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环境化学

Environmental Chemistry

课程编号：03600018j

适用专业：环境科学,环境科学

总学时数： 32    

总学分：   2

课程类型：专业基础课程

先修课程：环境微生物学、有机化学、无机化学、分析化学等

大纲主撰人：王晓辉

课程内容简介

环境化学是研究有害化学物质在环境介质中的存在、特性、行为和效应的化学原理与方法的科学。本课程依次讲解大气、水、岩石（土壤）各圈层的环境化学之后，对典型污染物在各圈层之间的迁移转化规律做了专门论述。

通过学习使学生了解环境化学在环境科学中和解决环境问题上的作用，环境化学研究的内容、特点和发展动向。使学生掌握主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程，具备一定的处理实际环境问题的思路、方法和技术。

教学大纲

一、课堂讲授部分

（一）各章节要点及授课时数

第一章绪论（2学时）

本章要点：介绍环境化学的概念；环境化学的发展历史；环境化学的任务；内容及特点。领会环境效应及其影响因素，掌握环境污染物在环境各圈层的迁移转化的简要过程。

1  绪论

1.1  地球的形成及其演化

1.2  有关环境的一些基本概念

1.3  环境化学的定义、内容和研究方法

1.4  环境污染和环境污染物

第二章水环境化学（12学时）

本章要点：水中的氧和二氧化碳及碳酸盐体系、天然水的碱度与碳酸盐的平衡；天然水中氧化还原反应；pE和pH或pE与pC图的意义和用途；天然水中的中和、沉淀与溶解、水解等非氧化还原反应的基本规律及简单的计算；天然水中微生物的作用；天然水中典型有机污染物、微生物转化的规律性。

2．1天然水的基本特征及污染物的存在形态

2．1．1 天然水体的基本特征

2．1．2 天然水的性质

2．1．3 水中污染物的分布和存在形态

有机污染物

金属污染物

2．2 水中无机污染物的迁移转化

2．2．1颗粒物与水之间的迁移

2．2．2水中颗粒物的聚集

2．2．4溶解和沉淀

2．2．5氧化-还原

2．2．6配合作用

2．3水中有机污染物的迁移转化

2．3．1分配作用

2．3．2挥发作用

2．3．3水解作用

2．3．4光解作用

2．3．5生物降解作用

2．4水质模型

2．4．1、氧平衡模型

2．4．2、湖泊富营养化预测模型

2．4．3、有毒有机污染物的归趋模型。

第三章大气环境化学（10学时）

本章重点：大气中的化学反应和光化学反应，了解大气中离子和自由基。掌握大气中碳、硫、氮的基本反应及其正确人类的危害；光化学烟雾和硫酸气溶胶等的形成过程及危害。大气中颗粒物的形成过程及颗粒物上有毒物质的种类和正确健康的影响；温室效应和酸雨的概念和形成机理及其危害。

3．1大气中污染物的转移

3．1．1大气层简介

3．1．2影响大气污染物迁移的因素

风和大气湍流的影响

天气形势和地理地势的影响

3．2大气中污染物的转化

3．2．1光化学反应基础

3．2．2大气中重要吸光物质的光离解

3．3大气中重要自由基的来源

3．3．1大气中HO和HO2自由基的浓度

3．3．2大气中HO和HO2自由基的来源

3．3．3R、RO和RO2等自由基的来源

3．4 氮氧化物的转化

3．4．1、大气中的含氮化合物

3．4．2氮氧化合物和空气混合体系中的光化学反应

3．4．3、氮氧化物的气相转化

3．5碳氢化合物的转化

3．5．1、大气中主要的碳氢化合物

3．5．2、碳氢化合物在大气中的反应

3．6光化学烟雾现象

3．6．1什么是光化学烟雾

3．6．2光化学烟雾形成的简化机制

3．6．3光化学烟雾的控制对策

3．7硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染

3．7．1、二氧化硫的气相氧化

3．7．2、二氧化硫的液相氧化

3．7．3、硫酸烟雾型污染

3．8酸性降水

3．8．1、降水的pH

3．8．2、降水pH的背景值

3．8．3、降水的化学组成

3．8．4、酸雨的化学组成

3．8．5、影响酸雨形成的因素

3．9 大气颗粒物

3．9．1、颗粒物的粒度及表面性质

3．9．2、大气颗粒物的化学组成

3．9．3、大气颗粒物的去除过程

3．10、温室气体和温室效应

3．11臭氧层的形成与耗损

3．11．1、臭氧层形成与耗损的化学反应

3．11．2、南极的臭氧洞现象

第四章土壤环境化学（6学时）

本章重点：土壤的组成、结构和功能、理化性质，土壤中污染物的种类和来源以及净化能力和污染概念；金属元素及氮、磷在土壤中的迁移转化规律、化学农药在土壤中的吸附、挥发及微生物降解等作用。

4．1土壤的组成与性质

4．1．1土壤的组成

4．1．2土壤的粒级分组与质地分组

4．1．3土壤吸附性

4．1．4土壤酸碱性

4．1．5土壤的氧化还原性

4．2污染物在土壤——植物体系中的迁移及其机制

4．2．1污染物在土壤—植物体系中的迁移

4．2．2 植物对重金属污染产生耐性的几种机制

4．3土壤中农药的迁移转化

4．3．1土壤中农药的迁移

4．3．2非离子型农药与土壤有机质的作用

4．3．3典型农药在土壤中的迁移转化

（二）教材及主要参考书

1．教材

环境化学（高等学校面向21世纪课程教材）1996年，北京：高等教育出版社。主编：戴树桂， 合编：岳贵春，王晓蓉，田世忠，陈甫华

2．主要参考书

Environmental Chemistry,环境化学；上海交通大学环境科学与工程学院选编教材

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

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

教学大纲说明

一、教学目的、课程性质任务，与其他课程的关系，所需先修课程。

教学目的：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，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环境科学中和解决环境问题上的地位和作用，培养学生科学研究的能力和方法。

课程性质：专业基础必修课程

预备知识：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学

二、主要内容、重点及深度。

课程内容：本课程较系统阐述了大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、生物体内污染物质的存在方式、运动过程及毒性、典型污染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等内容与知识。通过本课程的学习，要使学生了解国内外面临的环境问题，了解我国目前的污染问题和状况，较全面地了解环境化学的基本概念和基本内容，掌握常见污染物的类型和危害、监测、治理原理与方法，熟悉污染物的采样和监测技术，牢固树立环境意识。

重点

(1) 重要无机污染物在水中的存在形态及分布；它们在水环境中迁移转化的基本原理，（如沉淀－溶解、氧化－还原、配位作用、吸附－解吸等）。掌握利用这些基本原理进行相关计算和解决实际问题。培养学生运用所学知识分析解决实际环境问题的能力。

(2) 有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、挥发、水解、光解和生物降解的计算方法。

(3) 光化学反应基础（如重要光化学反应等）。重要的大气污染化学问题及其形成机制（如光化学烟雾等）。

(4) 大气中主要污染物的迁移转化规律。

(5) 典型污染物在植物体系中的迁移和它的作用机制，以及主要农药在土壤中的迁移、转化和归趋。

(6) 污染物质与生物机体之间的相互作用，及机体对污染物质的吸收、分布、转化、排泄等过程和污染物质对机体毒性。

(7) 汞、砷和卤代物、多环芳烃、表面活性剂等污染物质在各圈层中转化迁移、归趋及效应。

三、教学环节和教学方法

本课程的教学环节包括课堂讲授，学生自学，习题讨论课，习题，答疑，期末考试等。通过上述基本教学步骤，要求学生系统学习环境化学的基本知识。成绩评定：平时成绩30%，期末考试70%。

四、改革思路和说明

针对本课程在本科高校中的重要性和应用性都很强的特点，以培养学生的能力和社会需求为导向，通过及时修订人才培养方案、教学大纲和学时，不断更新教学内容与方法，改革考核方式等措施，达到提高教学质量和学以致用的效果，实现提高学生的执业技能和就业核心竞争力的双重目的。