Методические рекомендации
ДисциплинаГидрохимия
Направление бакалавриата 022000.62 Экология и природопользование
Профиль Экология
Сургут 2016
Учебная дисциплина «Гидрохимия» входит в цикл Б3.В.ОД4 Профессиональный цикл. Вариативная часть. Обязательные дисциплины основной образовательной программы по направлению подготовки бакалавриата 022000.62 «Экология и природопользование».
Дисциплина «Гидрохимия» связывает комплекс естественно научных и прикладных экологических дисциплин, интегрирует знания студентов в области химии, физики, математики, геологии; предшествует изучению дисциплин «Охрана окружающей среды», «Нормирование и снижения загрязнения окружающей среды», «Экологический мониторинг».
Дисциплина «Гидрохимия» базируется на знаниях и умениях, полученных при изучении химии, физики, геологии, математики, и является в дальнейшем основой при изучении дисциплин «Охрана окружающей среды», «Экологический мониторинг», «Основы инженерной экологии», «Геохимия ландшафта», «Мелиорация и рекультивация земель».
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.
Цели и задачи дисциплины: ознакомить студентов с теоретическими основами гидрохимии; изучить химический состав природных вод, факторы его формирования, процессы самоочищения водоемов; рассмотреть основы гидрохимии атмосферных осадков, рек, озер и подземных вод, региональной гидрохимии, ознакомить студентов с основными методами гидрохимических исследований, с системой мониторинга поверхностных вод.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование и развитие следующих компетенций:
общепрофессиональными компетенциями:
– знать основы учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и ландшафтоведении (ПК-5).
компетенциями в области «Экология»:
- Владеть методами прикладной экологии, экологического картографирования, экологической экспертизы и мониторинга; владеть методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабораторной экологической информации и использовать теоретические знания на практике (ПК-9).
Реализация образовательного процесса по дисциплине «Гидрохимия» происходит в ходе лекционного курса (36 ч.), лабораторных работ (54 часа). Итоговый результат изучения дисциплины студент демонстрирует в ходе выполнения курсового проекта.
Задание для выполнения курсового проекта
Для выполнения курсового проекта студент должен отобрать и проанализировать по заданным показателям серию (не менее пяти) проб воды из различных водоисточников – природный поверхностный водоем/водоток, резервуар грунтовых вод (колодец, колонка, скважина), вода системы централизованного водоснабжения, вода после фильтрации бытовыми или промышленными фильтрами, сточные воды после очистки и т.п.
Темы курсовых проектов и их краткая аннотация.
1. Органолептические показатели воды. Органолептические показатели включают в себя свойства воды, которые человек может воспринимать при помощи органов чувств – прозрачность, цветность, рН, запах, вкус. Результаты исследования этих показателей должны быть представлены в экспериментальной части курсовой работы.
2. Солевой состав проб воды. В теоретической части курсовой работы необходимо выполнить обзор методов определения солевого состава вод (удельная электропроводность, общая минерализация, сухой и прокаленный остаток). В экспериментальной части курсовой работы должны быть представлены результаты определения сухого остатка проб воды.
3. Растворенный кислород в пробах воды. NB: При отборе проб воды на содержание растворенного кислорода необходимо сразу провести измерение температуры воды. Кроме того, непосредственно после отбора пробы осуществляется фиксация растворенного кислорода. Отбор проб и все анализы проводятся в паре со студентом, выполняющим курсовую работу на тему «Биохимическое потребление кислорода в пробах воды».
4. Биохимическое потребление кислорода в пробах воды. NB: Отбор проб и анализ выполняется в паре со студентом, выполняющим курсовую работу на тему «Растворенный кислород в пробах воды». В теоретической части студент представляет обзор показателей БПК5, БПК20 и БПКполн. В экспериментальной части должны быть представлены результаты определения БПК5 проб воды.
5. Главные ионы в воде водных объектов. В теоретической части курсовой работы студент представляет обзор главных ионов в природных водах гидросферы, существующие классификации вод по составу главных ионов, характеризует воды различных категорий по составу главных ионов. В экспериментальной части должны быть приведены результаты анализа концентраций хлорид-ионов в пробах воды.
6. Органические вещества в воде водных объектов. В теоретической части курсовой работы студент представляет обзор литературы по следующим направлениям: автохтонные органические вещества в природных водах; процессы трансформации органических веществ; экологическая значимость органических веществ. Кроме того, должны быть описаны способы представления информации о содержании органических веществ в пробах воды. В экспериментальной части должны быть приведены результаты определения перманганатной окисляемости проб воды.
7. Металлы в природных водах. В теоретической части курсовой работы студент представляет обзор литературы по следующим направлениям: металлы в природных водах, их происхождение, поведение, экологическая значимость, токсикологические свойства; методы определения металлов в пробах воды. В экспериментальной части курсовой работы должны быть приведены результаты определения концентрации общего железа в пробах воды.
8. Биогенные ионы в воде водных объектов. В теоретической части студент представляет обзор литературы по направлениям: биогенные ионы в поверхностных и подземных, континентальных и морских водах; их происхождение, поведение, экологическая значимость. В экспериментальной части должны быть приведены результаты исследования концентрации ионов аммония в пробах воды.
9. Круговорот азота в водных объектах гидросферы. В теоретической части студент выполняет обзор процессов круговорота азота в водных объектах гидросферы, описывает роль различных форм азота в биологических процессах, их экологическую значимость, токсикологические свойства. В экспериментальной части должны быть представлены результаты определения концентрации нитрит-ионов в пробах воды.
10. Нитрат-ионы в водных объектах гидросферы. В теоретической части курсовой работы студент представляет обзор литературы по следующим направлениям: содержание нитрат-ионов в пресных и соленых, поверхностных и подземных водах гидросферы; происхождение, поведение, токсикологические свойства и экологическая значимость нитрат-ионов; нитраты в сточных водах. В экспериментальной части должны быть представлены результаты исследования концентраций нитрат-ионов в пробах воды.
11. Нефтепродукты в водных объектах гидросферы. В теоретической части курсовой работы студент представляет обзор литературы по следующим направлениям: углеводороды естественного и антропогенного происхождения; источники нефтяного загрязнения водоемов; поведение, токсикологические свойства, экологическая значимость. В экспериментальной части должны быть представлены результаты исследования концентрации нефтепродуктов в пробах воды.
12. Поверхностно-активные вещества в водных объектах гидросферы. В теоретической главе студент представляет обзор литературы по следующим направлениям: поверхностно-активные вещества, их классификация и свойства; ПАВ в природных водах, происхождение, поведение, экологическая значимость. В экспериментальной части должны быть представлены результаты исследования концентраций АПАВ в пробах воды.
Требования к оформлению курсового проекта
Структура курсового проекта:
· Титульный лист (заполняется по единой форме, см. приложение 1).
· Оглавление (план, содержание), в котором указаны названия всех разделов (пунктов плана) курсового проекта и номера страниц, указывающие начало этих разделов в тексте.
· Введение. Объем введения составляет 1,5-2 страницы. Во введении должна быть обоснована актуальность выбранной темы, цель, задачи работы.
· Основная часть курсового проекта должна содержать три главы. 1) обзор литературы по выбранной теме (12-15 стр.); 2) описание процедуры методов, которые были использованы при выполнении экспериментальной части курсовой работы; 3) экспериментальная глава – результаты анализа проб воды и их обсуждение. В тексте обязательны ссылки на первоисточники.
· Заключение содержит главные выводы, и итоги из текста основной части и полученных результатов экспериментальной части курсового проекта, в нем отмечается, как выполнены задачи и достигнуты ли цели, сформулированные во введении.
· Приложение может включать градуировочные графики, таблицы, расчеты, рисунки, фотографии. Является обязательным компонентом в структуре курсового проекта. В Приложении обязательно представляются маркированные и заполненные Талоны отбора проб воды, отобранных из водоисточников при выполнении экспериментальной части курсового проекта.
· Список литературы – здесь указывается реально использованная для выполнения курсового проекта литература. Список составляется согласно правилам библиографического описания.
Этапы работы над курсовым проектом.
1. Подготовительный этап, включающий изучение предмета исследования.
Поиск источников. Задача студента – найти информацию, относящуюся к данному предмету и разрешить поставленную проблему в рамках сформулированной темы. Выполнение этой задачи начинается с поиска источников.
Работа с источниками. Работу с источниками надо начинать с ознакомительного чтения, т.е. просмотреть текст, выделяя его структурные единицы. При ознакомительном чтении закладками отмечаются те страницы, которые требуют более внимательного изучения. В зависимости от результатов ознакомительного чтения выбирается дальнейший способ работы с источником. Если для разрешения поставленной задачи требуется изучение некоторых фрагментов текста, то используется метод выборочного чтения. Если в книге нет подробного оглавления, следует обратить внимание на предметные и именные указатели. Избранные фрагменты или весь текст (если он целиком имеет отношение к теме) требуют вдумчивого, неторопливого чтения с «мысленной проработкой» материала. Такое чтение предполагает выделение: 1) главного в тексте; 2) основных аргументов; 3) выводов. Необходимо также проанализировать, какие из утверждений автора носят проблематичный, гипотетический характер и уловить скрытые вопросы. Наилучший способ научиться выделять главное в тексте, улавливать проблематичный характер утверждений, давать оценку авторской позиции – это сравнительное чтение, в ходе которого студент знакомится с различными мнениями по одному и тому же вопросу, сравнивает весомость и доказательность аргументов сторон и делает вывод о наибольшей убедительности той или иной позиции.
Создание конспектов для написания теоретической главы курсового проекта. Подготовительный этап работы завершается созданием конспектов, фиксирующих основные тезисы и аргументы. Если в конспектах приводятся цитаты, то непременно должно быть дано указание на источник (автор, название, выходные данные, номера страниц).
Подбор и изучение методик, которые предполагается использовать в экспериментальной части работы. На данном этапе необходимо ознакомиться с принятыми методами отбора проб воды из водоисточников различного типа, изучить методы консервирования, хранения и анализа проб воды по выбранному показателю.
2. Экспериментальный этап.
Подготовка к отбору и анализу проб воды. Сначала необходимо определить и согласовать с преподавателем водоисточники, из которых будет произведен отбор проб воды. Следующим этапом является подготовка посуды для отбора проб воды, консервирующих реактивов, реактивов для выполнения химического анализа проб, талонов для заполнения в ходе отбора проб
Отбор проб воды. Осуществляется в ходе личного выезда студента к водоисточнику. Для выполнения курсового проекта студент должен отобрать не менее пяти проб воды из водоисточников различного типа. Следует помнить о сроках хранения и правилах консервирования проб воды на различные показатели химического состава. После отбора пробы воды должны быть доставлены в лабораторию в кратчайшие сроки.
Анализ проб воды. Выполняется студентом в лаборатории по щаранее подготовленным и освоенным стандартным методикам. Полученные результаты обрабатываются математически, представляются в виде табличных данных и графиков в тексте курсового проекта.
3. Изложение результатов курсового проекта в виде связного текста.
Текст курсовой работы должен подчиняться определенным требованиям: он должен раскрывать тему, обладать связностью и цельностью. Раскрытие темы предполагает, что в тексте излагается относящийся к теме материал и предлагаются пути решения содержащейся в теме проблемы; связность текста предполагает смысловую соотносительность отдельных компонентов, а цельность – смысловую законченность текста.
План курсового проекта. Изложение материала в тексте должно подчиняться определенному плану – мыслительной схеме, позволяющей контролировать порядок расположения частей текста. Универсальный план научного текста, помимо формулировки темы, предполагает изложение вводного материала, основного текста и заключения.
Требования к введению. Введение – начальная часть текста. Оно имеет своей целью сориентировать читателя в дальнейшем изложении. Во введении аргументируется актуальность исследования, выявляется практическое и теоретическое значение данного исследования. Далее констатируется, что сделано в данной области предшественниками; перечисляются положения, которые должны быть обоснованы. Введение может также содержать обзор источников или экспериментальных данных, уточнение исходных понятий и терминов, сведения о методах исследования. Во введении обязательно формулируются цель и задачи курсового проекта. Объем введения составляет в среднем около 10% от общего объема текста.
Основная часть курсового проекта. Основная часть содержит характеристику методов отбора проб воды, их консервирования, хранения и анализа. Необходимо привести характеристику водоисточников, из которых осуществлялся отбора проб воды, по возможности с картой-схемой их расположения. Изложение материала основной части подчиняется собственному плану, что отражается в разделении текста на главы, параграфы, пункты. Полученные экспериментальные данные должны быть представлены в виде таблиц и графиков. Все промежуточные материалы работы над курсовым проектом также должны быть включены в текст курсового проекта.
Заключение – последняя часть научного текста. В ней краткой и сжатой форме излагаются полученные результаты, представляющие собой ответ на главный вопрос исследования. Здесь же могут намечаться и дальнейшие перспективы развития темы.
Список использованной литературы. Названия источников в списке располагают по алфавиту с указанием выходных данных.
4. Устное сообщение по теме курсового проекта (защита). Защита курсового проекта выполняется студентом в виде устного сообщения с мультимедиа-презентацией. Как правила, на защиту реферата отводится 5-7 минут на основное сообщение (12-15 слайдов), 2-3 минуты на вопросы и обсуждение.
Требования, предъявляемые к оформлению курсового проекта. Объем курсового проекта составляет от 18 до 25 машинописных страниц текста. Работа выполняется на одной стороне листа формата А4. По обеим сторонам листа оставляются поля размером 25 мм. слева и 15 мм справа, рекомендуемый шрифт Times New Roman, кегль 12-14, интервал – 1-1,5. Все листы должны быть пронумерованы. Каждый вопрос в тексте должен иметь заголовок в точном соответствии с наименованием в оглавлении. Язык курсового проекта должен отличаться точностью, краткостью, ясностью и простотой изложения. Для написания курсового проекта используется научный стиль речи.
При проверке курсового проекта преподавателем оцениваются:
1. Знания и умения на уровне требований рабочей программы дисциплины «Гидрохимия»: знание фактического материала, усвоение общих представлений, понятий, идей.
2. Характеристика реализации цели и задач исследования (новизна и актуальность поставленных в курсовом проекте проблем, правильность формулирования цели, определения задач исследования, правильность выбора методов решения задач и реализации цели; соответствие выводов решаемым задачам, поставленной цели, убедительность выводов).
3. Степень обоснованности аргументов и обобщений (полнота, глубина, всесторонность раскрытия темы, логичность и последовательность изложения материала, корректность аргументации и системы доказательств, характер и достоверность примеров, иллюстративного материала, широта кругозора автора, наличие знаний интегрированного характера, способность к обобщению).
4. Качество и ценность полученных результатов (степень завершенности экспериментального исследования, умение интерпретировать полученные результаты, спорность или однозначность выводов).
5. Наличие и качество оформления приложений, табличных и графических материалов.
6. Использование литературных источников.
7. Культура письменного изложения материала.
8. Качество мультимедийной презентации, умение студента ориентироваться в накопленном массиве данных, научная эрудиция.
Рекомендованная литература
1. Алекин, О. А. Основы гидрохимии: учеб. пособие / О. А. Алекин. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970. – 296 с.
2. Базыленко, Г. М. Гидрологические расчеты / Г. М. Базыленко. – Минск: НПОО «ПИОН», 2002. – 32 с.
3. Вода: технология и экология: журнал / учредитель: ЗАО "ПИ "Ленинградский Водоканалпроект". – ISSN 1993-8764.
4. Водные ресурсы: журнал / Российская академия наук. – М.: Наука, 2008. – Основан в 1972 г. – Выходит 6 раз в год. – ISSN 0321-0596.
5. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" / Я. П. Молчанова, Е. А Заика, Э. И. Бабкина, В. А. Сурнин. – М.: Форум: Инфра-М, 2007. – 190 с.
6. Зенин, А. А. Гидрохимический словарь / А. А. Зенин, И. В. Белоусова; под ред. А. М. Никанорова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 240 с.
7. Калинин В.М. Вода и нефть: (гидролого-экологические проблемы Тюменского региона): монография / В.М. Калинин; Российская Федерация Министерство образования и науки, ГОУ ВПО Тюменский государственный университет. – Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2010. – 243 с.
8. Комплексное использование водных ресурсов: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / С. В. Яковлев, И. Г. Губий, И. И. Павлинова, В. Н. Родин. – М.: Высшая школа, 2005. – 383.
9. Методы химического анализа объектов природной среды / А. А. Федоров, Г. З. Казиев, Г. Д. Казаков [и др.]. – М.: КолосС, 2008. – 118 с.: ил. Гидрометеоиздат, 1989. – 392 с.
10. Никаноров, А. М. Гидрохимия: учебник / А. М. Никаноров. – СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. – 444 с.
11. Полякова, А. В. Гидрохимия / А. В. Полякова. – М.: Географический факультет МГУ,2009. – 164 с.
12. Привезенцев, Ю. А. Практикум по прудовому рыбоводству / Ю. А. Привезенцев. – М.: Высш. шк., 1982. – 258 с.
13. Сборник санитарно-гигиенических нормативов и методов контроля вредных веществ в объектах окружающей среды. – М., 1991. – 212 с.
14. Справочник по гидрохимии / под ред. А. М. Никанорова. – Л.: Федоров, А. А.
15. Ткачев Б.П. Малые реки: современное состояние и экологические проблемы: Аналитический обзор / Б.П. Ткачев, В.И. Булатов. – Новосибирск: Государственная публичная научно-техническая библиотека Сибирского отделения Российской академии наук, 2002. – 113 с.
16. Шитиков, В.К. Количественная гидроэкология: методы, критерии, решения: в 2 кн. / В. К. Шитиков, Г. С. Розенберг, Т. Д. Зинченко. – М.: Наука, 2005. – Кн. 1 / В. К. Шитиков, Г. С. Розенберг, Т. Д. Зинченко. – 2005. – 280 с.
17. Шитиков, В.К. Количественная гидроэкология: методы, критерии, решения: в 2 кн. / В. К. Шитиков, Г. С. Розенберг, Т. Д. Зинченко. – М.: Наука, 2005. Кн. 2 / В. К. Шитиков, Г. С. Розенберг, Т. Д. Зинченко. – 2005. – 336 с.
18. Шорникова, Е.А. Методические рекомендации по планированию, организации и ведению мониторинга поверхностных водотоков: гидрохимические и микробиологические методы / Шорникова Е.А. – Сургут: Дефис, 2007. – 88 с.
19. Экологическая химия: Методические указания по лабораторному практикуму для студентов очной и заочной форм обучения специальности "Биоэкология" биологического факультета / Сургутский государственный университет ХМАО, Биологический факультет; Сост.: Л. А. Пак и др. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2003. – 52 с.
20. Экологический мониторинг водных объектов: Учебное пособие / И.О. Тихонова, Н.Е. Кручинина, А.В. Десятов. - М.: Форум: НИЦ Инфра-М, 2012. - 152 с. – Доступ с сайта электронно-библиотечной системы Znanium.com. – Режим доступа: http://www.znanium.com/bookread.php?book=326721.
Ресурсы сети Интетнет:
1. Гидрохимический институт [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ghi.aaanet.ru/
2. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Лимнологический институт СО РАН [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.lin.irk.ru/new/index.php.
3. Институт водных проблем Севера Карельского научного центра [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://water.krc.karelia.ru/
4. Институт водных и экологических проблем ДВО РАН [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ivep.as.khb.ru/
5. Институт водных проблем РАН [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.iwp.ru/
Составитель _____________________________________Е.А. Шорникова
(подпись)
Заведующий кафедрой ______________________________О.Е. Филатова
(подпись)
Утверждены на заседании кафедры __________________________протокол № ____ от «____»________20 г.
(наименование кафедры)
