Экологическая химия - Учебно

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
_______________________ /Волосникова Л.М./
"___" ___________________ 2013 г.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа
для студентов очной формы обучения по направлению 020100.62 «Химия»,
профиль подготовки «Химия окружающей среды, химическая экспертиза и
экологическая безопасность».
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы _____________________________/Шигабаева Г.Н./
«______»___________2013 г.
Рассмотрено на заседании кафедры органической и экологической химии,
протокол № 2 от 22 октября 2013 г.
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем 24 стр.
И.о. зав. кафедрой ______________________________/Паничева Л.П.
«______»___________ 2013 г.
Рассмотрено на заседании УМК ИФиХ,
«____»______________2013 г. протокол № ___
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК _________________________________/Креков С.А./
«______»_________________2013 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
И.о. директора ИБЦ_____________________/Ульянова Е.А./
«______»_________________2013 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ___________________/Фарафонова И.Ю./
"_____"__________________2013 г.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт физики и химии
Кафедра органической и экологической химии
Шигабаева Гульнара Нурчаллаевна
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа
для студентов очной формы обучения по направлению 020100.62 «Химия»,
профиль подготовки «Химия окружающей среды, химическая экспертиза и
экологическая безопасность».
Тюменский государственный университет
2013
Шигабаева Г.Н. Экологическая химия. Учебно-методический
комплекс. Рабочая учебная программа для студентов очной формы обучения
по направлению 020100.62 «Химия», профиль подготовки «Химия
окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая безопасность».
Тюмень., 2013, 24 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС
ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю
подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте
ТюмГУ: «Экологическая химия» [электронный ресурс] / Режим доступа:
http://www.umk3.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой органической и экологической
химии. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского
государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР:
Паничева Л.П., д.х.н., профессор,
и.о. заведующего кафедрой органической и экологической химии
© Тюменский государственный университет, 2013.
© Шигабаева Г.Н., 2013.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
1.1.
Цели и задачи дисциплины:
Цель дисциплины – освоение бакалаврами научной и прикладной проблематики,
связанной с химическими процессами в окружающей среде.
Задачи дисциплины:
1. Получение студентами знаний по следующим вопросам:
- освоение методов описания и анализа химических процессов, протекающих в
природных средах — атмосфере, гидросфере и литосфере;
- анализ антропогенного химическое воздействие на природную среду и оценка его
последствий;
- ознакомление с основными методами снижения экологического риска от
химического загрязнения окружающей среды.
2. Формирование у студентов профессиональных навыков:
-
самостоятельной и научно-исследовательской работы;
-
качественного и количественного анализа для принятия решений.
1.2.
Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина
«Экологическая
химия»
входит
в
вариативную
часть
профессионального цикла (Б.3) учебного плана по направлению 020100.62 «Химия»,
профиль подготовки «Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая
безопасность»
Для изучения дисциплины студент должен обладать знаниями, полученными при
изучении дисциплин:
- Неорганическая химия
- Органическая химия
- Аналитическая химия
- Основы экологии
- Общие вопросы естествознания
Учебная дисциплина является предшествующей для дисциплин профессионального
цикла:
- Химические основы биологических процессов
- Геохимия окружающей среды
1.3. Требования к результатам освоения дисциплины.
Процесс
компетенций:
изучения
дисциплины
направлен
на
формирование
следующих
ОК-6: Использование основных законов естественнонаучных дисциплин в
профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и
моделирования, теоретического и экспериментального исследования.
ОК-9: Владение основными методами, способами и средствами получения, хранения,
переработки информации, имение навыков работы с компьютером как средством
управления информацией.
ПК-1: Понимание сущности и социальной значимости профессии, основных перспектив и
проблем, определяющих конкретную область деятельности.
ПК-2: Владение основами теории фундаментальных разделов органической химии и химии
биологических объектов.
ПК-3: Способность применять основные законы химии при обсуждении полученных
результатов, в том числе с привлечением информационных баз данных.
ПК-4: Владение навыками химического эксперимента, основными синтетическими и
аналитическими методами получения и исследования химических веществ и реакций.
ПК-6: Владение навыками работы на современной учебно-научной аппаратуре при
проведении химических экспериментов.
ПК-7: Имение опыта работы на серийной аппаратуре, применяемой в аналитических и
физико-химических исследованиях.
ПК-8: Владение методами регистрации и обработки результатов химических
экспериментов.
В результате изучения дисциплины обучающийся должен:

Знать: современные теоретические представления химии и способы их приложения к
описанию и анализу химических веществ и химических процессов в различных
природных средах — атмосфере, гидросфере и литосфере.

Уметь: анализировать основные источники антропогенного химическое воздействия
на окружающую среду и оценивать их последствия.

Владеть: основами методов анализа химических загрязнений в окружающей среде и
химического мониторинга;
2.
Структура и трудоемкость дисциплины
Семестр 7. Форма промежуточной аттестации – зачет. Общая трудоемкость дисциплины
составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.
3
Тематический план
Таблица 1.
Тематический план
1.
2.
3.
1.
2.
3.
2
Модуль 1
Введение. Химия окружающей среды
и экологическая химия.
Происхождение вселенной и
эволюция Земли. Биосфера.
Химическая экология
Всего
Модуль 2
Атмосфера.
Экологическая химия
атмосферы.
Гидросфера. Экологическая химия
гидросферы.
Литосфера. Экологическая химия
Из
них в
интер
актив
ной
форм
е
Итого
количес
тво
баллов
6
7
8
9
4
8
1
2
1
4
7
2
0-4
2-4
6
3
6
15
6
0-12
5-6
4
12
2
6
6
16
12
32
4
12
0-8
0-24
7-9
4
2
6
12
4
0-12
910
4
2
8
15
4
0-14
11
4
2
8
15
4
0-14
5
Самостоятельн
ая работа*
3
Лабораторные
занятия*
Семинарские
(практические)
занятия*
1
Итог
о
часов
по
теме
Лекции*
Тема
Виды учебной работы и
самостоятельная работа, в час.
недели семестра
№
литосферы.
Всего
Всего
Из них в интерактивной форме
Итого (часов, баллов):
6
22
42
12
0-40
8
4
8
20
8
0-20
4
2
8
14
4
0-16
12
36
36
6
16
34
12
0-36
18
54
108
36
0 – 100
Таблица 2.
0-3
0-3
0-2
0-3
0-2
0-1
0-1
-
-
-
-
0-1
-
0-1
-
0-1
-
0-1
-
другие формы
0-1
Информацио
нные
системы и
технологии
электронные
практикум
0-1
Технические
формы
контроля
программы
компьютерного
тестирования
комплексные
ситуационные
задания
0-1
реферат
0-1
тест
0-1
контрольная
работа
0-1
лабораторная
работа
ответ на
семинаре
Модуль 1
Введение.
Химия
окружающей
среды и
экологическа
я химия.
Происхожден
ие вселенной
и эволюция
Земли.
Биосфера.
Химическая
экология
Всего
Модуль 2
Атмосфера.
Экологическа
я
химия
атмосферы.
Гидросфера.
Экологическа
я химия
гидросферы.
Письменные работы
Устный опрос
эссе
№ темы
Итого количество
баллов
Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
собеседование
2.
1216
1718
12
коллоквиумы
1.
Модуль 3
Экологическое и санитарногигиеническое нормирование.
Экологический мониторинг.
0-4
-
0 - 12
0-1
0-8
0-1
0-24
0-3
0-2
0-7
0-6
0-3
0-1
0-1
0-1
0-3
0-4
-
0-2
0-12
0-1
0-1
0-3
0-3
0-3
-
0-3
0-14
Литосфера.
Экологическа
я химия
литосферы.
0-1
0-1
0-3
0-3
0-3
0-3
0-14
Всего
Модуль 3
0-3
0-3
0-7
0-9
0-10
0-8
0-36
Экологическо
еи
санитарногигиеническо
е
нормировани
е.
Экологическ
ий
мониторинг.
Всего
Итого
0-2
0-2
0-3
0-5
0-2
0-2
0-3
0-5
0-4
0-2
0-6
0-10
0-5
-
0-1
0-2
0-20
-
0-1
0-3
0-16
0-1
0-5
0-36
0 – 100
0-5
Таблица 3.
Планирование самостоятельной работы студентов
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательные
дополнительные
Модуль 1
1.1
Введение.
Химия
окружающей
среды
и
экологическая химия.
1.2
1.3
Происхождение вселенной и
эволюция Земли. Биосфера.
Химическая экология
Контрольная
работа
Конспекты лекции
Контрольная
работа
Конспекты лекции
Домашние
задания
Подготовка
доклада
Неделя
семестра
Объем
часов
Кол-во
баллов
1
4
0-2
2-4
6
0-3
5-6
6
0-3
16
0-8
7-9
6
0-2
9-10
8
0-6
11
8
0-6
22
0-14
12-16
8
0-6
17-18
8
0-6
16
54
0-12
0-34
Всего по модулю 1:
Модуль 2
2.1
Атмосфера.
Экологическая
химия атмосферы.
2.2
2.3
Гидросфера. Экологическая
химия гидросферы.
Литосфера. Экологическая
химия литосферы.
Контрольная
работа
Конспекты лекции
Контрольная
работа
Конспекты лекции
Домашние
задания
Подготовка
доклада
Всего по модулю 2:
Модуль 3
3.1
Экологическое и санитарно-
гигиеническое нормирование.
3.2
Экологический мониторинг.
Контрольная
работа
Конспекты лекции
Домашние
задания
Подготовка
доклада
Всего по модулю 3:
ИТОГО:
4. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
+
+
+
+
+
2.
Геохимия
окружающей
среды
+
+
+
+
+
+
+
+
Атмосфера.
Экологическая
атмосферы.
Экологический
мониторинг.
+
Экологическое и
санитарно-гигиеническое
нормирование.
+
Литосфера. Экологическая
химия литосферы.
+
Гидросфера.
Экологическая химия
гидросферы.
Химические
основы
биологически
х процессов
химия
1.
Химическая экология
Происхождение вселенной
и эволюция Земли.
Биосфера.
Темы дисциплины необходимых для изучения обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
Введение.
Химия
окружающей среды и
экологическая химия.
№ Наименование
п/п обеспечиваем
ых
(последующи
х) дисциплин
5. Содержание дисциплины
Тема 1.1. Введение. Химия окружающей среды и химическая экология.
Содержание понятий "природная среда" и "окружающая среда". Химия окружающей
среды. Экологическая химия. Химическая экология. Экономический и социальный
аспекты проблем окружающей среды.
Тема 1.2. Происхождение вселенной и эволюция Земли. Биосфера.
Образование земной коры и атмосферы. Образование гидросферы. Происхождение
жизни и эволюция атмосферы. Строение Земли. Биосфера. Химический этап эволюции
биосферы. Структура биосферы. Понятие экосистемы. Химические элементы в биосфере.
Круговорот углерода. Круговорот азота. Круговорот фосфора. Круговорот биогенных
элементов. Антропогенный круговорот вещества. Ресурсный цикл.
Тема 1.3. Химическая экология.
Химические взаимодействия между живыми организмами и неживой природой.
Химические основы экологических взаимодействий. Экологические факторы среды.
Химические экорегуляторы.
Вопросы о степени влияния отдельных видов антропогенных воздействий на живую
природу, предсказания возможных экологических последствий химических загрязнений.
Тема 2.1. Атмосфера. Экологическая химия атмосферы.
Состав атмосферы. Источники и стоки атмосферных газов.
Виды источников. Дегазация магмы. Выделение из водного раствора.
Жизнедеятельность организмов. Химические реакции. Испарение.
Виды стоков. Рассеивание в космосе. Растворение. Жизнедеятельность организмов.
Химические реакции. Разрушение под действием излучения. Конденсация.
Современные компоненты атмосферы. Азот( N2) и соединения азота. Кислород (О2).
Углекислый газ (СО2). Пары воды. Оксид серы (IV) (SO2). Сероводород (Н2S). Метан
(СН4). Инертные газы.
Природные источники микрокомпонентов. Геохимические источники.
Биологические источники.
Реакционная способность следовых веществ в атмосфере. Озон.
Кислотные дожди. Потоки и концентрации диоксида серы, оксидов азота и
органических соединений в атмосфере. Диоксид серы. Механизмы образования кислот в
атмосфере. Кислотность осадков. Влияние кислотных дождей на природные объекты.
Кислотные дожди и озера. Кислотные дожди и растения. Кислотные дожди и почва. Меры
борьбы с кислотными осадками.
Антропогенные источники микрокомпонентов. Автотранспорт и теплоэнергетика
как источники загрязнения атмосферы. Загрязнение воздуха и здоровье. Последствия
загрязнения воздуха. Процессы удаления. Лондонский смог – первичное загрязнение.
Смог Лос-Анджелеса — вторичное загрязнение.
Тема 2.2. Гидросфера. Экологическая химия гидросферы.
Состав природной воды. Источники и стоки веществ, растворенных в воде. Виды
источников. Виды стоков Вымывание проточными водами. Вынос ветром.
Кристаллизация. Адсорбция на взвешенных частицах. Химические реакции в водоеме.
Поглощение живыми организмами.
Главные компоненты природных вод. Главные ионы. Гидрокарбонаты и жесткость.
Хлориды. Натрий. Калий. Сульфаты. Общая минерализация и ионная сила природной
воды. Влияние растворенных солей на конфигурацию белков. Влияние растворенных
солей на осмотические явления. Влияние на взвеси. Влияние на скорости и равновесия
реакций с участием ионов. Организмы и ионная сила внешней среды.
Растворенные газы. Азот. Кислород. Углекислый газ.
Природные органические вещества. Соединения серы в низших степенях окисления.
Химические процессы и интегральные характеристики природных вод.
Кислотно – основные равновесия. Теория Бренстеда –Лоури (сопряженных кислот и
оснований), Водородный показатель (рН) природных вод. Сернокислотная буферная
система (H2SO4/HSO4–/SO42–). Гуматная буферная система. Углекислотногидрокарбонатная буферная система (H2O+CO2/HCO3–). Гидрокарбонатно-карбонатная
буферная система (HCO3–/СО32–).
Окислительно- восстановительные реакции. Потенциал – определяющие
компоненты природных вод. Кислород. Органические вещества. Соединения серы.
Соединения железа. Осадкообразование и адсорбция.
Комплексообразование.
Подчиненные компоненты природных вод. Неметаллы в природных водах. Фтор.
Фосфор. Кремний. Бор. Азот. Иод. Металлы в природных водах. Щелочные металлы.
Стронций и барий. Кобальт, цинк, кадмий, свинец. Хром и марганец.
Загрязняющие вещества в природных водах. Поведение загрязняющих веществ в
природных водах.
Особенности гидрохимии различных типов водоемов. Тундровые озера. Верховые
болота. Озера и водохранилища. Низинные болота и донные отложения озер. Водоемы
лесной зоны. Степные водоемы. Загрязнение подземных вод.
Тема 2.3. Литосфера. Экологическая химия литосферы.
Наземная среда, кора и круговорот веществ. Процессы выветривания. Механизмы
химического выветривания. Растворение. Окисление. Кислотный гидролиз. Выветривание
сложных силикатов. Скорость выветривания.
Температура и скорость течения воды. Кинетика реакций минералов и насыщение
растворов. Тип материнского материала (подстилающая порода).
Почвы и биология. Твердые продукты выветривания. Глинистые минералы. Состав
и структура глинистых минералов.
Тема 3.1. Химические вещества в окружающей среде.
Обнаружение и измерение химических веществ в атмосфере, воде, почве, биоте.
Транспорт химических веществ в окружающей среде. Химические и биохимические
превращения химических загрязнителей в окружающей среде. Методы оценки
воздействия: аддитивность, синергизм, антагонизм. Опасность и риск загрязнения
объектов окружающей среды химическими веществами. Анализ риска.
Токсиканты окружающей среды. Неорганические токсиканты. Диоксины и
родственные им соединения.
Тема 3.2. Экологическое и санитарно-гигиеническое нормирование.
Стандарты качества окружающей среды. Нормирование атмосферных загрязнений.
Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах. Нормирование содержания
вредных веществ в почве.
Тема 3.3. Экологический мониторинг.
Аналитические методы контроля за состоянием окружающей среды. Приоритетные
контролируемые параметры окружающей среды. Концепция и структура системы
мониторинга, принципы ее функционирования. Роль мониторинга в анализе и
предупреждении опасного развития последствий глобальных антропогенных воздействий.
Тема 3.4. Основные направления и методы снижения экологического риска от
загрязнения окружающей среды.
Методы очистки производственных выбросов в атмосферу. Пути предотвращения
выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Методы предотвращения загрязнения
гидросферы, очистка сточных вод. Методы предотвращения и ликвидации вредных
последствий в результате применения удобрений и ядохимикатов. Принципы создания
комплексных малоотходных технологий. Разработка замкнутых циклов использования
природных ресурсов. Научные предпосылки реализации концепции устойчивого развития
общества
6. Тематика практических занятий
Тема 1.1. Введение. Химия окружающей среды и химическая экология.
Естественные источники воздействия на окружающую среду. Источники
техногенных загрязнений окружающей среды. Сравнение результатов антропогенного
вмешательства и естественных изменений природной среды. Сравнительная оценка
факторов воздействия на природную среду.
Тема 1.2. Происхождение вселенной и эволюция Земли. Биосфера.
Происхождение жизни. Химический этап эволюции биосферы. Структура биосферы.
Понятие экосистемы. Химические элементы в биосфере. Круговорот биогенных
элементов. Антропогенный круговорот вещества. Ресурсный цикл.
Тема 1.3. Химическая экология.
Теоретические и практические основы экологической химии. Физико-химическая
экология:
роль
физико-химических
факторов
в
эволюции
биосферы.
Химия, как основной загрязнитель среды, и химия, как средство восстановления
окружающей среды.
Тема 2.2. Гидросфера. Экологическая химия гидросферы.
Состав атмосферы. Источники и стоки атмосферных газов. Современные
компоненты атмосферы. Природные источники микрокомпонентов. Реакционная
способность следовых веществ в атмосфере. Озон. Кислотные дожди. Антропогенные
источники микрокомпонентов.
Автотранспорт и теплоэнергетика как источники
загрязнения атмосферы. Загрязнение воздуха и здоровье. Последствия загрязнения
воздуха. Процессы удаления.
Тема 2.3. Литосфера. Экологическая химия литосферы.
Состав природной воды. Источники и стоки веществ, растворенных в воде. Главные
компоненты природных вод. Главные ионы. Организмы и ионная сила внешней среды.
Растворенные газы. Природные органические вещества. Химические процессы и
интегральные характеристики природных вод. Кислотно – основные равновесия.
Окислительно – восстановительные реакции. Осадкообразование и адсорбция.
Комплексообразование. Подчиненные компоненты природных вод. Загрязняющие
вещества в природных водах. Особенности гидрохимии различных типов водоемов.
Загрязнение подземных вод
Тема 3.1. Химические вещества в окружающей среде.
Наземная среда, кора и круговорот веществ. Механизмы химического выветривания.
Тип материнского материала (подстилающая порода). Почвы и биология. Твердые
продукты выветривания.
Тема 3.2. Экологическое и санитарно-гигиеническое нормирование.
Химические и биохимические превращения химических загрязнителей в
окружающей среде. Методы оценки воздействия. Опасность и риск загрязнения объектов
окружающей среды химическими веществами. Токсиканты окружающей среды.
Тема 3.3. Экологический мониторинг.
Стандарты качества окружающей среды. Нормирование атмосферных загрязнений.
Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах. Нормирование содержания
вредных веществ в почве.
Тема 3.4. Основные направления и методы снижения экологического риска от
загрязнения окружающей среды.
Концепция и структура системы мониторинга, принципы ее функционирования.
Роль мониторинга в анализе и предупреждении опасного развития последствий
глобальных антропогенных воздействий.
7.
Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).
Лабораторный практикум учебным планом не предусмотрен
8.
Примерная тематика курсовых работ
Курсовые работы учебным планом не предусмотрены
9.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины.
В ходе изучения дисциплины студенты изучают научную литературу по
проблематике дисциплины, как основную, так и дополнительную. Осуществляют анализ
научных компетенций и практической деятельности по применению отдельных методов
исследований при рассмотрении экологических вопросов промышленной химии. Студентам
предлагается решение задач, составления рефератов, подготовка докладов, экскурсии на
предприятия.
Контроль за ходом самостоятельной работы студента осуществляется в следующих видах:
Текущий контроль:
- письменный контроль: контрольные диктанты по основным понятиям,
представление текста практической работы;
тестирование,
- устный контроль: коллоквиум, собеседование, доклад.
Промежуточная аттестация по итогам освоения дисциплины осуществляется в форме
контрольных работ, в ходе которого оценивается уровень теоретических знаний и навыки по
применению методов исследования.
Контрольная работа
Контрольная работа предназначена для углубления и расширения знаний по
изучаемой дисциплине. Выполняемая работа должна быть защищена студентом.
Студенты, не выполнившие контрольную работу, к сдаче зачета не допускаются. Работа
должна быть аккуратно оформлена в печатном виде, удобна для проверки и хранения.
Темы контрольных работ
1. Химические элементы в биосфере. Круговорот биогенных элементов. Антропогенный
круговорот вещества. Ресурсный цикл.
2. Состав атмосферы. Источники и стоки атмосферных газов. Современные компоненты
атмосферы.
3. Кислотные дожди. Антропогенные источники микрокомпонентов. Автотранспорт и
теплоэнергетика как источники загрязнения атмосферы. Загрязнение воздуха и здоровье.
Последствия загрязнения воздуха. Процессы удаления.
4. Источники и стоки веществ, растворенных в воде. Главные компоненты природных
вод.
5. Очистка сточных вод с помощью окислителей и восстановителей.
6. Организмы и ионная сила внешней среды. Растворенные газы. Природные
органические вещества. Химические процессы и интегральные характеристики
природных вод. Кислотно – основные равновесия.
7. Комплексообразование. Подчиненные компоненты природных вод. Загрязняющие
вещества в природных водах. Особенности гидрохимии различных типов водоемов.
Загрязнение подземных вод
8. Категории опасности предприятий.
9. Очистка газов от оксидов азота: восстановительные и абсорбционные методы.
10. Биохимические методы очистки сточных вод в искусственных условиях.
11. Классификация антропогенных загрязнений. Классификация загрязняющих атмосферу
веществ. Распространение загрязнений в атмосфере. Первичное и вторичное загрязнение.
12. Физико-химические методы очистки сточных вод: флотация, адсорбция, ионный
обмен.
13. Применение промышленных и коммунальных отходов в качестве органических
удобрений.
14. Окислительно – восстановительные реакции. Осадкообразование и адсорбция.
15. Очистка газов от сероводорода: щелочно-гидрохинонный, фосфатный методы.
16. Биохимическая очистка сточных вод в естественных условиях.
17. Применение промышленных и коммунальных отходов в качестве органических
удобрений.
18. Нормирование содержания вредных веществ в почве.
19. Концепция и структура системы мониторинга, принципы ее функционирования.
20. Организация инженерно-технического контроля над состоянием окружающей среды.
Метод картографирования и его применение для изучения загрязнений атмосферы.
21. Очистка сточных вод от взвешенных частиц.
22. Стандарты качества окружающей среды. Нормирование атмосферных загрязнений.
23. Наземная среда, кора и круговорот веществ. Механизмы химического выветривания.
24. Роль мониторинга в анализе и предупреждении опасного развития последствий
глобальных антропогенных воздействий.
25. Утилизация твердых бытовых отходов. Основные методы переработки твердых
отходов: захоронение, компостирование, пиролиз, сжигание.
26. Очистка газов от сероводорода адсорбционными методами. Каталитические методы
улавливания органических соединений серы.
27. Обработка (уплотнение, стабилизация, обезвоживание) осадков сточных вод.
28. Экологические проблемы методов повышения нефтеотдачи.
29. Очистка газов от галогенов и их соединений.
Контрольные вопросы к зачету
1. Химия окружающей среды, экологическая химия и химическая экология. Содержание
понятий "природная среда" и "окружающая среда". Химический, экономический и
социальный аспекты проблем окружающей среды.
2. Происхождение вселенной. Происхождение и эволюция Земли. Строение Земли.
Происхождение жизни.
3. Биосфера. Химический этап эволюции биосферы. Структура биосферы. Понятие
экосистемы.
4. Химические элементы в биосфере. Круговорот углерода. Круговорот азота.
Круговорот фосфора.
5. Круговорот биогенных элементов. Антропогенный круговорот вещества. Ресурсный
цикл.
6. Химическая экология. Химические взаимодействия между живыми организмами и
неживой природой. Химические основы экологических взаимодействий.
7. Экологические факторы среды. Химические экорегуляторы. Вопросы о степени
влияния отдельных видов антропогенных воздействий на живую природу.
8. Атмосфера. Состав атмосферы. Источники и стоки атмосферных газов.
9. Современные компоненты атмосферы. Азот( N2) и соединения азота. Кислород (О2).
Углекислый газ (СО2). Пары воды. Оксид серы (IV) (SO2). Сероводород (Н2S). Метан
(СН4). Инертные газы.
10. Природные источники микрокомпонентов. Геохимические источники. Биологические
источники.
11. Реакционная способность следовых веществ в атмосфере. Озон. Кислотные дожди.
Меры борьбы с кислотными осадками.
12. Антропогенные источники микрокомпонентов. Автотранспорт и теплоэнергетика как
источники загрязнения атмосферы. Последствия загрязнения воздуха.
13. Гидросфера. Состав природной воды. Источники и стоки веществ, растворенных в
воде. Виды источников. Виды стоков.
14. Главные компоненты природных вод. Главные ионы. Растворенные газы. Природные
органические вещества.
15. Химические процессы и интегральные характеристики природных вод. Кислотно –
основные равновесия. Окислительно – восстановительные реакции. Осадкообразование и
адсорбция. Комплексообразование.
16. Подчиненные компоненты природных вод. Неметаллы в природных водах. Металлы в
природных водах. Загрязняющие вещества в природных водах.
17. Особенности гидрохимии различных типов водоемов. Загрязнение подземных вод.
18. Литосфера. Наземная среда, кора и круговорот веществ. Процессы выветривания.
Механизмы химического выветривания.
19. Почвы и биология. Твердые продукты выветривания. Глинистые минералы. Состав и
структура глинистых минералов.
20. Химические вещества в окружающей среде. Химические и биохимические
превращения химических загрязнителей в окружающей среде. Методы оценки
воздействия: аддитивность, синергизм, антагонизм. Опасность и риск загрязнения
объектов окружающей среды химическими веществами.
21. Токсиканты окружающей среды. Неорганические токсиканты. Диоксины и
родственные им соединения.
22. Стандарты качества окружающей среды. Нормирование атмосферных загрязнений.
Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах. Нормирование содержания
вредных веществ в почве.
23. Концепция и структура системы мониторинга, принципы ее функционирования. Роль
мониторинга в анализе и предупреждении опасного развития последствий глобальных
антропогенных воздействий.
24. Методы очистки производственных выбросов в атмосферу. Пути предотвращения
выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
25. Методы предотвращения загрязнения гидросферы, очистка сточных вод. Методы
предотвращения и ликвидации вредных последствий в результате применения удобрений
и ядохимикатов.
26. Принципы создания комплексных малоотходных технологий. Разработка замкнутых
циклов использования природных ресурсов. Научные предпосылки реализации концепции
устойчивого развития общества.
10.
Образовательные технологии.
При реализации дисциплины с целью формирования и развития профессиональных
навыков обучающихся предусматриваются следующие формы обучения:
- активные формы обучения (проблемные лекции, лекции пресс-конференции,
выполнение мини-проектов на практических занятиях, решение ситуационных задач);
- интерактивные формы обучения (мультимедийные лекции, электронные презентации
рефератов, консультирование студентов с помощью электронной почты, использование
тестовых заданий по дисциплине для проверки знаний студентов, мастер-классы
экспертов, встречи с представителями российских компаний в ходе экскурсии на
предприятия).
11.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
11.1. Основная литература
1. Зайцев, В. А. Промышленная экология [Электронный ресурс] : учебное пособие /
В. А. Зайцев. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 389 с. Режим доступа:
http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=222704 (дата обращения 27.09.2013).
2. Братчикова, И. Г. Физико-химические основы инженерной экологии. Курс лекций.
Учеб. пособие. Часть I. Охрана атмосферы [Электронный ресурс] /
И. Г. Братчикова. - М.: Российский университет дружбы народов, 2011. - 124 с.
Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=115719 (дата
обращения 27.09.2013).
11.2. Дополнительная литература
1. Исидоров, В. А. Экологическая химия: учеб. пособие для вузов по спец. "Охрана
окруж. среды и рац. исп. природных ресурсов". - Санкт-Петербург: Химиздат, 2001.
- 304 с.
11.3. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы.
1. http://www.alleng.ru/d/ecol/ecol12.htm
2. http://revolution.allbest.ru/ecology/00099383_0.html
12.
Технические
дисциплины.
средства
и
материально-техническое
обеспечение
Лекционный зал, оборудованный современной презентационной техникой;
аудитории для проведения практических занятий, оборудованные презентационной
техникой (проектор, экран, ноутбук или компьютер).
ПАСПОРТ КОМПЕТЕНЦИЙ
по дисциплине «Экологическая химия»
ОК 6
Код компетенции
(направление 020100.62 — Химия)
Результаты обучения по уровням освоения материала
Формулировка
компетенции*
Использование
основных законов
естественнонаучных
дисциплин в
профессиональной
деятельности,
применение методов
математического
анализа и
моделирования,
теоретического и
экспериментального
исследования.
Результаты
обучения в
целом**
Знает основные
законы, понятия,
определения
Умеет
применить
знания для
решения задач
минимальный
базовый
повышенный
Знает основные
термины и понятия,
недостаточно
понимает
взаимосвязь между
ними
Понимает предмет
науки, видит внешние
и внутренние
взаимосвязи, может
правильно составлять
классификации,
аргументировать
Умеет применить
материал для
решения типовых
задач (по
алгоритму, по
шаблону)
Для решения
модифицированной
задачи, конкретной
практической
проблемы
Может составить
причинноследственные
связи, правильно
интерпретировать
полученные
знания
Умеет творчески
подойти к
решению задачи,
найти самый
оптимальный
выбор пути
Виды
занятий
(лекции,
практиче
ские,
семинарск
ие,
лаборато
рные)
Оценочные
средства
(тесты,
творческие
работы,
проекты и
др.)
лекции
Тесты,
устный и
письменный
опрос
Лаборатор
ные
занятия
Рефераты,
отчеты по
лабораторны
м
решения
проблемы
ОК 9
Владеет
методами
анализа и
оценкой
изученного
материала
Владение основными
методами, способами
и средствами
получения, хранения,
переработки
информации, имение
навыков работы с
компьютером как
средством
управления
информацией.
Способностью
правильно
планировать
основные этапы
работы при
выполнений
конкретной
практической задачи
Лаборатор
ные
занятия
Презентации,
деловые игры
Как создавать
собственные базы
данных
методами доступа
и пользования
электронными
информационным
и базами данных в
области химии.
Лекции
Проект
технологии
находить связь
между данными из
разных источников
Пользоваться
основными
программными
продуктами
Создавать
простые базы
данных - «досье»
на какой-либо
элемент
лекции
презентации
стандартными
методами
вычислительными
методами квантовой
компьютерными
методами и
Лаборатор
ная и
тест
Навыками анализа,
логикой
Знает
основные базы
данных по
справочной и
другой
химической
литературе
Поиском
необходимой
информации,
нахождением
выбора
оптимального
пути
Основные
программные
продукты для
составления
химических
уравнений
Умеет
Устанавливать
соответствие
между
теоретическими
и
экспериментальн
ыми данными
Владеет
ПК 1
Методами
математической
обработки
данных
Понимание сущности
и социальной
значимости
профессии, основных
перспектив и
проблем,
определяющих
конкретную область
деятельности.
Знает
основные
методы и
средства
анализа
Умеет
применять
методы и
средства
анализа; ставить
цели и выбирать
пути для ее
достижения
Владеет
методами
анализа и
оценкой
изученного
материала
логической и
математикостатистической
обработки
результатов
экспериментальных
исследований с
целью выявления
закономерностей
основы теории и
методики анализа и
обобщения
химии,
направленными на
определение важных
в химическом
отношении
характеристик
молекул
программами,
используемыми в
химии, методами
поиска научной
информации в
компьютерных
сетях и базах
данных.
самостоят
ельная
работа
минимальный плюс
умение применять
методологические
принципы в анализе
конкретных статей,
монографий и т.д.
базовый плюс
знания трудов
классиков
дисциплины
Лекции
Письменный
опрос
применить
полученные знания
на практике
правильно поставить
цель и выбрать путь
ее достижения
осуществлять
поиск
необходимой
информации,
нахождением
выбора
оптимального
пути их решения
Лаборатор
ные
работы
Отчеты по
работам,
тесты
Навыками анализа,
логикой
Способностью
правильно
планировать
основные этапы
работы при
выполнений
Лаборатор
ные
занятия
Презентации,
кейс-методы
применять
полученные
знания в своей
профессионально
й деятельности
конкретной
практической задачи
Владение основами
теории
фундаментальных
разделов
органической химии
и химии
биологических
объектов.
Знает основные
термины,
понятия, методы
органической
химии
ПК 2
Умеет
применить
знания для
решения задач
ПК 3
Владеет
методами
анализа и
оценкой
изученного
материала
Способность
применять основные
законы химии при
обсуждении
полученных
результатов, в том
Понимает предмет
науки, видит внешние
и внутренние
взаимосвязи, может
правильно составлять
классификации,
аргументировать
Может составить
причинноследственные
связи, правильно
интерпретировать
полученные
знания
лекции
Тесты,
устный и
письменный
опрос
применить
материал для
решения типовых
задач (по
алгоритму, по
шаблону)
Для решения
модифицированной
задачи, конкретной
практической
проблемы
Умеет творчески
подойти к
решению задачи,
найти самый
оптимальный
выбор пути
решения
проблемы
Лаборатор
ные
занятия
Рефераты,
отчеты по
лабораторны
м
Навыками анализа,
логикой
Способностью
правильно
планировать
основные этапы
работы при
выполнений
конкретной
практической задачи
Поиском
необходимой
информации,
нахождением
выбора
оптимального
пути
Лаборатор
ные
занятия
Презентации,
деловые игры
вычислительные
методы расчета
химических
равновесий и
квантовой
механики
Лекции,
презентац
ии
Устный
опрос
основные термины
и понятия,
недостаточно
понимает
взаимосвязь между
ними
Знает
основные
основные уравнения
основные
экспериментальные
химической
законы химии и
методы,
кинетики,
экспериментальн методологические и
описывающие
ые методы,
теоретические
состояния и их
принципы и
принципы, понятия эволюцию во времени
числе с
привлечением
информационных баз
данных.
теорий
классической
химии
Умеет
Применять
представления
химии для
анализа и
описания
структурных
моделей
молекул
и термины
экологической
химии, описание
простейших
моделей
грамотно
применять
представления и
понятия химии для
описания и анализа
структурных
моделей атомов и
молекул;
пользоваться
учебной и
справочной
литературой
применять
квантовомеханически
е методы для
построения
орбитальных моделей
молекул; вычислять
основные глобальные
и локальные
характеристики
молекул,
использовать их в
качестве
характеристик
реакционной
способности.
применять
методы
молекулярных
орбиталей и
теории
валентности для
решения задач
химии
Лаборатор
ные
работы
Беседа по
отчетам
вычислительными
методами
компьютерными
моделями и
технологиями в
области
химических
равновесий и
кинетики
химических
реакций
Самостоят
ельная
работа
отчет
Владеет
Математическим
аппаратом
химии,
компьютерными
моделями и
технологиями
математическим
аппаратом химии
ПК 4
Владение навыками
химического
эксперимента,
основными
синтетическими и
аналитическими
методами получения
и исследования
химических веществ
и реакций
Знает
Основные
методы
получения
экспериментальн
ых данных для
исследования
токсикантов
Основные методы
анализа для
исследования
определенного
объекта
Теорию, положенную
в основу той или
иной методики
Причинноследственную
связь разных
типов методик
Лекции
отчет
Пользоваться
основными
методиками анализа
Сопоставлять
методики,
осушествлять
правильный
выбор
лекции
презентации
вычислительными
методами квантовой
химии,
направленными на
определение важных
в химическом
отношении
характеристик
компьютерными
методами и
программами,
используемыми в
химии, методами
поиска научной
информации в
компьютерных
сетях и базах
данных.
Лаборатор
ная и
самостоят
ельная
работа
тест
основные уравнения
химической
вычислительные
методы расчета
Лекции,
презентац
ии
Устный
опрос
Умеет
Устанавливать
соответствие
между
теоретическими
и
экспериментальн
ыми данными
Владеет
ПК 6
Методами
математической
обработки
данных
Владение навыками
работы на
современной учебно-
находить связь
между данными из
разных источников
стандартными
методами
логической и
математикостатистической
обработки
результатов
экспериментальных
исследований с
целью выявления
закономерностей
Знает
основные
основные
экспериментальн экспериментальные
научной аппаратуре
при проведении
химических
экспериментов.
ые методы, на
которых
основана работа
приборов
Умеет
Применять
представления
химии для
выбора того или
иного метода
анализа
Владеет
ПК 7
Навыками
работы на
приборах
Имение опыта
работы на серийной
аппаратуре,
применяемой в
аналитических и
физико-химических
исследованиях.
методы,
кинетики,
методологические и
описывающие
теоретические
состояния и их
принципы, понятия эволюцию во времени
и термины
экологической
химии, описание
простейших
моделей
вычислять основные
глобальные и
локальные
характеристики
исследуемого объекта
применять
методики для
анализа
Лаборатор
ные
работы
Беседа по
отчетам
Навыками работы
на простейшем
оборудовании
На более сложном
оборудовании с
помощью
консультанта
Без помощи
консудбтанта
Самостоят
ельная
работа
Результаты
анализа
2,3 типа
Более 3 типов с
мотивацией выбора
того или иного типа
Как осуществлять
выбор из списка
максимально
возможных типов
Лекции
опрос
Работать на 1
оборудовании
На 2,3 с
обоснованием выбора
того или иного типа
грамотно
применять
представления и
понятия химии для
описания и анализа
объектов
Знает
Основные
серийные виды
оборудования
Умеет
Применять
химических
равновесий
Лаборатор
Предложить
ные
оптимальный путь
работы
решения
Беседа по
отчетам
знания на
практике
проблемы
Владеет
ПК 8
Опытом работы
на серийном
оборудовании:
храматографиче
ского,
спетроскопическ
ого и др. типов
Владение методами
регистрации и
обработки
результатов
химических
экспериментов.
Опытом работы на
оборудовании
только
определенного типа
Разного типа
Всех типов с
обоснованием
основ метода,
лежащих в основе
работы приборов
Самостоят
ельная
работа
Результаты
эксперимента
Как создавать
собственные базы
данных
методами доступа
и пользования
электронными
информационным
и базами данных в
области химии.
Лекции
опрос
применять
методы
аналитической
химии
для решения
экологических
задач
Лаборатор
ные
работы
Беседа по
отчетам
Знает
основные базы
данных по
справочной и
другой
химической
литературе
Умеет
Применять
представления
химии для
анализа и
описания
Основные
программные
продукты для
составления
химических
уравнений
грамотно
применять
представления и
понятия химии для
описания и анализа;
пользоваться
учебной и
справочной
литературой
вычислять основные
глобальные и
локальные
характеристики
объектов,
использовать их в
качестве
характеристик
реакционной
способности.
Владеет
Методами
регистрации и
обработки
результатов
эксперимента
Способами
регистрации
вычислительными
методами
компьютерными
моделями и
технологиями в
области
регистрации
данных
Самостоят
ельная
работа
беседа