NOWOCZESNE METODY MONITORINGU

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Hipolita Cegielskiego w Gnieźnie
Instytut
Ochrony Środowiska
Kod
Nazwa modułu/przedmiotu
NOWOCZESNE METODY
MONITORINGU
ŚRODOWISKA
KARTA OPISU MODUŁU KSZTAŁCENIA
Przedmiotowa Karta Efektów Kształcenia
Kierunek studiów
Profil kształcenia
Rok / Semestr
(ogólnoakademicki, praktyczny)
Zarządzanie środowiskiem
I /2 semestr letni
ogólnoakademicki
Specjalność
Przedmiot oferowany w języku:
Kurs (obligatoryjny/obieralny)
polskim
obligatoryjny
Godziny
Liczba punktów
Wykłady:
-
Ćwiczenia: 35
Stopień studiów:
PODYPLOMOWE
Laboratoria:
Forma studiów
(stacjonarna/niestacjonarna)
-
Projekty / seminaria:
9 ECTS
-
Obszar(y) kształcenia
Podział ECTS (liczba i %)
nauki techniczne
NIESTACJONARNE
Status przedmiotu w programie studiów (podstawowy, kierunkowy, inny)
10
100%
(ogólnouczelniany, z innego kierunku)
STUDIA PODYPLOMOWE
Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut
Ochrony Środowiska
Osoba odpowiedzialna za przedmiot / wykładowca:
dr Sławomir Binkowski
Instytut Ochrony Środowiska
PWSZ im. Hipolita Cegielskiego w Gnieźnie
[email protected]
Lista osób prowadzących zajęcia:
dr Sławomir Binkowsk (ćw.9);
[email protected]
dr inż. Katarzyna Sobocińska (ćw.7; ćw.8);
[email protected]
dr Beata Dudzińska-Bajorek (ćw.2; ćw.3;ćw.4) ;
[email protected]
dr Agnieszka Matłoka (ćw.1);
[email protected]
mgr inż. Agnieszka Tunak- Grześkowiak (ćw.5; ćw.6)
[email protected]
Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności, kompetencji społecznych:
1
Wiedza:
Podstawowe wiadomości z zakresu ochrony środowiska (gleby, powietrza,
wód)
2
Umiejętności:
Umiejętność logicznego myślenia, umiejętność wyciągania wniosków na
podstawie uzyskanych wyników eksperymentalnych i ich analizy.
3
Kompetencje
społeczne
Ma świadomość konieczności poszerzania swojej wiedzy zgodnie z
obowiązującymi standardami i rozwojem nauki i postępu technologicznego
APE_2012_3.doc
1
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Hipolita Cegielskiego w Gnieźnie
Instytut
Ochrony Środowiska
Nazwa modułu/przedmiotu
Kod
NOWOCZESNE METODY
MONITORINGU
ŚRODOWISKA
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie słuchaczy studium podyplomowego z metodami oznaczania
zanieczyszczeń związkami chemicznymi i mikroorganizmami w środowisku; zapoznanie z metodyką,
wykonywanymi praktycznie oznaczeniami i wykorzystaniem aparatury niezbędnej do tego typu oznaczeń.
Ponadto opracowanie i analiza uzyskanych wyników w porównaniu do obowiązujących norm obecności
danego zanieczyszczenia w środowisku, czy to próbkach powietrza, wody lub gleby. Zapoznanie się z
technikami oceny biodegradacji polimerów, recyklingu materiałów polimerowych i wykorzystanie materiałów
odnawialnych.
Efekty kształcenia
Wiedza.
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien/ będzie w stanie:
01
02
03
04
05
Znać zasadę i wybrane metody oceny zanieczyszczeń wód metalami i związkami
organicznymi
Zna i rozumie techniki i specyfikę pracy w laboratorium mikrobiologicznym, potrafi
dobrać podłoża mikrobiologiczne do hodowli drobnoustrojów, posiada podstawową
wiedzę na temat izolacji mikroorganizmów ze środowiska naturalnego.
Zna zanieczyszczenia nieorganiczne i organiczne występujące w wodzie i ściekach
Posiada wiedzę dotyczącą gospodarki odpadami tworzyw sztucznych oraz
metodami ich zagospodarowania. Posiada wiedzę na temat technik badania tworzyw
sztucznych.
Posiada wiedzę dotyczącą technik chromatograficznych wykorzystywanych w
monitoringu środowiska.
Umiejętności.
W wyniku przeprowadzonych zajęć student będzie potrafił:
01
Potrafi stosować wiedzę z zakresu mikrobiologii ogólnej i szczegółowej do opisu i
charakterystyki mikroorganizmów izolowanych ze środowiska naturalnego.
02
Potrafi wykonywać preparaty mikroskopowe przyżyciowe i utrwalone, barwione metodą
barwienia prostego i złożonego.
Potrafi wykorzystywać metody spektrofotometryczne w analizie środowiskowej
03
Potrafi zastosować zasady izolacji, hodowli i identyfikacji drobnoustrojów do
prawidłowego doboru podłoży mikrobiologicznych, czasu i temperatury hodowli.
04
Przeprowadza samodzielnie lub pod kierunkiem opiekuna proste
obserwacje i pomiary. Formułuje wnioski na podstawie wyników obserwacji,
pomiarów i wykonywanych doświadczeń.
APE_2012_3.doc
2
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Hipolita Cegielskiego w Gnieźnie
Instytut
Ochrony Środowiska
Nazwa modułu/przedmiotu
Kod
NOWOCZESNE METODY
MONITORINGU
ŚRODOWISKA
05
Potrafi dobrać metody i urządzenia w zakładach gospodarki odpadami tworzyw
sztucznych.
06
Potrafi dobrać metodę jakościowego i ilościowego oznaczania zanieczyszczeń
środowiska.
Kompetencje społeczne.
W wyniku przeprowadzonych zajęć student zdobędzie następujące kompetencje:
01
Rozumie potrzebę przekazywania w sposób zrozumiały informacji z najbliższym
otoczeniem w działalności zawodowej;
02
Rozumie potrzebę podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i osobistych;
03
Potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role.
04
Jest odpowiedzialny za bezpieczeństwo własne pracy w pracach
prowadzonych w laboratorium
05
Jest odpowiedzialny za powierzany sprzęt, eksponaty i materiały
dydaktyczne
Sposoby sprawdzenia efektów kształcenia
Ćwiczenia warsztatowo – laboratoryjne, terenowe
forma zaliczenia - KOLOKWIUM
Treści programowe
APE_2012_3.doc
3
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Hipolita Cegielskiego w Gnieźnie
Instytut
Ochrony Środowiska
Nazwa modułu/przedmiotu
Kod
NOWOCZESNE METODY
MONITORINGU
ŚRODOWISKA
Cw.1. Metoda spektrofotometryczna UV-VIS w oznaczaniu Fe (III) w reakcji z
rodankami i Fe(II) w reakcji z orto-fenantroliną jako związków kompleksowych w
próbkach wody z jeziora, wodzie wodociągowej przeznaczonej do spożycia (metoda
krzywej wzorcowej) liczba godzin: 4
Jednym z zastosowań metody spektrofotometrycznej jest ilościowe oznaczanie jonów
żelaza (II) i żelaza (III) w próbkach wody. Zawartość żelaza wpływa na smak i wygląd
wody powodując czerwonobrązowe jej zabarwienie, sprzyja wzrostowi „bakterii
żelazowych”, które tworzą maziste osady pokrywające np. przewody wodociągowe,
powodując plamienie prania i urządzeń sanitarnych, a w przypadku wód z jezior bogatych w
Fe(III), żelazo wytrąca się w postaci tlenków żelaza (III) kumulując się w osadach dennych.
Również zawartość jonów Fe (III) i Fe(II) też, jest istotna gdyż w przypadku podlewania
roślin dostarczamy jonów Fe(II), które są przyswajalne przez rośliny lub Fe(III), które są nie
przyswajalne przez rośliny. Ważne będzie powiązanie oznaczonej ilości form, żelaza z
obowiązującymi normami.
Metodę spektrofotometryczną znajduje ponadto zastosowanie w:
- analizie ilościowej kationów metali np. chromu, żelaza, miedzi, ołowiu, niklu, wapnia,
- analizie ilościowej anionów nieorganicznych np. azotany, azotyny, fosforany, fluorki,
- analizie ilościowej mikroelementów np. boru,
- w analizie ilościowej związków organicznych np. formaldehydu, fenoli.
Analizę zawartości w/w związków można przeprowadzić dla matryc ciekłych (np. ścieki,
wody powierzchniowe, gruntowe, odcieków ze składowisk komunalnych), matryc stałych
(np. osady denne, gleby) po uprzednim przygotowaniu próbek do badań, czyli
interesujących nas związków przeprowadzenie do roztworów. Przygotowanie próbek do
badań, przygotowanie krzywej wzorcowej, seria analiz, opracowanie wyników z elementami
oceny statystycznej wyników: test Q-Dixona, średnia arytmetyczna, odchylenie
standardowe.
Aparatura:
Ćwiczenie zostanie przeprowadzone na Spektrofotometrze UV-VIS Jasco V-630 sprzężonym
z komputerem z oprogramowaniem Spectra Manager
APE_2012_3.doc
4
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Hipolita Cegielskiego w Gnieźnie
Instytut
Ochrony Środowiska
Nazwa modułu/przedmiotu
Kod
NOWOCZESNE METODY
MONITORINGU
ŚRODOWISKA
Ćw.2. Oznaczanie wskaźników zanieczyszczenia sanitarnego wód liczba godzin: 3
Woda jest środowiskiem życia ogromnej liczby mikroorganizmów, w tym również
chorobotwórczych dla ludzi, w związku z tym jej czystość musi być nieustannie kontrolowana pod
względem higieniczno-sanitarnym. Badaniom mikrobiologicznym poddaje się wodę nie tylko
przeznaczoną do picia, ale także wody w basenach kąpielowych, a nawet w zbiornikach wód
powierzchniowych. Obowiązujące normy oparte są na pośrednim wnioskowaniu o obecności
mikroorganizmów chorobotwórczych na podstawie liczebności w wodzie bakterii wskaźnikowych,
które stale żyją jako saprofity w przewodzie pokarmowym człowieka i zwierząt wyższych.
Obecność tych mikroorganizmów w wodzie świadczy o jej zanieczyszczeniu odpadami pochodzenia
fekalnego, a zatem również o niebezpieczeństwie zakażenia wody innymi mikroorganizmami
chorobotwórczymi.
Metody określania stopnia zanieczyszczenia próbek wody (wodociągowej, powierzchniowej,
basenów kąpielowych, ściekach po biologicznym oczyszczaniu) pod względem sanitarnohigienicznym:
- oznaczenia liczebności bakterii psychrofilnych i mezofilnych
- oznaczanie najbardziej prawdopodobnej liczby (NPL) i miana bakterii grupy coli typu kałowego E. coli oraz NPL i miana bakterii grupy coli,
- oznaczanie NPL i miana paciorkowców kałowych,
- oznaczanie NPL i miana gronkowców,
- oznaczanie liczebności grzybów mikroskopowych.
Aparatura: termostaty, mikroskopy biologiczne
Ćw.3. Metody oceny czystości mikrobiologicznej powietrza atmosferycznego
i w pomieszczeniach liczba godzin: 4
Powietrze jest środowiskiem niesprzyjającym życiu mikroorganizmów, nie mogą one w nim
rosnąć i dzielić się, powietrze jest jedynie miejscem ich okresowego przebywania i ośrodkiem
umożliwiającym przemieszczanie się drobnoustrojów. Do powietrza mikroorganizmy dostają się w
wyniku podmuchów wiatru, porywającego je z różnych środowisk, między innymi z: gleby, wody,
roślin czy zwierząt, bądź też są tam aktywnie wyrzucane np. podczas kichania, kaszlu, czy w
procesie napowietrzania ścieków. Mikroorganizmy zawieszone są w powietrzu w postaci układu
koloidalnego, aerozolu biologicznego. Mikroorganizmy w powietrzu mogą być również
przenoszone w postaci wysuszonej, przyczepionej do cząsteczek kurzu. Zarówno drogą
kropelkową jaki i na cząsteczkach kurzu mogą być też przenoszone mikroorganizmy saprofityczne
i patogenne dla człowieka.
Metody określenia stopnia zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego i powietrza pomieszczeń
zamkniętych pod względem mikrobiologicznym:
- określenie liczby bakterii pigmentowych i sporowych,
- określenie liczby gronkowców,
- określenie liczby bakterii hemolizujących
- określenie liczby promieniowców
- określenie liczby grzybów z uwzględnieniem pleśni i grzybów drożdżopodobnych.
Aparatura: termostaty, mikroskopy biologiczne
APE_2012_3.doc
5
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Hipolita Cegielskiego w Gnieźnie
Instytut
Ochrony Środowiska
Nazwa modułu/przedmiotu
Kod
NOWOCZESNE METODY
MONITORINGU
ŚRODOWISKA
Ćw.4. Monitorowanie zanieczyszczenia mikrobiologicznego gleby liczba godzin: 4
Glebę zasiedlają bardzo liczne mikroorganizmy, takie jak: bakterie, grzyby, jednokomórkowce
roślinne i zwierzęce. Mikroflorę gleby dzieli się na autochtoniczną i zymogeniczną. W
przeciwieństwie do drobnoustrojów autochtonicznych, drobnoustroje zymogeniczne wprowadzane
są do gleb okresowo. Pochodzą one z wprowadzanych do gleb ścieków, odpadów komunalnych i
przemysłowych oraz z odpadów powstających w hodowli zwierząt. W glebie zanieczyszczonej
odchodami czy szczątkami zwierząt i roślin mogą występować również drobnoustroje patogenne:
bakterie (m.in. beztlenowe i tlenowe laseczki, prątki, promieniowce), grzyby, jaja robaków
pasożytniczych.
Metody określania w glebach (piaszczystej, ogrodowej, leśnej, kompoście) bakteriologicznych
wskaźników stopnia zanieczyszczenia pod względem sanitarnym:
- oznaczenie NPL i miana bakterii grupy coli i bakterii grupy coli typu kałowego - E. coli
- oznaczenie miana beztlenowych bakterii przetrwalnikujących - Clostridium perfringens
Aparatura: termostaty, wytrząsarki, mikroskopy biologiczne
Cw.5. Analiza ilościowa BTEX metodą chromatografii gazowej liczba godzin: 4
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą chromatografii gazowej jako sposobem
ilościowego oznaczenia zawartości BTEX w mieszaninie, przy zastosowaniu metody kalibracji
zewnętrznej oraz wzorca wewnętrznego.
Analizę chromatograficzną przeprowadza się na chromatografie gazowym SRI, na kolumnie
kapilarnej MXT-1, z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym.
Ilościowe oznaczenie wykonuje się dla mieszaniny BTEX (benzen, toluen, etylobenzen,
ksylen).
Ćw.6. Śledzenie poziomu skażenia gleby związkami ropopochodnymi liczba godzin: 4
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zanieczyszczenia gleby substancjami ropopochodnymi oraz
porównanie tych wartości z polskimi normami.
W pierwszej części ćwiczenia wykonuje się analizę chromatograficzna dla mieszaniny wzorcowej
BTEX i węglowodorów alifatycznych C6-C8
W drugiej części ćwiczenia badaną próbkę gleby ekstrahuje się pentanem, następnie ekstrakt
poddaje się analizie chromatograficznej na zawartość BTEX oraz węglowodorów alifatycznych C6C8.
Analizę chromatograficzną przeprowadza się na chromatografie gazowym SRI, na kolumnie
kapilarnej MXT-1, z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym.
Aspekty środowiskowe przeprowadzonego ćwiczenia.
APE_2012_3.doc
6
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Hipolita Cegielskiego w Gnieźnie
Instytut
Ochrony Środowiska
Nazwa modułu/przedmiotu
Kod
NOWOCZESNE METODY
MONITORINGU
ŚRODOWISKA
Ćw.7. Ćwiczenie z technik oceny biodegradacji polimerów liczba godzin: 4
•
•
•
•
Badanie właściwości mechanicznych tworzyw sztucznych po procesie biodegradacji
(maszyna wytrzymałościowa do badania właściwości mechanicznych podczas rozciągania,
twardościomierz, młot Charpiego).
Badanie zmiany struktury krystalicznej polimerów po procesie biodegradacji (WAXS szerokokątowe promieniowanie rentgenowskie).
Określenie masy cząsteczkowej polimerów po procesie biodegradacji oraz liczby pękniętych
wiązań w makrocząsteczkach po procesie fotodegradacji (aparatura do wyznaczania masy
cząsteczkowej polimerów metodą wiskozymetryczną).
Badanie morfologii próbek polimerowych po procesie biodegradacji w glebie, wodach
naturalnych oraz po naświetlaniu promieniowaniem UV (mikroskop stereoskopowy).
Ćw.8. Recykling materiałowy polimerowych opakowań i wykorzystanie materiałów
odnawialnych liczba godzin: 4
Wprowadzenie teoretyczne obejmuje:
• zagadnienia recyklingu i odzysku materiałów polimerowych,
• opakowania z tworzyw sztucznych jako materiały przyjazne dla środowiska,
• techniki identyfikacji, sortowania i przetwórstwa w recyklingu materiałowym tworzyw
sztucznych,
• odnawialne materiały lignocelulozowe (drewno i naturalne włókna) stosowane do
otrzymywania kompozytów z polimerami termoplastycznymi.
Ćwiczenie laboratoryjne obejmuje:
• przygotowanie wybranego materiału opakowaniowego (butelki, folii lub nakrętki) do
identyfikacji metodą szerokokątowej dyfrakcji promieni rentgenowskich,
• wykonanie analizy identyfikacyjnej tworzywa w celu określenia przydatności do recyklingu
materiałowego,
• wytłaczanie mieszaniny polimerów (polietylenu i polipropylenu) w celu otrzymania
mieszaniny polimerowej,
• wykonanie płyty kompozytowej z osnowa polipropylenową z wykorzystaniem materiałów
odnawialnych – włókien lnianych, konopnych lub juty.
Ćw.9. Adsorpcja fenolu na węglu aktywnym liczba godzin: 4
Celem ćwiczenia jest zbadanie zdolności sorpcyjnych węgla aktywnego dla wodnego roztworu
fenolu.Węgiel aktywny jest materiałem, który charakteryzuje się dużą powierzchnią właściwą oraz
właściwościami adsorpcyjnymi w stosunku do związków organicznych. Znajduje zastosowanie do
uzdatniania wody pitnej w formie węgla pylistego lub granulowanego. W ochronie środowiska ma
zastosowanie do sorpcji toksycznych związków zarówno z fazy gazowej jak i wodnej. Dla celów
technologicznych niezbędna jest wiedza dotycząca ilościowej zdolności sorpcyjnej węgla
aktywnego. Uzyskuje się nią z badań właściwości adsorpcyjnych próbek węgla. Bada się między
innymi zależność zaadsorbowanej masy wybranego związku od stężenia tego związku w roztworze,
w stałej temperaturze. Zależność tą nazywa się izotermą adsorpcji. Oznaczenie fenolu w roztworach
wodnych metodą kolorymetryczną polega na przeprowadzeniu barwnej reakcji fenolu z 4aminoantypiryną w obecności utleniacza, (heksacyjanożelazianu (III) potasu), w środowisku
zasadowym. Aparatura: Ćwiczenie zostanie przeprowadzone na Spektrofotometrze UV-VIS Jasco V630 sprzężonym z komputerem z oprogramowaniem Spectra Manager
APE_2012_3.doc
7
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Hipolita Cegielskiego w Gnieźnie
Instytut
Ochrony Środowiska
Kod
Nazwa modułu/przedmiotu
NOWOCZESNE METODY
MONITORINGU
ŚRODOWISKA
Literatura podstawowa:
1. Opisy do każdego ćwiczenia opracowane i udostępnione przez wykładowców słuchaczom
studium podyplomowego.
2. H. Elbanowska, J. Zerbe, J. Siepak: Fizyczno-chemiczne badania wód; Wyd. Naukowe UAM
Poznań 1999
3.H. Elbanowska, J. Zerbe, J. Górski, J. Siepak; Fizyczno-chemiczne badania gruntów na potrzeby
hydrogeologiczne; Wyd. Naukowe UAM1997
Literatura uzupełniająca:
1. 2. 3. -
Obciążenie pracą słuchacza
Liczba
Suma
godziny godzin
•
Godziny kontaktowe z wykładowcą (laboratoria)
35 h
•
45h
•
Przeglądanie wskazanej literatury + opisy ćwiczeń
(7 godz. x 9 lab.)
Opracowanie wyników z laboratorium (4 godz. x 9 lab.)
•
Przygotowanie raportu z laboratorium (3 godz. x 9 lab.)
27h
•
Przygotowanie do kolokwium z laboratorium
(5 godz. x 9 lab.)
45h
63h
215h
Suma
ECTS
9 ECTS
1 pkt ECTS≈ 25-30 h pracy słuchacza
Punktacja jest weryfikowana przez PT Zwierzchność
UWAGA: Zaleca się opis efektów kształcenia dla przedmiotu (modułu) od 4 – 8 pozycji.
APE_2012_3.doc
8