《環(huán)境化學(xué)》課程教學(xué)大綱

《環(huán)境化學(xué)》教學(xué)大綱一、基本信息

課程名稱環(huán)境化學(xué)課程編號ENSE3107英文名稱EnvironmentalChemistry課程類型專業(yè)基礎(chǔ)課總學(xué)時(shí)54理論學(xué)時(shí)54實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

實(shí)踐學(xué)時(shí)

學(xué)分3預(yù)修課程無機(jī)/有機(jī)/分析/物理化學(xué)適用對象環(huán)境科學(xué)課程簡介（200字左右）主要講述水環(huán)境中氣體的溶解揮發(fā)平衡、碳酸平衡、沉淀溶解平衡、配合解離平衡、氧化還原平衡和吸附解吸平衡的基本原理及污染物在水環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化的化學(xué)過程與機(jī)制；大氣的組成和性質(zhì)、大氣氣相化學(xué)和液相化學(xué)的相關(guān)原理及大氣環(huán)境問題的產(chǎn)生機(jī)理、效應(yīng)和防治措施等；污染物在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化和歸趨的規(guī)律及其影響因子；污染環(huán)境的修復(fù)技術(shù)與綠色化學(xué)的基本原理及應(yīng)用，為后續(xù)專業(yè)核心課的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)。二、教學(xué)目標(biāo)及任務(wù)

環(huán)境化學(xué)是環(huán)境科學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過本課程的學(xué)習(xí)可為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。要求學(xué)生熟悉環(huán)境化學(xué)定義、研究內(nèi)容、特點(diǎn)、發(fā)展動向，深入了解污染物在各種環(huán)境介質(zhì)中遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律；牢固掌握：污染物在水體的溶解、沉淀、配合、氧化、還原、吸附、解吸等化學(xué)過程的機(jī)制；污染物在大氣液相、氣相中遷移和轉(zhuǎn)化的過程與污染環(huán)境的修復(fù)技術(shù)。會應(yīng)用環(huán)境化學(xué)的原理分析解決實(shí)際環(huán)境問題。本課程支撐環(huán)境科學(xué)專業(yè)畢業(yè)要求2、3、4、6、7、8和10。

三、學(xué)時(shí)分配

教學(xué)課時(shí)分配章節(jié)章節(jié)內(nèi)容講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐合計(jì)緒論環(huán)境化學(xué)概述4

第一章天然水的組成與酸堿平衡7

第二章水中溶解和沉淀作用3

第三章水環(huán)境中的配合作用5

第四章氧化–還原平衡4

第五章水環(huán)境中固液界面作用5

第六章水環(huán)境中污染物的行為與水體富營養(yǎng)化2

第七章大氣的化學(xué)組成3

第八章氣相大氣化學(xué)4

第九章液相大氣化學(xué)3

第十章土壤環(huán)境化學(xué)10

第十一章污染環(huán)境的修復(fù)2

第十二章綠色化學(xué)的基本原理與應(yīng)用2

合計(jì)54

四、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求

緒論第一節(jié)

環(huán)境化學(xué)1．環(huán)境化學(xué)的形成2．環(huán)境化學(xué)的基本定義3．環(huán)境化學(xué)的特點(diǎn)4．環(huán)境化學(xué)的研究對象、任務(wù)和范圍5．環(huán)境化學(xué)的發(fā)展動向習(xí)題要點(diǎn)：針對環(huán)境化學(xué)的特點(diǎn)、研究對象、任務(wù)、范圍和發(fā)展動向設(shè)置習(xí)題。第二節(jié)

環(huán)境污染物1．環(huán)境污染物的類別2．環(huán)境效應(yīng)及其影響因素3．環(huán)境污染物在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化過程簡介習(xí)題要點(diǎn)：環(huán)境污染物的定義、環(huán)境效應(yīng)的概念與分類、能舉例說明污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過程。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：環(huán)境效應(yīng)及其辨別。本章教學(xué)要求：了解環(huán)境化學(xué)的特點(diǎn)及發(fā)展動向；理解污染物的環(huán)境效應(yīng)；掌握環(huán)境污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和歸趨過程。

第一章

天然水的組成與碳酸平衡第一節(jié)

水的化學(xué)組成與分類1．化學(xué)組成的形成過程2．主要離子組成與分類3．水生生物與水體性質(zhì)習(xí)題要點(diǎn)：根據(jù)有關(guān)水質(zhì)數(shù)據(jù)能按O.A.阿列金分類方法進(jìn)行水質(zhì)分類；水質(zhì)指標(biāo)的意義與用途。第二節(jié)

水中的金屬離子1．存在形態(tài)2．水合Fe(III)離子習(xí)題要點(diǎn)：能計(jì)算已知條件下水體中各形態(tài)金屬離子的濃度。第三節(jié)

氣體在水中的溶解1.

亨利定律2.

O2的溶解度3.

Clausius-Clapeyron方程4.

CO2的溶解度習(xí)題要點(diǎn)：計(jì)算氣體在水中的飽和溶解度。第四節(jié)

碳酸體系形態(tài)與作用1.

水中CO2的化學(xué)反應(yīng)2.

水中CO2的重要作用3.

水中碳酸體系的形態(tài)習(xí)題要點(diǎn)：水中碳酸鹽的種類。第五節(jié)

封閉體系碳酸平衡規(guī)律1.

封閉體系碳酸平衡條件2.

碳酸各化合態(tài)濃度分布3.

平衡規(guī)律及其適用條件4．特征線及其重要臨界點(diǎn)習(xí)題要點(diǎn)：碳酸各化合態(tài)濃度與pH之間關(guān)系公式的推導(dǎo)、封閉體系碳酸平衡的規(guī)律。第六節(jié)

開放體系碳酸平衡規(guī)律1.

開放體系碳酸平衡條件2.

開放體系碳酸各化合態(tài)濃度分布3.

開放體系與封閉體系碳酸平衡特點(diǎn)的比較習(xí)題要點(diǎn)：開放體系碳酸各化合態(tài)濃度與pH之間關(guān)系公式的推導(dǎo)、封閉體系與開放體系碳酸平衡的比較。第七節(jié)

天然水的堿度與酸度1.

水的酸堿度的概念2.

酸堿度的來源3.

各種酸堿度的表示4.

酸堿度的有關(guān)計(jì)算和水體pH值的調(diào)節(jié)5.

酸堿度的單位與水的pH的比較習(xí)題要點(diǎn)：酸堿度的概念和有關(guān)計(jì)算。第八節(jié)

天然水的緩沖能力1.

強(qiáng)酸、堿加入量公式的推導(dǎo)2.

加酸、堿量的計(jì)算習(xí)題要點(diǎn)：公式推導(dǎo)和相關(guān)計(jì)算。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)是O.A.阿列金水質(zhì)分類與氣體在水中飽和溶解度的計(jì)算、封閉與開放體系碳酸的平衡規(guī)律及各種酸堿度的表示。難點(diǎn)是O.A.阿列金分類前單位的換算（由mg/L換算為meq/L）、碳酸體系有關(guān)公式的推導(dǎo)和計(jì)算。本章教學(xué)要求：了解天然水的化學(xué)組成的形成過程、碳酸體系的形態(tài)與作用；理解水生生物與水體理化性質(zhì)之間的相互關(guān)系和有關(guān)水質(zhì)指標(biāo)的環(huán)境意義、各種酸堿度的表示方法；掌握水中金屬離子各形態(tài)濃度的計(jì)算、O.A.阿列金分類法和氣體在水中飽和溶解度的計(jì)算、碳酸體系各碳酸化合態(tài)濃度與pH之間的關(guān)系、酸堿度的概念和計(jì)算。第二章

水環(huán)境中的溶解和沉淀作用第一節(jié)

溶解和沉淀的環(huán)境意義1.

環(huán)境意義2.

平衡關(guān)系與反應(yīng)速率3.

動力學(xué)過程習(xí)題要點(diǎn)：溶解-沉淀平衡的環(huán)境學(xué)意義第二節(jié)

各類固體的溶解度1.

氧化物與氫氧化物2.

硫化物3.

碳酸鹽習(xí)題要點(diǎn)：logc-pH圖的制作、污水處理過程中的相關(guān)計(jì)算。第三節(jié)

不同固相的穩(wěn)定性1.

不同固相共存時(shí)溶解態(tài)金屬濃度與pH之間的關(guān)系2.

溶解規(guī)律習(xí)題要點(diǎn)：不同固相共存時(shí)溶解態(tài)金屬濃度與pH之間關(guān)系圖的制作第四節(jié)

水體的穩(wěn)定性1.

水體穩(wěn)定性定義2.

判別公式的推導(dǎo)3.

水的穩(wěn)定性計(jì)算習(xí)題要點(diǎn)：水體穩(wěn)定性計(jì)算本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)是各類固體的溶解度、不同固相的穩(wěn)定性和水體穩(wěn)定性。難點(diǎn)是不同固相穩(wěn)定性。本章教學(xué)要求：了解沉淀-溶解平衡的環(huán)境學(xué)意義；理解不同固相的穩(wěn)定性；掌握各類固體的溶解度和水體的穩(wěn)定性判別的計(jì)算。

第三章

水環(huán)境中的配合作用第一節(jié)

配合作用的環(huán)境意義習(xí)題要點(diǎn)：配合作用的環(huán)境學(xué)意義。第二節(jié)

配合物的穩(wěn)定性習(xí)題要點(diǎn)：配合物穩(wěn)定性的定義及性質(zhì)。第三節(jié)

羥基的配合作用1.

羥基配合金屬離子濃度分布2.

氯離子對重金屬的配合作用習(xí)題要點(diǎn)：配離子濃度與配位體濃度之間的關(guān)系。第四節(jié)

螯合劑NTA的配合作用1.

NTA在溶液中存在形態(tài)2.

NTA對金屬配合作用3.

NTA與金屬氫氧化物作用4.

NTA與微溶鹽作用5.

Ca2+與微溶鹽金屬爭奪NTA習(xí)題要點(diǎn)：有機(jī)配位體存在條件下溶液體系中金屬離子濃度的計(jì)算。第五節(jié)

腐殖質(zhì)的配合作用1.

腐殖質(zhì)的結(jié)構(gòu)2.

腐殖質(zhì)的環(huán)境學(xué)意義習(xí)題要點(diǎn)：腐殖質(zhì)的分類與性質(zhì)。第六節(jié)

有機(jī)配位體的影響習(xí)題要點(diǎn)：有機(jī)配位體的環(huán)境效應(yīng)。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)是羥基和螯合劑NTA的配合作用。難點(diǎn)是Ca2+與微溶鹽金屬爭奪NTA。本章教學(xué)要求：了解配合作用的環(huán)境學(xué)意義；理解腐殖質(zhì)等有機(jī)配位體的在污染遷移與轉(zhuǎn)化中的配合作用；掌握羥基和螯合劑NTA與金屬離子配合作用的有關(guān)計(jì)算。

第四章

水環(huán)境中的氧化還原平衡第一節(jié)

氧化還原平衡的意義習(xí)題要點(diǎn)：水體中氧化-還原平衡的意義。第二節(jié)

電子活度與氧化還原電位1.

電子活度的概念2.

E與pE的關(guān)系3.

判定相對反應(yīng)趨勢4.

pE與K和△G的關(guān)系習(xí)題要點(diǎn)：pE及有關(guān)計(jì)算第三節(jié)

天然水體的pE-pH圖1.

水的氧化-還原限度2.

pE-pH圖3.

天然水的pE和決定電位習(xí)題要點(diǎn)：pE-pH圖的制作。第四節(jié)

水中污染物的氧化還原轉(zhuǎn)化1.

無機(jī)氮化合物的氧化還原轉(zhuǎn)化2.

無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化3.

水中有機(jī)物的氧化習(xí)題要點(diǎn)：水中污染物的氧化還原轉(zhuǎn)化。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)是pE與K和△G等氧化-還原參數(shù)之間的關(guān)系和pE-pH圖的制作。難點(diǎn)是pE-pH圖的制作。本章教學(xué)要求：了解水中氧化-還原平衡的意義；理解水中污染物的氧化-還原轉(zhuǎn)化；掌握pE的有關(guān)計(jì)算和pE-pH圖的制作。

第五章

水環(huán)境中固液界面的相互作用第一節(jié)水中膠體的來源及性質(zhì)1.

水體中各相間的相互作用2.

膠體物質(zhì)來源與形態(tài)特征3.

膠體的表面電荷4.

雙電層模型5.

膠粒的凝聚習(xí)題要點(diǎn)：膠體表面電荷的來源、雙電層的模型和膠粒凝聚在污水處理中的應(yīng)用。第二節(jié)顆粒物的吸附過程1.

膠體吸附作用2.

吸附等溫線和等溫式3.

氧化物表面配合模式習(xí)題要點(diǎn)：吸附的類型比較、吸附的有關(guān)計(jì)算、吸附實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。第三節(jié)水體沉積物1.

研究水體沉積物的重要性2.

沉積物及其富集金屬來源3.

沉積物中金屬結(jié)合類型4.

沉積速率與環(huán)境變遷5.

沉積物中重金屬的釋放習(xí)題要點(diǎn)：沉積速率的計(jì)算與環(huán)境變遷的推理。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)是膠體表面電荷的來源、顆粒物的吸附作用和沉積物的沉積速率。難點(diǎn)是雙電層模型。本章教學(xué)要求：了解水中膠體的種類和沉積物中污染物釋放的影響因素；理解膠體的雙電層模型；掌握顆粒物的吸附作用及其在環(huán)境治理中的應(yīng)用。

第六章

水環(huán)境中污染物的行為與水體富營養(yǎng)化第一節(jié)

水環(huán)境中的金屬形態(tài)分類與研究方法1.

金屬形態(tài)研究的重要性2.

天然水中金屬的形態(tài)與分析技術(shù)3.

不同形態(tài)金屬的生物有效性4.

形態(tài)分析技術(shù)的應(yīng)用及存在問題習(xí)題要點(diǎn)：形態(tài)分析技術(shù)及其在環(huán)境污染化學(xué)中的應(yīng)用。第二節(jié)

有機(jī)污染物在水體中的化學(xué)行為1.

分配作用2.

揮發(fā)作用3.

水解作用4.

光解作用5.

生物降解作用6.

歸趨模型和遷移轉(zhuǎn)化動力學(xué)機(jī)理習(xí)題要點(diǎn)：舉例說明有機(jī)污染物的化學(xué)行為過程。第三節(jié)

水體富營養(yǎng)化預(yù)測模型1.

水體的富營養(yǎng)化問題2.

藻類的過多繁殖3.

水中營養(yǎng)物質(zhì)的來源4.

湖水營養(yǎng)化程度習(xí)題要點(diǎn)：水體富營養(yǎng)化程度的表征。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)是金屬形態(tài)分析技術(shù)和水體富營養(yǎng)化的表征。難點(diǎn)是有機(jī)污染物的化學(xué)行為與歸趨模式。本章教學(xué)要求：了解天然水中的技術(shù)形態(tài)及其分析缺陷；理解有機(jī)污染物在水中的化學(xué)行為過程；掌握金屬形態(tài)分析技術(shù)和水體富營養(yǎng)化程度的表征。

第七章

大氣的化學(xué)組成第一節(jié)組分濃度及停留時(shí)間1.

大氣組分濃度表示法2．大氣組分停留時(shí)間3．大氣的主要層次及特點(diǎn)習(xí)題要點(diǎn)：大氣組分停留時(shí)間。第二節(jié)重要大氣物質(zhì)組分1．大氣中的離子2．大氣中的自由基3．主要大氣污染物4．溫室效應(yīng)與溫室氣體習(xí)題要點(diǎn)：大氣中主要的自由基種類及其來源、主要大氣污染物的源與匯。第三節(jié)大氣顆粒物(氣溶膠)1．基本分類及其源和匯2．粒度分布及表面性質(zhì)3．顆粒物來源推斷方法4．顆粒物中主要污染物習(xí)題要點(diǎn)：顆粒物來源推斷。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)是大氣主要自由基的種類與來源、重要大氣污染物的源與匯、溫室效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理、顆粒物來源推斷。難點(diǎn)是大氣顆粒物來源推斷。本章教學(xué)要求：了解大氣的組成和停留時(shí)間；理解主要大氣污染物的源與匯和溫室效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制；掌握大氣顆粒物來源的推斷。

第八章

氣相大氣化學(xué)第一節(jié)

大氣光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)1．光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)2．光化學(xué)反應(yīng)定律習(xí)題要點(diǎn)：光化學(xué)反應(yīng)的基本概念。第二節(jié)

氮氧化物的氣相反應(yīng)1．基本反應(yīng)2．光化學(xué)循環(huán)3．氣相反應(yīng)動力學(xué)習(xí)題要點(diǎn)：氮氧化物的光化學(xué)循環(huán)。第三節(jié)

二氧化硫的氣相反應(yīng)1．與氧原子的反應(yīng)2．與其他自由基的反應(yīng)習(xí)題要點(diǎn)：二氧化硫的基本氣相反應(yīng)。第四節(jié)

有機(jī)物的氣相反應(yīng)1．碳?xì)浠衔锏囊恍┲匾磻?yīng)2．羥基自由基與烯烴類、烴類、醛類、鹵代烴、芳烴類的反應(yīng)3．烯烴與臭氧、原子氧、和氮氧化物的反應(yīng)4．天然有機(jī)物的轉(zhuǎn)化習(xí)題要點(diǎn)：有機(jī)物的氣相反應(yīng)。第五節(jié)

光化學(xué)煙霧1．光化學(xué)煙霧的形成2．形成機(jī)理3．化學(xué)動力學(xué)機(jī)理4．光化學(xué)煙霧的效應(yīng)與防控措施習(xí)題要點(diǎn)：光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理。第六節(jié)

平流層化學(xué)1．平流層化學(xué)反應(yīng)2．南極“臭氧洞”現(xiàn)象與解釋習(xí)題要點(diǎn)：臭氧形成與耗損的化學(xué)過程。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：光化學(xué)煙霧與臭氧空洞的形成機(jī)理。難點(diǎn)：大氣污染物的氣相反應(yīng)過程。本章教學(xué)要求：了解大氣光化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律；理解主要大氣污染物的氣相反應(yīng)過程；掌握光化學(xué)煙霧與臭氧空洞的形成機(jī)理。

第九章

液相大氣化學(xué)第一節(jié)

二氧化硫的液相反應(yīng)1．SO2的液相平衡2．SO2的液相反應(yīng)動力學(xué)習(xí)題要點(diǎn)：SO2的液相反應(yīng)。第二節(jié)

氮氧化物的液相反應(yīng)1．NOx的液相平衡2．NH3和HNO3的液相平衡3．NOx的液相反應(yīng)動力學(xué)習(xí)題要點(diǎn)：NOx的液相反應(yīng)。第三節(jié)

酸沉降化學(xué)1．酸雨的形成和分布2．酸雨的化學(xué)組成3．酸雨的關(guān)鍵性離子組分4．影響酸雨形成的因素5．酸雨來源與危害習(xí)題要點(diǎn)：酸雨的形成機(jī)理。第四節(jié)

降水化學(xué)組分和pH的背景值1．降水化學(xué)組分的背景值2．降水pH的背景值3．酸雨標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)習(xí)題要點(diǎn)：酸雨標(biāo)準(zhǔn)的由來及合理性。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)為酸雨形成的機(jī)理和酸雨標(biāo)準(zhǔn)合理性評判。難點(diǎn)是氮和硫氧化物的液相反應(yīng)。本章教學(xué)要求：了解酸雨的地帶性分布；理解氮和硫氧化物的液相反應(yīng)；掌握酸雨形成機(jī)理。

第十章

土壤環(huán)境化學(xué)第一節(jié)

土壤基本理化性質(zhì)1．土壤組成與性質(zhì)2．土壤粒級與質(zhì)地分組3．土壤吸附性4．土壤酸堿性5．土壤氧化還原性習(xí)題要點(diǎn)：土壤的基本概念與理化性質(zhì)。第二節(jié)

有機(jī)、無機(jī)污染物在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化及影響因子1．土壤中的遷移2．影響因子3．在土壤中的積累和遷移轉(zhuǎn)化習(xí)題要點(diǎn)：遷移轉(zhuǎn)化過程及其影響因子。第三節(jié)

生物耐受污染物的機(jī)制1．超積累的定義2．耐受機(jī)制習(xí)題要點(diǎn)：耐受機(jī)制。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)是土壤基本理化性質(zhì)與污染物遷移轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系、生物耐受污染物的機(jī)制。難點(diǎn)是污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化過程。本章的教學(xué)要求：了解土壤的基本理化性質(zhì)；理解土壤基本理化性質(zhì)與污染物遷移轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系；掌握生物耐受污染物的機(jī)制。

第十一章

污染環(huán)境的修復(fù)第一節(jié)

微生物修復(fù)技術(shù)1．概述2．影響微生物修復(fù)效率的因素3．強(qiáng)化生物修復(fù)的主要類型4．生物修復(fù)的優(yōu)缺點(diǎn)習(xí)題要點(diǎn)：微生物修復(fù)的機(jī)理及優(yōu)缺點(diǎn)。第二節(jié)

植物修復(fù)技術(shù)1．概述2．植物修復(fù)重金屬污染的過程和機(jī)理3．植物修復(fù)有機(jī)污染物的過程和機(jī)理習(xí)題要點(diǎn)：植物修復(fù)污染物的過程和機(jī)理。第三節(jié)

化學(xué)氧化技術(shù)1．概述2．高錳酸鉀氧化法3．臭氧氧化技術(shù)4．過氧化氫和Fenton氧化技術(shù)習(xí)題要點(diǎn)：化學(xué)氧化技術(shù)的原理。第四節(jié)

電動力學(xué)修復(fù)1．基本原理2．影響因素3．聯(lián)用技術(shù)習(xí)題要點(diǎn)：電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)的原理與影響因素。第五節(jié)

地下水修復(fù)的可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)1．概述2．Fe-PRB習(xí)題要點(diǎn)：可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)原理。

第六節(jié)

表面活性劑及共溶劑淋洗技術(shù)1．基本原理2．影響因素習(xí)題要點(diǎn)：表面活性劑及共溶劑淋洗技術(shù)的原理。本章