03.00.16 – экология, хим.

Специальность
Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь от 10 декабря 2007 г. № 209
 

Введение

Предмет и общие понятия экологической химии. Экологическая химия как область прикладной химии. Понятие антропогенного загрязнения окружающей среды. Локальное, региональное и глобальное загрязнение биосферы. Категории антропогенных отходов и их структура. Источники химического загрязнения биосферы. Промышленные источники загрязнения. Загрязнители в процессе сельскохозяйственной деятельности.

Коммунально – бытовые отходы. Транспорт.

Методы экологических исследований. Полевые методы, методы экспериментальных исследований. Моделирование. Экологическое прогнозирование и мониторинг.

Экология как теоретическая основа рационального природопользования, ресурсосбережения, охраны природы.

1. Основные среды жизни

Понятие о среде. Основные среды жизни и их физико-химическая специфика.

Водная среда. Плотность воды и давление, кислородный и солевой режим, свет и температура.

Наземно-воздушная среда. Влажность и температура воздуха. Световой режим. Географическая зональность и вертикальная поясность.

Почва как среда жизни. Особенности температурного, водного и воздушного режимов. Плодородие почв. Почва как пример среды жизни, созданной живыми организмами.

2. Факторы среды

Классификация экологических факторов по В.В.Алехину (1950). Факторы биотические и абиотические. Антропические факторы. Взаимодействие факторов.

Основные факторы среды

Свет. Спектральный состав. Физико-химическая характеристика света. Особенности распределения солнечной радиации.

Температура. Температурный диапазон существования живых организмов. Терморегуляция у растений. Адаптации растений к высоким и низким температурам.

Вода как фактор среды. Биологическое значение воды. Термодинамические свойства воды.

3. Экосистема

Определение. Биотическая и абиотическая компоненты. Структура экосистемы. Соотношение понятий экосистемы и биогеоценоза.

3.1. Трофическая структура экосистемы.

Продуценты, консументы и редуценты. Понятие пищевой цепи и пищевой сети. Экологические пирамиды Ч. Элтона. Пищевые циклы как механизмы биологического круговорота вещества.

3.2. Энергия в экологических системах.

Обзор фундаментальных концепций, связанных с энергией в экосистемах. Закон энтропии. Поток энергии. Экологическая эффективность. Биологическая продуктивность. Первичная и вторичная продукция. Чистая первичная продукция. Эффективность использования энергии

4. Учение о биосфере

Определение биосферы как единой макросистемы, сферы жизни. Пространственная протяженность. Виды веществ. Учение В.И.Вернадского о биосфере. Постулаты В.И.Вернадского. Живое вещество биосферы. Планетарная роль живого вещества. Поток энергии и круговорот вещества в биосфере. Геологический и биологический круговороты. Биохимические циклы как основа целостности биосферы и взаимосвязи ее компонентов. Возникновение и эволюция биосферы. Ноосфера. Гомеостаз биосферы.

5. Антропогенные загрязнители биосферы

5.1 Химические элементы литосферы

Почва – открытая биокосная система. Почвенные процессы и факторы, определяющие почвообразование. Структура почвы, агрохимическое значение структуры.

Геохимическая классификация элементов по Гольдшмидту. Формы соединений элементов в почвах и их доступность растениям. Миграция, рассеяние и концентрация элементов в земной коре.

5.1 Химические элементы ландшафтной оболочки

Геохимические ландшафты. Геохимическая специфика миграции элементов.

5.2 Круговорот веществ в природе. Круговорот воды. Круговорот кислорода. Круговорот азота. Круговорот углерода. Круговорот фосфора.

5.3 Химические элементы гидросферы. Возможности определения химических элементов в воде. Макрокомпоненты воды. Микрокомпоненты воды. Практическое значение элементов гидросферы.

6. Предельно – допустимые концентрации (ПДК) химических загрязнителей в компонентах биосферы. Методы контроля химического загрязнения биосферы

6.1 Концепция о ПДК.

Принципы нормирования вредных веществ в атмосфере. Нормирование вредных веществ в воде и продуктах питания

6.2 Физико-химические методы анализа загрязнения биосферы.

Общая характеристика физических и физико-химических методов анализа, классификация: спектроскопические методы анализа, электрохимические методы анализа.

Методы разделения – осаждения, экстракция, хроматография.

6.3 Контроль состояния воздуха и газовых потоков.

Понятие о качественном и количественном анализе воздуха. Газо-жидкостная хроматография как основной метод анализа. Спектроскопические методы анализа

6.4 Контролируемые показатели состава сточных и природных вод

Кислотно-основные показатели. Методы контроля неорганических токсикантов. Жесткость воды. Показатели, применяемые к питьевой воде

6. 5 Контролируемые показатели в экологической химии почв

Почвенная кислотность и неорганические катионы. Катионнообменная способность почв. Катионный обмен и адсорбция. Изотермы катионного обмена. Фракционный состав органического вещества почв. Ферментативная активность оксиредуктаз.

6.6 Контроль токсикантов в пищевых продуктах

Определение нитратов и нитритов в овощах. Контроль тяжелых металлов в продуктах питания.

7. Общие вопросы охраны компонентов биосферы

7.1 Охрана атмосферного воздуха в условиях химического загрязнения

Рассеяние химических соединений в атмосфере. Очистка атмосферных выбросов от пыли. Очистка выбросов от кислых компонентов. Методы очистки от аммиака.

7.2 Методы очистки сточных вод

Деструктивные и регенеративные методы очистки.Физико-химические методы очистки. Химические и биологические методы очистки.

7.3 Защита биосферы от загрязнения твердыми отходами

Утилизация отходов энергетики, металлургии и горнодобывающей промышленности. Утилизация отходов химической и атомной промышленности. Использование промышленных и коммунально – бытовых отходов в сельском хозяйстве.

7.4 Методы снижения поступления тяжелых металлов в продукцию сельского хозяйства

Контрмеры в звене: почва – растения. Контрмеры в звене: растения – продукция животноводства. Контрмеры в звене: продукты питания – организм человека.

8. Современные химические проблемы биосферы. Мониторинг окружающей среды.

Изменение естественного биохимического круговорота. Влияние ядохимикатов на окружающую среду. Тепловой режим планеты. Проблема сохранения озонового слоя Земли. Загрязнение биосферы тяжёлыми металлами. Биоиндикация.

Литература

  1. Войткевич, Г.В. Основы учения о биосфере: учеб. пособие / Г.В. Войткевич, В.А. Вронский. – Москва: Химия, 1989. – 248 с.
  2. Бокрис, Дж. О.М. Химия окружающей среды / Дж.О.М. Бокрис. – Москва: Химия, 1982. – 670 с.
  3.  Маврищев, В.В. Основы экологии / В.В. Маврищев. – Минск: Вышэйшая школа, 2000. – 317 с.
  4. Новиков, Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: учеб. пособие / Ю.В. Новиков. – Минск: Вышэйшая школа, 2000. – 350 с.
  5. Одум, Ю. Экология: в 2 т. / Ю.Одум – Москва: Химия, 1986. – 2 т.
  6. Добровольский, В.В. Охрана почв / В.В. Добровольский, Л.А. Гришина; под. ред. В.В. Добровольского. – Москва: МГУ, 1985. – 224 с.
  7. Охрана окружающей среды / А.М. Владимиров [и др.]; под общ. ред. А.М. Владимирова. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991. – 423 с.
  8. Чернова, Н.М. Экология : учеб. пособие / Н.М Чернова, А.М. Вылова. – Москва: Агропромиздат,1988 – 367 с.
  9. Чистик, О.В. Экология: учеб. пособие / О.В. Чистик. – Минск: Вышэйшая школа, 2000 – 315 с.
  10. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас. – Москва: Мир, 1989.– 439 с.
  11. Лозановская, И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: учеб. пособие / И.Н. Лозановская, Д.С.Орлов, Л.К. Садовникова. – Москва: МГУ, 1998. – 287 с.
  12. Трахтенберг, И.М. Тяжелые металлы во внешней среде: Современные гигиенические и токсикологические аспекты / И.М. Трахтенберг, В.С. Колесников, В.П. Луковенко. – Минск: Навука i тэхнiка, 1994. – 285 с. с.
  13. Охрана окружающей среды: учеб. пособие / А.М. Владимиров [и др.]; – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991. – 423 с.
  14. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. Ленинград: Агропромиздат, 1987. – 386 с.
  15. 0рлов, Д.С. Химия почв / Д.С. 0рлов – Москва: МГУ, 1992. – 400 с.
  16. Амосова, Я. М. Охрана почв от химического загрязнения / Я.М. Амосова, Д.С. Орлов. – Москва: МГУ, 1989. – 332 с.
  17. Беспамятнов, Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г.П. Беспамятнов, Ю.А. Кротов. – Ленинград: Химия,1985. – 245 с.
  18. Минеев, В.Г. Экологические проблемы агрохимии / В.Г. Минеев. – Москва: МГУ, 1988. –199 с.
  19. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами / под общ. ред. Н.Г. Зырина .– Москва: Гидрометеоиздат, 1981. – 233 с.
  20. Основы аналитической химии. Практиктическое руководство: учеб. пособие для вузов / В.И. Фадеева [и др.]; под ред. Ю.А. Золотова. – Минск: Высшая школа, 2001. – 463 с.