МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМАгорода СЕМЕЙ Документ СМК 3 уровня УМКД УМКД 042-18-10.1.82/012014 УМКД Программа дисциплины Редакция № 2 «Экологическая химия» от 11.09.2014 г. для преподавателя УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ «Экологическая химия» для специальности5В072000 - «Химическая технология неорганических веществ» ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ Семей 2014 УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. Страница 2 из 13 Предисловие 1 РАЗРАБОТАНО Составитель ________ «29»08 2014 г. Ж.С. Касымова,к.б.н.,доцент кафедры «Химия» 2 ОБСУЖДЕНО 2.1 На заседании кафедры «Химия» Протокол от « 29»08 2014 года, № 1 Заведующий кафедрой ________ Б.Х. Мусабаева 2.2 На заседании учебно-методического технологического факультета Протокол от «05» 09 бюро инженерно- 2014 года, № 1 Председатель ________ С.С. Толеубекова 3 УТВЕРЖДЕНО Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебнометодического совета университета Протокол от «11» 09 2014 года, № 1 Председатель УМС ________ Г.К. Искакова 4 ВВЕДЕНО ВЗАМЕН редакции № 1 от «18 сентября» 2013 г. УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. Страница 3 из 13 Содержание 1 2 3 4 5 6 7 Область применения Нормативные ссылки Общие положения Содержание учебной дисциплины (модуля) Перечень тем для самостоятельной работы обучающихся Карта обеспеченности учебно-методической литературой Литература 4 4 4 6 9 10 12 УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. Страница 4 из 13 1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебнометодического комплекса, по дисциплине «Экологическая химия», предназначена для обучающихся специальности«5В072000» – «Химическая технология неорганических веществ». 2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ Настоящая программа дисциплины для преподавателя устанавливает порядок организации учебного процесса по дисциплине «Экологическая химия»в соответствии с требованиями и рекомендациями следующих документов: - Государственный общеобязательный стандарт высшего образования РК, постановление № 1080 от 23 августа 2012 года; - Типовой учебный план специальности «5В072000» – «Химическая технология неорганических веществ»; -СТУ 042-ГУ-4-2014 Стандарт университета «Общие требования к разработке и оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»; - ДП 042-1.01-2014 Документированная процедура «Структура и содержание учебно-методических комплексов дисциплин» 3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 3.1 Краткое содержание дисциплины: Экология как наука, охватывающая круг явлений в биосфере, тесно связана с вопросами биологии, химии, химической технологии, сельского хозяйства и др. Специалисты-химики и химики-технологи должны иметь достаточно ясное понимание вопросов взаимоотношения современного технизированного общества и окружающей среды, функционирования биосферы в условиях все усиливающегося антропогенного давления, методов анализа природных объектов, контроля качества окружающей среды и места химии в экологической науке. Существует аспект взаимоотношения химии и экологии, который изучает качественный и количественный состав антропогенных загрязнений биосферы в результате производственной и сельскохозяйственной деятельности человека и механизмы химических превращений веществ в окружающей среде. Эта область знаний получила название экологической химии, под которой понимается наука об антропогенных химических загрязнениях и о механизмах их превращений в биосфере. Задача экологической химии - максимальное уменьшение уровня нагрузки антропогенных воздействий за счет разработки новых или модификации существующих технологических процессов, разработки способов эффективной очистки отходов производств, разработки способов прогнозирования и регуляции уровня химического загрязнения в объектах УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. Страница 5 из 13 окружающей среды. Сюда же относят: рекомендации по разработке новых препаратов, употребляемых в сельском хозяйстве и бытовой химии; рекомендации по профилактике других процессов, приводящих к загрязнению окружающей среды; решение вопросов, связанных с порчей пищевых продуктов, деструкцией конструкционных материалов и др. Для решения проблем охраны окружающей среды необходимы исследования того, как ведут себя в ней, к каким последствиям приводят новые виды химических соединений, попадающих в круговорот веществ в биосфере в результате человеческой деятельности, то есть требуется качественно новый подход к оценке взаимодействия человека с окружающей средой и его влиянию на скорость и направление антропогенных и природных факторов. Наряду с констатацией происходящих в природе часто негативных изменений нужно переходить к прогнозированию и управлению качеством среды обитания. 3.2 Цель изучения дисциплины: - изучение трансформации химических соединений в окружающей среде, прогноз возможных последствий таких изменений и формирование навыков принятия решений с учетом экологических требований. 3.3 Основная задача изучения дисциплины: - изучение закономерностей накопления, пространственно-временного распределения и физико-химических превращений загрязнителей окружающей среды, и их активное применение для решения актуальных проблем экологической химии природоохранных задач. 3.4 Результаты обучения: В результате изучения дисциплины обучающийся должен: - знать общетеоретические положения и сведения о геосферах Земли, глобальные биогеохимические циклы биогенных и абиогенных химических элементов, физико-химические процессы, протекающие в окружающей среде под влиянием антропогенной деятельности, закономерности и факторы, влияющие на процессы распространения химических веществ – загрязнителей в окружающей среде; - владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации; - усвоитьтехнику химических расчетов на основе полученных данных эксперимента; - уметь определять концентрации различных типов химических загрязнителей в пробах, взятых из компонентов окружающей среды, выбирать эффективные методы очистки компонентов окружающей среды от различного типа загрязнителей, оценивать экологическую опасность работающих предприятий; - понимать основные закономерности функционирования биосферы и протекающих в ней химических процессов, места и роли в ней человека; - иметь навыки прогнозирования поведения различного типа загрязнителей и оценки ареала их распространения в природной среде; УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. Страница 6 из 13 - приобрести навыки самостоятельной работы над учебной и специальной литературой, проведения химических экспериментов, по обобщению наблюдаемых фактов и полученных данных при выполнении лабораторных опытов и закреплению теоретического материала. 3.5 Пререквизиты курса: Основы безопасности жизнедеятельности 3.6 Постреквизиты курса: Технология обогащения минерального сырья Профессиональная практика 3.7 Выписка из рабочего учебного плана: Таблица 1 Курс Семестр Креди- ЛК СПЗ ЛБ СРОП СРО Всего Форма ты час. час. час. час. час. час. итогового контроля 3 6 3 15 30 22,5 67,5 135 экзамен 4 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) Таблица 2 Наименование тем и их содержание Количество часов 1 2 МИКРОМОДУЛЬ 1 «ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ» Лекционные занятия Экологическая химия: предмет и содержание. Задачи 1 экодиагноза и экопрофилактики как основа направления исследований экологической химии Химические основы экологических взаимодействий. 1 Экологические факторы среды. Химические экорегуляторы Химический этап эволюции биосферы. Структура биосферы, 1 ее состав и протекающие в ней процессах. Ноосфера, сущность концепции Химические элементы в биосфере. Круговорот биогенных 1 элементов. Антропогенный круговорот вещества. Ресурсный цикл Понятие экосистемы. Эколого-химическая характеристика 1 экосистем Практические занятия Введение. Предмет и задачи экологической химии 1 Структура биосферы, ее состав и протекающие в ней 1 процессы Биогеохимическиециклы. Обмен в биосистемах 1 иокружающейсреде УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. Страница 7 из 13 1 2 Биогеохимическиециклы тяжелыхметаллов 1 МИКРОМОДУЛЬ 2 «ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕВРАЩЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ПРИРОДНЫХ СРЕДАХ» Лекционные занятия Основные компоненты и критерии изучения веществ. Поток 1 техногенных веществ в биогеоценозе. Химические основы превращения загрязняющих веществ в природной среде Экология неорганических веществ. Тяжелые металлы. 1 Радионуклиды. Химия координационных соединений и их роль в экологической химии Экология органических веществ. Связь токсических свойств 1 органических веществ и их состава и строения. Углеводороды и их галогенпроизводные. Спирты, альдегиды и кетоны. Карбоновые кислоты. Простые и сложные эфиры. Амины. Алкилгидразины. Нитросоединения. Диоксины и родственные им соединения. Нефть и нефтепродукты. Токсины природного происхождения Практические занятия Экологическиепроцессы 2 вбиосфере.Основныеполлютантыиихвлияниенабиоту Принципы оценки токсичности веществ. Превращение 1 посторонниххимическихвеществ Количественныйанализ и контроль 2 загрязненностиэкологическихобъектов МИКРОМОДУЛЬ 3 «ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ АТМОСФЕРЫ, ВОДНОЙ СРЕДЫ, ПОЧВЫ» Лекционные занятия Экологическая химия атмосферы. 1 Состав и температура атмосферы. Химические процессы, протекающие в атмосфере. Фотодиссоциация. Реакции атмосферных ионов. Источники загрязнения атмосферы. Загрязнители атмосферы. Экологические проблемы, связанные с антропогенным нарушением естественных химических равновесий в атмосфере Экологическая химия гидросферы. 1 Гидросфера, ее состав, свойства природных вод, их качество. Химические процессы в гидросфере. Экологические проблемы, связанные с антропогенным нарушением естественных химических равновесий в гидросфере. Роль воды в промышленности и жизнедеятельности Экологическая химия литосферы. 1 Состав литосферы, химические процессы. Экология почв: УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. Страница 8 из 13 1 2 особенности состава и процессы, протекающие в почве. Удобрения, пестициды и здоровье человека. Экологические проблемы, связанные с антропогенным нарушением естественных химических равновесий в почве Практические занятия Экологическаяхимия 2 атмосферы,структураатмосферыихимическиереакциивней Экологическая химия природныхвод(гидросферы) 2 Экологическаяхимиялитосферы 2 МИКРОМОДУЛЬ 4«ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКОЛОГО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЖИВОЙ И НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ» Стандарты качества окружающей среды. 1 Нормирование атмосферных загрязнений. Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах. Нормирование содержания вредных веществ в почве Экологический мониторинг и экологическое 1 законодательство. Понятие, виды, объекты, характеризуемые показатели, цели и задачи экомониторинга. Методы оценки и контроля уровня загрязнения объектов окружающей среды. Ступени мониторинга (контроль состояния экосистем, оценка состояния на данный момент, прогноз ситуации на перспективу). Правила контроля и методы контроля загрязняющих веществ в объектах окружающей среды: спектральные, электрохимические и хроматографические. Математическое моделирование в экологии. Роль биосферных заповедников в экологическом мониторинге Международное сотрудничество в области контроля за качеством окружающей среды. Законодательные акты об охране окружающей среды. Конституция РК об охране окружающей среды Практические занятия Определение содержания нитратов в продуктах питания 1 Определение содержания тяжелых металлов в почве 2 Определение органических веществ в почве. Определение 2 капиллярного поднятия воды в почве Определение содержания нефтепродуктов в воде 1 Определение показателя витамина С в соке 1 Определение количества иода в иодированной соли 1 Определение физико-химических показателей воды. 1 Изучениеорганолептических свойств воды УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. Страница 9 из 13 1 2 Моделирование выпадения кислотных осадков 1 МИКРОМОДУЛЬ 5 «ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ» Лекционные занятия Влияние химических производств и их продуктов на 1 окружающую среду. Содержание химиката в окружающей среде и объем производства, области применения, распространения в окружающей среде; устойчивость и способность к разложению. Физико-химические процессы, лежащие в основе улавливания, обезвреживания и утилизации вредных веществ. Понятие об основном оборудовании и его характеристиках. Экологические требования при проектировании, строительстве и эксплуатации промышленных объектов. Экологический паспорт предприятия. Экологическая экспертиза, ее назначение. Экономический ущерб, наносимый промышленными предприятиями окружающей среде. Составляющие затрат на охрану окружающей среды Технология защиты окружающей среды. Технологии 1 утилизации и обезвреживания отходов, очистки воздуха и сточных вод, ремедиации (восстановления) почв Практические занятия Экологические требования при проектировании, 1 строительстве и эксплуатации промышленных объектов. Экологический паспорт предприятия Утилизация и регенерация реактивов и химических отходов 1 Определение класса токсичности промышленных отходов 1 расчетными методами Экономический ущерб, наносимый промышленными 1 предприятиями окружающей среде. Составляющие затрат на охрану окружающей среды Современные технологии защиты окружающей среды 1 5 ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ 5.1 Решение задач и выполнение упражнений на тему «Химические элементы в биосфере. Круговорот биогенных элементов. Антропогенный круговорот вещества». 5.2 Решение задач и выполнение упражнений на тему «Экология неорганических и органических веществ». 5.3 Решение задач и выполнение упражнений на тему «Актуальные проблемы экомониторинга объектов окружающей среды (атмосферы, УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. Страница 10 из 13 гидросферы, почв). Экономический ущерб и экологическое нормирование промышленной деятельности и рациональное использование природных ресурсов». 5.4 Решение задач и выполнение упражнений на тему «Влияние химических производств и их продуктов на окружающую среду. Технологии защиты окружающей среды». 6 КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРОЙ Таблица 3 Наименование учебников, учебноКоличествоэ Количе- Процент методических пособий кземпляров ство обеспеобучаю- ченности щихся 1 2 3 4 Астафьева Л.С Экологическая химия .1 5 20 М.,2006. -224 с. Гусакова Н. В. Химия окружающей 1 5 20 среды: Учеб. пособие для вузов / Ростов н/Д : Феникс, 2004. – 185 с. Вольф И.В., Синякова М.А. Химия 1 5 20 окружающей среды. Химия гидросферы: Учебное пособие. - СПб.: СПбГТУРП, 2013. - 90 с. Воронова Г.А., Юрмазова Т.А. 1 5 20 Химические элементы в биосфере: Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2010. - 95 с. Голдовская Л.Ф. Химия окружающей 1 5 20 среды. – М.: Мир, 2005. - 296 с. Мусихин П.В. Научные основы 1 5 20 экологической химии природных ресурсов: Учебное пособие. – Сыктывкар: СЛИ, 2013. – 125 с. Экологическая химия/ Под ред. Ф. 1 5 20 Корте. – М.: Мир, 1996. – 400 с. Чибисова Н.В., Долгань Е.К. 1 5 20 Экологическая химия: Учебное пособие / Калинингр. ун-т. - Калининград, 1998. - 113 с. Чибисова Н.В. Практикум по 1 5 20 экологической химии: Учебное пособие / Калинингр. ун-т. - Калининград 1999. 94 с. УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. 1 Егоров В.В. Экологическая химия: Учеб. пособие для вузов по спец. "Зоотехния" и "Ветеринария" / СПб.: Лань, 2009. - 181 с. Исидоров В.А. Экологическая химия: Учеб. пособие для вузов по спец. "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" / СПб.: Химиздат, 2001. - 303 с. Колесецкая Г.И. Экологическая химия в вопросах и ответах:Учеб. пособие для вузов по спец.Химия / Красноярск : КГПУ, 2004. - 113 с. Садовникова Л.К., Орлов Д. С., Лозановская И. Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении: Учеб. пособие по химич., химико-технологич. и биологич. спец. / М.: Высшая школа, 2006. - 334 с. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. – М.: Логос, 2000. – 627 с. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Высшая школа, 2002. – 334 с. Панин М.С. Экология почв. – Алматы: Раритет, 2008. – 528 с. Панин М.С. Экология Казахстана. – Семипалатинск: Семипалатинский государственный педагогический институт, 2005. – 548 с. Панин М.С. Химическая экология. Семипалатинск: Семипалатинский государственный педагогический институт, 2002. – 852 с. Другов Ю.С. Мониторинг органических загрязнений природной среды. 500 методик: практ. руководство / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. 893 с. Страница 11 из 13 2 1 3 5 4 20 1 5 20 1 5 20 1 5 20 2 5 40 1 5 20 2 5 40 10 5 100 10 5 100 1 5 20 УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. 1 Другов Ю.С. Пробоподготовка в экологическом анализе: практ. руководство / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 855 с. Горбунова Т.И. и др. Полихлорбифенилы: проблемы экологии, анализа и химической утилизации / М.: КРАСАНД; Екатеринбург : УрО РАН, 2011. - 397 с. Dieter W Gunz, Michael R Hoffmann Field investigations on the snow chemistry in central and southern California-I. Inorganic ions and hydrogen peroxide Original Research Article Atmospheric Environment. Part A. General Topics, Volume 24, Issue 7, 1990, Pages 1661-1671. [Электрон. ресурс].2014. URL: http://www.sciencedirect.com(датаобращ ения: 12.11.2014). Страница 12 из 13 2 1 3 5 4 20 1 5 20 7 ЛИТЕРАТУРА 7.1 Основная литература 7.1.1 Астафьева Л.С Экологическая химия .- М., 2006. -224 с. 7.1.2 Гусакова Н. В. Химия окружающей среды: Учеб. пособие для вузов / Ростов н/Д: Феникс, 2004. – 185 с. 7.1.3 Вольф И.В., Синякова М.А. Химия окружающей среды. Химия гидросферы: Учебное пособие. - СПб.: СПбГТУРП, 2013. - 90 с. 7.1.4 Воронова Г.А., Юрмазова Т.А. Химические элементы в биосфере: Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2010. - 95 с. 7.1.5 Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды. – М.: Мир, 2005. 296 с. 7.1.6 Мусихин П.В. Научные основы экологической химии природных ресурсов: Учебное пособие. – Сыктывкар: СЛИ, 2013. – 125 с. 7.1.7 Егоров В.В. Экологическая химия: Учеб. пособие для вузов по спец. "Зоотехния" и "Ветеринария" / СПб.: Лань, 2009. - 181 с. 7.1.8 Исидоров В.А. Экологическая химия: Учеб. пособие для вузов по спец. "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" / СПб.: Химиздат, 2001. - 303 с. 7.1.9 Колесецкая Г.И. Экологическая химия в вопросах и ответах: Учеб. пособие для вузов по спец. Химия / Красноярск: КГПУ, 2004. - 113 с. 7.1.10 Садовникова Л.К., Орлов Д. С., Лозановская И. Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении: Учеб. пособие по УМКД 042-18-10.1.82/01-2014 Ред. № 2 от 11.09.2014 г. Страница 13 из 13 химич., химико-технологич. и биологич. спец. / М.: Высшая школа, 2006. 334 с. 7.1.11 Панин М.С. Экология почв. – Алматы: Раритет, 2008. – 528 с. 7.1.12 Панин М.С. Химическая экология. - Семипалатинск: СГУ имени Шакарима, 2002. – 852 с. 7.2 Дополнительная литература 7.2.1 Экологическая химия/ Под ред. Ф.Корте. – М.: Мир, 1996. – 400 с. 7.2.2 Чибисова Н.В., Долгань Е.К. Экологическая химия: Учебное пособие / Калинингр. ун-т. - Калининград, 1998. - 113 с. 7.2.3 Чибисова Н.В. Практикум по экологической химии: Учебное пособие / Калинингр. ун-т. - Калининград 1999. - 94 с. 7.2.4 Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. – М.: Логос, 2000. – 627 с. 7.2.5Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Высшая школа, 2002. – 334 с. 7.2.6 Панин М.С. Экология Казахстана. – Семипалатинск: Семипалатинский государственный педагогический институт, 2005. – 548 с. 7.2.7 Другов Ю.С. Мониторинг органических загрязнений природной среды. 500 методик: практ. руководство / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 893 с. 7.2.8 Другов Ю.С. Пробоподготовка в экологическом анализе: практ. руководство / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 855 с. 7.2.9 Горбунова Т.И. и др. Полихлорбифенилы: проблемы экологии, анализа и химической утилизации / Москва: КРАСАНД; Екатеринбург: УрО РАН, 2011. - 397 с. 7.2.10 Dieter W Gunz, Michael R Hoffmann Field investigations on the snow chemistry in central and southern California-I. Inorganic ions and hydrogen peroxide Original Research Article Atmospheric Environment. Part A. General Topics, Volume 24, Issue 7, 1990, Pages 1661-1671. [Электрон. ресурс].- 2014. - URL: http://www.sciencedirect.com(датаобращения: 12.11.2014).