7.2 Содержание самостоятельной работы студентов

№ п/п	Виды самостоятельной работы	Тема дисциплины курса	Обязательное/ дополнительное	Форма контроля
1.	реферата	1,2,4,5,6,7	Обязательные и дополнительные	Защита с презентацией.
2.	эссе	1,6,7	Обязательные и дополнительные	Письменная работа
	задачи			Контрольная работа
	Отчёт по лаб. работе			Письменная работа

7.3. Тематика рефератов, контрольных работ, эссе и методические рекомендации по их выполнению

• Химические процессы в происхождении и эволюции биосферы.

• Эволюция Солнца и Солнечной системы.

• Происхождение и эволюция химических элементов.

• Роль углерода в зарождении жизни.

• Природные экологические кризисы в прошлом и будущем.

• Физико-химический состав и защитные свойства литосферы.

• Физико-химический состав и защитные свойства атмосферы.

• Физико-химический состав и защитные свойства гидросферы.

• Глобальные экологические проблемы различных объектов биосферы.

• Экологическая проблема городской среды.

• Загрязнители атмосферы.

• Загрязнители гидросферы.

• Загрязнители почвы.

• Глобальный характер продовольственной проблемы.

• Гидро- и аквапоника, как способ решения продовольственных и экологических проблем.

• Методы исследования природных объектов при химических загрязнениях.

• Роль микроэлементов в проявлении эндемий.

• Вещества-посредники между организмами и окружающей средой.

• Влияние загрязняющих веществ на организм человека.

• Современное развитие концепции В.И. Вернадского о ноосфере.

• Природные загрязнения окружающей природной среды.

• Антропогенные загрязнения природной среды.

• Проблема отходов. Пути утилизации.

• Терроформирование и рекультивация земель.

• Эволюция химических элементов и прогноз будущего планеты Земля и Солнечной системы.

• Кислотные дожди. Прошлое и настоящее.

• Тяжёлые металлы в биосфере.

Рекомендации к оформлению видов самостоятельной работы

1. Реферат.

Реферат представляет собой разновидность научно-поисковой работы с литературными источниками по теме научного исследования. Объем реферата не должен превышать 10-15 страниц.

Реферат состоит из введения, основнойч асти, выводов или заключения и списка литературы.

Во введении даётся: обоснование выбранной темы, в т.ч. актуальность проблемы, её практическая значимость и актуальность, определяются цели и задачи литературного поиска. Объем введения не должен превышать 2-3 стр.

Основная часть: должна включать критический сравнительный анализ литературных источников по теме исследования. При необходимости основнаячасть может быть иллюстрирована рисунками, графиками, диаграммами с обязательной ссылкой на первоисточник.

В основной части должны быть отражены проблемы, методы и подходы научных исследований по выбранной теме, используемые различными авторами, а также сравнение полученных ими результатов. Желательно сравнение результатов отечественных исследователей с данными зарубежных авторов.

В заключении приводятся краткие итоги проделанной работы, что именно дал литературный поиск, каковы его результаты, оценивается степень изученности и перспективы исследований в выбранном направлении.

Вместо заключения можно привести основные выводы (не более 4-х).

Список использованной литературы должен содержать не менее 20 источников, в том числе периодические научные издания последних 5 лет.

Реферат является письменной работой и должен быть оформлен в соответствии с требованиями, предъявляемым к такого вида работам.

Рефераты проверяются преподавателем и выносятся на защиту. К защите готовится краткое сообщение по основным разделам реферата (не более минут). Желательно сопровождать сообщение презентацией в электронном варианте

Примечание: При написании реферата студенты имеют право на выбор темыпо своим интересам.

2. Доклад

Доклад в отличие от реферата имеет значительно меньший объём. (3-5 стр.) Цель доклада - краткое изложение основных результатов и достижений конкретной теме. Его содержание должно быть кратким, лаконичным и должно быть иллюстрированным (плакаты, слайды, презентация).

3. Сообщение

Сообщение в отличие от доклада может содержать часть результатов проделанной студентом работы. Объём сообщения должен составлять 2-3 минуты.

Целью сообщения является инициирование дискуссии по выбранной теме исследования. Сообщение может явиться дополнением к докладам других студентов. Сообщение не иллюстрируется.

4. Эссе.

Эссе - это небольшое сочинение, в котором студенты должны как показать свои знания по выбранной теме, так и проявить свое умение мыслить и быть логичным. Эссе должно содержать: четкое изложение сути поставленной проблемы, включать самостоятельно проведенный анализ этой проблемы с использованием концепций и аналитического инструментария, рассматриваемого в рамках дисциплины, выводы, обобщающие авторскую позицию по поставленной проблеме. Эссе представляется в электронном виде. Объем – до 3- 5 страниц машинописного текста кегль - 12, интервал – одинарный. Все поля по 20 мм. Вверху слева указывается фамилия, имя, отчество автора эссе, курс, год. Далее через один интервал - название эссе жирным шрифтом. Затем через один пропущенный интервал располагается текст.

Примеры решения задач по химии окружающей среды

С целью овладения методикой решения задач по химии окружающей среды рекомендуется проработать примеры решения задач. Ниже приводятся задачи, рекомендуемые для самостоятельной проработки. Затем проводится собеседование по этому разделу для выяснения и ликвиации трудностей, возникших в процессе работы. Далее студенты могут приступить к самостоятельному решению задач.

Задача I

Содержание О₂ в атмосфере равно 1,2⋅1015 т. Способность биомассы производить О₂ составляет 2,0⋅1011 т/год. Количество кислорода в атмосфере, несмотря на продуктивность биомассы, уменьшается в среднем на 1⋅1011 т/год. Оцените вклад населения планеты, как отдельных потребителей О₂, в уменьшение его концентрации. Перечислите главные источники потребления кислорода, на что заменяется кислород в атмосфере.

Решение

Ежегодное уменьшение содержания О₂ в атмосфере равно наблюдаемому уменьшению его содержания плюс способность биоты производить кислород, то есть:

Следовательно, запасов кислорода в атмосфере, при сохранении современного

уровня его потребления, хватит на

Делаем вывод, что живые организмы на планете исчезнут не из-за уменьшения содержания кислорода в атмосфере, а из-за отсутствия органического вещества (первичной биологической продукции).

Население нашей планеты оценивается в 7 млрд. человек. Средний объем легких человека составляет 4 л, средняя частота дыхания равна 30 дыханий/минуту, средний обмен газа в легких равен 30 %, содержание О₂ в воздухе - 21 %. Следовательно, каждый человек ежеминутно потребляет кислорода:

Vч = 4 ⋅ 30 ⋅ 0, 3 ⋅ 0 ,21 = 7 ,56 л/мин или

Vч = 7 , 56 ⋅ 60 ⋅ 24 ⋅ 365 = 3 ,97 ⋅10⁶ л/год, или 3,97⋅10³ м 3/год.

Так как плотность кислорода равна 1,3 кг/м³ , то годовое потребление О₂ одним

ч еловеком составляет:

А все человечество ежегодно потребляет в 7 млрд. раз больше, а именно

Q сум = 5,16 , ⋅ 7 ⋅10⁹ = 36 млрд. т/год.

Окончательно, вклад человечества в потребление кислорода равен:

Поглощаемый в процессе техногенной деятельности человека кислород

замещается в атмосфере, главным образом, на СО₂.

Задача II

Среднесуточная концентрация паров тетраэтилсвинца в воздухе по данным городской СЭС в районе жилого массива составляет 0,0005 мг/м³. Какое максимальное количество Pb поступит в организм одного жителя за теплый период времени года (6 месяцев), если коэффициент выведения свинца из организма не превышает 0,01?

Решение

Объем воздуха, поглощаемый одним человеком за 6 месяцев, равен:

V = v ⋅ f ⋅ t ₁ ⋅ t ₂ ⋅ t ₃ ⋅ t ₄ ⋅ d,

где v-средний объем легких человека (4 л), f - средняя частота дыхания (30 вдохов/минуту), t₁ - количество минут в 1 часе, t₂ - количество часов в сутки,

проводимых в жилом помещении в среднем (12 часов), t₃ - количество дней в

месяце (30), t₄ - количество учитываемых месяцев (6), d - средний коэффициент

обмена воздуха в легких (0,3).

V = 4 ⋅ 30 ⋅ 60 ⋅ 12 ⋅ 30 ⋅ 6 ⋅ 0 , 3 = 4 ,67 ⋅106 л или

V = 4,67⋅103 м³.

Следовательно, за данный период времени в организме человека накопится

соединений свинца :

М Pb = ( C − a ⋅ C) ⋅ V;

где С - концентрация паров Рb в воздухе,

a - коэффициент выведения Рb из организма;

М Pb = (0,0005 − 0,01 ⋅ 0, 0005) ⋅ 4,67 ⋅ 10 3 = 2, 3 мг соединений свинца.

Задача III

Оцените концентрацию ДДТ и его метаболитов в щуке, если их суммарная

концентрация в речной воде равна 0,000005 частей/млн, а средний коэффициент

аккумуляции ДДТ и его метаболитов в трофических цепях близок к 100.

Решение

Определим сначала трофическую цепь:

вода - фитопланктон - зоопланктон - карась - щука;

то есть мы имеем как минимум 4 звена трофической цепи. Следовательно,

концентрация ДДТ и его метаболитов в щуке будет равна:

Cщ = Св⋅kn,

где Св-концентрация ДДТ в воде, k - коэффициент аккумуляции, n - число

звеньев трофической цепи.

Cщ = 0,000005⋅(100)4 = 500 частей/млн.

Задача IV

Среднее время пребывания SO2 в атмосфере составляет 5 суток. Оцените

скорость его поступления в атмосферу, если средняя концентрация SO2 в

тропосфере 0,05 мкг/м3. (В оценках принять: высота тропосферы 11 км, радиус

Земли - 6400 км).

Решение

Суммарное содержание SO2 в тропосфере равно:

где R - радиус Земли, H - высота тропосферы, С - концентрация диоксида серы в тропосфере (0,05 мкг/м³ = 0,05 кг/км³).

Окончательно найдем скорость поступления SO₂ в атмосферу:

V = Q/t = 5,7/5 = 1,14 млн. т/сутки или 416 млн. т/год,

где t - время жизни диоксида серы по отношению к процессам выведения и траснформации (процессам стока).

ЗадачаV

Характеристика уровня загрязнения атмосферного воздуха в г. Костроме в 1996 г. в долях ПДКсс дана ниже (в скобках указан класс опасности):

1) взвешенные вещества - 0,6 (III); 2) диоксид серы - 0,1 (III); 2) монооксид углерода - 0,3 (IV); 4) диоксид азота - 0,6 (II); 5) аммиак - 0,5 (IV); 6)бенз(а)пирен - 0,3 (I).

Рассчитайте парциальные и суммарную величину ИЗА и сделайте соответствующие выводы.

Решение

Находим парциальные индексы загрязнения атмосферы, то есть для каждого вещества с учетом класса опасности:

I(взв) = 0,6¹ = 0,6;

I(SO2) = 0,1¹ = 0,1;

I(CO) = 0,3^0,85 = 0,36;

I(NO2) = 0,6^1,3 = 0,51;

I(БП) = 0,3^1,5 = 0,16.

Суммарный индекс загрязнения атмосферы равен:

∑Ii = 0,6 + 0,1 + 0,36 + 0,51 + 0,16 = 1,73.

Найденная величина значительно меньше 5, а последняя определяет наличие риска для жителей города, связанного с загрязнением атмосферы. Следовательно, уровень загрязнения приземного слоя воздуха в г. Костроме не превышает допустимого и меньше среднего по РФ примерно в 3 раза.

Задача VI

Анализ почвы показал, что сумма поглощенных оснований S равна 20 мг⋅экв/100 г, содержание обменного натрия [Na+] = 5 мг⋅экв/100 г. Определите нуждается ли данная почва в химической мелиорации и если да, то в какой?

Решение

Наличие обменного натрия указывает на вероятность её засоления. Степень засоления почв α равна:

α = [Na+]⋅100/S = 5⋅100/20 = 25 %.

К солонцовым относятся почвы с содержанием обменного натрия в количестве не менее 20 %, следовательно, почва действительно засолена и должна гипсоваться.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1.

Содержание кислорода в атмосфере Земли составляет 1,2⋅1015 т. Общее количество кислорода, несмотря на продуктивность биомассы, в среднем уменьшается со скоростью 1011 т/год. По оценкам специалистов, при содержании кислорода в воздухе порядка 17,5% человек начнет задыхаться. Через сколько лет это может наступить при условии постоянства убыли кислорода?

Задача 2.

Оцените степень опасности пребывания людей вблизи неорганизованной свалки, на которую выбрасываются непригодные к использованию люминесцентные источники света в среднем в количестве 1 000 штук в месяц, причем 80 % от этого количества бьются при разгрузке. В организм человека, проживающего неподалеку от свалки, поступает до 1 % паров Hg, попавшей в атмосферу. Безопасная среднесуточная концентрация паров ртути в воздухе равна 0,3 мкг/м3, а острое отравление ртутью наступает при вдыхании в течение часа воздуха, содержащего 10 мг/м3 Hg. В одной лампе в среднем находится 50 мг ртути.

Задача 3.

В отработанной шахте было захоронено 3 000 т известковой суспензии, содержащей 10 % мышьяка. Из шахты мышьяк поступал в грунтовые воды, а затем и в колодцы с питьевой водой, где его концентрация достигла 0,15 мг/л. Безопасной недельной дозой поступления мышьяка в организм является величина, равная 0,5 мг, а при разовом поступлении в количестве 15-20 мг наступает смерть.

1. Оцените, какая доля As из отходов перешла в воду, если годовые запасы грунтовых вод в районе захоронения отходов составляют 2 млн. м³.

2. Опасна ли эта концентрация для людей, потребляющих данную воду?

3. Через какой промежуток времени население, потребляющее эту воду, получит смертельную дозу мышьяка, если выведение мышьяка не превышает 30 % от его поступления?

Задача 4.

Какая доля свинца, поступающего с отходящими газами автотранспорта атмосферу города с численностью населения 500 000 жителей, накапливается в их организме в течение года? В оценках принять, что концентрация соединений свинца в атмосфере вблизи автотрасс составляет 2 мкг/м³, а каждый житель города в среднем находится вблизи автодорог 1-2 часа ежедневно. Один вдох 4 литра, средняя частота дыхания (30 вдохов/ мин). период времени года (6 месяцев), если коэффициент выведения свинца из организма не превышает 0,01% - средний коэффициент обмена воздуха в легких (0,3).

Задача 5.

Среднее время пребывания SO₂ в атмосфере составляет 3-7 суток. Оцените скорость его поступления в атмосферу, если средняя концентрация SO₂ в тропосфере 0,05 мкг/м3. В оценках принять: высота тропосферы 11 км, радиус Земли - 6400 км.

Задача 6.

Среднее время пребывания оксидов азота а тропосфере равно 4 суткам. Оцените содержание оксидов азота в тропосфере, если суммарная скорость эмиссии из антропогенных источников составляет по экспертным оценкам 110 млн т/год.

Задача 7.

Известно, что сродство гемоглобина к СО (эффективность связывания СО гемоглобином) примерно в 300 раз больше, чем сродство к кислороду. Рассчитайте максимально-допустимое содержание СО в приземном слое воздуха, чтобы исключить отравление организма. Найденное значение сравните с нормируемым (ПДКсс = 3 мг/м3).

Задача 8.

Содержание ДДТ в воде составляло 5⋅10-6 частей/млн. (млн-1), а в теле устрицы Crassosfrea virginiaa - 0,35 млн-1. Определите коэффициент биоконцентрирования ДДТ.