иНФО. Инфо. Введение. Окружающая среда и ее объекты

• Название: Введение. Окружающая среда и ее объекты
• Дата: 27.04.2021
• Размер: 44.18 Kb.
• Имя файла: Инфо.docx
• Тип: Задача; #199232
• страница: 1 из 3

Введение. Окружающая среда и ее объекты.

Окружающая среда и ее объекты. Биогеохимические циклы в биосфере. Причины нарушения экологического равновесия. Мониторинг — международная система мер по выяснению вклада антропогенных факторов в экологический кризис и разработка способов их определения и контроля. Роль аналитической химии в решении основных экологических проблем, связанных с состоянием объектов окружающей среды. Общегосударственная, научная, всенародная задача контроля и охраны окружающей среды.

Составные части биосферы: вода, воздух, почвы. Общее состояние аналитического контроля объектов окружающей среды в нашей стране и за рубежом.

Проблема экологической безопасности - одна из острейших проблем всего человечества. Интенсивными темпами идет истощение природных ресурсов: сокращаются запасы нефти и природного газа, вырубаются леса, исчезают многие виды растений и животных. Массовое применение удобрений и ядохимикатов при выращивании пищевых культур, выбросы токсичных элементов от промышленных предприятий и автотранспорта, повреждения нефтепроводов, загрязнение радионуклидами – все эти факторы способствуют ухудшению экологического состояния окружающей среды, в частности почвенного покрова и водоемов. Это в свою очередь, может оказать негативное воздействие на здоровье человека (растет число заболеваний, вызванных неблагоприятной экологической обстановкой), отрицательно отразиться на качестве и количестве получаемого урожая.

Для предотвращения экологической катастрофы необходимы жесткие меры контроля хозяйственной деятельности человека. Этим целям служит экологическая экспертиза любых проектов, способных нанести вред природе, и постоянный мониторинг объектов окружающей среды. Контроль за состоянием окружающей среды требует анализа воды, почвы, грунта и т.д. на содержание в них тяжелых металлов и токсичных элементов. Анализ почвы и воды позволяет оценить общее экологическое состояние и безопасность обследуемой территории, узнать химический состав, качество и пригодность территории для осуществления сельскохозяйственной деятельности или строительства жилого комплекса. Ряд тяжелых металлов и токсичных элементов, таких как ртуть, свинец, мышьяк, кадмий, обладают высокой кумулятивной способностью в организме животных и человека. Поэтому в результате загрязнения этими металлами воды, почвы и растений, наибольшей опасности подвергаются именно конечные звенья пищевой цепи, в том числе человек.

Для определения содержания химических элементов в объектах окружающей среды используются различные методы анализа. Атомно-абсорбционный с электротермической атомизацией обладает высокой чувствительностью, однако требует достаточно много времени при анализе большого количества элементов. Атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой гораздо менее времязатратный, однако уступает в чувствительности атомно абсорбционному с электротермической атомизацией. Универсальным, быстрым и высокочувствительным является масс-спектрометрический метод с индуктивно-связанной плазмой. Появление на рынке относительно недорогих квадрупольных масс-спектрометров оснащенных колизийно-реакционными ячейками сделало данный метод анализа наиболее популярным в последнее время.
Цели освоения курса
Курс «Методы анализа объектов окружающей среды» представляет собой интегрированную научную дисциплину, основным предметом изучения которой является компетентная ориентация: в современных инструментальных методах анализа и исследования воды, воздуха, почв; способах отбора и подготовки к анализу различных объектов окружающей среды; оценке преимуществ и недостатков современных методов анализа неорганических и органических макро- и микрокомпонентов.

Необходимость изучения этого курса обусловлена ростом озабоченности общественности глобальными загрязнениями окружающей природной среды негативными последствиями антропогенной деятельности.

Основная цель курса заключается в формирование универсальной и профессиональной компетенций у студентов через освоение базовых представлений об особенностях объектов анализа; современных методов, применяемых для анализа различных реальных объектов: вод, воздуха, почв; подходов к выбору наиболее эффективных методов определения компонентов анализируемых объектов в соответствии с поставленной задачей; квалифицированное применение выбранных методов и методик на практике.
Место курса в структуре ОП
Курс «Методы анализа объектов окружающей среды» относится к дисциплинам по выбору части, формируемой участниками образовательных отношений, преподается в 6 семестре.

Материал дисциплины базируется на знаниях по аналитической химии, математике, методах математической статистике в химии, физической химии, неорганической химии.

Требования к дисциплинам учебного плана, предшествующим данному модулю:

Знать:

1) Основные классы неорганических и органических соединений, их свойства, превращения и изменения;

2) Сущность и теоретические основы основных классических и современных аналитических методов;

3) Способы выражения концентраций веществ в растворах, уметь их пересчитывать, готовить растворы различных концентраций;

4) Физико-химические законы массопереноса и свойств химических веществ.

Владеть:

Основными навыками работы по классическим и физикохимическим методам анализа: титриметрии, спектрофотометрии, потенциометрии, вольтамперометрии и др.

Уметь:

Измерять значения показаний основных приборов основных аналитических методов и строить соответствующие зависимости.


3. Результаты обучения по дисциплине

Наименование компетенции	Наименование индикатора (индикаторов) достижения	Результаты обучения
Способен определять круг задач в рамках поставленной цели и выбирать оптимальные способы их решения, исходя из действующих правовых норм, имеющихся ресурсов и ограничений	1.1 Формулирует в рамках поставленной цели проекта совокупность взаимосвязанных задач, обеспечивающих ее достижение. Определяет ожидаемые результаты решения выделенных задач. 2.1 Проектирует решение конкретной задачи проекта, выбирая оптимальный способ ее решения, исходя из действующих правовых норм и имеющихся ресурсов и ограничений. 3.1 Решает конкретные задачи проекта заявленного качества и за установленное время 4.1 Публично представляет результаты решения конкретной задачи проекта.	знать: - закономерности процессов в окружающей среде, определяющие химический состав объектов окружающей среды; - причины необходимости контроля качества объектов окружаюшей среды; уметь: - компетентно ориентироваться и обоснованно выбирать методы анализа конкретных объектов с учетом поставленных задач; владеть: - приемами обработки данных химического анализа объектов окружающей среды и их представления в виде отчетов.
Способен осуществлять контроль качества сырья, компонентов и выпускаемой продукции химического назначения под руководством специалистов более высокой квалификации	1.1 Выбирает методы и средства контроля качества, сырья, компонентов и выпускаемой продукции химического назначения на соответствие требуемой нормативной документации 2.1 Выполняет стандартные операции на типовом оборудовании для характеристики сырья, промежуточной и конечной продукции химического производства. 3.1 Составляет протоколы испытаний, отчеты о выполненной работе по заданной форме 4.1 Осуществляет контроль точности аналитического оборудования на соответствие требуемой нормативной документации	знать: - особенности химического состава и свойств различных объектов окружающей среды (воды, воздуха, почв); - основы классических и современных методов аналитической химии; уметь: - квалифицированно осуществлять пробоотбор и пробоподготовку различных объектов окружающей среды; - квалифицированно применять выбранные методы и методики анализа объектов окружающей среды на практике; - выполнять стандартные операции на типовом аналитическом оборудовании; владеть: - основными методами и методиками анализа различных по составу и агрегатному состоянию объектов окружающей среды.

4. Структура и содержание дисциплины: Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов, из них 54 часов аудиторные (14 часов лекционные, 40 часов лабораторные), 18 часов – самостоятельная работа, 36 часов – экзамен.

№ п/п	Раздел	Се местр	Нед еля	Виды учебной работы				Формы теку щего конт роля
				Лекции	Лабора- торные	Самостоя- тельные	Кон тро ль
1	Введение. Объекты окружающей среды, их классификация.	8	1	2	5	4		Выборочный опрос
2	Анализ природных и сточных вод	8	2-3	4	10	4		Выборочный опрос
3	Особенности анализа почв	8	4-5	4	10	4		Выборочный опрос
4	Особенности анализа воздуха. Внелабораторный экспресс-анализ.	8	6-7	4	10	4
5	Применение тест-методов в решении экологических задач	8	8	-	5	2
	Промежуточная аттестация	8					36	Экзамен
	Итого – 108 часов			14	40	18	36

Тема 1.1. Классификация различных типов вод по минерализации. Химический состав природных вод: главные ионы (макрокомпоненты), биогенные элементы, органические вещества„микроэлементы, растворѐнные газы. Содержание в природных водах, источники поступления, формы миграции. Неоднородность и изменчивость химического состава природных вод. Причины, порождающие эти особенности, и факторы, их сглаживающие.

Тема 1.2. Представительность проб воды. Пробоотбор, консервация и хранение проб воды в соответствии с нормативными документами.

Техника отбора проб. Выбор места для отбора проб воды для различных водных источников. Виды отбора проб. Виды проб. Способы отбора проб. Сосуды для отбора и хранения проб. Способы консервации проб воды в зависимости от целей анализа. Основные химические консерванты.

Тема 1.3. Пробоподготовка. Способы разрушения органических соединений в пробах воды: озоление, мокрое сжигание, УФ-облучение. Условия применения, достоинства и недостатки каждого метода.

Концентрирование микрокомпонентов: выпаривание, отгонка летучих компонентов, осаждение и соосаждение, экстракция, сорбция, флотация и вымораживание. Основные достоинства и недостатки каждого метода.

Тема 1.4. Основные и суммарные показатели качества воды. Способы определения основных характеристик качества воды: рН, грубодисперсных примесей, кислотности, щелочности, сухого и прокалѐнного остатков.

Основные характеристики и способы определения суммарных показателей качества воды: суммарное содержание тяжѐлых металлов, общий углерод, общая сера, ХПК, БПК. хлороѐмкость и другие.

Тема 1.5. Современные методы анализа вод. Современное состояние и перспективы развития.

Фотометрические методы в анализе природных и сточных вод. Основные направления совершенствования методов для оценки качества вод. Развитие тест-методов для характеристики качества водных объектов.

Использование кинетических методов исследования для определения форм миграции микроэлементов и возможности определения их содержания.

Возможности атомно-абсорбционного и атомно-эмиссионного методов при анализе природных вод.

Тема 1.6. Анализ органических соединений. Основные направления использования метода газовой хроматографии в анализе вод: метод прямого определения и сочетания с методами предварительного концентрирования.

Люминесцентный анализ как метод определения основных классов и отдельных токсичных веществ поверхностных вод: прямая, косвенная люминесценция и использование эффекта Шпольского при определении содержания органических соединений. Хромато-массспектрометрический метод в анализе органических соединений ООС: возможности, достоинства и преимущества метода.

Тема 1.7. Сточные воды как источники загрязнения природных вод. Особенности анализа городских сточных вод. Способы гомогенизации образцов сточных вод. Способы выражения результатов анализа ООС.
Раздел 2. Особенности анализа почв.

Тема 2.1. Почва как объект анализа. Характеристика химического состава почв: минеральные, органические и органоминеральные (биофильные) компоненты почв. Содержание их в почвах и источники поступления.

Тема 2.2. Виды химического анализа почв в зависимости от целей исследования и типов почв:

- валовый анализ почв; - анализ водной вытяжки;

- определение минеральной компоненты почв;

- определение катионообменной способности почв;

- определение микроэлементов, подвижных соединений, кремнекислоты и полуторных оксидов.

Тема 2.3. Основные проблемы анализа почв и пути их решения. Пробоотбор. Основные приемы вскрытия проб почв. Автоматизация валового анализа почв. Разработка критериев качества и принципы нормирования химических соединений в почвах.
Раздел 3. Особенности анализа воздуха.

Тема 3.1. Состав атмосферного воздуха и главные источники его загрязнения. Воздух рабочей зоны как источник загрязнения атмосферного воздуха. Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и жизнедеятельность человека.

Тема 2.3. Санитарный надзор и аналитический контроль за уровнем загрязнения воздуха рабочей зоны и атмосферного воздуха. Основные нормируемые показатели качества воздуха.

Тема 3.3. Основная схема определения загрязняющих веществ в воздухе. Способы отбора проб воздуха, извлечения, разделения, и идентификации загрязнителей. Обзор методов определения химического состава воздуха, современное состояние и перспективы их развития. Основные проблемы анализа воздуха и возможные пути их решения.

Раздел 4. Внелабораторный экспресс-анализ.

Оперативный анализ воды. Определение суммарных показателей с помощью тест-систем: жесткость воды, общая щелочность и кислотность, суммарное содержание тяжелых металлов, активный хлор и другие. Определение содержания катионов с помощью тест-систем различных типов: индикаторных порошков, индикаторных трубок, РИБ и др. Применение меланж-ксерогелей для создания тест-систем в виде индикаторных порошков и трубок для определения содержания различных ионов металлов в объектах окружающей среды. Автоматизация анализа.

Тест-методы определения содержания анионов в различных природных и промышленных объектах. Тест-методы определения содержания органических веществ в природных объектах. Тестопределение химического потребления кислорода, биохимического потребления кислорода. Тест-методы определения общего азота, органического углерода, галогенов, углеводородов и некоторых других токсичных органических соединений.

Обнаружение и идентификация отравляющих и взрывчатых веществ в полевых условиях. Классификация основных отравляющих веществ. Индикаторные реакции на отравляющие вещества. Современные методы определения отравляющих веществ в автоматических полевых сигнализаторах: хроматографические, эмиссионные методы; сенсоры на поверхностных акустических волнах; спектрометрия ионной подвижности; дистанционные методы. Общая характеристика основных взрывчатых веществ. Эффективность улавливания их паров. Приемы концентрирования. Вихревой дистанционных отбор проб. Повышение специфичности определения. Основные обнаружители-анализаторы взрывчатых веществ.

Полевой анализ геологических объектов. Литохимический, гидрогеохимический, атмогеохимический и биогеохимический методы поисков рудных месторождений. Применение различных методов обнаружения элементного состава геологических пород: рентгеновский анализ и рентгенорадиометрический анализ; гамма-спектрометрические методы; полевой, пешеходный, автомобильный и аэрогаммаметоды, гамма-каротаж; каротаж нефтегазовых скважин; полевой аманационный метод; атомно-эмиссионный анализ.

Анализ космических объектов. Исследование Солнечной системы методами масс- и рентгенофлуоресцентной спектрометрии. Общие принципы действия и основные схемы масс-спектрометров, рентгеновских спектрометров. Дистанционные измерения со спутников и пролетных аппаратов, с околоземных орбит. Исследование поверхности Марса методом Мессбауэровской спектроскопии. Применение ядернофизических методов.

Некоторые экспресс-методы агрохимического анализа. Примеры экспресс-методов определения нитратов, фосфатов, калия в растительных объектах.

Оперативный контроль загрязнений атмосферного воздуха. Приоритетные загрязнители атмосферы, содержащиеся в выбросах промышленных предприятий. Системы мониторинга и их возможности. Определение концентрации озона в верхних слоях атмосферы. Индикаторные трубки для анализа воздуха. Контроль утечек газа из газопроводов и других технических устройств. Приборы для определения концентрации метана. Дистанционные методы и системы. Определение вредных веществ в газовых выбросах автотранспортных средств. Приборное обеспечение.