环境化学及实验

《环境化学》教学大纲课程编号：097007课程名称：环境化学（EnvironmentChemistry）课程类型：专业课学时/学分：32/2先修课程：无机化学、分析化学、有机化学和物理化学适用专业：化学开课系或教研室：化学与化工系一、课程的性质和任务1．课程性质：本课程为化学专业本科生开设的一门专业课程，为学生提供必要的环境化学的知识。本课程的先修课程是无机化学、分析化学和有机化学。2.课程任务：本课程使学生重点掌握大气环境化学、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、典型污染在环境各圈层中的转归与效应等基本原理、基本知识和环境化学相关交叉学科的知识，掌握受污染环境的修复的基本知识和基本技能，了解绿色化学的基本原理和在现实中的典型应用。二、课程教学的基本要求本课的教学环节包括：课堂讲授、学生自学、习题、答疑、期末考试。通过上述环节，要求学生了解和掌握各类污染物质在大气、水、土壤以及生物机体内的迁移转化过程，产生效应的基本原理和防治的基本方法。本课程课堂讲授32学时（具体按当年教学计划而定），考核方式为可采取闭卷考试、开卷考试、撰写课程论文的形式进行。总评成绩：考试占９0％、平时作业占10%三、课程教学内容（一）结论环境问题，环境化学；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简介。（二）大气环境化学※１．大气温度层结，辐射逆温层，气绝热过程和干绝热递减率，大气稳定度，影响大气污染物迁移的因素；※２．光化学反应基础，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※３．光化学烟雾型污染，酸性降水，大气颗粒物，温室气体和温室效应，臭氧层的形成与耗损。（三）水环境化学１．天然水的基本特征２．水中污染物的分布与存在形态，水中无机污染物的迁移转化※３．颗粒物与水之间的迁移，水中颗粒物的聚集，溶解和沉淀，氧化-还原，配合作用※４．水中有机污染物的迁移的分配作用，挥发作用，水解作用，光解作用，生物降解作用。（四）土壤环境化学１．土壤组成，土壤的粒级分组与质地分组※２．土壤吸附性，土壤酸碱性，土壤的氧化还原性；※３．污染物在土壤-植物体系中的迁移，植物对重金属污染产生耐性的几种机制；土壤中农药的迁移，典型农药在土壤中的迁移转化。（五）生物体内污染物质的运动过程及毒性１．生物膜的结构，物质通过生物的方式※２．污染物质在机体内的吸收、分布、排泄、蓄积；污染物质的生物富集，生物放大，生物积累４．污染物质生物转化中的酶，若干重要辅酶的功能，生物氧化中的氢传递过程，※５．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，氮及硫的微生物转化，重金属元素的微生物转化，污染物质的生物转化速率※６．毒物，毒物的毒性，毒物的联合作用，毒作用的过程，毒作用的生物化学机制。（六）典型污染物在环境各圈层中的转归与效应※１．汞，砷；※２．有机卤代物，多环芳烃，表面活性剂。（七）受污染环境的修复植物修复技术；化学氧化技术；电动力学修复；地下水修复的可渗透格栅技术；表面活性剂及共溶淋洗技术。（八）绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理；绿色化学的应用四、学时分配表章序内容课时备注（一）（二）（三）（四）（五）（六）（七）（八）结论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绿色化学的基本原理与应用2６８6423１五、教材及教学参考书教材：《环境化学》第二版主编：戴树桂出版社：高等教育出版社，2008；参考书：《环境化学》主编：王晓蓉出版社：高等教育出版社，1993；《环境化学》主编：陶秀成出版社：高等教育出版社，2002《环境化学》主编：ManahanSE.陈甫华等译，戴树桂校出版社：南开大学出版社，1993；《环境化学实验》教学大纲课程编号：097008课程名称：环境化学实验（ExperimentofEnvironmentChemistry）课程类型：专业课学时/学分：32/2适用专业：化学开课系或教研室：应用化学教研室一、实验教学的目的和要求环境化学是一门综合性非常强的学科，它所涉及的理论知识和实验技能的范围非常广泛。本门实验课的目的是：使学生掌握必要的环境化学实验技能，并加深对环境化学有关理论的理解和认识，同时了解环境化学领域最新研究动态和研究方法。本门实验课程要求是：在掌握基本化学实验技能的基础上，通过系统学习环境化学的理论知识和实验方法，培养和锻炼学生在环境化学领域基本实验技能。二、实验项目名称和学时分配序号实验项目名称学时数必/选开01空气中氮氧化物的日变化曲线８必开02水体自净程度指标BOD的测定8必开03水体富营养化程度的评价8必开04土壤、活性炭对苯酚的吸附作用8必开05苯酚的光降解速率常数测定８选开06土壤中砷的污染分析6选开07邻苯二甲酸酯的微生物降解6天选开08Ｆenton试剂催化氧化酸性大红ＧＲ染料8选开三、单项实验的内容和要求实验一空气中氮氧化的日变化曲线实验类型：综合性实验实验学时８每组人数：8实验目的与教学要求：1.了解空气中氮氧化物的主要类型、来源及其环境应。2.了解空气中氮氧化物测定方法。3.掌握盐酸萘乙二胺分光光度法测定空气中氮氧化物总量，NO，NO2的原理及操作方法。掌握空气氮氧化物测定的基本原理和操作方法。4.掌握大气采样器的使用，进一步熟悉分光光度计的使用。5.绘制学校周边主要交通干线空气中氮氧化物的日变化曲线，并分析其与车流量的关系。教学方法：教师分配任务，讲解重点要点，明确要求。学生以小组为单位制定方案，经教师批准后实施，教师现场指导。实验内容提要：本实验测定氮氧化物总量（NO+NO2），空气样品首先通过三氧化铬氧化管将一氧化氮氧化为二氧化氮，然后进入吸收液，二氧化氮在水溶液中反应部分生成亚硝酸，亚硝酸与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺发生偶合反应生成玫瑰红色染料，在540nm处进行比色测定，用亚硝酸钠配制标准溶液，绘制标准曲线。采集并测定1天内不同时段交通干线中氮氧化物的浓度，并绘制氮氧化物浓度的时间变化曲线。实验二水体自净程度指标的测定实验类型：综合实验实验学时：８每组人数：4实验目的与教学要求：1.复习理论课内容，水体中氮的形态的转化。2.掌握纳氏试剂分光光度法测定氨氮的原理及操作过程。3．掌握盐酸萘乙二胺分光光度法测测定亚硝盐的原理及操作方法。4.掌握紫外分光光度法测定硝酸根的原理和操作方法。5.了解三态氮测定对环境化学研究的意义和作用，根据三态氮的相对含量分析水体自净程度。教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：氨氮的测定：水样蒸馏预处理，标准系列溶液配制、显色，取适量水样蒸馏液显色，在425nm处测定吸光度，计算回归方程，计算水样中氨氮的浓度。亚硝酸盐氮的测定：在pH为2.0-2.5的范围内，亚硝酸与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺发生偶合反应生成玫瑰红色染料，在540nm处进行比色测定，用标准曲线法定量。3.硝酸盐氮的测定：紫外分光光度法，利用硝酸根对220nm光的吸收定量测定硝酸盐氮，有机物的影响可通过220nm的吸光度减去275nm处吸光度的2倍消除，用标准曲线法定量。实验三水体富营养化程度的评价实验类型：综合实验实验学时：4每组人数：4实验目的与教学要求：1．复习水体富营养化的概念，了解水体富营养化产生的原因及其评价指标。2.掌握总磷、叶绿素-a的测定原理及操作方法。3.评价水体富营养化状况。教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：总磷的测定：水样在酸性介质中用过硫酸钾氧化，将各种形态的磷转化为磷酸盐，用磷钼蓝分光光度法测定。叶绿素-a的测定：用丙酮萃取分光光度法测定。实验四土壤、活性炭对苯酚的吸附作用实验类型：综合实验实验学时：4每组人数：8实验目的与教学要求：了解土壤、活性炭的环境化学意义及其在水体自净中的作用。掌握4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚的原理和操作方法。绘制两种土壤、活性炭对苯酚的吸附等温线，求出吸附常数，比较它们对苯酚的吸附能力。教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：试验土壤、活性炭对一系列不同浓度的苯酚的吸附情况，计算平衡衡浓度和吸附量，绘制等温吸附线，分析吸附性能。用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚。使用教材及参考书教材：《环境化学实验》主编：董德明，朱利中