环境化学课程教学大纲

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）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；
2.2.2.1含硫化合物（（H2S、SO2、SO3、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）
（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。
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：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：
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。
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、温室气体的主要来源、温室效应的危害及控制措施。
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；
（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。
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（能斯特）方程及有关计算：pE0与E0、pE0与lgK之间的关系；ΔG与E、pE之间的关系；天然水的pE-pH图及其绘制；天然水的pE和决定电位的概念及有关计算；水体pE对元素形态的影响（以Fe和N为例）。
★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
2.1.1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
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产率Φ的概念。
2.4.3大气中重要吸光物质的光离解
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素
2.3.1几个概念：
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。
3.3.3配合作用
水体中包括羟基、氯离子等配位体对重金属离子的配合作用及有关计算；腐殖质的分类（富里酸、腐殖酸和腐黑物）及对重金属在水环境中迁移转化的影响。
3.3.4水中颗粒物的吸附-解吸作用
天然水体颗粒物的主要类别，颗粒物对重金属的吸附—解吸作用，吸附作用分类（表面吸附、离子交换吸附和专属吸附的特点及区别），吸附等温线及各吸附等温式（H、F和L等温式）及式中各量的物理意义及有关计算。
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
★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）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；
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/λ）的应用。
★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）。
★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/λ）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