах и в воздухе.
Тема 2. Атмосфера Земли (2ч) Лекция № 3 Состав атмосферы. Строение атмосферы. Солнце и солнечное излучение (2 часа) Квазипостоянные компоненты и «активные» примеси в атмосфере: главные компоненты атмосферы. Стратификация атмосферы: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера. Солнце и солнечное излучение: строение солнца, коротковолновое излучение солнца. Строение верхних слоев атмосферы. Виды ионизирующих излучений. Ионосфера Земли: ионосферные слои. Основные химические реакции в ионосфере. Тема 3. Озон в атмосфере (2 ч) Лекция № 4 Озоновый слой земли. Процессы образования и гибели озона (2 часа) Ультрафиолетовое излучение. Озон в атмосфере: общее содержание озона в атмосфере, Закономерности в изменении содержания озона, Зоны содержания озона по характеру сезонных колебаний и высотному профилю концентраций. Процессы образования и гибели озона в стратосфере: реакция с участием третьего тела, реакция с участием «нечетных кислородов», «нулевой» цикл озона, водородный, азотный, хлорный, бромный циклы озона, классификация фреонов, прерывание озоноразрушающих циклов. «Озоновая дыра» над Антарктидой. Тема 4. Химические процессы в тропосфере (4 ч) Лекция № 5 Процессы окисления газообразных примесей в тропосфере (2 часа)
Лекция № 6 Соединения азота в тропосфере. Соединения серы в атмосфере. Вода в тропосфере (2 часа)
Тема 5. Аэрозоли в атмосфере (4 часа). Лекция №7 Дисперсные системы в атмосферном воздухе. Образования аэрозолей (2 часа)
Тип распределения частиц в тропосфере. Влияние аэрозолей на тепловой режим планеты. Диспергационные аэрозоли. Конденсационные аэрозоли. Образование дисперсных частиц с твердых поверхностей. Образование частиц с поверхности океана. Разрушение пленки жидкости и образование частиц. Образование частиц с поверхности океана. Лекция №8 Выведение аэрозолей из атмосферы. Стратосферный аэрозоль (2 часа) Процессы сухого выведения аэрозолей. Процессы мокрого выведения аэрозолей. Механизмы осаждения взвешенных частиц. Источники образования стратосферных аэрозолей . Аэрозоли серной кислоты Слой Юнге. Нитрозилсерные кислоты. Химические процессы с участием атмосферного аэрозоля. Аквакомплексы металлов в атмосферных каплях Модуль 2 «Физико-химические процессы в гидросфере» (12 часов) Тема 1. Состав гидросферы (2 часа) Лекция № 9 Вода и ее свойства. Состав природных вод Гидросфера: понятие гидросферы. Аномальные свойства воды и состав природных вод: аномальный вид температурной зависимости плотности воды, теплоемкость воды, удельная энтальпия плавления, удельная энтальпия испарения, поверхностное натяжение, диэлектрическая проницаемость. Природные соединения определяющие состав природных вод. Преобладающие катионы и анионы в воде Мирового океана. Закон Дитмара. Преобладающие катионы и анионы в речной воде. Главные катионы и анионы природных вод. Формулы химического состава природных вод. Тема 2. Классификация природных вод(2 часа) Лекция №10 Классификации природных вод. Эвтрофикация водоемов Классификация природных вод по значению минерализации. Классификация по О.А. Алекину. Классификация по В.И. Вернадскому. Классификация по А.И. Перельману. Понятие эвтрофикации. Основные стадии эвтрофикации водоемов. Механизм воздействия эвтрофикации на экосистемы водоемов. Тема 3. Химический состав природных вод(2 часа) Лекция № 11 Формирование химического состава природных вод Основные процессы формирования химического состава природных вод. Прямые и косвенные факторы формирование состава природных вод. Главные и второстепенные факторы, формирование состава природных вод. Физико-географические факторы формирования природных вод. Геологические факторы формирования природных вод. Биологические факторы формирования природных вод. Антропогенные факторы формирования природных вод. Физико-химические факторы формирования природных вод. Тема 4. Жесткость и щелочность природных вод(2 часа) Лекция №12 Жесткость природных вод. Щелочность природных вод Понятие общей жесткости природных вод. Понятие карбонатной жесткости. Понятие устраняемой Классификация природных вод по величине жесткости. Понятие щелочности, Зависимость содержания отдельных компонентов карбонатной системы от рН раствора. Общая щелочность воды. Тема 5. Кислотно-основное равновесие в природных водоемах(2 часа) Лекция №13 Процессы закисления поверхностных водоемов. Карбонатные системы Стадии процесса закисления поверхностных водоемов. Роль соединений алюминия в процессах закисления Кислотно-основное равновесие в природных водоемах. Карбонатная система и рН атмосферных осадков. Растворимость карбонатов и рН подземных природных вод. Растворимость карбонатов и рН поверхностных природных вод. Карбонатное равновесие в океане Тема 6. Загрязнение водных систем тяжелыми металлами(2 часа) Лекция № 14 Процессы, определяющие формы существования тяжелых металлов в водной среде Консервативные вещества. Неконсервативные вещества. Химическое равновесие в водных системах. Обратимые и необратимые реакции. Растворимость соединений металлов в водных системах. Влияние температуры на процессы растворимости.Влияние электролита.Комплексные соединения металлов в водных системах.Константа нестойкости.Константа устойчивости.Лабильные комплексы.Инертные комплексы.Гидратированные соединения.Поведение металлов в бескислородных условиях. Модуль 3 «Физико-химические процессы в почвах» (8 часов) Тема 1. Литосфера (4 ч) Лекция № 15 Строение литосферы. Структура земной коры. Минералы и горные породы (2 часа) Слои земных недр. Строение земной коры по Гутенбергу.Содержание химических элементов в земной коре. Кларк, кларк концентрации, Главные элементы земной коры.Понятие минерала.Понятие горной породы.Метаморфические породы.Осадочные породы.Магматические породы. Лекция №16 Гипергенез и почвообразование. Элементный состав почв. Органические вещества почвы (2 часа) Физическое выветривание.Химическое выветривание.Биологическое выветривание, Понятие почвообразования.Твердая фаза.Почвенный раствор.Почвенный воздух.Группы элементов по содержанию в почвах.Классификация органических веществ почвы.Специфические гумусовые вещества Неспецифические гумусовые соединения Тема 2. Основные физико-химические процессы, протекающие в почвах(2 часа) Лекция № 17 Поглотительная способность почв. Катионообменная способность почв. Щелочность и кислотность почв Механическая поглотительная способность почв.Физическая поглотительная способность почв.Химическая поглотительная способность почв.Биологическая поглотительная способность почв.Физико-химическая (или обменная) поглотительная способность почв.Катионный обмен, Почвенно-поглощающий комплекс, Емкость катионного обмена (стандартная, реальная, дифференциальная).Обменные катионы почв.Степень насыщения почв основаниями, Основные возможности засоления почвенной толщи, Коэффициент селективности катионного обмена.Актуальная кислотность почв.Актуальная щелочность почв.Степень кислотности почвенных растворов.Степень щелочности почвенных растворов.Потенциальная кислотность почв.Обменная кислотность почв.Гидролитическая кислотность почв. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК ДВФУ МАТЕРИАЛЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ по дисциплине «ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ» Специальность – 280201.65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» г. Владивосток 2012 Список лабораторных работ (51 ч)
Лабораторная работа № 1 Определение кислорода в воздухе Кислород самый распространенный химический элемент земной коры, он является необходимым макроэлементом, обеспечивает жизнедеятельность организмов. В организме взрослого человека содержится 50 кг кислорода. Кислород осуществляет окисление белков, жиров и углеводов, сопровождающееся выделением энергии, необходимой для функционирования органов и тканей. В живых организмах часть кислорода содержится в свободном виде, в молекулярной форме основное его количество находится в виде устойчивых соединений, которые представлены широким кругом веществ. Вода, выполняющая функции растворителя и транспортного средства в системе кровообращения, непременный компонент реакций гидролиза. После воды в живом организме наиболее распространенными соединениями, в которые входит кислород, являются оксиды, гидроксиды, кислородсодержащие кислоты и их многочисленные производные (соли) и комплексные соединения. Кислород – обязательный элемент, входящий в состав белков, нуклеиновых кислот, липидов и многих ферментов. Кислородный цикл Кислород присутствует в больших количествах во всех геосферах: общее его содержание в литосфере составляет примерно 18 500 · 106 Гт, в гидросфере – 1200 106 Гт, в атмосфере – 1,18 106 Гт и в живом веществе планеты – около 0,009 · 106 Гт. В настоящее время глобальный цикл кислорода часто рассматривают как сочетание нескольких взаимодействующих между собою циклов более низкого ранга. Условно их можно обозначить как геохимический, биотический и физико-химический. В литосфере, главном резервуаре кислорода, этот реакционноспособный элемент присутствует исключительно в связанном состоянии, главным образом в составе силикатов и алюмосиликатов. На их долю приходится около 95 % пород земной коры. Тетраэдрическая группировка из четырех атомов кислорода и атома кремния (SiO44-), а также широко распространенная в минералах карбонатная группировка (СО32-) чрезвычайно устойчивы. Даже в ходе выветривания горных пород эти анионы остаются преимущественно неизмененными, и в этих формах кремний и углерод переносятся в океаны и переходят в донные осадки. Присутствующий в атмосфере свободный кислород участвует во многих других геохимических процессах. Обычно при этом происходит резкое изменение подвижности связывающихся с ним атомов. Например, многие металлы при окислении их ионов переходят в нерастворимое состояние: 4Fe2+ + 3О2 → 2Fe2О3 Напротив, окисление восстановленных форм ряда других элементов (например, сульфидной серы) приводит к более растворимым и подвижным соединениям: S2- + 2О2 → SO42- Важнейшим элементом глобального цикла кислорода является его биотическая часть – выделение при фотосинтезе и потребление при деструкции органического вещества, образующегося в ходе фотосинтеза и при последующих биологических процессах. Фотосинтетическое связывание 1 г углерода сопровождается расщеплением воды и выделением примерно 2,7 г молекулярного кислорода. Около 15 % синтезируемого растениями органического вещества (главным образом углеводов) окисляется ими в процессах дыхания с потреблением кислорода: (СН2О)n + nO2 → nСO2 + nН2О Основное же количество кислорода, производимого зелеными растениями, поступает в атмосферу, и общий его поток составляет примерно (300-350) Гт/год. Примечательно, что почти 30 % этого потока обеспечивается фитопланктоном морей и океанов, хотя его биомасса несопоставимо мала в сравнении с биомассой растительности континентов. Неполная замкнутость глобального цикла углерода явилась причиной накопления свободного кислорода в атмосфере, образования озоносферы и окисления содержащихся в газовой оболочке планеты восстановленных газов. Окисление восстановленных компонентов осуществляется в атмосфере в основном не молекулярным кислородом, а озоном и свободными радикалами НО, НО2 и другими. Основные процессы биотического и геохимического цикла кислорода, а также его связь с циклом углерода продемонстрированы на рис. Еще одно направление миграции кислорода связано с массообменом между атмосферой и океаносферой. В водах Мирового океана растворено 3-10 млн. км3 кислорода. По некоторым оценкам, в этот обмен ежегодно вовлекается примерно 6000 Гт кислорода. Это составляет всего лишь 0,5 % от содержания О2 в атмосфере, но примерно в 20 раз превышает его годичную эмиссию фотосинтезирующими организмами. В связанном состоянии кислород мигрирует главным образом в составе воды (рис. 1). Молекулы воды присутствуют во всем объеме тропосферы и стратосферы, но содержание их в вертикальном и меридиональном направлениях очень неоднородно. Рис. 1. Некоторые важнейшие элементы глобального цикла кислорода и его связи с биотической частью цикла углерода и серы (по Г. А. Заварзину, 1984) Принцип метода Метод основан на окислении кислородом воздуха соли марганца(II) в щелочной среде: MnSO4+ 2KOH →Mn(OH)2 + K2SO4 2Mn(OH)2+ O2 → 2MnО(OH)4 При взаимодействии Mn(OH)4 с йодистым калием в кислой среде выделяется йод, количество которого эквивалентно содержанию O2 в анализируемой пробе воздуха. Выделившийся йод оттитровывают раствором тиосульфата натрия: МnО(ОН)2 + 2I- + 4Н3О+ → Мn2+ + I2 + 7Н2О I2 + 2Na2S2O3 →2NaI + Na2S4O6 Аппаратура и реактивы 1 Делительная воронка 50 или 100 мл. 2 Шприцы 5 и10 мл. 3 Пипетки вместимостью 1, 10 мл. 4 Конические колбы вместимостью 250 мл – 2 шт. 5 Бюретки вместимостью 25 мл. 6 Гидроксид калия, 40%-ный раствор. 7 Серная кислота 1:4. 8 Йодистый калий, 10%-ный раствор. 11 Тиосульфат натрия, 0,05 М раствор. 12 Крахмал, свежеприготовленный 1%-ный раствор. 13 Сульфат марганца (II). Растворяют 480 г MnSO4 · 4H2O в дистилли-рованной воде и доводят объем до 1 л. Или 425 г MnCl2 · 4H2O растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, подкисляют HCl (1:1) и доводят объем до 1 л. Ход анализа Определяют вместимость делительных воронок. Для этого определяют массу тщательно высушенной воронки вместе с пробкой и массу ее после наполнения дистиллированной водой при 20о С с закрытой пробкой так, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха. Делительную воронку с дистиллированной водой устанавливают на месте отбора пробы воздуха, открывают кран и пробку и заполняют анализируемым воздухом. Делительную воронку закрывают резиновой пробкой. Измеряют температуру анализируемого воздуха. В лаборатории с помощью шприцов в делительную воронку через резиновую пробку вводят 5 мл раствора Mn (II) и 5 мл 40%-ного KOH. Содержимое делительной воронки энергично встряхивают в течение 10 мин и вводят с помощью шприца 10 мл раствора KI и 10 мл H2SO4 (1:4). Через 5 мин содержимое делительной воронки количественно переносят в колбу для титрования и титруют тиосульфатом натрия до светло-желтой окраски. Затем к титруемому раствору прибавляют 0,5 мл раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски. Содержание кислорода в анализируемом воздухе (мг/м3) рассчитывают по формуле:  где V – объем стандартного раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование, мл; N – концентрация тиосульфата натрия, моль/л; V0 – объем анализируемой пробы воздуха, приведенный к нормальным условиям, л. 8 (г/моль) – молярная масса эквивалента кислорода – М (1/4 О2). Приведение объема воздуха к нормальным условиям основано на законах Бойля-Мариотта и Гей-Люссака и производится по следующей формуле:  Vt – объем исследуемого воздуха, л; Р – барометрическое давление во время отбора пробы, мм рт.ст., t – температура воздуха во время отбора пробы, ˚С. Концентрацию кислорода в анализируемой пробе в объемных процентах вычисляют по формуле:  где 5,6 (л/моль) – молярный объем эквивалента кислорода. |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины нанотехнологии Специальность... Специальность – 280201. 65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» | | Учебно-методический комплекс дисциплины «Геоинформационные системы» Специальность —280201. 65 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" |
 | Учебно-методический комплекс дисциплины «русский язык и культура речи» Специальность —280201. 65 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов | | Учебно-методический комплекс дисциплины «Оценка воздействия на окружающую... Специальность —280201. 65 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов |
| Учебно-методический комплекс представляет собой комплект учебно-методических... Специальность 280201. 65 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" | | Учебно-методический комплекс дисциплины «Практический курс иностранного языка» «Химия», 020101. 65 (011033) «Отделение медицинской химии», 020101. 65 (011017) «Отделение биоорганической химии и биотехнологии»,... |
| Тесты проверки остаточных знаний По дисциплине опд. Ф. 08 Промышленная... Методы и сооружения утилизации, захоронения и сжигания твердых: бытовых и промышленных отходов | | Тесты по дисциплине опд. Ф. 09 «основы токсикологии» Для специальности... Порядку оказания медицинской помощи по профилю «хирургия (трансплантация органов и (или) тканей человека)», утвержденному приказом... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Методические указания и задания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Промышленная экология» для студентов специальности... | | И охраны окружающей среды администрации города ижевска доклад об экологической обстановке Администрация города/Структурные подразделения Администрации города Ижевска/Управление природных ресурсов и охраны окружающей среды... |
| Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 09 Основы токсикологии Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов и учебного плана мгту | | 280201. 65 – Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов Правительства Хабаровского края от 15 ноября 2008 г. N 263-пр "О ходе реализации приоритетного национального проекта "Здоровье" на... |
| Основная образовательная программа по специальности 280201. 65 –... Цель ооп – обеспечение углубленной фундаментальной и профессиональной подготовки в области охраны окружающей среды, которая обеспечит... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине специальность 032300.... Аналитическая химия : учебно-методический комплекс по дисциплине : специальность 032300. 00 (050101) – Химия с дополнительной специальностью... |
| Тесты для студентов эти (филиал) сгту специальности 280201 «Охрана... Сга. Пособие знакомит с видами учебных занятий на основе информационной дидактики, с перечнем тем, по которым составлены обучающие... | | Загрязнение окружающей среды и экологические проблемы География мировых природных ресурсов. Загрязнение и охрана окружающей среды |
