環(huán)境化學及實驗

《環(huán)境化學》教學大綱課程編號：097007課程名稱：環(huán)境化學（EnvironmentChemistry）課程類型：專業(yè)課學時/學分：32/2先修課程：無機化學、分析化學、有機化學和物理化學適用專業(yè)：化學開課系或教研室：化學與化工系一、課程的性質(zhì)和任務(wù)1．課程性質(zhì)：本課程為化學專業(yè)本科生開設(shè)的一門專業(yè)課程，為學生提供必要的環(huán)境化學的知識。本課程的先修課程是無機化學、分析化學和有機化學。2.課程任務(wù)：本課程使學生重點掌握大氣環(huán)境化學、水環(huán)境化學、土壤環(huán)境化學、生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運動過程及毒性、典型污染在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)等基本原理、基本知識和環(huán)境化學相關(guān)交叉學科的知識，掌握受污染環(huán)境的修復的基本知識和基本技能，了解綠色化學的基本原理和在現(xiàn)實中的典型應(yīng)用。二、課程教學的基本要求本課的教學環(huán)節(jié)包括：課堂講授、學生自學、習題、答疑、期末考試。通過上述環(huán)節(jié)，要求學生了解和掌握各類污染物質(zhì)在大氣、水、土壤以及生物機體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化過程，產(chǎn)生效應(yīng)的基本原理和防治的基本方法。本課程課堂講授32學時（具體按當年教學計劃而定），考核方式為可采取閉卷考試、開卷考試、撰寫課程論文的形式進行?？傇u成績：考試占９0％、平時作業(yè)占10%三、課程教學內(nèi)容（一）結(jié)論環(huán)境問題，環(huán)境化學；環(huán)境污染物的類別，環(huán)境效應(yīng)及其影響因素，環(huán)境污染物在環(huán)境各圈的遷移轉(zhuǎn)化過程簡介。（二）大氣環(huán)境化學※１．大氣溫度層結(jié)，輻射逆溫層，氣絕熱過程和干絕熱遞減率，大氣穩(wěn)定度，影響大氣污染物遷移的因素；※２．光化學反應(yīng)基礎(chǔ)，大氣中重要自由基的來源，氮氧化物的轉(zhuǎn)化，碳氫化合物的轉(zhuǎn)化※３．光化學煙霧型污染，酸性降水，大氣顆粒物，溫室氣體和溫室效應(yīng)，臭氧層的形成與耗損。（三）水環(huán)境化學１．天然水的基本特征２．水中污染物的分布與存在形態(tài)，水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化※３．顆粒物與水之間的遷移，水中顆粒物的聚集，溶解和沉淀，氧化-還原，配合作用※４．水中有機污染物的遷移的分配作用，揮發(fā)作用，水解作用，光解作用，生物降解作用。（四）土壤環(huán)境化學１．土壤組成，土壤的粒級分組與質(zhì)地分組※２．土壤吸附性，土壤酸堿性，土壤的氧化還原性；※３．污染物在土壤-植物體系中的遷移，植物對重金屬污染產(chǎn)生耐性的幾種機制；土壤中農(nóng)藥的遷移，典型農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化。（五）生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運動過程及毒性１．生物膜的結(jié)構(gòu)，物質(zhì)通過生物的方式※２．污染物質(zhì)在機體內(nèi)的吸收、分布、排泄、蓄積；污染物質(zhì)的生物富集，生物放大，生物積累４．污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化中的酶，若干重要輔酶的功能，生物氧化中的氫傳遞過程，※５．耗氧有機污染物質(zhì)的微生物降解，有毒有機污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型，有毒有機污染物質(zhì)的微生物降解，氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化，重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化，污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率※６．毒物，毒物的毒性，毒物的聯(lián)合作用，毒作用的過程，毒作用的生物化學機制。（六）典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)※１．汞，砷；※２．有機鹵代物，多環(huán)芳烴，表面活性劑。（七）受污染環(huán)境的修復植物修復技術(shù)；化學氧化技術(shù)；電動力學修復；地下水修復的可滲透格柵技術(shù)；表面活性劑及共溶淋洗技術(shù)。（八）綠色化學的基本原理與應(yīng)用綠色化學的基本原理；綠色化學的應(yīng)用四、學時分配表章序內(nèi)容課時備注（一）（二）（三）（四）（五）（六）（七）（八）結(jié)論大氣環(huán)境化學水環(huán)境化學土壤環(huán)境化學生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運動過程及毒性典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)受污染環(huán)境的修復綠色化學的基本原理與應(yīng)用2６８6423１五、教材及教學參考書教材：《環(huán)境化學》第二版主編：戴樹桂出版社：高等教育出版社，2008；參考書：《環(huán)境化學》主編：王曉蓉出版社：高等教育出版社，1993；《環(huán)境化學》主編：陶秀成出版社：高等教育出版社，2002《環(huán)境化學》主編：ManahanSE.陳甫華等譯，戴樹桂校出版社：南開大學出版社，1993；《環(huán)境化學實驗》教學大綱課程編號：097008課程名稱：環(huán)境化學實驗（ExperimentofEnvironmentChemistry）課程類型：專業(yè)課學時/學分：32/2適用專業(yè)：化學開課系或教研室：應(yīng)用化學教研室一、實驗教學的目的和要求環(huán)境化學是一門綜合性非常強的學科，它所涉及的理論知識和實驗技能的范圍非常廣泛。本門實驗課的目的是：使學生掌握必要的環(huán)境化學實驗技能，并加深對環(huán)境化學有關(guān)理論的理解和認識，同時了解環(huán)境化學領(lǐng)域最新研究動態(tài)和研究方法。本門實驗課程要求是：在掌握基本化學實驗技能的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)學習環(huán)境化學的理論知識和實驗方法，培養(yǎng)和鍛煉學生在環(huán)境化學領(lǐng)域基本實驗技能。二、實驗項目名稱和學時分配序號實驗項目名稱學時數(shù)必/選開01空氣中氮氧化物的日變化曲線８必開02水體自凈程度指標BOD的測定8必開03水體富營養(yǎng)化程度的評價8必開04土壤、活性炭對苯酚的吸附作用8必開05苯酚的光降解速率常數(shù)測定８選開06土壤中砷的污染分析6選開07鄰苯二甲酸酯的微生物降解6天選開08Ｆenton試劑催化氧化酸性大紅ＧＲ染料8選開三、單項實驗的內(nèi)容和要求實驗一空氣中氮氧化的日變化曲線實驗類型：綜合性實驗實驗學時８每組人數(shù)：8實驗?zāi)康呐c教學要求：1.了解空氣中氮氧化物的主要類型、來源及其環(huán)境應(yīng)。2.了解空氣中氮氧化物測定方法。3.掌握鹽酸萘乙二胺分光光度法測定空氣中氮氧化物總量，NO，NO2的原理及操作方法。掌握空氣氮氧化物測定的基本原理和操作方法。4.掌握大氣采樣器的使用，進一步熟悉分光光度計的使用。5.繪制學校周邊主要交通干線空氣中氮氧化物的日變化曲線，并分析其與車流量的關(guān)系。教學方法：教師分配任務(wù)，講解重點要點，明確要求。學生以小組為單位制定方案，經(jīng)教師批準后實施，教師現(xiàn)場指導。實驗內(nèi)容提要：本實驗測定氮氧化物總量（NO+NO2），空氣樣品首先通過三氧化鉻氧化管將一氧化氮氧化為二氧化氮，然后進入吸收液，二氧化氮在水溶液中反應(yīng)部分生成亞硝酸，亞硝酸與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)，再與鹽酸萘乙二胺發(fā)生偶合反應(yīng)生成玫瑰紅色染料，在540nm處進行比色測定，用亞硝酸鈉配制標準溶液，繪制標準曲線。采集并測定1天內(nèi)不同時段交通干線中氮氧化物的濃度，并繪制氮氧化物濃度的時間變化曲線。實驗二水體自凈程度指標的測定實驗類型：綜合實驗實驗學時：８每組人數(shù)：4實驗?zāi)康呐c教學要求：1.復習理論課內(nèi)容，水體中氮的形態(tài)的轉(zhuǎn)化。2.掌握納氏試劑分光光度法測定氨氮的原理及操作過程。3．掌握鹽酸萘乙二胺分光光度法測測定亞硝鹽的原理及操作方法。4.掌握紫外分光光度法測定硝酸根的原理和操作方法。5.了解三態(tài)氮測定對環(huán)境化學研究的意義和作用，根據(jù)三態(tài)氮的相對含量分析水體自凈程度。教學方法：教師講解要點及注意事項，學生分組實驗，教師指導。實驗內(nèi)容提要：氨氮的測定：水樣蒸餾預處理，標準系列溶液配制、顯色，取適量水樣蒸餾液顯色，在425nm處測定吸光度，計算回歸方程，計算水樣中氨氮的濃度。亞硝酸鹽氮的測定：在pH為2.0-2.5的范圍內(nèi)，亞硝酸與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)，再與鹽酸萘乙二胺發(fā)生偶合反應(yīng)生成玫瑰紅色染料，在540nm處進行比色測定，用標準曲線法定量。3.硝酸鹽氮的測定：紫外分光光度法，利用硝酸根對220nm光的吸收定量測定硝酸鹽氮，有機物的影響可通過220nm的吸光度減去275nm處吸光度的2倍消除，用標準曲線法定量。實驗三水體富營養(yǎng)化程度的評價實驗類型：綜合實驗實驗學時：4每組人數(shù)：4實驗?zāi)康呐c教學要求：1．復習水體富營養(yǎng)化的概念，了解水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因及其評價指標。2.掌握總磷、葉綠素-a的測定原理及操作方法。3.評價水體富營養(yǎng)化狀況。教學方法：教師講解要點及注意事項，學生分組實驗，教師指導。實驗內(nèi)容提要：總磷的測定：水樣在酸性介質(zhì)中用過硫酸鉀氧化，將各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)化為磷酸鹽，用磷鉬藍分光光度法測定。葉綠素-a的測定：用丙酮萃取分光光度法測定。實驗四土壤、活性炭對苯酚的吸附作用實驗類型：綜合實驗實驗學時：4每組人數(shù)：8實驗?zāi)康呐c教學要求：了解土壤、活性炭的環(huán)境化學意義及其在水體自凈中的作用。掌握4-氨基安替比林分光光度法測定苯酚的原理和操作方法。繪制兩種土壤、活性炭對苯酚的吸附等溫線，求出吸附常數(shù)，比較它們對苯酚的吸附能力。教學方法：教師講解要點及注意事項，學生分組實驗，教師指導。實驗內(nèi)容提要：試驗土壤、活性炭對一系列不同濃度的苯酚的吸附情況，計算平衡衡濃度和吸附量，繪制等溫吸附線，分析吸附性能。用4-氨基安替比林分光光度法測定苯酚。使用教材及參考書教材：《環(huán)境化學實驗》主編：董德明，朱利中