Утвърждавам: р е к т о р: декан: /проф. Дсн й. Кузманова/ /проф. Дсн иВ. Лечева

за дисциплината ЕКОХИМИЯ НА ТЕЖКИТЕ МЕТАЛИ

включена като избираема в учебния план на

специалността «ЕКОЛОГИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА»

област 4. ПРИРОДНИ НАУКИ, МАТЕМАТИКА И ИНФОРМАТИКА

професионално направление 4.4. НАУКИ ЗА ЗЕМЯТА

за образователно-квалификационна степен “Бакалавър”

Утвърдена на заседание на КС на катедра ” обща химия”, протокол № 289, от 28.01.2005 г.

П л о в д и в, 2005 г.

У Ч Е Б Н А П Р О Г Р А М А

В лекционния курс е предвидено задълбочаване на познанията на студентите върху произхода, свойствата, поведението и динамиката на тежките метали в системата почва – вода – растение. Специално внимание е обърнато на придвижването на тежките метали от почвата, водата и въздуха към флората и фауната и от там по хранителната верига към човека. В практическите упражнения ще се изучават химичните методи за анализ за определяне съдържанието на тежките метали в почвата, водата, отпадъците и биологичните материали. По време на лабораторните упражнения ще бъдат решени конкретни задачи като определяне съдържанието на тежки метали в почви и растителна продукция. Получената информация ще позволи да се направи екологична експертиза на изследваните обекти.

Курсът “Екохимия на тежките метали” е предназначен преди всичко за студенти, които възнамеряват да се занимават в бъдеще с изследователска работа, работа в агрохимически и други лаборатории, както и за всички, които искат да се изградят като добри специалисти в областта на селското стопанство и екологията.

III. СЪДЪРЖАНИЕ НА УЧЕБНАТА ПРОГРАМА
III.1. ЛЕКЦИИ – 30 часа

1. По-важни химични свойства на тежките метали – 2 часа.

Геохимичен произход на тежките метали в почвите, педогенезис и придвижване по почвения профил. Съдържание на тежки метали в седименти и води.

Природни източници, антропогенни източници (промишлени предприятия, миннодобивни предприятия, транспорт, топло- и електроцентрали, селско- стопанство, урбанизация).

Влияние на почвените процеси върху поведението (задържането) на тежките метали в почвата - адсорбция от почвените компоненти (катионен обмен, специфична адсорбция), съутаяване, комплексообразуване с органичното вещество.

Влияние на рН, съдържание на органично вещество, карбонати, глинести минерали и редоксипотенциал върху поведението и химичните форми на тежките метали.

Усвояване от растенията чрез адсорбция през корените и листата. Придвижване на тежките метали в растенията. Влияние на останалите елементи.

Билогична необходимост от някои елементи (мед, цинк) за развитието им. Чувствителност на растенията към недостиг на микроелементи.

Токсичност на тежките метали - дефиниция за токсичност и фитотоксичност, устойчивост на растенията към тежките метали (индикатори, акумулатори, хиперакумулатори)

7. Поведение на някои токсични метали (Pb, Cd, Hg, Ni) - 4 часа.

Източници на замърсяване, химично поведение в почвите, придвижване в растенията, токсичност.

Източници, химично поведение в почвите, придвижване в растенията, токсичност.

Използуване на биологични, физични и химични методи за очистване на почвата от тежки метали.

Използуване на хиперакумулатори за очистване на почвата от тежки метали – възможности, проблеми

Нормативни документи за съдържанието на тежките метали в почви, води, растения, храни (ISO стандарти).

Подготовка на почвени и растителни проби за анализ – пробовземане и пробоподготовка.

Запознаване с апаратурата. Приготвяне на стандарти. Построяване на калибровъчна графика. Определяне съдържанието на олово, кадмий и цинк в подготвените за анализ почвени и растителни проби.. Изчисляване на получените резултати.

Определяне тоталното асъдържание на тежките метали в почвени проби чрез:

А. Киселинно разлагане със смес от киселини с HF;

Б. Алкално стапяне;

В. Разлагане със смес от киселини без HF.

Принцип на методите, особености, възможности за грешки, оценка на точността и възпроизводимостта на получените резултати.

Определяне на обменните, карбонатно свързаните, органично свързаните и оксидно свързаните тежки метали чрез последователните екстракционни схеми на Tessier и Shuman. Сравняване на получените резултати.

Определяне на мобилните форми чрез неутрални соли (0.1 M NaNO₃, 1M MgCl₂), слаби киселини (оцетна киселина и/или амониев ацетат (1 M NH₄OAc, pH 4.8) и хелатообразуващи вещества (DTPA, EDTA). Сравняване на получените резултати.

7.1. Определяне съдържанието на тежки метали в растителна проба чрез метода на киселинно разлагане - принцип на метода, особености, възможности за грешки, оценка на точността и възпроизводимостта на получените резултати – 3 часа.

7.2. Определяне съдържанието на тежки метали в растителна проба чрез метода на сухото опепеляване - принцип на метода, особености, възможности за грешки, оценка на точността и възпроизводимостта на получените резултати – 3 часа.

7.3. Определяне съдържанието на тежки метали в растителна проба чрез метода на микровълново разлагане - принцип на метода, особености, възможности за грешки, оценка на точността и възпроизводимостта на получените резултати – 3 часа.

Сравняване на получените резултати.

8. Математическа оценка за придвижването на тежките метали от почвата към растенията – 2 часа.

Оценка на почвеното замърсяване чрез изчисляване на RTE коефициент. Оценка на акумулирането на металите от атмосферата чрез изчисляване на AAF коефициент.

1. 
   При извеждането на лекциите се използват мултимедийни средства за онагледяване.
   
2. 
   При провеждането на лабораторните упражнения студентите се запознават с конкретния метод, като практически се извършва действителен анализ на конкретен обект.
   
3. 
   Заверката по дисциплината се дава въз основата на присъствията.
   
4. 
   Изпитът е писмен, като предварително се приготвят изпитни билети, в които се включват комбинации от 3 въпроса.
   

1. 
   Източници на замърсяване на почвите с тежки метали. Природни източници, антропогенни източници (промишлени предприятия, миннодобивни предприятия, транспорт, топло и електроцентрали, селско стопанство, урбанизация).
   
2. 
   Химическа активност на тежките метали в почвите и водите. Влияние на почвените процеси върху поведението (задържането) на тежките метали в почвата - адсорбция от почвените компоненти (катионен обмен, специфична адсорбция), съутаяване, комплексообразуване с органичното вещество.
   
3. 
   Мобилност и подвижност на тежките метали в почвата. Влияние на рН, съдържание на огранично вещество, карбонати, глинести минерали и редоксипотенциал върху поведението и химичните форми на тежките метали.
   
4. 
   Придвижване на тежките метали към растенията. Усвояване от растенията чрез адсорбция през корените и листата. Придвижване на тежките метали в растенията. Влияние на останалите елементи.
   
5. 
   Влияние на тежките метали върху развитието на растенията. Токсичност на металите (химически аспект на проблемите). Билогична необходимост от някои елементи (мед, цинк) за развитието им. Чувствителност на растенията към недостиг на микроелементи. Токсичност на тежките метали - дефиниция за токсичност и фитотоксичност, оценка за фититосичността на металите, устойчивост на растенията към тежките метали (индикатори, акумулатори, хиперакумулатори).
   
6. 
   Олово. .Източници на замърсяване, химично поведение в почвите, придвижване в растенията, токсичност.
   
7. 
   Кадмий Източници на замърсяване, химично поведение в почвите, придвижване в растенията, токсичност.
   
8. 
   Живак, никел. Източници на замърсяване, химично поведение в почвите, придвижване в растенията, токсичност.
   
9. 
   Арсен. Източници на замърсяване, химично поведение в почвите, придвижване в растенията, токсичност.
   
10. 
    Антимон. Източници на замърсяване, химично поведение в почвите, придвижване в растенията, токсичност.
    
11. 
    Селен. Източници на замърсяване, химично поведение в почвите, придвижване в растенията, токсичност.
    
12. 
    Химично-аналитична оценка за съдържанието на тежките метали в почви, води и растения. Методи за анализ на тежки метали в почвени и растителни проби: Подготовка на пробите за анализ - пробовземане, пробоподготовка (сушене, смилане, съхранение), възможности за замърсяване и грешки при подготовката на пробите за анализ, стандартни образци и материали.
    
13. 
    Анализ на почвени проби: Определяне на тоталното съдържание на тежките метали в почви (киселинно разлагане, алкално стапяне, псевдототален анализ). Процедури за разлагане със силни киселини, микровълнова минерализация. Определяне формите на тежките металите в почвата – използуване на последователни екстракционни схеми (фракциониране на почвата). Видове екстрагенти за оценка на достъпните форми (мобилните форми) на тежките метали за растенията.
    
14. 
    Анализ на растителни проби. Определяне съдържанието на тежки метали чрез киселинна, суха и микровълнова минерализация
    
15. 
    Ремедиация на почви. Използуване на биологични, физични и химични методи за очистване на почвата от тежки метали.
    
16. 
    Фиторемедиация. Използуване на хиперакумулатори за очистване на почвата от тежки метали – възможности, проблеми
    

ЛИТЕРАТУРА

2. B. Alloway. Heavy metals in soils, Blackie Academic & Professional, London, England, 1995.

3. Sh. Ross. Toxic metals in soil plant systems, John Wiley & Sons Ltd., 1996

4. К. Иванов, С. Кръстев. Курс по инструментални методи за анализ. Академично издателство на ВСИ, Пловдив, 1998.