- •Содержание
- •Токсичность 185
- •Химия гидросферы 193
- •Химия литосферы 210
- •Часть I. Основные вопросы химии окружающей среды
- •Глава 1. Введение
- •1.1. Что такое химия окружающей среды?
- •1.2.2. Образование звезд
- •1.2. Возникновение химических элементов1
- •1.2.1. Возникновение Вселенной
- •1.2.3. Возникновение Солнечной системы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. История области действия химии окружающей среды
- •2.1. Возникновение и история Земли
- •2.1.1. Образование Земли
- •2.1.2. Дифференциация мантии и образование геосфер
- •2.1.3. Эволюция атмосферы
- •2.1.4. Возникновение жизни и проблема хиральности
- •2.1.5. Критические уровни содержания кислорода в атмосфере
- •2.1.6. Этапы эволюции биосферы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Область действия химии окружающей среды
- •3.1. Земля
- •10 Самых распространенных химических элементов (% по массе)
- •3.2. Ядро и мантия
- •3.3. Земная кора
- •3.4. Гидросфера
- •3.5. Атмосфера
- •3.6. Биосфера
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Природные циклы
- •4.1. Эндогенный и экзогенный циклы
- •Гидрологический цикл
- •4.3.Циклы биогенных элементов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Миграция веществ
- •5.1. Механическая
- •5.2. Физико-химическая
- •5.3. Биогенная
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Загрязнение окружающей среды
- •6.1. Понятие о загрязнении
- •6.2. Виды загрязняющих веществ
- •6.3. Токсикология
- •6.4. Токсичность
- •6.5. Типы токсического воздействия загрязняющих веществ
- •2.6. Определение пдк
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Химия атмосферы
- •7.1. Состав и строение атмосферы
- •7.2. Примеси тропосферы
- •7.3. Городской смог
- •7.4. Стратосферный озон
- •7.5. «Парниковый эффект»
- •7.6. Радиоактивное загрязнение атмосферы
- •7.6.1. Радон
- •7.6.2. Изотопы в окружающей среде
- •7.6.3. «Искусственная» радиоактивность
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Химия гидросферы
- •8.1. Составляющие гидросферы
- •Мировые запасы воды (Крупнова, 2005)
- •8.2. Аномальные свойства воды и состав природных вод
- •8.3. Водопроводная вода
- •8.4. Химическое загрязнение гидросферы
- •8.4.1. Очистка сточных вод
- •8. Сооружения по обработке осадков сточных вод24
- •О рганические
- •Осадок сточных вод
- •8.4.2. Последствия загрязнения бытовыми сточными водами. Эвтрофикация.
- •8.4.3 Загрязнение углеводородами
- •8.4.4. Загрязнение вод металлами
- •8.4.5. Загрязнение вод синтетическими органическими веществами
- •8.4.6. Пестициды
- •8.4.8. Cинтетические поверхностно-активные вещества
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9. Химия литосферы
- •9.1. Состав и строение литосферы
- •9.2. Процессы выветривания
- •9.3. Добыча, переработка и использование природных ресурсов (минеральных)
- •9.4. Почвы. Химический состав, свойства, загрязнение
- •9.4.1. Общие для большинства почв реакции
- •9.4.2. Химическое загрязнение почв
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Экологический мониторинг
- •Контрольные вопросы
- •Часть II. Практикум по химии окружающей среды
- •I. Техника безопасности и правила поведения в лаборатории
- •1. Общие правила работы в лаборатории
- •2. Техника безопасности и меры предосторожности
- •II. Токсичность Лабораторная работа №1 Воздействие табачного дыма на организм человека
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Задание
- •Лабораторная работа №2 Определение влияния ионов металлов на активность каталазы
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Определение растворенного в воде кислорода
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •2.1. Определение содержания свободной углекислоты
- •2.2. Определение содержания карбонат-ионов.
- •2.3. Определение содержания гидрокарбонат-ионов.
- •Контрольные вопросы
- •IV. Химия гидросферы Лабораторная работа №1 Определение остаточного хлора
- •Теоретическая часть.
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Определение железа
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •2.1. Качественное определение с приближенной количественной оценкой.
- •2.2 Количественное определение общего содержания железа.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Определение окисляемости природных и сточных вод
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •2.1. Определение перманганатной окисляемости
- •Определение бихроматной окисляемости
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Адсорбция меди в почве
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Определение содержания фосфатов в почве
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Ход работы: Построение градуировочного графика
- •Последовательность выполнения измерений на фотоколориметре
- •Определение содержания фосфатов в почве
- •Контрольные вопросы
- •Б иблиографический список
2. Техника безопасности и меры предосторожности
Все опыты, связанные с применением или образованием ядовитых веществ а также вредных паров и газов, проводите только в вытяжном шкафу, дверцы которого должны быть опущены на треть.
В случае прекращения работы вентиляционных установок все опыты в вытяжных шкафах должны быть прекращены.
Запрещается проводить любые опыты с взрывчатыми и огнеопасными смесями.
Опыты с легковоспламеняющимися веществами проводите в малых количествах (не более 2 мл) и вдали от открытого огня.
При нагревании растворов и веществ в пробирке используйте держатель. Не обращайте отверстие пробирки в сторону работающих.
Не наклоняйтесь над сосудом, в котором происходит нагревание или кипячение жидкости, во избежание попадания брызг в лицо.
При необходимости определить запах паров (выделяющегося газа) легким движением ладони направьте струю газа от горла сосуда к себе и осторожно вдохните.
При разбавлении концентрированных кислот и щелочей небольшими порциями вливайте кислоту (или концентрированный раствор щелочи) в воду, непрерывно помешивая образующийся раствор.
Если склянка с легковоспламеняющейся жидкостью опрокинулась или разбилась, немедленно выключите все находящиеся вблизи источники открытого огня, засыпьте разлитую жидкость песком, соберите его и перенесите в предназначенный для этого железный ящик.
При попадании концентрированного раствора кислоты на кожу промойте место ожога струей воды в течение нескольких минут. После этого можно либо промыть обожженное место 2-3% раствором соды, либо вымыть с мылом.
При сильных ожогах после оказания первой помощи обратитесь к врачу.
При ожоге концентрированными растворами щелочей промойте обожженное место струей воды до тех пор, пока кожа не будет казаться скользкой, после чего промойте 1% раствором уксусной кислоты и снова водой.
При термическом ожоге охладите пораженное место, для чего поместите его под струю холодной воды. После охлаждения смажьте мазью от ожогов.
При попадании раствора любого реактива в глаз немедленно промойте его большим количеством воды, после чего сразу же обратитесь к врачу.
При отравлении газообразными веществами (сероводородом, хлором, парами брома) выйдите (выведите пострадавшего) на свежий воздух, а затем обратитесь к врачу (Коростелев, 1982).
II. Токсичность Лабораторная работа №1 Воздействие табачного дыма на организм человека
Теоретическая часть
Исторический очерк. До XVI столетия Азия, Африка и Европа не имели ни малейшего представления о табаке. Впервые с этим растением познакомились члены команды Колумба, когда высадились на одном из островов Америки. Европейцы увидели, что жители острова из сухих листьев какого-то растения свертывали длинные трубки, один конец брали в рот, а другой поджигали и втягивали через рот образующийся дым, выпуская его изо рта и носа. Этот сверток из сухих листьев растений они называли «табако».
На эти проделки краснокожих европейцы смотрели с отвращением и удивлением, так как почти все краснокожие после нескольких затяжек теряли сознание и падали, как мертвые.
Европейцы не понимали, какое удовольствие находят индейцы в этом занятии. Ведь дым от этого растения имеет отвратительный запах, индейцы пьянеют и становятся психологически ненормальными.
Несмотря на такие качества, уже через столетье это дьявольское растение распространилось по всему земному шару. Первым завез семена табака в Испанию европеец Гонзало де Овиедо. В другое европейское государство — Португалию семена табака были завезены Карлом Курциусом, который распространил слух, что это растение обладает лечебными свойствами. Из Португалии в 1560 г. семена завезли во Францию. Во все юго-восточные страны Европы табак проник из Австрии и Германии, куда он был завезен в 1565 г. затем табак завезли в Турцию и во все страны Азии и Африки. В XVII столетии голландские купцы завезли табак в Китай и Японию.
В конце XVI столетия английские торговцы привезли табак в Россию. Однако вначале табак не получил широкого распространения в России, так как из-за неосторожности курящих в Москве и других городах часто случались пожары. Царь Михаил Федорович не только запретил курить табак, но и ввел различные наказания: курильщиков ссылали в Сибирь, отлучали от церкви, им вырывали клещами ноздри.
Более жестоко преследовали курильщиков в других странах. В Турции курение табака запрещалось законами Корана. Всех, кто нарушал запрет, избивали, высверливали в их носах отверстия, в которые вставляли трубки. В 1633 г. в Константинополе возник большой пожар, и султан Мурад IV запретил курение табака под страхом смертной казни. Курильщиков в это время в Турции было очень уже много, и по всей стране состоялись их массовые казни. Во время турецко-персицкой войны в 1638 г. солдат, куривших табак, вешали, им отрубали головы. В Персии шах Аббас приказал отрезать курильщикам носы и губы, а купца, который привез табак в военный лагерь, приказал сжечь вместе с его товаром.
Несмотря на повсеместные жестокие расправы над курильщиками, табак продолжал победоносное шествие по земле. Оно не остановилось и до настоящего времени.
К середине XVII века спрос на табак возрос настолько, что не только торговцы, но и правители государств поняли, что торговля табаком является очень выгодным делом, приносящим большие доходы.
Первым табачным королем стал король Англии Карл I. По совету своего придворного он установил дорогие патенты на торговлю табаком, а в 1625 году ввел на табак монополию, чем пополнил свою опустевшую казну.
В России Петр I отменил запрет на употребление табака и разрешил английским торговцам ввозить в Россию табак, за что они вносили в государственную казну огромнейшую пошлину.
Постепенно преследование курильщиков прекратилось. Началось быстрое производство табака практически во всех странах. Предвидя большие прибыли, многие правители назначили премии за его разведение, выдавали бесплатно семена и инструкции по выращиванию табака. Это послужило толчком к проникновению табака во все классы и сословия. Люди забыли про религиозные обряды и запреты.
Последствия курения. Многочисленные клинические и экспериментальные исследования доказали, что табак способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний, атеросклероза, тромбофлебитов. У каждого седьмого курильщика обнаружен облитерирующий эндотерит, - поражающий артериальные сосуды ног, что часто приводит к ампутации и не редко к смерти. Курение табака вредно действует не только на сердце, но и на нервную систему, сначала возбуждая ее, а затем угнетая и притупляя сознание. Известно, что среди тех, кто курит, смертность от всех причин вдвое выше, чем у некурящих. Курящие по сравнению с некурящими чаще страдают от кашля, простудных заболеваний, аллергических нарушений. Процесс выздоровления после многих заболеваний органов дыхания и хирургических операций длится дольше и чаще дает осложнения.
Перечень приносимых курением бед, самой ужасной из которых является рак, столь же длинный, сколь и устрашающий: пептическая язва желудка, коронарная болезнь сердца, хронический бронхит, эмфизема легких и многие др., где влияние табака усугубляет тяжесть течения болезни.
Особенно страшно курение для девушек, так как у курящих вырабатывается больше, чем в норме, мужской половой гормон, увеличивается рост волос. Все токсические вещества табака накапливаются в половых клетках и мужчин, и женщин. Но здесь есть большая разница: половые клетки мужчин - живут два дня и не могут накопить большого количества яда, а вот яйцеклетка живет 12-55 лет, и весь яд, который попадает с сигаретой в организм женщины за все эти годы, накапливается в яйцеклетке и потом достанется ее ребенку, а это может привести к порокам развития.
В последнее время на помощь в борьбе с табакокурением пришла научная и особенно народная медицина. В Венгрии группа врачей разработала и опубликовала научный труд, применяя рекомендации которого, может бросить курить даже самый заядлый поклонник никотина. Используют этот метод уже в течение многих лет. Он заключается в том, что желающему бросить курить вводят гидрохлорид лобелина по 1 см3 три раза в день в течение недели. Лобелин способствует прекращению никотинового голода в организме курильщика. В результате потребность табака снижается. Это помогает легко освободиться от вредной наркотической привычки.
Набор токсических веществ в табаке до 200! Это никотин, радиоактивные вещества, синильная кислота, цианистый водород и др.
Табак разрушает витамины. Одна выкуренная сигарета разрушает столько витамина С, сколько содержится в одном среднем апельсине.
Сообщается, что токсичность сигарет оценивается по качеству содержащихся в них смолистых веществ, никотина и окиси углерода. Основным показателем токсичности, по предложению Международного агентства по изучению рака, является содержание в сигаретах смолистых веществ, которые обладают большой канцерогенной активностью.
Отмечается, что содержание в одной сигарете 15-20 мг смол считается высоким, а более 20 мг на сигарету - очень высоким и давно запрещено во всех цивилизованных странах, которые теперь ориентируются на уровень не выше 12 мг на сигарету. В отечественных сигаретах содержится высокое или очень высокое содержание смол. Следовательно, высокой или очень высокой является и вероятность ракового поражения от наших сигарет, к сожалению, санэпиднадзором России такие концентрации разрешены. Правда, сейчас эти нормы пересматриваются (Богданов, 2007).
При проведении данного опыта студенты должны получить представление о химических аспектах вредного воздействия табачного дыма на организм человека.
