• На главную
• О Центре
• Контакты
• Карта сайта
• Расширенный поиск

• Eng
• Rus

• О проекте
• Участники
• Публикации
• Учебные курсы
• Словарь
  терминов
• Часто задаваемые
  вопросы

 

Гидроминеральные ресурсы байкальской рифтовой зоны

Программа курса
«Гидроминеральные ресурсы байкальской рифтовой зоны»

Специальность 012700 — гидрология — ГСЭ.В.1
Специальность — природопользование — ОПД.р.1
Специальность 012700 — гидрология — 96
Всего часов — 96
в том числе лекционных — 38
лабораторных — 19
самостоятельная работа — 39
Специальность — природопользование:
Всего часов — 105
в том числе лекционных — 38
лабораторных — 38
самостоятельная работа — 29

Программа составили: проф. Г.М. Шпейзер, доц. Л.А. Минеева

I. Организационно-методический раздел

Цель курса

Дать представление студентам об изменении химического состава минеральных вод во всём комплексе в пространстве и во времени в причинной взаимосвязи с геологическими и гидрогеологическими условиями, химическими, физическими и биологическими процессами, протекающими в природной среде с учетом антропогенного воздействия. Эти знания необходимы для осуществления контроля состояния, регулирования, прогнозирования, комплексного использования и охраны природных ресурсов.

Задачи курса

Дисциплина «Гидроминеральные ресурсы Байкальской рифтовой системы» знакомит студентов с основой научных знаний в области химии гидроминеральных растворов. Рассматриваются теоретические основы формирования и практического использования, вопросы региональной и прикладной гидрогеохимии.

Основные задачи дисциплины:

• дать представление о строении и структурных особенностях водных растворов, основных закономерностях протекания в них процессов.
• рассмотреть основные факторы формирования химического состава минеральных вод;
• показать особенности химического состава и гидрохимического режима минеральных вод
• ознакомить с методами химического анализа минеральных вод и гидрохимических исследований на водных объектах,
• показать практическую возможность совместного изучения гидрологических, гидрохимических и гидробиологических процессов в гидроминеральных объектах для целей рационального использования и их охраны.

Место курса в профессиональной подготовке выпускника Курс базируется на дисциплинах: «Химия», «Гидрология», «Гидрогеология», «Курортология», «Гидрогеохимия».

Требования к уровню освоения содержания курса

Студент должен полностью освоить содержание лекционного курc, выполнить практические и лабораторные работы, сдать зачет и экзамен.

  

II. Содержание курса

 Введение

Курс «Гидроминеральные ресурсы» является частью курса «Химия окружающей среды». Гидроминеральные ресурсы как наука, изучающая широкий комплекс природных водных растворов, ее предмет, задачи и связь с другими науками. Роль исследований минеральных вод на современном этапе развития общества. История развития науки о минеральных водах. Важнейшие центры современных курортологических и гидрогеологических исследований. Роль учёных Сибири в развитии теоретических и практических исследований минеральных вод. Основные методы исследования: режимные наблюдения, гидрохимический анализ проб воды, автоматизация наблюдений, лабораторное и математическое моделирование.

Вода и ее свойства

Физические и химические свойства воды, их анормальность и проявление в природных процессах. Вода как растворитель, гидратация. Воздействие на свойства воды внешних условий. Изотопные разновидности воды, их распространенность, участие в природных процессах.

Важнейшие свойства водных растворов

Физико-химические свойства растворов: диффузия, осмос, давление пара, испарение и замерзание, криогидраты, влияние солености и давления на температуру наибольшей плотности и замерзания. Гидрологическое и экологическое значение этих свойств.

Химические процессы в природных водах

Слабые электролиты, произведение растворимости, ионное произведение воды, величины рН и рОН разных типов природных вод. Влияние величины рН на формы существования слабых соединений и их экологическое значение.

Окислительно-восстановительный (редокс) потенциал, его измерение и вычисление, связь с рН, значение при изучении природных вод как интегрального показателя химико-биологических процессов.

Сильные электролиты, активность, коэффициент активности, ионная сила раствора. Влияние сильных электролитов на растворимость слабых электролитов и проявление этого эффекта в природных процессах.

Сущность процессов гидролиза и их роль в природных водах. Понятие о буферности и буферных растворах. Основные буферные растворы и буферная емкость природных вод.

Природные воды как полидисперсные системы

Распространенность химических элементов в земной коре и геохимические классификации. Растворенные, взвешенные и коллоидные компоненты природных вод минерального, газового и органического происхождения.

Анионно - и катионногенные источники минеральных веществ. Макрокомпоненты — главные минеральные компоненты минеральных вод.

Основные природные соли и их растворимость. Минерализация воды и главные ионы. Происхождение хлоридных, сульфатных, карбонатных и силикатных природных вод. Физико-химические равновесия. Состав растворенных газов и их генезис.

Органические вещества (ОВ) в минеральных водах и их основные типы. Сложность их изучения органических веществ, система косвенных характеристик: бихроматная (БО) и перманганатная (ПО) окисляемости, органический углерод, цветность, запах, привкус.

Микроэлементы и их значение. Естественная радиоактивность природных вод, ее измерение и способы выражения.

Приемы исследования и способы выражения состава природных вод

Методы химического анализа природных вод: химические, электрохимические, оптические, фотохимические, спектроскопические и хроматографические.

Способы выражения минерализации и ионного состава. Количественное выражение анализа: весовое, эквивалентное, процент-эквиваленто. Переход от одной формы выражения к другой. Проверка результатов химического анализа в пробе воды.

Классификация минеральных вод по бальнеологическим критериям, методом аналогии, минерализации, ионному и газовому составу. Принцип преобладающих ионов и ионных соотношений. Гипотетические соли и генетические коэффициенты. Приемы графического изображения и обобщения результатов анализов.

Основные факторы формирования химического состава минеральных вод

Физико-геофафические факторы: климат, рельеф, сток, почвенный и растительный покров. Широтная и вертикальная зональность минерализации и ионного состава. Влияние геологических и гидрогеологических условий. Появление азональных типов вод. Биологические процессы как гидрохимический фактор

Вода как среда обитания организмов. Понятие о физико-химических и биохимических процессах, определяющих режим растворенных в воде газов, биогенных и органических веществ. Схемы круговорота важнейших элементов: азота, фосфора, углерода, серы.

Общая характеристика минеральных вод. Минеральные промышленные воды, используемые в теплоэнергетике, парниково-тепличном хозяйстве, добычи редких полезных ископаемых.

Закономерности распространения минеральных вод. Геологические, геоструктурные, геохимические геотермические условия формирования. Неотектоника.

Классификация минеральных вод по бальнеологическим критериям. Основные признаки для отнесения воды к минеральной.

Классификация Иванова и Невраева.

Стандарт Кодекса на природные минеральные воды CODEX STAN 108-1981/

ГОСТ и методическое указание на минеральные воды 

Лечебные грязи (пеллоиды), их классификация по физико-химическим и бальнеологическим критериям.

Солевой и газовый состав минеральных вод, гидрохимический режим ионно-солевого газового состава. Газонасыщенность.

Провинции минеральных вод на территории России. Минеральные воды Сибири.

Использование в курортном деле минеральных вод Иркутской области.

Минеральные воды с повышенным содержанием растворённых органических веществ.

Углекислые минеральные воды, Карбонатно-кальциевое равновесие. Расчёт насыщенности карбонатами кальция и магния в минеральных водах.

Азотные термальные воды. Классификация.

Кремнистые воды. Поведение кремния в гидроминеральных растворах. Кремнистое равновесие.

Сероводородные воды. Сульфидное равновесие.

Иодобромные, борные и мышьяковистые воды.

Поведение фтора в минеральных водах. Фторидно-кальциевое равновесие.

Железистые вода. Поведение железа в минеральных водах.

Нестандартное использование минеральных вод и лечебных грязей для получения лекарственных препаратов.

Бутылирование минеральных вод. Требования, предъявляемые при розливе минеральных вод.

Директива ЕС по использованию и сбыту природных минеральных вод (80/777/ЕСС)

Обобщение материалов гидрохимических наблюдений

Создание базы данных. Составление Протокола количественного химического анализа.

Перечень примерных практических и лабораторных работ.

Практические занятия

Методы обработки гидрохимических данных

1. Формы выражения и контроль результатов химического анализа природных вод. Расчет ошибки анализа воды.
2. Термодинамический расчет реакций. Методологические основы расчета
   карбонатно-кальциевой системы. Решение задач.
3. Характеристика химического состава воды с использованием различных классификаций.

Лабораторные занятия

Обучение стандартным гидрохимическим методам определения следующих компонентов химического состава воды: диоксида углерода, величины рН, общей щелочности, жесткости воды, иона кальция, хлоридов, сульфатов, ионов натрия и калия; органолептических характеристик; определение перманганатной окисляемости

Примерный перечень вопросов к экзамену (зачету) по всему курсу

1. Распространенность химических элементов и их геохимические классификации
2. Главные минеральные компоненты химического состава минеральных вод и источники их поступления.
3. Концентрация растворов и способы ее выражения. Формы выражения результатов химического анализа воды и основные способы проверки результатов анализа. Понятие солености и минерализации. Способы выражения, классификация минеральных вод по величине минерализации, бальнеологическим критериям.
4. Органолептические свойства природных вод: прозрачность, цветность, окраска, запах, вкус.
5. Аномалии химических свойств воды и их проявление в природных процессах (t° кип., t° замерз., теплоемкость).
6. Вода как растворитель. Гидратация, виды гидратации.
7. Вязкость воды и влияние внешних условий на ее величину.
8. Особенности фазовых переходов вода — лед (изменение объема при затвердевании, влияние давления на температуру замерзания).
9. Основные свойства растворов (давление паров, испарение, замерзание эвтектика и криогидраты, диффузия, осмос).
10. Основные факторы формирования химического состава минеральных вод
11. Общая характеристика минеральных вод. Минеральные промышленные воды, используемые в теплоэнергетике, парниково-тепличном хозяйстве, добычи редких полезных ископаемых.
12. Закономерности распространения минеральных вод. Геологические, геоструктурные, геохимические геотермические условия формирования. Неотектоника.
13. Классификация минеральных вод по бальнеологическим критериям. Основные признаки для отнесения воды к минеральной. Классификация Иванова и Невраева.
14. Стандарт Кодекса на природные минеральные воды CODEX STAN 108-1981/ГОСТ и методическое указание на минеральные воды 
15. Лечебные грязи (пеллоиды), их классификация по физико-химическим и бальнеологическим критериям.
16. Солевой и газовый состав минеральных вод, гидрохимический режим ионно-солевого газового состава. Газонасыщенность.
17. Провинции минеральных вод на территории России. Минеральные воды Сибири.
18. Использование в курортном деле минеральных вод Иркутской области.
19. Минеральные воды с повышенным содержанием растворённых органических веществ.
20. Углекислые минеральные воды, Карбонатно-кальциевое равновесие. Расчёт насыщенности карбонатами кальция и магния в минеральных водах.
21. Азотные термальные воды. Классификация.
22. Кремнистые воды. Поведение кремния в гидроминеральных растворах. Кремнистое равновесие.
23. Сероводородные воды. Сульфидное равновесие.
24. Иодобромные, борные и мышьяковистые воды.
25. Железистые вода. Поведение железа в минеральных водах.
26. Нестандартное использование минеральных вод и лечебных грязей для получения лекарственных препаратов.
27. Бутылирование минеральных вод. Требования, предъявляемые при розливе минеральных вод.
28. Обобщение материалов гидрохимических наблюдений. Создание базы данных. Составление Протокола количественного химического анализа.

Распределение часов по темам и видам работ
природопользователи

№ п/п	Наименование разделов	Всего часов	Аудиторные занятия (час.), в том числе		Самостоя- тельная работа
			лекции	практ. занятия
1	Вода и ее свойства Физические и химические свойства воды. Вода как растворитель, гидратация. Воздействие на свойства воды внешних условий. Изотопные разновидности воды, их распространенность, участие в природных процессах.	8	2		6
2	Химические процессы в природных водах. Слабые электролиты, произведение растворимости, , величины рН и рОН разных типов природных вод. Окислительно-восстановительный (редокс) потенциал. Понятие о буферности и буферных растворах. Основные буферные растворы и буферная емкость природных вод.	4	2		2
3	Природные воды как полидисперсные системы. Распространенность химических элементов в земной коре и геохимические классификации.	4	2		2
4	Анионно - и катионногенные источники минеральных веществ. Макрокомпоненты — главные минеральные компоненты минеральных вод.	4	2		2
5	Минерализация воды и главные ионы. Происхождение хлоридных, сульфатных, карбонатных и силикатных природных вод. Состав растворенных газов и их генезис.	4	2		2
6	Органические вещества (ОВ) в минеральных водах и их основные типы. Бихроматная (БО) и перманганатная (ПО) окисляемости, органический углерод, цветность, запах, привкус.	2	2
7	Микроэлементы и их значение. Естественная радиоактивность природных вод, ее измерение и способы выражения.	2	2
8	Методы химического анализа природных вод: химические, электрохимические, оптические, фотохимические, спектроскопические и хроматографические.	2			2
19	Способы выражения минерализации и ионного состава. Количественное выражение анализа: весовое, эквивалентное, процент-эквивалентное. Переход от одной формы выражения к другой. Проверка результатов химического анализа в пробе воды.	4			4
10	Классификация минеральных вод по бальнеологическим критериям, методом аналогии, минерализации, ионному и газовому составу.	2			2
11	Основные факторы формирования химического состава минеральных вод	2			2
12	Общая характеристика минеральных вод. Минеральные промышленные воды, используемые в теплоэнергетике, парниково-тепличном хозяйстве, добычи редких полезных ископаемых.	4	4
13	Классификация минеральных вод по бальнеологическим критериям. Основные признаки для отнесения воды к минеральной. Классификация Иванова и Невраева.	2	2
14	Лечебные грязи (пеллоиды), их классификация по физико-химическим и бальнеологическим критериям.	2	2
15	Провинции минеральных вод на территории России. Минеральные воды Сибири.	4	2		2
16	Минеральные воды с повышенным содержанием растворённых органических веществ.	2	2
17	Углекислые минеральные воды, Карбонатно-кальциевое равновесие. Расчёт насыщенности карбонатами кальция и магния в минеральных водах	2	2
18	Азотные термальные воды. Классификация.	2	2
19	Кремнистые воды. Поведение кремния в гидроминеральных растворах. Кремнистое равновесие.	2	2
20	Сероводородные воды. Сульфидное равновесие.	2	2
21	Железистые, иодобромные, борные и мышьяковистые воды.   Поведение железа в минеральных водах.	2	2
22	Бутылирование минеральных вод. Требования, предъявляемые при розливе минеральных вод.	2	2
23	Формы выражения и контроль результатов химического анализа при родных вод. Расчет ошибки анализа воды.	4		4
24	Характеристика химического состава воды с использованием различных классификаций	4		4
25	Определение диоксида углерода, величины рН, общей щелочности,	3		3
26	Определение жесткости воды, ионов кальция и магния	3		3
27	Определение хлоридов и сульфатов	6		4	2
28	Определение перманганатной окисляемости	3		2	1
29	Определение кремниевой кислоты	2		2
30	Определение форм азота	4		4
31	Определение фосфора	2		2
32	Определение фтора	2		2
33	Решение контрольной задачи	8		8
	Итого	105	38	38	29

Распределение часов по темам и видам работ
гидрологи

№ п/п	Наименование разделов	Всего часов	Аудиторные занятия (час.), в том числе		Самостоя- тельная работа
			лекции	практ. занятия
1	Вода и ее свойства. Физические и химические свойства воды. Вода как растворитель, гидратация. Химические процессы в природных водах. Слабые электролиты, произведение растворимости, , величины рН и рОН разных типов природных вод.	9	2		7
3	Природные воды как полидисперсные системы. Распространенность химических элементов в земной коре и геохимические классификации.	4	2		2
4	Анионно- и катионногенные источники минеральных веществ. Макрокомпоненты — главные минеральные компоненты минеральных вод.	4	2		2
5	Минерализация воды и главные ионы. Состав растворенных газов и их генезис.	10	4		6
7	Микроэлементы и их значение. Естественная радиоактивность природных вод, ее измерение и способы выражения.	8	4		4
8	Методы химического анализа природных вод: химические, электрохимические, оптические, фотохимические, спектроскопические и хроматографические.	2			2
19	Способы выражения минерализации и ионного состава. Переход от одной формы выражения к другой. Проверка результатов химического анализа в пробе воды.	2			2
10	Классификация минеральных вод по бальнеологическим критериям, методом аналогии, минерализации, ионному и газовому составу.	4			4
12	Общая характеристика минеральных вод. Минеральные промышленные воды, используемые в теплоэнергетике, парниково-тепличном хозяйстве, добычи редких полезных ископаемых.	8	4		4
13	Классификация минеральных вод по бальнеологическим критериям. Основные признаки для отнесения воды к минеральной.	8	4		4
14	Лечебные грязи (пеллоиды), их классификация по физико-химическим и бальнеологическим критериям.	6	4		2
15	Провинции минеральных вод на территории России. Минеральные воды Сибири.	8	6
16	Минеральные воды с повышенным содержанием растворённых органических веществ. Углекислые минеральные воды. Азотные термальные воды. Классификация. Кремнистые воды. Поведение кремния в гидроминеральных растворах. Сероводородные воды. Сульфидное равновесие. Железистые, иодобромные, борные и мышьяковистые воды.	4	4
22	Бутылирование минеральных вод. Требования, предъявляемые при розливе минеральных вод.	2	2
23	Формы выражения и контроль результатов химического анализа при родных вод. Расчет ошибки анализа воды.	1		1
24	Характеристика химического состава воды с использованием различных классификаций.	2		2
29	Определение кремниевой кислоты	2		2
30	Определение форм азота	4		4
31	Определение фосфора	2		2
32	Определение фтора	2		2
33	Решение контрольной задачи	6		6
	Итого	105	38	19	29

IV. Форма итогового контроля

Зачет по лабораторным и практическим работам. Экзамен.

V. Темы курсовых и дипломных работ

• Минеральные воды Бурятии
• Минеральные воды Забайкалья
• Гидроминеральные ресурсы Иркутской области

Создание сайта: Web-студия ЦНИТ ИГУ