Глава 6. Лабораторно-практические работы на кафедре экологии

при выполнении бакалаврами курсовых проектов

(расчетно-графические задания)

Для краткого ознакомления и выбора тем лабораторных работ по выше заявленной курсовой работе дисциплины «Геоэкология» предлагается их краткая аннотация.

Лабораторная работа № 1: Сорбенты – фактор качества жизни и экологической безопасности.

Рекомендуется выполнить несколько вариантов данной работы. Рассмотрим их особенности.

Тема № 1а. Использование ионообменной хроматографии для очистки различных водных растворов от катионов и анионов.

В данной лабораторной работе студенты проводят очистку различных водных растворов (водных вытяжек из опада растений, почв, донных осадков, ОСВ) от ионов. Применяются стеклянные хроматографические колонки или фильтры – Нутча (№ 2, 3, 4). Сорбенты: катионит КУ-2 Н⁺ форма и анионит АВ-17 в Cl^- или ОН-формах. Обсуждаются теоретические аспекты кинетики, статики и динамики сорбции; рекомендуется использовать научные публикации В.В. Рачинского, А.Д. Фокина, А.И. Карпухина и И.М. Яшина в журналах «Почвоведение» и «Известия ТСХА» за 1970 - 2006 гг..

Тема № 2а. Аналитическая технология глубокой очистки (и доочистки) природных вод от механических примесей, ионов металлов, коллоидов, органических лигандов, микроорганизмов и экотоксикантов.

Данная лабораторная работа включает ряд этапов: первый – отстаивание и аэрация воды; второй – коагуляция коллоидов кремния, железа, марганца... коагулянтами (например, сульфатом алюминия); третий – центрифугирование; четвертый – фильтрация и ультрафильтрация; пятый – сорбция растворимых форм химических соединений различными сорбентами: оксидом алюминия, активированным углем... В теоретической части данной работы особое внимание необходимо уделить свойствам активированных углей как уникальных поглотителей различных классов веществ из водных растворов и воздуха.

Лабораторная работа № 2. Изучение влияния компонентов «кислотных дождей» на экологическое состояние и функции почв таежных (и иных) экосистем.

Исследуется химическое воздействие водных растворов некоторых минеральных кислот (H₂SO₄, HCl, HF, HNO₃…) на поведение обменных катионов почв, емкость поглощения и состав ППК, кислотность почвы и подвижность гумусовых соединений. Рассматриваются кислотообразующие функции ионов водорода и алюминия в почвах подзолистого типа.

Лабораторная работа № 3. Оценка экологических функций мобильных гумусовых соединений в экосистемах тайги. Реализуется по следующим направлениям.

Тема 3.1. Определение коэффициента мобилизации k_моб некоторых химических элементов (С_орг, Fe, Cd, Са...) из различных веществ: органогенных субстратов, известковых мелиорантов, фосфоритной муки и т.д. Здесь проверяется химическая активность природных органических лигандов.

Тема 3.2. Использование аналитической схемы W.Forsyth – И.М.Яшина для диагностики состава и свойств водорастворимых органических веществ (ВОВ) путем их сорбции на активном угле «карболен».

Рассчитывается константа равновесия k_равн. и оценивается роль ионов Fe³⁺ в формировании новых компонентов ВОВ. В этой работе уточняется направленность природного процесса гумусообразования по соотношению групп индивидуальных и специфических органических веществ в составе ВОВ.

Тема 3.3. Исследование молекулярно-массового состава компонентов ВОВ с кислотными свойствами с помощью метода гель-хроматографии.

Продолжается изучение выделенных из органогенных субстратов групп ВОВ индивидуальной и специфической (фульвокислоты) природы.В работе используются гели-декстрана Молселект и Сефадекс: G-10, G-25 и G-50.

Предварительно проводится калибровка хроматографических колонок и рассчитывается ММ ряда стандартных (сложных) органических веществ. Данная работа позволяет выяснить величины молекулярных масс групп и фракций компонентов ВОВ и в последующем – их миграционную и химическую активности.

Тема 3.4. Определение состава и устойчивости некоторых мобильных органо-минеральных соединений с помощью метода систематизированной гель-хроматографии.

В данной работе следует выделить следующие этапы: 1-й – получение мобильных форм, например Fe и Cd-органических соединений в результате взаимодействия органических лигандов с почвой, Fe(OH)₃, 2-й – определение в их составе масс металла и С_орг; 3-й – фракционирование, в частности, Fe-фульватных комплексных соединений на системе гелей: Sephadex (или Молселект) G-10, G-25, G-50; 4-й – изучение их устойчивости при прохождении через колонку с ионообменной смолой и определение сорбции порошком СаСО₃ в статике. В этой работе оцениваются комплексообразующие и миграционные свойства компонентов ВОВ.

Тема 3.5. Характеристика и оценка экологической кислотности конкретной таежной экосистемы. Это расчетно-аналитическая работа.

Согласно И.М. Яшину и И.С. Кауричеву (1996, 2002) экологическая кислотность – это один из механизмов адаптации групп живых организмов к суровым условиям тайги. Студентам объясняется механизм адаптации биоты с помощью биогенного кислотообразования. Рассчитываются дополнительные массы ионов водорода из разных источников и потоки ВОВ в таежной экосистеме.

Обращается внимание, что экологическая кислотность тесно связана с химической, диагностируемой обычно в твердой фазе (образце) почвы конкретного горизонта. Констатируется: функционирование реальной таежной экосистемы должно оцениваться по 3-м составляющим кислотности:

– экологическая (биогенная),

– химическая (почвенная) и

– антропогенная (кислотные дожди);

Суммарный параметр характеризуется как общая кислотность экосистемы.

Указанные аспекты очень актуальны, особенно при расчете параметров почвенно-геохимических потоков мигрантов, а также при усовершенствовании методологии оценки и технологии известкования почв подзолистого типа.

Тема 3.6. Особенности применения метода сорбционных лизиметров в экологических исследованиях.

Студентам предлагается на выбор целый ряд тем, которые изложены в учебном пособии И.С. Кауричева, И.М. Яшина и В.А. Черникова «Теория и практика метода сорбционных лизиметров в экологических исследованиях» (1996, 143 с).

В указанном пособии рассматриваются следующие методические вопросы: методология постановки модельных лабораторных экспериментов; закладка стационаров и лизиметров; физико-химические свойства сорбентов; аналитические схемы разделения и диагностики веществ в почвенных растворах после их сорбции в лизиметрах; техника подготовки сорбционных лизиметров; фактический материал по вопросам трансформации и миграции веществ в почвах и почвенном покрове; поля миграции; параметры миграции, например компонентов ВОВ с кислотными свойствами и органо-минеральных соединений в профиле почвы.

Эта тема очень актуальна для оценки экогеохимического состояния агроландшафта.

Необходимый набор приборов и оборудования для выполнения лабораторных работ приводится ниже.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: