Охрана окружающей среды

На главную Базовые лаборатории Наши преподаватели Наши студенты Контакты

Экологическое право

Экономика природопользования

Математическое моделирование экосистем

Математическое моделирование переноса и трансформации веществ

Химия почв

СКАЧАТЬ

Дисциплина "Охрана окружающей среды" предназначена для студентов-химиков 2-го года обучения (3 семестр).

Основной целью освоения дисциплины является ознакомление студентов с основами современных представлений об эффектах и последствиях химического загрязнения окружающей природной среды.

Задачи курса: дать базовые понятия о процессах химической трансформации веществ в биосфере, роли биотических процессов; о химических загрязнениях, их источниках, судьбе загрязняющих веществ и их воздействии на экосистемы; о методах контроля загрязняющих веществ в природных средах; воздействии загрязняющих веществ на организмы и здоровье человека; о проблемах нормирования и контроля состояния природных и нарушенных экосистем.

В результате освоения дисциплины студент должен:

Текущий контроль. В течение семестра проводится тестирование (общее количество - 8). Выполнение указанных видов работ является обязательным для всех студентов, а результаты текущего контроля служат основанием для выставления оценок в ведомость контрольной недели на факультете.

4.1 Новизна курса заключается в его специализации для студентов-химиков. Основное внимание акцентируется на описании химических процессов трансформации загрязняющих веществ в природных средах (фотохимических, кислотно-основных, окислительно-восстановительных, комплексообразования), отражающихся на миграции, биодоступности и токсичности поллютантов. Выделяется роль биогеохимических функций живого вещества (по В.И.Вернадскому) в этих процессах. Рассматриваются факторы и последствия химического загрязнения атмо-, гидро- и литосферы. С учетом трансформации загрязняющих веществ в окружающей среде анализируются методы их контроля, в том числе на уровне химических форм. Приводятся сведения о механизмах воздействия загрязняющих веществ на живые организмы, динамике заболеваемости людей в сопоставлении с динамикой промышленных выбросов. Сопоставляются принципы санитарно-токсикологического контроля загрязняющих веществ и экологического контроля состояния экосистем. При соответствии в целом требованиям стандарта данный курс по своему содержанию отличается от аналогичных, предназначенных для общепрофессиональной подготовки студентов вузов. Для обеспечения высокого уровня изложения материала по разделам, относящимся к разным научным дисциплинам, к чтению лекций привлекаются ведущие преподаватели кафедры химии окружающей среды ФЕН НГУ, что также является отличительной особенностью данного курса. В то же время именно длительный опыт совместно работы на кафедре позволяет обеспечить единые подходы, последовательность и целостность курса.

4.2 Тематический план курса (распределение часов по видам учебной работы).

№ п.п.	Наименование разделов и тем	Лекции	Семинары	Лабораторные работы	Самостоятельная работа	Всего часов
1	Химические аспекты охраны окружающей среды	2	-	-	-	2
2	Охрана атмосферы	2	-	-	-	2
3	Химия гидросферы	2	-	-	-	2
4	Геохимия техногенных систем (применительно к отходам горнорудной промышленности)	2	-	-	-	2
5	Методы определения макро- и микроэлементов в природных и техногенных системах	2	-	-	-	2
6	Неблагоприятные последствия ухудшения окружающей среды для здоровья человека и оценка их риска	2	-	-	-	2
7	Адаптационные процессы взаимодействия живых организмов с химическими факторами внешней среды	2	-	-	-	2
8	Проблемы нормирования и контроля состояния окружающей среды	2	-	-	-	2
9	Подготовка и оформление реферата по курсу лекций	-	-	-	24	24
-	Итого по курсу:	16	-	-	24	40

4.3 Содержание отдельных разделов и тем.

ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

Химическая эволюция Биосферы, факторы, ее определяющие. В.И.Вернадский о роли и биогеохимических функциях живого вещества. Экосистемы (биогеоценозы), взаимосвязь живых и косных компонент. Техногенные потоки веществ в современной биосфере. Химические загрязнения и их последствия.

ОХРАНА АТМОСФЕРЫ.

Экологические проблемы атмосферы. Влияние углекислого газа. Влияние метана. Основные фотохимические процессы. Исследование фотохимических механизмов превращения органических соединений, характерных для природной среды, и модельных соединений.

ХИМИЯ ГИДРОСФЕРЫ.

Гидросфера, гидрологический цикл. Химический состав поверхностных, подземных, океанических вод, роль процессов жизнедеятельности. Миграция и трансформация веществ в природных водах, роль кислотно-основных, окислительно-восстановительных условий, процессов комплексообразования. Загрязнения природных вод.

ГЕОХИМИЯ ТЕХНОГЕННЫХ СИСТЕМ (ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ОТХОДАМ ГОРНОРУДНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ)

Типизация техногенных систем (по составу, морфологическим типам, присутствующим реагентам). Основные факторы и механизмы изменения вещества. Перераспределение элементов и их различных форм нахождения в зависимости от изменения физико-химических параметров среды, возраста, наличия геохимических барьеров. Внешние связи. Миграция химических элементов с водными потоками, концентрация, формы нахождения, причины осаждения-растворения вторичных соединений. Формирование аномалий токсичных элементов в водах, донных осадках, почвах, растительности. Прогнозная оценка воздействия техногенных систем на природные компоненты. Возможные меры защиты окружающей среды от вредного влияния отходов.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ СИСТЕМАХ

Трансформация и транспорт веществ в окружающей среде. Содержание макро- и микрокомпонентов в природных средах. Элементный и вещественный анализ объектов окружающей среды. Современные методы определения микроэлементов в водах, почвах, донных осадках, растениях, атмосферных аэрозолях. Методы определения микроэлементов на уровне химических форм. Изучение трансформации микроэлементов на уровне химических форм в реальных природных и техногенных системах

НЕБЛАГОПРИЯТНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ УХУДШЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА И ОЦЕНКА ИХ РИСКА

Динамика промышленных выбросов и динамика заболеваемости и распространенности некоторых полифакторных заболеваний в последние 3 десятилетия. Неблагоприятные биологические эффекты химических соединений (в т.ч. специфические взаимодействия с молекулярными мишенями и неспецифическое повреждение биологических макромолекул). Субпопуляции, восприимчивые к неблагоприятным эффектам воздействия чужеродных соединений. Методологии оценки риска (США, ЕЭС, Россия).

АДАПТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ С ХИМИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

Адаптация растений к условиям внешней среды, их взаимодействие с окружающей средой через вторичные метаболиты (токсины, гормоны), а также адаптация живых организмов через изменение ферментативной активности. Основные метаболические пути и способы их регуляции при меняющихся условиях внешней среды (ангидробиоз, аноксия, гипоксия, выключение активного метаболизма). Токсикологические аспекты экологической биохимии. Основные ферменты метаболизма 1-й фазы (цитохром Р450) и 2-й фазы (трансферазы), а также их участие в метаболизме чужеродных соединений-ксенобиотиков. Метаболизм пестицидов и других промышленных химикатов. Токсификация как негативное проявление действия ксенобиотиков.

ПРОБЛЕМЫ НОРМИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Судьба загрязняющих веществ и их воздействие на организмы в природных системах. Понятие "здоровье экосистемы". Различие подходов санитарно-гигиенического и экологического нормирования загрязняющих веществ в объектах окружающей среды. Принципы комплексного нормирования и мониторинга состояния природных экосистем.

4.4 Примерные темы рефератов:

1. Эволюция химического состава биосферы. Биосфера как термодинамическая система. Экзо- и эндогенные потоки вещества и энергии.

2. Биогеохимические функции живого вещества в биосфере (по В.И.Вернадскому).

3. Элемент (Hg, Cu, Cd, Pb … - по выбору) в биосфере (кларки, формы нахождения, техногенные потоки, содержание в организмах, токсичность, методы анализа).

4. Строение атмосферы - состав, давление, температура. Зависимость параметров атмосферы от высоты.

5. Роль углекислого газа в атмосфере, источники и стоки углекислого газа.

6. Роль метана в атмосфере. Источники и стоки метана.

7. Фотохимические процессы в атмосфере. Механизмы вывода примесей из атмосферы.

8. Абиотические и биотические процессы формирования химического состава природных вод (океанических, речных, озерных, почвенных, подземных - по выбору).

9. Карбонатная система в природных водах.

10. Химические процессы трансформации загрязняющих веществ в природных водах.

11. Потенциальная и реальная опасность складированных отходов обогащения руд: закономерности изменения вещества отходов под действием факторов окружающей среды.

12. Формирование водных и ветровых аномалий химических элементов (механизмы миграции, физические и химические формы нахождения элементов, причины их рассеяния или концентрирования).

13. Геохимические барьеры как способ минимизации вредного влияния отходов на окружающую среду (нейтрализация кислоты, осаждение металлов).

14. Трансформации мышьяка в природе и в зонах техногенеза. Методы исследования.

15. Метилртуть в природе: происхождение, пути превращения, воздействие на живые организмы. Методы определения метилртути в природных и биологических объектах.

16. Методы анализа, применяемые для мониторинга микроэлементов в природе.

17. Токсификация как негативное проявление действия ксенобиотиков.

18. Ферменты в биохимической адаптации.

19. Проблемы нормирования и мониторинга состояния природных экосистем.

5.1 Основная литература

1. Богдановский Г.А. Химическая экология. 1994, М., Изд МГУ.

2. Химия окружающей среды. Под ред. Дж.О.М.Бокриса. 1982,М.,"Мир".

3. Исидоров В.А. Экологическая химия. С.-Петербург, 2002.

4. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. 1982, М., "Мир".

5. Андруз Дж., Бримблекумб П., Джиккелз Т., Лисс П. Введение в химию окружающей среды. (1999) М.: Мир.

6. Шуваева О.В. Современное состояние и проблемы элементного анализа вод различной природы. Аналитический обзор. Новосибирск, 1996. 48с.

7. Харборн Дж. Введение в экологическую биохимию. 1985, М., Мир,. 308 с.

8. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. 1988, М., Мир,. 568 с.

9. Гуляева Л.Ф., Райс Р. Биологические эффекты токсических соединений (курс лекций). 2005, Изд-во Новосибирского Гос. Ун-та-- 208 с.

5.2. Дополнительная литература

1. Коптюг В.А. Химия и устойчивое развитие. В журн. "Химия в интересах устойч. развития", 1993, т.1, №3.

2. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. 1996-1997, Кн. 1-5. М., Недра.

3. Сухенко С.А. Ртуть в водохранилищах: новый аспект антропогенного загрязнения биосферы. Аналитический обзор, сер."Экология", вып. 36. Изд-во ГПНТБ, Новосибирск, 1995, 59 с.

4. Кузубова Л.И., Шуваева О.В., Аношин Г.Н.. Метилртуть в окружающей среде. Распространение, образование в природе, методы определения. Аналитический обзор, серия "Экология", вып.59, Изд-во ГПНТБ, Новосибирск, 2000.

5. Милашкевский А.З., Павлоцкая Ф.И. и др. Содержание и формы нахождения микроэлементов в приземном слое воздуха и атмосферных осадках. Геохимия, 1977, N 11, с.1673.

Рекомендуемый режим освоения дисциплины - по материалам каждой прослушанной лекции ознакомиться с соответствующими разделами основной литературы. По завершении лекционного курса выбрать тему реферата, для подготовки которого использовать дополнительную литературу, а также курсы лекций по разным разделам химии. Реферат следует структурировать (введение, формулировка цели работы, основная часть, выводы или заключение, список использованной литературы).

Программа утверждена на заседании кафедры химии окружающей среды 15.05.08 г.