Учебная программа по дисциплине «Экологический мониторинг» федерального компонента цикла дн гос впо второго поколения по направлению подготовки 020800 «Экология и природопользование»
1 чел. помогло. скачать
________________________________________________________________________________Экологический факультет Кафедра химической и техногенной экологии ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА по дисциплине «Экологический мониторинг» федерального компонента цикла ДН ГОС ВПО второго поколения по направлению подготовки 020800 «Экология и природопользование», федерального компонента ОПД ГОС ВПО второго поколения по специальности 020801 «Экология», федерального компонента ОПД ГОС ВПО второго поколения по специальности 020804 «Геоэкология», федерального компонента ОПД ГОС ВПО второго поколения по специальности 020802 «Природопользование» Москва Издательство МНЭПУ 2008 ББК 67.400(3)я73 Р76 Рассмотрено и рекомендовано УТВЕРЖДАЮ на заседании кафедры Проректор по УМР Химической и - _______ Матюнина техногенной экологии « » 200 г. Протокол № 6 от « 16 » января 2007 г. Зав.кафедрой __________ Меньшиков В.В. « » 200 г. ^ Декан экологического факультета Зав. УМО _________ Марфенин Н.Н. ______Попов О.И. « » 200 г. « » 200 г. Р76 Экологический мониторинг: Учебнометодический комплекс по дисциплине «Экологический мониторинг» федерального компонента цикла ДН ГОС ВПО второго поколения по направлению подготовки 020800 «Экология и природопользование», федерального компонента ОПД ГОС ВПО второго поколения по специальности 020801 «Экология», федерального компонента ОПД ГОС ВПО второго поколения по специальности 020804 «Геоэкология», федерального компонента ОПД ГОС ВПО второго поколения по специальности 020802 «Природопользование» – М.: Изд-во МНЭПУ, 2008. – 34 с. Программа разработана на основе многолетних исследований и практической работы учреждений Госкомгидромета, Госкомэкологии, а также личного опыта автора в данной области. Программа предназначена для студентов очной формы обучения по направлению 511100 «Экология и природопользование». ББК 67.400(3)я73 А в т о р ыс о с т а в и т е л и: ^ © МНЭПУ, 2008 Введение. Курс «Экологический мониторинг» включает в себя 9 тем и знакомит студентов с видами мониторинга, его организацией, источниками загрязнителей и методами их анализа. В курсе рассматривается экологический мониторинг Московского региона и ряда других районов РФ и зарубежных стран. Программа разработана на основе многолетних исследований и практической работы учреждений Госкомгидромета, Госкомэкологии, а также личного опыта автора в данной области. На основе изучения данного курса выпускники МНЭПУ смогут организовать экологический мониторинг в заданном регионе, правильно выбрать методы анализа загрязнителей, дать научно-обоснованные рекомендации по уменьшению негативных последствий загрязнения окружающей среды и физических воздействий по результатам мониторинга. Программа предназначена для студентов очной формы обучения по направлению 511100 «Экология и природопользование». ^ В 1972 г. Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде одобрила основные принципы построения глобальной системы мониторинга окружающей среды. Затем были разработаны основные положения об определении цели Глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС), и в конце 70-х годов ГСМОС начала реализовываться в СССР и других странах Мира на базе национальных гидрометеорологических и мониторинговых служб. В последующие годы системы глобального и национального мониторинга совершенствовались в различных направлениях, их программы расширялись, появлялись новые методы получения данных о состоянии окружающей среды, их обработки, хранения и использования. В Российской Федерации с 1994 г. национальный мониторинг проводится в рамках Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая также развивалась и совершенствовалась. В курсе «Экологический мониторинг» рассматриваются различные классификации мониторинга окружающей среды, их различия и развитие. Основываясь на территориально-географическом подходе к классификации мониторинга, рассматриваются принципы организации и осуществления мониторинга от Земного шара в целом до отдельного предприятия (небольшого географического объекта). Рассматриваются различные методы мониторинга окружающей среды, в том числе химические, физические, биологические или прямые аналитические, автоматические, дистанционные, аэрокосмические. Наряду с мониторингом химического загрязнения уделено внимание мониторингу физических воздействий на окружающую среду, биологическому и радиохимическому загрязнению. В отдельных разделах курса рассмотрены вопросы переноса загрязняющих веществ в окружающей среде, его расчета, прогноза и нормирования. Должное внимание уделено и результатам мониторинга РФ и ее регионов в 90-х годах ХХ века, а также состоянию окружающей среды по данным мониторинга в СССР и других странах в 80-х годах. Соответствие курса Государственному образовательному стандарту обусловлено высокой научностью и глубокой связью с практикой всех рассматриваемых вопросов. Курс отличается рассмотрением всех вопросов и вариантов мониторинга и его результатов как с общетеоретических, так и с практических позиций. Значительное внимание уделяется международному сотрудничеству при проведении мониторинга. Данный курс на примерах проведения мониторинга развивает у студентов эколого-политологическое мышление, учит принятию обоснованных решений различных экологических проблем. ^ Целью курса “Экологический мониторинг” является: обучение студентов умению организовать мониторинг в заданном районе, правильно определить источники загрязнений и физических воздействий в нем, выбрать оптимальные методы анализа загрязнителей, дать рекомендации по уменьшению негативных последствий загрязнения и физических воздействий в изучаемом районе, а также ознакомить студентов с организацией и результатами мониторинга в Европе, Российской Федерации, Московском регионе. ^ Задачи данного курса можно сформулировать следующим образом:
^ ПОДГОТОВКЕ ВЫПУСКНИКА Курс «Экологический мониторинг» обобщает знания, полученные при изучении биологических, физических, химических, географических проблем экологии, показывает источники информации и методы ее получения для всестороннего изучения экологии различных регионов. В курсе используются данные о влиянии загрязнителей и физических воздействий на различные среды, в том числе и на биоту. Освоение данного курса позволяет выпускникам правильно организовать и провести мониторинг заданной территории или объекта и на основе его результатов принять научно-обоснованные решения по охране окружающей среды в заданном районе. ^ Студенты, успешно освоившие курс «Экологический мониторинг», должны:
Тема 1. Введение. Глобальный мониторинг. Определение понятия мониторинга. Экологический мониторинг загрязнений окружающей cреды. Мониторинг климата. Мониторинг человека. Глобальный, национальный, региональный и локальный (импактный) мониторинг. Фоновый мониторинг. Мониторинг физических и биологических воздействий на окружающую среду. Обзор видов мониторинга, их организации и взаимосвязи. Выработка мер по защите биосферы, а также другие пути использования результатов мониторинга. Природные и антропогенные источники загрязнения окружающей среды. Мониторинг источников загрязнения. Трансграничный перенос загрязнений. Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС). Задачи и организация глобального мониторинга. Объекты глобального мониторинга: атмосфера, гидросфера, почва, биота. Сеть станций для проведения наблюдений в системе глобального мониторинга. Перечни определяемых загрязнителей. Оксиды углерода, серы, азота. Озон. Взвешенные частицы. Свинец, кадмий, ртуть, мышьяк. Полиароматические углеводороды. Пестициды. Кислотность (рН). Главные катионы и анионы. Радиоактивность. Электромагнитные поля. Микроорганизмы. Гидрометеорологические параметры. Тема 2. Объекты и методы глобального мониторинга. Основные контролируемые параметры и нормирование загрязнения окружающей среды: воздуха, воды, почвы, растительности, продуктов питания. (ПДК, ПДВ, ПДС, ПДУ). Критерии состояния здоровья населения, фауны и флоры. Мониторинг абиогенных составляющих окружающей среды. Отбор проб среды, их предварительная обработка. Выбор оптимальных методов химического анализа загрязнителей. Математическая обработка результатов анализов. Международная и национальная тарификация методов анализа. Стандартизация методов анализа. Программы мониторинга в рамках ВМО. Программа ЕМЕП. Программа МАБ. Использование результатов глобального мониторинга для решения экологических проблем отдельных стран и регионов. Тема 3. ^ Организация и задачи. Общегосударственная система наблюдения и контроля (ОГСНК) в России. Ведомства и организации, ведущие наблюдения за окружающей средой. Единая Государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ) в РФ. Роль и функции Министерства природных ресурсов РФ в ЕГСЭМ. Функции Росгидромета в ЕГСЭМ. Мониторинг земель, недр, лесов, обитателей вод, водной среды, геологической среды, промышленной безопасности, воздействия факторов среды обитания на состояние здоровья человека, источников антропогенного воздействия на окружающую природную среду. Задачи Минобороны РФ, Минатома РФ, Роскартографии и ряда других ведомств в разработке, развертывании и развитии ЕГСЭМ. Передача функций Госкомэкологии МПР. Системы сбора и передачи информации, ее использование органами управления. Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Российской федерации. Банки данных о состоянии окружающей среды. Сеть станций наблюдения, их оснащение и сотрудничество. Специфика перечня и источников загрязнителей при проведении национального и регионального мониторинга. Некоторые особенности национального мониторинга в США, Великобритании и т. д. Организация и основные результаты национального мониторинга в РФ по отдельным природным средам, объектам и регионам. Тема 4. ^ Классификация загрязнителей и их источников. Среднее время жизни загрязнителя в атмосфере и дальность их распространения. Виды источников загрязнения атмосферы и водной среды, их влияние на распространение загрязнителей. Общие законы распространения загрязнителей в различных средах. Законы диффузии Фика. Решение дифференциальных уравнений диффузии для различных сред и условий распространения загрязнителей. Распространение загрязнителей в различных средах без перемешивания. Молекулярная диффузия в атмосфере и водной среде. Распространение загрязнителей в почве и донных осадках. Тема 5. ^ Распространение загрязнителей в средах с перемешиванием. Турбулентная диффузия. Коэффициенты турбулентной диффузии. Рассеяние загрязнителей при выбросе из дымовых труб, факторы его определяющие, общие закономерности, методы расчета по ОНД-86. Рассеяние загрязнителей в водной среде, его расчет для рек, водохранилищ, морей. Межфазный перенос загрязнителей. Принципы моделирования трансграничного и местного переноса загрязнителей. Тема 6. ^ Обоснование необходимости фонового мониторинга. Организация глобального фонового мониторинга в рамках международных программ ГСМОС, БАПМОН и ЕМЕП. Выбор и репрезентативность точек проведения наблюдений при фоновом мониторинге. Базовые и региональные станции фонового мониторинга, требования к ним. Расширенные и сокращенные программы наблюдений. Сопостовимость результатов наблюдений. Перенос загрязняющих веществ в фоновые районы и возможности его расчета. Биосферные заповедники. Их сеть в СССР – РФ (с 1992 г.), странах Восточной Европы и других странах мира. Программы наблюдений в биосферных заповедниках. Гидрометеорологические наблюдения. Особенности выбора методов анализа загрязняющих веществ при проведении фонового мониторинга. Основные результаты многолетних наблюдений в биосферных заповедниках. Фоновое загрязнение воздуха, атмосферных осадков, природных вод, донных отложений, почвы и растительности в РФ и других странах мира по данным биосферных заповедников. Влияние метеорологических условий, времен года на фоновые загрязнения. Некоторые итоги многолетних наблюдений за фоновыми загрязнениями на примере Кавказского биосферного заповедника – одного из наиболее чистых районов в европейской части РФ. Тема 7. ^ Мониторинг г. Москвы и Московской области как пример регионального мониторинга. Средства и задачи мониторинга Московского региона. Источники загрязнителей, их ведомственная принадлежность, размещение и мощность. Мониторинг атмосферы и атмосферных осадков. Мониторинг водных объектов. Аналитические средства проведения мониторинга. Стационарные, передвижные и подфакельные посты. Автоматизированные и аэрокосмические системы мониторинга. Оптимизация этих систем, определяемые параметры, их обработка. Мониторинг физических факторов воздействия в г. Москве. Шумовое, электромагнитное и радиационное загрязнения, их источники и методы мониторинга. Медико-экологический мониторинг. Основные итоги мониторинга Московского региона и потребители информации. Организация и основные результаты экологического мониторинга других субъектов Федерации. Тема 8. ^ Специфика задач и организации локального мониторинга. Источники информации о состоянии окружающей среды при локальном мониторинге. Примеры локального мониторинга. Мониторинг промышленного предприятия. Мониторинг района размещения ТЭС. Радиационный, химический и биологический мониторинг в регионе АЭС. Мониторинг теплового загрязнения. Мониторинг ионизирующих излучений. Мониторинг загрязнения окружающей природной среды природными и искусственными радиоактивными изотопами (радиохимический мониторинг). Мониторинг регионов интенсивной геологической разведки и добычи полезных ископаемых. Мониторинг воздуха и атмосферных осадков в городе с населением до 500 тыс. человек (на примере города Братска и др.). Мониторинг источника загрязнения. Мониторинг особо опасного объекта. Системы автоматического контроля. Тема 9. ^ Международный региональный мониторинг морских регионов на примерах Черного и Балтийского морей. Наблюдение за состоянием морской биоты на региональном уровне на примере Черного моря. Особенности мониторинга Каспийского и Азовского морей. Мониторинг северных и восточных морей РФ. Мониторинг морских эстуариев. Основные итоги морского мониторинга в РФ. Авиационные и космические методы контроля состояния морей (и др. территорий). Их преимущества и недостатки. Тема 10. Биомониторинг. Мониторинг физических воздействий и геофизических явлений. Основы биомониторинга. Понятие о биоиндикаторах. Растения – биоиндикаторы состояния воздушной и водной сред. Лишайники как один из видов биоиндикаторов загрязнения атмосферы в городах и районах крупных промышленных предприятий. Древесная растительность как биоиндикатор состояния атмосферы и почв города. Концентрирование загрязнителей гидробионтами. Микробиологическое тестирование загрязнения поверхностных вод. Международные программы биомониторинга. Мониторинг электромагнитных полей и шума. Источники этих физических воздействий на ОС. Организации, ведущие их мониторинг. Землетрясения, извержение вулканов, сходы снежных лавин и другие природные катастрофы. Их причины и мониторинг. Организации, ведущие мониторинг, системы оповещения населения. Тема 11. Итоги глобального мониторинга основных загрязняющих веществ. Мониторинг трансграничного переноса тяжелых металлов и оксидов неметаллов, их концентрации и плотности выпадения в различных районах Земного шара. Мониторинг нефтяных загрязнений и их происхождения в поверхностных и морских водах. Мониторинг других органических соединений (фенолы, пестициды, ПХБ, диоксины, ОВ и т. п.), их источники и прогноз. Проблемы загрязнения ОС диоксинами. Их мониторинг, методы, возможности и потребности. Мониторинг природных радиоактивных загрязнений. Эксплуатация ядерных объектов, ядерные катастрофы, испытание ядерных зарядов, мониторинг их последствий и глобальный прогноз радиоактивного загрязнения Земли. Мониторинг местных радиоактивных загрязнений. Тема 12. Основные итоги мониторинга РФ. Заключение. Ежегодный государственный доклад о состоянии окружающей природной среды в РФ, содержание, разработка, использование. Обзор итогов экологического мониторинга территории РФ в конце ХХ-го начале ХХI-го веков (города, поверхностные и морские воды, растительный и животный мир). Классические и новейшие методы мониторинга. Роль мониторинга в решении экологических проблем сегодня и в будущем. ^ Учебно-тематический план для студентов очного отделения экологического факультета
^ Основная.
Допольнительная.
^ В рамках семинарских занятий студентами выполняются две компьютерные работы (4 часа) с использованием имитационных программ:
3. Формы текущего и итогового контроля, примерный перечень тем и вопросов ^ Курс изучается в VI семестре. По разделам курса, связанным вычислительных задач, студенты выполняют две контрольные работы. По одному из разделов (по выбору) каждый студент пишет реферат. Итоговой формой аттестации является экзамен, проводимый, в основном, в устной форме, которому обычно предшествует тестирование. ^ Семинар 1. Математическая обработка результатов исследований Виды ошибок измерений, их причины, возможность устранения или оценки. Формулы для нахождения интервала надежности полученных данных. Проведение расчетов. Типовые задачи: ^ При анализе почвы в параллельных пробах наши 5,45; 5,32, 5,39; 5,24; 5,48, 5,37 и 5,19 мкг мышьяка/ г. Проведите математическую обработку этих результатов. ^ При анализе пробы ила получили следующие результат 0,324; 0,362; 0,339; 0,346; 0,412; 0,337 и 0,358 мг селена/кг. Проведите математическую обработку этих результатов. ^ : 2 – 3 типовых задачи. Семинар 1. Расчет характеристик методов анализа объектов ОС. Обзор методов химического анализа, применяемых в мониторинге. Характеристики методов химического анализа (производительность, стоимость, точность, чувствительность, предел обнаружения). Расчет чувствительности и предела обнаружения по экспериментальным данным. Оценка применимости некоторого метода для анализа пробы ОС. Решение типовых задач. ^ Для построения калибровочного графика при определении кремния были получены следующие данные: Кремний, мкмоль/л 20 50 70 100 115 Д 0,11 0,24 0,33 0,48 0,56 Значения фона составили: 0,014; 0,012; 0,011; 0,016 и 0,012. Найдите чувствительность и предел обнаружения метода. ПДК кремния в воде ~ 10-50 мг/л. Какие объемы таких вод следует отбирать для анализа? Для определения свинца методом AAС при калибровке спектрометра получили следующие данные: Свинец, мкг/л 10 30 50 60 75 Интенсивность сигнала, 21 33 42 56 63 делений шкалы Значения фона составили: 15, 17, 13, 15 и 14 дел. шкалы. Найдите чувствительность и предел обнаружения метода. ПДК свинца в питьевой воде – 0,1 мг/л. Какой объем такой воды необходим для анализа? Задание на дом: 2 – 3 типовых задачи. Семинар 3. Контрольная работа 1. Каждый студент получает индивидуальное задание. Примеры вариантов: Вариант №1. I. Для определения ванадия в сточных водах получили следующие данные: Ванадий, ммоль 0,02 0,06 0,08 0,10 0,12 Д 0,052 0,064 0,077 0,090 0,104 Значения фона составили: 0,037; 0,036; 0,034; 0,036; 0,035. Определите чувствительность и предел обнаружения метода. ПДК по ванадию для сточных вод - 5 мг/л. Какой объем такой воды следует брать для анализа? 2.При анализе атмосферных осадков получили следующие результаты (из одной пробы): 143, 128, 135, 126, 131, 146 и 150 мкг железа/л. Проведите математическую обработку этих результатов. Вариант №2. 1. Для определения кислорода в пресных водах при градуировке оксиметра получили следующие данные: О2,мл/л I 2 2,9 4,5 4,8 Сила тока, мка 24 35 47 62 67 Значения фона составили: II, 16, 13, 15 и 12 мка. Найдите чувствительность и предел обнаружения метода. Содержание растворенного кислорода в воде для водоснабжения не должно быть менее 5 мг/л. Какой объем такой воды следует брать для анализа? 2. При анализе сточных вод в параллельных пробах из большого объема получили следующие концентрации марганца(мкг/л): 35,9; 38,4; 42,; 43,9; 35,8; 39,4 и 40,7. Проведите математическую обработку этих результатов. Семинар 4. Расчет переноса загрязняющих веществ в атмосфере. Решение типовых задач с использованием материала лекции №4. Задача №1. I. Какая доля oт концентрации ЗВ в месте ого сброса в водоем с турбулентными условиями будет наблюдаться на расстоянии 10 км от места сброса через 5 суток ? Сброс непрерывный. Задача №2. I. Через какое время в турбулентных условиях при непрерывном сбросе в водоем ЗВ его концентрация на расстоянии I км составит 10% от концентрации его в месте сброса? Задание на дом: 2 – 3 типовых задачи. Семинар 5. . Расчет переноса загрязняющих веществ в атмосфере Решение типовых задач с использованием материала лекции №5. Задача №1. 2. Из трубы высотой 70 м выбрасывается 10 г/с SO2 при скорости ветра 8 м/с. Рассчитать максимальную концентрацию SO2 на уровне земли и расстояние, на котором она будет проявляться. Сравните макс. концентрацию с ПДК. ^ 2. При какой высоте трубы макс. концентрация NO2 на уровне земли не превысит ПДКМР , если при средней скорости ветра 8 м/с за сутки выбрасывается 120 кг NO2 ? На каком расстоянии от трубы этa концентрация будет проявляться? Задание на дом: 2 – 3 типовых задачи. Семинар 6. Контрольная работа 2. Каждый студент решает свой вариант. Примеры вариантов: Вариант №1. I. Какая дола oт концентрации ЗВ в месте его сброса в водоем с турбулентными условиями будет наблюдаться на расстоянии 100 м через 5 суток? Сброс непрерывный. 2. Из трубы высотой 60 м выбрасывается 8 г/с SO2 при скорости ветра 7 м/с. Рассчитать максимальную концентрацию SO2 на уровне земли и расстояние, на котором она проявляется. Сравните макс.концентрацию с ПДК. Вариант №2.
Семинар 7. Расчет загрязнения атмосферы по ОНД-86 Содержание ОНД-86 и области обязательного применения. Порядок расчета загрязнения атмосферы по ОНД-86 (расчетные формулы, входящие, входящие в них величины, их размерность, зависимость от ряда факторов). Типовая задача. ТЕЦ-22 (г.Москва) выбрасывает 2117 г/с диоксида серы. Допустим, что высота ее трубы 150 м, диаметр 2 м. Средняя скорость выхода газо-воздушной смеси 10 м/с при разности температур газо-воздушной смеси и окружающего воздуха 150 оС. Рассчитайте максимальную приземную концентрацию в диапазоне от 50 до 3000 м. Результаты расчета сравните с ПДКМР диоксида серы. Семинар8. Принципы организации экологического мониторинга. Схема создания подразделения, проводящего мониторинг на новой территории. Определение границ территории, выявление имеющихся организаций, способных вести мониторинг, и создание новых. Определение ведущей организации. Определение уровня создаваемой системы мониторинга. Инвентаризация источников загрязняющих веществ и др. факторов воздействия на ОС. Составление списков веществ и факторов, подлежащих контролю. Выбор методов контроля, мест контроля или отбора проб, частоты этих процедур изучаемых частей ОС. Осуществление мониторинга. Обработка полученных результатов, подготовка и распространение полученной информации. Роль государства в провидении мониторинга и использовании его результатов. Экологическое законодательство и мониторинг. Органы экологического контроля и их роль в проведении мониторинга всех уровней. Использование данных мониторинга при проведении экологических экспертиз. Роль местных органов управления в организации и проведении мониторинга и принятии экологических решений. Экологическое образование, место мониторинга в его программах. ^ Лабораторные работы выполняются вне сетки часов учебного плана при наличии технической базы.
^ Реферат это обзор и анализ литературы на выбранную Вами тему. Реферат это не списанные куски текста с первоисточника. Недопустимо брать рефераты из Интернета. Тема реферата выбирается Вами в соответствии с Вашими интересами. Необходимо, чтобы в реферате были освещены как теоретические положения выбранной Вами темы, так и приведены и проанализированы конкретные примеры. Реферат оформляется в виде машинописного текста на листах стандартного формата (А4). Структура реферата включает следующие разделы:
Желательное использование наглядного материала - таблицы, графики, рисунки и т.д. Все факты, соображения, таблицы, рисунки и т.д., приводимые из литературных источников студентами, должны быть сопровождены ссылками на источник информации. Недопустимо компоновать реферат из кусков дословно заимствованного текста различных литературных источников. Все цитаты должны быть представлены в кавычках с указанием в скобках источника, Отсутствие кавычек и ссылок означает плагиат и является нарушением авторских прав. Использованные материалы необходимо комментировать, анализировать и делать соответственные и желательно собственные выводы. Все выводы должны быть ясно и четко сформулированы и пронумерованы. Список литературы оформляется строго по правилам Государственного стандарта. Реферат должен быть подписан автором, который несет ответственность за проделанную работу. ^
^
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
отлично
2 