МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тобольская государственная социально-педагогическая академия им. Д.И. Менделеева» Кафедра химии, безопасности жизнедеятельности, ТиМП УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе В.В. КЛЮСОВА (подпись, расшифровка подписи) РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Экологическая химия» Код и направление подготовки 022000.62 «Экология и природопользование» Профиль подготовки «Экология» Квалификация (степень) выпускника Бакалавр Форма обучения очная Тобольск 2011 Содержание 1. Цели и задачи освоения дисциплины 2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО 3. Требования к результатам освоения дисциплины 4. Структура и содержание дисциплины 4.1. Структура дисциплины 4.2. Содержание разделов дисциплины 5. Образовательные технологии 6. Самостоятельная работа студентов 7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства 7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля 7.2. Оценочные средства текущего контроля: модульнорейтинговая технология оценивания работы студентов 7.3. Оценочные средства промежуточной аттестации 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 9. Материально-техническое обеспечение дисциплины ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… 4 4 4 5 5 5 7 8 9 9 37 9 40 41 1. Цели и задачи освоения дисциплины Цели освоения дисциплины: подготовка студентов к профессиональной, культурно-просветительской, научноисследовательской деятельности; формирование и развитие профессиональных компетенций на основе изучения основных разделов экологической химии. Задачи дисциплины: изучить основные понятия и положения экологической химии знания о химическом составе, путях миграции и химического взаимодействия веществ, об источниках и видах загрязнения окружающей среды, их переносе и трансформации, оказании вреда окружающей среде и человеку, овладение навыками лабораторного определения основных загряз нений почвы, атмосферы и гидросферы и адаптация данных методик школьному курсу химии. развить профессиональные умения: анализировать предложенный материал; моделировать химический эксперимент; использовать различные современные технические и электронное средства обучения; воспитывать современное преставление о картине мира, что важно в дальнейшей профессиональной деятельности студентов. 2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата «Экологическая химия» включена в профессиональный цикл дисциплин направления. Для полноценного усвоения данной дисциплины студент должен владеть базовыми знаниями в области общей, органической и неорганической химии, основ математики. Также дисциплина основывается на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин: «Информационные технологии», и «Естественнонаучная картина мира». 3. Требования к результатам освоения дисциплины 3.1. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины: обладать базовыми знаниями фундаментальных разделов физики, химии и биологии в объеме, необходимом для освоения физических, химических и биологических основ в экологии и природопользовании; владеть методами химического анализа, а также методами отбора и анализа (ПК-2). 3.2. В результате освоения дисциплины обучающийся должен: знать: знать характеристику основных циклов миграции химических элементов и глобальные биогеохимические циклы; знать характеристику антропогенных воздействий на равновесие в природе; знать характеристику термодинамических, электрических процессов, происходящих в химических системах; знать теоретические основы методов контроля состояния окружающей среды; знать характеристику химического состава литосферы, гидросферы, атмосферы, тропосферы и основных химических реакций в атмосфере и гидросфере; знать форму существования металлов в водных экосистемах и влияние тяжелых металлов на развитие животных и растений; знать о радиоактивных отходах АЭС и методах их захоронения. уметь: уметь работать с измерительными приборами и лабораторной посудой, используя физико-химические, химические методы анализа; уметь анализировать графики, диаграммы, рисунки, делать выводы соответствующих исследований; уметь самостоятельно применять полученные навыки и знания при написании дипломных и курсовых работ, рефератов; овладеть основными понятиями курса химии окружающей среды и уметь их применять при объяснении теоретического материала (содержание теории отражено в программе); уметь определять по графикам, диаграммам различные критерии характеристик состояния вещества и уметь анализировать, предсказывать направление химических процессов; уметь выбирать наиболее приемлемый метод мониторинга загрязняющих веществ; уметь объяснять схемы трансформации и преобразования химических загрязнителей и др.; уметь работать с тестовыми программами обучающего и контролирующего характера владеть: основными методами математической обработки информации; навыками работы с программными средствами общего и профессионального назначения; навыками лабораторной работы с химическими реактивами и приборами для обнаружения вредных химических веществ и изучения их поведения в природе из школьного комплекта лабораторного оборудования; навыками самостоятельной, исследовательской деятельности; навыками активизации творческих способностей. 4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц (108 часов). 4.1. Структура дисциплины Таблица 1 № 1 2 Наименование раздела дисциплины Семестр Раздел 1.Химический состав литосферы, гидросферы, атмосферы и тропосферы. 4 Раздел 2.Основные циклы миграции химических элементов и глобальные биогеохимические циклы 4 Виды учебной работы (в академических часах) аудиторные занятия СРС ЛК ПЗ ЛБ 2 6 10 4 6 10 3 4 5 6 Раздел 3.Основные химические реакции в атмосфере и гидросфере. 4 Раздел 4.Формы существования металлов в водных экосистемах и влияние тяжелых металлов на развитие животных и растений Раздел 5.Антропогенное воздействие на равновесие в природе. Методы контроля состояния окружающей среды. Раздел 6.Радиоактивные отходы АЭС и методы их захоронения. КСР ИТОГО ВСЕГО 4 4 6 10 2 6 10 4 2 4 10 4 2 4 6 4 16 32 56 108 4.2. Содержание дисциплины Таблица 2 № 1 2 3 Наименование раздела Содержание раздела дисциплины (дидактические единицы) Раздел 1.Химический Тема 1. Химический состав литосферы, гидросферы, состав литосферы, атмосферы и тропосферы. гидросферы, атмосферы и План: тропосферы. 1. Химический состав литосферы. 2. Химический состав гидросферы. 3. Химический состав атмосферы и тропосферы. Раздел 2.Основные циклы Тема 2. Основные циклы миграции химических миграции химических элементов и глобальные биогеохимические циклы. элементов и глобальные План: биогеохимические циклы 1.Циклы миграции химических элементов. 2.Глобальные биогеохимические циклы. Раздел 3.Основные Тема 3: Основные химические реакции в атмосфере и химические реакции в гидросфере. атмосфере и гидросфере. План: 1. Характеристика основных химических процессов в атмосфере. 2. Характеристика основных химических процессов в гидросфере. 4 5 6 Раздел 4.Формы Тема 4. Формы существования металлов в водных существования металлов в экосистемах и влияние тяжелых металлов на развитие водных экосистемах и животных и растений влияние тяжелых металлов План: на развитие животных и 1. Формы существования металлов в водных растений экосистемах 2. Влияние условий на формы существования металлов в водных экосистемах. 3. Влияние тяжелых металлов на развитие животных и растений Раздел 5.Антропогенное Тема 5. Антропогенное воздействие на равновесие в воздействие на равновесие природе. Методы контроля состояния окружающей в природе. Методы среды. контроля состояния План: окружающей среды. 1.Антропогенное воздействие на состояние атмосферы. 2.Антропогенное воздействие на состояние гидросферы. 3.Антропогенное воздействие на состояние почвы и литосферы. 4.Методы мониторинга окружающей среды. Раздел 6.Радиоактивные Тема 6. Радиоактивные отходы АЭС и методы их отходы АЭС и методы их захоронения. захоронения. План: 1. Топливный цикл АЭС и пути образования радиоактивных отходов. 2. Способы хранения и утилизации радиоактивных отходов. 5. Образовательные технологии Таблица 3 № № занятия раздела 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 Виды образовательных технологий Тема 1. Химический состав Лекция-визуализация литосферы, гидросферы, атмосферы и тропосферы. Лабораторные работы Тема 2. Основные циклы миграции Лекция-визуализация химических элементов и глобальные биогеохимические циклы. Лабораторные работы Тема 3: Основные химические Лекция-визуализация реакции в атмосфере и гидросфере. Лабораторные работы Тема 4. Формы существования Лекция-беседа металлов в водных экосистемах и влияние тяжелых металлов на Лабораторные развитие животных и растений. работы Тема занятия Колво часов 2 6 4 6 4 6 2 6 Тема 5. Антропогенное воздействие на равновесие в природе. Методы контроля состояния окружающей среды. Лекция-беседа 2 Лабораторные работы 4 Тема 6. Радиоактивные отходы АЭС и методы их захоронения. Лекция-беседа 2 Лабораторные работы 4 6. Самостоятельная работа студентов Таблица 4 № 1 2 3 Наименование раздела дисциплины Вид самостоятельной работы Раздел 1.Химический Подготовка рефератов по теме «Виды состав литосферы, загрязнений атмосферы в Тюменской гидросферы, атмосферы области». и тропосферы. Раздел 2.Основные циклы миграции химических элементов и глобальные биогеохимические циклы Раздел 3.Основные химические реакции в атмосфере и гидросфере. Трудоемкость (в академических часах) 10 Построение графиков, диаграмм динамики выбросов различных веществ в атмосферу 10 Подготовка отчёта к лабораторной работе «Анализ атмосферных осадков» 10 Раздел 4.Формы существования металлов в водных экосистемах и влияние тяжелых металлов на развитие животных и растений Раздел 5.Антропогенное воздействие на равновесие в природе. Методы контроля состояния окружающей среды. Раздел 6.Радиоактивные отходы АЭС и методы их захоронения. 4 5 6 Подготовка рефератов по миграции загрязнителей» теме «Пути 10 Подготовка отчётов к лабораторным работам по анализу поверхностных вод 10 Самостоятельная постановка лабораторного опыта для обнаружения тяжёлых металлов в почвенной вытяжке и изучения их поведения в природе из школьного комплекта лабораторного оборудования; 6 Итого 56 7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства 7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля Не предусмотрены 7.2. Оценочные средства текущего контроля: модульно-рейтинговая технология оценивания работы студентов 7.2.1. Распределение рейтинговых баллов по модулям и видам работ Таблица 5 Виды работ Максимальное количество баллов Модуль 1 Модуль 2 Модуль 3 Аудиторные занятия Лекции Лабораторные работы Самостоятельная работа Итого за работу в семестре Обобщающий контроль Итого 15 5 10 10 25 13 5 8 12 25 Итого 17 5 12 13 30 45 15 30 28 80 20 100 7.2.2. Оценивание аудиторной работы студентов Таблица 6 № 1 Формы оцениваемой работы Работа на лекциях Раздел 1.Химический состав Конспект литосферы, гидросферы, лекции атмосферы и тропосферы. Наименование раздела дисциплины Максимальное количество баллов Модуль (аттестация) 2 1 2 Раздел 2.Основные циклы миграции химических элементов и глобальные биогеохимические циклы 3 Раздел 3.Основные Конспект химические реакции в лекции атмосфере и гидросфере. Ответы на вопросы Раздел 4.Формы Конспект существования металлов в лекции водных экосистемах и влияние тяжелых металлов на развитие животных и растений Раздел 5.Антропогенное Конспект воздействие на равновесие в лекции природе. Методы контроля состояния окружающей среды. Раздел 6.Радиоактивные Конспект отходы АЭС и методы их лекции захоронения. Ответы на вопросы Работа на лабораторных занятиях Раздел 1.Химический состав Выполнение литосферы, гидросферы, лабораторных атмосферы и тропосферы. работ Отчет по лабораторным работам Раздел 2.Основные циклы Выполнение миграции химических лабораторных элементов и глобальные работ биогеохимические циклы Отчет по лабораторным работам Раздел 3.Основные Выполнение химические реакции в лабораторных атмосфере и гидросфере. работ Отчет по лабораторным работам Раздел 4.Формы Выполнение существования металлов в лабораторных водных экосистемах и влияние работ тяжелых металлов на развитие Отчет по животных и растений лабораторным работам Раздел 5.Антропогенное Выполнение 4 5 6 1 2 3 4 5 Конспект лекции Ответы на вопросы 3 1 3 2 2 2 2 3 3 3 5 1 5 1 4 2 4 2 6 3 6 воздействие на равновесие в лабораторных природе. Методы контроля работ состояния окружающей среды. Отчет по лабораторным работам Раздел 6.Радиоактивные Выполнение отходы АЭС и методы их лабораторных захоронения. работ Отчет по лабораторным работам 6 3 7.2.3. Оценивание самостоятельной работы студентов Таблица 7 № 1 2 3 4 5 6 Наименование Максимальное Модуль раздела (темы) Формы оцениваемой работы количество (аттестация) дисциплины баллов Раздел 1. Подготовка рефератов по теме 4 1 Химический состав «Виды загрязнений атмосферы в литосферы, Тюменской области». гидросферы, атмосферы и тропосферы. Раздел 2. Основные циклы миграции химических элементов и глобальные биогеохимические циклы Раздел 3. Основные химические реакции в атмосфере и гидросфере. Раздел 4. Формы существования металлов в водных экосистемах и влияние тяжелых металлов на развитие животных и растений Раздел 5. Антропогенное воздействие на равновесие в природе. Методы контроля состояния окружающей среды. Раздел 6. Построение графиков, диаграмм динамики выбросов различных веществ в атмосферу 6 1 Подготовка отчёта к лабораторной работе «Анализ атмосферных осадков» 6 2 Подготовка рефератов по теме «Пути миграции загрязнителей» 6 2 Подготовка отчётов лабораторным работам анализу поверхностных вод к по 6 3 постановка 7 3 Самостоятельная Радиоактивные отходы АЭС методы захоронения. лабораторного опыта для и обнаружения тяжёлых металлов в их почвенной вытяжке и изучения их поведения в природе из школьного комплекта лабораторного оборудования; 7.2.4. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости Примеры тестовых заданий для текущего контроля успеваемости Тесты и задания для проведения срезового контроля знаний студентов по темам: «Атмосфера. Загрязнение атмосферы», «Гидросфера. Загрязнение гидросферы», «Литосфера. Загрязнение почв», «Радиоактивное загрязнение». I – вариант 1. Распределите естественные компоненты атмосферы на примеси минерального и органического происхождения: N2; H2O; Ar; O2; CO2; H2; He; CH4; Kr; O3; SO3; CO; H2S; Ne; Pn; NO; формальдегид ; NO2; пыль. а) примеси минерального происхождения; б) примеси органического происхождения. 2. По происхождению реакционноспособные газы атмосферы делятся на газы: 1) продукты вулканизма; 2) продукт гниения, метанового брожения; 3) газы, поступающие из литосферы; 4) продукты грозовых разрядов. Распределите эти газы по представленным 4-м группам: SO2; HF; H2S; O3; NO2; CH4; CxHy. 3. Загрязнители атмосферы делятся на классы: а) твердые аэрозоли неорганического происхождения; б) твердые аэрозоли органического происхождения; в) газо – и парообразные загрязнители органического происхождения; г) ) газо – и парообразные загрязнители не органического происхождения; ) газо – и парообразные загрязнители комбинированного происхождения. Распределить загрязнители атмосферы по указанным классам: метиламин; CFCl3 (F11); NO2; пыль минеральных солей; фенол; CxHy; угольная пыль; аэрозоли металлов; НJ; ацетон; древесная пыль; CF2Cl (F-12). 4. К какому типу процессов вторичного загрязнения атмосферы относятся указанная группа реакций: hν NO2 → NO +O● NO2 + O● → NO + O2 ● O +O2 → O3 C2H4 + O3 → C2H4O3 CH3 ─ CO ─ CH3 → CH●3 + CH3CO● 5. Найдите приведенную массу газового сброса системы канализации в водный объект (усл. т/год), если в водоем сбрасывают сточные воды в объеме 100м3/сут, содержащие медь, сульфаты и хлориды. Концентрация ионов меди 10 мг/л, показатель относительной опасности сброса сульфатов 2г/л, показатель относительной опасности сброса сульфатов в водоем Ај = 0,002 усл. т/год. Концентрация хлоридов 1 мг/л, Ај = 0,003 усл. т/год. II – вариант 1. Современными источниками кислорода в атмосфере являются: 1) подводный вулканизм; 2) гидролиз горных пород; 3) фотосинтез; 4) окисление горных пород; 5) метаморфизм горных пород (особенно, железных руд); 6) подземные радиоактивные воды; 7) фотодиссоциация углекислого газа. 2. В соответствии с этими процессами протекают естественные процессы разрушения озонового слоя: а) O3 + hν → O2 + O●(1) kt-NO; NO2 ● O + O3 → O2 +O2 (2) б) O3 +NO → NO2 + O2 (1) NO2 + O● → NO +O2 (2) 3. К какому классу аэрозолей относятся: продукты ядерного взрыва; пыль, образующаяся при смешивании компонентов для варки стекла; сжигание угольного топлива; обработка сельскохозяйственных посевов сухими инсектицидами; сернокислотный туман; пыль от измельчения твердого сырья; фотохимический смог? а) конденсированные аэрозоли; б) диспергированные аэрозоли; в)смешанные. 4. Распределите примеси в природной воде, приведенные в списке в соответствии с классификацией по степени дисперности примесей: 1) суспензии и эмульсии (10-3 – 10-5 см); 2) коллоидно – растворенные (10-5 – 10-6 см); 3) молекулярно – растворенные (10-6 – 10-7 см); 4) ионорастворенные (менее 10-7 см). Нерастворимые и малорастворимые гидроксиды металлов; Cl-; гуминовые кислоты; N2; An; Br; H2S; фульвокислоты; глина; микроорганизмы; HCO3-; SO2-4; Sn+2; CO2; продукты разложения микроорганизмов; F-; H3BO4; Na+; O2; коллоидные соединения железа; Са+2; иловые частицы. 5. Из скольких атомов изотопа К - 40 ежесекундно распадается одно ядро, если константа радиоактивного распада для него равна 1,7· 10 –17 /с-1? III – вариант 1. Азот в атмосфере благодаря грозовым разрядам претерпевает следующие превращения: t 1) N2 +…. → NO 2) 2NO + O2 → …. 3) NO2 +H2O → …. (во влажном воздухе) 4) 2NO + …..→ 2HNO2 (во влажном воздухе) 2. Фреоны и хлоруглеводороды разрушают озон по следующему циклу: 1) НО +О3 →Н2О +О2; 2) Cl●+ O3 →ClO +O2 HO +O2 →H2O +O● ClO +O● → Cl● +O2 3. К какому типу процессов вторичного загрязнения атмосферы относится указанная группа реакций: hν SO2 + O2 → SO3 +O● hν HCHO + O2 → HCOOH +O● hν CH4 +O2 → CH3OH +O● 4. Карбонатная буферная система Мирового океана имеет следующую последовательность: 1 2 3 4 5 6 CO2 → CO2 → HCO3- → H2CO3 → CaCO3 → CO32- → CaCO3 в атмосф в воде в воде тверд. 5. Нормальная средняя концентрация растворенного кислорода в пресном водоеме составляет 7 мг/л. В озере X из-за эвтрофикации происходит бурное развитие фитопланктона, что приводит к снижению средней концентрации кислорода на 3,125 .10 –3 Моль/л в год. Ученые подсчитали, что если темпы снижения концентрации кислорода сохраняется то через 50 лет условия в озере X станут эвтрофными. Рассчитайте концентрацию кислорода в мг/л, типичную для эвтрофных условий. Тесты и задания для проведения срезового контроля знаний студентов по темам и разделам: «Атомная энергетика. Альтернативные источники энергии», «Безопасность жизнедеятельности. Основы экотоксикологии», «Биосфера. Химическая роль живого вещества», «Мониторинг окружающей среды» I – вариант 1. Составьте схемы выведения, трансформации и выведения из организма человека экотоксикантов с учетом защитных барьеров человеческого организма для: а) бензола; б) этилбензола. 2. Распределите предложенные химические элементы по классам в соответствии с их биогеохимической классификацией: N; Cs137; J; Fe; Sr; Ba; Kr; Rn; Pn; Md; K; C; H; Mn; Zn: а) экогены (трофогены); б)биогенные элементы; в) микроэлементы; г) элементы – экологические примеси; д) абиогены; е) техногены. 3. В качестве ядерного горючего для АЭС используются: а) уран – 235; уран – 233; плутоний – 239; б) торий 232; торий – 233; торий – 230; в) смесь водорода и дейтерия. 5. При дезинфекции помещения раствором хлорной извести был проведен анализ воздуха на содержание в нем хлора. Для этого 40 м3 воздуха, загрязненного хлором, пропустили через нагретый иодид калия, масса которого уменьшилась в результате на 73,2 мг. Найдите концентрацию хлора в воздухе и определить степень опасности такой концентрации хлора для здоровья людей. II – Вариант 1. Составьте схемы выведения, трансформации и выведения из организма человека экотоксикантов с учетом защитных барьеров человеческого организма для: а) изобутана; б) гексана. 2. Распределите предложенные химические элементы по классам в соответствии с их биогеохимической классификацией: S; P; B; Sn; Si; K40; Rb; Cs132; Hg; Mo; Sr91; Xe; Se; Np; Mg; Ca: а) экогены (трофогены); б)биогенные элементы; в) микроэлементы; г) элементы – экологические примеси; д) абиогены; е) техногены. 3. В магнитогидродинамическом генераторе проводником электрического тока является: а) твердый проводник; б) поток высокопроводящей плазмы; в) водородное топливо. 4. В организме человека избыток нитратов, попавших с пищей, приводит к отравлению. Это обусловлено высокой токсичностью нитритов, до которых нитраты восстанавливаются в метаболических процессах. Какую массу нитритов получит человек, употребив 5,5 л воды с содержанием нитратов 50 мг/л ? III – вариант 1. Составьте схемы выведения, трансформации и выведения из организма человека экотоксикантов с учетом защитных барьеров человеческого организма для: а) циклопентана; б) циклодекана. 2. Составьте схемы выведения, трансформации и выведения из организма человека экотоксикантов с учетом защитных барьеров человеческого организма для: Со; Сl; O; Ni; Cr; V; K40; Ar; J131; Hg; N; P; Cra; Am; Cm; а) экогены (трофогены); б)биогенные элементы; в) микроэлементы; г) элементы – экологические примеси; д) абиогены; е) техногены. 3. В технике использование солнечной энергии имеет 2 направления: 1)……..; 2)……. Гелиоприемник – набор коллекторов: а) ветровых; б) солнечных; в) водных. 4. При получении сероводорода в лаборатории наблюдалось его попадание в воздух. Для очистки воздуха в помещении объемом 90 м3 применили раствор сульфата меди. При этом было израсходовано столько CuSО4, сколько содержится в 60 мг пятиводного кристаллогидрата CuSО4. Найти концентрацию сероводорода в воздухе лаборатории до очистки и степень опасности такой концентрации для работавших в лаборатории. Контрольный срез по теме: «Химический состав литосферы. Разные виды энергии» Вариант – 1 1. Химический состав базальтов. 2. Характеристика продуктов радиоактивного распада химических элементов. 3. Атомная энергия, как альтернативный способ получения энергии. 4. Выполнили опыт: в слабый раствор Na3РО4 внесли комочек почвы. Смесь взболтали и отфильтровали. В фильтрате обнаружили только катионы кальция и РО4-3 анионы. Изобразите схематически ионообменный процесс. Докажите наличие в фильтрате ионов Са+2 и РО4-3 . Вариант - 2 1. Химическое выветривание горных пород. 2. Естественный радиационный фон. 3. Солнечная энергия. 4. Выполнили опыт: в слабый раствор сульфида алюминия Al2S3 внесли комочек почвы. Смесь взболтали и отфильтровали. В фильтрате обнаружили только катионы кальция и S2анионы. Изобразите схематически ионообменный процесс. Докажите наличие в фильтрате ионов Са+2 и S-2. Вариант – 3 1. Виды и роль воды в почве. 2. Источники радонового загрязнения 3. Энергия ветра. 4. Выполнили опыт: в слабый раствор Na2СО3 внесли комочки почвы. Смесь взболтали и отфильтровали. В фильтрате обнаружили катионы Са+2 и анионы СО3-2. Изобразите схематически ионообменный процесс. Докажите наличие в фильтрате ионов Са+2 и СО3-2. Вариант – 4 1. рН почвы. 2. Распространение радионуклидов в атмосфере. 3. Энергия термальных вод. 4. Выполнили опыт: в слабый раствор Zn(NO3)2 внесли комочек почвы. Смесь взболтали и отфильтровали. В фильтрате обнаружили катионы Са+2 и анионы NО3-. Изобразите схематически ионообменный процесс. Докажите наличие в фильтрате ионов Са+2 и NО3-. Вариант –5 1. Нитрификация соединения азота. 2. Поведение радионуклидов в почве, гидросфере, организмах. 3. Водородная энергетика. Выполнили опыт: в слабый раствор ZnSO4 внесли комочки почвы. Смесь взболтали и отфильтровали. В фильтрате обнаружили катионы Са+2 и анионы SО4-2. Изобразите схематически ионообменный процесс. Докажите наличие в фильтрате и Тестовые задания для текущего контроля знаний по дисциплине Тесты по курсу: Вариант 1. 1. Компоненты атмосферы органического происхождения: а) H2O пары; Ar; CH4; O3; Rn; б) N2; O2; H2; H2S; NO; NO2; в) N2; Ar; H2O пары; H2S; O3;Rn. 2. Газы атмосферы N2; O2; CO2 по времени выведения из атмосферы являются: а) инертными; б) реакционноспособными (период выведения до нескольких дней); в) реакционноспособными (выводятся за 2-4 года); 3. При наземном вулканизме выделяемые газы Ar; He; N2 будут: а) растворятся в воде; б) Вступят в окислительно – восстановительную реакцию с кислородом; в) накапливаться в атмосфере. 4.Данные газы в атмосфере являются продуктами вулканизма: а) O3; NO2; б) H2S; CH4; CxHy; в) CO2;O2 г) SO2; HF; O2 5.Образование молекул озона на высоте 15-30 км протекают в соответствии с серией превращений: hυ а) О2 ↔ О● + О●; О● +О2 ↔ О3 б) О● + О2 Ме –аэрозоли О3 + Ме – аэрозоль; hυ в) О3 О2+ О●; О● + О3 кt -NO;NO2 O2 + О2 6.Азотный цикл разрушения озона в стратосфере протекает в соответствии со следующими разрушениями: hυ а) О3→ О2 + О● N2 + O2 → 2NO2; hυ б)O3→ O2 + O●; hυ в)O3 + NO → NO2 + O2(правильн. ответ) NO2 + O●→ NO + O2 7.Самым значительным метеорологическим фактором распространения загрязнения в атмосфере является: а) давление воздуха; б) температура воздуха; в) топография местности; г) направление и сила ветра. 8. Данные реакции: CaO + SO3 → CaSO4; NH3 + HCl → NH4Cl относятся к основному типу химических процессов образования вторичного загрязнения: а) фотохимический смог восстановительного типа; б) окисление; в) образование твердых веществ из газов; г) фотохимический смог окислительного типа. 9.Чистая природная вода содержит следующие газы: а) H2S; NH3; CH4; O2; б) N2; O2; Ar; CO2; в) N2; O2; H2S; CO; г) CO; NH3; O2; H2S. 10. Незакономерно высокие температуры кипения и плавления воды в ряду водородных соединений IV группы главной подгруппы периодической системы Д.И. Менделеева: H2Te; H2Se; H2O объясняются: а) ковалентной связью внутри молекулы воды; б) наличием водородных связей между молекулами воды; в) диссоциацией молекул воды. 11. Химические процессы: CO3-2 + H2SO4 → SO4-2 + H2O + CO2; CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O являются химическими факторами самоочищения водоемов и относятся к: а) к процессам гидролиза; б) окисления; в) нейтрализации. 12. Основным типом установки для преобразования солнечной энергии в промышленных целях подходят следующие установки: а) фотопреобразователи; б) солнечные панели или коллекторы; в) башенные установки; 13. Какое из видов топлива обладает наибольшей теплотой сгорания: а) нефть и нефтепродукты; б) каменный уголь; в) водородное топливо 14. Термоядерная энергетика в своей основе использует: а) распад ядер урана-238; б) распад ядер плутония-239; в) реакции синтеза легких элементов 15. Ионизирующее излучение - это: а)ультракрасное излучение; б)электромагнитная и корпускулярная радиация; в)электромагнитное и тепловое излучение. 16. Естественный радиационный фон обеспечивают следующие основные источники: а)земная кора, строительные материалы, атмосферная радиация, продукты питания, радон; б)молекулы водяных паров, инертные газы, изотопы элементов с порядковыми номерами 94-101. 17. Наибольший удельный вес для здоровья человека имеет следующий фактор: а) генетика, биология человека б) внешняя среда, уровень загрязнения в) образ жизни г) здравоохранение 18. .Вещества, вызывающие доброкачественные опухоли, называются: а)фиброгены б)канцерогены в)тератогены г)мутагены 19. Стронций, барий, цезий и другие вещества относятся к классу: а)веществ раздражающего действия б)жирорастворимых веществ в)веществ, замещающих химические элементы в клетке 20. Превращение ксенобиотиков в новое вещество осуществляется в организме человека благодаря: а) гистогематическим барьерам б) ферментным системам в) тканевому депо г) кожному эпителию 21. Основной принцип нормирования токсикантов в атмосфере: а) суммирование воздействия загрязнителей б)учет действия каждого токсиканта 22. В земной коре океанического типа отсутствует: а) базальтовый; б) гранитный; в) осадочный слой 23. Окислительные процессы при химическом выветривании сопровождается окислением: а) FeO до Fe2O3; б) P2O3 до P2O5; в) Ti до TiO2. 24. В теплом влажном климате преобладает: а) химическое выветривание; б) физическое выветривание; в) биологическое выветривание. 25. Почвы, насыщенные этими ионами, теряют клеящую способность и разрушаются: а) Са+2 и Mg+2; б) Na+; в) К+. Вариант 2. 1.Наличие каких частиц в воздухе оказывает положительное влияние на организм? а) положительно заряженных; б) отрицательно заряженных; в) нейтральных частиц. 2.О том, что кислород в современной атмосфере имеет, преимущественно, фотосинтетическое происхождение, говорит наличие в атмосфере кислорода изотопного состава: а) 16О; б) 17О; в) 18О. 1. Реакционноспособными газами атмосферы с периодом выведения до нескольких дней являются: а) N2; O2; CO3; б) NH3; Cl2; H2S; SO2; NO2; в) Ar; He и др. газы. 2. Данные газы в атмосфере являются продуктами газовых разрядов: а) H2SO4; CH4; CхHy; б) O3: NO2; в) CO2; O2; г) SO2; HF; O2 3. Хлорный цикл разрушения озона в стратосфере протекает в соответствии со следующими реакциями: а) NO2 + ClO = ClONO2; б) O3 + 2KCl + H2O = Cl2O + O2 +KOH; Cl2 + H2O ↔ HCl + HClO; hυ ● в) Cl +O3 → ClO + O2; ClO + O●→ Cl● + O2 6. Примерами загрязняющих атмосферу веществ, относящихся к газо- и парообразным загрязнителям неорганического происхождения, являются: а) фенол, ацетон, формальдегид; б) хладоны, фреоны, амины; в) NO; H2S; SO2; CO; H2SO4; P2O5; г) сажа, минеральные соли, аэрозоли металлов. 7.Разрушение загрязнителя атмосферы оксида серы (IV) SO2 в атмосфере происходит в результате следующих химических процессов: а) SO2 +2H2S = 3S + 2H2O; б) 2SO2 + O2 hυ 2SO3; SO2 + H2O = H2SO3 SO2 + NO2 + H2O → H2SO4 + NO; в) SO2 + CaO = CaSO3; SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O. 8.Примерами химических реакций, относящихся к окислительным процессом вторичного загрязнения воздуха, являются: a) SO2 + O2 hυ SO3 +O●; CH4 + O2 hυ CH3OH + O● hυ б) 2SO2 + O2 ↔ 2SO3; SO2 + H2O → H2SO3; SO3 + H2O → H2SO4; в) 2NO + O2 ↔ O● + NO2 NO2 hυ O● + NO NO2 + O● → NO + O2 9. В соответствии с классификацией веществ в воде по степени дисперсности, к ионно – растворенным веществам относятся: а) Cl-; SO4-2; HCO3-; Br-; F-; H3BO4; Na+; K+; Ca+2; Mg+2; Sr+2; Fe+3; Mn+2; PO4-3;NO3б) N2; O2; H2S; CO2; в) Me(OH)n; гуминовые кислоты, фульвокислоты. 10. В соответствии с классификацией загрязняющих веществ в водоеме по биологическому действию, бензол, фенол, цианидные ионы, ионы тяжелых металлов, относятся к классу: а) токсичных; б) вредных; в) вещества – восстановители; г) вещества, изменяющие водородный показатель (рН) среды. 11. Альтернативными экологически чистыми источниками энергии является: а) ТЭС; б) установки по получению биогаза; в) двигатели внутреннего сгорания; г) теплоустановки; 12. Основным недостатком ветровых установок для получения энергии является: а) дешевизна; б) отсутствие ветра в некоторые дни; в) нет необходимости строить платины; г) нет необходимости сжигать топливо; д) нет необходимости строить очистные сооружения. 13. В каком виде водород хранить безопаснее: а) в виде простого вещества; б) в виде гидридов металлов. 14. Широкое применение термоядерной энергии затруднено по причине: а) реакции синтеза дейтерия с изотопом гелия; б) необходимости создания магнитных систем для удержания плазмы; в) реакции синтеза дейтерия и трития 15. Естественными радиоактивными элементами являются: а) химические элементы с порядковыми номерами 93-104; б) Po, Rn, Ra, Ac, Th, Pa, U; в) Rn, Am, Md, U, Bk, Pu, Np. 16. Атмосферных ядерных взрывов (50 км над поверхностью Земли) претерпевают следующие превращения: а) ядерный взрыв, б) капли, плазма, пылинки; в) распространение в почве, воде, биосфере; г) стабилизация; д) рассеивание на высоте 20-25 км радионуклидов; е) вертикальный прорыв воздуха тропосферы. 17. Вторичное загрязнение образуется: а)непосредственно в ходе антропогенных процессов; б)синтезируется в окружающей среде 18. Экотоксиканты, вызывающие различные уродства зародышей, относятся к классу: а)мутагенов б)тератогенов в)аллергенов г)эмбриотоксинов 19. Тяжелые металлы, мышьяк, никотин, селен, относится к классу: а) вещества, изменяющие соотношение окислительно-восстановительных реакций в организме б) жирорастворимых веществ в) веществ, необратимо связывающихся с соединениями организма г) веществ раздражающего действия 20. Наиболее устойчив к действию ксенобиотиков в организме человека: а)желудочно-кишечный тракт б)дыхательная система в)кровеносная система 21. Определение ПДК токсикантов в воде осуществляется в 5 этапов: а)наблюдение за водоемом ниже спуска токсиканта б)изучение защитной способности методов очистки в)установление ПДК г)характеристика веществ-загрязнителей (свойства, токсичность) д)изучение поведения в гидросфере и влияние на человека Определите правильную последовательность: а) 4→5→1→2→3 б)1→2→3→4→5 в)1→2→4→5→3 22. Родоначальником всех горных пород являются: а) метаморфические горные породы; б) осадочные горные породы; в) базальты. 23. Основным агентом химического выветривания по механизму «гидролиз» является: а) кислород; б) глина; в) вода. 24. . Главную массу гумуса составляют: а) угольная кислота; б) фосфорная кислота; в) гумусовые кислоты. 25. Ионообменные процессы в почве обеспечивают: а) почвенными растворами; б) при помощи воздуха; в) растениями. Вариант 3. 1.При наземном вулканизме выделяемые газы: Н2; Н2S; CO; CH4 будут: а) растворятся в воде; б) накапливаться в атмосфере, т.к. газы являются химически инертными; в) вступят в окислительно - восстановительные реакции с кислородом, модифицируются бактериями. 2. Основным источником кислорода в современной атмосфере являются: а) подводный вулканизм; б) метаморфизм горных пород; hυ в) фотодиссоциация углекислого газа: СО2 ↔ СО2 +О● 20● → O2 г) фотосинтез. 3.В соответствии с классификацией реакционно – способных газов атмосферы по происхождению, H2S; CH4; СхНу относятся к классу: а) продукты фотосинтеза; б) продукты вулканизма; в) продукты гниения и метанового брожения; г) продукты газовых разрядов. 4. Процесс естественных кислотных дождей выражается серией химических превращений: hυ а) О3 + NO → NO2 + O2; NO2 + O● → NO + O2; б) N2 + O2 → 2NO; 2NO + H2O → 2HNO2; 2NO + O2 ↔ 2NO2 ; 2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2; в) Cl● + O3 → ClO + O2; ClO + O●→ Cl● + O2 5. Водородный цикл разрушения озона в стратосфере протекает в соответствии со следующими реакциями: ● а) НО + О3 → Н2О +О2; НО● + О2 → Н2О +О2; б) О3 + Н2О ↔ НCl + HClO3; O-O в)C5H10 + O3 ↔ CH3 – CH2 – CH2 –СH CH2 O 6.Примерами загрязняющих атмосферу веществ, относящихся к загрязнению неорганического происхождения, являются: а) древесная, угольная, табачная пыль; б) NO2; SO2; HNO3; HCl; P2O5; HF; в) хладоны, фреоны, ацетон и др. г) сажа, минеральные соли, аэрозоли металлов. 7.Туман, дым, фотохимический смог являются примерами аэрозолей: а) конденсированных; б) диспергированных; в) смешанных. 8.Основную массу солей в морской воде образована следующими ионами: а) Ba+2; Pb+2; PO4-3; MnO4+; Cr+3; Cl-; SO42б) S-2; Fe+2; Zn+2; Rb+; Ag+; As; Mn+2; HCO3-; аэрозольному в) Cl-; SO4-2; HCO3-; Br-; F-; H3BO4; Na+; K+; Ca+2; Mg+2; Sr+2. 9.По виду растворенных соелей пресные водоемы делятся на: а) метановые, сероводородные, аммиачные; б) фосфатные, нитритные, хлоридные; в) бромидные, хлоридные, фторидные; г) сульфатные, хлоридные, гидрокарбонатные. 10. Примером действия химического фактора самоочищения водоемов является процесс: FeCl3+ H2O FeOH+2 +H2O Fe(OH)2+ + H2O Fe(OH)3. Данный процесс является примером: а) процесса гидролиза; б) нейтрализации; в) процесса окисления. 11. Недостатки использования солнечной энергии: а) доступность; б) прерывность поступления на поверхность Земли; в) неисчерпаемость; г) отсутствие загрязняющих веществ; д) получение дешевой энергии. 12. Самый важный момент в использовании ветроустановок: а) поиск мест с постоянным ветром; б) соединение ветряных двигателей с дизельными; в) увеличение КПД. 13. Основной состав биогаза: а) этан (58%), сероводород (31%)т б) метан ( 55 – 65%), углекислый газ ( 35 – 45%) в) пропан ( 59%), угарный газ (25%) 14. Явление наведённой радиации возникает под воздействием продуктов радиоактивного распада: а). Нейтронов; б). ά - частиц; в). β - частиц; г). - γ излучения. 15. Наивысшей проникающей способностью обладают: а). ά - частицы; б). β - частицы; в). γ - лучи. 16.Радиоизотопы 90Sr , как продукт ядерных взрывов, попадает на Землю: а) в нерастворимом виде, в почве прочно удерживается почвенными минералами; б). в нерастворимом виде, но легко выщелачивается морской водой; в) в растворённом виде легко вымывается из почвы и растворяется в воде. 17. Химические вещества, изменяющие наследственную информацию в половых и соматических клетках, называются: а) мутагены б) фиброгены в) аллергены г)нейротоксичные агенты 18. Оксиды азота, серы, хлор, пары кислот и щелочей относятся к классу: а)веществ, изменяющих соотношение окислительно-восстановительных реакций в организме; б)веществ, связывающихся с химическими соединениями организма в)жирорастворимых веществ г)веществ раздражающего действия 19. Из всех перечисленных видов циркуляции загрязнителей в биосфере крайне редко встречается: а) циркуляция экотоксикантов в одной среде б)переход из одной среды в другую в)включение в биоценозы и кумуляция в пищевых цепях 20. Примером комбинационного взаимодействия токсичных веществ являются: а)сенсибилизация б)кумуляция в)иммунизация г)синергизм и антогонинзм 21. Основным принципом нормирования вредных веществ в почве является: а) суммирование действия нескольких токсикантов б) учет действия каждого токсиканта в)поступление токсикантов ограничено немногими случаями прямого контакта 22. По химическому составу базальты в основном состоят из: а) SiO2; б) Na2O; в) Fe2O3. 23. Продукты химического выветривания (гидролиз) Fe(OH)2, Fe(OH)3 и Al (OH)3 образовались: а) при окислении соответствующих оксидов; б) при взаимодействии соединений Al и Fe с ионами OH-, как продукта диссоциации воды; в) при окислении металлов Al и Fe во влажной среде. 24. В почвах, насыщенных этими ионами, частицы почвы склеиваются в прочные агрегаты: а) Са+2 и Mg+2; б) Na+; в) К+. 25. В естественных условиях доступность биогенных элементов почвы обеспечивается при помощи: а) H2SO4; б) CO2; в) HNO3 7.3 Оценочные средства промежуточной аттестации 7.3.1. Рубежные баллы рейтинговой системы оценки успеваемости студентов Таблица 8 Вид аттестации 1. 2. 3. 4. Допуск к аттестации Зачёт 40 баллов 61 балл Экзамен (соответствие рейтинговых баллов и академических оценок) Удовл. Хорошо Отлично 61-72 баллов 73-86 баллов 87-100 баллов 7.3.2. Оценочные средства для промежуточной аттестации Вопросы для зачета Химический состав литосферы. Химический состав гидросферы Химический состав атмосферы и тропосферы Основные циклы миграции химических элементов. 5. Глобальные биогеохимические циклы. 6. Основные химические реакции в атмосфере 7. Основные химические реакции гидросфере 8. Антропогенное воздействии на равновесие в природе 9. Методы контроля состояния окружающей среды 10. Формы существования металлов в водных экосистемах. 11. Влияние тяжелых металлов на развитие животных и растений 12. Радиоактивных отходы АЭС и методах их захоронения. 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а)основная: Иванова, О. А. Химия окружающей среды: учебное пособие для студ. с заданиями развивающего характера / О. А. Иванова. - Тобольск: ТГСПА, 2012. - 170 с. б)дополнительная: Топалова, О.В. Химия окружающей среды [Электронный ресурс]/ Л.А., Пимнева, О.В. ,Топалова М: Лань, 2013. - 160с. - Режим доступа. http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=30204 в) Интернет-ресурсы: 1. Портал для химиков [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.chemport.ru.- Загл. с экрана. 2. Химики — Википедия [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki. - Загл. с экрана. 3. ChemNet" - российская информационная сеть [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://www.chem.msu.su. -Загл. с экрана. 4. Словари и энциклопедии на Академике[Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://dic.academic.ru.-Загл. с экрана. 5. Химик. Сайт о химии. [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://www.xumuk.ru. - Загл. с экрана. 6. Учебники и книги по химии окружающей среды[Электронный ресурс]: - Режим доступа://htpp://nigka.info. 7. Загрязнение окружающей среды и способы защиты от загрязнения, альтернативная энергетика[Электронный ресурс]: - Режим доступа://htpp://www. ecologycenter.ru. 8. Cправочники по химии окружающей среды[Электронный ресурс]: - Режим доступа://htpp://www.ocean.ru. 9. Качественный и количественный состав воздуха[Электронный ресурс]: - Режим доступа://htpp://edusite.ru. 10. Рефераты по химии окружающей среды[Электронный ресурс]: - Режим доступа://htpp://BestReferat.ru. 9. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для обеспечения данной дисциплины необходимы: - химическая лаборатория химии окружающей среды, оснащенная необходимым оборудованием - информационные стенды - реактивы и химическая посуда в соответствии с выполняемым практикумом - технические средства обучения: видеоаппаратура, мультимедийный класс с видеопроектором 10. Паспорт рабочей программы дисциплины Разработчик(и): Иванова Ольга Александровна, к.п.н., доцент, Попова Елена Михайловна, к.п.н., доцент. Программа одобрена на заседании кафедры химии, БЖД и Т и МП от «04» сентября 2012 г., протокол № 1 Согласовано: Зав. кафедрой Манакова И.Н. «___» ________________г. Руководство по организации обучения дисциплине Методические материалы для преподавателей При изучении учебного материала необходимо особое внимание уделить характеристике основных циклов миграции химических элементов и глобальные биогеохимические циклы; характеристику антропогенных воздействий на равновесие в природе; теоретические основы методов контроля состояния окружающей среды; характеристику химического состава литосферы, гидросферы, атмосферы, тропосферы и основных химических реакций в атмосфере и гидросфере; форму существования металлов в водных экосистемах и влияние тяжелых металлов на развитие животных и растений; о радиоактивных отходах АЭС и методах их захоронения. Дисциплина «Экологическая химия» включает в себя лекционные занятия и лабораторные работы, но большое значение имеет и самостоятельная работа бакалавров. Самостоятельная работа предполагает следующую организацию: 1. Решение индивидуальных домашних заданий, которые включают в себя методические рекомендации к решению задач и заданий, а также задачи и упражнения для самостоятельного решения. 2. Подготовка к защите лабораторных работ. 3. Выполнение рефератов. С помощью контроля устанавливается обратная связь, позволяющая преподавателю решить следующие задачи: Вести наблюдение за усвоением материала; Обнаружить проблемы в восприятии, осознании, осмыслении, запоминании; Оценивать эффективность применяемых методик и способы их совершенствования; Видеть динамизм картины усвоения учебного материала, своевременно внести коррективы в методы. Контроль результатов обучения включает в себя собеседование (преподавательобучающийся); взаимозачет (обучающиеся работают в группах); коллоквиум (письменной и устной форме); тестирование (текущий и итоговый контроль) и др.. В ходе работы используем следующие педагогические технологии: Рейтинговая система оценки знаний, Технология разноуровневого обучения, Адаптивная система обучения. Методические указания студенту по изучению дисциплин Для усвоения данной дисциплины бакалавр должен ознакомиться с учебной программой, технологической картой, списком основной и дополнительной литературы. Бакалавр должен иметь комплект методических рекомендаций к лабораторным работам, индивидуальным домашним задачам. Для выполнения лабораторных работ по изучаемой дисциплине бакалавр должен владеть знаниями высшей математики, физики, информатики, аналитической, общей, органической и неорганической химии, безопасности жизнедеятельности, а так же навыками работы на ПК и навыками проведения химического и физико-химического эксперимента. ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ УМК Рег. номер _______________________________________________________ Дисциплина Экологическая химия Учебный план Бакалавры 022000.62 направление «Экология и природопользование» профиль «Экология» Автор Кафедра Попова Елена Михайловна Химии, безопасности жизнедеятельности и методик преподавания Исполнитель (ответственное лицо) Попова Елена Михайловна, к.п.н., доцент 89026232805