环境化学课程教学大纲.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请 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第一章 绪论主要内容：1.1 环境与环境问题1.1.1 相关概念1.1.2 环境问题的发展历程1.1.3 世界八大公害1.1.4 当前主要环境问题1.2 环境化学1.2.1 环境化学的学科形成和性质1.2.2 环境化学的任务、研究内容和特点1.2.3 环境化学的发展动向1.2.4 环境化学的研究方法1.3 环境污染物1.3.1环境污染物的类别1.3.2 持久性有机污染物（POPs） POPs的特性、种类及对环境安全的危害，降低POPs对我国环境安全威胁的途径。1.3.3 环境效应 物理效应、化学效应、生物效应。1.3.4 环境污染物的迁移转化 迁移与转化概念的区别与联系。 重点：环境问题的发展历；全球面临的主要环境问题；环境化学的性质、任务和特点；POPs的特性（概念）；环境效应，环境污染物迁移与转化概念的区别与联系。 难点：世界八大公害事件的成因机制；环境污染物迁移与转化概念的区别。2学时2 第二章 大气环境化学 第一节 大气组成及其主要污染物2.1 大气的结构与组成 2.1.1 大气的结构 2.1.2 大气的组成 2.1.3 大气组分的停留时间 2.1.4 大气组分的源和汇 2.1.5 大气-地球的能量平2.2 大气污染物 2.2.1 大气污染物的类别及浓度表示 2.2.1.1 大气污染及大气污染物 2.2.1.2 大气污染物分类 1）按物理状态：气态污染物（约占90%）和大气颗粒物（占10%）。 2）按形成过程：一次污染物和二次污染物。 3）按化学组成。 2.2.1.3 大气污染物浓度表示方法 混合比单位表示法；单位体积大气内物质的质量表示法；单位体积内物质的数量表示法。 2.2.2 主要大气污染物及其循环 2.2.2.1 含硫化合物（H2S、SO2、SO3、H2SO4、SO42-、C2H5SH、CS2等） 2.2.2.2 含氮化合物（N2O、NO、NO2、NH3、HNO2、HNO3、NO3- 等） 2.2.2.3 碳氧化物（CO、CO2） 2.2.2.4 碳氢化合物（CH4及非甲烷烃） 2.2.2.5 卤素化合物（卤代烃、无机氯化物和氟化物） 2.2.2.6 光化学氧化剂（O3、PAN、醛类等） 重点：大气的组成；大气的结构；大气污染物的分类；大气污染物浓度表示方法及换算。 难点：大气污染物浓度表示方法及各单位之间的换算；主要大气污染物及其循环。2学时3 第二章 大气环境化学 第二节 大气中污染物的迁移转化（1）2.3 影响大气污染物迁移的因素 2.3.1 几个概念：大气垂直递减率（r）和干绝热直减率（rd）、逆温、大气稳定度及判断。 2.3.2 影响大气污染物迁移的因素 风（大气的水平运动）；湍流（大气的无规则运动）；天气形势；地理地势。2.4 光化学反应基础 2.4.1 光化学反应的一般过程 2.4.2 光化学反应的效率：光量子产率的概念。 2.4.3 大气中重要吸光物质的光离解 O2和N2、O3、NO、醛、HNO2和HNO3的光离解及SO2对光的吸收。 2.5 对流层中的重要自由基及来源 2.5.1 自由基及自由基反应 2.5.2 大气中的主要自由基及来源 大气中的主要自由基有 HO，HO2，R，RO，RO2等。 重点：影响大气污染物扩散的主要局地环流及其成因；大气垂直递减率（r）、干绝热直减率（rd）与大气稳定度的关系及大气稳定度的判断；光化学反应的一般过程；自由基及自由基反应；大气中的主要自由基及来源；爱因斯坦光子能量公式（E=hc/）的应用。 难点：影响大气污染物扩散的主要局地环流的成因；大气稳定度的判断；爱因斯坦光子能量公式（E=hc/）的应用。2学时4 第二章 大气环境化学 第三节 大气中污染物的迁移转化（2）2.6 大气中重要污染物的化学转化 2.6.1 氮氧化物（NOx）的转化 2.6.1.1 NO、NO2和O3的基本光化学循环 2.6.1.2 NOx的气相转化 2.6.1.3 NOx的液相转化 2.6.2 碳氢化合物（CH）的转化烷烃、烯烃及其他烃类化合物与OH、O及O3等的反应过程及规律。 2.6.3 SOx的转化 包括气相（SO2的直接光氧化、O氧化及自由基氧化）和液相转化。 2.7 几种重要的大气环境问题及形成机制 2.7.1 光化学烟雾 光化学烟雾的概念、形成条件、特征和危害、形成机理、控制对策等。2.7.2硫酸烟雾 硫酸烟雾的概念及形成条件、形成机制及烟雾特征，硫酸烟雾与光化学烟雾的比较。 2.7.3酸雨 酸性降水“酸雨”概念的提出、酸雨的形成、酸雨的化学组成、酸雨中的关键性离子组 分、影响酸雨形成的因素、酸雨的危害、酸雨控制对策。2.7.4温室效应 温室效应及温室气体的概念、温室气体的主要来源、温室效应的危害及控制措施。 2.7.5臭氧层损耗 平流层中O3形成与损耗的化学反应、南极臭氧洞的发现、全球臭氧变化趋势、臭氧层损耗对环境的影响及控制措施。 重点：NOx和碳氢化合物（CH）的气相转化；光化学烟雾的形成条件、特征、形成机理；硫酸烟雾的形成条件、形成机制及烟雾特征；酸雨pH界限的提出、形成机制、影响酸雨形成的因素、酸雨的危害；温室气体的主要来源、温室效应的危害；臭氧层损耗机制及对环境的影响。 难点：NOx的光化学循环；光化学烟雾的形成机理；酸雨 pH界限的提出；平流层中O3形成与损耗的化学反应。 2学时5 第二章 大气环境化学 第四节 大气颗粒物2.8 大气颗粒物 2.8.1 大气颗粒物源和汇 源：天然和人为源；汇：干、湿沉降及其机制。 2.8.2 大气颗粒物的粒度及表面性质 大气颗粒物的粒度-空气动力学直径；大气颗粒物的三模态；大气颗粒物按粒度的工程 分类；大气颗粒物的表面性质：成核作用，粘合和吸着。2.8.3 大气颗粒物的化学组成 无机颗粒物的成分主要由其形成过程决定。有机颗粒物组成及来源复杂，主要人为源。 2.8.4 大气颗粒物来源识别 主要有富集因子法和化学元素平衡法。 2.9 室内空气污染 2.9.1 室内空气污染问题的由来 2.9.2 室内空气污染物的种类及危害 2.9.3 室内空气污染控制途径 重点：大气颗粒物的化学组成和来源识别；大气颗粒物的三模态、按粒度的工程分类。 难点：大气颗粒物的来源识别；大气颗粒物的三模态及其主要源和汇。 2学时6 第三章 水环境化学第一节 天然水3.1 天然水的组成及性质 3.1.1 天然水的组成 天然水中的主要离子组成（主要八大离子及来源过程）；天然水中的金属离子；天然水中的溶解性气体（溶解度计算）、有机质（主要为腐殖质）、微量元素、水生生物等。3.1.2 天然水的基本性质：碳酸平衡，碱度和酸度，缓冲能力，硬度 水体的碳酸平衡（包括封闭和开放碳酸体系）；酸碱度的概念及有关计算；水体的缓冲 能力；水体硬度的概念及单位换算。 3.2 水体污染概论 水体污染及水体自净；水体污染物的类别和危害；优先污染物的概念及我国水体中优先 污染物黑名单；水中污染物的分布和存在形态。 重点：天然水中主要八大离子；溶解性气体溶解度的求法及温度的影响；腐殖质的分类；碳酸平衡（包括封闭和开放碳酸体系）；水体酸碱度及缓冲能力的有关计算。 难点：溶解性气体溶解度的求法（亨利定律）及温度的影响碳酸平衡（包括封闭和开放碳酸体系）；水体酸碱度及缓冲能力的有关计算。2学时7第三章 水环境化学第二节 水中无机污染物的迁移转化3.3 水中无机污染物的迁移转化 3.3.1沉淀溶解 重金属在水中的沉淀溶解平衡（包括氢氧化物、碳酸盐、硫化物的溶解度计算，lgc-pH 图的绘制方法及基本规律）。 3.3.2氧化还原电子活度的概念；电子活度与PE的关系；PE和氧化还原电位的关系；氧化还原反应的Nernst（能斯特）方程及有关计算：pE0与E0、pE0与lgK 之间的关系；G与E、pE之间的关系；天然水的pE-pH图及其绘制；天然水的pE和决定电位的概念及有关计算；水体pE对元素形态的影响（以Fe和N为例）。 3.3.3配合作用 水体中包括羟基、氯离子等配位体对重金属离子的配合作用及有关计算；腐殖质的分类（富里酸、腐殖酸和腐黑物）及对重金属在水环境中迁移转化的影响。3.3.4 水中颗粒物的吸附-解吸作用 天然水体颗粒物的主要类别，颗粒物对重金属的吸附解吸作用，吸附作用分类（表 面吸附、离子交换吸附和专属吸附的特点及区别），吸附等温线及各吸附等温式（H、F和L等温式）及式中各量的物理意义及有关计算。 重点：沉淀溶解和氧化还原平衡过程的有关计算；天然水决定电位的有关计算；腐殖质的分类；金属不同形态配离子含量的计算；吸附的类型；常见的吸附等温式及有关计算。 难点：沉淀溶解和氧化还原平衡过程的有关计算；水体的pE-pH图的制作；金属不同形态配离子含量的计算（关键是值计算）；常见吸附等温式及有关计算。2学时8第三章 水环境化学第三节 水中有机污染物的迁移转化3.4 水中有机污染物的迁移转化 3.4.1 颗粒物的吸附作用 有机物在土壤（沉积物）/水体系中的分配理论，分配系数，标化分配系数及有关计算。 3.4.2 挥发作用挥发速率及其半衰期。 3.4.3 水解作用 水解速率及其半衰期（注意考虑颗粒物吸附作用的影响）。 3.4.4 光解作用 光解作用：三种光解途径的区别，光解速率，影响光解速率的环境条件。3.4.5生物富集作用 生物富集及生物富集系数（BCF），影响生物富集的因素，生物富集、生物放大和生物积累的概念区别。 3.4.6微生物降解 生长代谢及共代谢的概念及区别，微生物降解速率方程。 3.4.7 有机物的总消失速率 有机物的总速率及其半衰期（注意考虑颗粒物吸附作用的影响）。 重点：分配理论及有关计算；水中有机物挥发、水解、光解速率及其半衰期的计算； 三种光解途径的区别；生物富集、生物放大和生物积累的概念；两种生物降解模式的区别；水中有机物生物 降解速率、总消失速率及其半衰期的计算。 难点：分配理论及有关计算；水中有机物挥发、水解、光解速率及其半衰期的计算； 三种光解途径的区别；两种生物降解模式的区别；水中有机物总消失速率及其半衰期的计算。2学时9第三章 水环境化学第四节 水质模型3.5 水体富营养化 3.5.1 水体富营养化的概念 3.5.2 水体富营养化的评价指标 3.5.3 水体富营养化评价指标间的关系 3.5.4 水体富营养化富营养化对水质的影响和危害 3.5.5 水体富营养化的防治 3.6 水质模型 3.6.1河流中的基本水质问题 污染物与河水的混合，生化分解，大气复氧，光合作用，藻类的呼吸作用，底栖动物和沉淀 物的耗氧。 3.6.2单一河段水质模型SP模型、托马斯模型及其应用，康布模型和欧康奈尔模型（仅了解）。 3.6.3湖泊和水库的水质模型 湖泊和水库的水质特征，湖泊和水库的完全混合箱式水质模型。 重点：单一河段水质模型、SP模型、托马斯模型及其应用。 难点：单一河段水质模型、SP模型、托马斯模型及其应用。2学时10 第四章 土壤环境化学第一节 土壤组成与性质4.1 土壤圈土壤圈特点：（1）永恒的物质循环与能量交换 （2）最活跃、最富生命力的圈层（3）对环境的交互作用（净化污染） （4）记忆块与基因库4.2 土壤污染4.2.1 土壤污染的概念 4.2.2 土壤污染的表现形式 4.2.3 土壤污染的特点 4.2.4 土壤污染现状4.3 土壤的组成与性质4.3.1 土壤剖面结构覆盖层、淋溶层、淀积层、母质层、基岩。4.3.2 土壤组成4.3.2.1 土壤固相固相主要有土壤矿物质，有机质和生物。4.3.2.2 土壤液相大气降水、灌溉和地下水等。4.3.2.3 土壤气相4.3.3 土壤性质4.3.3.1 土壤粒级及质地4.3.3.2 土壤吸附性4.3.3.3 土壤胶体的性质土壤胶体具有极大的比表面积和表面能；土壤胶体的电性；土壤胶体的凝聚性和分散性；土壤胶体的离子交换吸附。 重点：土壤的剖面构型；土壤的组成；土壤粒级与质地；土壤胶体带电的原因。 难点：土壤的剖面构型；土壤的组成；土壤粒级与质地；土壤土壤胶体带电。2学时11 第四章 土壤环境化学第二节 金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制4.3.3.4 土壤酸碱性土壤酸度（活性酸度、潜性酸度），土壤碱度。4.3.3.5 土壤缓冲性能4.3.3.6 土壤的氧化还原性4.4 重金属在土壤环境中的迁移转化 4.4.1 土壤中重金属污染的源和汇及其存在形态 4.4.2 土壤对重金属的吸附作用 4.4.3 重金属在土壤-植物体系中的迁移 4.4.4 植物对重金属的耐性机制 重点：影响土壤阳离子交换作用的因素；土壤活性酸度与潜性酸度的关系；土壤的缓冲作用；重金属的存在形态；土壤对重金属的吸附作用。 难点：及土壤具有缓冲作用的原因；土壤中植物对重金属具有耐性的可能原因。2学时12 第四章 土壤环境化学第三节 土壤中农药的迁移转化4.5 化学农药在土壤中的迁移转化 4.5.1 农药的分类根据防治对象、毒性及化学结构分类。 4.5.2 农药在土壤中的迁移转化 土壤中农药的迁移、土壤吸附农药的机理、按还原、氧化和脱氯化氢的DDT的生物代谢机理。 4.5.3 土壤中化学农药的残留和危害 各类农药在土壤中的半减期，土壤中农药降解途径，农药开发新趋势。 4.6 氮磷肥料在土壤中的迁移转化4.6.1 氮素在土壤中的迁移转化 4.6.2 磷素在土壤中的迁移转化 4.6.3 氮、磷肥料对环境的影响 4.7 固体废物对土壤环境的影响固体废物的概念、分类与危害，固体废物对土壤环境的影响，固体废物的处理与处置等。 重点：土壤中氮、磷的形态；土壤吸附农药的机理；土壤中典型农药 DDT的降解途径。 难点：土壤中氮、磷的形态；土壤吸附农药的机理；土壤中典型农药 DDT的降解途径。2学时13 第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性第一节 污染物质的生物转化（1）5.1 生物环境与生态系统 5.2 物质通过生物膜的方式 5.2.1 生物膜的结构5.2.2 物质通过膜的五种方式膜孔过滤、被动扩散、被动异化扩散、主动转运、包吞和包饮。5.3 污染物质在机体内的转运 吸收、 分布、排泄、蓄积。5.4 污染物质的生物富集、放大和积累 5.4.1 生物富集5.4.2 生物放大5.4.3 生物积累 重点：被动扩散、主动转运的区别；辅酶的定义和作用；五种辅酶的简写和作用。 难点：被动扩散、主动转运的区别；辅酶的定义和作用；五种辅酶的简写和作用。2学时14 第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性第一节 污染物质的生物转化（2）5.5 污染物质的生物转化 5.5.1 生物转化中的酶 5.5.2 若干重要辅酶的功能 5.5.3 生物氧化中的氢传递过程 5.5.4 耗氧有机污染物的微生物降解 三羧酸循环过程和意义；氧化途径；混合功能氧化酶的作用，结合反应的作用；耗氧有 机物糖、蛋白质和脂肪的微生物降解；甲烷发酵过程。 5.5.5 有毒有机污染物质生物转化类型 有毒有机污染物的生物转化类型：氧化、还原、水解、结合四种。 5.5.6 有毒有机污染物质的微生物降解 有毒有机污染物的微生物降解：烷烃、烯烃和芳香化合物。5.5.7 氮和硫的微生物转化氮的主要形态和氮的转化（同化、氨化、硝化、反硝化、固氮），硫的主要形态和硫的转化 （降解、硫化、反硫化）。 5.5.8 重金属元素的微生物转化 Hg、As、Fe、Se 的微生物转化过程，尤其是汞和砷的甲基化和去甲基化过程及环境意义。 重点：三羧酸循环过程和意义；糖、蛋白质和脂肪的微生物降解；烷烃的降解途径和烃类及其衍生物降解的规律。 难点：生物氧化中氢传递过程的理解；三羧酸循环过程；氧化途径；Hg、As、Fe、Se 的微生物转化过程；化合物的降解途径和判定化合物降解快慢。2学时15 第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性第一节 污染物质的毒性5.6 污染物质的生物转化速率 酶促反应的米氏方程，酶促反应的影响因素（pH值、温度、抑制剂）；微生物好氧降解的 一级反应速率方程，微生物反应速率的影响因素（结构、微生物种类、温度、pH）。5.7 污染物质的毒性 5.7.1 毒物 5.7.2 毒物的毒性 5.7.3 毒物的联合作用 5.7.4 毒作用的过程 5.7.5 毒作用的生物化学机制 毒物的概念和毒性影响因素，毒作用的分类和定量指标（ED50，EC50，LC50，LD50），毒物的四种联合作用（协同作用、相加作用、独立作用、拮抗作用），毒作用的三个过程，毒作 用的四种生物化学机制（酶活性抑制、致突变、致癌、致畸），致癌物的类别和概念，致癌 的始发机制，有机物的定量结构与活性相关。 重点：ED50，EC50，LC50，LD50概念；联合作用的种类；致癌的始发机制 难点：米氏方程