Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов»



Скачать 174.83 Kb.
Дата09.01.2013
Размер174.83 Kb.
ТипПрограмма



Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»
Кафедра общей и аналитической химии


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

_________________ проф. Галевский Г.В.

«____» ___________ 2007 г.

ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Химия окружающей среды»

для специальности

150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов»


Новокузнецк

2007

    ВВЕДЕНИЕ

    Металлургическое производство является одним из самых значимых по степени воздействия на окружающую среду. Совершенствование существующих технологий и оптимизация основных процессов должны предусматривать уменьшение экологических рисков. Поэтому в профессиональной подготовке студентов-металлургов необходимо введение учебной дисциплины «Химия окружающей среды».

    Учебная дисциплина тесно связана и опирается на такие ранее изученные дисциплины, как неорганическая химия, аналитическая химия, физическая химия, математика, информатика, экология. Программа разработана на основе учебного плана специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» и построена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

Целью учебной дисциплины является формирование у студентов основ теории в области химии окружающей среды, объектами изучения которой являются гидросфера, атмосфера, литосфера. Актуализация теоретических знаний осуществляется на примере экологических проблем региона с использованием сведений о научных изысканиях в данной области.
Учебная дисциплина включает следующие разделы:
1. Введение.

2. Химия гидросферы.

3. Химия атмосферы.

4. Химия литосферы.

5. Основные классы химических соединений – загрязнителей окружающей среды.

6. Методы анализа химического загрязнения окружающей среды.

7. Контроль и оценка состояния окружающей среды.
Программой дисциплины предусмотрено чтение лекций, проведение практических, лабораторных занятий и самостоятельная работа студентов. Занятия по дисциплине связаны с использованием вычислительной техники. Учебная дисциплина «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» общим объемом 80 часов изучается в течение пятого семестра и завершается экзаменом. Обязательным условием допуска студента к экзамену является выполнение и защита лабораторных работ, написание и защита курсовой работы.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Наименование тем

учебной дисциплины

Количество часов

всего

в том числе

лекции

практические

лабораторные

самостоят.

работа

Раздел 1. Введение

1.1. Предмет изучения и задачи химии окружающей среды

1.2. Основные санитарно-гигиенические критерии оценки качества окружающей среды

2

1
3


1
1

2





2

Итого по разделу

6

2

2




2

Раздел 2. Химия гидросферы

2.1. Химический состав природных вод. Основные равновесия природных вод

2.2. Проблемы водоочистки и водообработки.

2.3. Химическое загрязнение природных вод

2

2
6

2


2
2

2

2





4

Итого по разделу

12

6

2




4

Раздел 3. Химия атмосферы

3.1. Химия верхних слоев атмосферы и проблемы их загрязнения

3.2. Химия нижних слоев атмосферы и ее загрязнение

2

2
6


2
2

2





4

Итого по разделу

10

4

2




4

Раздел 4. Химия литосферы

4.1. Химия почвенного покрова

4.2. Основные загрязнители почв


2

6


2

2









4

Итого по разделу

8

4







4

Раздел 5. Основные классы химических соединений – загрязнителей окружающей среды

5.1. Пестициды

5.2. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Полихлорированные бифенилы (ПХБ)

5.3. Полихлорированные диоксины (ПХДД) и полихлорированные дибензофураны (ПХДФ). 5.4. Фенолы. Летучие хлорированные и ароматические углеводороды

5.5. Фталаты. Тяжелые металлы

2

4

4

4
2
2


2

2

2
2
2

2





2

2

2

Итого по разделу

18

10

2




6

1

2

3

4

5

6

Раздел 6. Методы анализа химического загрязнения окружающей среды

6.1. Основы хроматографического разделения смесей веществ

6.2. Газовая хроматография в исследовании геоэкологических объектов. Хроматомасс-спектрометрия

6.3. Жидкостная хроматография в исследовании геоэкологических объектов

6.4. Современные аналитические методы определения элементов в объектах окружающей среды



4


4
4

8



2


2
2

2



2


2
2

2





4

Итого по разделу

20

8

8




4

Раздел 7. Контроль и оценка состояния окружающей среды

2

2

2




2

Итого по разделу

6

2

2




2

Всего

80

36

18




26



СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Химия окружающей среды»

Раздел. 1. Введение.

Тема 1. Предмет изучения и задачи химии окружающей среды.

Определение и объекты изучения химии окружающей среды: гидросфера, атмосфера, литосфера. 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.

Тема 2. Основные санитарно-гигиенические критерии оценки качества окружающей среды.

Понятие ПДК.

Раздел 2. Химия гидросферы.

Тема 1. Химический состав природных вод.

Группы элементов, входящие в состав природных вод. Классификация природных вод по степени минерализации. Основные показатели качества природных вод. Основные равновесия природных вод. Кислотно-основные равновесия в природных водах. Понятие рН. Определение рН природных вод. Классификация природных вод по значению рН. Окислительно-восстановительный потенциал природных вод. Уравнение Нерста. Основные потенциалзадающие системы природных вод. Основные процессы с участием растворенного кислорода. Основные процессы с участием серы. Основные процессы с участием железа.

Тема 2. Проблемы водоочистки и водообработки.

Питьевая вода. Основные этапы очистки питьевых вод. Основные способы обеззараживания питьевых вод: хлорирование, озонирование, УФ-облучение. Побочные эффекты процессов хлорирования и озонирования. Бутылированные воды. Показатели качества. Бытовые фильтры для доочистки питьевой воды.

Тема 3. Химическое загрязнение природных вод.

Основные классы загрязняющих веществ. Тяжелые металлы, нефтяные и хлорированные углеводороды, радиоактивные вещества. Основные источники загрязнения природных вод. Сточные воды. Промышленные стоки. Атмосферные выпадения. Основные процессы миграции загрязнителей в природных водах. Перенос в виде растворимых соединений. Сорбция на взвешенном веществе. Седиментация и накопление в донных отложениях. Основные процессы трансформации загрязняющих веществ в природных водах. Тяжелые металлы: гидролиз, комплексообразование с органическими и неорганическими лигандами. Органические загрязняющие вещества: фотолиз, микробный метаболизм. Воздействие загрязняющих веществ на водные организмы. Биоаккумуляция и миграция по пищевым цепям. Токсическое действие.

Раздел 3. Химия атмосферы.

Тема 1. Химия верхних слоев атмосферы и проблемы их загрязнения.

Атмосфера как объект изучения химии окружающей среды. Вертикальное строение атмосферы. Основной компонентный состав атмосферы.

Загрязнение атмосферы. Природа парникового эффекта. Основные парниковые газы. Основные источники атмосферного метана. Источники и стоки диоксида углерода. Источники оксида азота (I) в атмосфере. Типы загрязнения атмосферы (местное, региональное, глобальное). Химия верхних слоев атмосферы. Стратосферный озон. Кислородный, водородный, хлорный и азотный циклы озона. Истощение озонового слоя.

Тема 2. Химия нижних слоев атмосферы и ее загрязнение.

Химия нижних слоев атмосферы. Тропосфера как глобальный окислительный резервуар. Основные реакционно-способные частицы в тропосфере: гидроксильный радикал, оксиды азота, оксиды серы и их превращения.

Газофазные реакции в тропосфере. Смог и фотохимический туман. Лос-Анжелесский (летний) смог. Механизм образования озона в тропосфере. Окисление СО в «чистой» атмосфере. Окисление СО в «грязной» атмосфере. Окисление метана в «чистой» атмосфере. Окисление метана в «грязной» атмосфере. Окисление гомологов метана в атмосфере. Образование пероксиацетилнитрата. Окисление алкенов и ароматических углеводородов в присутствии оксидов азота. Гетерофазные реакции в тропосфере. Лондонский (зимний) смог. Окисление низших оксидов азота и серы, адсорбированных капельками воды. «Кислые дожди». Воздействие озона на материалы.

Раздел 4. Химия литосферы.

Тема 1. Химия почвенного состава.

Химический состав литосферы. Строение Земли. Схематичный разрез Земли. Кларки химических элементов. Главные элементы. Рассеянные элементы. Основные составляющие литосферы. Основные процессы выветривания (выщелачивания) горных пород (химические, фотохимические, жизнедеятельность растений (биогеохимические насосы), микробиологические, антропогенные). Почвенный покров. Глобальные функции почвенного покрова (литосферные, гидросферные, атмосферные, общебиосферные). Образование почвенного покрова. Основные типы почв. Химический состав почв. Органическое вещество почв. Состав и свойства гумусовых веществ.

Тема 2. Основные загрязнители почв.

Основные классы веществ, загрязняющих почвенных слой: тяжелые металлы, остатки пестицидов, нефтяные углеводороды. Источники их поступления, формы существования, механизмы трансформации и поступления в растения.

Раздел 5. Основные классы химических соединений – загрязнителей окружающей среды.

Тема 1. Пестициды.

Стойкие органические загрязнители. Общие представления о группе соединений, относящихся к стойким органическим загрязнителям. Классификация пестицидов по химическому строению (хлор-, фосфор-, азотсодержащие). Классификация пестицидов по способам применения. Устойчивость во внешней среде. Хлорорганические пестициды (ХОП). Химическое строение. Основные представители ряда. Источники поступления в окружающую среду. Токсическое действие. Методы определения во внешней среде. Схема определения ХОП в воде.

Тема 2. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Полихлорированные бифенилы (ПХБ).

ПАУ. Химическое строение. Основные представители ряда. Химические свойства соединений. Источники поступления в окружающую среду (коксохимическое производство, производство алюминия, автотранспорт). Токсическое действие. Методы определения в объектах окружающей среды.

Полихлорированные бифенилы. Химическое строение. Источники поступления в окружающую среду (использование в качестве изоляторов в трансформаторах). Накопление в пищевых цепях. Токсичность.

Тема 3. Полихлорированные диоксины (ПХДД) и полихлорированные дибензофураны (ПХДФ).

Химическое строение. Источники поступления в окружающую среду (металлургическое производство, заводы по сжиганию ТБО, свалки, препараты пестицидов, упаковочные материалы). Токсическое действие. Методы определения во внешней среде.

Тема 4. Фенолы. Летучие хлорированные и ароматические углеводороды.

Основные группы фенолов в объектах окружающей среды. Химическое строение. Источники поступления в окружающую среду (металлургическая промышленность, химическая промышленность). Токсичность. Методы определения в объектах окружающей среды. Летучие ароматические углеводороды, летучие галогенсодержащие углеводороды. Химическое строение. Основные представители ряда. Источники поступления в окружающую среду (растворители, автомобильное топливо, обработка воды хлорированием). Токсичность.

Тема 5. Фталаты. Тяжелые металлы.

Фталаты. Основные представители ряда. Химическое строение. Поступление в окружающую среду. Токсичность.

Тяжелые металлы – токсиканты в окружающей среде. Поступление в окружающую среду, формы существования, трансформации в водных экосистемах. Биогеохимический цикл ртути, образование метилртутных соединений. Другие типы металлорганических токсикантов (органические производные олова, свинца, мышьяка). Токсическое действие.

Раздел 6. Методы анализа химического загрязнения окружающей среды.

Тема 1. Основы хроматографического разделения смесей веществ.

Современные методы аналитической химии в анализе объектов окружающей среды. Газожидкостная, высокоэффективная жидкостная хроматография и хроматомасс-спектрометрия как основные методы идентификации и количественного определения органических токсикантов.

Сущность хроматографического разделения смесей веществ. Принципиальная схема хроматографического разделения на примере жидкостной колоночной хроматографии. Основные понятия в хроматографии: сорбент, элюент, хроматографическая колонка, хроматограмма, хроматографический пик.

Основные параметры аналитического сигнала в хроматографии.

Тема 2. Газовая хроматография в исследовании геоэкологических объектов. Хроматомасс-спектрометрия.

Принцип разделения смесей веществ в газовой хроматографии. Принципиальная блок-схема газового хроматографа. Основные газы-носители. Основные узлы газового хроматографа. Типы хроматографических колонок. Основные виды детекторов в газовой хроматографии.

Газовая хроматография с масс-спектрометрическим детектором (ГХ/МС). ГХ/МС – современный аналитический метод исследования сложных проб неизвестного состава. Идентификация приоритетных загрязнителей.

Области применения газовой хроматографии и ГХ/МС. Основные классы исследуемых соединений.

Тема 3. Жидкостная хроматография в исследовании геоэкологических объектов.

Принцип разделения смесей веществ в жидкостной хроматографии. Понятие элюент (подвижная фаза). Основные элюенты в жидкостной хроматографии. Принципиальная блок-схема жидкостного хроматографа. Основные узлы жидкостного хроматографа. Основные виды детекторов в жидкостной хроматографии. Области применения жидкостной хроматографии. Основные классы разделяемых веществ.

Тема 4. Современные аналитические методы определения элементов в объектах окружающей среды.

Методы определения элементов. Спектрофотометрия, атомно-абсорбцион-ная и атомно-эмиссионная спектроскопия, спектроскопия индуктивно-связанной плазмы, полярография как основные методы анализа объектов окружающей среды на содержание тяжелых металлов.

Проблемы пробоотбора и пробоподготовки. Специфика пробоотбора пробоподготовки при анализе объектов окружающей среды. Понятие средней пробы и методы ее отбора. Тенденции развития методов аналитического контроля за содержанием экотоксикантов в объектах окружающей среды.

Раздел 7. Контроль и оценка состояния окружающей среды.

Тема 1. Концепция экологического мониторинга. Основные задачи эколого-аналити-ческого мониторинга. Виды эколого-аналитического мониторинга. Основные организации, осуществляющие эколого-аналитический мониторинг. Требования к лабораториям, осуществляющим анализ объектов окружающей среды. Проблемы безопасности промышленных производств. Структура риска: вероятность, неопределенность, ущерб. Промышленный риск – его оценка и учет при развитии хозяйственной деятельности. Проблемы рационального природопользования. Концепция устойчивого развития. Создание малоотходных и безотходных производств. Замена существующих технологических схем альтернативными ресурсосберегающими и экологическими технологиями. Утилизация и захоронение твердых отходов. Типы твердых отходов. Методы обработки твердых отходов и их хранение: полигоны ТБО, свалки.

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Основные требования к написанию курсовой работы. Монографии, основные научные журналы, основные сайты интернета по экологической тематике. Распределение тем курсовых работ. Комментарии по выбранным темам.

2. Полный химический анализ природных вод (ПХА). Способы выражения концентраций. Расчеты в ПХА.

3. Химия гидросферы, атмосферы, литосферы.

4. Приоритетные загрязнители окружающей среды.

5. Использование современных аналитических методов для исследования объектов окружающей среды (на базе ОАО «ЗСИЦентр»).

6. Методы обработки данных в атомно-абсорбционном анализе.

7. Методы обработки данных в хроматографии. Расчеты в хроматографическом анализе.

8. Методы анализа объектов окружающей среды.

9. Защита курсовых работ.
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ СамостоятельнЫХ работ
1. Основные санитарно-гигиенические критерии оценки качества окружающей среды. Понятие ПДК.

2. Проблемы водоочистки и водообработки. Питьевая вода. Основные этапы очистки питьевых вод.

3. Смог и фотохимический туман. Лос-Анжелесский (летний) смог. Лондонский (зимний) смог.

4. Основные классы веществ, загрязняющих почвенных слой: тяжелые металлы, остатки пестицидов, нефтяные углеводороды. Источники их поступления, формы существования, механизмы трансформации и поступления в растения.

5. Классификация пестицидов по химическому строению (хлор-, фосфор-, азотсодержащие). Классификация пестицидов по способам применения. Устойчивость во внешней среде.

6. Методы определения элементов. Спектрофотометрия, атомно-абсорбцион-ная и атомно-эмиссионная спектроскопия, спектроскопия индуктивно-связанной плазмы, полярография как основные методы анализа объектов окружающей среды на содержание тяжелых металлов.

7. Проблемы рационального природопользования. Концепция устойчивого развития. Создание малоотходных и безотходных производств. Замена существующих технологических схем альтернативными ресурсосберегающими и экологическими технологиями.



    Самостоятельная работа организована также в виде подготовки студентов к выполнению проверочных работ в соответствии с тематическим планом.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература

  1. Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие для вузов./ И.Н. Лозановская, Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова. – М.: Высш. шк., 1998. – 287 с.

  2. Школлер М.Б. Экологическая химия: учеб. пособие для вузов / М.Б. Школлер.  Новокузнецк: Изд-во СибГИУ, 2002. – 256 с. : ил.

  3. Коровин Н.В. Общая химия: учебник для вузов / Н.В. Коровин: – М.: Высш. шк., 2000, 1998. – 558, 559 с.

  4. Химия окружающей среды. /Под ред. Дж. Бокриса: – М.: Химия, 1982.

  5. Исидоров В.А. Экологическая химия/ В.А. Исидоров. – С.-Пб.: Химиздат, 2001.

  6. Майстренко В.Н. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей/ В.Н. Майстренко, Н.А. Клюев – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004 . – 323 с.

  7. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник/ В.А. Алексеенко – М.: Логос, 2000.  627 с.

  8. Другов Ю.С. Экологическая аналитическая химия/ Ю.С. Другов, А.А. Родин. – С.-Петербург: Анатолия, 2002.  464 с.


Дополнительная литература

  1. Лучшие рефераты по экологии/ Авт.- сост. И.А. Елесеев.  Ростов н/Д: Феникс, 2001.  318 с.

  2. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды: Справ. – СПб., 1998. – 896 с.

  3. Другов Ю.С. Газохроматографическая идентификация загрязнений воздуха, воды, почвы и биосред/ Ю.С. Другов, И.Г. Зенкевич, А.А. Родин. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2005. – 752 с.

  4. Другов Ю.С. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов/ Ю.С. Другов, А.А. Родин.  С.-Петербург: Анатолия, 2000.  250 с.

  5. Другов Ю.С. Пробоподготовка в экологическом анализе/ Ю.С. Другов, А.А. Родин, В.В. Кашмет. М.: Лаб-Пресс, 2005.  756 с.



Учебно-методическая литература

  1. Определение концентрации ионов железа и аммония в поверхностных и питьевых водах методом фотоколориметрии: Лаб. практ./ Сост.: Н.В. Журавлева, Ю.В. Горюшкина: СибГИУ. – Новокузнецк, 2006. – 18с.



Составитель:

к.х.н., доцент Н.В. Журавлева
Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры общей и аналитической химии 11 апреля 2007, протокол №6.
зав. кафедрой общей и

аналитической химии

д.х.н., проф. В.Ф. Горюшкин
Согласовано:
Зав. кафедрой теплофизики и

промышленной экологии,

к.т.н., доцент С.Г. Коротков

старший методист

методического отдела Е.А. Логунова



Похожие:

Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» iconПрограмма дисциплины «Общая экология»
«Общие профессиональные дисциплины» и дипломированных специалистов по специальности «Химия» (специализация «Химия окружающей среды»)...
Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» iconПрограмма дисциплины ер. Р. 01 Химия окружающей среды цели и задачи дисциплины
Курс «Химия окружающей среды» проводится после изучения систематических курсов общая и неорганическая химия, общая экология, почвоведение...
Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» iconПрограмма дисциплины «Химия атмосферы»
«Экология, рациональное природопользование», «Химия»(специализация «Химия окружающей среды») по циклу «Общие профессиональные дисциплины...
Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» iconПрограмма учебной дисциплины «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение»
Целью дисциплины «Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение» является формирование у студентов понимания целостности биосферы...
Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» iconПрограмма дисциплины «геохимия»
Опд. Ф. 00 к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста по специальности 0110Х «Химия окружающей...
Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» iconРабочей программы учебной дисциплины химия окружающей среды
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие компетенции
Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» iconПрограмма дисциплины «Экологическая гидрохимия»
Х «Химия» (специализация «Химия окружающей среды») по циклу «Общепрофессиональные и специальные дисциплины» государственных образовательных...
Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» iconЧто такое химия окружающей среды
Для многих людей «химия окружающей среды» безоговорочно связана с «загрязнением, хотя это понятие имеет мало смысла вне рамок для...
Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» iconРабочая программа по дисциплине «Экологическая химия» для специальности 280200 «Инженерная защита окружающей среды»
Рабочая программа составлена с учетом государственного образовательного стандарта по специальности 280200
Программа учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов» iconПримерная программа дисциплины дпп. 11 Мониторинг окружающей среды
...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org