Environmental Chemistry

课程编码：21A63009 学分：3.0 课程类别：专业基础课（必修）

计划学时：48 其中讲课：48 实验或实践：0 上机：0

适用专业：环境科学、环境工程

推荐教材：戴树桂主编,环境化学（第二版），高教出版社，2006

参考书目：

1.S.E.Manahan，Environmental Chemistry，FL: Lewis Press，2000

2.S.Baird, Environmental Chemistry, New York: Freeman,1999

3.王晓蓉主编，《环境化学》，南京大学出版社, 1993

4.董德明等主编，《环境化学》，北京大学出版社(21世纪全国高等院校环境系系列实用规划教材)

5.何燧源主编，《环境化学》， 第4版,上海普通高校九五重点教材，华东理工大学出版社, 2005

课程的教学目的与任务

环境化学是环境科学的重要组成部分，它是研究化学污染物及对人类生态系统可能带来影响的化学物质在自然环境中化学变化规律的学科，它是一门边缘性和综合性很强的学科，它所涉及的知识和实用技能的范围非常广泛。本学科的研究主题与化学学科及环境科学的其他分支有着密切的联系。通过本课程的学习，使学生掌握环境化学的基本知识和基本原理，为从事环境保护和环境科学研究工作以及培养处理实际环境问题的能力奠定理论基础。

课程的基本要求

1.明确环境化学研究的对象、方法和任务。

2.明确和掌握化学污染物的来源、分布及在自然环境中的迁移、转化、归宿的化学原理、化学污染物的控制、治理的原则和方法。

3.环境化学是一门交叉学科，学习和研究环境化学主要以化学的理论和方法，但还要应用许多物理的、气象的、生物学和数学等知识，多方位的去研究和解决环境问题。

4.以专题讨论的形式，组织学生运用理论知识讨论一些环境热点问题，要求学生查阅有关文献，写出报告，培养学生独立思考和分析问题解决问题的能力。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）

第一章 绪论 建议学时：2

[教学目的与要求] 明确环境化学的定义、特点及任务，了解环境化学研究的对象、方法和环境污染物的性质及分布。

[教学重点与难点] 环境化学的任务和研究方法，环境污染物的性质及分布。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 环境化学

一、什么是环境化学

二、环境化学发展动向

第二节 环境污染物

一、环境污染物的类别

二、污染源

三、化学污染物

四、环境污染物的性质

五、污染物的时空分布

六、环境效应

第二章 大气环境化学 建议学时：10

[教学目的与要求] 明确大气污染物的分类，了解大气稳定度、逆温和影响大气污染少迁移的主要因素的概念，了解大气中重要的吸光物质和光反应中重要自由基的来源。掌握光化学第一、第二定律和基本反应过程，掌握氮氧化合物、CH化合物及硫氧化物的转化反应的类型与机理，掌握酸雨、温室效应及臭氧层损耗的机理和控制措施。

[教学重点与难点] 大气主要污染物及污染物的迁移，光化学反应，氮氧化合物、CH化合物及硫氧化物的转化机理，臭氧层损耗的机理和控制措施。难点是大气污染物扩散数学模式的应用和相关的光化学反应机理。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 大气组成和主要污染物

一、大气的主要成分

二、大气层的结构

三、大气中的主要污染物

第二节 大气中污染物的迁移

一、辐射逆温层

二、大气稳定度

三、影响大气污染物迁移的因素

四、大气污染数学模式

第三节 大气中污染物的转化

一、光化学反应基础

二、重要的自由基

三、氮氧化物的转化

四、CH化合物的转化

五、光化学烟雾

六、硫氧化物的转化

七、酸性降水

八、温室效应

九、臭氧层的形成与损耗

第四节 大气颗粒物

一、大气颗粒物的来源与消除

二、颗粒物的粒度和表面性质

三、大气颗粒物的化学组成

第三章 水环境化学 建议学时：12

[教学目的与要求] 明确天然水体的类别和基本组成、污染物来源及水质相关标准，掌握水体的碳酸平衡的处理方法，掌握无机物在水环境中的进行的溶解-沉淀、氧化－还原、配合作用迁移转化过程中的基本原理和平衡计算，掌握有机物在水环境中发生的迁移转化过程,掌握水中颗粒物的吸附作用、聚集原理和方式。

[教学重点与难点] 本章重点是水体污染物的形态，水体的碳酸平衡、无机物在水环境中的进行的溶解-沉淀、氧化－还原、配合作用迁移转化过程中的基本原理和平衡计算、有机物在水环境中发生的迁移转化过程。 难点是平衡计算和分配系数、挥发速率、水解速率、光解速率常数的计算及Streeter－Phelps模型的应用。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 天然水的组成和性质

一、水循环

二、天然水系的类别

三、天然水的组成

四、天然水体的碳酸平衡

第二节 天然水的污染

一、水体污染

二、天然水的污染物及形态

三、水体污染源

四、水质指标及水质标准

第三节 水中无机污染物的迁移转化

一、颗粒物与水之间的迁移

二、水中颗粒物的聚集

三、溶解和沉淀

四、氧化－还原

五、配合作用

六、生物降解作用

第四节 水质模型

一、氧的消耗

二、复氧

三、垂氧曲线

第四章 土壤环境化学 建议学时：6

[教学目的与要求] 了解土壤的形成与组成、土壤的吸附性能、养分、酸碱性、氧化还原及配合性能。明确土壤污染物来源、自净作用，土壤背景值、重金属的形态及土壤对重金属的吸附作用，掌握农药的分类、迁移、吸附、残留、降解及防治。

[教学重点与难点] 污染物在土壤中的迁移转化机制，土壤对重金属及农药的吸附作用，土壤污染的防治。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 土壤的组成与性质

一、土壤的形成

二、土壤的组成

三、土壤的粒级分组与质地分组

四、土壤吸附性

五、土壤养分

六、土壤的酸碱性

七、土壤的氧化还原性

八、土壤中的络合反应

第二节 土壤污染

一、土壤污染源

二、土壤污染的危害

三、土壤的自净作用

四、土壤背景值

第三节 污染物在土壤－植物体系中的迁移及其机制

一、污染物在土壤－植物体系内迁移

二、植物对重金属污染产生耐性的几种机制

第四节 土壤的重金属污染

一、重金属在土壤中的结合态

二、影响重金属在土壤－植物体系中迁移的因素

三、重金属在土壤—植物系统中的迁移转化规律

四、几种常见重金属对土壤的污染

第五节 土壤中农药的迁移转化

一、农药的分类

二、土壤中农药的迁移

三、典型农药在土壤中的转化

四、土壤中农药的残留

五、农药污染的防治

第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性 建议学时：8

[教学目的与要求] 明确生物膜的结构和物质通过生物膜的机制及污染物在生物体内吸收、分布、排泄、蓄积运动过程。明确在生化反应中的氢传递的基本过程，明确毒物的毒性、作用过程及生化机制。掌握生物富集、放大和积累的基本概念，掌握酶的分类、性质、功能，掌握耗氧有机物和有毒有机污染物的生物降解的基本过程。

[教学重点与难点] 耗氧有机物和有毒有机污染物的生物降解的基本过程。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 物质通过生物膜的方式

一、生物膜的结构

二、物质通过生物膜的方式

第二节 污染物质在机体内的转运

一、 吸收

二、 分布

三、 排泄

四、 蓄积

第三节 污染物质的生物富集、放大和积累

一、生物富集

二、生物放大

三、生物积累

第四节 污染物质的生物转化

一、生物转化中的酶

二、 若干重要辅酶的功能

三、生物氧化中的氢传递过程

四、耗氧有机污染物质的微生物降解

五、有毒有机污染物质生物转化类型

六、有毒有机污染物质的微生物降解

七、污染物质的生物转化速率

第五节 污染物质的毒性

一、毒物

二、毒物的毒性

三、毒物的联合作用

四、毒作用的过程

五、毒作用的生物化学机制

第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 建议学时：4

[教学目的与要求] 明确汞和持久性污染物在水环境中的特点，掌握其迁移转化的基本规律、汞生物甲基化作用机理。

[教学重点与难点] 汞在水环境中的迁移转化基本规律，汞的生物甲基化作用机理。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 重金属元素

一、汞

二、砷

第二节 有机污染物

一、有机卤代物

二、多环芳烃

三、表面活性剂

第七章 污染环境修复技术 建议学时：4

[教学目的与要求] 明确污染环境的修复技术、方法和基本原理。

[教学重点与难点] 重金属污染土壤的修复，植物修复法。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 微生物修复技术

一、概述

二、自然生物修复

三、人工生物修复

四、影响微生物修复效率的因素

第二节 植物修复法

一、植物修复去除重金属

二、植物修复去除有机污染物

三、表面活性剂

第三节 土壤重金属污染修复

一、客土法、换土法

二、稀释法

三、加入改良剂，提高金属的固定性

四、水洗法

五、植物修复技术

第八章 绿色化学简介 建议学时：2

[教学目的与要求] 明确绿色化学的概念、目标、原子经济性、研究领域和基本原则。

[教学重点与难点] 绿色原材料、绿色溶剂、绿色催化剂、原子经济性、研究领域和绿色化学的应用。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 绿色化学的诞生和发展简史

一、绿色化学的诞生

二、绿色化学定, 义

三、绿色化学在国内外的发展

第二节 绿色化学的基本原理

一、绿色化学的12条原则

二、绿色原材料

三、绿色溶剂

四、绿色催化剂

五、原子经济性反应

六、绿色化学的主要内容

第三节 绿色化学的应用

一、绿色工程和工业生态学

二、绿色化学的应用

撰稿人：何芳 审核人：国伟