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《环境化学》课程教学大纲

一、课程基本信息
课程代码：260358
课程名称：环境化学
英文名称：Environmental Chemistry
课程类别：专业基础课
学时与学分：环境科学专业63学时（含实验27学时），3.0学分
环境工程专业54学时（含实验18学时），2.5学分
考核方式：考试
先修课程：无机及分析化学、有机化学和物理化学。
二、课程简介
中文简介：环境化学是环境科学的一个分支学科，是建立在无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等学科基础之上的学科。它主要是运用化学的理论和方法，鉴定和测量化学污染物在大气圈、水圈、土壤 - 岩石圈和生物圈中的含量 , 研究它们在环境中存在形态及其迁移、转化和归趋的规律。
英文简介：Environmental Chemistry is a branch of Environmental science. It is constructed on inorganic chemistry、organic chemistry、analytical chemistry、physical chemistry etc. It is mainly use the chemical theoretic. The concentration of chemical pollutant in atmosphere、hydrosphere、soil-geosphere and biosphere， and their chemical form , their law of transportation and transformation are studied.
三、课程性质与教学目的
环境化学是研究有害化学物质在环境介质中的存在，特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。环境化学课程为环境工程专业的一门重要专业基础课。本课程的目的任务是通过系统教学使学生掌握环境化学的基本概念、基本理论和环境化学研究的基本技能；掌握典型污染在环境各圈层中的存在特性和迁移转化过程；了解污染物进入生物体内的途径及污染物在生物体内的运动过程、毒性机理与效应等；了解有害废物及放射性固体废物等内容与知识。为后期课程和以后从事环境保护和环境科学研究工作奠定理论基础。

四、教学内容及要求
第一章 绪论
（一） 目的与要求
1． 了解环境问题的产生与发展过程，环境科学的产生及其学科体系。
2． 了解环境化学在环境科学中和解决环境问题上的地位和作用，它的研究对象、研究方法、目的任务和发展动向。
3． 了解环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程，掌握环境化学的一些基本概念。
4． 掌握对现代环境问题认识的发展以及环境化学提出的任务；明确学习环境化学课程的目的。
（二） 教学内容
第一节 环境化学
1． 主要内容：环境问题的产生与发展；环境污染的概念；环境科学的产生与发展，环境科学学科体系；环境化学的任务、内容与特点，环境化学的发展动向。
2． 基本概念和知识点：环境问题与环境污染；现代环境问题的主要特征；环境科学学科的产生与发展、主要任务；环境化学研究的对象、任务。
3． 问题与应用（能力要求）：掌握环境问题与环境污染的概念；了解环境问题的演变及目前的主要环境问题；了解环境科学的产生及其学科体系以及环境化学的研究对象、研究方法、目的任务和发展方向。
第二节 环境污染物
1． 主要内容：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。
2． 基本概念和知识点：环境污染物类别、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。
3． 问题与应用（能力要求）：了解污染物的类别，污染物的环境效应及其影响因素，污染物在环境各圈的迁移转化过程。
（三） 课后练习
思考题与习题（P10）3、4。
（四） 教学方法与手段
本章主要以老师讲授为主，用PPT课件上课。

第二章 大气环境化学
（一）目的与要求
1. 了解大气的组成与结构；掌握大气污染物迁移扩散规律及其影响因素。
2. 掌握大气中主要污染物(如氮氧化物、含硫化合物、有机物、颗粒物等)的来源、迁移转化规律。
3. 掌握大气污染的几个主要问题(如光化学烟雾、酸性降水、煤烟型污染、 温室效应，臭氧层破坏等)产生的原因、危害及对策。
（二）教学内容
第一节 大气中污染物的迁移
1.主要内容：大气稳定度；大气中污染物的迁移扩散的影响因素。
2.基本概念和知识点：大气组成与大气层结构；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。
3.问题与应用（能力要求）：掌握相关概念和大气污染物迁移扩散规律及其影响因素。
第二节 大气中污染物的转化
1.主要内容：光化学反应基础；大气中重要吸光物质的光离解反应；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型烟雾；酸性降水；大气中的颗粒物；温室气体与温室效应。臭氧层的形成与耗损。
2.基本概念和知识点：光化学反应；断裂波长的概念；光化学烟雾的形成机理、特征、危害及对策；硫氧化物的转化及硫酸型烟雾；酸雨形成的原因、危害及对策；大气中的颗粒物；温室效应产生的原因、危害及对策。臭氧层的形成与耗损，臭氧层破坏的原因、危害及对策。
3.问题与应用（能力要求）：掌握大气中重要的光化学反应过程；掌握当今人类面临的主要大气环境问题产生的原因（机理）、危害及人类应采取的对策。
（三）实践环节与课后练习
实验： 详见实验教学大纲。
思考题和习题（课本P98-99）1~24。
（四）教学方法与手段
采用多媒体课件教学，以教师讲授为主，适当提问，引导学生参与讨论，并穿插实验教学。

第三章 水环境环境化学
（一）目的与要求
1.了解天然水的基本性质。
2..掌握无机污染物在水体中的沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉降等迁移转化的基本原理及有关计算。
3.掌握有机污染物的迁移转化及生物降解的有关规律及计算。
4.了解各类水质模型的基本形式和应用。
（二）教学内容
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
1.主要内容：天然水的基本特征；水中污染物的分布与存在形态。
2.基本概念和知识点：亨利定律；酸度、碱度；水中污染物分布与存在形态。
3.问题与应用（能力要求）：了解天然水的基本性质及水体中污染物分布与存在形态。
第二节 水中无机污染物的迁移转化
1.主要内容：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。水体中主要的无机污染物（酸、碱、盐、“三态氮”、 磷酸盐、氟化物、氰、重金属等）的迁移转化与环境效应。
2.基本概念和知识点：吸附作用；沉淀-溶解作用及其计算。电子活度、pE值与氧化还原电位的关系；氧化还原作用的基本原理及其计算。配合作用的基本原理及其计算；水体富营养化；水体中主要的无机污染物的迁移转化及其环境效应。
3.问题与应用（能力要求）：掌握无机污染物在水体中的迁移转化及其影响因素，掌握有关计算；掌握废水中无机污染物的去除方法及机理。
第三节 水中有机污染物的迁移转化
1.主要内容：水中有机污染物的迁移转化—挥发作用、水解作用、光解作用、生物降解作用。
2.基本概念和知识点：分配理论；分配系数；生物浓缩因子；直接光解、敏化光解、氧化反应；生长代谢、共代谢；降解速率常数；光解、生物降解作用相关计算。
3.问题与应用（能力要求）：掌握有机污染物的挥发作用、水解作用的基本理论及计算；掌握有机污染物在水体中的光解作用、生物降解作用的基本原理及有关计算；掌握需氧有机物的生物降解方式。
第四节 水质模型简介
1.主要内容：水质模型−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。
2.基本概念和知识点：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。
3.问题与应用（能力要求）：了解各类水质模型的基本形式和应用。
（三）实践环节与课后练习
实验：详见实验教学大纲。
课本P195-198 思考题和习题（课本P195-198）3~7，13、14、17、23、25、26、27、33.
（四）教学方法与手段
采用多媒体课件教学，以教师讲授为主，适当提问，引导学生参与讨论，并穿插实验教学。

第四章 土壤环境化学
（一）目的与要求
1.了解土壤的组成与性质，了解污染物的土壤-植物体系中迁移的特点及其影响因素及作用机制；
2.掌握土壤的酸碱性、氧化还原性及吸附性能对重金属污染物迁移的影响；
3.掌握农药及难降解性有机污染物在土壤中迁移、转化规律及其环境效应。
（二）教学内容
第一节 土壤的组成与性质
1.主要内容：土壤的形成、土壤组成、土壤质地、土壤的性质。
2.基本概念和知识点：土壤组成；土壤的粒级分组与质地分组；土壤吸附性；土壤酸碱性；土壤的氧化还原性；土壤中的有机质。
3.问题与应用（能力要求）：了解土壤的组成，掌握土壤的性质及其影响因素。
第二节 污染污染物在土壤-植物体系中的迁移及其机制
1.主要内容：土壤中的无机污染物，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。重金属在土壤-植物体系中的迁移及其影响因素。
2.基本概念和知识点：污染物在土壤-植物体系中的迁移机制；土壤酸碱性、氧化还原性及吸附性能对重金属污染物迁移的影响。
3.问题与应用（能力要求）：了解污染物的土壤-植物体系中迁移的特点及其影响因素及作用机制；重点掌握土壤的性质对重金属污染物迁移的影响。
第三节 土壤中农药的迁移转化
1.主要内容：农药类型简介；农药对环境的影响；土壤中农药的迁移及影响因素；几种典型的农药在土壤中的迁移转化。
2.基本概念和知识点：扩散、质体流动；典型农药在土壤中的迁移转化。
3.问题与应用（能力要求）：掌握农药及难降解性有机污染物在土壤中迁移、转化规律及其环境效应。
（三）实践环节与课后练习
实验：详见实验教学大纲。
思考题和习题（课本P233-234）。1、2，6~10.
（四）教学方法与手段
采用多媒体课件教学，以教师讲授为主，适当提问，引导学生参与讨论，并穿插实验教学。

第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
（一）目的与要求
1.掌握污染物的生物富集、放大和积累的概念与机制；
2.掌握耗氧有机污染物和有毒有机污染物的生物降解机理；
3.了解污染物对生物的毒性及作用机制。
（二）教学内容
第一节 物质通过生物膜的方式
1.主要内容：生物膜的结构；物质通过生物膜的方式；
2.基本概念和知识点：生物膜的结构；物质通过生物膜的方式；
3.问题与应用（能力要求）：了解生物膜的结构和物质通过生物膜的方式。
第二节 污染物质在机体内的运动过程
1.主要内容：生物的吸收过程；污染物在生物体内的分布；生物排泄、生物蓄积。
2.基本概念和知识点：吸收、分布、排泄、蓄积。
3.问题与应用（能力要求）：掌握不同类型物质生物吸收、分布、排泄、蓄积的规律。
第三节 污染物的生物富集、放大和积累
1.主要内容：污染物的生物富集、放大和积累的概念与机制。
2.基本概念和知识点：生物富集；生物放大；生物积累。
3.问题与应用（能力要求）：掌握污染物的生物富集、放大和积累的概念与机制。
第四节 污染物质的生物转化
1.主要内容：生物转化中的酶；若干重要辅酶的功能；生物氧化过程中的氢传递过程，好氧有机物的生物降解；有毒有机物的生物转化类型；有毒有机物的微生物降解；氮及硫的微生物转化；重金属的微生物转化
2.基本概念和知识点：生物转化中的酶；生物氧化中氢传递过程；好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。
3.问题与应用（能力要求）：重点掌握耗氧有机污染物和有毒有机污染物的生物降解机理、氮及硫的微生物转化和重金属元素的微生物转化过程。
第五节 污染物质的毒性
1.主要内容：毒物及其毒性；毒物的联合作用；毒物的作用过程及生物化学机理。
2.基本概念和知识点：急性、慢性和亚急性毒性；半数致死浓度（剂量）；协同作用、相加作用、独立作用、拮抗作用；致癌、致畸、致突变作用；毒物作用的生物化学机制。
3.问题与应用（能力要求）：了解污染物对生物的毒性及作用机制。
（三）课后练习
思考题和习题（课本P296-298）2、4、7、8。
（四）教学方法与手段
采用多媒体课件教学，以教师讲授为主，适当提问，引导学生参与讨论。

第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
（一）目的与要求
1.了解典型污染物的来源、性质，掌握它们在环境中的迁移、转化规律和效应。
（二）教学内容
第一节 重金属元素
1.主要内容：重金属元素在环境各圈层中的迁移转化与效应。
2.基本概念和知识点：环境中汞的来源、分布与迁移、汞的甲基化、甲基汞脱甲基化与汞原子还原、汞的生物效应；环境中砷的来源与分布、砷在环境中的迁移与转化、砷的毒性及生物效应。
3.问题与应用（能力要求）：了解重金属元素的来源、性质，掌握它们在环境中的迁移、转化规律和效应。
第二节 有机污染物
1.主要内容：有机污染物在环境各圈层中的迁移转化与效应。
2.基本概念和知识点：有机卤代物、多氯联苯、多氯代二苯并二噁英和多氯代二苯并呋喃、多环芳烃，表面活性剂在环境中的迁移转化。
3.问题与应用（能力要求）：了解有机污染物的来源、性质，掌握它们在环境中的迁移、转化规律和效应。
（三）课后练习
思考题和习题（课本P334）1~6。
（四）教学方法与手段
采用多媒体课件教学，以教师讲授为主，适当提问，引导学生参与讨论。
第七章 有害废物及放射性固体废物
（一）目的与要求
1.掌握固体废物的含义。
2.掌握有害废物的判定方法。
3.了解放射性污染物的基本知识和基本概念及放射性对人体的危害。
（二）教学内容
第一节 固体废物及分类
1.主要内容：固体废物；有害废物。
2.基本概念和知识点：固体废物；有害废物分类；有害废物迁移途径。
3.问题与应用（能力要求）：掌握固体废物的含义；掌握有害废物的判定方法。
第二节 放射性固体废物
1.主要内容：放射性固体废物。
2.基本概念和知识点：放射性；放射性衰变；放射性衰变速率方程及放射性活度；放射性固体废物分类、来源；核辐射对人体的损害。
3.问题与应用（能力要求）：了解放射性污染物的基本知识和基本概念及放射性对人体的危害。
（三）实践环节与课后练习
思考题和习题（课本P357）1、3、4。
（四）教学方法与手段
采用多媒体课件教学，以教师讲授为主，适当提问，引导学生参与讨论。
五、各教学环节学时分配
教学环节
教学时数
课程内容
讲

课
习
题
课
讨
论
课
其他教学环节
小

计
第一章
2

第二章
9

第三章
10

第四章
4

第五章
5

第六章
4

第七章
2

合计
36

六、推荐教材和教学参考资源
教材： 戴树桂主编 《环境化学》，北京：高等教育出版社，2005；(面向21世纪课程教材)
实验教材：董得明、朱利中主编，《环境化学实验》，北京：高等教育出版社，2002。
主要教学参考书
[1] 戴树桂主编，《环境化学进展》，北京：化学工业出版社，2005；
[2] 王晓蓉，《环境化学》，北京：高等教育出版社，1993；
[3] 赵美萍等，《环境化学》，北京：北京大学出版社，2005；
[4] 赵睿新编，《环境污染化学》，北京：化学工业出版社，2004；
[5] 汪群慧等，《环境化学》，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004；
[6] 龚书椿等，《环境化学》，上海：华东师范大学出版社，1991；
[5] Manahan S E. 陈甫华等译，戴树桂校，《环境化学》，天津：南开大学出版社，1993；
[7] 刘兆荣等，《环境化学教程》，北京：化学工业出版社，2003；
[8] 何燧源等，《环境化学》第三版，上海：华东理工大学出版社，2000；
[9] Thomas G Spiro, William M. Stigliani, 《Chemistry of the Environment》(Second Edition)，影印版，北京：清华大学出版社, 2003.
[10] Clwair N. Sayer, Perry L. McCarty, Gene F. Parkin . 《Chemistry of the Environmental Engineering》(fourth Edition)，影印版，北京：清华大学出版社, 2003.
七、其他说明
大纲修订人： 张磊 修订日期：2007.9
大纲审定人： 周遗品 周康群 审定日期：2007.9

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