Home » МЕТОДИЧНА ВКАЗІВКА ДО ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ З ОСНОВ ЕКОЛОГІЇ ДЛЯ СТУДЕНТІВ 1 КУРСУ ФАРМАЦЕВТИЧНОГО ФАКУЛЬТЕТУ (провізори, 5 год

МЕТОДИЧНА ВКАЗІВКА ДО ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ З ОСНОВ ЕКОЛОГІЇ ДЛЯ СТУДЕНТІВ 1 КУРСУ ФАРМАЦЕВТИЧНОГО ФАКУЛЬТЕТУ (провізори, 5 год

14 Червня, 2024

МЕТОДИЧНА ВКАЗІВКА ДО ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ З ЕКОЛОГІЇ ДЛЯ СТУДЕНТІВ 1 КУРСУ МЕДИЧНОГО ФАКУЛЬТЕТУ (здоров‘я людини, 6 год.)

ЗАНЯТТЯ № 1

Теми: 1. “Схеми кругообігу поживних речовин.”

2. “Методика визначення у воді вмісту розчиненого кисню, амонійного азоту, азоту нітритів і нітратів”.

Мета: 1. Ознайомитись із ролю і схемами біогеохімічного кругообігу речовин та енергії у природі.

2. Оволодіти методиками визначення у воді вмісту розчиненого кисню, азоту амонійних солей, азоту нітритів, азоту нітратів у воді, як показників самоочищення водойм.

ПРОФЕСІЙНА ОРІЄНТАЦІЯ СТУДЕНТІВ

На відміну від енергії, котра використовувалася організмом, перетворилась у тепло і втрачається для екосистеми, речовини циркулюють у біосфері, що і називається біогеохімічними кругообігами. З 90 елементів, що зустрічаються в природі, близько 40 потрібні живим організмам. Найбільш важливі для них і потрібні у великих кількостях: вуглець, водень, кисень, азот. Кисень надходить у атмосферу в результаті фотосинтезу та витрачується організмами при диханні. Азот витягається з атмосфери завдяки діяльності азотфіксуючих бактерій і повертається до неї іншими бактеріями.

Існує закон глобального замикання біогеохімічного кругообігу в біосфері, діючий на всіх етапах її розвитку, як і правило збільшення замкнутості біогеохімічного кругообігу в ході сукцесії. В процесі еволюції біосфери збільшується роль біологічного компоненту в замиканні біогеохімічного кругообігу. Ще більшу роль в біогеохімічному кругообігу виявляє людина. Але її роль здійснюється в протилежному напрямку. Людина порушує кругообіг речовин, який вже склався, і в цьому виявляється його геологічна сила, руйнівна по відношенню до біосфери на сьогоднішній день.

Важливим показником забруднення води органічними речовинами тваринного походження є солі аміаку, азотної і азотистої кислот. Присутність амонійних солей в кількостях, що перевищують 0,1 мг/дм³, вказує на свіже забруднення води, так як аміак є початковим продуктом розпаду органічних азотовмісних речовин.

Іноді, особливо в глибоких підземних водах, можлива присутність аміаку, що утворився за рахунок відновлення нітритів при відсутності кисню. В цьому випадку аміак не вказує на недоброякісність води. Не є небезпечним в епідеміологічному відношенні і підвищений вміст аміак) в болотистих і торф’яних водах (аміак рослинного походження).

Солі азотистої кислоти (нітрити) – це продукти окислення аміаку під впливом мікроорганізмів в процесі нітрифікації. Наявність нітритів в кількостях більше 0,002 мг/дм³ свідчить про давне забруднення.

Солі азотної кислоти (нітрати) кінцеві продукти мінералізації органічних речовин. Присутність їх в воді без аміаку і нітритів свідчить про завершення процесу мінералізації. Одночасна присутність азоту аміаку, нітритів і нітратів говорить про неблагополуччя вододжерела, постійне його забруднення.

Методика виконання практичної роботи. 9.⁰⁰-12.⁰⁰ год.

І. Тема № 1 . “Схеми кругообігу поживних речовин.

Робота 1. Ознайомитись і скласти схеми кругообігу поживних речовин (вуглецю, азоту, фосфору, кисню, водню, сірки, калію, магнію, кальцію), кругообіг мікроелементів (йод, селен, фтор тощо). Ознайомитись з особливостями кругообігу важких металів (свинець, кадмій, ртуть). Приклад схеми кругообігу діоксиду вуглецю приведений на рис 1.

ІІ. Тема № ІІ. “Методика визначення у воді вмісту розчиненого кисню, амонійного азоту, азоту нітритів і нітратів”.

Робота 2. Визначити у воді вміст розчиненого кисню.

Кисень надходить у воду з повітря дифузним способом і за рахунок виділення його з хлорофільними рослинами. На насиченість води киснем впливає температура води і атмосферний тиск. Кисень, який міститься у воді, поглинається її фауною і органічними речовинами, які забруднюють воду. Отже, у забрудненій воді кисню менше, ніж у чистій. Чиста вода містить 3-6 мл кисню в 1 л води. У воді, яка містить менше 1 мл кисню на 1 л, не можуть жити риби.

Біохімічною потребою кисню стічних вод називають ту кількість розчиненого кисню (в мг на 1 дм³), який потрібний для біохімічного окислення органічних речовин в аеробних умовах в результаті біохімічних процесів, що проходять в ній протягом 20 чи 5 діб. Найбільш часто визначають п’ятидобове БПК₅ при 20 ⁰С і БПК₂₀ – повне.

Вода із чистих водойм дає зменшення кисню не більше 1-2 мг на 1000 см³. В сильно забруднених водах через 5 діб відмічається повне зникнення кисню. Згідно ГОСТу 2,761-84, БПК повинно бути не більше 3 мг О₂/дм³ (для 1-го класу повне джерело).

Принцип методу оснований на визначенні різниці в вмісті розчиненого кисню в розбавленій стічній воді в момент початку досліджень, і після інкубації проби в термостаті при температурі 20 ⁰С.

Досліджуваною водою заповнюють дві склянки з притертими корками. Одну з них закривають корком так, щоб під корком не було пухирців повітря і ставлять в термостат на 5 діб при температурі 20 ⁰С.

Приклад кругообігу діоксиду вуглецю приведений на Рис.1

Рис.1. Кругообіг диоксиду вуглецю в мільярдах тонн

Для фіксації кисню в другу склянку різними піпетками на дно вносять по черзі по 1 см³ розчину хлориду марганцю і суміш едкого натрію і йодиду калію. Склянку закривають корком, добре перемішують вміст, повертаючи її вверх дном, і залишають в спокої до осідання утвореного осаду.

При добавленні до досліджуваної води хлориду марганцю і гідроксиду натрію утворюється осад гідрату закису марганцю, який окислюючись розчиненим в воді киснем, перетворюється в гідрат окису марганцю:

2MnCl₂+4NaOH=4NaCl+2Mn(OH)₂

4Mn(OH)₂+O₂+2H₂O=4Mn(OH)₃

Після осадження осаду приливають піпеткою на дно 3 см³ концентрованої соляної кислоти, склянку зразу закривають корком і знову змішують вміст до повного розчинення осаду.

Відбирають 100 см³ проби, поміщають в колбу на 250см³ і титрують йод, що виділився, розчином тіосульфату натрію до зникнення синього забарвлення від розчину крохмалю, прибавленого в кінці титрування.

Кількість розчиненого кисню розраховують за формулою:

Х=n x K x 0,08 x 1000 / V- V₁,

де– кількість тіосульфату, що пішов на титрування (см³);

К – поправочний коефіцієнт тіосульфату;

0,08 – кількість кисню в міліграмах, що відповідає 1 см³ 0,01 н розчину тіосульфату натрію;

V – об’єм води, взятої для дослідження;

V₁ – об’єм прилитих в склянку реактивів.

Через 5 діб визначають вміст розчиненого кисню в другій склянці.

Біохімічну потребу знаходять по різниці в вмісті кисню, визначеного в перший день і через 5 діб.

БПК = а-а₁,

де а – вміст розчиненого кисню в перший день;

а₁ – вміст розчиненого кисню через 5 діб.

Робота 3. Визначення вмісту амонійного азоту в воді.

Визначення ґрунтується на утворенні жовтого забарвлення меркурамонію з реактивом Несслера. Налийте у пробірку 10 см³ досліджуваної води, долийте 5 крапель 50 % розчину сегнетової солі і 4 краплі реактиву Несслера. При наявності аміаку, через 5 хвилин з’явиться забарвлення. По інтенсивності забарвлення, яке виникло, визначають наближено концентрацію амонійних солей у воді (згідно таблиці 1)

Таблиця 1

Наближене визначення вмісту амонійних солей у воді.

Забарвлення при спостеріганні збоку

Забарвлення при спостеріганні зверху

Вміст амонійного азоту, мг/дм³

Немає

Ледве вловиме жовтувате

Ледве помітне жовтувате

Слабко – жовтувате

Світло – жовтувате

Жовте

Каламутнувате, різко жовте

Немає

Дуже незначне

Трохи жовтувате

Жовтувате

Світло-жовтувате

Жовте

Інтенсивне бурувато-жовте

Буре, розчин каламутний

Менше 0,05

0,1

0,2

0,4

0,8

2,0

4,0

8,0

Вміст амонійних солей у воді не повинен перевищувати 0,1 мг/дм³

Робота 4. Визначення вмісту азоту нітритів. Визначення нітритів ґрунтується на утворенні рожевого забарвлення з реактивом Грісса. Налийте у пробірку 10 см³ досліджуваної води і 0,5 см³ або декілька кристалів реактиву Грісса. Через 20 хв по інтенсивності забарвлення визначають наближений вміст нітритів у воді, користуючись вищенаведеною таблицею 2.

Таблиця 2

Наближене визначення вмісту азоту нітритів у воді

Забарвлення при спостеріганні збоку

Забарвлення при спостеріганні зверху

Вміст азоту нітритів, мг/дм³

Немає

Дуже слабке рожеве

Слабке – рожеве

Світло – рожеве

Дуже рожеве

Малинове

Немає

Ледве вловиме рожеве

Ледве помітне рожеве

Слабке рожеве

Світло-рожеве

Рожеве

Малинове

Яскраво-малинове

Менше 0,002

0,002

0,004

0,02

0,04

0,07

0,2

0,4

Вміст нітритів у питній воді не повинен перевищувати 0,002 мг/дм³.

Робота 5. Визначення вмісту азоту нітратів.

Принцип методу оснований на реакції між нітратами і фенолсульфоновою кислотою з утворенням нітропохідних фенолу, які при добавленій аміаку утворюють сполуку, забарвлену в жовтий коліт (ГОСТ 18826-73).

Хід визначення:

Визначенню заважають хлориди в концентрації більше 10 мг/дм³. їх вплив знешкоджують добавляючи сульфат срібла. Якщо колірність води більша 20-25°С, то до 150 см³ досліджуваної води добавляють 3 см³ суспензії гідроксиду алюмінію, пробу переміщують після відстоювання, осад відфільтровують, першу порцію фільтрату відкидають.

Для аналізу відбирають 10 або 100 см³ прозорої води або фільтрату добавляють розчин сульфату срібла в кількості, еквівалентній вмісту хлор-іону в досліджуваній пробі. Випаровують в фарфоровій чашці на водяній бані насухо. Після охолодження сухого залишку добавляють в чашку 2 см³ фенолдисульфонової кислоти і розтирають скляною паличкою до повного змішування з сухим залишком. Добавляють 20 см³дистильованої води і 5-6 см³ концентрованого розчину аміаку до максимального розвитку забарвлення. Забарвлений розчин кількісно переносять в мірну колбу на 50 см³, доводять до мітки дистильованою водою. Вимірюють оптимальну густину забарвленого розчину досліджуваної проби в кюветах з товщиною шару 1-5 см при довжині хвилі 480 нм (синій фільтр).

Побудова калібрувального графіку

В мірні колби на 50 см³ вносять 0; 0,5; 0,7; 1,0; 2,0; 3,5; 6,0; 10,0; 15,0; 20,0 і 30,0 см³ робочого стандартного розчину нітрату калію (в 1 см³ міститься 0,01 мг азоту). Одержують розчин з вмістом 0, 0,1; 0,14;0,2; 0,3; 0,4; 0,7; 1,2; 2,0; 3,0; 4,0 і 6,0 мг/дм³нітратного азоту. В кожну колбочку добавляють по 2 см³ фенолдисульфонової кислоти і 5-6 см³ аміаку до появи забарвлення. Об’єм розчину доводять до 50 см³ дистильованою водою і перемішують. Колориметрують на ФЕКу з синім світлофільтром (довжина хвилі 480 нм) в кюветах з товщиною робочого шару 1-5 см. Отримані результати наносять на графік.

Вміст нітратів у питній воді не повинен перевищувати 45 мг/дм³ (при розрахунку на азот нітратів – 10 мг/дм³).

Робота 6. Вирішити ситуаційну задачу по впливу антропогенного фактора на кругообіг речовин.

ПРОГРАМА САМОПІДГОТОВКИ СТУДЕНТІВ

І. Тема № 1 “Схеми кругообігу поживних речовин. ”

Контрольні питання:.

1. Екологічна система, визначення, характеристика. Класифікація екосистем. Основні екосистеми біосфери. Особливості утворення водної, повітряної, земної екосистеми

2. Біогеохімічний кругообіг речовин (вуглецю, азоту, фосфору, кисню, водню, сіркн, калію, магнію, кальцію). Кругообіг мікроелементів (йод, селен, фтор тощо). Особливості кругообігу важких металів (свинець, кадмій, ртуть).

ІІ. Тема № 2 “Методика визначення у воді вмісту розчиненого кисню, амонійного азоту, азоту нітритів і нітратів”

Контрольні питання:

1. Вплив антропогенного фактора на кругообіг речовин. Методика визначення у воді розчинного кисню та азотовмісних сполук як показників самоочищення водойм.

2. Гігієнічне значення вмісту розчиненого кисню та азотовмісних сполук в воді.

Семінарське обговорення теоретичних питань. 12.³⁰-14.⁰⁰год.

3. Вплив антропогенного фактора на кругообіг речовин. Методика визначення у воді розчинного кисню та азотовмісних сполук як показників самоочищення водойм.

4. Гігієнічне значення вмісту розчиненого кисню та азотовмісних сполук в воді.

Тестові завдання та ситуаційні задачі

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ

1. В біосфері проходить великий кругообіг хімічних елементів. Найбільш швидко проходить кругообіг:

A. Кисню

B. Нітрогену

C. Вуглекислого газу

D. Сірки

E. Калію

2. Внаслідок обмеженої кількості запасів неорганічних речовин в природі, для забезпечення кругообігу хімічних елементів необхідна деструкція (мінералізація) органічних речовин. Деструкцією органічних речовин забезпечує діяльність:

A. Редуцентів (сапротрофні організми)

B. Продуценти

C. Консументи

D. Автотрофи

E. Гетеротрофи

3. Багаторазова участь речовин у процесах, що протікають в атмосфері, гідросфері, літосфері, в тому числі у тих їх верствах, які надходять до біосфери, називається:

A. Утилізацією речовин

B. Стратифікацією речовин

C. Кругообігом речовин

D. Локалізацією речовин

E. Іммобілізацією речовин

4. При дослідженні води водойми, забрудненої речовинами, які біохімічно окислюються, БСК залишається на дуже низькому рівні. Це свідчить про:

A. Наявність у водоймі речовин, що гальмують біохімічне окислення (важкі метали та інше)

B. Помилку лабораторного аналізу (неправильне розведення)

C. Відсутність у водоймі сапрофітної мікрофлори

D. Процеси самоочищення проходять добре

E. Малу кількість розчиненого кисню у воді

5. Структурною елементарною і функціональною одиницею біосфери є:

A. екотоп;

B. біоценоз;

C. вигляд;

D. популяція;

E. біогеоценоз.

Ситуаційні задачі:

Задача 1. Для визначення БПК₅ в день відбору на титрування 100 см³ води витрачено 14 см³ 0,01 н. розчину тіосульфату натрію, через 5 діб – 8 см³. Розрахуйте БПК₅, співставте з гігієнічними нормами (поправочний коефіцієнт К = 1).

Вірні відповіді на тестові завдання і ситуаційні задачі

Відповіді до тестів : 1. – В. 2. – А. 3. – С. 4. – А. 5. – Е.

Відповіді до ситуаційних задач:

Задача 1. Еталон відповіді: Кількість розчиненого кисню в 1 літрі розраховують за формулою: Х =x K x 0,08 x 1000 / V- V₁,

де– кількість тіосульфату, що пішов на титрування (см³);

К – поправочний коефіцієнт тіосульфату;

0,08 – кількість кисню в міліграмах, що відповідає 1 см³ 0,01 н розчину тіосульфату натрію;

V – об’єм води, взятої для дослідження;

V₁ – об’єм прилитих в склянку реактивів.

Х_поч = 14 х 1 х 0,08 х 1000 / 100 – 2 = 11,4 мг/ дм³

Х₅ = 8 х 1 х 0,08 х 1000 / 100 – 2 = 6,5 мг/дм³

БПК₅ = Х_поч – Х₅ = 11,4 – 6,5 = 4,9 мг/дм³О₂ , що вказує на наявність у воді забрудника.

Самостійна робота студентів. 14¹⁵ – 15⁰⁰ год.

Письмове тестування студентів, які не склали контроль за системою «MOODLE», перегляд тематичних навчальних таблиць, тренінг в комп’ютерному класі тестів ліцензійного іспиту «Крок» і кафедральної бази тестів, поглиблене вивчення матеріалу тем, винесених на самостійне опрацювання тощо.

ВИХІДНИЙ РІВЕНЬ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Студент повинен знати: