Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Иркутский государственный педагогический университет»
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СДМ. В.04 ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ МАГИСТРА ПО НАПРАВЛЕНИЮ
050100 Естественнонаучное образование
Образовательная программа: 050101 Химическое образование
Количество часов на дисциплину: 75 час.
Количество аудиторных часов: 12 час., из них:
Лекции: 6 час.
Лабораторные занятия: 6 час.
Самостоятельная работа: 63 час.
Итоговый контроль: зачет
Иркутск 2008
I.ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Место дисциплины
Химия окружающей среды – дисциплина, основанная на глубоких межпредметных связях с
основными дисциплинами химического цикла: общей и неорганической химией, органической химией,
физической и коллоидной химией, биохимией, а также с биологией и экологией. Она базируется на
основных законах и понятиях классической химии, однако объекты исследования в этом случае находятся в
биосфере. Предметом данной дисциплины являются основные физико-химические процессы, протекающие
с участием абиотических компонентов биосферы в естественных условиях, а также изменения в этих
процессах, связанные с влиянием антропогенных факторов.
Для более глубокого понимания современной экологической ситуации (как на всей планете, так и в
региональном масштабе) человеку совершенно необходимо понимание и знание химических основ
происходящих процессов. Глобальные процессы, связанные с общим изменением климата, кислотные
осадки, истончение озонового слоя, загрязнение почвенных покровов и атмосферы указывают на то, что
современное состояние биосферы требует от человека осмотрительного и грамотного обращения,
основанного на знании химизма происходящих в окружающей среде процессов.
Цель дисциплины – научить студентов применять фундаментальные законы и понятия
классической химии к изучению объектов, находящихся в окружающей нас среде, и на основе этих знаний
сформировать принципиальные подходы к решению проблем, возникающих в окружающей среде в
результате антропогенного воздействия.
Задачи дисциплины:
- формирование понимания химической сущности глобальных процессов, происходящих в
окружающей среде в естественных условиях и в результате хозяйственной деятельности человека;
- изучение химического состава компонентов окружающей среды;
- знакомство с основными физико-химическими процессами, протекающими во всех частях биосферы;
- изучение круговоротов основных биогенных элементов и химических соединений, входящих в состав
живой и неживой природы;
- применение полеченных ранее химических знаний и методов для изучения природных объектов.
Требования к освоению содержания дисциплины
В результате изучения данной дисциплины студенты должны
знать:
- основные химические компоненты (элементы и соединения), определяющие химический состав
атмосферы, гидросферы, литосферы и живых организмов;
основные физико-химические процессы, протекающие во всех составных частях биосферы
(атмосфере, гидросфере, литосфере) и в живых организмах на атомно-молекулярном уровне;
- основные биогеохимические функции элементов в окружающей среде;
- химическую сущность биогеохимических циклов основных биогенных элементов в биосфере;
- особенности поведения различных химических соединений в окружающей среде;
- основные типы загрязнения окружающей среды и механизмы влияния различных загрязнителей на
состояние биосферы;
основные методы контроля состояния окружающей среды, параметры и нормы, характеризующие ее
состояние, основные виды мониторинга окружающей среды;
- методы очистки и утилизации промышленных и бытовых отходов.
уметь:
- анализировать качество питьевой воды и содержание в ней кислорода;
- качественно и количественно определять pH, жесткость воды, содержание минеральных солей в воде;
- определять наличие солей тяжелых металлов, нитратов и пестицидов в воде, почве, продуктах питания;
- количественно определять кислотность, влажность, содержание гумуса и
обменных оснований в почве.
владеть:
- навыками экспериментальной работы с соблюдением правил техники безопасности;
методами наблюдения и интерпретации экспериментальных данных.
Планирование содержания дисциплины
№
п/п
Название модуля
СРС
Лекции
М 1.
М 2.
Всего
часов
Аудиторные занятия
Химические элементы в биосфере.
Биогеохимические циклы. Химия
атмосферы.
Химия литосферы и гидросферы.
Мониторинг ОС.
Всего
4
Лабораторные
занятия
2
32
38
2
4
31
37
6
6
63
75
II. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Модуль 1. Химические элементы в биосфере. Биогеохимические циклы. Химия атмосферы.
Введение. Предмет курса «Химия окружающей среды». Живое вещество, его функции в биосфере.
Химические элементы в биосфере. Биогенные и второстепенные элементы. Связующая роль биогенных
элементов между живыми и неживыми компонентами экосистем.
Биогеохимические циклы.
Миграция элементов в природе. Круговорот азота и углерода в биосфере. Круговорот фосфора и
серы, как пример осадочных биогеохимических циклов. Второстепенные элементы в биосфере.
Антропогенные нарушения биогеохимических круговоротов на примере циклов фосфора и серы.
Атмосфера.
Химический состав атмосферы: устойчивое состояние или равновесие. Зависимость температуры,
давления и химического состава атмосферы от высоты в различных частях атмосферы. Экологические
проблемы химии атмосферы: разрушение озонового слоя, парниковый эффект, «кислотные осадки»,
фотохимический смог, сернокислотные аэрозоли. Последствия загрязнения воздуха. Стратегия уменьшения
антропогенного воздействия на качество атмосферы.
Модуль 2. Химия литосферы и гидросферы. Мониторинг ОС.
Литосфера.
Строение литосферы. Земная кора и круговорот веществ. Химический состав литосферы.
Формирование, функции и структура почвы. Механизмы химического выветривания. Химические
загрязнители почвы: пестициды, ДДТ, пентахлорфенол, тяжелые металлы. Стратегические мероприятия,
направленные на снижение антропогенного воздействия на состояние почвы.
Гидросфера.
Составные части (резервуары) гидросферы. Химический состав пресных континентальных вод и
морской воды. Химия главных ионов морской воды, механизмы их выноса. Подземные воды. Основные
химические загрязнители гидросферы (нефть, тяжелые металлы, поверхностно-активные вещества,
синтетические полимеры, кислотные осадки). Методы очистки сточных вод. Очистка питьевой воды.
Мониторинг окружающей среды.
Типы мониторинга. Оптимальные параметры среды обитания. Предельно-допустимая концентрация
(ПДК). Предельно-допустимый выброс (ПДВ). Звенья экологического мониторинга (глобальный,
национальный, региональный, локальный). Основные направления охраны окружающей среды. Очистка
промышленных выбросов и отходящих газов химических производств.
Создание водооборотных циклов, мало- и безотходных технологических процессов.
Основные понятия
Биосфера, атмосфера, тропосфера, стратосфера, ионосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера,
гидросфера, литосфера, биогеохимический цикл (БГХЦ), осадочный цикл, геологический цикл, биотические
и абиотические факторы, биогенные элементы, органогены, второстепенные элемент, ксенобиотики,
токсиканты, антропогенные факторы, загрязнители, эвтрофикация, лимитирующий фактор, озоновый слой,
«кислотые осадки», парниковый эффект, аэрозоли, фотохимический смог, радиоактивное загрязнение,
радиоэкология, «ядерная зима», кларк, оксисфера, выветривание, гипергенез, почвенные коллоиды,
гуминовые кислоты, негуминовые вещества, алюмосиликаты, пестициды, ДДТ, пентахлорфенол,
мониторинг, предельно допустимая концентрация (ПДК), предельно допустимый выброс (ПДВ), летальная
доза, водооборотные циклы, безотходные технологии.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Темы рефератов
(по выбору студента)
Химия озона. Современное состояние озонового слоя Земли. Пути решения проблемы сохранения
стратосферного озона.
Уникальные химические свойства воды. Биологическая роль воды и водных растворов.
«Парниковый» эффект. Причины и последствия. Пути решения проблемы.
«Кислотные осадки»: причины возникновения, химизм процесса, отрицательные последствия.
Пути решения проблемы
Атмосферные аэрозоли. Их происхождение и влияние на состояние окружающей среды.
Радиоактивное загрязнение окружающей среды. Методы захоронения радиоактивных отходов.
Проблема химического загрязнения продуктов питания.
Пестициды. Общая характеристика, классификация, поведение в биосфере.
Проблема промышленных химических отходов. Методы их утилизации, уничтожения,
захоронения.
Проблема токсичности предметов потребления. Пути решения проблемы.
Антропогенная эвтрофикация водоемов.
Диоксины. Основные источники поступления в окружающую среду, действие на живые
организмы. Пути снижения поступления диоксинов в биосферу.
Полихлорбифенилы. Основные источники, поведение в окружающей среде, действие на организм.
ДДТ. Последствия его широкого применения. Химизм поведения в окружающей среде и действие
на организм.
Полициклические ароматические углеводороды. Основные источники, химия, биологическая роль.
Альтернативные источники энергии как способ решения экологических проблем.
17.
18.
19.
20.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
Роль химии в решении проблемы пищевых ресурсов.
Загрязнители окружающей среды. Классификация. Нормирование загрязнения окружающей среды.
Химическая экология жилища.
Радиоэкология. Химические последствия ядерных испытаний. Модель ядерной зимы.
Вопросы к зачету
Что такое биосфера и как протекал процесс ее формирования и развития.
Назовите основные части биосферы и приведите примеры воздействия на них живого вещества.
Функции живого вещества в биосфере.
Классификация элементов в биосфере. Понятие о биогенных элементах и органогенах. Различия между
макро – и микроэлементами. Роль биогенных элементов в биосфере.
Биогеохимические циклы, их характеристика и роль в биосфере. Типы биогеохимических циклов.
Понятие о природно-антропогенных циклах.
Биогеохимический цикл азота.
Круговорот фосфора в биосфере.
Биогеохимический цикл серы.
Биогеохимический цикл углерода.
Круговорот второстепенных элементов в биосфере. Примеры антропогенных нарушений их БГХ
циклов.
Строение атмосферы и изменение ее основных параметров (температура, давление химический состав)
с ростом высоты.
Химический состав атмосферы. Происхождение ее основных компонентов.
Парниковый эффект. Причины возникновения и его последствия.
Причины возникновения «кислотных осадков», химизм процесса, последствия.
Как формируется озоновый слой. Каковы его основные функции. Химизм образования и разрушения
озона.
Причины разрушения озона в атмосфере. Последствия этого явления, пути решения проблемы.
Образование смога, химизм процесса, виды смога. Последствия этого явления.
Последствия загрязнения атмосферы для здоровья людей. Стратегия уменьшения отрицательного
антропогенного воздействия на качество атмосферы.
Химический состав литосферы. Особенности химии литосферы.
Динамика литосферы и процессы выветривания.
Виды и механизмы химического выветривания.
Почва как составная часть биосферы (строение, состав, свойства)
Виды химического загрязнения почв.
Стратегия снижения антропогенного загрязнения почвы.
Общая характеристика гидросферы. Химический состав континентальных вод.
Химический состав подземных вод.
Химия морской воды. Круговорот ионов в морской воде.
Химическое загрязнение континентальных и океанических вод. Основные химические загрязнители
воды.
Методы очистки воды (питьевой воды и сточных вод).
Мониторинг окружающей среды. Основные типы мониторинга.
Основные методы, применяемые для контроля окружающей среды.
Основные типы загрязнений окружающей среды и соответствующие звенья мониторинга.
Основные стандарты качества окружающей среды. Понятие о ПДК, ПДВ.
III. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.
Рекомендуемая литература.
Оcновная литература
1. Андруз Дж., Бримблекумб П., Джикелз Т., Лисс П. – Введение в химию окружающей среды. М.:
Мир.1999.
2. Голдовская Л.Ф. –Химия окружающей среды. М.:Мир. 2005.
Дополнительная литература
1. Богдановская Г.А. Химическая экология – М.: МГУ,1994.
2. Дзятковская Е.Н. Экологическая обстановка в Иркутской области и пути ее улучшения. –М.: Экология и
здоровье, 1996.
3. Копылова Л.И. Введение в экологическую химию. – Иркутск: ИГПУ.2000.
4. Остроумов С.А. Введение в биохимическую экологию. – М.: Медицина, 1986..
5. Пухнаревич В.Б., Большакова С.А. Введение в химию окружающей среды.-Иркутск: ИГПУ, 2002.
6. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию.- М.: Высшая школа,1994.
7. Шустов С.Б., Шустова Л.В. Химические основы экологии. –М.: Просвещение, 1994
Электронно-программные средства
Интернет ресурсы:
1. chemistry.narod.ru/razdeli/eco/eco.htm
2. erh.ru/biblio/biblio010.php
3. www.chem.msu.su/rus/jvho/2001-1/55.pdf
4. www.ecosystema.ru/07 referats/zagr.htm
5. www.internet-school.ru/Enc.aspx?folder=190&item=1744
6. www.knigoprovod.ru/?topic_id=23;book_id=1461
7. www.omsk.edu.ru/schools.sch004/ecolog/ATM.HTM
8. www.oproblemah.info/
9. www.roshydromet.ru/txt/o_n_shtml
10. www.un.org/russuan/document/convent/montreal.pdf.