1、環境化學教學大綱一、基本信息課程名稱環境化學課程編號ENSE3120英文名稱Environmental Chemistry課程類 型本專業推薦選 修課總學 時36其中：理論 學時36實驗學 時實踐學 時學分2預修課 程無機/有機/分析/物 理化學適用對 象環境工程課程簡介（200字左右）本課程主要講述水環境中的碳酸平衡、沉淀溶解平衡、 配合解離平衡、氧化還原平衡、吸附解吸平衡和溶解揮 發平衡的基本原理及其在水環境中污染物化學行為的闡 釋和污染治理方面的應用；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境問題的產生機 理、效應和防治措施；污染物在土壤中的遷移、轉化和 歸趨的規律及

2、其影響因子等，為污染控制工程專業課學 習奠定理論基礎。二、教學目標及任務環境化學是環境工程專業的本專業推薦選修課，可為后續水、大氣和 固體廢物污染控制工程專業核心課的學習奠定理論基礎。要求學生熟悉 環境化學定義、研究內容、特點、發展動向，深入了解污染物在各種環 境介質中的遷移、轉化規律；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，污染物在大氣液相、氣相中 的化學過程和污染環境的修復技術；能應用環境化學的方法和原理分析 解決環境污染問題。本課程支撐環境工程專業畢業要求 1、2和4。三、學時分配教學課時分配章節章節內容講課實驗實踐合計緒論環境化學概述3第一章天然水的

3、性質與組成3第二章水環境中的酸堿平衡3第三章水中溶解和沉淀作用3第四章水環境中的配合作用3第五章氧化-還原平衡5第六章水環境中固液界面作用5第七章大氣的化學組成3第八章氣相大氣化學3第九章液相大氣化學2第十章土壤環境化學3合計36四、教學內容及教學要求緒論第一節環境化學1 .環境化學的形成2 .環境化學的基本定義3 .環境化學的特點4 .環境化學的研究對象、任務和范圍5 .環境化學的發展動向習題要點：針對環境化學的特點、研究對象、任務、范圍和發展動 向設置習題。第二節環境污染物1 .環境污染物的類別2 .環境效應及其影響因素3 .環境污染物在環境各圈層的遷移轉化過程簡介習題要點：環境污染物的定

4、義、環境效應的概念與分類、能舉例說明污染物在環境中的遷移轉化過程。第三節 綠色化學的基本原理與應用1 綠色化學的誕生與發展簡史2綠色化學的基本原理3綠色化學的應用習題要點：綠色化學的原理與應用。難點是工業生態學原理。本章重點、難點：環境效應及其辨別和綠色化學原理與應用。本章教學要求：了解環境化學的特點及發展動向；理解污染物的環境效應和綠色化學的原理；掌握環境污染物在環境中的遷移、轉化和歸趨過程。第一章天然水的化學組成第一節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. 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

5、水中的金屬離子1 存在形態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金屬離子的濃度。第三節 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。本章重點、難點： 重點是 . 阿列金水質分類與氣體在水中飽和溶解度的計算。難點是. 阿列金分類前單位的換算(由mg/L 換算為meq/L) 。本章教學要求：了解天然水的化學組成的形成過程；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境意義；掌握水中金屬離子各形態濃度的計算、. 阿列金分類法和氣體在水中飽和溶解度的

6、計算。第二章 水環境中的酸堿平衡第一節 碳酸體系形態與作用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習題要點：水中碳酸鹽的種類。第二節 封閉體系碳酸平衡規律1. 封閉體系碳酸平衡條件2. 碳酸各化合態濃度分布3. 平衡規律及其適用條件4. 特征線及其重要臨界點習題要點：碳酸各化合態濃度與pH 之間關系公式的推導、封閉體系碳酸平衡的規律。第三節 開放體系碳酸平衡規律1. 開放體系碳酸平衡條件2. 開放體系碳酸各化合態濃度分布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。

7、第四節 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。第五節 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：重點是封閉與開放體系碳酸的平衡規律及各種酸堿度的表示。難點是公式的推導和有關計算。本章教學要求：了解天然水中碳酸體系的形態與作用；理解各種酸堿度的表示方法；掌握碳酸體系各碳酸化合態濃度與pH之間的關系、酸堿度的概念和計算。第三章 水環境中的溶解和沉淀作用第一節 溶解和沉淀的環境意義

8、1. 環境意義2. 平衡關系與反應速率3. 動力學過程習題要點：溶解- 沉淀平衡的環境學意義第二節 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 不同固相的穩定性1 .不同固相共存時溶解態金屬濃度與pH之間的關系2 . 溶解規律習題要點：不同固相共存時溶解態金屬濃度與pH之間關系圖的制作第四節 水體的穩定性1. 水體穩定性定義2. 判別公式的推導3. 水的穩定性計算習題要點：水體穩定性計算本章重點、難點：重點是各類固體的溶解度、不同固相的穩定性和水體穩定性。難點是不同固相穩定性。本章教學要求：了解沉淀 - 溶

9、解平衡的環境學意義；理解不同固相的穩定性；掌握各類固體的溶解度和水體的穩定性判別的計算。第四章 水環境中的配合作用第一節 配合作用的環境意義習題要點：配合作用的環境學意義。第二節配合物的穩定性習題要點：配合物穩定性的定義及性質。第三節羥基的配合作用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 螯合劑NTA的配合作用1. NTA在溶液中存在形態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+W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 腐殖質

10、的配合作用1. 腐殖質的結構2. 腐殖質的環境學意義習題要點：腐殖質的分類與性質。第六節 有機配位體的影響習題要點：有機配位體的環境效應。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。第五章水環境中的氧化還原平衡第一節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4G的關系習題要點：pE

11、及有關計算第三節 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 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4G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。第六章 水環境中固液界面的相互作用第一節 水中膠體的來源及性質1. 水體中

12、各相間的相互作用2. 膠體物質來源與形態特征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 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. 水環境中的金屬形態分類與研究方法5. 沉積速率與環境變遷6. 沉積物中重金屬的釋放習題要點：沉積速率的計算與環境變遷的推理。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

13、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境治理中的應第七章 大氣的化學組成第一節 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 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 大氣顆粒物（ 氣溶膠 ）2 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

14、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 氮氧化物的氣相反應1 基本反應2光化學循環3氣相反應動力學習題要點：氮氧化物的光化學循環。第三節 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 有機物的氣相反應1 碳氫化合物

15、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 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 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二氧化

16、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 氮氧化物的液相反應1. NOx的液相平衡2. NHK口 HNO3勺液相平衡3. NOx的液相反應動力學 習題要點：NOx的液相反應。第三節 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：

17、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 土壤環境化學第一節 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 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 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。五、考核方式及要求考核方式為閉卷，最終成績評定為期末考試成績（60%） +平時成績（ 10%） +作業（30%）。六、推薦