Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Филиал в г. Электросталь
Кафедра экономическо-управленческих и правовых дисциплин
ЭКОЛОГИЯ
Программа курса
для специальности № 080502 – Экономика и управление на предприятии (городское хозяйство)
Электросталь 2010
ЭКОЛОГИЯ
Программа курса
Составитель:
Кандидат ветеринарных наук Г.И. Пронина
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры экономико-управленческих и правовых дисциплин филиала РГГУ в г. Электросталь …2010 протокол № ...
© Филиал РГГУ в г. Электросталь 2010
Пояснительная записка
Дисциплина «Экология» занимает важное место в системе подготовки кадров для предприятий и организаций различных форм собственности и сфер деятельности.
Острота экологических проблем, необходимость обеспечения экологической безопасности и рационального использования природных ресурсов осознаны сегодня во всем мире.
Экологические знания, а в еще большей степени – экологическая культура, как руководителей, так и всего населения, в скором будущем будет определять состояние общества и всей окружающей среды, поскольку проблема экологической стабилизации в рамках территориальной организации общества становится глобальной проблемой современности.
Уже в настоящее время перспективы развития человечества в значительной степени зависят от его способности скорректировать свои потребности с охраной окружающей среды и рациональным использованием природных ресурсов.
Современная эпоха рыночных отношений характеризуется целой серией глобальных изменений, обусловленных взаимозависимостью между дальнейшим развитием общества и формированием окружающей природной среды. При таких обстоятельствах возникает необходимость пересмотра главных и существенных принципов и самого механизма взаимоотношений между современным обществом и природой. Возникает необходимость формирования новых приемов и подходов к хозяйственному освоению природно-ресурсного потенциала, обновлению хозяйственного механизма, охватывающего самые разнообразные и сложные процессы взаимодействия общества и природы, и выработке мер ответственности за состояние окружающей среды.
Система рыночных отношений и рыночной экономики именно сейчас должна развиваться в тесной взаимосвязи с современными методами менеджмента в рамках эколого-экономического формирования. Необходимо в корне изменить содержательную часть всех экономических систем, основанных лишь на потребительских принципах по отношению к природе, и направить их по линии создания социально-экономического паритета «природа, окружающая среда – общество». Для достижения оптимального результата при этом важно обеспечение полного взаимодействия руководителей и специалистов на всех уровнях управления через функционирование как экономических и административно-правовых, так и социальных механизмов.
Особое значение в этой связи приобретает овладение экологическими знаниями специалистами городского хозяйства, так как состояние окружающей среды служит одним из важнейших параметров, определяющих качество жизни населения на территории муниципального образования. Необходимо учитывать, что разработка и реализация муниципальной экологической политики может оказывать определенное влияние на экологическую ситуацию не только в конкретном муниципальном образовании, но и в регионе и государстве в целом.
Программа дисциплины «Экология» предназначена для студентов дневного отделения экономического факультета РГГУ, обучающихся по специальности 080502 «Экономика и управление на предприятии (городское хозяйство)».
Программа разработана в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта к минимуму содержания основной образовательной программы подготовки выпускников по указанной специальности.
В структуре содержания Программы отражены все дидактические единицы дисциплины, представленные в Госстандарте.
Дисциплина «Экология» относится к федеральному компоненту цикла общематематических и естественнонаучных дисциплин. При ее изучении устанавливаются предшествующие и параллельные междисциплинарные связи с такими дисциплинами как «Концепции современного естествознания», «Правоведение», «Социология», «Культурология», «Безопасность жизнедеятельности», а также последующие междисциплинарные связи с дисциплинами «Экономика предприятия», «Организация городского хозяйства», «Муниципальный менеджмент», «Управление городом в чрезвычайных ситуациях», «Организация предпринимательской деятельности», «Маркетинг» и др.
Основными методами обучения дисциплине являются лекции, лабораторные работы и самостоятельная работа студентов. Кроме того, с целью активизации обучения рекомендуется применять дискуссии, анализ конкретных ситуаций, работу в микрогруппах.
Цель изучения дисциплины – дать будущим специалистам знания о современных проблемах экологии.
Задачи дисциплины:
В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление о роли и месте экологического подхода в организации деятельности современного предприятия.
Студент должен знать:
Студент должен уметь:
Форма отчетности: предусматривается выполнение лабораторных работ и зачет.
Тематический план
|
№ п/п |
Перечень семестров, название разделов и тем |
Общая трудоемкость |
Количество часов аудиторных занятий |
Самос-тоятель-ная работа |
||
|
всего |
лекций |
Лаб. раб. |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
1 |
Предмет и задачи экологии |
5 |
2 |
2 |
- |
3 |
|
2 |
Взаимодействие организма и среды. Экологические факторы. |
5 |
2 |
2 |
- |
3 |
|
3 |
Популяции, биотические сообщества, экологические системы |
7 |
4 |
4 |
- |
3 |
|
4 |
Природные экосистемы Земли |
6 |
2 |
2 |
- |
4 |
|
5 |
Эволюция биосферы и факторы её устойчивости |
6 |
2 |
2 |
- |
4 |
|
6 |
Антропогенные воздействия на биосферу |
12 |
6 |
6 |
- |
6 |
|
7 |
Охрана окружающей среды. Экологическая защита |
7 |
2 |
2 |
- |
5 |
|
8 |
Правовые и экономические аспекты охраны окружающей среды |
4 |
2 |
2 |
- |
2 |
|
9 |
Вещественные и энергетические потоки в наземных и водных экосистемах |
6 |
4 |
- |
4 |
2 |
|
10 |
Качество окружающей среды |
8 |
6 |
- |
6 |
2 |
|
11 |
Экозащитная техника и технологии |
8 |
4 |
- |
4 |
4 |
|
12 |
Моделирование экосистемы |
6 |
4 |
- |
4 |
2 |
|
Всего |
80 |
40 |
22 |
18 |
40 |
Тема 1. Предмет и задачи экологии
Понятие экологии. Предмет и объект экологии. Общая, прикладная и социальная экология.
Направления общей экологии: аутэкология, демэкология (популяционная экология), синэкология (биоценотическая экология), геоэкология, глобальная экология.
Направления прикладной экологии: промышленная, инженерная, экология сельского и лесного хозяйства, экология города и другие направления, связанные с рациональным природопользованием.
Направления социальной экологии: экология человека, медицинская экология, экономическая, юридическая.
Задачи экологии: теоретические и прикладные. Стратегическая задача экологии.
Этапы развития экологии. Вклад отечественных и зарубежных ученых в развитие экологии
Тема 2. Взаимодействие организма и среды. Экологические факторы
Главные уровни организации жизни. Организм как живая целостная система. Общая характеристика биоты Земли.
О среде обитания и экологических факторах. Адаптация организмов к среде обитания.
Лимитирующие экологические факторы. Физические и химические экологические факторы в жизни организмов. Эдафизические экологические факторы в жизни растений и почвенной биоты. Естественные геофизические поля как экологические факторы. Ресурсы живых существ как экологические факторы.
Тема 3. Популяции, биотические сообщества, экологические системы
Количественные показатели популяций. Продолжительность жизни вида. Динамика численности популяций. Регуляция плотности популяции. Экологические стратегии выживания.
Концепция, масштабы и трофическая структура экосистемы. Продуцирование и разложение в природе. Гомеостаз экосистемы. Энергетические потоки в экосистеме. Уровни биологической продуктивности экосистем. Экологические пирамиды.
Динамика экосистемы (цикличность, сукцессия, климакс).
Системный подход и моделирование в экологии.
Тема 4. Природные экосистемы Земли
Биосфера как глобальная экосистема, её состав. Круговорот веществ в природе. Биогеохимические циклы.
Ландшафты и экосистемы. Наземные биомы. Пресноводные и морские экосистемы.
Функциональная целостность биосферы.
Тема 5. Эволюция биосферы и факторы её устойчивости
Основы учения В,И, Вернадского о биосфере. Эволюция биосферы и её биоразнообразие. Биотическая регуляция окружающей среды.
Ноосфера – как новая стадия эволюции биосферы.
Тема 6. Антропогенные воздействия на биосферу
Человек как биологический вид. Человечество – популяционная система. Природные ресурсы Земли как лимитирующий фактор выживания человечества.
О фундаментальных типах экосистем. Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы). Индустриально-городские экосистемы.
Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека.
Основные виды антропогенных воздействий на биосферу. Антропогенное воздействие на атмосферу, гидросферу, литосферу.
Антропогенные воздейятвия на биотические сообщества. Значение леса в природе и жизни человека; Экологические последствия воздействия человека на растительный мир. Значение животного мира в биосфере. Воздействие человека на животных и причины их вымирания.
Особые виды воздействий на биосферу:
Экстремальные воздействия на биосферу:
Тема 7. Охрана окружающей среды. Экологическая защита
Взаимодействие природы и общества на современном этапе. Природоохранные принципы и объекты охраны окружающей среды. Экологический кризис и пути выхода из него.
Инженерная экологическая защита. Нормирование качества окружающей среды. Защита атмосферы, гидросферы.
Тема 8. Правовые и экономические аспекты охраны окружающей среды
Административно-правовые основы охраны окружающей среды. Экологическое законодательство РФ. Государственные органы управления в области охраны окружающей среды. Экологическая стандартизация, сертификация и паспортизация. Экологическая экспертиза ОВОС. Экологический риск и зоны повышенного экологического риска.
Экологический мониторинг. Экологический контроль.
Экологические права и обязанности граждан. Юридическая ответственность за экологические правонарушения.
Экологизация общественного сознания. Антропоцентризм и экоцентризм. Формирование нового экологического сознания. Экологическое воспитание и культура.
Международное экологическое сотрудничество.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ВЕЩЕСТВЕННЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОТОКИ В НАЗЕМНЫХ
И ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ
Цель работы: Рассчитать различные виды продуктивности и эффективность использования энергии для луговой экосистемы. Проследить миграцию вещества в биотопе и биоценозе.
1 Задание:
Пользуясь понятиями, продуктивность экосистемы* и эффективность использования энергии**, а так же рисунком 1.1. ответьте на следующие вопросы:
1. Какова валовая первичная продукция злаков и разнотравья?
2. Какова эффективность фотосинтеза (т.е. преобразования поступающей солнечной энергии в валовую первичную продукцию)?
3. Чему равна чистая вторичная продукция птиц, питающихся семенами; паукообразных и кузнечиков (по отдельности)?
4. Сколько энергии теряется при дыхании и выделении фекалий у полевых мышей?
5. Какие организмы являются продуцентами, первичными и вторичными консументами?
6. Рассчитайте валовую первичную и вторичную продукцию.
7. Рассчитайте коэффициент использования энергии для гетеротрофов
различных трофических уровней.
8. Какие еще могут быть пути для потоков энергии? Назовите три.
*ПРОДУКТИВНОСЬ ЭКОСИСТЕМ оценивается следующими показателями:
1. Валовая первичная продукция (ВПП) – энергия, накопленная первичными продуцентами - растениями за единицу времени на единице поверхности, кДж/м2 год.
2. Чистая первичная продуктивность (ЧПП), кДж/м2 год,
ЧПП = ВПП – Д1 ,
где Д1 – энергия, расходуемая растениями при дыхании;
ЧПП – энергия, которую могут использовать организмы следующих трофических уровней.
3. Чистая вторичная продукция (ЧВП), кДж/м2 год– количество энергии, накопленной гетеротрофными организмами на любом трофическом уровне.
ЧВП = РК – (Д2 + Ф),
где РК – рацион консументов данного трофического уровня – энергия, заключенная в потребляемой пище;
Отношение величин потоков энергии в разных точках пищевой цепи называется экологической эффективностью.
**ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В ПИЩЕВОЙ
ЦЕПИ (экологическая эффективность) оценивается коэффициентом использования энергии в пищевой цепи (К), %.
При фотосинтезе:
К = (ВПП/Е)*100 ,
где Е – поступающая солнечная энергия;
Для автотрофов К = (ЧП/Е1)*100,
где Е1 – потребленная при фотосинтезе солнечная энергия.
Для гетеротрофов:
К = (ЧВП/РК)*100.
2 Задание:
Используя, сведения о концентрировании токсических веществ в пищевых цепях* ответьте на следующие вопросы.
1. Используя данные, представленные на рис. 1.2., сделайте заключение, на каком уровне ДДТ оказывает наибольшее влияние, на каком уровне его легче всего обнаружить, на каком уровне находятся насекомые – вредители урожаев, “мишень “ для ДДТ?
2. В середине 60–х ДДТ был обнаружен в печени пингвинов в Антарктиде – месте весьма удаленном от районов его применения (Мексика, где он распыляли в атмосферу для борьбы с малярийным комаром). Какими путями ДДТ мог попасть в печень пингвинов?
3. Было замечено, что многие животные погибают от отравления ДДТ в те периоды, когда им не хватает пищи. Объясните это явление.
*КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПИЩЕВЫХ ЦЕПЯХ
В биологическом обмене участвует большое число химических элементов. Почти все наземные и водные организмы концентрируют в своем теле вещества, в том числе и обладающие токсическим действием. Так как пищевая цепь многоступенчата, на каждой ступени концентрация веществ возрастает в среднем на порядок, то уже на 2-й ступени она возрастает в 100 раз. Например, в водной среде пятиступенчатая пищевая цепь: водоросли – травоядный зоопланктон – хищный зоопланктон – мелкая рыба – промысловая рыба. Следовательно, в промысловых рыбах концентрация вредных веществ может повыситься в 100 тыс. раз по отношению к их содержанию в воде озера.
В последнее время человек все активнее использует синтетические органические соединения, например, для борьбы с вредителями и болезнями растений (пестициды). Среди первых применявшихся пестицидов была группа хлорированных углеводородов, в том числе ДДТ. Эти вещества ядовиты для многих животных и человека. Используемые для борьбы с насекомыми (например, для борьбы с малярийным комаром в Мексике), за счет эффекта концентрирования в пищевых цепях, они оказались особенно вредоносны для птиц, рыб и беспозвоночных (см. рис. 1.2.).
Таким образом, при совершенно благополучных показателях нормируемых вредных веществ в воде, при наличии сброса токсических веществ в водоем.
Люди, потребляющие рыбу, могут погибать или заболевать без внешних, казалось бы, причин. Например, массовое отравление людей – болезнь «Минимата», возникшая у рыбаков японской деревни на берегу залива, в который предприятия сбрасывали соединения ртути. По наблюдениям на р.Колумбия в США при ничтожной концентрации в воде радиоактивных веществ (фосфора, кальция, стронция, цезия и др.) в теле планктона их содержание было в 2 тысячи раз выше, чем в воде, у рыб, поедающих этот планктон, от 15 тыс. до 40 тыс. раз выше.
Молодые ласточки, питающиеся насекомыми, имели концентрацию радиоактивных веществ в 500 тыс. раз больше, чем в воде реки. Таким образом, аккумуляция вредных веществ в организмах и их концентрирование в пищевой цепи (биотическое накопление), создает угрозу попадания их в организм человека и животных не только с водой, но и с пищей в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
КАЧЕСТВО ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Цель работы: Определить некоторые показатели качества образцов воды и проверить их соответствие нормативным требованиям.
Теоретическая база: Качество окружающей среды. Основные показатели и нормативы качества различных объектов окружающей природной среды.
Экспериментальная база: исследуемые образцы воды, рH метр, установка для титрования фотокалориметр, реактивы, посуда, вспомогательные материалы.
2.1. Теоретическая часть
При выполнении природоохранных мероприятий особое значение имеет контроль качества жизненных сред: атмосферного воздуха, водоемов и почв, а также объектов окружающей среды, т.е. различных образцов воздуха, воды и почв.
Основные понятия.
Качество окружающей среды – состояние окружающей среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью.
Благоприятная окружающая среда – окружающая среда, качество которой обеспечивает устойчивое функционирование естественных экологических систем, природных и природно-антропогенных объектов.
Негативное воздействие на окружающую среду – воздействие хозяйственной и иной деятельности, последствия которой приводят к негативным изменениям качества окружающей среды.
Нормативы качества окружающей среды – нормативы, которые установлены в соответствии с физическими, химическими, биологическими и иными показателями для оценки состояния окружающей среды и при соблюдении которых обеспечивается благоприятная окружающая среда.
Нормативы допустимого воздействия на окружающую среду – нормативы, которые установлены в соответствии с показателями воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и при которых соблюдаются нормативы качества окружающей среды.
Технологический норматив – норматив допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов, который устанавливается для стационарных, передвижных и иных источников, технологических процессов, оборудования и отражает допустимую массу выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов в окружающую среду в расчете на единицу выпускаемой продукции.
Нормативы предельно допустимых концентраций химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов (далее также – нормативы предельно допустимых концентраций) – нормативы, которые установлены в соответствии с показателями предельно допустимого содержания химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов в окружающей среде и несоблюдение которых может привести к загрязнению окружающей среды, деградации естественных экологических систем.
Нормативы допустимых физических воздействий – нормативы, которые установлены в соответствии с уровнями допустимого воздействия физических факторов на окружающую среду и при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды.
Нормы контроля состояния вод представлены нормативными материалами для питьевой воды, водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения и рыбохозяйственных водоемов.
Вода питьевая – вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и показатели токсических химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения.
Гигиенические требования качества питьевой воды устанавливаются “гигиеническими нормативами содержания вредных веществ в питьевой воде по санитарным правилам и нормам (СанПин) 2.11.4.559.-96”, которые сохранили преемственность ГОСТ 2874-82 “Вода питьевая”.
Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории РФ (таблица 2.1).
К хозяйственно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности. К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения.
ПДК – предельно допустимые концентрации вредных веществ в водных объектах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования – максимальные концентрации, при которых вещества не оказывают прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения (при воздействии на организм в течение всей жизни) и не ухудшает гигиенические условия водопользования.
ОДУ – ориентировочные допустимые уровни веществ в воде, разработанные на основе расчетных и экспресс-экспериментальных методов прогноза токсичности и применимые только на стадии предупредительного санитарного надзора за проектируемыми или строящимися предприятиями, очистными сооружениями.
Лимитирующий показатель вредности вещества в воде - показатель, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде. По которому установлен норматив: c.-т. – санитарно-токсикологический; орг. – органолептический.
Вредные вещества, подразделяющиеся на 4 класса опасности:
1 класс - чрезвычайно опасные;
2 класс - высокоопасные;
3 класс - опасные;
4 класс - умеренноопасные.
В основу классификации положены показатели, характеризующие различную степень опасности для человека химических соединений, загрязняющих воду, в зависимости от токсичности, кумулятивности, способности вызывать отдаленные эффекты, лимитирующего показателя вредности.
Классы опасности веществ необходимо учитывать при выборе соединений, подлежащих первоочередному контролю и при установлении очередности в разработке чувствительных методов аналитического определения веществ в воде.
2.2. Практическая часть
1. Измерение pH производится с использованием установки, представленной на рис. 2.1. Для этого наливаем в стакан (1) по 20мл. исследуемых образцов воды и измеряем pH с помощью рН-метра типа «Cheker» в соответствии с инструкцией к прибору.
Результаты измерений записываем в таблицу 2.2.
2. Определение содержания кислот методом нейтрализации.
20 мл пробы помещаем в коническую колбу. К исследуемой пробе приливаем раствор щелочи NaOH с эквивлентной концентрацией 0,1 моль/л (СЩ = 0,1) до
появления малиновой окраски. Расчет концентрации кислоты проводим по формуле:
где СЩ и СК - концентрация щелочи и кислоты, моль/л,
VЩ и V - объем щелочи и воды (проба 4).
Для расчета концентрации кислоты в образце воды в мг/л (СК1) используем следующее выражение:
где СК – концентрация кислоты, моль/л,
45 г/моль – эквивалентная масса щавелевой кислоты.
3. Определение окисляемости воды перманганатным методом.
Реактивы: раствор KMnO4 c молярной концентрацией эквивалентна 0,01 моль/л, раствор H2C2O4 c молярной концентрацией эквивалентна 0,01 моль/л, раствор H2SO4 (1:3).
Посуда: бюретки 25 мл-3, конические колбы 250 мл-3,мерный цилиндр 100мл-1,мерный цилиндр 10 мл-1,бусинки или капиллярчики-6, электрическая плитка.
В коническую колбу вместимостью 250 мл наливаем 10 мл анализируемой воды, 90 мл дистиллированной, 5мл серной кислоты и из бюретки 10 мл 0,01 н раствора перманганата калия. Полученный раствор нагреваем и 10 мин с момента закипания кипятим на плитке с асбестовой сеткой. Для равномерного кипения помещаем в колбу бусинки или капиллярчики. Если при нагревании раствор обесцвечивается, то опыт повторяем с меньшим количеством анализируемой воды. В горячий раствор приливаем из бюретки 10 мл 0,01 н раствора щавелевой кислоты. Избыток перманганата калия, оставшийся в пробе после окисления вещества, реагирует со щавелевой кислотой, согласно уравнению по схеме:
2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+10CO2+K2SO4+8H2O
Раствор при этом обесцвечивается. Избыток щавелевой кислоты оттитровываем раствором перманганата калия до появления слабо-розового окрашивания, сохраняющегося примерно минуту.
Параллельно проводим холостой опыт со 100 мл дистиллированной воды в той же последовательности, что и с анализируемой водой.
Окисляемость воды или химическое поглощение кислорода в мг/л кислорода вычисляют по формуле:
где «в» - объем раствора перманганата калия, израсходованного на титрование в холостом опыте, мл;
«а» -объем того же раствора, израсходованного на титрование пробы, мл;
«С» - молярная концентрация эквивалента раствора перманганата калия,
моль/л;
«V» − объем анализируемой воды, мл;
8- молярная концентрация эквивалента кислорода, моль/л.
Результаты измерений показателей качества образцов воды, определенных в соответствии с методиками 1,2, 3, внесите в таблицу 2.2.
Сделайте заключение о соответствии качества исследуемых образцов воды требованиям СанПин (см. таблицу 2.1). До каких значений должны быть
доведены показатели качества образцов воды, не соответствующие установленным требованиям?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ЭКОЗАЩИТНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ
Цель работы: Провести очистку исследуемых образцов воды (см. Л/р.№2)
с использованием методов: а) адсорбции (образец 4) и б) нейтрализации (образцы 2, 3).
3.1. Теоретическая часть
Использованные в лабораторной работе № 2 образцы воды 2, 3 есть технологически отработанная вода цехов гальванических покрытий АО “Авиастар”.
Гальванические покрытия это металлические или неметаллические покрытия, наносимые на поверхность металлических изделий с целью защиты их от коррозии, повышения износостойкости и придания внешнего вида. Для нанесения покрытия используется процесс электролиза, при этом в зависимости от цели, которая преследуется при нанесении покрытия, используются разные электролиты.
Перед нанесением покрытия поверхность алюминиевого изделия необходимо очистить и обезжирить. Эту операцию осуществляют в цехах травления путем обработки алюминиевого изделия водными растворами кислот, щелочей, солей. Процесс щелочного травления можно представить следующим уравнением:
Образец 2 есть техническая вода цехов щелочного травления алюминиевых конструкций (pH>7 щелочная среда).
При нанесении покрытия алюминиевое изделие служит анодом. В качестве катода можно использовать любой металл, не вступающий в химическое взаимодействие с электролитом, например, свинец. В качестве электролита используют раствор серной кислоты. На катоде выделяется водород, на аноде происходит образование оксида алюминия Аl2О3. Суммарный процесс на аноде представляется уравнением:
Образец 3 – отработанный электролит после анодного оксидирования
сплавов алюминия (рН<7 кислая среда).
Образующаяся оксидная пленка имеет пористую структуру, через поры
проходят ионы и процесс роста пленки продолжается. Получаемая пленка повышает износостойкость изделия, т.к. она тверже основного металла. Пористая структура пленки может быть пропитана антикоррозионными составами.
Отработанные растворы электролитов проходят комплексную очистку внутри цехов с целью нейтрализации кислот, щелочей и снижения концентрации солей (катионов, анионов), после чего они могут быть использованы вторично. Схема внутрицеховой очистки электролитов анодного оксидирования алюминия приведена на рис.3.1.
Согласно приведенной схеме очистка технических вод цехов травления и цехов анодного оксидирования осуществляется в два этапа. На первом этапе технические воды этих цехов поступают в установку для нейтрализации, где взаимно нейтрализуются. Нейтрализация осуществляется согласно уравнениям:
1)2NaOH+H2SO4=Na 2SO4+2H2O;
2)NaAlO2+H2SO4+2H2O=2Al(OH)3↓+Na 2SO4,
где NaOH, NaAlO2 - компоненты технической воды цехов травления (образец 2);
H2SO4 - компоненты технической воды цехов анодного оксидирования (образец 3); Na 2SO4, Al(OH)3, H2O - компоненты технической воды после нейтрализации (образец 5).
После прохождения этой установки рН технической воды приближается к уровню 6.0, при этом одновременно происходит частичное осаждение гидроксида алюминия. Затем вода поступает в электрокоагулятор. В процессе электрокоагуляции вода проходит очистку от солей. Процесс электрокоагуляции заключается в том, что сточные воды пропускают через электролизер (электрокоагулятор) с анодами из алюминия. Металл анода под действием постоянного тока переходит в техническую воду в виде ионов Al3+, которые вызывают коагуляцию частиц сточных вод, т.е. уменьшение заряда коллоидных частиц (0,01-0,1мкм.), в результате чего они слипаются в более крупные и выпадают в осадок, который легко отделяется от технической воды.
После очистки от твердого осадка вода поступает на сброс или на повторное использование.
3.2. Практическая часть
1. Снижение концентрации кислоты в образце воды 4 (см. табл. 2.2) с использованием метода адсорбции.
В качестве адсорбента предлагается использовать активированный уголь. 50 мл исследуемой пробы перенесите в коническую колбу, добавьте адсорбент 0,5г. активированного угля, закройте пробкой и встряхивайте не менее 15 мин. Затем растворы отфильтруйте в коническую колбу емкостью 200 л, отберите из раствора пробу объемом 20 мл с помощью мерной пипетки и определите равновесную концентрацию кислоты методом титрования (см. Л/р. №2, п.2). Концентрация кислоты в сорбенте (Сс) рассчитываем по формуле:
где СИСХ - концентрация кислоты в моль/л в образцах воды 4 для I стадии очи-
стки и 6 для II стадии очистки;
СРАВН - концентрация кислоты в образцах воды 6 для I стадии очистки и 7 для II стадии очистки;
m - масса адсорбента;
V - объем воды, использованной при очистке.
Коэффициент распределения (D):
Коэффициент очистки (К):
Результаты расчетов вносим в таблицу 3.1
2. Использование метода нейтрализации для очистки электролитов, используемых при анодном оксидировании сплавов алюминия.
Поместите 20 мл образца воды 2 (см. Л/р №2, табл. 2.2) в стакан, и небольшими порциями добавьте образец воды 3, контролируя значение рH с помощью карманного pH - метра “Checker” до значения pH = 6,0.
Запишите в отчете, что наблюдаете, сравните pH раствора с нормативными требованиями.
1. Сделайте заключение об изменении К и D на последующих стадиях очистки.
2. Занесите результаты измерений показателей качества воды для образцов 6, 7 в таблицу 2.2 (Л/р. №2).
3. Сравните показатели качества очищенной воды (образцы 6, 7) с нормативными требованиями (таблица 2.1, Л/р. №2).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Система «Водоем» предназначена для создания математических моделей экосистем пресноводных водоемов и проведения экспериментов с такими моделями.
Предусматривается участие в создаваемой модели водоема различных элементов экосистемы (продуценты, консументы, детрит, биогены, токсиканты, кислород), учет воздействий внешних факторов (температуры воды, интенсивность солнечной радиации, прочие), а также антропогенных воздействий (внесение удобрений, внесение искусственного корма, управляемый сток, неуправляемый сток, водозабор) – управление системой.
Изменение во времени фиксированного элемента экосистемы считается
результатом воздействия на этот элемент различных процессов, влияющих на
его жизнедеятельность или содержание. Система позволяет учитывать в создаваемой модели ряд процессов для различных типов элементов, например, для продуцентов: образование первичной продукции – фотосинтез, отмирание, дыхание, выедание.
Изменение отдельного элемента за счет одного процесса определяется
константами – значениями параметров данного процесса для данного элемента, например, для процесса фотосинтеза – максимальная удельная скорость, 1/сут.; степень влияния лимитанта, безразмерная, от 0 до 1. Лимитантом для процесса фотосинтеза могут быть любые внешние факторы, а также кислород, биогены и токсиканты.
Перед началом моделирования необходимо задать: начальное состояние экосистемы, т.е. значение количественной меры каждого элемента экосистемы, участвующего в модели, прогноз значений внешних факторов на выбранное число суток вперед, прогноз значений управляющих факторов на выбранное число суток вперед.
На основе созданной модели система «Водоем» предоставляет пользователю возможность прогнозировать состояние экосистемы исследуемого им водоема на некоторое число суток вперед. Следует ожидать, что удовлетворительное качество прогноза будет иметь место при прогнозировании не более чем на 10 суток вперед.
ВОПРОСЫ К ЗАЧЁТУ
Обязательная литература:
Справочные издания
Периодические издания