Структура дисциплины «Химия атмосферы»

Объем учебного курса и виды учебных мероприятий Аудиторные занятия Самостоятельная работа

Наименование курса

Курс изучения

Кол-во кредитов

Кол-во недель, в течение которых

реализуется курс

Всего часов по уч. плану

Всего

Лекции

Лабораторны

е

Практические

Всего

Лабораторны

е

Консультации

РГР

Курс.проекты

(Курс.

работы

)

Контрольные

работы

Иное

ЦТ

Форма контроля

Химия атмосферы 6 - 120 18 8 - 10 102 - 12 - 40 - 50 - Экзамен

Наименование учебного курса: Химия атмосферы 1. Цель, задачи и аннотация учебного курса 1.1. Цели и задачи изучения курса

Целью изучения дисциплины является приобретение теоретических знаний в области химии атмосферы и применения этих знаний в профессиональной деятельности. Задачами дисциплины являются: - изучение химических процессов, протекающих в атмосфере; - рассмотрение проблем, возникающих в процессе антропогенного воздействия на окружающую среду, связанных с загрязнением атмосферного воздуха; - выработка навыков научно-обоснованной оценки качества воздушной среды и планирования мероприятий по ее охране; - овладение теоретическими основами и методиками выбора оборудования для очистки газовых выбросов.

1.2.Аннотация курса

В основе дисциплины лежит углубленное изучение дисперсных систем, поверхностных явлений и современных физико-химических методов исследований. Материал курса подобран таким образом, чтобы студенты в результате его изучения могли свободно ориентироваться в теоретических и прикладных вопросах химического состава и загрязнения атмосферы, экологических исследований, использовать научную литературу по этой проблеме и применять знания в производственной деятельности, разрабатывая и осуществляя меры по предупреждению попадания вредных веществ в окружающую среду.

1.3.Какие курсы должны предшествовать данному курсу

Дисциплина «Химия атмосферы» относится к дисциплинам по выбору в цикле общих математических и естественно-научных дисциплин в государственном общеобразовательном стандарте высшего профессионального образования. Преподавание дисциплины базируется на знаниях и навыках, приобретенных студентами при изучении курса экологии, химии, физики, архитектуры и вентиляции.

2. Требования к знаниям, умениям, компетенциям

В результате изучения курса «Химия атмосферы» студент должен знать:

- сущность физико-химических процессов, происходящих в атмосфере; - основные источники антропогенного химического загрязнения

окружающей среды, виды и закономерности миграции и трансформации загрязняющих веществ в атмосфере;

- сущность экологических проблем, связанных с антропогенным воздействием на окружающую среду и пути их преодоления;

- теоретические основы проектирования систем, установок и сооружений, предупреждающих загрязнение воздушного бассейна.

студент должен уметь:

- решать задачи, связанные с физико-химическими процессами в атмосфере;

- выбирать наиболее эффективные способы предупреждения или снижения загрязнений окружающей среды системами технологических и вентиляционных выбросов.

студент должен владеть навыками: - методами химического мониторинга и оценки степени антропогенного

изменения объектов окружающей среды; - проектирования эффективных схем пыле- и газоочистки.

3. Содержание курса

Дидактические единицы Раздел, модуль Подраздел Тема Понятия

Введение. Предмет химии атмосферы. Физико-химические процессы в атмосфере.

Температурный, барический градиент

Состав и структура атмосферы. Эволюция атмосферы, ее биогенное происхождение. Воздействие солнечной радиации на атмосферу.

фотохимические реакции Состав и химическая

зональность атмосферы

Загрязнение атмосферы. Основные классы веществ, загрязняющих атмосферу. Естественные и антропогенные источники.

Концентрация вредных веществ, класс токсичности

Химия верхних слоев атмосферы и проблемы их загрязнения

Фотохимические процессы в верхних слоях земной атмосферы.

Основные реакционно-способные частицы ионосферы и стратосферы. Химия стратосферного озона. Истощение озонового слоя.

кислородный, водородный, хлорный и азотный циклы озона

Тропосфера как глобальный окислительный резервуар. Основные реакционно-способные частицы в тропосфере.

Коэффициенты турбулентной и молекулярной диффузии

Газофазные реакции в тропосфере. Окисление органических соединений.

"Фотохимический смог".

Химия нижних слоев атмосферы

Гетерофазные реакции в тропосфере.

"Классический смог". "Кислые дожди".

Классификация аэрозолей Основные физико-химические свойства твердых частиц.

Аэрозоль, туман, дым, дисперсность, медианный размер частиц

Механизмы процесса рассеивания загрязняющих веществ и характер струи выброса.

Конусная, веерная, волнообразная струи

Изменение концентрации примесей вдоль распространения струи.

Предельно допустимый выброс

Химия нижних слоев атмосферы и проблемы их загрязнения

Распространение загрязняющих веществ в атмосфере

Температурные инверсии. Факельный выброс воздуха.

факельный выброс

Расчет загрязнения атмосферы выбросами группы источников. Учет фоновых концентраций.

Санитарно-защитная зона. Проектирование санитарно-защитных зон.

Санитарно-защитная зона

Основная классификация пылеуловителей. Оценка эффективности систем пыле- и золоулавливания.

Класс пыли, эффективность пылеулавливания

Аппараты сухой очистки газов.

Мокрые пылеуловители.

Мероприятия по предупреждению загрязнения атмосферы

Очистка выбросов от газообразных примесей.

Адсорбент Абсорбция

Оценка состояния окружающей среды.

Экологический мониторинг

Контроль и оценка состояния окружающей среды

Методы и средства анализа химического загрязнения окружающей среды.

4. Технологическая карта по учебному курсу «Химия атмосферы »

Объем учебного курса и виды учебных мероприятий

Аудиторные занятия Самостоятельная работа

Курс изучения

Кол-во недель, в течение которых реализуется курс

Всего часов по уч. плану

Всего

Лекции

Лабораторн

ые

Практически

е Всего

Лабораторн

ые

Консультац

ии

РГР

Курс.проект

ы (К

урс.

работы

)

Контрольны

е работы

Иное

ЦТ

Форма контроля

6 - 120 18 8 - 10 102 - 12 - 40 - 50 - экзамен

Продолжительность учебных

мероприятий, проводимых

Требования к ресурсам

в аудитории

по индивидуальному графику студента

№ недели

№ модуля

Наименование учебного

мероприятия

Краткое

название типа

учебного

мероприятия

Описание учебного мероприятия (тема, форма проведения)

Выставляется

в расписание?

(+,-)

Ответственный за

проведение

(ведущ

ий:

лектор

- Л

, преподаватель

- П

, академ

. конс ультант

- АК

)

Максимальное кол-во

баллов за

задание

в часах

в часах

в днях

Тип

аудитории

Кол

-во аудиторий

Предлагаемо

е место

проведения

(№ ауд

., др

место)

Максимальное

кол-во

студентов

в аудитории

Требуемое оборудование

Рекомендуемая литература

(№

и стр

.)

1 Лекция №1 лекц Состав и химическая зональность атмосферы

+ П 2 Лекционная аудитория 1

С-601, С-

612

Доска, мел [1], [6]

1

Самостоятельное изучение теоретического материала

Сам. _ 10 [3]

2 Практическое занятие№1 практ.

Формальдегид, СО и водород в атмосфере, их источники и реакции

+ П 2

Аудитория для

практических занятий

1 С-604 Доска, мел [4]

Выполнение Сам. _ 10

курсовой работы

2 Лекция №2 лекц

Фотохимические процессы в верхних слоях земной атмосферы

+ П 2 Лекционная аудитория 1

С-601, С-

612

Мультимедийное оборудование [1], [6

2

Самостоятельное изучение теоретического материала

Сам.

_ 10

2 Практическое занятие №2 практ.

Химические процессы в тропосфере + П 2

Аудитория для

практических занятий

1 С-604 Доска, мел [3], [4]

2 Практическое занятие №3 практ.

Состав и свойства газов, подлежащих очистке. + П 2

Аудитория для

практических занятий

С-604 Доска, мел [3]

2

Самостоятельное изучение теоретического материала

Сам.

_ 10 [4]

Выполнение курсовой работы Сам. _ 10

2 Лекция №3 лекц

Химия нижних слоев атмосферы. + П 2 Лекционная

аудитория 1

С-601, С-

612

Доска, мел [2], [5]

2 Практическое занятие №4 практ.

Требования к очистке газов, выбрасываемых в атмосферу

+ П 2

Аудитория для

практических занятий

1 С-604 Доска, мел [4]

2

Самостоятельное изучение теоретического материала

Сам. _ 10 [5]

Выполнение курсовой работы Сам. _ 10

2 Лекция №4 лекц Распространение загрязняющих веществ в атмосфере.

+ П 2 Лекционная аудитория 1

С-601, С-

Мультимедийное оборудование [1]

Мероприятия по предупреждению загрязнения атмосферы

612

2 Практическое занятие №5 практ.

Выбор и обоснование принятой схемы пылеочистки

+ П 2

Аудитория для

практических занятий

1 С-604 Доска, мел [4]

Самостоятельное изучение теоретического материала по теме: «Контроль и оценка состояния окружающей среды»

Сам. _ 4

Консультации по выполнению курсовой работы

Конс. _ П 12

Выполнение курсовой работы Сам. _ 10

Подготовка к экзамену Сам. _ 6

18 102 ИТОГО

120 ИТОГО через ЦТ

5. Количество баллов, критерии и нормы текущего контроля и промежуточной аттестации

Наименования учебных мероприятий

Типы учебных мероприятий

Количество баллов

Условия допуска Критерии и нормы оценки

Лекции Контрольная работа -

Посещение лекций не менее 85 %

«Зачтено» - студент верно отвечает более чем на 75% контрольных вопросов по предложенной тематике

Схема расчета итоговой оценки

Выполненная и сданная на положительную оценку курсовая работа по предложенной теме

"отлично" заслуживает студент, обнаруживший всестороннее, систематическое и глубокое знание учебно-программного материала, умение свободно выполнять задания, предусмотренные программой, усвоивший основную и знакомый с дополнительной литературой, усвоившим взаимосвязь основных понятий дисциплины, проявившим творческие способности в понимании, изложении и использовании учебно-программного материала. "хорошо" заслуживает студент обнаруживший полное знание учебно-программного материала, успешно выполняющий предусмотренные в программе задания, усвоивший основную литературу, рекомендованную в программе,

показавшим систематический характер знаний по дисциплине и способным к их самостоятельному пополнению и обновлению. "удовлетворительно" заслуживает студент, обнаруживший знания основного учебно-программного материала, допустившим погрешности в ответе на экзамене и при выполнении экзаменационных заданий, но обладающим необходимыми знаниями для их устранения под руководством преподавателя. "неудовлетворительно" выставляется студенту, обнаружившему пробелы в знаниях основного учебно-программного материала, допустившему принципиальные ошибки в выполнении предусмотренных программой заданий.

6. Критерии и нормы оценки курсовых работ (проектов)

Оценки Критерии и нормы оценки «отлично» Расчетно-пояснительная записка и графическая

часть выполнена в полном объеме; при защите студент демонстрирует свободное владение основными принципами проектирования систем очистки технологических выбросов, проявляет способности в понимании и изложении материала курсовой работы.

«хорошо» Расчетно-пояснительная записка и графическая часть выполнена в полном объеме без существенных недостатков; при защите студент показывает систематический характер знаний по дисциплине, обнаруживает полное знание учебно-программного материала.

«удовлетворительно» Расчетно-пояснительная записка и графическая часть выполнена в полном объеме с незначительными ошибками; при защите студент обнаруживает знания основного учебно-программного материала.

«неудовлетворительно» Расчетно-пояснительная записка и графическая часть выполнена в полном объеме, при выполнении работы допущены принципиальные ошибки; при защите студент не владеет основами проектирования.

7. Банк тестовых заданий и регламент проведения тестирований

7.1. Банк тестовых заданий для проведения тестирований

Название банка тестовых заданий

Кол-во заданий в банке тестовых заданий

Разработчики

7.2. Регламент проведения тестирований

Название банка тестовых заданий

Кол-во заданий,

предъявляемых студенту

Номера и наименования разделов теста

Кол-во заданий

в разделе

Время на тестирование,

мин.

8. Примерная тематика письменных работ (курсовых, рефератов, контрольных, расчетно-графических и др.)

№ п/п Темы

1 Очистка технологических выбросов различных производств

9. Вопросы к экзамену

№ п/п Вопросы

1 Общая характеристика строения и состава атмосферы 2 Устойчивость атмосферы

3 Атмосферные примеси: источники, среднее время пребывания в атмосфере

4 Химические процессы в верхних слоях атмосферы. 5 Классификация загрязнителей окружающей среды 6 Критерии оценки качества воздушной среды

7 Качество природной окружающей среды. Группы нормативов качества

8 Озон в стратосфере. Нулевой цикл. Экологические функции озонового слоя.

9 Озоноразрушающие вещества. Хлорный, азотный, водородный циклы

10 Свободные радикалы в атмосфере: образование, роль в тропосферных процессах

11 Окисление метана в тропосфере 12 Озон в стратосфере. Цикл Чепмена 13 Фреоны в атмосфере. Их источники и реакции 14 Перенос между стратосферой и тропосферой 15 Химические процессы в тропосфере 16 Фотохимический смог

17 Образование озона в тропосфере. Влияние содержания оксидов азота

18 Соединения азота в тропосфере

19 Соединения серы в тропосфере

20 Метан, его источники 21 Кинетика химических реакций. Цепные реакции. 22 Мероприятия по предупреждению загрязнения атмосферы

23 Требования, предъявляемые к очистке выбрасываемого воздуха. Определение требуемой эффективности пыле и газоулавливания

24 Основные характеристики пылеулавливающего оборудования

19 Суть и цели мониторинга окружающей среды. Классификация мониторинга окружающей среды

20 Организация наблюдений и контроля загрязнения атмосферного воздуха

21 Экологическая экспертиза. Суть и правовая основа экологической экспертизы

22 Антропогенное загрязнение атмосферы. Локальные и глобальные проблемы

23 Распространение и седиментация загрязняющих веществ в атмосфере. Роль температурных инверсий

24 Механизмы седиментации веществ из атмосферы, влияние размеров частиц на время пребывания в атмосфере

25 Движение воздушных масс в атмосфере 26 Механизм процесса рассеивания загрязняющих веществ 27 Характер струи выброса (три основные формы струи). 28 Изменение концентрации примесей вдоль распространения струи 29 Факельный выброс воздуха 30 Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника 31 Санитарно-защитная зона. Определение ее границ

32 Классификация аэрозолей. Основные физико-химические свойства твердых частиц: плотность, дисперсность

33 Основные физико-химические свойства твердых частиц:

34 Классификация пылеуловителей. Оценка эффективности систем пыле- и золоулавливания

35 Источники загрязнения атмосферы. Классификация, влияние на животный и растительный мир, объекты строительства

36 Промышленные выбросы. Классификация загрязнителей 37 Контроль и управление качеством атмосферного воздуха

38 Понятие предельно допустимого выброса вредных веществ. Расчет ПДВ для одиночного источника

39 Снижение выбросов загрязняющих веществ для достижения ПДВ

40 ПДК рабочей зоны, атмосферы населенных мест, максимально разовые, среднесуточные

41 Основы обеспыливания в аппаратах сухой очистки 42 Коагуляция взвешенных частиц 43 Подготовка газов к очистке. Дожиг оксида углерода 44 Охлаждение очищаемых газов

45 Классификация мокрых пылеуловителей. Физические основы обеспыливания газов в мокрых пылеуловителях

46 Химические методы очистки вент.выбросов от газообразных примесей. Абсорбционная очистка газов

47 Промышленные абсорберы. Классификация. Конструкция и область применения поверхностных абсорберов

48 Адсорбция и десорбция. Промышленные адсорбенты 49 Промышленные адсорберы. Конструкция и условия эксплуатации

50 Нейтрализация вредных примесей каталитическим и термическим методами

10.2. Дополнительная литература и учебные материалы (аудио-, видеопособия и др.)

• фонд научной библиотеки ТГУ:

№ п/п

Библиографическое описание Тип (учебник, учебное пособие,

учебно-методическое пособие, практикум, аудио-, видеопособия

и др.)

Количество в библиотеке

5 Исидоров В. А. Органическая химия атмосферы / В. А. Исидоров; под ред. Б.В. Иоффе. - Л. : Химия, 1985. - 264 с. : ил

Учебное пособие 1

6 Справочник по пыле- и золоулавливанию / М. И. Биргер [и др.]; под общ. ред. А.А. Русанова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергоатомиздат, 1983. - 312 с

справочник 24

• другие фонды: № п/п

Библиографическое описание Тип (учебник, учебное пособие, учебно-

методическое пособие, практикум, аудио-, видеопособия и др.)

Место хранения

(методический кабинет кафедры, городские

библиотеки и др.)

6 Сазонов, Э.В. Экология городской среды/ Э.В.Сазонов. – СПб:ГИОРД, 2010. - 312 с.: ил.- Библиогр.: с. 301-305. - ISBN 978-98879-078-5

Учебное пособие методический кабинет кафедры

8 Покровская Е. Н. Физическая химия. Химия атмосферы. Химия в реставрации / Е.Н. Покровская, Т. Г. Бельцова- М.: Издательство Ассоциации строительных вузов- 2006г. ISBN: 5-93093-417-7

учебник методический кабинет кафедры