МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
_________________ Турекельдиева Р.Т.
/подпись/ /Ф.И.О./
«_____»_______________20__г.
Методическое указание
Для выполнения практических работ для магистрантов специальности 6М060800 –«Экология»
Тараз 2016 г
Методические указания для выполнения практических работ по дисциплине «Биогеохимическая экология» для магистрантов специальности 6М060800 –«Экология» разработаны в соответствии с типовой учебной программой дисциплины.
Методические указания разработана и.о. доцента кафедры «Экология» к.т.н. Нурлыбаевым Б.А.
Методические указания обсуждены на заседании кафедры: «Экология»
Протокол №______ от «_____» __________________20___г.
Практическое занятие № 1. Изучение влияния экотоксикантов на организм человека
Цель занятия: ознакомить студентов основными видами экотоксикантов окружающей среды и их влиянием на организм
Задание: дать определение основным понятиям биогеохимии и экотоксикологии, вредное вещество, токсическое действие, ответить на вопросы и перечислить источники экотоксикантов
Вопросы для обсуждения:
1. Биогеохимический круговорот основных веществ
2. Понятие о ксенобиотиках
3. Пути поступления экотоксикантов в биогеохимические круговороты
4. Антропогенные факторы среды и их влияние на организм человека
5. Техногенные заболевания
6. Понятие токсичности элементов и соединений
7. Понятие канцерогенности элементов и соединений
8. Токсиканты и их специфические биогеохимические особенности
9. Понятие вредное вещество
10. Перенос и перераспределение химических элементов в окружающей среде
11. Основные источники вредных химических веществ, загрязняющие ОС
12. Влияние экотоксикантаов на организм человека
‼ Задания:
1. Дать понятие следующим определениям:
- Биогеохимический круговорот
- Антропогенный фактор
- Загрязнение Индекс загрязнения Техногенез
- Ксенобиотики
- Токсикант
- Вредное вещество
- Токсичность
- Канцерогенез
- Канцерогены
- Мутагены
-Эмбриогены
- Тератогены
-Миграция элементов
2. Используя сведения о наиболее распространенных источниках экотоксикантов, заполните следующие таблицы:
Таблица 1. – Основные источники экотоксикантов
№ Источники экотоксикантов Выделяемые вещества Последствия воздействия на организм
1. различные виды транспорта окись углерода препятствует накоплению кровью кислорода, что ослобляет мыслительные способности, вызывает сонливость, может быть причиной потери сознания
2. И т.д…………………..
Таблица 2. – Классификация вредных веществ
По химической природе вредных веществ:
Неорганические Органические
Кадмий и т.д…………….. Фенолы и т.д…………………………
По классу опасности
1-ый класс опасности 2-ой класс опасности 3-ий класс опасности
мышьяк никель марганец
и т.д.. ………
Контрольные вопросы:
1. Что изучает биогеохимия и экотоксикология?
2. Каковы задачи экотоксикологии?
3. Что такое ксенобиотики?
4. Что такое экотоксикант?
5. Какие существуют виды токсикантов, в зависимости от природы происхожедния?
6. На сколько классов подразделяются химические вещества в зависимости от степени токсикологического воздействия?
7. Что такое миграция элементов?
8. Что такое токсичность?
9. Что такое канцерогенез?
10. Какова природа факторов, влияющих на доступность токсикантов, усвоение, воздействие на организм?
11. Что показывает индекс загрязнения?
12. Что такое токсичная концентрация вещества?
Практическое занятие № 2. Определение экологически опасных факторов среды и их влияния на организм человека
Цель занятия: рассмотреть экологические последствия действия вредных факторов окружающей среды на человека
Вопросы для обсуждения:
1. Основные экотоксиканты окружающей среды
2. Опасные факторы окружающей среды
3. Химический фактор и его влияние на организм
4. Влияние на организм органических и неорганических
5. Неблагоприятные последствия влияния экологически опасных факторов ОС
6. Мероприятия по снижению вредного воздействия опасных факторов ОС
‼ Задания:
1. Используя материалы лекционных занятий и сведения о экологически опасных факторах окружающей среды, заполните таблицу:
Таблица 3.- Факторы, оказывающие влияние на организм человек в жилой среде
Фактор среды Неблагоприятные последствия влияния фактора Возможности замены безвредными средствами и способ снятия вредного влияния
1. Синтетические ткани и ковровые изделия (капрон, нейлоне, полиэфирные, полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные) Раздражение кожи и возникновение аллергий из – за выделения летучих токсических продуктов
отказ от использования синтетических тканей
2. Косметика и парфюмерия:
духи
помада
пудра
краски и лаки для волос
лаки для ногтей
дезодорант воздуха
Аллергические реакции.
Токсическое воздействие соединений висмута и жиров в несвежей помаде.
Токсические соединения цинка.
Раздражение кожи, канцерогенное воздействие.
Наркотическое воздействие ацетона и других растворителей на кровеносную, нервную и дыхательную системы. не использовать косметические средства по истечению срока, в некоторых случаях отказ от применения косметики
3. Отбеливающие и дезинфицирующие средства Раздражение кожи и слизистых оболочек, а также канцерогенное воздействие формалина и т.д.…….
4. Строительные материалы; клеи
Лаки масляные, паркетный лак, эмали и нитроэмали
Древесностружечные и древесноволокнистые плиты
Мебельная ткань и занавески Раздражают кожу и слизистые оболочки; «Момент», «Феникс» поражают нервную систему, могут вызвать рак.
Воздействие токсичных и канцерогенных веществ.
Выделяющийся формальдегид обладает мутагенными свойствами.
Химические волокна электризуются, плохо впитывают влагу, содержат токсические примеси.
2. Опишите абиотические, биотические и антропогенные факторы среды двух – трех районов или городов с самым высоким уровнем загрязнения и заболеваемости, сделайте соответствующие выводы.
Контрольные вопросы:
1. Что относится к опасным фактора окружающей среды?
2. Как называются вредные химические вещества, загрязняющие окружающую среду и отравляющие находящиеся в ней живые организмы?
3. Как называются вещества участвующие в биогеохимическом круговороте веществ, но не свойственных для биосферы?
4. К каким веществам относятся такие промышленные соединения, как окись углерода, цианиды, ароматические нитро- и амидосоединения?
5. Какое заболевание является наиболее типичным при отравлениях цианидами?
6. От каких факторов зависят изменение функции и морфологии коркового вещества надпочечников при хроническом отравлении окисью углерода?
7. Какие последствия вызывают действие экологически опасных факторов?
8. Какие соединения оказывают наибольшую опасность для здоровья людей, проживающих на территории санитарно-защитной зоны?
9. Чрезвычайно токсический яд, распространяющийся в окружающей среде?
10. Один из наиболее распространенный загрязнителей окружающей среды в условиях научно-технического прогресса?
11. С какими веществами человек наиболее часто сталкивается в быту?
12. Что поражается при развитии свинцовой интоксикации?
13. На какие железы оказывает токсическое действие ртуть?
14. Превышение дозы и длительное воздействие каких химических элементов приводят к существенным изменениям в половой и эндокринной системах человека?
15. Какие реакции организма вызывают применение косметических средств?
16. Как абиотические факторы влияют на накопление вредных веществ в окружающей среде?
17. Как антропогенные факторы влияют на накопление вредных веществ в окружающей среде?
18. Какие мероприятия проводят для снижения уровня вредного воздействия экотоксикантов?
Практическое занятие № 3. Источники загрязнения хлорфторсодержащих соединений и их влияние на организм
Цель занятия: изучение источников и механизм действия хлорфторсодержащих соединений на организм
Вопросы для обсуждения:
1. Характеристика хлорсодержащих соединений
2. Характеристика фторсодержащих соединений
3. Механизм поступления хлорфторсодержащих соединений в организм
4. Токсическое действие хлористых соединений на организм
5. Токсическое действие фтористых соединений на организм
‼ Задания:
1. Хлорсодержащие соединения. Опишите источники хлорсодержащих соединений. При выполнении задания, заполните таблицу:
Таблица 4. – Источники хлорсодержащих соединений
№ источники вещества последствия
1. сельское хозяйство, в качестве хлорсодержащих пестицидов, инсектицидов и т.д. хлорофос, хлорат калия, гептахлор и т.д. изменения функции ЦНС
2.
3. и т.д……………………… ………………….
2. Опишите источники и пути поступления фторсодержащих соединений в окружающую среду.
Заполните таблицу:
Таблица 5. Влияние фтора и его соединений на организм
Содержание фтора и его соединений в экосреде Последствия воздействия на организм
Фтор, флюорит, фторапатит, криолит:
в горных породах Флюороз, острый ринит, ларингит, трахеит и т.д.
И т.д………………………………
Какие мероприятия проводятся по снижению вредного воздействия хлорфторсодержащих соединений?
Контрольные вопросы:
1. В каком виде преимущественно встречается хлор?
2. Какая концентрация остаточного хлора в воде считается безвредной?
3. Что такое загрязнение?
4. Виды загрязнения.
5. Какие реакции вызывает концентрация свободного хлора воздухе 0,001-0,006 мг/л?
6. В случаях хронического отравления, какое соединение хлора вызывает патогенное воздействие?
7. На функцию, какой системы оказывают влияния хлорсодержащие пестициды? промышленности разных стран в парниковый эффект?
8. С обменом каких веществ тесно связан обмен хлоридов в организме?
9. Что такое «гиперхлоремический синдром»?
10. Какие вещества приводят к поражению иммунной системы?
11. Назовите признаки, возникающие при хроническом отравлении диоксинами?
12. Какое вещество вследствие высокой химической активности встречается в естественных условиях в ионной форме?
13. Какие фтор содержащие вещества наиболее часто применяются в сельском хозяйстве?
14. Что такое техногенное поступление веществ в ОС?
15. Как растворяются в почве соединения фтора, при техногенном загрязнении?
16. Каким веществом считается фтор с точки зрения вовлечения в биогеохимический цикл, техногенным способом?
17. Что такое «эндемический флюороз»?
18. В биосфере фтор встречается преимущественно в виде каких неорганических солей?
19. Каковы миграционные свойства фтора в почвенном слое?
20. Почему фтор относится к полиферментным ядам?
21. Какие изменения происходят в организме женщин при отравлении фтористыми соединениями?
22. Повреждение функции какой железы возникает у мужчин при флюорозе?
23. Что такое эмбриотоксическое действие фторидов?
24. Назовите клинические проявления при отравлениях соединениями фтора.
Практическое занятие № 4. Изучение токсического воздействия фосфорсодержащих соединений
Цель занятия: ознакомить студентов с основными источниками фосфорсодержащих соединений и их влиянием на организм
Вопросы для обсуждения:
1. Характеристика фосфора.
2. Роль фосфора в биогеохимическом круговороте веществ
3. Источники фосфорсодержащих соединений
4. Токсикологическая характеристика фосфорсодержащих соединений
5. Загрязнение фосфором компонентов биосферы
6. Влияние фосфора и его соединений на организм
7. Мероприятия по снижению вредного воздействия фосфора
‼ Задания:
Источники фосфора и его соединений.
1. Вычертите схему поступления фосфора и его соединений в организм человека по пищевой цепи:
2. Дайте характеристику рабочим зонам суперфосфатного и фосфатного завода, комплексу токсико –химических веществ выделяемым на различных этапах производства фосфора.
3. Назовите, к каким последствиям приводит загрязнение окружающей среды фосфором и его соединениями.
Контрольные вопросы:
1. Как называется биогенный элемент, являющийся активной составной частью биохимических структур нервной системы?
2. При хроническом отравлении, какими соединениями возникает выраженное поражение нервной системы?
3. Какие симптомы сопровождаются при хроническом отравлении фосфином?
4. Назовите комплекс веществ выбрасываемых в ОС при производстве фосфатов?
5. Как называются неорганические соединения фосфора, существующие в газовой форме?
6. Какого ПДК фосфора в воздухе благополучного региона?
7. Какого ПДК фосфина в воздухе благополучного региона?
8. Какого ПДК фосфора в воздухе неблагополучного региона?
9. Какого ПДК фосфина в воздухе неблагополучного региона?
10. Какого ПДК фосфорного ангидрида в воздухе неблагополучного региона?
11. Как называется чрезвычайно токсичное соединение фосфора?
12. Техногенные источники фосфора.
13. Назовите признаки интоксикации фтором.
14. Функция, каких желез страдает при отравлении фосфором и его соединениями?
15. Какие мероприятия проводят для снижения вредного воздействия фосфора?
Практическое занятие № 5. Определение содержания вредных ароматических соединений в окружающей среде
Цель занятия: изучение действия ароматических соединений загрязняющих ОС на организм
Вопросы для обсуждения:
1. Вовлечение ароматических соединений в биогеохимические циклы
2. Источники ароматических соединений
3. Токсикологическая характеристика ароматических соединений
4. Механизм поступления ароматических соединений в организм
5. Влияние ароматических соединений на организм человека
‼ Задания:
1. Ароматические соединения – группа органических веществ, являющихся производными бензола. Наиболее распространенными производными этого класса веществ являются нитро- и аминосоединения и их аналоги. Опишите источники поступления ароматических соединений в окружающую среду. При выполнении задания заполните таблицу:
Таблица 6.- Источники ароматических соединений
№ Источник Вещество Воздействие на организм
1. химическая промышленность α- флортолуол вызывает раздражение кожи, слизистой оболочки, воздействует на ЦНС как наркотик
2. И т.д.…………..
2. Перечислите средства защиты от вредного воздействия ароматических соединений.
Контрольные вопросы:
1. Как называется группа веществ органического происхождения, являющихся производными бензола?
2. Какие производные ароматических соединений являются наиболее распространенными?
3. В каких видах промышленности используются нитро- и аминосоединения?
4. Какова особенность токсического действия нитро- и аминосоединений?
5. Какая реакция возникает при хроническом воздействии на организм нитро- и аминосоединений?
6. К нарушению какой функции в первую очередь приводит гипоксия?
7. Перечислите наиболее экологически опасные ароматические соединения.
8. Какие признаки характерны при отравлении галогенированными толуолами?
9. Перечислите соединения используемые в качестве промежуточных продуктов в химической и фармацевтической промышленности.
10. Какова токсичность галогенированных соединений при остром воздействии на организм?
11. На какую систему в первую очередь воздействуют галогенированные соединения?
12. Какие эффекты наблюдаются при воздействии соединений содержащих атомы хлора?
13. Какие соединения применяются в качестве пестицидов?
14. Какие мероприятия проводят для снижения вредного воздействия ароматических соединений?
Практическое занятие № 6. Источники загрязнения окружающей среды пестицидами и их влияние на организм человека
Цель занятия: изучение источников, механизмов поступления и влияния пестицидов на организм человека
Вопросы для обсуждения:
1. Характеристика пестицидов
2. Вовлечение пестицидов в биогеохимический круговорот веществ
3. Токсикологическая характеристика пестицидов
4. Влияние пестицидов на организм
5. Мероприятия по снижению вредного воздействия пестицидов
‼ Задания:
1. Перечислите группы пестицидов. Дайте характеристику каждой из групп. При выполнении задания заполните таблицу 7:
Таблица 7.- Группы пестицидов и их влияние на организм
№ Вид пестицида Соединения Воздействие на организм
1. инсектициды хлорированные углеводороды, фосфорорганические соединения поступая через ЖКТ нарушают его функцию, воздействуют на органы дыхания, приводят к поражению ЦНЗ и паренхиматозных органов
2. гербициды и т.д.………………. …………………..
2. Опешите процесс поступления пестицидов в биогеохимический круговорот веществ и в организм человека по пищевой цепи
Контрольные вопросы:
1. Что такое пестициды?
2. Что представляет собой акарицид?
3. Как называется вещество, способное привлекать организмы?
4. Пестициды, применяемые для уничтожения насекомых?
5. Пестицид, применяемый для борьбы с возбудителями грибковых и бактериальных заболеваний растений?
6. Пестицид, применяемый для уничтожения клещей?
7. Пестицид применяемый для уничтожения грызунов?
8. Химический препарат, используемый для уничтожения листвы?
9. Перечислите признаки хронического отравления пестицидами?
10. Какие меры необходимо предпринимать для снижения загрязнения ОС пестицидами?
Практическое занятие № 7. Определения токсического воздействия минеральных удобрений на человека
Цель занятия: изучение последствий вредного воздействия минеральных удобрений на организм
Вопросы для обсуждения:
1. Токсикологическая характеристика минеральных удобрений
2. Вовлечение минеральных удобрений в биогеохимический круговорот веществ
3. Влияние минеральных удобрений на организм
‼ Задания:
1. Вычертите схему поступления минеральных удобрений в окружающую среду:
2. Перечислите признаки, проявляемые при интоксикации азот и фосфорсодержащими минеральными удобрениями.
Контрольные вопросы:
1. Что представляет собой минеральные удобрения?
2. Роль удобрений в сельском хозяйстве.
3. Особенность минеральных удобрений.
4. В чем заключается отличие минеральных удобрений от пестицидов?
5. Какие вещества используются в качестве минеральных удобрений?
6. Охарактеризуйте пути поступления минеральных удобрений в ОС.
7. Какое влияние на организм оказывают вещества входящие в состав минеральных удобрений?
8. Какие мероприятия проводятся для снижения уровня загрязнения ОС минеральными удобрениями?
Практическое занятие № 8. Характеристика аэрозолей и их влияние на организм человека
Цель занятия: изучение влияния аэрозольных частиц на организм человека
Вопросы для обсуждения:
1. Аэрозоли естественного происхождения
2. Антропогенные источники аэрозолей
3. Классификация аэрозолей в зависимости от размера частиц
4. Физико-химические свойства антропогенного аэрозоля
5. Токсикологическая характеристика аэрозолей
‼ Задания:
1. Дайте характеристику физико-химическим свойствам антропогенного аэрозоля. Перечислите источники антропогенных аэрозолей. Заполните таблицу 8.
Таблица 8 – Источники аэрозолей
Виды аэрозолей
Естественные
Искусственные
аэрозоли, образующиеся при брызги волн сажевые частицы, образующиеся при неполном сгорании различных топлив
и т.д.……………
2. Охарактеризуйте аэрозоль как элемент климатической системы. Опишите влияние аэрозоля на физические параметры атмосферы.
Контрольные вопросы:
1. Что такое аэрозоли?
2. Виды аэрозолей в зависимости от размера частиц.
3. Как образуются естественные аэрозоли?
4. Антропогенные источники аэрозолей?
5. Что такое сажа?
6. Как аэрозоли влияют на физические параметры атмосферы?
7. Что такое альбедо?
8. Как влияет аэрозоли на альбедо атмосферы?
9. В каких районах влияние аэрозоля на климат наиболее ощутимо?
10. Каков механизм влияния аэрозолей на климат?
11. Токсические свойства аэрозолей.
12. Какие выбросы наиболее свойственны для городов с горнодобывающей промышленностью и производством стройматериалов?
13. Пыль с содержанием, каких веществ является наиболее опасной?
14. На какие рецепторы в первую очередь воздействует пыль?
15. Как воздействуют аэрозольные частицы на организм?
Практическое занятие № 9. Основные источники гипоксических ядов и их влияние на организм человека
Цель занятия: изучение источников, механизмов поступления и реакции организма на действие гипоксических ядов
Вопросы для обсуждения:
1. Понятие о гипоксических ядах
2. Источники гипоксических ядов
3. Вовлечение гипоксических ядов в биогеохимический цикл
4. Понятие о гипоксии
5. Виды гипоксии
‼ Задания:
1. Перечислите источники гипоксических ядов. Охарактеризуйте каждый из них.
2. Опишите механизм поступления гипоксических ядов в организм человека. Какие признаки свойственны для гипоксической интоксикации? При выполнении задания заполните таблицу 9:
Гипоксические яды
Вещества Последствия воздействия на организм
Окись углерода препятствует накоплению кровью кислорода, что ослобляет мыслительные способности, вызывает сонливость, может быть причиной потери сознания
И т.д…….
Контрольные вопросы:
1. Что такое гипоксические яды?
2. Какие существуют виды гипоксии?
3. Что такое гистотоксическая гипоксия?
4. Когда проявляется тканевая гипоксия?
5. Когда проявляется гипоксическая гипоксия.
6. От каких факторов зависит хроническое течение гипоксии?
7. Как гипоксические яды влияют на организм?
8. Какое влияние оказывают гипоксические яды на эндокринную систему?
Практическое занятие № 10. Изучение влияния токсических металлов на организм
Цель занятия: изучение источников и действия токсических металлов на организм человека
Вопросы для обсуждения:
1. Понятие о биогенных элементах
2. Источники тяжелых металлов
3. Вовлечение токсических метало в биогеохимические круговороты веществ
4. Токсикологическая характеристика металлов
5. Влияние токсических металлов на организм
‼ Задания:
1. Существуют необходимые для жизни элементы, к ним относится медь. Есть вещества, полезные в малых доза, но вредные в больших. И наконец, целый ряд элементов, не имеющих никакой ценности для организма, и они являются ядовитыми в любых количествах. К этой группе относится свинец, кадмий, ртуть, алюминий. Эти металлы могут серьезно нарушать здоровье человека. Перечислите признаки интоксикации организма токсическими металлами. При выполнении задания заполните таблицу:
Таблица 10. – Токсичные металлы
№ Металлы Источники Потенциальные эффекты
1. свинец выбросы авиационных двигателей, масляные краски на свинцовой основе, автомобильные аккумуляторы нарушение роста и развития новорожденных, влияние на синтез гемоглобина, поражение печени и почек и т.д.
2. кадмий
3. алюминий
4. т.д……
2. Используя приведенные сведения о наиболее распространенных токсических металлах, начертите схему взаимосвязи источников токсичных веществ природной среды и человека:
3. Сделайте вывод о возможных путях попадая токсических металлов в организм человека и мерах предосторожности.
Контрольные вопросы:
1. Как происходит распределение метолов в биогеохимических циклах?
2. Какова роль биогенных элементов?
3. Основные источники токсических металлов.
4. Какие признаки проявляются при интоксикации свинцом?
5. Механизм поступления свинца в организм человека.
6. Какие признаки проявляются в организме при интоксикации ртутью?
7. При отравлении, каким из металлов возникает гипотермия и гипотония?
8. При отравлении, каким из металлов возникает насморк и частые носовые кровотечения?
9. Какие изменения в организме у мужчин возникают при отравлении ртутью?
10. Какие изменения в организме у женщин возникают при отравлении ртутью?
11. Опишите механизм поступления кадмия в организм человека.
12. От каких факторов зависит течение острого отравления токсическими металлами?
13. Какие признаки проявляются в организме при интоксикации алюминием?
14. Какие существуют меры по снижению вредного воздействия токсических металлов?