《环境化学》课程教学大纲

1、环境化学课程教学大纲课程英文名称：Environmental Chemistry课程编号：HZ161470课程类别：专业基础课程课程性质：必修学 分：2学 时：32（理论学时）适用专业：环境工程开课部门：环境与资源学院后续课程：环境工程原理、水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理与处置等一、课程目标通过本课程的学习，使学生具备下列能力：1. 掌握大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、生物体内污染物质的运动过程及毒性、典型污染物在环境各圈层中的转归与效应、受污染环境的修复和绿色化学的基本原理与应用等。2.阐述污染物在大气、水、岩石、生物各圈层环境介质中迁移转化过程所涉及的污染化学问题及

2、其效应为主线，较全面深入地阐明基本原理、环境化学相关交叉学科的知识。二、课程目标与毕业要求的对应关系课程目标指标点毕业要求毕业要求达成的教学环节课程目标11.2理解化学基础知识在环境工程问题解决中的意义并掌握其基本运用。1 工程知识：掌握从事环境工程技术工作所需的扎实的数学、自然科学、工程科学基础知识和专业知识，并能将上述知识用于解决复杂环境工程问题。（1）在课程中引入实际案例，强调各知识要点在解决复杂工程问题中的作用，理解化学基础知识在环境工程问题解决中的作用。（2）通过课程讲授、课后作业等强化各知识要点，让学生能够掌握从事环境工程技术工作所需的扎实的数学、自然科学、工程科学基础知识和专业知

3、识。（3）通过课堂讨论、课后文献查阅，引导学生跟踪环境领域前沿动态。课程目标22.1能够将数学、物理、化学、生物学、工程科学基本原理运用到复杂环境工程问题的识别和表述。2 问题分析：具备识别、表达、分析复杂环境工程问题的能力，并能通过信息查询、文献检索对复杂环境环境工程问题进行分析以获得有效结论。通过课程讲授、课堂讨论、信息查询、课后文献查阅等，使学生具备识别、表达、分析复杂环境工程问题的能力，并能够将数学、物理、化学、生物学、工程科学的基本原理运用到工程问题中。三、课程教学内容及安排第一章 绪论1、教学目标掌握环境化学在解决环境问题上的地位和作用，环境化学的研究内容、特点和发展动向，环境中主

4、要污染物的类别及其在环境各圈层中的迁移转换过程。2、教学内容教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点环境化学11.2环境问题、环境污染物的类别、环境效应及其影响因素、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程22.13、教学要求理解环境化学的定义、内容和特点。掌握对现代环境问题认识的发展以及对环境化学提出的任务。明确学习环境化学课程的目的。4、重点难点重点：环境化学的研究内容、特点和发展动向。环境化学在环境科学中和解决环境问题上的地位和作用。主要环境污染物在环境各圈层中的迁移转换过程。难点：主要环境污染物在环境各圈层中的迁移转换过程。5、教学活动课前预习：环境化学的概念、环境污染物的类别等。课堂讲授：环

5、境化学在解决环境问题上的地位和作用，环境化学的研究内容、特点和发展动向，主要污染物在环境各圈层中的迁移转换过程。课堂讨论：人类当前面临的环境问题。习题作业：环境化学的任务、内容、特点及其发展动向，主要污染物在环境各圈层间的迁移转化过程。第二章 大气环境化学1、教学目标掌握大气结构、大气中的主要污染物及其迁移、光化学反应基础、重要的大气污染化学问题及其形成机制。2、教学内容教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点大气的主要成分、大气中的主要污染物、自由基化学基础、光化学反应基础、大气颗粒物的化学组成。11.2大气层的结构、辐射逆温层、大气稳定度、大气污染数学模式、影响大气污染物迁移的因素、大气中重

6、要自由基的来源、氮氧化物的转化、碳氢化合物的转化、光化学烟雾、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染、酸性降水、温室气体和温室效应、臭氧层的形成与耗损、大气颗粒物的来源与消除、大气颗粒物的粒径分布、大气颗粒物来源的识别、大气颗粒物中的PM2.5。22.13、教学要求了解大气的层结结构、大气中的主要污染物、大气运动的基本规律。掌握污染物遵循相关规律而发生的迁移过程。掌握重要污染物参与光化学雾烟和硫酸型烟雾的形成过程和机理。了解大气污染的数学模式和酸雨、温室效应、臭氧层破坏等全球性环境问题。4、重点难点重点：污染物遵循相关规律而发生的迁移过程。重要污染物参与光化学雾烟和硫酸型烟雾的形成过程和机理。难点：重

7、要污染物参与光化学雾烟和硫酸型烟雾的形成过程和机理。5、教学活动课前预习：大气的主要成分、大气中的主要污染物、大气颗粒物的化学组成、大气层的结构、大气颗粒物的粒径分布。课堂讲授：自由基化学基础、光化学反应基础、辐射逆温层、大气稳定度、大气污染数学模式、影响大气污染物迁移的因素、大气中重要自由基的来源、氮氧化物的转化、碳氢化合物的转化、光化学烟雾、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染、臭氧层的形成与耗损、大气颗粒物的消除、大气颗粒物来源的识别、大气颗粒物中的PM2.5。课堂讨论：酸性降水、温室气体、温室效应、大气颗粒物的来源。习题作业：大气中的重要污染物、影响大气中污染物迁移的主要因素、大气中的重要自

8、由基、大气中的碳氢化合物、烃类在光化学烟雾形成过程中的作用、大气中SO2氧化的途径、酸雨的形成及其影响因素等、大气颗粒物中多环芳烃的存在状态及其危害、臭氧层破坏的机理等。第三章 水环境化学1、教学目标掌握天然水的基本特征、水中重要污染物存在形态及分布、污染物在水环境中的迁移转化的基本原理以及水质模型。2、教学内容教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点天然水的基本性质、水体中金属的存在形态、天然水中各类污染物的pE值。11.2颗粒物在水环境中聚集和吸附-解吸原理、无机污染物在水环境中的迁移转化过程（沉淀-溶解、氧化还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉降）、有机污染物在水体中的迁移转化过程（分配作

9、用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物降解作用）、水质模型的基本原理和应用。22.13、教学要求了解天然水的基本性质、颗粒物在水环境中聚集和吸附-解吸的基本原理。掌握无机污染物在水环境中进行沉淀-溶解、氧化还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉降等迁移转化过程的基本原理。运用各原理计算水体中金属存在形态，确定各类化合物溶解度，以及天然水中各类污染物的pE计算等。掌握有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的计算方法。了解各类水质模型的基本原理和应用范围。4、重点难点重点：无机污染物在水环境中的迁移转化（沉淀-溶解、氧化还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝

10、-沉降）。有机污染物在水体中的迁移转化（分配作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物降解作用）。水质模型的基本原理和应用范围。难点：水中污染物的迁移转化。5、教学活动课前预习：天然水的基本性质、水体中金属的存在形态。课堂讲授：天然水中各类污染物的pE值、颗粒物在水环境中聚集和吸附-解吸原理、无机污染物在水环境中的迁移转化过程、有机污染物在水体中的迁移转化过程、水质模型的基本原理和应用。课堂讨论：水中污染物的分布和存在形态、水中营养元素及富营养化。习题作业：水中主要有机和无机污染物的分布和存在形态、表面吸附、离子交换吸附和专属吸附作用的概念、腐殖质分类及其在环境中的作用、有机配体对重金属迁移的影

11、响、污染物在水环境中的迁移转化、有机物水环境归趋模式的基本原理等。第四章 土壤环境化学1、教学目标掌握土壤的组成及性质、污染物在土壤-植物体系中的迁移及其作用机制、主要农药和重金属在土壤中的迁移、转化与归趋。2、教学内容教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点土壤组成、土壤酸碱性、土壤的氧化还原性。11.2土壤的粒级分组与质地分组、土壤吸附性、影响重金属在土壤-植物体系中迁移的因素、重金属在土壤-植物体系中的迁移转化规律、重金属在土壤中的积累和迁移转化、植物对重金属污染产生耐性的机制、土壤中农药的迁移、非离子型农药与土壤有机质的作用、典型农药在土壤中的迁移转化。22.13、教学要求了解土壤的组成

12、与性质、土壤的粒级与质地分组特性。了解污染物在土壤-植物体系中迁移的特点、影响因素及作用机制。掌握土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性。掌握重金属离子和农药在土壤中的迁移转化过程、影响因素及其效应。4、重点难点重点：重金属在土壤中的积累和迁移转化。植物对重金属污染产生耐性的机制。典型农药在土壤中的迁移转化。重金属在土壤-植物体系中的迁移转化及其影响因素。难点：重金属离子和农药在土壤中的迁移转化及其影响因素。5、教学活动课前预习：了解土壤组成、土壤酸碱性、土壤的氧化还原性、土壤吸附性等。课堂讲授：土壤的粒级分组与质地分组、重金属在土壤中的积累和迁移转化、重金属在土壤-植物体系中的迁移转化及其影响因素、

13、植物对重金属污染产生耐性的机制、农药在土壤中的迁移转化、非离子型农药与土壤有机质的相互作用。课堂讨论：土壤酸碱性、土壤的污染。习题作业：活性酸度与潜在酸度、土壤的缓冲作用、盐基饱和度对土壤性质的影响、土壤中重金属向植物体内转移的主要方式及影响因素、植物对重金属污染产生耐受性作用的主要机制、影响农药在土壤中扩散和质体流动的因素等。第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性1、教学目标掌握污染物质与生物机体之间的相互作用，涉及机体对污染物质的吸收、分布、转化、排泄等过程和污染物质对机体毒性。2、教学内容教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点生物氧化中的氢传递过程、毒物的毒性、毒作用的生物化学机制、氮

14、及硫的微生物转化。11.2生物膜的结构、物质通过生物膜的方式、污染物质在机体内的转运（吸收、分布、排泄、蓄积）、污染物质的生物富集、放大和积累、生物转化中的酶、若干重要辅酶的功能、耗氧有机污染物质的微生物降解、有毒有机污染物质生物转化类型、有毒有机污染物质的微生物降解、重金属元素的微生物转化、污染物质的生物转化速率、毒物的联合作用、毒作用的过程、有机物的定量结构与活性关系（Hansch分析法、分子连接性指数法、量化参数在QSAR研究中的应用、比较分子力场分析方法）。22.13、教学要求掌握污染物质的生物富集、放大和积累。掌握耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解、若干元素的微生物转化、微生物对污染

15、物质的转化速率。了解毒物的毒性、联合作用和致突变、致癌及抑制酶活性等作用。掌握定量构效关系中几种应用的分析方法。阐明重要辅酶的功能、有毒有机污染物质生物转化的类型。4、重点难点重点：物质通过生物膜的方式、污染物质在机体内的转运。污染物质的生物富集、放大和积累。耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解。污染物质生物转化及其速率。有机物的定量结构与活性关系。难点：耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解、微生物对污染物质的转化速率。5、教学活动课前预习：毒物的毒性、生物膜的结构、物质通过生物膜的方式。课堂讲授：生物氧化中的氢传递过程、毒作用的生物化学机制、氮及硫的微生物转化、污染物质在机体内的转运、若干重要辅

16、酶的功能、耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解、有毒有机污染物质生物转化类型、重金属元素的微生物转化、污染物质的生物转化速率、有机物定量结构与活性关系等。课堂讨论：污染物质的生物富集、放大和积累，毒物的联合作用。习题作业：物质通过生物膜的方式、污染物质在机体内的转运、生物富集、生物放大、生物积累、耗氧和有毒有机污染物的微生物降解、有毒有机污染物生物转化类型、重金属元素的微生物转化、毒物的联合作用、用于有机物定量结构与活性关系的方法等。第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应1、教学目标掌握以重金属、持久性有机污染物为代表的持久性有毒污染物等典型污染物在各圈层中的转归与效应。2、教学内容教学内

17、容支撑课程目标支撑毕业要求指标点污染物（重金属：汞、镉、铬、砷；有机污染物：持久性有机污染物、有机卤代物、多环芳烃和表面活性剂）的化学结构和转化。11.2污染物在多介质多界面环境中的传输，环境中重金属元素（汞、镉、铬、砷）的来源、分布、迁移与生物效应，有机污染物（持久性有机污染物、有机卤代物、多环芳烃和表面活性剂）的来源、分布、迁移、转化与生物效应。22.13、教学要求了解持久性有毒污染物（如重金属、持久性有机污染物等）的来源、用途和基本性质。掌握重金属、持久性有机污染物为代表的持久性有毒污染物在环境中的基本转化、归趋规律与效应。4、重点难点重点：污染物在多介质多界面环境中的传输。环境中重金属

18、元素的来源、分布、迁移与生物效应。环境中有机污染物的来源、分布、迁移、转化与生物效应。难点：掌握重金属、持久性有机污染物为代表的持久性有毒污染物在环境中的转化、归趋与效应。5、教学活动课前预习：环境中的重金属、有机污染物等。课堂讲授：污染物的化学结构和转化，污染物在多介质多界面环境中的传输，环境中重金属元素的来源、分布、迁移与生物效应，有机污染物的来源、分布、迁移、转化与生物效应等。课堂讨论：环境中的重金属和有机污染问题。习题作业：砷在环境中存在的主要化学形态及其转化途径，多氯联苯在环境中的分布、迁移和转化，多环芳烃产生与污染来源，表面活性剂的类型及其对环境和人体健康的危害等。第七章 受污染环

19、境的修复1、教学目标掌握微生物修复、植物修复、化学氧化、电动力学修复、可渗透反应格栅、表面活性剂及共溶剂淋洗等修复技术的基本概念及原理、子技术类型以及污染物得以去除的化学原理、环境影响因素、各技术的优缺点及适用范围等。2、教学内容教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点化学氧化技术（高锰酸钾氧化法、臭氧氧化技术、过氧化氢及Fenton氧化技术）电动力学修复基本原理、表面活性剂及共溶剂淋洗技术基本原理和影响因素。11.2影响微生物修复效率的因素、强化生物修复的主要类型、生物修复的优缺点、植物修复重金属污染的过程和机理、植物修复有机污染物的过程和机理、化学氧化技术（高锰酸钾氧化法、臭氧氧化技术、过氧

20、化氢及Fenton氧化技术）电动力学修复影响因素和联用技术、地下水修复的可渗透反应格栅技术。22.13、教学要求了解各技术适用的污染物及介质。掌握主要修复技术的基本原理、修复过程中污染物的降解和消除过程以及影响因素。4、重点难点重点：影响微生物修复效率的因素、强化生物修复的主要类型及其优缺点。植物修复重金属污染和有机污染物的过程和机理。化学氧化技术电动力学修复基本原理、影响因素和联用技术。表面活性剂及共溶剂淋洗技术基本原理和影响因素。难点：植物修复重金属污染和有机污染物的过程和机理。5、教学活动课前预习：微生物修复、植物修复、化学氧化、电动力学修复、可渗透反应格栅、表面活性剂及共溶剂淋洗等修复

21、技术的基本概念。课堂讲授：影响微生物修复效率的因素、生物修复主要类型及其优缺点、植物修复重金属污染和有机污染物的过程和机理、化学氧化技术（高锰酸钾氧化法、臭氧氧化技术、过氧化氢及Fenton氧化技术）电动力学修复影响因素和联用技术、地下水修复的可渗透反应格栅技术、表面活性剂及共溶剂淋洗技术基本原理和影响因素等。课堂讨论：你所了解的受污染环境的修复案例。习题作业：微生物修复所需的环境条件、微生物原位和异位修复技术、植物修复重金属的主要过程及其耐受重金属危害的机理、臭氧与有机污染物反应的主要机理、腐殖质对Fenton氧化效率的影响、表面活性剂促进污染物移动的主要机理。第八章 绿色化学的基本原理与应

22、用1、教学目标理解和体会绿色化学的重要学术意义和实用价值，掌握绿色化学的原理、应用及其解决实际问题的学术思路。2、教学内容教学内容支撑课程目标支撑毕业要求指标点绿色化学与绿色工程、绿色化学的应用。11.2绿色化学的诞生、绿色化学的定义和发展简史、绿色化学的12条原理及特点、工业生态学原理、绿色化学的主要研究方向。22.13、教学要求掌握绿色化学的12条原理及其与绿色工程和工业生态学原理的联系。明确绿色化学的主要研究方向等。认识绿色化学在保护生态环境、促进可持续发展方面的作用。4、重点难点重点：绿色化学的主要研究方向。绿色化学的12条原理及特点。绿色化学12条原理与绿色工程、工业生态学原理的联系。难点：绿色化学12条原理的实质核心及各条原理的相互关系。5、教学活动课前预习：绿色化学的诞生、绿色化学的定义和发展简史。课堂讲授：绿色化学的12条原理及特点、工业生态学原理、绿色化学的主要研究方向、绿色化学与绿色工程、绿色化学的应用等。课堂讨论：绿色化学的诞生和发展简史。习题作业：绿色化学12条