Metody instrumentalne w kontroli zanieczyszczeń środowiska (Przedmiot wybieralny VI) D13016B

Student ma wiedzę z zakresu nauk podstawowych, w tym chemii, niezbędną dla zrozumienia procesów zachodzących w środowisku lub procesów generowanych w związku z działalnością w obszarze środowiska,
ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu metod instrumentalnych w kontroli zagrożeń cywilizacyjnych,
potrafi pracować indywidualnie i w zespole ; umie oszacować czas potrzebny na realizację zleconego zadania; potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminów,
potrafi wykonać proste eksperymenty laboratoryjne i pomiary środowiskowe prowadzące do oceny jakości elementów środowiska i skuteczności procesów technologicznych

Zasady zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych
1. Przygotowanie do zajęć egzekwowane jest w formie wejściówki, ocena: od 0 -2pkt). Przygotowując się do niej, należy zapoznać się z ćwiczeniami, które będą wykonywane (według harmonogramu). Należy zwrócić uwagę na następujące sprawy:
1.1. Jaki jest cel ćwiczenia ?
1.2. Nazwy ćwiczeń jednostkowych w ramach ogólnego tematu.
1.2. Jaką metodę zastosujemy w badaniach?
1.3. Jakie pomiary należy wykonać?
1.4. Jaka reakcja chemiczna zachodzi w trakcie oznaczania? Należy umieć napisać jej równanie,
1.5. Jakie odczynniki zastosujemy? Należy znać ich wzory sumaryczne i strukturalne oraz nazwy.
1.6. W jakim celu dodawany jest każdy z odczynników?
2. Obowiązuje wykonanie praktyczne wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych. Nieobecności powinny być usprawiedliwione i na bieżąco odrobione. Na koniec zajęć każdy student daje do podpisania swoje wyniki, jest to protokół z laboratorium, który należy dołączyć do sprawozdania jako potwierdzenie faktycznego uczestniczenia w zajęciach.
3. Oddanie (na najbliższych zajęciach) sprawozdania jest dowodem praktycznego wykonania ćwiczenia. Za przygotowanie estetycznego, poprawnego merytorycznie i oddanego w terminie sprawozdania można uzyskać max. 2 p. (Od 0 do 2). Za każdy tydzień spóźnienia odejmowane będzie 1,0 pkt.
Sprawozdanie powinno zawierać:
3.1. Stronę tytułową z tytułem ćwiczenia podanym w pełnym brzmieniu,
3.2. Tytuł i cel jednostkowego ćwiczenia,
3.3. Opis stanowiska z aparaturą włącznie (nazwa i typ aparatu oraz nazwa producenta),
3.4. Zasada pomiaru (wykorzystywane prawo),
3.5. Równanie reakcji chemicznej,
3.6. Zestawienie otrzymanych wyników pomiarów,
3.7. Opracowanie wyników,
3.8. Oszacowanie błędu Podanie końcowego wyniku wraz z przedziałem ufności (przy co najmniej trzech równoległych pomiarach) lub błędu względnego (przy wykonaniu dwóch równoległych pomiarów),
3.9. Wnioski.
Każdy student przygotowuje swoje sprawozdanie. Pierwsze sprawozdanie należy przynieść w teczce, w której będą gromadzone wszystkie prace: sprawozdania, wejściówki i kolokwia.
4. Zaliczenie kolokwium z jednego tematu od 0 do 6 pkt. (razem 24 pkt., bo 4 tematy). Materiał na kolokwium: definicja pojęć, charakterystyka zjawiska, zasada wykonania ćwiczenia (oznaczenia), zadanie z wykorzystaniem obliczeń ze sprawozdania (dane do obliczeń zostaną podane).
Razem za wszystko można uzyskać 40 punktów.
5. Skala ocen (końcowa):
20 – 23 pkt. 3,0;
24 – 27 pkt. 3,5;
28 – 32 pkt. 4,0;
33 – 35 pkt. 4,5
36 – 40pkt. 5,0

Zaliczenie wykładów.
Zagadnienia na zaliczenie wykładów.
Podstawowe cele metod instrumentalnych w badaniach fizyko-chemicznych, które są stosowane w ochronie i monitoringu środowiska. Zastosowanie różnych metod w rozwiązywaniu różnych problemów. Pobieranie i przygotowywanie próbek do analizy. Ogólny tok pobierania próbek. Pobieranie próbek ciał stałych (maziste, ciastowate, w kawałkach, proszkowe), próbki gleby, osadów dennych, materiałów ciekłych, gazów, „filmu powierzchniowego”. Uśrednianie próbek, rozdrabnianie, zmniejszanie próbek, zagęszczanie analitu. Analiza specjacyjna. Przygotowanie próbek w postać gotową do pomiarów. Nowoczesne sposoby zatężania, ekstrahowania i oczyszczania próbek analitycznych. Zastosowanie metody Soxtec, aparatu Soxhleta. Ekstrakcja do fazy stałej (SPE).Spektrofotometria absorpcyjna w zakresie UV, VIS. Prawa absorpcji. Metody stosowane w spektrofotometrii. Zastosowanie do oznaczania zanieczyszczeń środowiska. Spektrofotometria bezpośrednia i pośrednia, przykłady. Spektralna Analiza Emisyjna (Emisyjna spektrofotometria atomowa (ESA). Metody wzbu-dzania w zależności od potencjałów wzbudzenia. Fotometria płomieniowa, zastosowanie. Spektrografia, źródła wzbudzenia, analityczne zastosowanie, podstawowe elementy spektro-grafu. Zastosowanie plazmy w ESA. Metoda ICP – AES.Absorpcyjna spektrofotometria atomowa (ASA). Zasady metody ASA. Procesy fizykochemiczne w płomieniu. Etapy analizy w metodzie ASA. Źródła promieniowania w spektrometrach AA. Atomizery płomieniowe, elektrotermiczne. Podstawy metod chromatograficznych. Chromatografia gazowa (GC). Określenia, definicje, wielkości charakterystyczne w chromatografii, klasyfikacja metod chromatograficznych. Chromatografia gazowa - budowa aparatury, wypełnienie i sprawność kolumn, rodzaje detektorów. Zastosowanie GC. Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC). Zasada metody i budowa zestawu do HPLC. Kolumny i detektory w HPLC. Zastosowanie HPLC. Chromatografia jonowa, chromatografia cienkowarstwowa. Elektroforeza kapilarna, zastosowanie. Przykłady antropogenicznych zanieczyszczeń środowiska, jako problemy instrumentalnej chemii analitycznej. Pestycydy chloroorganiczne (np. w mogilnikach i migracja z nich do środowiska), polichlorowane bifenyle (PCB), polichlorowane dibenzodioksyny (PCDD), polichlorowane dibenzofurany (PCDF). Uboczne produkty dezynfekcji wody (UPD): uboczne produkty chlorowania (UPC) i ozonowania (UPO) wody, THM-y, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA).
Na zaliczeniu wykładów będzie: jedno zadanie zamknięte do rozwiązania, 2-3 pytania szczegółowe z materiału przedstawionego na wykładach oraz jedno zagadnienie problemowe, gdzie trzeba będzie zaproponować: sposób poboru próbki, sposób przygotowania do pomiarów, wybór metody oraz uzasadnienie wyboru.
Wymagana jest umiejętność zaproponowania rozwiązania konkretnego problemu, gdzie trzeba:
1.Pobrać próbkę,
2.Przygotować do analizy (do pomiarów),
3.Wybrać odpowiednią metodę instrumentalną,
4.Uzasadnić wybór i omówić krótko te (wybraną) metodę.
Należy wykazać się umiejętnością przeliczanie stężenia wyrażonego w różnych jednostkach (jednostki: mg, μg, mmol/dm3, μg/cm3, μg/dm3, ppm).
Oceny: 50-60% punktów 3,0; 61-70% 3,5; 71-80% – 4,0; 81-89% - 4,5; 90-100% – 5,0.

1. M. Kucharski, "Metody instrumentalne w kontroli zanieczyszczeń", Wyd. PB, Białystok 2013.
2. Z. Witkiewicz, „Podstawy chromatografii”, WNT Warszawa 2005.
3. J. Namieśnik, "Przygotowanie próbek środowiskowych do analizy", PWN, Warszawa 2000
4. A. Cygański "Podstawy metod elektroanalitycznych", WNT, Warszawa 2004.
5. D. Kealey, P. J. Haines, Chemia analityczna, PWN, Warszawa 2005.
Literatura uzupełniająca:
1. R. Michalski, „Chromatografia jonowa”, WNT, Warszawa, 2005.
2. Fizykochemiczne metody kontroli zaniecz. środow." Pr. zbiorowa, Red. J. Namieśnik, WNT W-wa, 2003.
3. "Chemia analityczna", Pod redakcją R. Kocjana, PZWL, Warszawa 2006.
4. J. Wang "Analytical electrochemistry - Third edition”, Wiley-VCH, 2006.
5. J. M. Hollas ”Modern spectroscopy”, Wiley, 2004