Рабочая программа дисциплины составлена в соответствии с федеральными государственными требованиями (приказ Минобрнауки РФ № 1365 от 16.03.2011, в ред. от 29.08.2011) по специальности 25.00.36 Геоэкология. Рабочая программа дисциплины разработана Огородниковой С.Ю., к.биол.н., доцентом кафедры химии ВятГГУ.
Рецензент – Т.Я. Ашихмина, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой химии ВятГГУ
Рабочая программа дисциплины утверждена на заседании кафедры экологии 17 октября 2011 г., протокол № 4.
Вятский государственный гуманитарный университет (ВятГГУ), 2011 г. Огородникова С.Ю., 2011 г.
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Экологическая химия – наука, изучающая химические процессы, протекающие в окружающей природной среде, а также их изменение под влиянием антропогенной деятельности. Экологическая химия включает в себя более узкие разделы химии, такие, как геохимия, химия почв, гидрохимия, химия атмосферы, химия природных соединений органического происхождения и др. Экологическая химия изучает химические процессы во всех оболочках Земли, в том числе в биосфере, изучает миграции и превращения всех химических соединений, в том числе природных и антропогенных загрязнителей. Изучение учебной дисциплины «Экологическая химия» позволяет более глубоко понимать современные экологические ситуации сквозь призму химических знаний, осознать, что все химические процессы, происходящие в природе, подчиняются общими закономерностям, правилам термодинамики, химической кинетики и являются неотъемлемой составной частью процесса развития материи. Цель: дать представление о химических процессах, протекающих в окружающей среде, влиянии антропогенной деятельности на характер и направленность химических процессов и биогеохимических циклов. Задачи: – изучение химического состава и закономерностей химических превращений в атмосфере, гидросфере, литосфере, биосфере; – формирование системы знаний о загрязняющих веществах, их влиянии на естественные физико-химические процессы, биосферу, способах трансформации поллютантов в окружающей среде и живых организмах; – ознакомление с особенностями биогеохимической миграции химических элементов в окружающей среде; – изучение физико-химических основ глобальных экологических проблем и путей их решения; – ознакомление с задачами и методами мониторинга окружающей среды; – воспитание самостоятельности при изучении учебной дисциплины;
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «Экологическая химия» 2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы Общий объем (по РУП)
Виды учебной работы
очная 108/3 54 24 16 14 54 зачет
Общая трудоемкость (в ч./ в З.Е.) Аудиторные занятия Лекции Лабораторные Практические, семинарские занятия Самостоятельная работа аспирантов Виды контроля
заочная 108/3 14 4 4 6 94 зачет
2.2. Тематический план
1. 2. 3. 4. 5.
6. 7.
Раздел 1. Химия биосферы Тема 1.1. Учение о биосфере Тема 1.2.Физико-химические процессы живой материи Раздел 2. Химия атмосферы Тема 2.1. Строение, состав, основные характеристики атмосферы Тема 2.2. Химические реакции в атмосфере Тема 2.3. Экологические проблемы химии атмосферы
8.
Раздел 3. Химия гидросферы
9.
Тема 3.1. Вода в природе
10.
Тема 3.2. Химические процессы в гидросфере Тема 3.3. Ресурсы пресных и соленых вод Тема 3.4. Сточные воды. Способы очистки воды
11. 12.
2
2
4
Практические занятия, семинары Лабораторные работы Самостоятельная работа аспирантов
Лекции
Лабораторные работы Самостоятельная работа аспирантов
Разделы, основные темы дисциплины
Практические занятия, семинары
№ п/п
Лекции
Часы на изучение дисциплины Очная форма Заочная форма
2
8
2
2
2
2
2
2
2
2
4
2
6
6
2
4
4
6
4
4 6
2
2
2
4
2
2
2
4 2
4
2
2
2
6 6
13.
Раздел 4. Химия литосферы
14.
Тема 4.1. Строение, состав литосферы Тема 4.2. Характеристика почв. Проблема деградации почв. Раздел 5. Вещества – загрязнители окружающей среды. Токсичность Тема 5.1. Проблема химического загрязнения окружающей среды Тема 5.2. Биодеградация загрязняющих веществ Тема 5.3. Деструкция загрязняющих веществ в окружающей среде Раздел 6. Биогеохимические циклы Тема 6.1. Миграция химических элементов Тема 6.2. Биогеохимические циклы Тема 6.3. Круговорот биогенных элементов ИТОГО
15. 16. 17.
18. 19. 20.
21. 22. 23.
2
2
2 2
2
2
2
2
2 2
24
14
2
16
6
4
4
2
6
4
4
2
6
4 2
2
2
2
6
2
4
4
6
54
4
6
4
94
2.3. Содержание разделов, основных тем дисциплины «Экологическая химия» Раздел I. Химия биосферы. 1.1. Тема: Учение о биосфере. Понятие биосферы, ее границы. Биосфера - универсальная экосистема Земли. Учение В.И.Вернадского о биосфере. Непрерывные круговороты веществ и энергии (законы термодинамики). Многообразие связей между компонентами биосферы. Химические элементы в биосфере (биогенные, второстепенные). Макроэлементы и микроэлементы. Биогенные элементы - связующее звено между живой и неживой компонентами экосистем. Роль углерода в возникновении жизни на Земле. Живое вещество, его функции. 1.2. Тема: Физико-химические процессы живой материи. Фотосинтез, хемосинтез, дыхание, брожение, гниение и их основные стадии и значение в природе. Раздел II. Химия атмосферы. 2.1. Тема: Строение, состав, основные характеристики атмосферы. Состав, строение и характеристика атмосферы земли. Неограниченность атмосферы, прозрачность, температурный режим. 2.2. Тема: Химические реакции в атмосфере. Фотодиссоциация, фотоионизация. Реакции ионов в атмосфере: перенос заряда, обмен, диссоциативная рекомбинации. 5
2.3. Тема: Экологические проблемы химии атмосферы. Общая характеристика и функция озонового слоя. Образование и разрушение озона в атмосфере. Нулевой цикл озона. Водородный, азотный, хлорный и бромный циклы озона. Реакции обрыва цепи в процессах, вызывающих разрушение озона. «Озоновая дыра» над Антарктидой. Международные соглашения, направленные на сохранение озонового слоя. Смог. Влажный смог. Фотохимический смог. Кислотные дожди. Радиоактивное загрязнение атмосферы. Раздел III. Химия гидросферы. 3.1. Тема: Вода в природе. Аномальные свойства воды: зависимость плотности воды от температуры, теплоемкость воды, удельная энтальпия испарения, поверхностное натяжение, диэлектрическая проницаемость. Происхождение всех вод Земли. Гипотезы: первичного пылевого облака; образование воды из первичных водорода, кислорода; «Солнечный ветер». Роль воды для климата поверхности Земли, жизненных процессов (среда, источник водорода, кислорода, фотосинтез и др.). Природа самоочищения воды. 3.2. Тема: Химические процессы в гидросфере. Влияние микроорганизмов на природные процессы растворения, выщелачивания, выпадения в осадок, на ионный обмен, ход окислительновосстановительных реакций. Роль планктона в процессах фотосинтеза. 3.3. Тема: Ресурсы пресных и соленых вод. Мировой океан. Гипотеза «холодного» образования планеты. Основные характеристики Мирового океана. Химический состав морской воды, рН, буферные свойства. Ресурсы мирового океана. Биохимические и физические ресурсы. Сырье, рассыпные месторождения, полезные ископаемые морского дна. Процессы «дыхания» океана. Роль фитопланктона. Пресная вода. Ресурс пресной воды по объектам. Характеристика речных, озерных, болотных вод. Ледники, айсберги. Свойства, качество пресных вод. Структура использования пресной воды. Потребление пресной воды. Биологическая вода. Понятие «ювенильной» воды. Подземная гидросфера, ее характеристика, объем, масса. Естественные запасы подземных вод. Водопроницаемость, влагоемкость, водоносность пород. Свободное и связанное состояние воды в породах. Химически и физически связанная вода. Флюация, диффузия, фильтрация воды. Граница Конрада, поверхность Махаровичича. Химический состав подземных вод. 3.4. Тема: Сточные воды. Способы очистки воды. Способы очистки воды. Чистая и загрязненная вода. Биохимическая потребность в кислороде (БПК), химическая потребность в кислороде (ХПК). Элементы водной токсикологии. Основные источники загрязнения воды. Сточные поды: понятие, классификация. Очистка сточных вод, стадии очистки. Химические способы очистки (сорбция активированным углем, нейтрализация, коагуляция, электродиализ, электрофлотация, электрокатализ). Проблемы и способы очистки питьевых вод. Хлорирование, озонирование, осаждение, ионный обмен, экстракция в 6
очистке природных питьевых вод. Методы отделения грубодисперсных, мелкодисперсных и растворенных примесей в воде. Особенности при биологической очистке воды. Раздел IV. Химия литосферы. 4.1. Тема: Строение, состав литосферы. Литосфера. Строение земли, геосферы, объем, масса. Химические элементы и минералы земной коры. Горные породы. Руды. Земные ресурсы: топливные и энергетические, ресурсы металлов и неметаллов. Индекс использования ресурсов (ИИР). Запасы и потребление некоторых металлов. Металлы с высокой и средней степенью истощения. Потребление природных ресурсов. Полезные ископаемые и охрана недр в Кировской области. 4.2. Тема: Характеристика почв. Проблема деградации почв. Почвы, их эволюция. Химический состав почв. Горизонты почв (поверхностный, гумусовый и горизонт, отвечающий материнской породе). Разнообразие типов почв. Плодородие почвы и способы ее возобновления. Эрозия почвы. Виды эрозии. Биологический и геологический круговороты веществ в почве. Проблема деградации почв. Проблемы загрязнения почв. Основные загрязнители и их источники: соли тяжелых металлов, пестициды, нитраты, твердые и жидкие отходы, свалки, склады химического оружия, ядерные взрывы, полигоны, радиоактивные отходы АЭС и методы их захоронения. Раздел V. Вещества – загрязнители окружающей среды. Токсичность 5.1. Тема: Проблема химического загрязнения окружающей среды. Понятие о веществах-загрязнителях. Классификация загрязнителей. Пути миграции веществ-загрязнителей в биосфере. Хемосфера. Ксенобиотики. Поллютанты. Экотоксиканты. Суперэкотоксиканты. Персистентность. Биомагнификация. Биоконцентрирование. Биоаккумуляция. Токсичность. 5.2. Тема: Биодеградация загрязняющих веществ. Биотрансформация загрязняющих веществ. Фазы метаболизма ксенобиотиков (окисление, восстановление, гидролиз и коньюгация). Факторы, влияющие на биотрансформацию ксенобиотиков. 5.3. Тема: Деструкция загрязняющих веществ в окружающей среде. Основные типы реакций превращения посторонних веществ, происходящих в окружающей среде (фотохимические реакции, окислительно-восстановительные, гидролитические процессы, адсорбция, биотрансформация). Перемещение загрязнителей в пределах одной среды и переход из одной среды в другую. Раздел VI. Вещества – загрязнители окружающей среды. Токсичность 6.1. Тема: Миграция химических элементов. Типы миграции: механическая, физико-химическая, биогенная, техногенная. 7
6.2.
Тема:
Биогеохимические
циклы.
Глобальные биогеохимические циклы: круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере; осадочный цикл с резервным фондом в земной коре. Круговорот веществ с обменным фондом. Биотический круговорот. Круговорот воды в природе (механический, физический, физико-химический, химический, биологический, технический). Химическое равновесие в капле дождя. Антропогенные нарушения биогеохимических круговоротов. Химическое загрязнение. Безотходное производство. Влияние хозяйственной деятельности человека на природу. Комплексное использование химического сырья. Химический контроль состояния окружающей среды. 6.3. Тема: Круговорот биогенных элементов. Круговорот азота, фосфора, серы, кислорода, углерода в природе. Круговорот магния и кальция в природе. 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ дисциплины «Экологическая химия» 3.1. Методические рекомендации для преподавателя Изучение учебной дисциплины «Экологическая химия» проводится на лекционных и семинарских занятиях. Изучение учебной дисциплины «Экологическая химия» проводится по общей схеме: – прослушивание курса лекций; – самостоятельное изучение отдельных вопросов по учебным пособиям и вспомогательным материалам; – обсуждение вопросов на лабораторных занятиях; – подготовка сообщений и выступлений на семинарских занятиях, докладов на конференциях. Контроль знаний по изучаемым темам осуществляется с помощью письменных проверочных работ и тестовых заданий, устных сообщений. 3.2. Методические указания для аспирантов Аспиранты в процессе изучения дисциплины посещают аудиторные занятия, а также самостоятельно изучают темы, предусмотренные рабочей программой. Лекционные занятия раскрывают основное содержание учебной дисциплины. Семинарские и практические занятия направлены на изучение методов экологических исследований в рамках дисциплины. Приветствуется творческая работа аспирантов, изучение литературных источников, в том числе научных периодических изданий. Тема: 1.1. Учение о биосфере Контрольные вопросы: 1. Учение В.И. Вернадского о биосфере. 8
2. Непрерывные круговороты веществ и энергии (законы термодинамики). 3. Химические элементы в биосфере. 4. Роль углерода в возникновении жизни на Земле. 5. Живое вещество, его функции. Литература: 1. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 2. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Задание для самостоятельной работы: Рассмотреть подробнее функции живого вещества в биосфере, выписать примеры в тетрадь. Тема: 1.1. Учение о биосфере Лабораторная работа: «Границы биосферы» Оборудование: таблицы и схемы с границами биосферы в атмосфере, литосфере и гидросфере. Задания: рассказать и показать на схемах границы распространения живого вещества в атмосфере, гидросфере и литосфере, привести примеры.
1. 2. 3. 1. 2.
1. 2. 3. 4. 1.
Тема: 2.1. Строение, состав, основные характеристики атмосферы Контрольные вопросы: Состав, строение и характеристика атмосферы Земли Неограниченность и прозрачность атмосферы. Температурный режим атмосферы Земли. Литература: Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Задание для самостоятельной работы: Рассмотреть подробнее функции живого вещества в биосфере, выписать примеры в тетрадь. Тема: 2.1. Строение, состав, основные характеристики атмосферы Семинар: «Атмосфера Земли» Основные вопросы: Строение и границы атмосферы. Газовый состав атмосферы. Температурный режим атмосферы. Границы распространения живого вещества в атмосфере. Литература: Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 9
2. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Контрольные вопросы: 1. Что такое атмосфера? 2. Границы атмосферы 3. Границы живого вещества в атмосфере Тема: 2.1. Строение, состав, основные характеристики атмосферы Лабораторная работа: «Строение атмосферы» Задания:: 1. Что такое атмосфера? Строение и границы атмосферы. 2. Каков газовый состав атмосферы и температурный режим? 3. Каковы границы распространения живого вещества в атмосфере? 4. Зарисовать в тетради строение и граница атмосферы Земли. Сравнить газовый состав атмосферы Земли с газовым составом атмосферы других планет Солнечной системы.
1. 2. 3. 4. 1. 2. 3.
1. 2. 3. 4. 5.
Тема: 2.3. Экологические проблемы химии атмосферы Контрольные вопросы: Смог. Парниковый эффект. Озоновая дыра. Кислотные дожди. Литература: Задачи и вопросы по химии окружающей среды [Текст] / Н. П. Тарасова [и др.]. – М.: Мир, 2007. – 368 с. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды [Текст]: Учебное пособие / Л.Ф. Голдовская. – М.: Мир, 2006. – 296 с. Фюлленберг, Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию [Текст] / Г. Фюлленберг; Пер. с нем. А. В. Очкина; Под ред. К. Б. Заборенко. – М.: Мир, 2007. – 232 с. Задание для самостоятельной работы: Источники загрязнения атмосферы. Тема: 2.3. Экологические проблемы химии атмосферы Семинар: «Экологические проблемы атмосферы» Основные вопросы: Общая характеристика и функции озонового слоя. Образование и разрушение озона в атмосфере. «Озоновая дыра» над Антарктидой, причины появления. Истощение озонового слоя, последствия для человека и других живых организмов. Смог, общая характеристика, причины появления, виды смога. Кислотные дожди. Литература: 10
1. Задачи и вопросы по химии окружающей среды [Текст] / Н. П. Тарасова [и др.]. – М.: Мир, 2007. – 368 с. 2. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды [Текст]: Учебное пособие / Л.Ф. Голдовская. – М.: Мир, 2006. – 296 с. 3. Фюлленберг, Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию [Текст] / Г. Фюлленберг; Пер. с нем. А. В. Очкина; Под ред. К. Б. Заборенко. – М.: Мир, 2007. – 232 с. Контрольные вопросы: 1. Что такое озоновый экран, его основные функции? 2. Причины разрушения озонового слоя. 3. Что такое «озоновая дыра», причины возникновения? 4. Что такое смог? 5. Что такое кислотные дожди? Задание для самостоятельной работы: Экологические проблемы атмосферы, причины появления, последствия для живых существ. Тема: 2.3. Экологические проблемы химии атмосферы Лабораторная работа: «Атмосферные циклы озона» Оборудование: таблицы и схемы, иллюстрирующие циклы озона в атмосфере. Задания: записать на доске водородный, азотный, хлорный и бромный циклы озона, объяснить написанное. Тема: 3.1. Вода в природе Контрольные вопросы: 1. Аномальные свойства воды. 2. Роль воды для климата поверхности Земли, жизненных процессов. 3. Природа самоочищения воды. Литература: 1. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 2. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Задание для самостоятельной работы: Происхождение вод Земли. Гипотезы происхождения воды: первичного пылевого облака; образования воды из первичных водорода, кислорода; «Солнечный ветер». Тема: 3.2. Химические процессы в гидросфере. Контрольные вопросы: 1. Влияние микроорганизмов на природные процессы растворения, выщелачивания, выпадения в осадок, на ионный обмен. 2. Роль планктона в процессах фотосинтеза. Литература: 11
1. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 2. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Задание для самостоятельной работы: Влияние живых организмов на природные процессы, происходящие в атмосфере и гидросфере, примеры.
1. 2.
1. 2. 3.
Тема: 3.2. Химические процессы в гидросфере. Семинар: «Роль планктона в процессах фотосинтеза» Основные вопросы: 1. Что такое гидросфра 2. Границы гидросферы 3. Изменение температуры, солености и давления с глубиной Литература: Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Контрольные вопросы: Что такое фотосинтез? Планктон и его функции в водной среде. Роль планктона в процессах фотосинтеза? Задание для самостоятельной работы: Свойства молекул воды Тема: 3.2. Химические процессы в гидросфере. Лабораторная работа: «Химические процессы в гидросфере» Оборудование: таблицы, графики, рисунки Задания: написать уравнение диссоциации молекул воды.
Тема: 3.3. Ресурсы пресных и соленых вод. Контрольные вопросы: 1. Ресурсы мирового океана. 2. Ресурс пресной воды по объектам. 3. Биологическая вода. Понятие «ювенильной» воды. 4. Подземная гидросфера, ее характеристика, объем, масса. Литература: 1. Задачи и вопросы по химии окружающей среды [Текст] / Н. П. Тарасова [и др.]. – М.: Мир, 2007. – 368 с. 2. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. Задание для самостоятельной работы: Каковы объемы промышленной ловли рыбы в России и за рубежом? Сравните эти показатели. 12
Тема: 3.3. Ресурсы пресных и соленых вод. Семинар: «Ресурсы пресных и соленых вод» Основные вопросы: 1. Ресурс пресной воды по объектам 2. Гипотеза «холодного» образования планеты 3. Биохимические и физические ресурсы Литература: 1. Фюлленберг, Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию [Текст] / Г. Фюлленберг; Пер. с нем. А. В. Очкина; Под ред. К. Б. Заборенко. – М.: Мир, 2007. – 232 с. 2. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Контрольные вопросы: 1. Что такое гидросфера? 2. Основные характеристики Мирового океана 3. Химический состав морской воды. Задание для самостоятельной работы: Зарисуйте в тетради строение гидросферы, и отметьте как меняются с глубиной ее показатели. Тема: 4.1. Строение, состав литосферы Контрольные вопросы: 1. Что такое литосфера? 2. Строение геосфер Земли 3. Типы горных пород 4. Классификация ресурсов Литература: 1. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды [Текст]: Учебное пособие / Л.Ф. Голдовская. – М.: Мир, 2006. – 296 с. 2. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. Задание для самостоятельнй работы: Полезные ископаемые и охрана недр в Кировской области Тема: 4.1. Строение, состав литосферы Лабораторная работа: «Строение, состав литосферы» Оборудование: карты, рисунки, таблицы Задание: зарисуйте в тетради строение литосферы, геосфер Земли, и как меняются их характеристики. Тема: 5.1. Проблема химического загрязнения окружающей среды Контрольные вопросы: 1. Понятие о веществах-загрязнителях. 2. Классификация загрязнителей. 3. Пути миграции веществ-загрязнителей в биосфере. 13
Хемосфера. Ксенобиотики. Поллютанты. Экотоксиканты. Суперэкотоксиканты. Персистентность. Биомагнификация. Биоконцентрирование. Биоаккумуляция. Литература: 1. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 2. Фюлленберг, Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию [Текст] / Г. Фюлленберг; Пер. с нем. А. В. Очкина; Под ред. К. Б. Заборенко. – М.: Мир, 2007. – 232 с. 3. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Задание для самостоятельной работы: Сравните проблемы и особенности химического загрязнения объектов окружающей среды в России и других странах. 4. 5. 6. 7.
Тема: 5.2. Биодеградация загрязняющих веществ Контрольные вопросы: 1.Биотрансформация загрязняющих веществ. 2.Фазы метаболизма ксенобиотиков (окисление, восстановление, гидролиз и коньюгация). 3.Факторы, влияющие на биотрансформацию ксенобиотиков. Литература: 1. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 2. Фюлленберг, Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию [Текст] / Г. Фюлленберг; Пер. с нем. А. В. Очкина; Под ред. К. Б. Заборенко. – М.: Мир, 2007. – 232 с. 3. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Задание для самостоятельной работы: Каковы факторы, влияющие на биотрансформацию ксенобиотиков? Тема: 5.2. Биодеградация загрязняющих веществ Семинар: «Биодеградация загрязняющих веществ» Основные вопросы: 1. Понятие загрязняющего вещества 2. Биодеградация в тканях растений 3. Биодеградация в тканях животных и человека. Литература: 1. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 2. Фюлленберг, Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию [Текст] / Г. Фюлленберг; Пер. с нем. А. В. Очкина; Под ред. К. Б. Заборенко. – М.: Мир, 2007. – 232 с. 14
Контрольные вопросы: 1. Что такое загрязняющее вещество? 2. Характеристики загрязняющих веществ Задание для самостоятельной работы: Подготовить доклад на тему: «Влияние мышьяка на организм человека» Тема: 5.2. Биодеградация загрязняющих веществ Лабораторная работа: «Биодеградация загрязняющих веществ» Оборудование: рисунки, таблицы Задание: рассмотрите и запишите в тетрадь стадии поступления тяжелых металлов с пищей, воздухом, водой.
1. 2. 3. 4. 1. 2. 3.
4.
Тема: 6.1. Миграция химических элементов Контрольные вопросы: Механическая миграция Физико-химическая миграция. Биогенная миграция. Техногенная миграция. Литература: Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды [Текст]: Учебное пособие / Л.Ф. Голдовская. – М.: Мир, 2006. – 296 с. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. Сапожников, Ю.А. Радиоактивность окружающей среды [Текст] / Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н. Калмыков. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. –286 с. Фюлленберг, Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию [Текст] / Г. Фюлленберг; Пер. с нем. А. В. Очкина; Под ред. К. Б. Заборенко. – М.: Мир, 2007. – 232 с. Задание для самостоятельной работы: Классифицируйте элементы по типам миграций
Тема: 6.1. Миграция химических элементов Семинар: «Миграция химических элементов» Основные вопросы: 1. Механизмы механической миграции 2. Механизмы физико-химической миграции 3. Механизмы биогенной миграции 4. Механизмы техногенной миграции Литература: 1. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды [Текст]: Учебное пособие / Л.Ф. Голдовская. – М.: Мир, 2006. – 296 с. 2. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 15
3. Сапожников, Ю.А. Радиоактивность окружающей среды [Текст] / Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н. Калмыков. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. –286 с. Контрольные вопросы: 1. Стадии механической миграции 2. Стадии биогенной миграции 3. Стадии техногенной миграции Задание для самостоятельной работы: Какие типы миграций протекают в различных геосферах Земли? Тема: 6.2. Биогеохимические циклы Контрольные вопросы: 1. Глобальные биогеохимические циклы. 2. Круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере. 3. Осадочный цикл с резервным фондом в земной коре. 4. Круговорот веществ с обменным фондом. 5. Биотический круговорот. 6. Круговорот воды в природе Литература: 1. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды [Текст]: Учебное пособие / Л.Ф. Голдовская. – М.: Мир, 2006. – 296 с. 2. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 3. Фюлленберг, Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию [Текст] / Г. Фюлленберг; Пер. с нем. А. В. Очкина; Под ред. К. Б. Заборенко. – М.: Мир, 2007. – 232 с. Задание для самостоятельной работы: Зарисуйте в тетради схему глобального круговорота углерода, кислорода и водорода. Как эти круговороты связаны между собой? Тема: 6.2. Биогеохимические циклы Лабораторная работа: «Биогеохимические циклы» Оборудование: таблицы, схемы, рисунки Задание: зарисуйте в тетради схемы круговоротов серы, азота, фосфора, мышьяка и ртути. В каких геосферах больше всего накапливаются эти элементы?
1. 2. 3. 4. 5.
Тема: 6.3. Круговорот биогенных элементов Контрольные вопросы: Круговорот азота, Круговорот фосфора. Круговорот серы. Круговорот углерода. Круговорот магния и кальция в природе. Литература: 16
1. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды [Текст]: Учебное пособие / Л.Ф. Голдовская. – М.: Мир, 2006. – 296 с. 2. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 3. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Задание для самостоятельной работы: Какие элементы в большей степени накапливаются в организме рыб, птиц, человека? Тема: 6.3. Круговорот биогенных элементов Семинар: «Круговорот биогенных элементов» Основные вопросы: 1. Накопление фосфора в океане 2. Возврат фосфора на сушу 3. Глобальный круговорот кислорода и водорода Литература: 4. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды [Текст]: Учебное пособие / Л.Ф. Голдовская. – М.: Мир, 2006. – 296 с. 5. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 6. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с. Контрольные вопросы: 1. Сколько тонн углерода откладывается на дне океанов за год? 2. Накопление фосфора в тканях рыб Задание для самостоятельной работы: Почему круговорот фосфора наиболее разорван по сравнению с остальными элементами?
Примерная тематика рефератов 1.Биогенные элементы – связующее звено между живой и неживой природой. 2.Круговорот азота в природе. 3.Круговорот фосфора в природе. 4.Круговорот кислорода в природе. 5.Круговорот углерода в природе. 6.Круговорот серы в природе. 7.Круговорот тяжелых металлов в природе. 8.Круговорот железа в природе. 9.Круговорот углекислого газа. 10.Круговорот метана. 11.Круговорот воды в природе. 12.Химические реакции в атмосфере и ее защитные свойства. 13.Озон в атмосфере. 17
14.Влияние атмосферы на климат, температуру и давление. 15.Химические реакции в гидросфере. 16.Причины возникновения парникового эффекта. 17.Роль фитопланктона в процессах «дыхания» океана. 18.Влияние микроорганизмов на процессы растворения, осаждения веществ в мировом океане. 19.Химические реакции в почве, земной коре, мантии и ядре. 20.Взаимосвязь солнечной энергии и биосферы. 21.Фотосинтез. 3.3. Перечень основной и дополнительной литературы Основная литература 1. Батян А.Н., Фрумин Г.Т., Базылев В.Н. Основы общей и экологической токсикологии: учебное пособие: СпецЛит, 2009 г. 352 с. 2. Братчикова И. Г. Физико-химические основы инженерной экологии. Курс лекций. Учеб. пособие. Часть I. Охрана атмосферы. М.: Российский университет дружбы народов, 2011. - 124 с. 3. Егоров В.В. Экологическая химия / В. В. Егоров. - СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2009. - 181 с. 4. Ложниченко О. В. Экологическая химия : учеб. пособие / О. В. Ложниченко, И. В. Волкова, В. Ф. Зайцев. - М. : Академия, 2008. - 265 с. Дополнительная литература 1. Задачи и вопросы по химии окружающей среды [Текст] / Н. П. Тарасова [и др.]. – М.: Мир, 2007. – 368 с. 2. Голдовская, Л.Ф. Химия окружающей среды [Текст]: Учебное пособие / Л.Ф. Голдовская. – М.: Мир, 2006. – 296 с. 3. Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат, 2008. – 303 с. 4. Исидоров, В. А. Органическая химия атмосферы [Текст] / В. А. Исидоров. – С.П., Химиздат. 2007. – 351 с. Сапожников, Ю.А. Радиоактивность окружающей среды [Текст] / Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н. Калмыков. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. –286 с. 5. Фюлленберг, Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию [Текст] / Г. Фюлленберг; Пер. с нем. А. В. Очкина; Под ред. К. Б. Заборенко. – М.: Мир, 2007. – 232 с. 6. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ [Текст] / Под общей ред. проф. Е. В. Барановского. – М.: Наука, 2010. – 176 с.
18
4. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И ФОРМЫ ТЕКУЩЕГО, ПРОМЕЖУТОЧНОГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ по дисциплине «Экологическая химия» 4.1. Основные требования к уровню освоения аспирантами содержания дисциплины «Экологическая химия» Программа дисциплины «Экологическая химия» определяет совокупность необходимых для профессиональной подготовки знаний, навыков и умений, которыми должен обладать аспирант в соответствии с требованиями ФГТ. По завершении курса аспирант должен: Знать: – основные понятия химии окружающей среды; – химический состав геосфер и биосферы; – химические реакции, протекающие в окружающей среде; – особенности химических процессов, протекающих в разных средах; – биогеохимические циклы биогенных элементов; – основные направления деструкции и биотрансформации загрязняющих веществ. Уметь: – решать расчетные задачи по основным разделам химии окружающей среды; – записывать уравнения химических реакций, протекающих в окружающей среде; – моделировать химические процессы, происходящие в природе. Владеть: знаниями об экологических проблемах; умениями написания уравнения химических реакций, протекающих в природных средах. 4.2. Формы текущего промежуточного и итогового контроля Итоговый контроль проводится в форме зачета. Примерный перечень вопросов к зачету 1.Предмет «Экологическая химия». 2.Экологические проблемы химии атмосферы. 3.Понятие биосферы, ее границы. 4.Показатели качества воды в системе экологического мониторинга. 5.Многообразие связей между компонентами биосферы. 6.Круговорот фосфора в природе. 7.Физико-химические процессы живой материи. 8.Состояние земельных ресурсов Кировской области. 9.Состав, строение и характеристика атмосферы Земли. 19
10. Проблемы загрязнения почв. 11.Химические реакции в атмосфере. 12.Круговорот кислорода в природе. 13.Общая характеристика и функция озонового слоя. 14.Круговорот азота в природе. 15.Радиоактивное загрязнение атмосферы. 16.Вода в природе. 17.Перемещение загрязнителей в пределах одной среды и переход из одной среды в другую. 18.Происхождение всех вод Земли. Роль воды в биосфере. 19.Кислотные дожди. 20.Земные ресурсы. 21.Круговорот воды в природе. 22. Мировой океан. 23.Круговорот углерода в природе. 24.Пресная вода. 25.Понятие о веществах-загрязнителях. Классификация загрязнителей. Пути миграции веществ-загрязнителей в биосфере. 26.Подземная гидросфера. 27.Круговорот тяжелых металлов. 28.Биологическая вода. Понятие «ювенильной» воды. Влияние микроорганизмов на природные процессы растворения, выщелачивания, выпадения в осадок, на ионный обмен, ход окислительно-восстановительных реакций. Роль планктона в процессах фотосинтеза. 29.Круговорот магния в природе. 30.Чистая и загрязненная вода. Показатели качества воды. 31.Круговорот кальция в природе. 32.Антропогенные нарушения биогеохимических круговоротов. 33.Водные ресурсы Кировской области. 34.Защитные функции атмосферы. 35.Круговорот серы в природе. 36.Проблемы и способы очистки питьевых вод. 37.Почвы, их эволюция. Химический состав почв. 38.Миграция химических элементов. 39.Хемосфера. Ксенобиотики. Поллютанты. Экотоксиканты. Суперэкотоксиканты. 40.Типы загрязнения воды. 41.Литосфера. Строение земли, геосферы, объем, масса. Химические элементы и минералы земной коры. Горные породы. Руды. 42.Химические способы очистки воды. 43.Основные типы реакций превращения посторонних веществ, происходящих в окружающей среде. 44. Полезные ископаемые и охрана недр в Кировской области. 45.Глобальные биогеохимические циклы. 20
Примерный перечень вопросов к 1. Химия биосферы. 2. Экологические проблемы атмосферы. 3. Биогеохимические циклы.
кандидатскому экзамену
21