Главная страница
Навигация по странице:

  • 1 Содержание и краткое описание курса лекций «Анализ объектов окружающей среды» .............................................................................................. 3

  • 2 Содержание и краткое описание лабораторных работ в рамках курса «Анализ объектов окружающей среды» .......................................................... 10

  • 3 Краткое руководство по выполнению самостоятельной работы ........... 11 4 Перечень рекомендуемой литературы ......................................................... 12

  • 3 Краткое руководство по выполнению самостоятельной работы

  • 4 Перечень рекомендуемой литературы

  • АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. Анализ объектов окружающей среды


    Скачать 478.1 Kb.
    НазваниеАнализ объектов окружающей среды
    Дата01.04.2022
    Размер478.1 Kb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаАНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.pdf
    ТипРеферат
    #434455

    АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ
    ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

    1
    СОДЕРЖАНИЕ
    Введение
    ............................................................ Ошибка! Закладка не определена.
    1 Содержание и краткое описание курса лекций «Анализ объектов
    окружающей среды» .............................................................................................. 3
    1.1 Введение .......................................................................................................... 4 1.2 Характеристика атмосферы. Пробоотбор и пробоподготовка газовых матриц .................................................................................................................... 5 1.3 Характеристика вод. Пробоотбор и пробоподготовка жидких матриц .... 5 1.4 Характеристика почв. Пробоотбор и пробоподготовка твердых матриц . 6 1.5 Хроматографические методы анализа объектов окружающей среды ...... 7 1.6 Электрохимические методы анализа объектов окружающей среды ....... 7 1.7 Оптические методы анализа объектов окружающей среды ...................... 8 1.8 Методы автоматизации анализа .................................................................... 9 1.9 Биологические методы анализа .................................................................. 10
    2 Содержание и краткое описание лабораторных работ в рамках курса
    «Анализ объектов окружающей среды» .......................................................... 10
    2.1 Анализ водных объектов ............................................................................. 11 2.2 Анализ почв ................................................................................................... 11
    3 Краткое руководство по выполнению самостоятельной работы ........... 11
    4 Перечень рекомендуемой литературы ......................................................... 12

    2
    Введение
    Дисциплина «Анализ объектов окружающей среды» ставит целью освоение студентами основных подходов к анализу природных объектов: воздуха, вод, почв, как на основные компоненты, так и на элементытоксиканты. Курс входит в структуру дисциплин, направленных на формирование у студентов экологического мышления, развивает и закрепляет у студентов умение грамотно спланировать эксперименты по анализу объектов окружающей среды (ООС).
    В рамках представленной дисциплины освещены следующие вопросы: классификация и характеристика объектов окружающей среды; способы санитарно-гигиенического нормирования различных соединений в ООС; описание способов и правил пробоотбора и пробоподготовки ООС; характеристика и использование на примере конкретных методик выполнения измерений физико-химических методов для анализа объектов окружающей среды; классификация и характеристика способов автоматизации физико-химических методов анализа; характеристика тестметодов, используемых при экспресс-анализе ООС.
    По завершению курса дисциплины студенты должны знать правила пробоотбора и пробоподготовки вод, воздуха, почв. Ориентироваться в физико-химических методах анализа, знать принцип методов, основные узлы используемого оборудования, особенности метрологического обеспечения средств измерений. Уметь предложить оптимальные схемы анализа объектов окружающей среды с учетом возможностей и оснащения химической лаборатории. Уметь грамотно прокомментировать получаемые в лаборатории результаты с учетом метрологических характеристик используемых методик выполнения измерений, значений предельно-допустимых концентраций соединений в конкретном объекте и т.д.

    3
    1
    Содержание и краткое описание курса лекций «Анализ
    объектов окружающей среды»
    Стремительный рост деятельности человека за последние сто лет, связанный с чрезмерным расходованием природных ресурсов, эксплуатацией пахотных земель, пастбищ, лесных массивов, привел в настоящее время к существенному увеличению промышленных и бытовых отходов, к загрязнению природной среды, истощению недр, сокращению видового разнообразия животного и растительного мира. Продолжающееся загрязнение объектов окружающей среды постепенно приобретает глобальный характер, что приводит к ухудшению экологической обстановки во всем мире за счет увеличения концентрации веществ-загрязнителей.
    Под веществами-загрязнителями (токсикантами) окружающей среды понимают такие вредные вещества, которые распространяются в окружающей среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения, оказывая более или менее скрытое вредное воздействие на животных, растения и человека. К числу наиболее опасных для здоровья человека загрязнителей окружающей среды относятся полихлорированные диоксины и дифенилы, полиароматические углеводороды, хлор- и фосфорсодержащие пестициды и др. Крайне опасными токсикантами являются тяжелые металлы и их соединения.
    Защита окружающей среды предполагает постоянный аналитический контроль (мониторинг) множества разных объектов, включая воды
    (поверхностные, морские, речные, озерные), воздух (в том числе аэрозоли, пыли, туманы, дымы), почвы и донные отложения, растения, сельскохозяйственную продукцию, пищевые продукты, корма, ткани животных и человека. Основная задача аналитического контроля заключается в том, чтобы получить объективную информацию о содержании вредных компонентов в среде обитания. Химический анализ позволяет выявить загрязненный объект окружающей среды, вещества-загрязнители и оценить степень загрязненности, дает сведения об источниках и путях попадания

    4
    загрязнителей в воды, почву и воздух. Только данные аналитического контроля могут обеспечить реальную возможность управления чистотой окружающей среды и указать момент необходимого вмешательства для ее защиты.
    В рамках курса «Анализ объектов окружающей среды» с целью формирования у студентов экологического мышления, развития умения грамотно спланировать эксперименты по анализу объектов окружающей среды (ООС) будет рассмотрена классификация ООС, классификация загрязняющих веществ и источники их попадания в окружающую среду, методы пробоотбора, пробоподготовки и аналитическиого мониторинга
    ООС.
    В настоящих методических указаниях представлен перечень тем и конкретных вопросов, рассматриваемых в рамках курса «Анализ объектов окружающей среды», перечень лабораторных занятий, предусмотренных в рамках курса, направленных на развитие экспериментальных навыков студентов и на закрепление теоретического материала, а также список рекомендуемой литературы для подготовки к экзамену.
    1.1 Введение
    В рамках вводных лекций предусмотрено рассмотрение следующих вопросов:
    - законодательные и нормативные акты, регламентирующие обязательный контроль за анализом объектов окружающей среды;
    - основные компоненты природной среды, классификация объектов окружающей среды: атмосфера, гидросфера, литосфера; законы и принципы функционирования биосферы; cпособность биосферы к саморегуляции и самоподдерживанию;
    - классификация загрязняющих веществ по виду воздействия на живой организм и механизму токсического действия; механизмы

    5
    совместного действия токсикантов; санитарно-гигиенические и экологические нормативы качества окружающей среды (предельно- допустимые концентрации); источники загрязняющих веществ; научно- технические нормативы выбросов и сбросов вредных веществ (ПДВ м ПДС);
    - цели и задачи анализа объектов окружающей среды; информационноаналитическая схема анализа объектов окружающей среды; контроль качества результатов химического анализа.
    1.2
    Характеристика атмосферы. Пробоотбор и пробоподготовка
    газовых матриц
    В рамках лекций по представленному вопросу рассматриваются следующие вопросы:
    - общая характеристика атмосферы; естественные и антропогенные источники загрязнения атмосферы; показатели, используемые для санитарногигиенической оценки воздушной зоны (ПДК химического вещества в воздухе рабочей зоны, ПДК максимально разовая в воздухе населенных мест, ПДК среднесуточная в воздухе населенных мест и др.);
    - отбор проб воздуха на стационарных, передвижных и подфакельных постах; методы отбора и пробоподготовки проб воздуха: фильтрация, адсорбция, абсорбция, криогенное концентрирование, пассивных пробоотбор; общая схема подготовки проб воздуха.
    1.3
    Характеристика вод. Пробоотбор и пробоподготовка жидких
    матриц
    Рассматриваемые вопросы в рамках лекций:
    - классификация вод по концентрации растворенных веществ, по практике водоиспользования, по критериям качества; агрессивность воды, биоиндикация, сапробность, токсобность; источники загрязнения вод; показатели, используемые для санитарно-гигиенической оценки вод (ПДК в

    6
    воде водоема, биохимическая потребность в кислотроде, химическая потребность в кислороде и др.);
    - общие принципы отбора проб воды; виды отбора проб – разовый, серийный (зональный, периодический); простые и смешаные пробы; отбор проб: а) из рек и ручьев; б) из водохранилищ, озер и прудов: в) из родников, колодцев, скважин; г) дождевой воды, снега, льда; д) из водопроводной сети; е) сточных вод; хранение и консервация проб;
    - методы пробоподготовки: выпаривание, перегонка с водяным паром
    (кодистилляция), вымораживание, соосаждение, мембранное разделение, экстракция (жидкостная, газовая, твердофазовая); общая схема подготовки проб воды.
    1.4
    Характеристика почв. Пробоотбор и пробоподготовка твердых
    матриц
    Рассматриваемые вопросы в рамках лекций:
    - общая характеристика почв; факторы почвообразования.: почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф, время, воды (почвенные и грунтовые), хозяйственная деятельность человека; строение почвенного профиля; органический (грубый гумус, модер, гумус) и неорганический состав твердого вещества почвы; компоненты гумуса – фульвокислоты, гуминовые кислоты, гумин; почвенный раствор; почвенный воздух;
    - источники загрязнения почвы; показатели, используемые для санитарно-гигиенической оценки почвы (ПДК в пахотном слое почвы и др.);
    - отбор проб почвы: метод конверта, метод рандомизации; приготовление средней лабораторной пробы методом квартования; методы пробоподготовки почв: сухая и мокрая минерализация, избирательное растворение, экстракция (жидкостная, газовая), сверхкритическая флюидная экстракция; общая схема подготовки проб почвы.

    7
    1.5
    Хроматографические методы анализа объектов окружающей
    среды
    Хроматографические методы анализа занимают одно из ключевых мест при анализе суперэкотоксикантов. Возможность использования методов для анализа газовых и жидких фаз на содержание органических и неорганических примесей в широком диапазоне концентраций обеспечивает их широкое распространение эколого-аналитическом мониторинге.
    В рамках лекций рассматриваются следующие вопросы:
    1.5.1 Газовая хроматоргафия
    Вопросы в рамках лекций: хроматографическое удерживание
    (абсолютное и приведенное времена удерживания, индексы удерживания
    Ковача); эффективность разделения; cелективность разделения; принципиальная схема газового хроматоргафа; устройство для ввода газовых и жидких проб; типы колонок в газовой хроматографии, их основные характеристики; принцип работы, характеристики и область применения детекторов (катарометр, пламенно-ионизационный, электронного захвата, термоионный, пламенно-фотометрический, масс-спектрометрический,
    ИКФурье-спектроскопический).
    1.5.2 Жидкостная хроматография
    Вопросы в рамках лекций: разновидности жидкостной хроматографии: адсорбционная, распределительная, ионообменная, ион-партая; неподвижные фазы для жидкостной хроматографии. высокоэффективная жидкостная хроматоргафия (ВЭЖХ); принципиальная схема ВЭЖХ; устройства отбора пробы, насосы, колонки, детекторы (дифференциальный рефрактометр,
    УФдетектор, спектрофотометр, кондуктометр).
    1.6 Электрохимические методы анализа объектов окружающей среды
    Электрохимические методы анализа (электроанализ), в основе которых лежат электрохимические процессы, занимают достойное место среди

    8
    методов контроля состояния окружающей среды, так как способны обеспечить определение огромного числа как неорганических, так и органических экологически опасных веществ. Для них характерны высокая чувствительность и селективность, быстрота отклика на изменение состава анализируемого объекта, легкость автоматизации и возможность дистанционного управления. Методы не требуют дорогостоящего аналитического оборудования и могут применяться в лабораторных, производственных и полевых условиях. В рамках лекций будут рассмотрены два электроаналитических метода - вольтамперометрия, потенциометрия, а также их роль методов в контроле загрязнения объектов окружающей среды.
    Вопросы, рассматриваемые в рамках лекций:
    -
    потенциометрический метод: прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование; индикаторные электроды и электроды сравнении; потенциометрические методики анализа объектов окружающей среды;
    -
    вольтамперометрический метод анализа: классификация электродов в вольтамперометрии; преимущества и недостатки твердых электродов по сравнению с ртутным; классическая полярография на ртутном капающем электроде; морфология полярограммы: потенциал полуволны и др.; современные разновидности вольтамперометрии (полярографии): вольтамперометрия с быстрой разверткой потенциала (осцилографическая, циклическая), ипульсная полярография (нормальная и дифференциальная), переменно-токовая вольтамперометрия
    (синусоидальная, квадратноволновая); инверсионная вольтамперометрия; примеры методик анализа объектов окружающей среды методоми вольтамперометрии.
    1.7 Оптические методы анализа объектов окружающей среды
    Оптические методы анализа являются наиболее распространенными методами, используемыми при экологическом мониторинге ООС.Наряду с классической спектрофотометрией, широкое использование получили

    9
    атомно-абсорбционная и эмиссионная (флуоресцентная) спектрометрия.
    Перечисленные методы позволяют определять большое число химических элементов в неорганических и органических матрицах с крайне низкими пределами обнаружения (при абсолютных содержаниях приблизительно 10
    -14
    нг). Повышению чувствительности определений этими методами способствуют простейшая предварительная пробоподготовка или концентрирование (экстракция, упаривание проб воды и т.п.).
    Рассматриваемые вопросы в рамках лекций:
    - атомно-абсорбционная спектроскопия: однолучевые и двулучевые атомно-абсорбционные анализаторы, ключевые узлы, краткая характеристика; возможности и ограничения метода;
    - эмиссионный спектральный анализ: атомно-эмиссионные спектрометры, краткая характеристика основных узлов; возможности и ограничения метода;
    - флуориметрия, возможности и ограничения метода;
    - примеры методик анализа объектов окружающей среды с использованием методов атомно-абсорбционной, атомно-эмиссионной спектроскопии, спектрофотометрии, флуориметрии.
    1.8 Методы автоматизации анализа
    Необходимость экологического мониторинга в течение длительного периода времени, большое число однотипных пробы, подлежащих анализу, требует использования систем и методов автоматизации. В рамках темы рассмотрены способы автоматизации однотипных измерений, их преимущества и ограничения.
    Рассматриваемые вопросы в рамках лекций: анализаторы дискретного действия; непрерывный проточный анализ; проточно-инжекционный анализ; теоретические основы методов; принципиальные схемы анализаторов.

    10
    1.9 Биологические методы анализа
    Оценка состояния окружающей среды с помощью наблюдений за живыми системами (организмами, популяциями, сообществами и т.п.) – биомониторинг имеет большой исторический опыт.
    В настоящее время в практике экологического мониторинга широко используется так называемая «биоиндикация», основанная на исследовании реакции на изменение окружающей среды целостных нативных биосистем.
    Не менее широко используется «биотестирование» - раздел биомониторинга, занимающийся использованием специально подобранных тест-организмов в качестве индикатора состояния окружающей среды.
    В рамках темы рассматриваются следующие вопросы:
    - биоиндикация, понятие, способы использования в экологическом мониторинге;
    - биотестирование, понятие, способы использования в экологическом мониторинге;
    - примеры определения токсичности воды и водных экстрактов по интенсивности биолюминесценции бактерий.
    2
    Содержание и краткое описание лабораторных работ в
    рамках курса «Анализ объектов окружающей среды»
    С целью развития экспериментальных навыков и закрепления теоретического материала студентами в рамках курса предусмотрены лабораторные работы по анализу водных объектов и почвы. В лабораторном практикуме использованы такие методы, как пермангонатометрия, дихроматометрия, спектрофотометрия, инверсионной вольтамперометрия, ионометрия.
    Перечень лабораторных работ, проводимых в рамках курса представлен ниже.

    11
    2.1 Анализ водных объектов
    Лабораторная работа № 1. пермангонатометрическим методом.
    Определение окисляемости воды
    Лабораторная работа № 2. Определение окисляемости воды дихроматометрическим методом.
    Лабораторная работа № 3. Определение содержания нитрит-ионов.
    Лабораторная работа № 4. Определение содержания кремния.
    Лабораторная работа № 5. Определение содержания цинка методом инверсионной вольтамперометрии.
    Лабораторная работа № 6. Определение содержания меди методом люминесценции
    Лабораторная работа № 7. Определение содержания железа спектрофотометрическим методом.
    2.2 Анализ почв
    Лабораторная работа № 8. Определение содержания фторид-ионов
    Лабораторная работа № 9. Определение меди методом люминесценции.
    Подробное описание лабораторных работ приведено в Методических указаниях к лабораторным работам по спецкурсу «Анализ объектов окружающей среды» для студентов IV курса химического факультета //
    Идательство УрГУ, Екатеринбург, 2006 г. 30 с.
    3 Краткое руководство по выполнению самостоятельной работы
    Самостоятельная работа студента в рамках подготовки к экзамену по представленному курсу предусматривает повтор теоретического и практического материала, полученного на лекциях и лабораторных занятиях, а также подготовку к ответам на вопросы для самоконтроля, используя полученный в рамках курса материал, а также рекомендуемую литературу.

    12
    4 Перечень рекомендуемой литературы
    Рекомендуемая литература (основная):
    Другов Ю.С. Экологическая аналитическая химия. М. 2000;
    Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.:
    Гидрометеоиздат. 1984;
    Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг суперэкотоксикантов. М: Химия. 1996;
    Химия окружающей среды (под ред. Бокриса Дж.) М.: Химия, 1982;
    Чернобаев И.П. Химия окружающей среды. К.: Высш. школа. 1990.
    Рекомендуемая литература (дополнительная):
    Агафонов И.Л., Аманназаров А., Бескова Г.С. и др. Методы анализа неорганических газов. СПб.: Химия. 1993;
    Батчер С., Чарлсон Р. Введение в химию атмосферы. М.: Мир. 1977;
    Бронштейн Д.Л., Александров Н.Н. Современные средства измерения загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат. 1989;
    Горелик Д.О., Конопелько Л.А. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов М.: Изд-во стандартов. 1992;
    Другов Ю.С., Беликов А.Б., Дьякова Г.А., Тульчинский В.М. Методы анализа загрязнения воздуха. М.: 1984;
    Исидоров В.А. Органическая химия атмосферы. Л.: Химия. 1985;
    Исидоров В.А., Зенкевич И.Г. Хромато-масс-спектрометрическое определение органических веществ в атмосфере. Л.: Химия . 1982;
    Перегуд Е.А. Химический анализ воздуха. Л.: Химия. 1988;
    Алекин О.А. и др. Руководство по химическому анализу вод суши. Л.:
    Гидрометеоиздат. 1973;
    Алтунин В.С., Белявцева Т.М. Контроль качества вод: Справочник. М.:
    Колос. 1993;
    Карякин А.В., Грибовская И.Ф. Методы оптической спектроскопии и люминесценции в анализе природных и сточных вод М.: Химия. 1987;

    13
    Кульский Л.А., Гороновский И.Тю,Ю Когановский А.Н. Шевченко М.А.
    Справочник по свойствам, методам анализа и очистки воды. К.:
    Наукова думка. 1980;
    Химический анализ природных вод. Методическое руководство. Алма-
    Ата: КазГУ. 1980;
    Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука 1965;
    Воробъева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во МГУ. 1998;
    Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами (под ред. Зорина Н.Г., Малахова С.Г.) М.: Гидрометеоиздат. 1981;
    Хмельницкий Р.А. Современные методы исследования агрономических объектов. М.: Высшая школа. 1981;
    Эйхлер В. Яды в нашей пище. М.: Мир, 1993. 189 с;
    Золотов Ю.А., Кимстач В.А., Кузьмин Н.М. и др. // Рос. хим. журн.
    1993. Т. 37, № 4. С. 20-27;
    Некоторые вопросы токсичности ионов металлов / Под ред. Х. Зигеля,
    А. Зигель. М.: Мир, 1993. 368 с;
    Электроаналитические методы в контроле окружающей среды / Под ред. Р. Кальвода. М.: Химия, 1990. 240 с;
    Альтернативные методы исследований (экспресс-методы) для токсиколого-гигиенической оценки материалов, изделий и объектов окружающей среды. Под ред. Л.Г.Подуновойю М.: 1999.


    написать администратору сайта