《环境化学》课程教学大纲 (Environment Chemistry) 课程编号: 总学时:32H 学分:2 适用专业:化学工程与工艺、环境工程类本科生 所属单位(教研室、实验室): 课程类别:专业基础课 教学方式:讲授、自学 考核方式:考查 本课程的目的、性质及任务 环境化学是运用传统的化学原理和方法,结合生物学,生物化学,毒理学, 气象学,土壤学等多种学科的知识的交叉来解释环境问题。环境化学是环境工程 专业基础课。 教学目的是使学生获得环境化学的基础知识、基础理论,培养学生具有分析 和处理一般环境污染问题的能力。通过《环境化学》的学习,使学生掌握环境化 学的基本原理,初步掌握环境化学任务(课题)的硏究方法,明确环境化学在环境科 学中和解决环境问题上的地位和作用;明确环境化学的任务和目的。 二、本课程的基本要求 (1)掌握生态学的基础知识、环境化学的研究内容、特点和发展动向 (2)掌握环境中大气圈、水圈、土壤圈的主要物质的化学基础知识,明确环境 中主要化学污染物的来源、迁移、分布、反应、转化、效应和归宿 (3)熟悉掌握温室效应、酸雨的成因、臭氧层破坏的原因及防治方氵 (4)重点掌握有机、无机污染物在环境各圈层中迁移转化的规律及其效应 (5)了解环境中化学污染物的分析方法。 本课程与其它课程的关系 在环境学导论、无机化学、分析化学、有机化学等课程授完的基础上开设, 为环境监测、环境管理、大气污染控制工程、水污染控制工程、固体废物处理处
1 《环境化学》课程教学大纲 (Environment Chemistry) 课程编号: 总学时:32H 学分:2 适用专业:化学工程与工艺、环境工程类本科生 所属单位(教研室、实验室): 课程类别:专业基础课 教学方式:讲授、自学 考核方式:考查 一、本课程的目的、性质及任务 环境化学是运用传统的化学原理和方法,结合生物学,生物化学,毒理学, 气象学,土壤学等多种学科的知识的交叉来解释环境问题。环境化学是环境工程 专业基础课。 教学目的是使学生获得环境化学的基础知识、基础理论,培养学生具有分析 和处理一般环境污染问题的能力。通过《环境化学》的学习,使学生掌握环境化 学的基本原理,初步掌握环境化学任务(课题)的研究方法,明确环境化学在环境科 学中和解决环境问题上的地位和作用;明确环境化学的任务和目的。 二、本课程的基本要求 (1) 掌握生态学的基础知识、环境化学的研究内容、特点和发展动向; (2) 掌握环境中大气圈、水圈、土壤圈的主要物质的化学基础知识,明确环境 中主要化学污染物的来源、迁移、分布、反应、转化、效应和归宿; (3) 熟悉掌握温室效应、酸雨的成因、臭氧层破坏的原因及防治方法; (4) 重点掌握有机、无机污染物在环境各圈层中迁移转化的规律及其效应; (5) 了解环境中化学污染物的分析方法。 三、本课程与其它课程的关系 在环境学导论、无机化学、分析化学、有机化学等课程授完的基础上开设, 为环境监测、环境管理、大气污染控制工程、水污染控制工程、固体废物处理处
置等后置课程服务。 四、本课程的教学内容 第一章绪论 教学内容: 1.环境和环境问题 2.环境污染和化学污染物 3.环境化学的定义、内容和研究方法 教学要求: 1.掌握有关环境的概念 了解环境化学的研究内容、研究方法和发展动向: 3.掌握环境污染的定义、影响因素、化学污染物。 第二章大气圈和大气污染 教学内容 1.大气圈的构成; 对流层大气的组成和性质 3.环境空气的质量 4.大气污染 5.大气污染物在环境中的迁移转化。 教学要求 1.了解大气层的结构,掌握对流层大气的组成 2.了解气溶胶的概念及其形成、性质、组成、危害及去除; 3.掌握活性氧自由基的性质、生成、消除、与有机物的反应及检测方法 4.了解空气质量标准与污染指数 5.掌握大气污染的定义、大气污染源的分类、大气污染物的分类及其危害; 6.掌握大气污染物的迁移转化; 7.掌握大气光化学反应。 教学重点 1.活性氧自由基的性质和在大气中生成和消除及与有机物的反应; 2.大气中主要污染物的迁移转化规律; 3.光化学反应机理。 教学难点: 1.各地理区域地面大气的化学; 2.二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮在水中溶解平衡。 第三章水圈和水体污染 教学内容: 1.水体特征和水的循环;
2 置等后置课程服务。 四、本课程的教学内容 第一章 绪论 教学内容: 1. 环境和环境问题; 2. 环境污染和化学污染物; 3. 环境化学的定义、内容和研究方法。 教学要求: 1. 掌握有关环境的概念; 2. 了解环境化学的研究内容、研究方法和发展动向; 3. 掌握环境污染的定义、影响因素、化学污染物。 第二章 大气圈和大气污染 教学内容: 1. 大气圈的构成; 2. 对流层大气的组成和性质; 3. 环境空气的质量; 4. 大气污染; 5. 大气污染物在环境中的迁移转化。 教学要求: 1. 了解大气层的结构,掌握对流层大气的组成; 2. 了解气溶胶的概念及其形成、性质、组成、危害及去除; 3. 掌握活性氧自由基的性质、生成、消除、与有机物的反应及检测方法; 4. 了解空气质量标准与污染指数; 5. 掌握大气污染的定义、大气污染源的分类、大气污染物的分类及其危害; 6. 掌握大气污染物的迁移转化; 7. 掌握大气光化学反应。 教学重点: 1. 活性氧自由基的性质和在大气中生成和消除及与有机物的反应; 2. 大气中主要污染物的迁移转化规律; 3. 光化学反应机理。 教学难点: 1. 各地理区域地面大气的化学; 2. 二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮在水中溶解平衡。 第三章 水圈和水体污染 教学内容: 1. 水体特征和水的循环;
2.天然水体组成和性质; 天然水的水质 4.水体污染; 5.水体污染物在环境中的迁移转化。 教学要求 1.了解水体特征、天然水体的构成、化学组成及其存在形态 2.熟悉CO2在水中的溶解情况及碳酸平衡系统特征,熟悉酸度和碱度的概 3.了解水体污染物的类别和来源,水处理的常用方法 4.了解水体中无机酸、碱、氰化物等污染物的来源、危害和治理方法: 5.掌握水体污染物的水力迁移、沉积、吸附、水解和光分解及挥发等迁移转 化途径以及相关的计算方法 6.掌握水体中氧化还原反应意义及类型,掌握电子活度、E和pE的关系, 掌握能斯特方程式及应用,明白EpH、pEpH图的意义及其应用; 7.掌握水体中常见的配位体和络合物类型,了解络合平衡的有关计算。了解 腐植质的组成、主要成分、化学结构及配合作用 8.熟悉有关水质指标与标准,有机污染物的水质指标,需氧污染物CO、BOD、 TOD、TOC的含义,水质指数等 9.了解海洋、湖泊、河流、地下水等重要的水体的污染来源及防治。 教学重点: 1.碳酸平衡系统及相关计算 2.水体污染物的沉积、吸附、水解和光分解、络合、氧化还原等迁移形式 教学难点 水解与光分解的相关计算; 单核、多核羟基络合平衡的计算; 3.电子活度、E和p的关系,能斯特方程式及应用,EpH、pE-pl图的意 义及其应用。 第四章土壤圈和土壤污染 教学内容: 1.土壤的化学组成及其环境意义 土壤胶体结构、土壤的化学组成与性质及土壤中的生物 3.土壤环境的质量 4.土壤的污染源和污染物及其自净作用和防治方法; 5.农药污染物的来源及其的土壤中的环境行为 6.重金属污染物的来源以及在土壤中的环境行为。 教学要求: 1.了解土壤的组成、结构和功能及土壤中污染物的种类和来源; 2.了解土壤的理化性质,熟悉其净化能力和污染概念 3.掌握重金属元素及氮、磷在土壤中的迁移转化规律,了解这些污染物对土 壤的污染和防治原则 4!.掌握农药在土壤中的吸附、挥发及降解等环境行为作用
3 2. 天然水体组成和性质; 3. 天然水的水质; 4. 水体污染; 5. 水体污染物在环境中的迁移转化。 教学要求: 1. 了解水体特征、天然水体的构成、化学组成及其存在形态; 2. 熟悉CO2 在水中的溶解情况及碳酸平衡系统特征,熟悉酸度和碱度的概 念; 3. 了解水体污染物的类别和来源,水处理的常用方法; 4. 了解水体中无机酸、碱、氰化物等污染物的来源、危害和治理方法; 5. 掌握水体污染物的水力迁移、沉积、吸附、水解和光分解及挥发等迁移转 化途径以及相关的计算方法; 6. 掌握水体中氧化还原反应意义及类型,掌握电子活度、E 和 pE 的关系, 掌握能斯特方程式及应用,明白 E-pH、pE-pH 图的意义及其应用; 7. 掌握水体中常见的配位体和络合物类型,了解络合平衡的有关计算。了解 羟基对重金属离子的配合作用。了解单核羟基络合物、多核络合物,了解 腐植质的组成、主要成分、化学结构及配合作用; 8. 熟悉有关水质指标与标准,有机污染物的水质指标,需氧污染物 COD、BOD、 TOD、TOC 的含义,水质指数等; 9. 了解海洋、湖泊、河流、地下水等重要的水体的污染来源及防治。 教学重点: 1. 碳酸平衡系统及相关计算; 2. 水体污染物的沉积、吸附、水解和光分解、络合、氧化还原等迁移形式。 教学难点: 1. 水解与光分解的相关计算; 2. 单核、多核羟基络合平衡的计算; 3. 电子活度、E 和 pE 的关系,能斯特方程式及应用,E-pH、pE-pH 图的意 义及其应用。 第四章 土壤圈和土壤污染 教学内容: 1. 土壤的化学组成及其环境意义; 2. 土壤胶体结构、土壤的化学组成与性质及土壤中的生物; 3. 土壤环境的质量; 4. 土壤的污染源和污染物及其自净作用和防治方法; 5. 农药污染物的来源及其的土壤中的环境行为; 6. 重金属污染物的来源以及在土壤中的环境行为。 教学要求: 1. 了解土壤的组成、结构和功能及土壤中污染物的种类和来源; 2. 了解土壤的理化性质,熟悉其净化能力和污染概念; 3. 掌握重金属元素及氮、磷在土壤中的迁移转化规律,了解这些污染物对土 壤的污染和防治原则; 4. 掌握农药在土壤中的吸附、挥发及降解等环境行为作用
教学重点 1.土壤对农药和重金属的吸附作用。 第五章生物圈和生物污染 教学内容 1.生物圈与生物系统; 2.生物机体的组成; 3.环境中的微生物 4.生物圈中的物质循环 5.化学污染物在生物圈内的迁移转化 6.生物污染和生物毒性。 教学要求: 1.了解生物圈与生物系统、生物机体的构成及微生物 2.了解污染物的生物摄取、蓄积、浓集与放大,掌握生物积浓集因子的概: 3.掌握生物氧化还原和硫化物沉淀、生物甲基化与脱烷基化 4!.掌握有机物的生物降解反应及其机理 5.掌握水体的自净作用 6.了解生物污染与生物毒性的相关概念 教学重点: 1.有机物的生物降解机理及基本降解反应类型。 第六章环境无机污染物化学 教学内容: 1.无机酸、碱和盐类污染物; 氧化物类污染物; 重金属类污染物 放射性核素 教学要求 1.掌握氰化物、铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硫化物和氟化物的来源、主要性 质、治理方法和水样分析方法 2.掌握一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫的来源、性质、防治和分析方法 3.掌握汞、镉、铅及其化合物的性质、来源、水体中的形态、治理方法和水 样分析方法; 4.了解放射性核素的来源、分布、基本性质及处理方法。 教学重点 1.氰化物、硫化物的治理方法与水样分析方法; 2.二氧化硫的防治与分析方法 3.汞的治理方法与水样分析方法。 第七章环境有机污染物化学 教学内容:
4 教学重点: 1. 土壤对农药和重金属的吸附作用。 第五章 生物圈和生物污染 教学内容: 1. 生物圈与生物系统; 2. 生物机体的组成; 3. 环境中的微生物; 4. 生物圈中的物质循环; 5. 化学污染物在生物圈内的迁移转化; 6. 生物污染和生物毒性。 教学要求: 1. 了解生物圈与生物系统、生物机体的构成及微生物; 2. 了解污染物的生物摄取、蓄积、浓集与放大,掌握生物积浓集因子的概念; 3. 掌握生物氧化还原和硫化物沉淀、生物甲基化与脱烷基化; 4. 掌握有机物的生物降解反应及其机理; 5. 掌握水体的自净作用; 6. 了解生物污染与生物毒性的相关概念。 教学重点: 1. 有机物的生物降解机理及基本降解反应类型。 第六章 环境无机污染物化学 教学内容: 1. 无机酸、碱和盐类污染物; 2. 氧化物类污染物; 3. 重金属类污染物; 4. 放射性核素。 教学要求: 1. 掌握氰化物、铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硫化物和氟化物的来源、主要性 质、治理方法和水样分析方法; 2. 掌握一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫的来源、性质、防治和分析方法; 3. 掌握汞、镉、铅及其化合物的性质、来源、水体中的形态、治理方法和水 样分析方法; 4. 了解放射性核素的来源、分布、基本性质及处理方法。 教学重点: 1. 氰化物、硫化物的治理方法与水样分析方法; 2. 二氧化硫的防治与分析方法; 3. 汞的治理方法与水样分析方法。 第七章 环境有机污染物化学 教学内容:
1.酚类污染物 2.芳烃类污染物 3.二口恶口英和二苯并呋喃类污染物 4.三卤代甲烷类污染物 5.合成洗涤剂类污染物; 6.油类污染物。 教学要求 1.掌握酚类、芳烃类、二口恶口英和二苯并呋喃类污染物的来源、基本性质、 防治方法和水样分析方法; 2.了解三卤代甲烷类、洗涤剂类和油类污染物来源、性质、治理与分析方法 3.如何选择有效的药物设计方法应用于实际研究 第八章环境化学专题 教学内容 1.温室效应和地球暖化 2.臭氧层破坏; 3.酸雨 4.光化学烟雾; 5.水体富营养化 6.废弃物及其处理; 7.环境法治物形态分析。 教学要求 掌握光化学烟雾、温室效应、酸雨的概念和形成机理、危害及其防治方法; 2.熟悉臭氧层破坏、水体富营养化的原因、危害、防止方法; 3.掌握废弃物的处理方法; 4.了解环境形态分析的相关方法。 五、实验内容及要求 实验内容 1.碘量法测定污水中SO2的含量 2.双硫腙光度法测定废水中汞含量 废水中酚类物质的测定 废水中化学需氧量(COD的测定 实验要求 1.掌握污染中有机、无机污染的分析方法
5 1. 酚类污染物; 2. 芳烃类污染物; 3. 二口恶口英和二苯并呋喃类污染物; 4. 三卤代甲烷类污染物; 5. 合成洗涤剂类污染物; 6. 油类污染物。 教学要求: 1. 掌握酚类、芳烃类、二口恶口英和二苯并呋喃类污染物的来源、基本性质、 防治方法和水样分析方法; 2. 了解三卤代甲烷类、洗涤剂类和油类污染物来源、性质、治理与分析方法; 3. 如何选择有效的药物设计方法应用于实际研究。 第八章 环境化学专题 教学内容: 1. 温室效应和地球暖化; 2. 臭氧层破坏; 3. 酸雨; 4. 光化学烟雾; 5. 水体富营养化; 6. 废弃物及其处理; 7. 环境法治物形态分析。 教学要求: 1. 掌握光化学烟雾、温室效应、酸雨的概念和形成机理、危害及其防治方法; 2. 熟悉臭氧层破坏、水体富营养化的原因、危害、防止方法; 3. 掌握废弃物的处理方法; 4. 了解环境形态分析的相关方法。 五、实验内容及要求 实验内容: 1. 碘量法测定污水中 SO2 的含量; 2. 双硫腙光度法测定废水中汞含量; 3. 废水中酚类物质的测定; 4. 废水中化学需氧量(COD)的测定。 实验要求: 1. 掌握污染中有机、无机污染的分析方法
六、学时分配 主要内容 课程|实验|总计 1绪论 2|大气圈和大气污染 水圈和水体污染 4土壤圈和土壤污染 5生物圈和生物污染 6环境无机污染物化学 环境有机污染物化学 6643444 444 8环境化学专题 总 33211 七、教学建议 本课程除了课堂教学之外,应用现实的环境问题例子,讲述有关环境污染的 治理以及分析方法等 八、教材及主要参考书 1.环境化学;叶德泳;何燧源,金云云,何方;华东理工大学出版社,200012 2.环境化学;朱利中,张建英编,杭州大学出版社 6
6 六、学时分配 编 号 主要内容 课程 实验 总计 1 绪论 1 1 2 大气圈和大气污染 6 6 3 水圈和水体污染 6 6 4 土壤圈和土壤污染 4 4 5 生物圈和生物污染 3 3 6 环境无机污染物化学 4 4 7 环境有机污染物化学 4 4 8 环境化学专题 4 4 总 计 32 / 32 七、教学建议 本课程除了课堂教学之外,应用现实的环境问题例子,讲述有关环境污染的 治理以及分析方法等。 八、教材及主要参考书 1. 环境化学; 叶德泳; 何燧源, 金云云, 何方; 华东理工大学出版社,2000.12 2. 环境化学; 朱利中,张建英编,杭州大学出版社