- •1. Предмет и задачи экологии.
- •2. Структура экологии. История развития экологии.
- •3. Значение экологии
- •4. Экосистема – основное понятие экологии. Типы экосистем. Биомы.
- •5. Эмерджентность экосистем.
- •6. Экологические факторы среды. Абиотические факторы.
- •7. Биотические факторы. Внутривидовые и межвидовые взаимоотношения между организмами.
- •8. Взаимодействие экологических факторов. Толерантность, кривая толерантности. Закон минимума. Закон толерантности.
- •9. Закон лимитирующего фактора. Адаптация животных организмов к экологическим факторам.
- •10. Экологическая ниша. Дифференциация экологической ниши. Закон Гаузе.
- •11. Организм и среда. Типы организмов. Онтогенез и филогенез. Биогенетический закон Геккеля.
- •12. Популяция, структура, характеристики, динамика численности.
- •13. Биогеоценоз, структура биогеоценоза.
- •14. Трофические цепи. Примеры. Пастбищная и детритная пищевые цепи.
- •15. Энергия в экосистемах. Хемосинтез и фотосинтез. Продуктивность экосистем.
- •16. Экологические пирамиды. Экологическая сукцессия.
- •17. Гомеостаз экосистем. Принцип обратной связи.
- •18. Круговорот веществ в биосфере. Большой и малый круговорот.
- •19. Круговорот биогенных элементов (углерод, азот, фосфор).
- •20. Круговорот воды.
- •21. Принципы функционирования экосистем
- •22. Биосфера, строение, происхождение. Ноосфера, ноосферогенез.
- •23. Антропогенное воздействие на биосферу. Загрязнения.
- •25. Законы Коммонера.
- •26. Атмосфера, строение атмосферы, свойства, состав. Самоочищение атмосферы.
- •27. Озоновый слой атмосферы, его значение, причины разрушения.
- •28. Источники загрязнения атмосферы. Парниковый эффект.
- •29. Загрязнения, вносимые автотранспортом и промышленностью. Смог. Кислотные дожди. Оценка качества атмосферы.
- •30. Гидросфера. Источники загрязнения. Оценка качества гидросферы
- •31. Литосфера. Строение. Почвы, значение, эрозия почв (водная, ветровая). Пестициды. Оценка качества литосферы
- •32. Загрязнение литосферы. Твердые отходы (бытовые и промышленные). Утилизация бытовых отходов.
- •33. Природные ресурсы и их классификация.
- •34. Экологические функции лесов.
- •35. Рациональное природопользование.
- •36. Экологический мониторинг.
- •37. Международное сотрудничество и национальные интересы России в сфере экологии.
- •38. Система экологического права.
- •39. Оценка качества окружающей среды. Экологические стандарты. Пдк, пдн, пдв. Эффект суммации.
- •40. Основные характеристики качества вод.
- •41. Титреметрический и Фотометрический методы анализа вод.
- •42. Жесткость воды и способы ее устранения.
- •43. Виды сточных вод. Классификация производственных сточных вод. Сточные воды машиностроительных предприятий.
- •44. Механические методы отчистки сточных вод.
- •45. Флотация и Электрофлотация. Коагуляция.
- •46. Ионообменный метод очистки сточных вод.
- •47. Электрохимическая очистка сточных вод.
- •48. Биологическая очистка сточных вод.
- •49. Нейтрализация кислых и щелочных сточных вод.
- •50. Очистка хромовых сточных вод.
- •51. Твердые отходы металлургии , машиностроения, тэк и их утилизация.
- •52. Утилизация шлаков.
- •53. Способы отделения твердой фазы. Седиментация, центрифугирование, фильтрование, электрофлотация, электрофорез.
- •54. Классификация газовых выбросов. Источники газовых выбросов.
- •55. Токсическое воздействие вредных выбросов.
- •56. Методы очистки газов от пыли.
- •57. Абсорбционные методы очистки газов(so(2), n(X)o(y), h(2)s)
- •58. Суть адсорбционных методов очистки газов. Типы адсорбентов.
- •59. Каталитические методы.
58. Суть адсорбционных методов очистки газов. Типы адсорбентов.
Адсорбционные методы очистки основаны на поглощении примесей твердыми телами с развитой поверхностью, адсорбентами. Поглощаемые молекулы удерживаются на поверхности твердых тел силами
Ван-дер-Ваальса(физическая адсорбция) или химическими силами( хемосорбция). Стадии адсорбции: - перенос молекул газа к внешней поверхности твердого тела – проникновение молекул газа в поры твердого тела – собственно адсорбция. Адсорбция рекомендуется для очистки газов с невысокой концентрацией вредных компонентов. Адсорбированные вещества удаляют из адсорбентов с помощью десорбции инертным газом или паром. Преимущество: высокая степень очистки. Недостатки: “чистые” (сухие и без пыли) газы, небольшая скорость. Адсорбенты – материалы высокоразвитой внутренней поверхностью(природные и синтетические) : активированные угли, силикагели, алюмогели, цеолиты, иониты. Активированные угли – гидрофобны. Для адсорбции газов и паров используют микропористые гранулированные активированные угли. Силикагели – гидратированные аморфные кремнеземы (SiO(2)nH(2)O), являющиеся реакционно-способными соединениями переменного состава, превращения которых идет по механизму полконденсации. Зазоры м/у частицами образуют пористую структуру селикагеля. Получают путем осаждения аморфного кремнезема из силикатно-щелочных металлов. Служат для поглощения полярных веществ. Алюмогели ( Al(2)O(3)*nH(2)O где 0< n < 6) – получают прокаливанием различных гидроксидов алюминия. Используют для улавливания полярных органических соединений и осушки газов. Цеолиты - алюмосиликаты, содержащие в своем составе оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Характеризуются регулярной структурой пор, соизмеримых с размерами молекул. Общая химическая формула: Me(2/n)C*Al(2)O(3)*xSi(2)*yH(2)O, где Me катион металла, n – его валентность. Получают синтетически и добывают при разработки месторождений. Обладают наибольшей адсорбцией по парам полярных соединений и веществ с кратными связями в молекулах. Иониты - высокомолекулярные соединения с развитой поверхностью.
59. Каталитические методы.
связанны с химическим превращением токсичных компонентов в нетоксичные в присутствии катализаторов. Аппараты – реакторы различной конструкции. Используются для очистки от: оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей.
Оксид азота восстанавливается газом – восстановителем(CO,CH(4)…) в присутствии катализаторов. В качестве катализаторов используют различные металлы, которыми покрывают огнеупорные материалы (носители). Часто применяют палладиевый катализатор, нанесенный на оксид алюминия. Температура 400 470 гр. Реакции: --- 4NO + CH(4) = CO(2) + 2H(2)O + 2N(2) --- 2NO(2) + CH(4) = CO(2) + 2H(2)O + N(2) --- 2NO + 2H(2) = N(2) + 2H(2)O --- 2NO(2) + 4H(2) = N(2) + 4H(2)O --- 2NO + PCO → N(2) + 2CO(2) --- 2NO(2) + 4CO → N(2) + 4CO(2)---
Очистка от оксида углерода является наиболее рациональной. Процесс гидрирования оксида углерода на никелевых и железных катализаторах проводят при высоких давлениях и повышенных температурах: --- CO + 3H(2) = CH(4) + H(2)O --- C)(2) + 4H(2) = CH(4) + 2H(2)O --- 1/2O(2) + H(2) = H(2)O---
Очистка от диоксида серы – основана на принципе окисления SO(2) и SO(3) контактным методом. Используют метод очистки с получением сульфата аммония, который можно использовать как удобрение. SO(2) окисляют до SO(3) в присутствии V(2)O(5) при 450 –480 гр. Затем при температуре 220-260 гр. Вводят газообразный аммиак. Полученные кристаллы сульфата аммония отделяют в циклонах и электрофильтрах.
Каталитическая очистка газов от органических веществ. В качестве катализаторов используют Cu, Cr, Co, Mn, Ni … в отдельных случаях бокситы, цеолиты. Катализаторы условно делятся на: - цельнометаллические ( металлы платиновой группы или неблагородные металлы, нанесенные на ленты, сетки, спирали из нержавеющей стали) – смешанные ( металлы платиновой группы или оксиды неблагородных металлов, нанесенные на оксид алюминия, нержавеющую сталь ) – керамические ( -=-, нанесенные на керамическую основу в виде сот или решеток) – насыпные ( гранулы или таблетки из оксида алюминия с нанесенными на него металлами платиновой группы или оксидами неблагородных металлов, зерна оксидов небл. Мет.) Преимуществом обладают катализатор, нанесенные на мет носители. Они более термостабильны, прочны, с легкой регенерацией.
Очистка газов от серо-органических соединений заключается в их окислении при повышенных температурах. Каталитическое окисление производят кислородом, образованием кислородных соединений серы. В качестве катализаторов процессов гидрирования серо-органических соединений водородом используют контактные массы на основе оксидов Fe, Co, Ni, Cu, Zn. При гидрировании водяным паром используют катализаторы, содержащие в качестве компонента оксид железа.
Задача. Концентрация растворимого соединения А в сточной воде составляет СА. Во сколько раз необходимо разбавить эту воду, чтобы можно было сливать ее в канализацию, если известна ПДК соединения А?
Снд=0,0005 моль/л m=νM
ПДКнд=0,0005мг/л mнд=0,0005*200=0,1 г
СNO3-=0.01 моль/л m=νM
ПДК NO3-=45мг/л m NO3-=0,01*62=0,62 г
СNO2-=0,5 моль/л m=νM
ПДКNO2-=3,3мг/л m NO3-=0,5*46=23 г
Задача. В воздухе обнаружено присутствие примесей А, В, С в концентрациях СА, СВ, СС. Соотв. ли установленным нормативам качество воздуха, если ПДК этих веществ равны соотв. ПДКА, ПДКВ, ПДКС? При ответе учесть эффект суммации.
находится по формуле:
если ≤1, то соответствует, если неравенство не выполняется, значит концентрация в воздухе вредных примесей превышает нормам.
Задача. Жесткость некоторого образца воды обусловливается только дикарбонатом магния. При кипячении 0,5 л воды в осадок выпало 14 мг Mg(OH)2. Чему равна жесткость воды?
Решение 1.
, или
эквивалентной массы, или
0,48 мэкв Mg(OH)2
В 0,5 л воды содержится 0,48 мэкв Mg(OH)2,
жесткость воды равна
Решение 2.
В 1 л воды содержится 0,014/0,5 = 0,028 г Mg(OH)2,
что составляет 0,028/0,029=0,00096 г-экв или 0,96 мг-экв (29 – эквивалент Mg(OH)2)
Следовательно, жесткость воды 0,96 мг-экв
Задача. Чему равна жесткость (в ммоль/л) 0,003 М раствора MgCl2?
0,003 М MgCl2
0,003 М = 0,003 моль/л = 3ммоль/л
Задача. На титрование 0,5 л образца воды израсходовано 22,8 мл 0,1 н НС1. Чему равна карбонатная жесткость воды?
VH2O=0.5 л 0,1н HCl
VHCl=22,8 мл
Задача. Сколько л 20 % соляной кислоты, плотностью 1,098 г/см3, потребуется для нейтрализации 700л 5 М щелочной сточной воды?
1 л раствора имеет массу 1098 г и содержит 1098*0,20=219,60 г HCl, что составляет
C1V1 = C2V2
700л*5М=Хл*6М
Задача. Рассчитайте минимальный объем (в литрах) 15 % раствора соды (плотность 1,158 г/мл), необходимый для устранения жесткости 100 л природной воды с содержанием гидрокарбонат-ионов, равным 0,61 г/л.
1 л раствора имеет массу 1158 г и содержит 1158*0,15=173,7 г Na2CO3
C1V1 = C2V2
100*0,61=Х*173,7
Задача. Диоксид углерода поглощают раствором гидроксида кальция. Вначале образуется осадок, затем он исчезает. Определите общий объем газа (в литрах, н.у.), израсходованный при образовании 74 г осадка.
Задача. Смесь бромидов натрия и калия применяют в медицине как успокоительное средство. Найдите число бромид-ионов, поступивших в организм после приема 10 мл раствора, содержащего по 30 г бромида натрия и бромида калия в 1 л.
ν=30/103=0,29 моль NaBr
ν=30/119=0,25 моль KBr
[Br]-общ=0,29+0,25=0,54 моль/л
0,54 моль – 1000 мл
Х – 10 мл
число Br-=5.4*10-3=32.5*1020
Задача. Газовая смесь содержит СО2, СО, О2 и N2. При анализе 100 мл смеси методом химического поглощения получены следующие результаты.
Компонент |
Количество газа после поглощения, мл |
СО2 |
83,20 |
О2 |
82.40 |
СО |
75.60 |
N2 |
75,60 |
Определите количественный состав смеси (объемный %), если происходит последовательное поглощение газов из смеси, a N2 не поглощается.
VCO2=83,20 мл
VО2=82,40 мл
VСО=75,60 мл
VN2=75,60 мл
Vобщ=83,20+82,40+75,60+75,60=316,80 мл
100-(26,3+26+23,9)=23,8% N2