Aplinkos chemija

Dalyko anotacija lietuvių kalba

Kursas skirtas susipažinti su aplinkoje vykstančiais gamtiniais ir antropogeniniais cheminiais procesais ir įgyti žinių apie pagrindinių aplinkos komponentų – oro, vandens ir dirvožemio cheminę sudėtį, pagrindinius aplinkos junginius ir teršalus, jų chemines reakcijas bei srautus aplinkoje. Laboratorinių užsiėmimų metu studentai įgyja praktinių įgūdžių ištirti oro, vandens ir dirvožemio kokybę pagal svarbiausius šių komponentų kokybės rodiklius – pagrindinių teršalų ir biogeninių junginių koncentracijas.

Dalyko anotacija užsienio kalba

The course is aimed at getting acquainted with natural and anthropogenic chemical processes in the environment and gaining knowledge about chemical composition of the main environmental components (air, water and soil), the main compounds and contaminants, its chemical reactions and flows in the environment. During laboratory sessions, students acquire practical skills to investigate the quality of air, water and soil according to the most important indicators of these components' quality - concentrations of key pollutants and biogenic compounds.

Būtinas pasirengimas dalyko studijoms

Bendroji ir analizinė chemija

Dalyko studijų rezultatai

1. Charakterizuoti aplinkoje vykstančius cheminius procesus.
2. Apibūdinti pagrindinius aplinkos cheminius junginius, jų šaltinius, nuotėkius ir galimas tarpusavio sąveikas.
3. Apibūdinti troposferoje ir stratosferoje vykstančius cheminius procesus, jų įtaką atmosferos sudėčiai ir aplinkos oro kokybei
4. Paaiškinti vandens chemines savybes ir jas lemiančius veiksnius.
5. Apibūdinti pagrindinius aplinkos teršalus, jų šaltinius, pasiskirstymą ir nuotėkius aplinkoje
6. Paaiškinti ir palyginti skirtingų aplinkos teršalų įtaką vietinio, regioninio bei globalinio masto procesams.
7. Atlikti oro, vandens ir dirvožemio kokybės cheminius tyrimus ir instrumentinius matavimus
8. Ištirti oro, vandens ir dirvožemio cheminę sudėtį kiekybiniais cheminiais ir instrumentiniais metodais.
9. Komunikuoti su aplikosaugos specialistais aplinkos taršos ir jos kontrolės temomis
10. Pateikti aplinkos taršos duomenų analizės, vandens, dirvožemio ir oro cheminės sudėties tyrimų rezultatus, pagrindžiant, paaiškinant ir apibendrinant juos individualiai ir grupėmis.
11. Išanalizuoti mokslinį straipsnį aplinkos chemijos tematika, tolygiai paskirstant darbą grupėse, aptariant atskiras jo dalis ir parengdami bendrą pranešimą.

Dalyko turinys

Įvadas. Pagrindiniai aplinkos komponentai. Oro, vandens ir dirvožemio cheminė sudėtis.
Cheminiai procesai aplinkoje. Rūgščių-šarmų, oksidacijos-redukcijos reakcijos, cheminė pusiausvyra, kompleksų formavimasis, fotocheminiai procesai, radioaktyvusis skilimas
Biogeocheminiai ciklai. Anglies, deguonies, azoto, fosforo, sieros, geležies junginių ciklai.
Biogeniniai ir geogeniniai atmosferos komponentai. Pagrindinių biogeninių anglies (anglies dioksido, metano, fitogeninių angliavandenilių), azoto (diazoto oksido, amoniako), sieros (dimetilsulfido, karbonilsulfido, vandenilio sulfido) ir halogenintų organinių (chlormetano) junginių šaltiniai, nuotėkiai. Geocheminiai dujinių junginių šaltiniai.
Cheminė vandens sudėtis. Vandens cheminės sudėties aplinkoje veiksniai; Vyraujantys cheminiai junginiai krituliuose, vandenynuose, požeminiame ir paviršiniame vandenyje.
Troposferos chemija. Deguonies ir ozono reakcijos, radikalų susidarymas, metano ir kt. organinių junginių skilimo reakcijos; pėdsakinių atmosferos komponentų (azoto oksidų, ozono, LOJ, sieros ir halogenintų junginių) reakcijos. Stratosferos chemija. Stratosferos ozono susidarymo ir skilimo reakcijos; Čapmano mechanizmas; katalitiniai ozono sluoksnio ardymo ciklai; ozono skylės formavimasis.
Atmosferos aerozolis. Atmosferos aerozolio dalelių klasifikacija ir dydis; aerozolio dalelių šaltiniai ir nuotėkiai, cheminė sudėtis.
Cheminės vandens savybės ir parametrai. Unikalios vandens savybės. Dujų tirpumas; Henrio konstanta; karbonatai vandenyje; cheminės vandens savybės (pH, šarmingumas, buferinė talpa, kietumas).
Sunkieji metalai. Sunkiųjų metalų šaltiniai, reakcijos ir pasiskirstymas aplinkoje, SM taršos tendencijos ES ir Lietuvoje.
Patvarieji organiniai teršalai. Naftos produktų, aromatinių angliavandenilių, dioksinų, furanų, polichlorintų bifelinilų, paviršiaus aktyvumo medžiagų, chlororganiniai, fosforoorganiniai ir kt. Pesticidai.
Teršalų chemodinamika. Junginių pernašos tipai, pernaša tarp skirtingų sferų, cheminiai junginių virsmai, koloidai vandenyje, sorbcija, jonų mainų reakcijos
Teršalų biodegradacija. Teršalų biodegradacijos cheminės reakcijos ir lemiantys veiksniai.
Biogeninės ir geogeninės kilmės teršalai. Pagrindinių teršalų (anglies, azoto, sieros junginių, LOJ) gamtiniai ir antropogeniniai šaltiniai bei nuotėkiai;
Lietaus rūgštėjimas, fotocheminis smogas, ozono skylės susidarymas. Sieros ir azoto junginių šaltiniai ir likimas troposferoje, rūgščių kritulių susidarymo veiksniai; fotocheminio smogo cheminės reakcijos, teršalai ir jų pirmtakai, ozono skylės susidarymo priežastys ir cheminiai principai.
Įvadas į laboratorinius darbus
Oro, vandens ir dirvožemio sudėties spektrofotometrinė, titrimetrinė ir instrumentinė analizė, mėginių ėmimas ir laikymas, duomenų analizė, kalibravimo kreivės sudarymas, praskiedimo įvertinimas, junginių koncentracijos bandymo terpėje apskaičiavimas, statistinė analizė ir duomenų pateikimas.
Oro, dirvožemio ir vandens cheminės sudėties bei taršos matavimai. Mėginių ėmimas, mėginio paruošimas ir spektrofotometrinio, titrimetrinės ir instrumentinės analizės atlikimas, pvz .: P2O5 ir NO3- dirvožemyje, O2, PO43- ir NO3- vandenyje, NO2 ir O3 ore.
Ekskursija į laboratorijas ir (arba) institucijas, atliekančias aplinkos monitoringą, tyrimus ar kokybės kontrolę. Susitikimas su oro, dirvožemio ir vandens tyrimų laboratorijų personalu, susipažinimas su taršos vertinimo metodais, aplinkos kokybės reguliavimo ir kontrolės principais.
Studentų laboratorinių darbų pristatymai ir duomenų analizė
Žodinių ir (arba) rašytinių pranešimų rengimas grupėse ir atskirai. Individualūs pristatymai.
Mokslinių straipsnių aktualiomis ir svarbiomis aplinkos chemijos temomis analizė ir pristatymas.

Dalyko studijos valandomis

Paskaitos 45 val.
Laboratoriniai darbai 30 val.
Savarankiškas darbas 85 val.
Iš viso 160 val.

Studijų rezultatų vertinimas

Kolokviumas 25%, laboratoriniai darbai 25%, egzaminas 50% . Išviso 100%.

Literatūra

1. 2005 Manahan S. E.. Environmental chemistry, 8th edition CRC Press, JAV
2. 2007 Ibanez J.G., Hernandez-Esparza M., Doria-Serrano C., Fregoso-Infante A., Singh M.M. Environmental chemistry. Fundamentals. Springer Science+Business Media, LLC
3. 2009 Armalis S. Atmosferos chemija: vadovėlis Vilniaus universiteto leidykla
Papildoma literatūra
1. 2006 Mokrik R., Mažeika J. Hidrogeochemija. VU leidykla
2. 2001 Manahan S. E.. Fundamentals of environmental chemistry, 2nd edition CRC Press LLC. N. W. Corporate Blvd., Roca Raton, Florida
3. 2004 Hill M.K. Understanding environmental pollution. Cambridge university press, UK
4. 2003 Spiro T.G., Stigliani W.M. Chemistry of the environment, 2nd edition Prentice-Hall Inc., JAV