Рабочая программа дисциплины защита гидросферы от антропогенного воздействия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ:

Проректор-директор ИНК

____________

«____» _____________ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ЗАЩИТА ГИДРОСФЕРЫ ОТ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 280700 Техносферная безопасность

СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ: Промышленная экология и рациональное использование природных ресурсов

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) магистр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2011 г.

КУРС 1; СЕМЕСТР 1

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 4

ПРЕРЕКВИЗИТЫ

КОРЕКВИЗИТЫ «Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования»

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

ЛЕКЦИИ 18 часов (ауд)

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ 36 часов (ауд)

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 54 часа

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 81 часа

ИТОГО 135 часа

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ Экзамен в 1 семестре

ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ КАФЕДРА Экологии и безопасности жизнедеятельности

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ____________ д. х.н., профессор

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________ д. х.н., профессор

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________ д. т.н.,

2011 г.

1. Цели освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины «Защита гидросферы от антропогенного воздействия» студент приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц2 Ц4 и Ц5 основной образовательной программы подготовки магистров «Техносферная безопасность».

Дисциплина нацелена на подготовку магистров к:

- проектно-конструкторской, организационно-управленческой и экспертно-надзорной видам деятельности, связанным с оценкой антропогенного загрязнения гидросферы, качества вод и решением научно-исследовательских и прикладных задач, направленных на снижение техногенной нагрузки на гидросферу.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к вариативным дисциплинам профессионального цикла (М2.В.1.6). Она непосредственно связана с другими дисциплинами профессионального цикла («Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования», «Оценка воздействия на окружающую среду и сертификация», «Управление экологическими рисками»). Кореквизитами для дисциплины «Защита гидросферы от антропогенного воздействия» является дисциплина профессионального цикла «Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования».

3. Результаты освоения дисциплины

При изучении дисциплины у студентов должны быть сформированы теоретические знания о современных источниках загрязнения гидросферы и методах ее защиты и практические навыки в области оценки качества воды, расчета необходимой степени очистки воды и нормативов допустимого сброса загрязняющих веществ в водные объекты, необходимые для разработки и применения водоочистных систем.

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1.Универсальные (общекультурные)

- способность и готовностью к творческой адаптации к конкретным условиям выполняемых задач и их инновационным решениям (ОК-2);

- способность самостоятельно получать знания в области современных проблем защиты гидросферы, используя современные информационные технологии для поиска и анализа новой информации (ОК-4);

- способность анализировать и интерпретировать необходимые данные для формирования суждений по возникающим научным проблемам (ОК-5);

- способность обобщать практические результаты работы и находить творческие, нестандартные решения профессиональных задач (ОК-6);

- способность представлять итоги профессиональной деятельности в виде отчетов, рефератов, статей, оформленных в соответствии с предъявляемыми требованиями (ОК-11);

- владение навыками публичных выступлений и дискуссий на научно-технических конференциях и семинарах, проведения занятий (ОК-12).

2. Профессиональные

- способность прогнозировать, определять зоны повышенного техногенного риска и зоны повышенного загрязнения водных объектов (ПК-2);

- способность ориентироваться в полном спектре научных проблем профессиональной области (ПК-8);

- способность анализировать, оптимизировать и применять современные информационные технологии при решении научных задач (ПК-10);

- способность участвовать в разработке нормативно-правовых актов по вопросам техносферной безопасности (ПК-16);

- способность к рациональному решению вопросов безопасного размещения и применения технических средств в регионах (ПК-17);

- умение анализировать и оценивать потенциальную опасность объектов экономики для гидросферы (ПК-19).

После изучения данной дисциплины бакалавры приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р1, Р4, Р5, Р6, Р7, Р8, Р11, Р12. Соответствие результатов освоения дисциплины «Защита гидросферы от антропогенного воздействия» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.

Формируемые компетенции в соответствии с ООП*	Результаты освоения дисциплины
З.1.2, З.1.10, 3.4.1, 3.4.2, 3.4.4, 3.4.5, 3.4.8, 3.4.11, З.5.1, З.5.4, 3.6.5, 3.8.2, 3.8.5, 3.8.6	В результате освоения дисциплины студент должен знать: требования законодательных и нормативных актов в области антропогенного воздействия на гидросферу; структуру мирового водного баланса; показатели качества водных объектов, принципы нормирования, критерии оценки качества; особенности состава природных и сточных вод; задачи и виды наблюдений за качеством поверхностных вод; основные проблемы современного водообеспечения и водоотведения промышленных предприятий; современные тенденции развития технологий и оборудования водоочистки; основные направления снижения техногенной нагрузки на гидросферу.
У.1.2, У.4.1, У.4.2, У.4.4, У.4.7, У.5.2, У.8.1, У.8.2, У.8.3, У.8.5, У.11.3, У.11.4, У.12.1	В результате освоения дисциплины студент должен уметь: выбирать и использовать методики контроля качественного и количественного загрязнения водной среды; проводить расчеты количества сточных вод, их загрязненности, необходимой степени очистки сточных вод; проводить расчеты предельно допустимых сбросов вредных веществ в поверхностные водные объекты; анализировать условия работы технологического оборудования водоочистных систем; критически оценивать полученные данные и определять их перспективность.
В.1.4, В.4.1, В.4.2, В.4.4, В.4.8, В.4.9, В.5.1, В.11.1, В.11.2, В.12.2, В.12.3	В результате освоения дисциплины студент должен владеть: опытом работы и использования в ходе проведения исследований научно-технической информации, Internet-ресурсов, баз данных, патентов и др. в области в области очистки сточных и природных вод, в том числе, на иностранном языке; опытом расчета процессов, связанных с загрязнением гидросферы.

*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки магистров по направлению 280700 «Техносферная безопасность».

4. Структура и содержание дисциплины

4.1 Содержание теоретических разделов дисциплины «Защита гидросферы от антропогенного воздействия» (18 ч):

Раздел 1. Основные характеристики гидросферы (4 часа)

Лекция. Водные ресурсы мира.

Строение гидросферы. Гидрологический цикл. Характеристика водных ресурсов мира. Поверхностные и подземные воды. Водный баланс. Потребители пресной воды. Проблема чистой воды. Антропогенное воздействие на гидросферу. Основные источники загрязнения гидросферы. Отрасли промышленности и их участие в загрязнении водных объектов. Последствия загрязнения гидросферы.

Рекомендуемая литература: [1, 2, 9].

Лекция. Вода и ее свойства.

Структура жидкой воды. Водородные связи в воде. Изотопный состав воды. Основные физические свойства. Химическое равновесие. Показатель концентрации водородных ионов – рН. Окислительные и восстановительные свойства воды. Структура водных растворов. Растворимость газов в воде. Растворимость твердых веществ в воде. Влияние температуры воды на скорость реакции. Гидролиз солей в природной воде.

Рекомендуемая литература: [4, 5].

Раздел 2. Экологическое нормирование и мониторинг водных объектов (4 часа)

Лекция. Экологическое нормирование.

Нормирование качества воды. Виды и категории водопользования. Предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей. Лимитирующие показатели вредности (ЛПВ). ЛПВ для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: санитарно-токсикологический, общесанитарный, органолептический. ЛПВ для рыбохозяйственных объектов: санитарно-токсикологический, токсикологический, рыбохозяйственный, общесанитарный, органолептический. Классификация вод по интегральным показателям качества. Индекс загрязнения воды. Гидробиологический индекс сапробности.

Рекомендуемая литература: [3, 5, 7].

Лекция. Экологический мониторинг поверхностных водных объектов в России.

Структура государственного экологического мониторинга. Государственный водный кадастр. Виды наблюдений за качеством поверхностных вод. Основные задачи наблюдений за качеством поверхностных вод. Организация сети пунктов наблюдений за поверхностными водными объектами. Установление местоположения створов в пунктах наблюдений. Программы наблюдений за качеством воды.

Рекомендуемая литература: [5, 9, 11].

Раздел 3. Условия сброса сточных вод в поверхностные водоемы (4 часа)

Лекция. Условия сброса сточных вод в водоемы.

Процессы самоочищения водоемов. Расчетный створ. Кратность разбавления. Расчет разбавления в водотоках и водоемах. Метод Фролова–Родзиллера. Коэффициент турбулентной диффузии. Задача о распространении и транспорте растворенных и взвешенных веществ в естественных потоках. Метод Лапшева. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию взвешенных веществ, по содержанию растворенного кислорода, по БПКполн смеси воды водного объекта и сточных вод, по вредным веществам. Расчет допустимой температуры сточных вод перед сбросом их в водные объекты. Разработка нормативов предельно допустимых сбросов вредных веществ в поверхностные водные объекты.

Рекомендуемая литература: [5, 7, 8].

Раздел 3. Способы очистки сточных вод (6 часов)

Лекция. Механическая очистка сточных вод.

Механическая очистка сточных вод. Решетки для процеживания. Песколовки. Усреднители. Отстойники. Осветлители. Гидроциклоны и центрифуги. Фильтрование.

Рекомендуемая литература: [5, 6].

Лекция. Химические и физические методы очистки сточных вод.

Нейтрализация. Окислительный метод очистки сточных вод. Физико-химические методы очистки сточных вод. Коагуляция и флокуляция. Сорбция. Флотация. Экстракция. Ионный обмен. Электрохимическая очистка сточных вод. Электрокоагуляция. Электрофлотация. Электродиализ. Электроразрядная обработка воды. Обработка воды УФ-излучением. Обратный осмос и ультрафильтрация. Кавитация.

Рекомендуемая литература: [4, 5, 10].

Лекция. Биологический метод очистки сточных вод.

Биологические пруды. Биофильтры. Аэротенки. Окситенки. Обработка осадков сточных вод. Состав и свойства осадков. Уплотнение осадков. Анаэробное сбраживание осадков. Аэробная стабилизация осадков. Кондиционирование осадков. Обезвоживание осадков. Термическая сушка осадков. Термические методы обезвреживания осадков.

Рекомендуемая литература: [5, 6, 11].

4.2.  Содержание практического раздела дисциплины

4.2.1. Тематика практических занятий – 36 часов.

1.  Оценка риска для здоровья населения при воздействии химичеких веществ, загрязняющих гидросферу – 4 часа ауд. (10 час с/р).

2.  Оценка качества природной воды для питьевого и хозяйственного назначения – 6 часов ауд. (15 час с/р).

3.  Определение кратности разбавления сточных вод в расчетном створе – 6 час ауд. (15 час с/р).

4.  Определение максимальной концентрации загрязняющего вещества в водотоке – 4 час ауд. (10 час с/р).

5.  Определение необходимой степени очистки сточных вод – 4 час ауд. (10 час с/р).

6.  Расчет основных характеристик водоочистного оборудования – 12 часов ауд. (21 час с/р).

4.2 Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения

Таблица 1.

Структура модуля (дисциплины) по разделам и формам организации обучения

Название раздела/темы	Аудиторная работа (час)	СРС (час)	Колл, Контр. Р.	Итого
Лекции	Практ./сем. Занятия	Лаб. зан.
1. Характеристика гидросферы	4	8		20		32
2. Экологическое нормирование и мониторинг водных объектов	4	8		20		32
3. Условия сброса воды в поверхностные водоемы	4	8		20		32
4. Способы очистки сточных вод	6	12		21		39
Итого	18	36		81		135

4.3.  Распределение компетенций по разделам дисциплины

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.

№	Формируемые компетенции	Разделы дисциплины
1	2	3	4
1.	З.1.2.	х
2.	З.1.10.	х
3.	З.4.1.		х	х
4.	З.4.2.	х
5.	З.4.4.		х
6.	З.4.5.	х
7.	3.4.8.				х
8.	3.4.11.			х	х
9.	З.5.1.	х
10.	З.5.4.		х
11.	З.6.5.	х		х
12.	З.8.2.		х
13.	З.8.5.				х
14.	3.8.6.			х	х
15.	У.1.2.	х	х
16.	У.4.1			х
17.	У.4.2			х
18.	У.4.4				х
19.	У.4.7			х	х
20.	У.5.2	х
21.	У.8.1	х	х
22.	У.8.2	х		х
23.	У.8.3	х
24.	У.8.5		х
25.	У.11.3				х
26.	У.11.4				х
27.	У.12.1				х
28.	В.1.4	х	х	х	х
29.	В.4.1			х	х
30.	В.4.2		х
31.	В.4.4			х	х
32.	В.4.8	х			х
33.	В.4.9		х
34.	В.5.1	х
35.	В.11.1			х	х
36.	В.11.2			х	х
37.	В.12.2		х		х
38.	В.12.3		х		х

5.  Образовательные технологии

При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности студентов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.

Методы и формы активизации деятельности	Виды учебной деятельности
ЛК	Практика	СРС
Дискуссия	х	х
IT-методы	х		х
Командная работа		х	х
Case-study		х
Опережающая СРС	х	х	х
Индивидуальное обучение			х
Проблемное обучение		х	х

Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

-  изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

-  самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

-  закрепление теоретического материала при проведении практических занятий, выполнения расчетных, проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)

6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:

-  работе студентов с лекционным материалом, поиск и анализ литературы и электронных источников информации по заданной проблеме,

-  выполнении домашних заданий,

-  изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,

-  подготовке к практическим занятиям,

-  подготовке к контрольным работам,

-  подготовке реферата, презентации и доклада,

-  подготовке к зачету.

6.1.1. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

–  Очистка поверхностных и сточных вод от радиоактивных загрязнений;

–  Физико-химические свойства воды и водных растворов;

–  Обработка осадков производственных сточных вод;

–  Основные мероприятия по водосбережению.

–  Влияние различных примесей на здоровье человека.

–  Требования санитарного законодательства к отведению сточных вод.

–  Требования санитарного законодательства к обеззараживанию всех видов сточных вод.

–  Малая канализация.

6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа

(ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов и заключается в:

-  поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе научных публикаций по определенной теме исследований,

-  анализе статистических и фактических материалов по заданной теме, проведении расчетов, составлении схем и моделей на основе статистических материалов,

-  исследовательской работе и участии в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах.

6.2.1. Темы докладов и рефератов:

1.  Особенности химического состава природных вод Томской области.

2.  Меры государственного регулирования вопросов водопользования и охраны водных объектов.

3.  Структура и свойства воды.

4.  Технологии очистки сточных вод «constructed wetlands»: опыт внедрения в Томской области.

5.  Электроразрядная обработка воды.

6.  Магнитная обработка воды.

7.  Ультрафиолетовая обработка воды.

8.  Кавитационно-ферментационная очистка сточных вод.

9.  Загрязнение гидросферы отраслями промышленности.

10.  Влияние сельского хозяйства на гидросферу.

11.  Влияние энергетики на гидросферу.

12.  Влияние деревообрабатывающей промышленности на гидросферу.

13.  Влияние целлюлозно-бумажной промышленности на гидросферу.

14.  Влияние машиностроительной промышленности на гидросферу.

15.  Проблемы очистки сточных вод локальными очистными сооружениями.

6.3 Контроль самостоятельной работы

Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей.

7.  Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)

Оценка текущей успеваемости и промежуточной аттестации студентов по итогам освоения модуля (дисциплины) осуществляется по результатам:

- устного опроса всех студентов на практических занятиях для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины,

- анализа и обсуждения подготовленных студентами рефератов и докладов,

- выполнения контрольных работ,

- самостоятельного выполнения индивидуальных заданий.

7.1. Примеры экзаменационных вопросов

1.  Классификация водных ресурсов мира.

2.  Основные источники загрязнения гидросферы.

3.  Основные физические свойства воды.

4.  Водоснабжение химических предприятий. Пути уменьшения количества и загрязненности сточных вод.

5.  Виды и категории водопользования.

6.  Требования к качеству вод и их классификация.

7.  Лимитирующие показатели вредности.

8.  Структура государственного экологического мониторинга.

9.  Расчет допустимой температуры сточных вод перед сбросом их в водные объекты.

10.  Классификация методов очистки воды.

11.  Методы обработки осадков сточных вод.

12.  Очистка воды коагуляцией.

13.  Методы обеззараживания воды. Хлорирование воды.

14.  Сооружения для биологической очистки сточных вод.

8. Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)

Рейтинг-план текущей оценки успеваемости студентов в семестре и рейтинг промежуточной аттестации студентов по итогам освоения модуля (дисциплины) представлен в приложении. В соответствии с рейтинговой системой текущий контроль производится ежемесячно в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы) и результатов практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем).

Промежуточная аттестация (зачет) производится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам (60 – текущая оценка в семестре, 40 – промежуточная аттестация в конце семестра).

9.  Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

Перечень рекомендуемой литературы

Основная литература

1.  , Шварцева о гидросфере. – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – 105 с.

2.  Говорушко сопровождение хозяйственной деятельности. – Владивосток: Дальнаука, 2003. – 271 с.

3.  Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы / Под ред. . – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. – 192 с.

4.  Шиян и химия воды. Водоподготовка: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – 71 с.

5.  , , и др. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: учебное пособие – М.: Высшая школа, 2003. – 344 с.

6.  Инженерная защита окружающей среды: учебное пособие / Под ред. – СПб.: Изд-во «Лань», 2002. – 288 с.

7.  Водоснабжение и мелиорация: учебное пособие (лабораторный практикум) /, . – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 138 с.

Дополнительная литература

8.  Хоружая экологической опасности. – М.: Книгасервис, 2002. – 208 с.

9.  Экологический мониторинг: состояние окружающей среды в Томской области в 2009 году / Под ред. . – Томск: Графика, 2010. – 148 с.

10.  Рябчиков методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. – М.: Де Ли принт, 2004. – 328 с.

11.  , Воронцов окружающей среды. – М.: Стройиздат, 1988. – 191 с.

Интернет-ресурсы:

http://www. green. *****/ - официальный сайт Департамента природных ресурсов Томской области;

http://www. *****/ - сайт Министерства природных ресурсов и экологии РФ;

http://ecoportal. su/ - Всероссийский экологический портал;

http://www. *****/ - Информационно-аналитическое ежедневное интернет издание о чистой питьевой воде, бальнеологии и SPA.

http://www. *****/ - Центр водных технологий.

http://www. *****/ - сайт о воде: питьевая вода, минеральная вода.

http://alka-mine. / - сайт, посвященный воде.

http://www. *****/ - сайт Технопарка РХТУ им. .

http://eun. tut. su/ - каталог по безопасности жизнедеятельности.

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины

При изучении основных разделов дисциплины используются технические средства и оборудование кафедры ЭБЖ.

* приложение – Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра.

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС-2010 по направлению «Техносферная безопасность».

Программа одобрена на заседании кафедры ЭБЖ

(протокол № ____ от «___» _______ 2011 г.).

Автор