Рабочая программа по дисциплине

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Курсовая работа
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ЭКОС
Рабочая программа утверждена на заседании УМКС
Цели и задачи дисциплины
Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине
3. Распределение трудоемкости (час) дисциплины по темам и видам занятий
Вводная лекция
1. Физико- химические процессы в атмосфере
2. Физико-химические процессы в гидросфере
Физико-химические процессы в почве
4. Распространение, трансформация и накопление загрязняющих веществ
5. Антропогенные нарушения кругооборотов элементов в природе
Содержание лекционного курса
Всего: 16 часов
Всего: 4 часа
Всего: 4 часа
Всего: 146 часов
13.Список основной и дополнительной литературы
Подобный материал:

ЭНГЕЛЬССКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (филиал)

ГОУ ВПО «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


Кафедра: Экология и охрана окружающей среды


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


ПО ДИСЦИПЛИНЕ:


СД.01«Химия окружающей среды»


для студентов заочного обучения специальности 280201 «Охрана

окружающей среды и рациональное использование природных

ресурсов», направления 280200 «Защита окружающей среды»


Курс 4


Семестр 8

Часов в неделю

Курсовая работа -

Курсовой проект -

Контрольная работа 8

Экзамен 8

Зачет -

Всего часов 170

Лекции 16

Практические занятия 4

Лабораторные занятия 4

Самостоятельная работа 146



Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ЭКОС

«27» апреля 2010 г., протокол №8

Заведующая кафедрой Л.Н.Ольшанская

Рабочая программа утверждена на заседании УМКС

«27» апреля 2010 г., протокол № 8

Председатель УМКС Л. Н. Ольшанская


ЭНГЕЛЬС 2010


Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

  1. Цели и задачи дисциплины


Инженерам, специализирующимся в области защиты окружающей среды, необходимо уметь предвидеть особенности поведения различных химических соединений при их попадании в окружающую среду, уметь оценивать последствия их воздействия на биогеохимические циклы. Это особенно важно при разработке стратегии переходного периода к устойчивому развитию биосферы, поскольку, развитие человечества возможно только в условиях стабильных биогеохимических циклов.


Целью курса является развитие знаний:
  • о физико-химических реакциях, протекающих в окружающей среде;
  • о процессах трансформации и миграции примесей в атмосфере, гидросфере и почве;
  • о физико-химических аспектах глобальных и локальных экологических проблем;
  • о влиянии антропогенной деятельности на локальные и глобальные кругообороты элементов в природе;
  • об источниках, процессах трансформации и стока токсичных соединений в быту.

К задачам изучения дисциплины следует отнести приобретение студентами теоретических знаний и навыков, необходимых будущим специалистам для принятия обоснованных с точки зрения физико-химических процессов, протекающих в окружающей среде, решений:

- при проведении исследований, связанных с разработкой и внедрением средозащитных и ресурсосберегающих мероприятий, различных видов новой средозащитной техники, экологически чистых и малоотходных технологий, производств и производственных комплексов;

- в процессе разработки инвестиционных проектов и проектов строительства промышленных предприятий, отдельных производств, производственных комплексов и других объектов, оказывающих влияние на уровень ресурсопотребления и качество окружающей среды, а также при подготовке разделов “Охрана окружающей среды” в соответствующих проектах;

- при эксплуатации средозащитной техники на промышленных предприятиях, городских и региональных средозащитных объектах, комплексах по уничтожению, обезвреживанию, хранению и переработке (утилизации) отходов;

- а также в сфере управления средозащитной деятельностью (экологического менеджмента) на уровне предприятия, фирмы, отрасли, региона, народного хозяйства.

  1. Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине


Инженеры-экологи по специальности “Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов” должны иметь уровень знаний, умений и навыков в области химии окружающей среды, достаточный для квалифицированного выполнения:

- научно-исследовательской, проектной, производственно-технологической иорганизационно-управленческой видов профессиональной деятельности,


Подготовка выпускника должна обеспечивать квалификационные умения для решения с учетом знаний по химии окружающей среды следующих профессиональных задач:

- выполнение работ по организации, управлению и экологическому контролю и информационному обеспечению в сфере, связанной с промышленным природопользованием на уровне предприятия, фирмы, региона, отрасли

- разработка проектов и программ, направленных на улучшение состояния окружающей природной среды;

- разработка методических и нормативных материалов, технической документации, а также предложений и мероприятий по эффективной реализации разработанных проектов и программ, направленных на улучшение состояния окружающей природной среды;

- участие в работах по осуществлению мероприятий, связанных с испытаниями нового природоохранного оборудования, внедрением его в эксплуатацию и оценкой эколого-экономической эффективности результатов внедрения;

- разработка разделов “Охрана окружающей среды” в инвестиционных проектах и проектах строительства производственно-хозяйственных объектов;

- определение уровня воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду.

После изучения курса “Химия окружающей среды” будущий инженер-эколог должен:

- иметь четкое представление об основных физико-химических процессах протекающих в атмосфере, гидросфере и почве, о процессах трансформации и миграции примесей, о физико-химических аспектах глобальных экологических проблем, о влиянии антропогенной деятельности на кругообороты элементов в природе, о источниках, процессах трансформации и стока токсичных соединений в быту;

- уметь решать задачи на определение содержания примесей, в том числе и радиоактивных нуклидов, в различных средах, выражая ее в различных единицах измерения;

- уметь проводить практические исследования состояния атмосферного воздуха, природных водоемов, почвы.


3. Распределение трудоемкости (час) дисциплины по темам и видам занятий

№ модуля

№ неде-

ли

№ темы

Наименование темы

Часы

Все

го

Лек-

ций

Лаб.

занят

Практ. занят.

СРС

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Вводная лекция







1

Современные представления о возникновении Вселенной и жизни на планете Земля

1

1

-







1. Физико- химические процессы в атмосфере







1

Строение и состав атмосферы. Химия атмосферы: образование смога и фотохимического смога; Формирование состава и кислотности атмосферных осадков.

41

4

-

2

35

2. Физико-химические процессы в гидросфере




2

Гидрологический цикл и строение гидросферы. Химия континентальных вод, дельт рек и морской воды. Химический круговорот главных ионов в гидросферных комплексах.. Эвтрофикация водоемов. Формирование состава и кислотности поверхностных вод.

41

4

-

2

35
  1. Физико-химические процессы в почвенном слое










3

Современные представления о строении литосферы и элементном составе земной коры. Химия наземной среды

38

4

4

-

30

4. Распространение, трансформация и накопление загрязняющих веществ

в окружающей среде







4

Радионуклиды и тяжелые металлы (ТМ) в природе. Воздействие радиации и ТМ на человека. Источники облучения человека.


26

1







25

5. Антропогенные нарушения кругооборотов элементов в природе







5

Изменение озонового слоя. Антропогенные нарушения кругооборотов серы и азота в тропосфере.

23

2







21

ВСЕГО:

170

16

4

4

146



  1. Содержание лекционного курса



темы

Всего

часов



лекций

Тема лекций.

Вопросы, отрабатываемые на лекции

1

2

3

4

1



0,5




Понятие о предмете «Химия окружающей среды», связь с другими науками. Современные представления о возникновении Вселенной и жизни на планете Земля

0,5




Состав атмосферы, содержание микро- и макро-примесей.

1




Изменение состава атмосферы под действием природных, геохимических, биологических, антропогенных источников. Формирование состава и кислотности атмосферных осадков.

0,5




Рекреационная способность следовых веществ в атмосфере (процессы удаления газов растениями, твердыми веществами, водой, в процессе химических реакций).

0,5




Сходство и различие причин образования смога в Лондоне и Лос-Анджелесе. Особенности состава воздуха в помещениях.

0,5




Влияние загрязненного воздуха на здоровье, последствия загрязнения воздуха (разрушение зданий, сооружений, материалов, гибель растений и др.)

2

1




Гидрологический цикл и строение гидросферы. Основные виды природных вод. Химия континентальных вод. Химический состав рек, морей, озер, грунтовых вод.

1




Факторы, контролирующие состав континентальных вод (минерализация природных вод, основные анионы и катионы, органические вещества в природных водах, растворимость газов и рН атмосферных осадков, растворимость минералов).

2

1




Химия дельт рек (глинистые минералы, взвеси, их влияние на рост и развитие планктона; процессы перемешивания в дельтах; влияние сточных вод). Эвтрофикация водоемов. Формирование состава и кислотности поверхностных вод.

1




Химия морской воды, отличие от химии континентальных вод (состав основных ионов в пресной и морской воде). Химический круговорот главных ионов в морской воде.

2




Основные механизмы удаления главных ионов из морской воды: потоки море-воздух, катионный обмен на глинистых минералах, образование карбонатов, силикатов, соединений серы и др.

3


1




Современное представление о строении литосферы и элементном составе земной коры, Кларки важнейших элементов. Горные породы и породообразующие минералы (магматические, осадочные, метаморфические, вулканические).

1




Процессы выветривания континентальной коры: физическое, химическое (растворение, окисление органических и минеральных веществ), кислотный гидролиз, выветривание простых и сложных силикатов.

4

1




Радионуклиды в природе. Воздействие радиации на человека. Источники облучения человека. Стабильные и радиоактивные нуклиды. Понятие о радиоактивных семействах урана и тория. Взаимодействие излучений с веществом. Источники облучения человека. Радон в окружающей среде и в быту.




1




Тяжелые металлы (ТМ) в природе. «Металлизация» биосферы (железо, свинец, хром, ртуть и др. ТМ). Трансформация ТМ в окружающей среде.




1




Изменение озонового защитного слоя. Механизмы разрушения озона. Роль «азотного цикла» и атомарного водорода в образовании и разрушении озона..




1




Антропогенные нарушения кругооборотов азота, фосфора и серы в тропосфере. Влияние человека на круговороты элементов

Всего: 16 часов

  1. Перечень практических занятий



темы

Всего часов

№ занятия

Тема практического занятия.

Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии

1

2

3

4

1

2

1

Физико-химические процессы в атмосфере. Решение задач на определение: содержания, времени пребывания и стока основных (кислород, азот, аргон) и следовых (метан, углекислый газ, вода) компонентов атмосферы

2

2

2

Физико-химические процессы в гидросфере. Решение задач по темам: кислотно-основное равновесие в природных средах; окислительно-восстановительные процессы в гидросфере; процессы формирования состава природных вод

Всего: 4 часа



  1. Перечень лабораторных работ



темы

Всего часов



работы


Наименование лабораторных работ. Вопросы,

отрабатываемые на лабораторном занятии

1

2

3

4

3


2

3

Определение кислотно - основных свойств почвы

2

5

Определение нитратов в почве и продуктах растениеводства

Всего: 4 часа

  1. Задания для самостоятельной работы студента



темы

Всего

часов

Вопросы для самостоятельного изучения (задания)

Литера-тура

1

2

3

4



1

15

Озон в атмосфере. Озоновый слой планеты. Процессы образования и гибели озона. Причины и последствия возникновения озоновой "дыры" над Антарктидой. Пути уменьшения антропогенного влияния на озоновый слой планеты. Международное сотрудничество в области изучения и охраны озонного слоя.

[2-4, 6, 10, 11, 14-16]

20

Радиационный баланс планеты. Парниковый эффект. Парниковые газы. Причины и возможные последствия увеличения концентрации парниковых газов в атмосфере. Альбедо Земли. Влияние аэрозолей на климат. Проблема сохранения климата и ее международные аспекты.

[1, 2-4, 10, 11, 14-16]




13

рН поверхностных вод. Жесткость и щелочность природных вод. Закисление водоемов и последствие для развития водных экосистем. Влияние рН на содержание примесей в водоеме. Растворение соединений тяжелых металлов и алюминия.

[2-4, 6, 8, 9, 14, 15,]




13

Особенности окислительно-восстановительных процессов в олиготрофных и эвтрофных водоемах, океане. Редокс-процессы с участием перекиси водорода и свободных радикалов. Источники образования перекиси водорода и свободных радикалов в водоемах.

[2-4, 6, 7, 8, 14,15]


9

Токсичные примеси в питьевой воде и продуктах питания. Источники поступления суперэкотоксикантов в организм человека.

[7, 8, 12, 14, 15, 17]

3

8

Химия наземной среды. Химически активные компоненты наземной среды (организмы, твердые вещества, растворы). Химия элементов в земной коре.

[2-4, 7, 8, 15]

8

Процессы почвообразования, почвообразующие факторы. Современное представление о почве. Почвенный профиль и горизонт. Физические свойства почв.

[2-4, 7, 8, 11, 15]

8

Механические элементы почвы. Влагоёмкость и воздухоёмкость почвы. Классификация почв по механическому составу. Химический состав и свойства почв. Элементный состав почвы. Органические вещества в почве.

[2-4, 7, 8, 11, 15]

6

Гумус. Фракционный состав гумуса. Гумин. Органоминеральные соединения почвы. Поглотительная способность почв. Ионный обмен в почве. Засоление почв, причины и методы борьбы. Кислотность и щелочность почв. Актуальная и потенциальная кислотность почв. Причины закисления почв и меры борьбы. Соединения азота и фосфора в почвенном слое. Трансформация соединений азота и фосфора в почвенном слое.

[2-4, 7, 8, 11, 15]

4

8

Антропогенные нарушения кругооборотов элементов в природе Глобальные кругообороты азота и фосфора в природе. Основные отличия кругооборотов азота и фосфора. Влияние антропогенной деятельности на кругообороты азота и фосфора. Основные экологические проблемы, связанные с использованием азотных и фосфорных удобрений в сельском хозяйстве.

[2-4, 7, 8, 10, 11, 13, 15, 16]

8

Особо опасные органические соединения в окружающей среде: полиароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы, дибензофураны, диоксины бензпирен - пестициды. Основные пути попадания в организм человека. Физико-химические свойства, миграция и трансформация в биосфере.

[2-4, 7, 8, 10, 11, 13- 17]




7

Тяжелые металлы в окружающей среде Содержание тяжелых металлов в атмосферных аэрозолях, поверхностных водах, почвах и донных отложениях. Процессы химической трансформации соединений тяжелых металлов в окружающей среде. Комплексообразование и миграция тяжелых металлов в водной среде.

[2-4, 7, 8, 10, 11, 13, 15, 16]

5


10

Токсичные соединения в быту. Токсичные примеси в питьевой воде и продуктах питания. Соединения азота, фосфора и тяжелых металлов в продуктах питания.

[2-4, 7, 8, 10, 11, 13-17]

11

Токсиканты в составе чистящих и дезинфицирующих веществ, растворителей, красок и других товаров бытовой химии. Ртуть в домашних условиях. Способы предотвращения и простейшие методы ликвидации аварийных состояний.

[2-4, 7, 8, 10, 11, 13, 14, 17]

Всего: 146 часов


Пункты 8 - 11 учебным планом не предусмотрены


12. Экзаменационные вопросы
  1. Понятие о предмете «Химия окружающей среды», связь с другими науками. Современные представления о возникновении Вселенной и жизни на планете Земля
  2. Химия атмосферы. Состав атмосферы, содержание микро и макро примесей. Время пребывания основных компонентов атмосферы
  3. Особенности химических превращений в верхних слоях атмосферы. Зависимости давления и температуры атмосферы над поверхностью океана
  4. Основные характеристики фотохимических реакций. Формирование ионосферы Земли
  5. Озоновый слой планеты, процессы образования и гибели озона
  6. Изменение состава атмосферы под действием природных, геохимических, биологических, антропогенных источников
  7. Рекреационная (восстановительная) способность следовых веществ в атмосфере (процессы удаления газов растениями, твердыми веществами, водой, в процессе химических реакций)
  8. Температурные инверсии устойчивость атмосферы. Особенности протекания фотохимических реакций в воздухе городов. Образование озона, пероксиацетилнитрата и его гомологов.
  9. Пути поступления и стока соединений серы и азота. Процессы сухого и мокрого осаждения примесей.
  10. Городская атмосфера. Сходство и различие причин образования смога в Лондоне и Лос-Анджелесе. Особенности состава воздуха в помещениях
  11. Влияние загрязненного воздуха на здоровье, последствия загрязнения воздуха (разрушение зданий, сооружений, материалов, гибель растений, животных и др.)
  12. Гидрологический цикл и строение гидросферы. Основные виды природных вод.
  13. Изотопный состав воды и генезис подземных вод. Виды подземных вод (почвенная влага, верховодка, грунтовые и межпластовые воды). Минерализация природных вод
  14. Химия континентальных вод. Химический состав рек, морей, озер, грунтовых вод, факторы, контролирующие этот состав (минерализация природных вод, основные анионы и катионы, органические вещества в природных водах, растворимость газов и рН атмосферных осадков, растворимость минералов)
  15. Химия дельт рек (глинистые минералы, взвеси, их влияние на рост и развитие планктона; процессы перемешивания в дельтах; влияние сточных вод)
  16. Эволюция химического состава океана. Солевой баланс океана Соленость и закономерности ее распределения в океанах
  17. Химия морской воды, отличие от химии континентальных вод (состав основных ионов в пресной и морской воде). Химический круговорот главных ионов в морской воде
  18. Основные механизмы удаления главных ионов из морской воды: потоки море-воздух, катионный обмен на глинистых минералах, образование карбонатов, силикатов, соединений серы и др.
  19. Современное представление о строении литосферы и элементном составе земной коры, Кларки важнейших элементов.
  20. Горные породы и породообразующие минералы (магматические, осадочные, метаморфические, вулканические).
  21. Химия наземной среды. Химически активные компоненты наземной среды (организмы, твердые вещества, растворы). Химия элементов в земной коре
  22. Процессы почвообразования, почвообразующие факторы. Современное представление о почве. Почвенный профиль, почвенный горизонт. Физические свойства почв
  23. Механические элементы почвы. Влагоёмкость и воздухоёмкость почвы. Классификация почв по механическому составу. Химический состав и свойства почв. Элементный состав почвы. Органические вещества в почве. Гумус
  24. Процессы выветривания континентальной коры: физическое, химическое (растворение, окисление органических и минеральных веществ), кислотный гидролиз, выветривание простых и сложных силикатов
  25. Ионный обмен в почве. Обменные катионы почв. Засоление, кислотность и щелочность почв
  26. Процессы выветривания континентальной коры: физическое, химическое (растворение, окисление органических и минеральных веществ), кислотный гидролиз, выветривание простых и сложных силикатов
  27. Понятие о кругооборотах веществ в природе. Виды кругооборотов. Понятие о резервном фонде вещества
  28. Особенности различных видов кругооборотов. Глобальные кругообороты азота и фосфора в природе
  29. Радионуклиды в окружающей среде. Стабильные и радиоактивные нуклиды. Радионуклиды в природе. Понятие о радиоактивных семействах урана и тория. Источники облучения человека. Радон в окружающей среде и в быту
  30. Особо опасные органические соединения антропогенного происхождения. Нефть и продукты ее переработки. Процессы трансформации нефтепродуктов в геосферах.
  31. Особо опасные органические соединения антропогенного происхождения. Полиароматические углеводороды, бензпирены, пестициды. Источники, пути миграции в биосфере, стоки
  32. Соединения тяжелых металлов (ТМ) в окружающей среде, пути поступления в биосферу. Процессы химической трансформации и миграции ТМ в биосферных комплексах.
  33. Токсичные соединения в быту. Источники поступления токсичных соединений в воздух жилых и общественных зданий. Оценка концентрации примесей в воздухе помещений на основании данных об интенсивности поступления примесей и кратности воздухообмена.
  34. Токсичные примеси в питьевой воде и продуктах питания. Источники поступления суперэкотоксикантов в организм человека. Токсиканты в составе чистящих и дезинфицирующих веществ, растворителей, красок, товаров бытовой химии.


13.Список основной и дополнительной литературы

Основная литература:

1. Сахаров В.К. Радиоэкология: учеб. пособие. / В.К.Сахаров.- СПб: Лань, 2006.- 320 с.

2. Гусакова Н.В. Химия окружающей среды/ Н.В. Гусакова.- Ростов–н/Д: Феникс, 2004.- 192 с.

3. Хентов В.Я. Химия окружающей среды для технических вузов: учеб.

пособие.- Ростов н/Д: Феникс, 2005.-144 с.

4. Зилов Е.А. Химия окружающей среды: учеб. пособие. - Иркутск: Иркутский гос. ун-т, 2006. - 176 с.

5. Крупнова Т.Г. Химия окружающей среды: учеб. пособие / Под ред. Ю.И. Сухарева. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - Ч. 1. - 37 c.

6. Крупнова Т.Г., Сухарев Ю.И. Химия окружающей среды: учеб. пособие. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. - Ч. 2. - 36 c.

7. Трифонов К.И. Физико-химические процессы в техносфере / К.И.Трифонов, В.Л. Девясилов – М.: Форум-Инфра, 2007. -239 с

Дополнительная литература


8. Задачи и вопросы по химии окружающей среды / Н.П.Тарасова, В.А.Кузнецов, Ю.В.Сметанников, А.В.Малков, А.А.Додонова.- М.: Мир, 2002.- 368 с. ISBN 5-03-003445-5/

9. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справоч-

ные материалы. / Под ред. Т.В. Гусевой. – М.: Социально-экологический Союз, 2000. –148 с.

10. Мизун Ю.В., Мизун Ю.Г. Озонные дыры и гибель человечества. –М.: Вече, 1998.- -534 с.

11. Богатырева Н.А., Лесненко Е.И.. Химия Земли и экология: учебное пособие. – М.: Изд-во МГУ,1997. –204 с.

12. Черновский Л.А. Учение о гидросфере / Л.А.Черновский.- Новосибирск: СГГА, 1998.-25с.

13. Мур Дж, Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. Контроль и оценка влияния: Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. – 287 с.

14.Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию: Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 1994.- 400 с.

15. Андруз Дж., Бримблекумб П., Джиколз Т., Лисс П. Введение в химию

окружающей среды. – М.: Мир, 1992.- 272 с.

16.Исидоров В.А. Экологическая химия: учебное пособие для вузов. –

СПб .: Химиздат, 2001.- 304 с.

17. Енгелфрид Ю., Малхолл Д., Плетнева Т.В. Как защитить себя от опас-

ных соединений в быту / Под ред. М.Браунгарта, Л.А.Алексеевой. М.: Изд-во МГУ, 1994.- 96 с.


14.Использование наглядных пособий, ТСО, вычислительной техники


При проведении занятий применяются: ТСО, образцы защитных средств и измерительная аппаратура, плакаты. Проводятся дискуссии, имитационные обучающие игры.

Разделы «Физико-химические процессы в гидросфере и почвенном слое» (24 ч лекций) читается с применением мультимедийных технологий и презентаций.

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направ­лению подготовки специалиста: 280200– «Защита окружающей среды», специальность 280201.65 – «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов».

Программу подготовила зав. кафедрой «ЭКОС»

проф., д. х. н. Л.Н.Ольшанская


15. Дополнения и изменения к рабочей программе по ХОС


Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры

«27» апреля 2010 года, протокол № 6

Зав. кафедрой д.х.н., профессор Ольшанская Л.Н.


Внесенные изменения утверждены на заседании УМКС/УМКН

«27» апреля 2010 года, протокол № 6


Председатель УМКС / УМКН д.т.н., проф. Ольшанская Л.Н.