ДПП.В.3.2 Методы химического анализа почв (новое окно)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
МЕТОДЫ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПОЧВ
Специальность — 050101.65 «Химия с дополнительной специальностью
050102.65 Биология»
Форма подготовки (очная)
кафедра естественнонаучного образования
курс 5 семестр 10
лекции 12 (час.)
практические занятия - (час.)
семинарские занятия - (час.)
лабораторные работы 12 (час.)
консультации 0 час.
всего часов аудиторной нагрузки 24 (час.)
самостоятельная работа 22 (час.)
реферативные работы 0
контрольные работы 2
зачет 10 семестр
экзамен _-_ семестр
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями
государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования
(номер государственной регистрации № 696 пед/сп (новый) от «31» января 2005 г.).
Учебно-методический комплекс обсужден на заседании кафедры естественнонаучного
образования протокол № 1 «14»
сентября
2011 г.
И.о. заведующего кафедрой: Литвинова Е.А.
Составитель (ли): к.б.н., доцент Потенко Е.И.
2011 г.
СОДЕРЖАНИЕ КОМПЛЕКСА
1. Аннотация………………………………………………………..….....3
2. Выписка из ГОС ВПО…………………………………………….…..4
3. Рабочая учебная программа дисциплины (РУПД)………………….5
4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины…………………..20
2
1. Аннотация
Программа по дисциплине «Методы химического анализа почв» разработана в соответствии с Государственным образовательным стандартом
высшего профессионального образования 2005 г. Программа реализуется в
объёме 24 аудиторных часов для специальности 050101 Химия.
Включает в себя теоретический, практический и контрольный учебные
разделы. Теоретический материал представлен в виде лекционного курса.
Практический раздел предполагает аудиторную работу (лабораторные занятия, устные отчёты по теоретическим блокам - коллоквиумы), а также самостоятельную работу студентов. На лабораторных занятиях оцениваются знания студента по всем разделам дисциплины. Заданиями для самоконтроля
является подготовка реферативных докладов, решение задач и тренировочных тестов.
Качество знаний студентов проверяется при текущем и рубежном контроле. Формой рубежного контроля знаний является сдача зачёта – в конце
10 семестра.
Цель дисциплины – формирование знаний и навыков по химии окружающей среды и методам контроля за состоянием почвенного покрова.
Задачами дисциплины является изучение:
- элементного, вещественного и фазового состава верхней части земной
коры;
- химических и физико-химических процессов образования, накопления,
миграции и трансформации соединений, биогенных и токсичных элементов,
протекающих в верхней части земной коры оказывающих существенные
воздействия на живое вещество планеты;
- химических основ методов контроля за состоянием окружающей среды
и почвы.
В программу включены материалы, используемые студентами при самостоятельной работе.
3
2. Выписка из ГОС ВПО
Для дисциплин национально-регионального (вузовского) компонента,
дисциплин и курсов по выбору данный раздел отсутствует.
4
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
МЕТОДЫ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПОЧВ
Специальность — 050101.65 «Химия с дополнительной специальностью
050102.65 Биология»
Форма подготовки (очная)
кафедра естественнонаучного образования
курс 5 семестр 10
лекции 12 (час.)
практические занятия - (час.)
семинарские занятия - (час.)
лабораторные работы 12 (час.)
консультации 0 час.
всего часов аудиторной нагрузки 24 (час.)
самостоятельная работа 22 (час.)
реферативные работы 0
контрольные работы 2
зачет 10 семестр
экзамен _-_ семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования (номер
государственной регистрации № 696 пед/сп (новый) от «31» января 2005 г.).
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры естественнонаучного образования
протокол № 1 «14»
сентября
2011 г.
И.о. заведующего кафедрой: Литвинова Е.А.
Составитель (ли): к.б.н., доцент Потенко Е.И.
5
2011 г.
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
И. о. заведующего кафедрой _______________________ ________________
(подпись)
(И.О. Фамилия)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
И. о. заведующего кафедрой _______________________ _________________
(подпись)
(И.О. Фамилия)
6
Содержание
3.1.Пояснительная записка. ………………………………………………….8
3.2. Тематический план дисциплины………………………………..………9
3.3. Содержание учебного материала…………………………….…….…..10
3.4.Требования к знаниям и умениям студентов……………………..……16
3.5. Формы контроля…………………………..……………………………..17
а) текущий контроль ………………………………………...………………17
б) итоговый контроль………………………………………………………..17
3.6. Список литературы……………………………………………………..19
7
3.1. Пояснительная записка
Цель дисциплины – формирование знаний и навыков по химии окружающей среды и методам контроля за состоянием почвенного покрова.
Задачами дисциплины является изучение:
- элементного, вещественного и фазового состава верхней части земной
коры;
- химических и физико-химических процессов образования, накопления,
миграции и трансформации соединений, биогенных и токсичных элементов,
протекающих в верхней части земной коры оказывающих существенные
воздействия на живое вещество планеты;
- химических основ методов контроля за состоянием окружающей среды
и почвы.
8
Трудоемкость
(всего часов)
всего
лабораторные
занятия
практические,
семинарские
занятия
Аудиторные занятия
лекции
Наименование тем
Самостоятельная
работа студентов
3.2. Тематический план дисциплины
10 семестр
1.
Химия
почв. Происхождение, состав и функции почвы.
8
4
4
7
15
2.
Антропогенное
воздействие на
почву. Применение удобрений
для
поддержания
плодородия
почв.
8
4
4
7
15
3. Загрязнение почв в результате производственной деятельности человека. Почва
как геохимическая среда.
Итого за 10
семестр
Итого по дисциплине
8
4
4
8
16
24
12
12
22
46
24
12
12
22
46
9
3.3. Содержание учебного материала по дисциплине (лекции 12 час)
№
Тема
Содержание
1.
1.
2.
3.
Химия почв. Происхождение, состав и функции
почвы.
Самостоятельная работа –
7 ч.
Рекомендуемая основная
литература – 1, 3.
Дополнительная – 1, 2.
Кол-во
часов
Самостоятельная
Оборудование
Ауд СР работа студентов
.
С
4.
5.
6.
7.
. Образование почвенного слоя. Его
структура, уникальные свойства и
функции. Основные типы почв. Понятие о географической зональности.
Механический состав почв. Химический состав почв. Органическое вещество почв. Состав и свойства гуму- 4
совых веществ. Свойства почв.
Ионообменные и кислотно-основные
свойства почв. Понятие о емкости катионного обмена (ЕКО) и кислотности почв. Буферность почв. Редокспроцессы в почвенной среде. Окислительно-восстановительные режимы
основных типов почв
10
4
Строение химический состав литосферы, литосферы. Геохимическая классификация элементов
земной коры.
Почва как важнейший компонент литосферы.
Глобальные
функции почвы.
Эволюция литосферы.
Плодородие почв. Питательные эле2. Антропогенное воздейменты (N,P,K) почв: формы их существие на почву. Приме- ствования, потенциалы содержания и
балансовое соотношение. Примененение удобрений для
ние удобрений и известкование почв
поддержания плодорокак основные агротехнические приедия почв.
Самостоятельная работа – мы поддержания плодородия почв.
7 ч.
Основные типы минеральных и оргаРекомендуемая основная нических удобрений. Специфика
литература – 1, 2.
применения осадков сточных вод в
Дополнительная – 2, 3.
качестве органического удобрения.
Принципы расчета вносимых доз.
Отрицательные экологические последствия применения удобрений:
накопление нитратов в растениях,
подкисление, загрязнение почв тяжелыми металлами и др. Применение
химических средств защиты растений в борьбе за повышение урожайности. Классификация пестицидов по объектам воздействия и типу
химических соединений. Отрицательные экологические последствия
использования пестицидов в сельском хозяйстве: загрязнение продукции и накопление пестицидных
остатков в почвенной среде.
11
4
4
Применение химических
средств защиты
растений в борьбе за повышение
урожайности.
Классификация
пестицидов
по
объектам воздействия и типу химических соединений.
Отрицательные экологические
последствия использования пестицидов в
сельском хозяйстве: загрязнение
продукции
и
накопление
пестицидных остатков в почвенной
среде.
3. Загрязнение почв в результате производственной деятельности человека. Почва как геохимическая среда.
Самостоятельная работа –
8 ч.
Рекомендуемая основная
литература – 2, 3.
Дополнительная – 1, 3.
Общая характеристика, сходство и
различие с природными водами. Понятие геохимического барьера. Типы
геохимических барьеров в почвенных
средах: их роль в миграции и трансформации Загрязнение почв. Основные веществ, загрязняющих почвенный слой: тяжелые металлы, гербицидные остатки и нефтяными углеводороды. Источники их поступления,
формы существования, подвижность
в почвенном слое, механизмы трансформации и поступления в растения
агрязняющих веществ в почвенном
слое
4
4
Способы рекультивации
почв.
Загрязнение тяжелыми металлами и
способы
его
устранения. Способы обработки
почв, загрязненных гербицидными остатками и
нефтяными углеводородами.
Содержание учебного материала по дисциплине (лабораторные занятия 12 час)
№
Тема
1.
2.
1. Анализ почвы на содержание нитратного азота.
Содержание
3.
Приготовление эталонной шкалы по
азоту. Подготовка рабочих растворов
для исследования проб почвы на содержание нитратного азота. Оценка
потребности почвы в азотных удобрениях.
12
Кол-во
часов
Ауд СР
.
С
4.
5.
2
2
Самостоятельная работа студентов
Оборудование
6.
Подготовка к лабораторной работе №1. Ознакомление с методикой эксперимента.
Заготовка проб
почвы.
7.
1. мерные цилиндры на 100
мл – 3 шт; 2.
мерные колбы
на 100 мл – 13
нт; пробирки
на 10 мл – 40
2. Анализ почвы на содержание фосфора.
3. Анализ почвы на содержание калия.
Подготовка эталонной шкалы по
фосфору. Приготовление почвенной
вытяжки в хлороводороде. Подготовка рабочих растворов. Исследование проб почвы на содержание
фосфора. Оценка потребности почвы
в фосфорных удобрениях.
Приготовление эталонной шкалы по
калию. Приготовление солевой вытяжки почвы. Приготовка рабочих
растворов. Исследование проб почвы
на содержание калия. Оценка потребностей почвы в калийных удобрениях.
13
4
3
2
2
Подготовка к лабораторной работе №2. Ознакомление с методикой эксперимента.
шт; химический стакан на
100 мл – 2 шт;
колбы на 200 –
250 мл- 4 шт;
пипетки мерные или циПодготовка к ла- линдры на 10
бораторной рабо- мл; стакан на 1
л.
те №3. ознакомКолбы мерные
ление с методикой эксперимента. на 1л – 2 шт.;
полиэтиленовые пакеты для
сбора проб
почвы – 3 шт.;
Реактивы: серная кислота
(конц.) – 110
мл; нитрат серебра – 1,7 г.;
нитрат натрия
– 150 г.; гексанитритокобальтат (III)
натрия – 1,5 г.;
дифинил амин
– 0,3 г.; молибдат аммония –
10 г.; соляная
кислота (конц)
4. Определение тяжелых
металлов в почве.
Подготовка почвы к анализу. Приготовление почвенной вытяжки и
фильтрата к эксперименту. Проведение качественных реакций на присутствие в почвенной вытяжке ионов
CH2+; Pb2+; Fe3+.
Подготовка к лабораторной работе №4. Заготовка
проб почвы.
4
14
3
– 216 мл.; хлорид калия – 40
г.; нитрат калия – 420 мг.;
дигидрофосфат
кальция – 240
мг.; набор
удобрений, вода дистиллированная – 3л.
Сушильный
шкаф; термометр; ступка с
пестиком
(фарфоровая);
сито с капроновым полотном (д.о. 1мм.);
стакан – 150200 мл.; набор
пробирок (1015 мл); штатив
для пробирок;
лист кальки;
Растворы: раствор азотной
кислоты
0.007м; раствор
соляной кислоты 0.001м; рас-
твор аммиака –
10%; желтой
кровавой соли;
иодид калия;
хромата калия.
15
3.4. Требования к знаниям и умениям студентов
1. Знания, умения и навыки по химическому анализу почв. Студенты
должны знать теоретические основы и практическое применение химических
методов анализа в экологическом мониторинге почвы. Изучить основные
химические методы исследования и возможного их использования для анализа показателей качества окружающей среды.
2. Студенты должны овладеть следующими умениями и навыками:
- изучить приборы и оборудование для проведения химических исследований;
- изучить методику проведения химического эксперимента;
- проводить расчеты и готовить химические реактивы для проведения исследований;
- проводить химический эксперимент по определению основных показателей
качества среды;
- проводить расчеты и на основании полученных результатов делать вывод
об экологическом состоянии почвенного покрова.
3.5. Формы контроля (10 семестр)
а) текущий контроль
Текущий контроль знаний студентов проводится в виде устного опроса на
занятиях
Контрольная работа № 1
1. Рассмотрите как можно более подробно круговороты каких либо двух
биогенных металлов. Какое влияние оказывает на этот цикл хозяйственная деятельность человека? Какова роль живых организмов в
функционировании этих циклов?
2. Образование многих минералов и пород в литосфере связано с жизнедеятельностью и гибелью организмов. В этом проявляется геохимическая функция последних. Приведите такие примеры.
3. Рассмотрите как можно более подробно круговорот кремния в биосфере. Какова роль живых организмов в функционировании этого цикла.
4. Некоторые элементы и, прежде всего биогенные С, О, N, Н, Р, S содержатся в большом количестве в составе живых организмов, чем в окружающей среде. Какими свойствами атомов элементов это можно объяснить?
5. Что означает термин «тяжелые металлы»? Насколько точен этот термин? Рассмотрите круговорот одного из них.
Контрольная работа № 2
1. Введите таблицу данные по «большой тройке» металлов – токсикантов
(распространение, источники загрязнения, токсичность, меры борьбы с
загрязнением). Приведите анализ этих данных.
2. Биогенные элементы, биогеохимическае циклы элементов. Привести
пример.
3. Биогеохимические циклы и их взаимосвязь.
4. Эволюция биогеохимических циклов.
5. Геохимические барьеры. Роль в процессах миграции элементов.
б) итоговый контроль
В качестве итогового контроля по дисциплине «Методы химического
анализа почв» предусмотрен зачёт в конце 10 семестра. К зачёту допускаются студенты, прошедшие курс обучения и успешно отчитавшиеся по промежуточному контролю.
Вопросы на зачет
1. Литосфера, ее химический состав. Состав почвы, процессы, ведущие к
загрязнению почвенных покровов.
2. Загрязнение литосферы и продуктов питания пестицидами, минеральными удобрениями.
3. Биотрансформация загрязняющих веществ в окружающей среде.
17
4. Твердые бытовые и промышленные отходы и проблема их утилизации.
5. Экологические проблемы добычи руды, нефти, газа и их транспортировки
6. Эволюция химического состава литосферы.
7. Геохимическая характеристика и классификация элементов.
8. Распределение химических элементов в различных природных системах. Кларки земной коры.
9. Экогеохимия бериллия.
10.Экогеохимия таллия.
18
3.6. Список литературы
Основная литература:
1. Жебентяев, А.И. Аналитическая химия. Хроматографические методы
анализа: Учебное пособие / А.И. Жебентяев. - М.: НИЦ Инфра-М; Мн.: Нов.
знание, 2013. - 206 с
2. Ложниченко, О.В. Экологическая химия : учеб. пособие для вузов по
спец. "Биоэкология" и смежным спец. / О.В. Ложниченко, И.В. Волкова, В.Ф.
Зайцев. — М.: Академия, 2008. — 272 c.
Дополнительная литература:
1. Питулько, В.М. Экологическая экспертиза. Под ред. В.М. Питулько.
— 4-е изд., стер. — М.: Академия, 2006. — 477 c.
Электронные информационные образовательные ресурсы:
1.Ревич, Б.А. Загрязнение окружающей среды и здоровье населения:
учебное пособие / Ревич Б.А.— Москва: МНЭПУ, 2001. - 264 с. //
http://lib.uspi.ru/
2.Другов, Ю. С. Анализ загрязненной почвы и опасных отходов: практическое руководство / Ю. С. Другов, А. А. Родин. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. - 469 с // ЭБС znanium.com НИЦ
«ИНФРА-М»  Режим доступа: http: // http://znanium.com
3.Егоров, В.В. Экологическая химия / В.В. Егоров. – Лань, 2009. – 192 с.
//.http://e.lanbook.com/
19
4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Методические указания для преподавателей и студентов
1. Питулько, В.М. Экологическая экспертиза. Под ред. В.М. Питулько.
— 4-е изд., стер. — М.: Академия, 2006. — 477 c.
Карта обеспеченности литературой
Сведения об обеспеченности образовательного процесса учебной литературой или иными информационными ресурсами.
Наименование дисКол-во
Автор, название, место изциплин
экземдания, издательство, год извходящих в образопляров
дания учебной литературы,
вательную програмв бибвид и характеристика иных
му.
лиотеинформационных ресурсов.
ках
ДВФУ
(филиал
в г. Уссурийске)
Методы
Основная литература:
60
1. Жебентяев, А.И. Аналитихимического
ческая химия. Хроматографианализа почв
ческие
методы
анализа:
Учебное пособие / А.И.
Жебентяев. - М.: НИЦ ИнфраМ; Мн.: Нов. знание, 2013. 206 с
2. Ложниченко, О.В. Эколо10
гическая химия : учеб. пособие для вузов по спец. "Биоэкология" и смежным спец. /
О.В. Ложниченко, И.В. Волкова, В.Ф. Зайцев. — М.:
Академия, 2008. — 272 c.
20
60
Дополнительная литература:
3. Питулько, В.М. Экологическая экспертиза. Под ред.
В.М. Питулько. — 4-е изд.,
стер. — М.: Академия, 2006.
— 477 c
21