环境化学课程教学大纲.doc

环境化学课程教学大纲课程名称：环境化学 课程类型:必修课总 学 时： 54 讲课学时：54 学分：3学分适用对象: 环境工程专业 、环境科学专业、应用化学专业先修课程：无机化学、有机化学、生物化学、分析化学一、课程的性质和任务环境化学是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支，是环境学专业的重要基础课程之一。课程内容包括各环境要素介绍、环境中的物质循环和能量交换、水环境化学、大气环境化学、土壤环境化学、污染物在生物体内的转运过程及其生物毒性、典型污染物在环境各圈层中的转归与效应等章节。对温室效应、臭氧层被破坏、酸雨、固体废弃物处置、光化学烟雾等全球关注的环境问题的经典研究结果及最新研究动向进行讨论。二、教学基本要求通过对本课程的学习，使学生对环境的化学组成，有害化学物质在环境介质中的存在、迁移、转化规律、化学特性、行为和效应等有较全面的了解，培养学生认识、分析和解决实际环境问题的能力。三、教学内容和要求第一章 绪论（3学时）教学内容：第一节 环境与环境问题环境与环境问题的概念；环境问题的发展历程；世界八大公害；当前主要环境问题。第二节 环境化学环境化学的学科形成和性质；环境化学的任务、研究内容和特点；环境化学的发展动向；环境化学的研究方法。第三节 环境污染物环境污染物的类别；环境效应；环境污染物的迁移转化；持久性有机污染物(POPs）。要求：熟悉环境化学的性质与任务，了解其研究内容、方法和发展动态。掌握环境效应及其分类，掌握POPs的概念及特点，并了解其国内外研究进展。 第二章 大气环境化学（15学时）教学内容：第一节 大气的结构与组成大气的结构；大气的组成；大气组分的停留时间；大气组分的源和汇；大气-地球的能量平衡。第二节 影响大气污染物迁移的因素几个概念（大气垂直递减率；逆温；干绝热过程；大气稳定度及其判定）；影响大气污染物迁移的因素（风、湍流、天气形势、地理地势、局地环流）。第三节 大气污染物大气污染物的类别及浓度表示；主要大气污染物及其循环。第四节 光化学反应基础光化学反应的一般过程；光化学反应的效率 （量子产率）；大气中重要吸光物质的光离解。第五节 对流层中的重要自由基及来源自由基及自由基反应；大气中的主要自由基及来源。第六节 大气中重要污染物的化学转化氮氧化物（NOx）的转化；碳氢化合物（CH）的转化；SOx的转化 。 第七节 几种重要的大气环境问题及形成机制光化学烟雾；硫酸烟雾；酸雨；温室效应；臭氧空洞；沙尘暴。第八节 大气颗粒物大气颗粒物的源和汇；大气颗粒物的粒度及表面性质；大气颗粒物的化学组成。 第九节 室内空气污染室内空气污染问题的由来；室内空气污染物的种类及危害；室内空气污染控制途径。要求：了解大气层结构，大气中的主要污染物，大气运动的基本规律。掌握污染物遵循这些规律而发生的迁移过程，大气稳定度及其判定，局地环流的形成及规律，光化学反应基础，对流层中的重要自由基及来源，重要的大气污染化学问题（温室效应、光化学烟雾、硫酸烟雾、酸雨、臭氧空洞等）及其形成机制。第三章 水环境化学（15学时）教学内容：第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态天然水的组成；水中污染物的分布；存在形态。第二节 水中无机污染物的迁移转化颗粒物与水之间的迁移；吸附等温式；水中颗粒物的聚集；溶解和沉淀平衡；氧化和还原及配合作用的原理。第三节 水中有机污染物的迁移转化分配作用和标化分配系数；挥发作用的双膜理论和亨利定律；水解作用和水解速率；直接和间接（敏化）光解作用；生物降解作用的机理。第四节 水质模型几种氧平衡模型；湖泊富营养化预测模型；有毒有机污染物的归趋模型。要求：了解颗粒物在水环境中聚集和吸附-解吸的基本原理，各类水质模型的基本原理和应用范围。掌握天然水的基本性质，水环境中的化学过程（酸碱、氧化-还原、沉淀-溶解、配合作用、分配、水解、挥发、光解、生物降解）的基本原理及其影响因素，及无机物、有机物在水环境中的迁移、转化和归宿。学会计算水体中金属各存在形态的浓度，确定各类化合物溶解度，以及天然水中各类污染物的PE有关计算及pE-pH图的制作。第四章 土壤环境化学（15学时）教学内容：第一节 土壤的结构、组成和粒级、质地土壤的含义及重要地位；土壤的纵向剖面；土壤的组成；土壤的粒级与质地。第二节 土壤的性质土壤的吸附性；土壤的酸碱性；土壤的氧化还原性。第三节 土壤污染土壤污染的概念和特点；土壤污染的类型；土壤中的主要污染物；土壤的自净作用和污染防治。第四节 重金属在土壤环境中的迁移转化土壤中重金属污染的源和汇及其存在形态；土壤对重金属的吸附作用；重金属在土壤-植物体系中的迁移；植物对重金属的耐性机制。第五节 化学农药在土壤中的迁移转化农药的分类；农药在土壤中的迁移转化；土壤中化学农药的残留和危害。第六节 氮磷肥料在土壤中的迁移转化氮素在土壤中的迁移转化；磷素在土壤中的迁移转化；氮、磷肥料对环境的影响第七节 固体废物对土壤环境的影响固体废物的概念与分类；固体废物污染危害；固体废物对土壤环境的影响；固体废物管理措施与技术政策；固体废物的处理与处置要求：了解土壤的粒级与质地分组特征，固体废物对土壤环境的影响。熟悉氮磷肥料在土壤中的迁移转化，农药在土壤中的迁移原理与主要影响因素。掌握土壤的组成、垂直剖面与基本性质（土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性），重金属污染物在土壤-植物体系中迁移的特点、影响因素及作用机制，主要农药在土壤中的转归与效应。第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性（3学时）教学内容：第一节 物质通过生物膜的方式生物膜的结构；物质通过生物膜的方式（膜孔滤过、被动扩散、被动易化扩散、主动转运及胞吞和胞饮）。第二节 污染物质在机体内的转运有机体对污染物的吸收；分布；排泄；蓄积。第三节 污染物质的生物富集、放大和积累生物富集的概念；富集速率的计算；生物放大的概念；生物积累的概念及积累速率。第四节 污染物质的生物转化生物转化中的酶、几种重要辅酶的功能；生物氧化中氢的传递；耗氧有机污染物的微生物降解；有毒有机污染物的生物转化类型和微生物降解；氮及硫、重金属元素的微生物降解、污染物质的生物转化速率。第五节 污染物质的毒性毒性的概念；毒物的毒性；毒物的联合作用机理；毒作用的过程及生物转化机制。要求：了解有关重要辅酶的功能；有毒有机污染物质生物转化的类型。熟悉典型耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解途径；微生物对污染物质的转化速率；若干元素（N、S、Hg等）的微生物转化。掌握污染物质的生物富集、放大和积累之间的关系；毒性、联合作用和致突变、致癌及抑制酶活性等作用。难点：耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解。第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应（3学时）教学内容：第一节 重金属元素重金属中汞、砷的来源、分布、迁移及环境污染效应。第二节 有机污染物有机卤化物、多环芳烃、表面活性剂的来源、迁移转化及环境污染效应。要求：了解典型污染物的来源和基本性质，熟悉它们在环境中的基本转化、归趋规律与效应。难点：典型污染物的来源及在环境中的基本转化、归趋规律与效应。四、 课程的重点和难点：第一章 绪论重点是环境化学的性质和任务；环境化学的研究特点和发展动向；POPs的概念及特点。第二章 大气环境化学重点：大气层结构；大气稳定度及其判定；局地环流；光化学反应基础；对流层中的重要自由基及来源；重要大气污染化学问题（温室效应、光化学烟雾、硫酸烟雾、酸雨、臭氧空洞等）及其形成机制。难点：光化学烟雾、硫酸烟雾、酸雨及其形成机制。第三章 水环境化学重点：天然水的基本性质；水环境中的化学过程（酸碱、氧化-还原、沉淀-溶解、配合作用、分配、水解、挥发、光解、生物降解）的基本原理及其影响因素。计算水体中金属各存在形态的浓度，确定各类金属化合物的溶解度，以及天然水中各类污染物的PE有关计算及pE-pH图的制作。难点：各类金属化合物的溶解度计算；天然水中各类污染物的PE有关计算及pE-pH图的制作。第四章 土壤环境化学重点：土壤的组成、垂直剖面与基本性质（土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性）；土壤粒级与质地分组特征；典型农药在土壤中的迁移原理与主要影响因素；重金属在土壤-植物体系中迁移规律及影响因素。难点：典型农药在土壤中的迁移原理与主要影响因素；重金属在土壤-植物体系中迁移的规律及植物耐性机制。第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性重点：几种重要辅酶的功能；典型耗氧和有毒有机污染物的微生物降解途径；若干元素（N、S、Hg等）的微生物转化；污染物质的生物富集、放大和积累之间的关系；毒性、联合作用和“三致”效应。难点：耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解；污染物致突变、致癌及抑制酶活性的作用机制。第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应重点：典型污染物（汞、砷、有机卤化物、多环芳烃、表面活性剂）的来源和基本性质，以及它们在环境中的转化、归趋规律与效应。难点：典型污染物的来源及在环境中转化、归趋规律与效应。五、实践环节 独立开课。六、 参考性教学时间安排内 容学时内 容学时绪论3土壤环境化学15大气环境化学15污染物体内运动过程及毒性3水环境化学15典型污染物的转归与效应3合计54学时六、考核方式 期末闭卷考试（笔试）+平时作业七、教材和主要参考书教材：环境化学（第二版），戴树桂编著，高教出版社，2006年。主要参考书： 1. 环境化学，王晓蓉，南京大学出版社，2001 2. 环境化学教程，邓南圣等，武汉大学出版社，2000 3. 环境化学，陶秀成 等，安徽大学出版社，1999 4. 环境化学，何燧源 等，华东理工大学，2000 5. 环境化学，樊邦棠，浙江大学出版社，1991 6. 环境化学导论，王麟生 等，华东师范大学出版社，2001 7. 土壤环境元素化学，王云 等，中国环境科学出版社，1995 8.Chemistry for Environmental Engineering，McGraw-Hill,清华大学出版社,2003.3 9