《環(huán)境化學》課程教學大綱

《環(huán)境化學》教學大綱一、基本信息

課程名稱環(huán)境化學課程編號ENSE3107英文名稱EnvironmentalChemistry課程類型專業(yè)基礎課總學時54理論學時54實驗學時

實踐學時

學分3預修課程無機/有機/分析/物理化學適用對象環(huán)境科學課程簡介（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、轉化的化學過程與機制；大氣的組成和性質、大氣氣相化學和液相化學的相關原理及大氣環(huán)境問題的產生機理、效應和防治措施等；污染物在土壤中的遷移、轉化和歸趨的規(guī)律及其影響因子；污染環(huán)境的修復技術與綠色化學的基本原理及應用，為后續(xù)專業(yè)核心課的學習奠定理論基礎。二、教學目標及任務

環(huán)境化學是環(huán)境科學專業(yè)的專業(yè)基礎課，通過本課程的學習可為后續(xù)專業(yè)課程學習打下扎實的理論基礎。要求學生熟悉環(huán)境化學定義、研究內容、特點、發(fā)展動向，深入了解污染物在各種環(huán)境介質中遷移、轉化規(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、解吸等化學過程的機制；污染物在大氣液相、氣相中遷移和轉化的過程與污染環(huán)境的修復技術。會應用環(huán)境化學的原理分析解決實際環(huán)境問題。本課程支撐環(huán)境科學專業(yè)畢業(yè)要求2、3、4、6、7、8和10。

三、學時分配

教學課時分配章節(jié)章節(jié)內容講課實驗實踐合計緒論環(huán)境化學概述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

第七章大氣的化學組成3

第八章氣相大氣化學4

第九章液相大氣化學3

第十章土壤環(huán)境化學10

第十一章污染環(huán)境的修復2

第十二章綠色化學的基本原理與應用2

合計54

四、教學內容及教學要求

緒論第一節(jié)

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

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

第一章

天然水的組成與碳酸平衡第一節(jié)

水的化學組成與分類1．化學組成的形成過程2．主要離子組成與分類3．水生生物與水體性質習題要點：根據有關水質數據能按O.A.阿列金分類方法進行水質分類；水質指標的意義與用途。第二節(jié)

水中的金屬離子1．存在形態(tài)2．水合Fe(III)離子習題要點：能計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的溶解度習題要點：計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的化學反應2.

水中CO2的重要作用3.

水中碳酸體系的形態(tài)習題要點：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習題要點：碳酸各化合態(tài)濃度與pH之間關系公式的推導、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的比較習題要點：開放體系碳酸各化合態(tài)濃度與pH之間關系公式的推導、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.

酸堿度的有關計算和水體pH值的調節(jié)5.

酸堿度的單位與水的pH的比較習題要點：酸堿度的概念和有關計算。第八節(jié)

天然水的緩沖能力1.

強酸、堿加入量公式的推導2.

加酸、堿量的計算習題要點：公式推導和相關計算。本章重點、難點：重點是O.A.阿列金水質分類與氣體在水中飽和溶解度的計算、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）、碳酸體系有關公式的推導和計算。本章教學要求：了解天然水的化學組成的形成過程、碳酸體系的形態(tài)與作用；理解水生生物與水體理化性質之間的相互關系和有關水質指標的環(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)濃度的計算、O.A.阿列金分類法和氣體在水中飽和溶解度的計算、碳酸體系各碳酸化合態(tài)濃度與pH之間的關系、酸堿度的概念和計算。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.

平衡關系與反應速率3.

動力學過程習題要點：溶解-沉淀平衡的環(huán)境學意義第二節(jié)

各類固體的溶解度1.

氧化物與氫氧化物2.

硫化物3.

碳酸鹽習題要點：logc-pH圖的制作、污水處理過程中的相關計算。第三節(jié)

不同固相的穩(wěn)定性1.

不同固相共存時溶解態(tài)金屬濃度與pH之間的關系2.

溶解規(guī)律習題要點：不同固相共存時溶解態(tài)金屬濃度與pH之間關系圖的制作第四節(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3.

水的穩(wěn)定性計算習題要點：水體穩(wěn)定性計算本章重點、難點：重點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。難點是不同固相穩(wěn)定性。本章教學要求：了解沉淀-溶解平衡的環(huán)境學意義；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)境意義習題要點：配合作用的環(huán)境學意義。第二節(jié)

配合物的穩(wěn)定性習題要點：配合物穩(wěn)定性的定義及性質。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題要點：配離子濃度與配位體濃度之間的關系。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習題要點：有機配位體存在條件下溶液體系中金屬離子濃度的計算。第五節(jié)

腐殖質的配合作用1.

腐殖質的結構2.

腐殖質的環(huán)境學意義習題要點：腐殖質的分類與性質。第六節(jié)

有機配位體的影響習題要點：有機配位體的環(huán)境效應。本章重點、難點：重點是羥基和螯合劑NTA的配合作用。難點是Ca2+與微溶鹽金屬爭奪NTA。本章教學要求：了解配合作用的環(huán)境學意義；理解腐殖質等有機配位體的在污染遷移與轉化中的配合作用；掌握羥基和螯合劑NTA與金屬離子配合作用的有關計算。

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題要點：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的關系3.

判定相對反應趨勢4.

pE與K和△G的關系習題要點：pE及有關計算第三節(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和決定電位習題要點：pE-pH圖的制作。第四節(jié)

水中污染物的氧化還原轉化1.

無機氮化合物的氧化還原轉化2.

無機鐵的氧化還原轉化3.

水中有機物的氧化習題要點：水中污染物的氧化還原轉化。本章重點、難點：重點是pE與K和△G等氧化-還原參數之間的關系和pE-pH圖的制作。難點是pE-pH圖的制作。本章教學要求：了解水中氧化-還原平衡的意義；理解水中污染物的氧化-還原轉化；掌握pE的有關計算和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1.

水體中各相間的相互作用2.

膠體物質來源與形態(tài)特征3.

膠體的表面電荷4.

雙電層模型5.

膠粒的凝聚習題要點：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題要點：吸附的類型比較、吸附的有關計算、吸附實驗的設計。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題要點：沉積速率的計算與環(huán)境變遷的推理。本章重點、難點：重點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。難點是雙電層模型。本章教學要求：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3.

不同形態(tài)金屬的生物有效性4.

形態(tài)分析技術的應用及存在問題習題要點：形態(tài)分析技術及其在環(huán)境污染化學中的應用。第二節(jié)

有機污染物在水體中的化學行為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.

歸趨模型和遷移轉化動力學機理習題要點：舉例說明有機污染物的化學行為過程。第三節(jié)

水體富營養(yǎng)化預測模型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)物質的來源4.

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

第七章

大氣的化學組成第一節(jié)組分濃度及停留時間1.

大氣組分濃度表示法2．大氣組分停留時間3．大氣的主要層次及特點習題要點：大氣組分停留時間。第二節(jié)重要大氣物質組分1．大氣中的離子2．大氣中的自由基3．主要大氣污染物4．溫室效應與溫室氣體習題要點：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3．顆粒物來源推斷方法4．顆粒物中主要污染物習題要點：顆粒物來源推斷。本章重點、難點：重點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、溫室效應的產生機理、顆粒物來源推斷。難點是大氣顆粒物來源推斷。本章教學要求：了解大氣的組成和停留時間；理解主要大氣污染物的源與匯和溫室效應的產生機制；掌握大氣顆粒物來源的推斷。

第八章

氣相大氣化學第一節(jié)

大氣光化學反應基礎1．光化學反應基礎2．光化學反應定律習題要點：光化學反應的基本概念。第二節(jié)

氮氧化物的氣相反應1．基本反應2．光化學循環(huán)3．氣相反應動力學習題要點：氮氧化物的光化學循環(huán)。第三節(jié)

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

有機物的氣相反應1．碳氫化合物的一些重要反應2．羥基自由基與烯烴類、烴類、醛類、鹵代烴、芳烴類的反應3．烯烴與臭氧、原子氧、和氮氧化物的反應4．天然有機物的轉化習題要點：有機物的氣相反應。第五節(jié)

光化學煙霧1．光化學煙霧的形成2．形成機理3．化學動力學機理4．光化學煙霧的效應與防控措施習題要點：光化學煙霧的形成機理。第六節(jié)

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

第九章

液相大氣化學第一節(jié)

二氧化硫的液相反應1．SO2的液相平衡2．SO2的液相反應動力學習題要點：SO2的液相反應。第二節(jié)

氮氧化物的液相反應1．NOx的液相平衡2．NH3和HNO3的液相平衡3．NOx的液相反應動力學習題要點：NOx的液相反應。第三節(jié)

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

降水化學組分和pH的背景值1．降水化學組分的背景值2．降水pH的背景值3．酸雨標準的評價習題要點：酸雨標準的由來及合理性。本章重點、難點：重點為酸雨形成的機理和酸雨標準合理性評判。難點是氮和硫氧化物的液相反應。本章教學要求：了解酸雨的地帶性分布；理解氮和硫氧化物的液相反應；掌握酸雨形成機理。

第十章

土壤環(huán)境化學第一節(jié)

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

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

生物耐受污染物的機制1．超積累的定義2．耐受機制習題要點：耐受機制。本章重點、難點：重點是土壤基本理化性質與污染物遷移轉化之間的關系、生物耐受污染物的機制。難點是污染物在土壤中的遷移轉化過程。本章的教學要求：了解土壤的基本理化性質；理解土壤基本理化性質與污染物遷移轉化之間的關系；掌握生物耐受污染物的機制。

第十一章

污染環(huán)境的修復第一節(jié)

微生物修復技術1．概述2．影響微生物修復效率的因素3．強化生物修復的主要類型4．生物修復的優(yōu)缺點習題要點：微生物修復的機理及優(yōu)缺點。第二節(jié)

植物修復技術1．概述2．植物修復重金屬污染的過程和機理3．植物修復有機污染物的過程和機理習題要點：植物修復污染物的過程和機理。第三節(jié)

化學氧化技術1．概述2．高錳酸鉀氧化法3．臭氧氧化技術4．過氧化氫和Fenton氧化技術習題要點：化學氧化技術的原理。第四節(jié)

電動力學修復1．基本原理2．影響因素3．聯(lián)用技術習題要點：電動力學修復技術的原理與影響因素。第五節(jié)

地下水修復的可滲透反應格柵技術1．概述2．Fe-PRB習題要點：可滲透反應格柵技術原理。

第六節(jié)

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