固废与物理性污染后半学期教案.docx

授 课 教 案 首 页20142015学年第 2 学期 生物工程 学院 食品与环境技术 系（部） 环境 教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学 课内实践 理实一体 习题复习 考核评价 其他活动课时安排4序号19授课日期 5月6日 月 日 月 日 月 日授课班级13环监教学内容：固体废物浸出毒性包括高压过滤器使用方法零顶空提取器使用方法HJ/T 300 醋酸缓冲溶液法USEPA 1311-TCLP介绍教学目标：了解固体废物浸出方法高压过滤器使用方法零顶空提取器使用方法和HJ/T 300 醋酸缓冲溶液法重点难点及解决方法：高压过滤器使用方法零顶空提取器使用方法和HJ/T 300 醋酸缓冲溶液法视频演示，反复强调授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：固废有哪些基本性质课后小结： 填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2. 授课形式在相应的选项打“”。授 课 教 案 教学内容及过程时间分配方法及手段1.固体废物毒性浸出方法概述1.1 概念与性质 (1) 浸出毒性浸出毒性是危险废物的重要特性之一，亦是危险废物鉴别和管理过程中的一个重要法定指标。浸出毒性是指固态的危险废物遇水浸沥，其中有害的物质迁移转化，污染环境，浸出的有害物质的毒性称为浸出毒性。固体废弃物的浸出毒性 ,是指采用规定的浸出程序对固体废弃物进行浸取,所测定的浸出液中污染物的浓度。如果浸出液中污染物浓度超过规定的标准,则认定这种固体废弃物具有浸出毒性,有可能对水环境等带来潜在的污染问题。所以,浸出毒性是固体废弃物资源化利用的重要评价指标,也是指导选择废弃物处理、处置方法的重要依据。采用标准规定的浸取剂，在实验室中按照标准程序对固体废物进行浸出测试，当浸出液中任何一种有害成分的浓度超过标准规定的浓度阈值，则该废物属于具有浸出毒性的危险废物。世界各国采用的标准浸出程序和相应的标准阈值略有不同，我国采用的危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别（GB5085.3-1996）在方法上与美国EPA的毒性特征浸出程序（TCLP，Toxicity Characteristic Leaching Procedure）（Method 1311，EPA SW-846）一脉相承。这些标准浸出程序都是在实验室环境中对现实环境的加速模拟（用静态实验模拟动态环境），所考虑的主要参数及其取值来源于对环境中实际发生的浸出过程的抽象和归纳。主要考虑的参数包括浸取剂的配制和浸出时采用的固液比与浸出时间。 (2)方法分类HJ/T 299 硫酸硝酸法危险废物浸出毒性鉴别标准(GB 5085.3-2007)HJ/T 300 醋酸缓冲溶液法生活垃圾填埋场污染控制标准（GB 16889-2008）USEPA 1311 TCLP美国危险废物鉴别标准中规定的毒性浸出方法HJ 557 水平振荡法G5086.1 翻转振荡法客户需求，实验室目前不常做1.2 固体废物毒性浸出实验设备 蠕动泵、零顶空提取器、高压过滤器、滤膜1.2.1实验设备蠕动泵、零顶空提取器、高压过滤器、滤膜固体废物的1.2.2 预实验(用过的样品不可用于后续试验）样品含水率测定固体（如土壤、矿渣）：105烘干液相或多相（如污泥）：压力过滤（高压过滤器），滤渣105烘干 1.3 操作步骤1.4高压过滤器使用方法1、安装好高压过滤器。滤纸在不锈钢片上面，直接与样品接触。2、从顶部通入氮气，缓慢加压（110psi）。若在此期间气体通过滤膜，则过滤结束。若在10psi下无气体通过或者连续两分钟无液体滤出，则以10psi为单位往上加压。3、若在20、30、40psi压力下无气体通过滤膜或连续两分钟无液体滤出，加压到50psi。若在此期间气体通过滤膜，则过滤结束。4、若在50psi下连续两分钟无液体滤出，则过滤结束。若样品的干固体百分率9%，初始滤液相即为样品的浸出液。加入浸提剂的量=10 样品量样品的干固体百分率1.5 VOC项目1.5.1 零顶空提取器注意事项：样品颗粒应小于9.5mm，样品从冷库中取出后应尽快进行试验若样品的干固体含量9%，取适量样品，保证其浸出液满足分析需求即可若样品的干固体含量9%，称量的样品量应该为（50/样品的干固体含量）1.5.2VOC项目操作步骤1、安装零顶空提取器活塞与顶部之间的体积应略大于样品的体积。注意滤纸是安装在顶部，夹在两片不锈钢片中间。2、排除顶空样品为固体：打开顶部液体阀，从底部通入氮气，缓慢加压至50psi，关闭顶部阀门并中断压力。样品含有液体：打开顶部液体阀，从底部通入氮气，施加510psi的压力，待有液体出现在顶部时，迅速关闭阀门并中断压力。3、收集初始滤液（样品若为固体，跳过此步） 将液体收集器和顶部阀门连接好，打开顶部阀门，重新向底层施加10psi的压力。当连续两分钟无液体流出时，以10psi为单位加压，如此直至50psi。在50psi下连续两分钟无液体流出时，关闭阀门并中断压力，移走液体收集器。若样品的干固体百分率9%，初始滤液相即为样品的浸出液。4、加入浸提液（L:S=10:1） 将充满浸提液的管线与顶部阀门连接好，打开底部排气阀和顶部液体阀，导入规定体积的浸提液后关闭各个阀门。手动摇晃两三次提取器，放好。排除顶空。5、翻转振荡 振荡前应向底部施加510psi的压力，振荡结束后检查压力是否变小，如果变小表明有漏气，应另取样品重新试验。6、收集滤液 方法与第三步收集初始滤液方法相同，两者用同一液体收集器。1.6 HJ/T 300-2007 醋酸缓冲溶液法注意事项：不适于氰化物不适于非水溶性物1.6.1预实验（用过的样品不可用于后续试验）样品含水率测定固体（如土壤、矿渣）：105烘干液相或多相（如污泥）：压力过滤（高压过滤器），滤渣105烘干1.6.2选择浸提液（VOC项目无须此步骤，用1#浸提液）固体：称5.0g液体或多相：滤渣称5.0g样品颗粒应小于9.5mm1.6.2浸提步骤10分钟5分钟15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟图片教学启发引导展示图片启发引导启发引导填表说明：1. 本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3. 教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络授 课 教 案 首 页2014 2015 学年第二 学期 生物工程 学院 食品环境 系（部） 环境 教研室课程名称环境监测任课教师路鹏授课形式理论教学课内实践理实一体 习题复习 考核评价 其他活动课时安排4序号21授课日期 5月13日 月 日 月 日 月 日授课班级13环监教学内容：垃圾渗滤液中总菌数的测定教学目标：1. 理解垃圾渗滤液中总菌数测定的意义；2. 会熟练操作渗滤液中总菌数测定的步骤；重点难点及解决方法：重点：总大肠菌群的测定的不同方法；难点：总大肠菌群测定之多管发酵法；解决方法：通过老师讲授、示范及学生反复演练以掌握重点和难点。授课地点：环境监测实训室教学媒体：传统媒介+多媒体设备及材料：相关试验设备其它资源：网络资源学习效果评价方式：通过现场勘查及实验测定小月河水体中叶绿素a，评价水体富营养化程度。作业和思考题：1. 总大肠菌群测定不同方法的区别？课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2. 授课形式在相应的选项打“”。授 课 教 案 教学内容及过程时间分配方法及手段一、实验内容及原理讲解总大肠菌群可用多管发酵法或滤膜法检验。多管发酵法的原理是根据大肠菌群细菌能发酵乳糖、产酸产气以及具备革兰氏染色阴性，无芽孢，呈杆状等有关特性，通过三个步骤进行检验求得水样中的总大肠菌群数。试验结果以最可能数（most probable number），简称MPN表示。 二、实验地点及采样点实验地点：学校实训室采样地点：小月河及北土城公园人工湖三、实验方法、步骤与器材的准备1.高压蒸气灭菌器。 2.恒温培养箱、冰箱。 3.生物显微镜、载玻片。 4.酒精灯、镍铬丝接种棒。 5.培养皿（直径100mm）、试管（5150mm），吸管（1、5、10mL）、烧杯（200、500、2000mL）、锥形瓶（500、1000mL）、采样瓶。 培养基及染色剂的制备： 1.乳糖蛋白胨培养液：将10g蛋白胨、3g牛肉膏、5g乳糖和5g氯化钠加热溶解于1000mL蒸馏水中，调节溶液pH为7.27.4，再加入1.6%溴甲酚紫乙醇溶液1mL，充分混匀，分装于试管中，于121高压灭菌器中灭菌15min，贮存于冷暗处备用。 30分钟45分钟方法：启发引导手段：集中讲授方法：学生自学和老师讲授相结合2.三倍浓缩乳糖蛋白陈培养液：按上述乳糖蛋白胨培养液的制备方法配制。除蒸馏水外，各组分用量增加至三倍。 3.品红亚硫酸钠培养基 （1）贮备培养基的制备：于2000mL烧杯中，先将2030g琼脂加到900mL蒸馏水中，加热溶解，然后加入3.5g磷酸氢二钾及10g蛋白胨，混匀，使其溶解，再用蒸馏水补充到1000mL，调节溶液pH至7.27.4。趁热用脱脂棉或绒布过滤，再加10g乳糖，混匀，定量分装于250或500mL锥形瓶内，置于高压灭菌器中，在121灭菌15min，贮存于冷暗处备用。 （2）平皿培养基的制备：将上法制备的贮备培养基加热融化。根据锥形瓶内培养基的容量，用灭菌吸管按比例吸取一定量的5%碱性品红乙醇溶液，置于灭菌试管中；再按比例称取无水亚硫酸钠，置于另一灭菌空试管内，加灭菌水少许使其溶解，再置于沸水浴中煮沸10min（灭菌）。用灭菌吸管吸取已灭菌的亚硫酸钠溶液，滴加于碱性品红乙醇溶液内至深红色再退至淡红色为止（不宜加多）。将此混合液全部加入已融化的贮备培养基内，并充分混匀（防止产生气泡）。立即将此培养基适量（约15mL）倾入已灭菌的平皿内，待冷却凝固后，置于冰箱内备用，但保存时间不宜超过两周。如培养基已由淡红色变成深红色，则不能再用。 4.伊红美蓝培养基 （1）贮备培养基的制备：于2000mL烧杯中，先将2030g琼脂加到900mL蒸馏水中，加热溶解。再加入2g磷酸二氢钾及10g蛋白胨，混合使之溶解，用蒸馏水补充至1000mL，调节溶液pH值至7.27.4。趁热用脱脂棉或绒布过滤，再加入10g乳糖，混匀后定量分装于250或500mL锥形瓶内，于121高压灭菌15min，贮于冷暗处备用。 10分钟25分钟30分钟20分钟20分钟方法：讲授、示范+实练手段：实训教学（2）平皿培养基的制备：将上述制备的贮备培养基融化。根据锥形瓶内培养基的容量，用灭菌吸管按比例分别吸取一定量已灭菌的2%伊红水溶液（0.4g伊红溶于20mL水中）和一定量已灭菌的0.5%美蓝水溶液（0.065g美蓝溶于13mL水中），加入已融化的贮备培养基内，并充分混匀（防止产生气泡），立即将此培养基适量倾入已灭菌的空平皿内，待冷却凝固后，置于冰箱内备用。 5.革兰氏染色剂 （1）结晶紫染色液：将20mL结晶紫乙醇饱和溶液（称取48g结晶紫溶于100mL95%乙醇中）和80mL1%草酸铵溶液混合、过滤。该溶液放置过久会产生沉淀，不能再用。 （2）助染剂：将1g碘与2g碘化钾混合后，加入少许蒸馏水，充分振荡，待完全溶解后，用蒸馏水补充至300mL。此溶液两周内有效。当溶液由棕黄色变为淡黄色时应弃去。为易于贮备，可将上述碘与碘化钾溶于30mL蒸馏水中，临用前再加水稀释。 （3）脱色剂：95%乙醇。 （4）复染剂：将0.25g沙黄加到10mL95%乙醇中，待完全溶解后，加90mL蒸馏水。 四、测定步骤 1.生活饮用水 （1）初发酵试验：在两个装有已灭菌的50mL三倍浓缩乳糖蛋白胨培养液的大试管或烧瓶中（内有倒管），以无菌操作各加入已充分混匀的水样100mL。在10支装有已灭菌的5mL三倍浓缩乳糖蛋白胨培养液的试管中（内有倒管），以无菌操作加入充分混匀的水样10mL，混匀后置于37恒温箱内培养24h。 （2）平板分离：上述各发酵管经培养24h后，将产酸、产气及只产酸的发酵管分别接种于伊红美蓝培养基或品红亚硫酸钠培养基上，置于37恒温箱内培养24h，挑选符合下列特征的菌落。 伊红美蓝培养基上：深紫黑色，具有金属光泽的菌落；紫黑色，不带或略带金属光泽的菌落；淡紫红色，中心色较深的菌落。 品红亚硫酸钠培养基上：紫红色，具有金属光泽的菌落；深红色，不带或略带金属光泽的菌落；淡红色，中心色较深的菌落。（3）取有上述特征的群落进行革兰氏染色 用已培养1824h的培养物涂片，涂层要薄。 将涂片在火焰上加温固定，待冷却后滴加结晶紫溶液，1min后用水洗去。 滴加助染剂，1min后用水洗去。 滴加脱色剂，摇动玻片，直至无紫色脱落为止（约2030s），用水洗去。 滴加复染剂，1min后用水洗去，晾干、镜检，呈紫色者为革兰氏阳性菌，呈红色者为阴性菌。 90分钟教学方法：实训教学教学手段：教师示范4.复发酵试验：上述涂片镜检的菌落如为革兰氏阴性无芽孢的杆菌，则挑选该菌落的另一部分接种于装有普通浓度乳糖蛋白胨培养液的试管中（内有倒管），每管可接种分离自同一初发酵管（瓶）的最典型菌落13个，然后置于37恒温箱中培养24h，有产酸、产气者（不论倒管内气体多少皆作为产气论），即证实有大肠菌群存在。根据证实有大肠菌群存在的阳性管（瓶）数查后附表1“大肠菌群检数表”，报告每升水样中的大肠菌群数。 表1 大肠菌群检数表 接种水样总量300mL(100mL2份，10mL10份) 填表说明：1. 本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3. 教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络课程等。授 课 教 案 首 页2014 2015 学年第二 学期 生物工程 学院 食品环境 系（部） 环境 教研室课程名称环境监测任课教师路鹏授课形式理论教学课内实践理实一体 习题复习 考核评价 其他活动课时安排2序号22授课日期 5月18日 月 日 月 日 月 日授课班级13环监教学内容：垃圾渗滤液中总菌数的测定教学目标：3. 理解垃圾渗滤液中总菌数测定的意义；4. 会熟练操作渗滤液中总菌数测定的步骤；重点难点及解决方法：重点：总大肠菌群的测定的不同方法；难点：总大肠菌群测定之多管发酵法；解决方法：通过老师讲授、示范及学生反复演练以掌握重点和难点。授课地点：环境监测实训室教学媒体：传统媒介+多媒体设备及材料：相关试验设备其它资源：网络资源学习效果评价方式：通过现场勘查及实验测定小月河水体中叶绿素a，评价水体富营养化程度。作业和思考题：2. 总大肠菌群测定不同方法的区别？课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2. 授课形式在相应的选项打“”。授 课 教 案 教学内容及过程时间分配方法及手段一、实验内容及原理讲解总大肠菌群可用多管发酵法或滤膜法检验。多管发酵法的原理是根据大肠菌群细菌能发酵乳糖、产酸产气以及具备革兰氏染色阴性，无芽孢，呈杆状等有关特性，通过三个步骤进行检验求得水样中的总大肠菌群数。试验结果以最可能数（most probable number），简称MPN表示。 二、实验地点实验地点：学校实训室采样地点：小月河及北土城公园人工湖三、实验方法、步骤与器材的准备1.生物显微镜、载玻片。 2.酒精灯、镍铬丝接种棒。 3染色剂 .革兰氏染色剂 （1）结晶紫染色液：将20mL结晶紫乙醇饱和溶液（称取48g结晶紫溶于100mL95%乙醇中）和80mL1%草酸铵溶液混合、过滤。该溶液放置过久会产生沉淀，不能再用。 （2）助染剂：将1g碘与2g碘化钾混合后，加入少许蒸馏水，充分振荡，待完全溶解后，用蒸馏水补充至300mL。此溶液两周内有效。当溶液由棕黄色变为淡黄色时应弃去。为易于贮备，可将上述碘与碘化钾溶于30mL蒸馏水中，临用前再加水稀释。 （3）脱色剂：95%乙醇。 （4）复染剂：将0.25g沙黄加到10mL95%乙醇中，待完全溶解后，加90mL蒸馏水。 45分钟方法：启发引导手段：集中讲授方法：学生自学和老师讲授相结合复发酵试验：上述涂片镜检的菌落如为革兰氏阴性无芽孢的杆菌，则挑选该菌落的另一部分接种于装有普通浓度乳糖蛋白胨培养液的试管中（内有倒管），每管可接种分离自同一初发酵管（瓶）的最典型菌落13个，然后置于37恒温箱中培养24h，有产酸、产气者（不论倒管内气体多少皆作为产气论），即证实有大肠菌群存在。根据证实有大肠菌群存在的阳性管（瓶）数查后附表1“大肠菌群检数表”，报告每升水样中的大肠菌群数。 表1 大肠菌群检数表 接种水样总量300mL(100mL2份，10mL10份) 10分钟25分钟方法：讲授、示范+实练手段：实训教学（2）平板分离：上述各发酵管经培养24h后，将产酸、产气及只产酸的发酵管分别接种于伊红美蓝培养基或品红亚硫酸钠培养基上，置于37恒温箱内培养24h，挑选符合下列特征的菌落。 伊红美蓝培养基上：深紫黑色，具有金属光泽的菌落；紫黑色，不带或略带金属光泽的菌落；淡紫红色，中心色较深的菌落。 品红亚硫酸钠培养基上：紫红色，具有金属光泽的菌落；深红色，不带或略带金属光泽的菌落；淡红色，中心色较深的菌落。（3）取有上述特征的群落进行革兰氏染色 用已培养1824h的培养物涂片，涂层要薄。 将涂片在火焰上加温固定，待冷却后滴加结晶紫溶液，1min后用水洗去。 滴加助染剂，1min后用水洗去。 滴加脱色剂，摇动玻片，直至无紫色脱落为止（约2030s），用水洗去。 滴加复染剂，1min后用水洗去，晾干、镜检，呈紫色者为革兰氏阳性菌，呈红色者为阴性菌。 10分钟教学方法：实训教学教学手段：教师示范填表说明：1. 本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3. 教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络课程等。授 课 教 案 首 页20142015学年第 2 学期 生物工程 学院 食品与环境技术 系（部） 环境 教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学 课内实践 理实一体 习题复习 考核评价 其他活动课时安排4序号23授课日期 5月20日 月 日 月 日 月 日授课班级13环监教学内容：垃圾渗滤液中重金属测定教学目标：了解垃圾渗滤液中重金属测定方法学会渗滤液预处理方法熟悉操作原子吸收重点难点及解决方法：渗滤液预处理方法原子吸收操作视频演示，反复强调授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：固废有哪些基本性质课后小结： 填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2. 授课形式在相应的选项打“”。授 课 教 案 教学内容及过程时间分配方法及手段1.渗滤液采集1.1填埋场渗滤液收集系统介绍：为了及时排出填埋场内产生的垃圾渗滤液，以减少其对地下水的污染风险，在填埋场内应设置渗滤液收集导排系统。在场底防渗层上铺设一层300mm厚碎石（粒径50100）形成导流层。为防止细微颗粒进入导流层造成堵塞，导流层上层粒径小于下层粒径，导流层表面以2%坡度坡向导流盲沟。导流层的铺设范围与场底防渗层相同。导流盲沟设在场底中部防渗层上。导流主盲沟内铺设一根600mm的HDPE穿孔导流管，管长约为763m，管外填充粒径50100的级配砾石作过滤层。盲沟突出导流的部分用300g/m2的土工布覆盖，防止细微颗粒进入导流层造成堵塞。主盲沟负责渗滤液的最终排放，将渗滤液从场区内排往渗滤液调节池。导流支盲沟也位于填埋区底部，沿场底两侧坡向主盲沟，同侧支盲沟之间的距离一般为40m。在支盲沟中铺设300mm的HDPE穿孔导流管，其坡向主盲沟的坡度不小于2%，盲沟四周用300g/m2的土工布覆盖。实验采用的是渗滤液提升井，即填埋场衬层上的生活垃圾浸出液。1.2渗滤液表观性状的观察与描述，填写实验记录单2.1 仪器分析操作 2.2 主要试剂 硝酸,高氯酸均为优级纯,采用电阻率为18M8cmMillipore超纯水。标准溶液:Pb、Cr、Zn、 Cd、Mn、Cu、Ni、Fe均为钢研院纳克公司购买的1000mg/L的标准溶液,用4%的硝酸稀释为各种浓度作为标准系列溶液 2.3 样品预处理 将渗滤液样品用硝酸酸化到pH值小于2,阴暗处保存。样品1为夏季取的样品,样品2为冬季取的样品。 样品预处理参考美国EPA液体样品处理方法3010A,移液管移取20mL渗滤液,放入烧杯中,加入5mL浓硝酸,盖上表面皿,在电热板上小火加热,注意不使其沸腾,加热至剩5mL左右,加入3mL浓硝酸,提高温度,加热至剩5mL左右,重复上述步骤直至无棕色烟雾,加入2mL高氯酸,加热至近干,移入50mL容量瓶中。2.4 按照所选择的元素配制标准曲线色列2.5 元素谱线选择及方法检出限 视各元素谱线相互干扰情况选定下列元素谱线。检出限为在选定方法条件下测定样品空白10次后,3倍的标准偏差的浓度水平。Ni 231.604Hg 184.887Mn 257.610Cd 214.439Cr 267.716Co 238.892Cu 327.395Fe 238.204Pb 220.353Ca 422.6733对测定结果按照GB 16889-2008生活垃圾填埋场污染控制标准对分析结果进行评价，完成实验报告10分钟135分钟35分钟图片教学启发引导展示图片启发引导填表说明：1. 本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3. 教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络课程等。授 课 教 案 首 页20142015学年第 2 学期 生物工程 学院 食品与环境技术 系（部） 环境 教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学 课内实践 理实一体 习题复习 考核评价 其他活动课时安排2序号24授课日期 5月25日 月 日 月 日 月 日授课班级13环监教学内容：物理污染的定义、产生来源和对人体的危害与其它污染的差别及控制方法教学目标：掌握物理污染的基本概念，了解其污染特点重点难点及解决方法：物理污染特点视频演示，反复强调授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：物理污染有哪些基本性质课后小结： 填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2. 授课形式在相应的选项打“”。授 课 教 案 教学内容及过程时间分配方法及手段1、物理污染的概念物理污染属于能量污染，也就是指能量在传播过程中超过了人们所能忍受的正常范围，也就造成了环境的物理污染。物理污染的类型按存在形式可分为：光污染、热污染、噪声污染、振动污染、放射性污染、电磁污染、风污染等；按人的感觉可分为：视觉污染、听觉污染、触觉污染、不可感觉污染；物理污染是由于人类必需的物理环境中的声、光、热、电磁辐射、放射性和振动等在环境中的含量过高或过低时产生的污染。2、物理污染特点物理污染与大气污染、水污染不同。其特点为：局部的、多发性的；物理性污染，没有污染物，也没有后效作用；与其他污染相比，物理污染的再利用问题很难解决；物理污染是相对的，不是绝对的。3、物理污染的危害1979年，世界环境保护会议将噪声列为“当代人类最不可容忍的灾难”之一。噪声污染的危害主要表现在以下几方面：对人体生理的影响对人心理的影响对生产和社会活动的影响 4、物理污染的控制原理与控制途径物理污染发生的三要素：污染源污染传播途径接受者控制物理污染的原理和途径：污染源的控制传播途径的控制接受体的防护5、环境物理学的主要内容环境物理学的发展历史环境物理学的研究内容与方法环境物理学涉及的学科环境物理学的前景与展望6、本课程所涉及的内容噪声振动光热核辐射电磁辐射 15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟15分钟图片教学启发引导填表说明：1. 本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3. 教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络课程等。授 课 教 案 首 页20142015学年第 2 学期 生物工程 学院 食品与环境技术 系（部） 环境 教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学 课内实践 理实一体 习题复习 考核评价 其他活动课时安排4序号24授课日期 5月27日 月 日 月 日 月 日授课班级13环监教学内容： 噪声污染与控制教学目标：噪声污染与控制重点难点及解决方法：物理污染特点视频演示，反复强调授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：物理污染有哪些基本性质课后小结： 填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2. 授课形式在相应的选项打“”。授 课 教 案 教学内容及过程时间分配方法及手段第一节 声学理论基础一、振动基础概述声音的本质就是气体、液体、固体介质中的质点振动；声音的产生和传播都离不开介质的力学振动行为。振动基本知识是声学研究的基础。1、质点振动学质点振动系统：是指构成振动系统的物体，不论几何尺寸大小如何，都可看作是一个物理量集中的系统。最基本的构成就是质量块和弹簧。假设：在质点振动系统中，质量块的质量是集中在一点上整个弹簧的劲度是均匀的，也就是说弹性也是集中在一点上，它们构成的运动系统的运动状态是均匀的。判断实际振动系统是否可以简化为质点振动系统模型的方法。物体的几何尺寸（D）与物体中传播的振动波的波长（）相比的相对值。当质点作自由振动时，其振动频率仅与系统的固有参量有关，而与振动的初始条件无关。对于质点振动系统，质量越大，则系统的固有频率越低；劲度越大，则系统的固有频率越高。这一规律在振动与噪声控制中具有重要意义：通过改变系统的质量或劲度，就可以改变系统的固有频率，使之落于一定的频带范围之外，从而保证在我们关心的频带范围内具有较小的振动或噪声。有阻尼的自由振动实际系统振动时不可避免地存在阻力，因而在一定时间内振动逐渐衰减直至停止。在振动中所存在的各种阻力统称为阻尼。阻尼的存在将消耗振动系统中的能量，消耗的能量转变为热能和声能传播出去。有阻尼的自由振动也称为衰减振动。不同的阻尼具有不同的性质。质点的强迫振动由于阻尼的作用，一个自由振动系统的振动不能维持很久，它要逐渐衰减直至停止。要使振动持续不停，就需要不断地从外界获得能量，这种受到外部持续作用而产生的振动就称为强迫振动。2、弹性体振动物体的几何尺寸大于物体中传播的波长时，质点的假设不再适用，这样的振动系统称为弹性体。理想振动弦是最简单的弹性体之一。所谓理想振动弦，就是指它具有一定的长度、弹性，并以一定方式张紧的均匀细线，理想弦振动依靠张力作为弹性恢复力。二、声学基础概述各种各样的声音都起始于物体的振动。凡能产生声音的振动物体统称为声源。从物质的形态来分，声源可分为：固体声源、液体声源和气体声源声源的振动就是物体（质点）在其平衡位置附近进行的往复运动声波的产生及描述方法1.1声波的产生1.1声波的产生与传播1.2声波传播的物理过程1.3描述声波的基本物理量波长 =c/f 米 （m）周期 T 秒 （s）频率 f =1/T 赫兹 （Hz）声速 c 米每秒（m/s）空气中 c=331.45+0.61t 340 m/s（30t-30） c=20.05 t30或t-301.4.1球面声波球面声波：点声源发出的声波点声源：声源的几何尺寸比声波波长小很多，或测量点离开声源相当远简谐球面声波波动方程：特点：振幅随传播距离r的增加而减少，二者成反比1.4.2柱面声波1.5声波的反射、透射、折射和衍射垂直入射声波的反射和透射当声波人射到两种媒质的界面时，一部分会经界面反射返回到原来的媒质中称为反射声波，一部分将进人另一种媒质中成为透射声波。1.5声波的反射、透射、折射和衍射 相干波具有相同频率、相同振动方向和恒定相位差的声波。驻波声压值随空间不同位置有极大值和极小值分布的周期波；其声场称为驻波声场。不相干声波频率不同、也不存在固定相位差或两者兼有的声波2.1噪声的基本概念与性质噪声污染源的种类按噪声源的物理特性分类：气体动力噪声，如鼓风机、压缩机等；机械噪声：如物体撞击、摩擦等；电磁性噪声：如镇流器、变压器等。按噪声源的时间特性分类：稳定噪声：如电机、风机和纺织机的噪声。非稳定噪声：交通噪声、脉冲噪声、冲床的撞击声等。3、级的概念声音的强度变化范围很宽，直接使用声功率和声压的数值来表示很不方便。人耳对声音强度的感觉并不正比于强度的绝对值，而更接近正比于其对数值。基于上述的两个原因，在声学中普遍使用对数标度。3.1分贝的定义对数的宗量是无量纲的用对数标度时必须先选定基准量（或称参考量），然后对被量度量与基准量的比值求对数，这个对数值称为被量度量的“级”。若所取对数是以 10 为底，则级的单位为贝尔（ B ）。由于贝尔的单位过大，故常将 1 贝尔分为 10 档，每一档的单位称为分贝（ dB ）。3.1.1声压级的概念声压级在空气中规定 用声压级来表示其变化范围为 0-120 dB 。 3.2 级的合成级的叠加由于级是对数量度，因此在求几个声源的共同效果时，不能简单地将各自产生的声压级数值算术相加，而是需要进行能量叠加。级的相减级的“相减”实际上是声能量相减，不是简单分贝值算术相减。3.3声波在传播中的衰减声在传播过程中将产生反射、折射和衍射等现象，并在传播过程中引起衰减。这些衰减通常包括：声能随距离的发散传播引起的衰减 Ad 和空气吸收引起的衰减 Aa ，地面吸收引起的衰减 Ag ，屏障引起的衰减 Ab 气象条件引起的衰减 Am 等。总的衰减值 A 则是各种衰减的总和：4、声源的辐射声场中的声压大小、空间分布、时间特性、频率特性等都与声源的辐射性质密切相关。点声源的辐射声偶极子线声源连续分布的线声源离散分布无限长线声源面声源5、声源的指向性指向性是声源在自由空间中辐射声波时强度分布的一个主要特性。常用指向性因数 R来表征声源的指向性。定义：在离声源中心相同距离处，测量球面上各点的声强，求得所有方向上的平均声强 ，将某一方向上的声强I与其相比就是该方向的指向性因数。第二节 噪声污染评价1、噪声评价的目的为有效地提出适合于人们对噪声反应的主观评价量。期望得出与主观响应相对应的评价量和计算方法，以及所允许的数值和范围。2、噪声的主观量度与主要评价量人耳能接受的声波的频率范围从 20Hz20kHz，宽达 10 个倍频程。在人耳听觉范围以外，低于 20 Hz 的声波通常称为次声波，高于 20 kHz 的声波通常称为超声波。低于500 Hz低频声500-2000Hz中频声高于2000Hz高频声2.2噪声的评价量为了定量地确定声音的轻或响的程度，通常采用响度级这一参量。响度级：当某一频率的纯音和1000Hz的纯音听起来同样响时，这时1000Hz的纯音的声压级。响度级的符号为LN，单位为方（phon）.对各个频率的声音作这样的试听比较，得出达到同样响度级时频率与声压级的关系曲线，通常称为等响曲线。2.3计权声级为使声音的客观量度和人耳的听觉主官感受近似取得一致，通常对不同频率声音的声压级经某一特定的加权修正后，再叠加计算可得到噪声的总声压级，此声压级称为计权声级。2.6等效连续A声级A 计权声级对于稳态的宽频带噪声是一种较好的评价方法，但对于一个声级起伏或不连续的噪声， A 计权声级就很难确切地反映噪声的状况。等效于在相同的时间间隔T内与不稳定噪声能量相等的连续稳定噪声的A声级。2.7累计百分数声级表达噪声的随机起伏程度Ln：测量时间内高于Ln声级所占的时间为n如：L1070dB噪声级高于70dB的时间占10通常认为， L90相当于本底噪声级， L50相当于中值噪声级， L10相当于峰值噪声级(用于评价涨落较大的噪声相关性较好)对于统计特性符合正态分布的噪声，其累计百分数声级与等效连续A声级之间有近似关系2.8噪声污染级用以评价噪声对人的烦恼程度的一种评价量它既包含了对噪声能量的评价，同时也包含了噪声涨落的影响。噪声污染级用标准偏差来反映噪声的涨落，标准偏差越大，表示噪声的离散程度越大，即噪声的起伏越大。噪声污染级用符号 LNP 表示：10分钟5分钟15分钟5分钟10分钟15分钟15分钟10分钟5分钟15分钟15分钟15分钟15分钟5分钟10分钟10分钟5分钟图片教学启发引导展示图片启发引导启发引导展示图片启发引导启发引导展示图片启发引导启发引导展示图片启发引导启发引导填表说明：1. 本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3. 教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络课程等。授 课 教 案 首 页20142015学年第 2 学期 生物工程 学院 食品与环境技术 系（部） 环境 教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学 课内实践 理实一体 习题复习 考核评价 其他活动课时安排4序号27授课日期 6月3日 月 日 月 日 月 日授课班级13环监教学内容：噪声污染的监测教学目标：噪声污染的监测重点难点及解决方法：重点：不同对象的噪声污染监测；难点：监测对角等效噪声级计算；解决方法：通过老师讲授、示范及学生反复演练以掌握重点和难点。授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：电磁辐射的防治方法有哪些?课后小结： 填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2. 授课形式