环境化学课程教学大纲

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1、附件2课程教学大纲课程名称环境化学上课对象环境科学与工程专业学生上课年级大二学分/周学时2.0学分/2学时课程类型公共基础课专业基础课专业课先修课程无机化学、有机化学、分析化学选用教材环境化学（第二版），戴树桂主编，高等教育出版社。主要参考书1.环境化学，张庆芳等主编，中国石化出版社；2.环境化学，刘兆荣等主编，化学工业出版社。一、课程性质、目的与任务（不少于300字）（一）课程性质环境化学是环境科学与工程专业的一门专业课程，是理论和实际密切结合的应用型很强的课程，对环境科学与工程专业人才培养有着至关重要的作用。本课程是依据环境科学与工程专业人才培养目标和相关职业岗位的能力要求而设置的，对本系

2、所面向的环境岗位群所需要的知识、技能、和素质目标的达成起支撑作用。（二）课程目的环境化学课程的目的是使学生掌握环境化学的研究内容、特点和发展动向，掌握环境化学的基本原理，掌握有机、无机污染物在环境各圈层中迁移转化的规律及其效应，初步了解环境化学任务（课题）的研究方法。明确环境化学的任务和目的以及环境化学在解决环境问题上的地位和作用，全面、系统地培养学生的专业素质以及运用环境化学知识分析、解决实际问题的能力。（三）课程任务环境化学课程的主要任务是使学生了解大气环境化学、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；典型污染物质在环境各圈层中的转归与效应；有害废物及放射性固体废物以及

3、目前全球关注的环境问题，理解污染物在大气、水、岩石、生物各圈层环境介质中迁移转化过程所涉及的污染化学问题及其效应，掌握其中的基本原理以及相关的推导和计算。二、教学基本要求（不少于500字）通过本课程的学习，使学生掌握环境化学的研究内容、特点和发展动向，掌握环境化学的基本原理，掌握有机、无机污染物在环境各圈层中迁移转化的规律及其效应,并受到足够的操作技能训练和职业素质培养，为学生学习后续专业课程和将来从事环境类技术工作奠定知识、技能基础。1、知识（1）了解环境化学的基本原理、研究内容及发展动向；（2）掌握大气污染化学，水污染化学，土壤污染化学，生物体内污染物质的运动过程及毒性；（3）掌握典型污染

4、物质在环境各圈层中的转归与效应以及放射性物质的环境行为；（4）理解污染物在大气、水、岩石、生物各圈层环境介质中迁移转化过程所涉及的污染化学问题及其效应；（5）掌握环境化学研究的各种方法。2、技能（1）能够利用环境化学基础知识和理论分析污染物的在环境介质中的行为；（2）能理解本课程与其它课程的联系，初步具备综合运用所学知识、技能和方法，分析和解决实际污染问题的能力；（3）具备学习科学探究方法和自主学习能力，良好的思维习惯和职业规范。3、素质养成（1）了解环境化学发展过程和方向，树立环保的专业素质，具备较强的责任感和严谨的工作态度；（2）理解科学技术与社会的相互作用，形成科学的价值观；养成学生的团

5、队合作精神，具备创新潜能、较强的实践能力和良好的与人沟通交流能力；（3）发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，具有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神。4、证书为能够获取化学检验工、环境影响评价工程师、环保工程师等职业技能或资格证书奠定基础。三、主要内容及学时安排章或节主要内容、重点、难点学时安排1 第一章 绪论主要内容：1.1 环境与环境问题1.1.1 相关概念1.1.2 环境问题的发展历程1.1.3 世界八大公害1.1.4 当前主要环境问题1.2 环境化学1.2.1 环境化学的学科形成和性质1.2.2 环境化学的任务、研究内容和特点1.2.3 环境化学的发展动向1.2.4 环境

6、化学的研究方法1.3 环境污染物1.3.1环境污染物的类别1.3.2 持久性有机污染物（POPs） POPs的特性、种类及对环境安全的危害，降低POPs对我国环境安全威胁的途径。1.3.3 环境效应 物理效应、化学效应、生物效应。1.3.4 环境污染物的迁移转化 迁移与转化概念的区别与联系。 重点：环境问题的发展历；全球面临的主要环境问题；环境化学的性质、任务和特点；POPs的特性（概念）；环境效应，环境污染物迁移与转化概念的区别与联系。 难点：世界八大公害事件的成因机制；环境污染物迁移与转化概念的区别。2学时2 第二章 大气环境化学 第一节 大气组成及其主要污染物2.1 大气的结构与组成 2

7、.1.1 大气的结构 2.1.2 大气的组成 2.1.3 大气组分的停留时间 2.1.4 大气组分的源和汇 2.1.5 大气-地球的能量平2.2 大气污染物 2.2.1 大气污染物的类别及浓度表示 2.2.1.1 大气污染及大气污染物 2.2.1.2 大气污染物分类 1）按物理状态：气态污染物（约占90%）和大气颗粒物（占10%）。 2）按形成过程：一次污染物和二次污染物。 3）按化学组成。 2.2.1.3 大气污染物浓度表示方法 混合比单位表示法；单位体积大气内物质的质量表示法；单位体积内物质的数量表示法。 2.2.2 主要大气污染物及其循环 2.2.2.1 含硫化合物（H2S、SO2、SO

8、3、H2SO4、SO42-、C2H5SH、CS2等） 2.2.2.2 含氮化合物（N2O、NO、NO2、NH3、HNO2、HNO3、NO3- 等） 2.2.2.3 碳氧化物（CO、CO2） 2.2.2.4 碳氢化合物（CH4及非甲烷烃） 2.2.2.5 卤素化合物（卤代烃、无机氯化物和氟化物） 2.2.2.6 光化学氧化剂（O3、PAN、醛类等） 重点：大气的组成；大气的结构；大气污染物的分类；大气污染物浓度表示方法及换算。 难点：大气污染物浓度表示方法及各单位之间的换算；主要大气污染物及其循环。2学时3 第二章 大气环境化学 第二节 大气中污染物的迁移转化（1）2.3 影响大气污染物迁移的因

9、素 2.3.1 几个概念：大气垂直递减率（r）和干绝热直减率（rd）、逆温、大气稳定度及判断。 2.3.2 影响大气污染物迁移的因素 风（大气的水平运动）；湍流（大气的无规则运动）；天气形势；地理地势。2.4 光化学反应基础 2.4.1 光化学反应的一般过程 2.4.2 光化学反应的效率：光量子产率的概念。 2.4.3 大气中重要吸光物质的光离解 O2和N2、O3、NO、醛、HNO2和HNO3的光离解及SO2对光的吸收。 2.5 对流层中的重要自由基及来源 2.5.1 自由基及自由基反应 2.5.2 大气中的主要自由基及来源 大气中的主要自由基有 HO，HO2，R，RO，RO2等。 重点：影响

10、大气污染物扩散的主要局地环流及其成因；大气垂直递减率（r）、干绝热直减率（rd）与大气稳定度的关系及大气稳定度的判断；光化学反应的一般过程；自由基及自由基反应；大气中的主要自由基及来源；爱因斯坦光子能量公式（E=hc/）的应用。 难点：影响大气污染物扩散的主要局地环流的成因；大气稳定度的判断；爱因斯坦光子能量公式（E=hc/）的应用。2学时4 第二章 大气环境化学 第三节 大气中污染物的迁移转化（2）2.6 大气中重要污染物的化学转化 2.6.1 氮氧化物（NOx）的转化 2.6.1.1 NO、NO2和O3的基本光化学循环 2.6.1.2 NOx的气相转化 2.6.1.3 NOx的液相转化 2

11、.6.2 碳氢化合物（CH）的转化烷烃、烯烃及其他烃类化合物与OH、O及O3等的反应过程及规律。 2.6.3 SOx的转化 包括气相（SO2的直接光氧化、O氧化及自由基氧化）和液相转化。 2.7 几种重要的大气环境问题及形成机制 2.7.1 光化学烟雾 光化学烟雾的概念、形成条件、特征和危害、形成机理、控制对策等。2.7.2硫酸烟雾 硫酸烟雾的概念及形成条件、形成机制及烟雾特征，硫酸烟雾与光化学烟雾的比较。 2.7.3酸雨 酸性降水“酸雨”概念的提出、酸雨的形成、酸雨的化学组成、酸雨中的关键性离子组 分、影响酸雨形成的因素、酸雨的危害、酸雨控制对策。2.7.4温室效应 温室效应及温室气体的概念

12、、温室气体的主要来源、温室效应的危害及控制措施。 2.7.5臭氧层损耗 平流层中O3形成与损耗的化学反应、南极臭氧洞的发现、全球臭氧变化趋势、臭氧层损耗对环境的影响及控制措施。 重点：NOx和碳氢化合物（CH）的气相转化；光化学烟雾的形成条件、特征、形成机理；硫酸烟雾的形成条件、形成机制及烟雾特征；酸雨pH界限的提出、形成机制、影响酸雨形成的因素、酸雨的危害；温室气体的主要来源、温室效应的危害；臭氧层损耗机制及对环境的影响。 难点：NOx的光化学循环；光化学烟雾的形成机理；酸雨 pH界限的提出；平流层中O3形成与损耗的化学反应。 2学时5 第二章 大气环境化学 第四节 大气颗粒物2.8 大气颗

13、粒物 2.8.1 大气颗粒物源和汇 源：天然和人为源；汇：干、湿沉降及其机制。 2.8.2 大气颗粒物的粒度及表面性质 大气颗粒物的粒度-空气动力学直径；大气颗粒物的三模态；大气颗粒物按粒度的工程 分类；大气颗粒物的表面性质：成核作用，粘合和吸着。2.8.3 大气颗粒物的化学组成 无机颗粒物的成分主要由其形成过程决定。有机颗粒物组成及来源复杂，主要人为源。 2.8.4 大气颗粒物来源识别 主要有富集因子法和化学元素平衡法。 2.9 室内空气污染 2.9.1 室内空气污染问题的由来 2.9.2 室内空气污染物的种类及危害 2.9.3 室内空气污染控制途径 重点：大气颗粒物的化学组成和来源识别；大

14、气颗粒物的三模态、按粒度的工程分类。 难点：大气颗粒物的来源识别；大气颗粒物的三模态及其主要源和汇。 2学时6 第三章 水环境化学第一节 天然水3.1 天然水的组成及性质 3.1.1 天然水的组成 天然水中的主要离子组成（主要八大离子及来源过程）；天然水中的金属离子；天然水中的溶解性气体（溶解度计算）、有机质（主要为腐殖质）、微量元素、水生生物等。3.1.2 天然水的基本性质：碳酸平衡，碱度和酸度，缓冲能力，硬度 水体的碳酸平衡（包括封闭和开放碳酸体系）；酸碱度的概念及有关计算；水体的缓冲 能力；水体硬度的概念及单位换算。 3.2 水体污染概论 水体污染及水体自净；水体污染物的类别和危害；优先

15、污染物的概念及我国水体中优先 污染物黑名单；水中污染物的分布和存在形态。 重点：天然水中主要八大离子；溶解性气体溶解度的求法及温度的影响；腐殖质的分类；碳酸平衡（包括封闭和开放碳酸体系）；水体酸碱度及缓冲能力的有关计算。 难点：溶解性气体溶解度的求法（亨利定律）及温度的影响碳酸平衡（包括封闭和开放碳酸体系）；水体酸碱度及缓冲能力的有关计算。2学时7第三章 水环境化学第二节 水中无机污染物的迁移转化3.3 水中无机污染物的迁移转化 3.3.1沉淀溶解 重金属在水中的沉淀溶解平衡（包括氢氧化物、碳酸盐、硫化物的溶解度计算，lgc-pH 图的绘制方法及基本规律）。 3.3.2氧化还原电子活度的概念；电子活度与PE的关系；PE和氧化还原电位的关系；氧化还原反应的Nernst（能斯