环境化学 教学日历

教学日历第一章绪论（2学时）环境化学的定义及研究内容（0.5学时）首先介绍一下环境化学课程的目标、地位、要求等。环境多介质（0.5学时）简要介绍一下环境各圈层及其相互联系，并介绍元素地球化学循环。环境中典型污染物（1学时）按照重金属、营养元素、有机化合物介绍环境中的典型重要污染物，有机化合物将按照取代基特性分类，重点介绍持久性有机污染物概念及新型污染物。作业：1.请查阅一个环境污染案例并说明其与环境化学学习的相关性；2.请写出持久性有机污染物筛选的原则，并写出5个列入斯德哥尔摩公约中的持久性有机污染物第二章大气环境化学（6学时）第一节大气的组成及其主要污染物（1.5学时）一大气的主要成分简单介绍。二大气层的结构作为本节重点知识详细介绍。三大气中主要污染物按照含碳化合物、含氮化合物、含硫化合物和卤素化合物介绍，注意与第三节环境污染现象有机结合，避免简单重复。而对于甲烷这种后面没有涉及到的气体则要一次讲透。作业：1.请写出大气层划分的依据，并写出各层中太阳辐射的特点。第二节大气污染物的迁移（0.5学时）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作业：1.请举例说明山谷风或城郊风造成的环境污染事例。第三节大气污染物的转化（3.0学时）本节是第二章的重点，将花较多学时进行讲解。要求掌握重要污染现象的化学反应方程式。一自由基的化学基础自由基的产生、稳定性、反应类型与活性二光化学反应基础热力学第一定律、第二定律；辐射光能量的计算；光量子产率；大气中常见物质的光解。三大气中重要自由基的来源以大气中常见物质的光解为基础，介绍大气中重要自由基（HO·、HOO·、R·、RO·以及ROO·等）的来源）。四氮氧化物的转化强调氮氧化物是大气光化学烟雾的主要一次污染物，为同学们理解光化学烟雾提供重要的知识储备。五碳氢化合物的转化不同类型碳氢化合物（烷烃、烯烃、环烷烃、多环芳烃、氧取代烷烃等）与不同自由基的反应。六光化学烟雾大气中重要污染现象，要求掌握初级污染物、次级污染物、污染特征、反应机理以及控制对策。七硫氧化物的转化及硫酸型烟雾大气中硫化物的转化反应类型、硫酸型烟雾与光化学烟雾的对比。八酸性降水降雨背景值的计算，对降水pH影响的主要因素。九温室气体和温室效应温室气体种类，导致温室效应的原理。十臭氧层的形成与损耗重点介绍氟氯烃和含氮化合物对臭氧的破坏机理。作业：1.写出大气中的主要自由基及其来源；2.请将书上p95中关于光化学烟雾生成机理的方程展开细化；3.写出大气中SO2转化的主要反应类型方程式；4.请写出计算降水背景pH的依据；5．用方程式表达氟氯烃破坏臭氧的机理，为什么“无氟”制冷剂可以减弱对臭氧的破坏。第四节大气颗粒物（1.0学时）一大气颗粒物的来源与消除二大气颗粒物的粒径分布不同粒径颗粒物的来源、主要去除途经与寿命。三大气颗粒物的化学组成硫酸盐颗粒物、硝酸盐颗粒物。四大气颗粒物的来源识别（自学）简单介绍大气颗粒物来源解析在我国城市空气质量改善的作用，大气颗粒物来源解析的主要方法和限制因素。提供1篇文献(AtmosphericEnvironment41(2007),903–912)。五大气颗粒物的PM2.5综合上述1-3项中相关知识，介绍PM2.5的环境和健康学意义。作业：1.大气颗粒物的聚集态划分及其去除途经。第三章水环境化学（6学时）第一节天然水的基本特征及污染物的存在形态（2学时）一天然水的基本特征补充水分子氢键的特性，以及海水的特征。掌握气体溶解的计算；重点讲解碳酸盐平衡（封闭体系和开放体系比较），要求学生会举一反三理解其它弱酸氢硫酸和磷酸的电离。二水中污染物的分布和存在形态（自学）重点讲解我国水中优先控制污染物的黑名单，其它部分自学。三水中营养元素及水体富营养化补充介绍我国水体富营养化的现状及农业面源污染，重点介绍滇池和太湖的污染案例。作业：1.计算典型冬季和夏季（5C和2.推导p154图3-2各条曲线的方程第二节水中无机污染物的迁移转化（2学时）本节强调重金属等无机污染物的环境过程主要为形态过程，补充形态的定义。一颗粒物与水之间的迁移补充介绍吸附-解吸一对反过程的环境学意义，及沉积物重金属的释放影响因素。全面介绍吸附等温线。二水中颗粒物的聚集（自学）三溶解和沉淀重点介绍环境中的四大沉淀及其环境学意义。四氧化还原要求同学掌握计算能力。五配合作用补充计算题，络合剂对于重金属溶解度的影响，介绍1篇ES&T2006,40,3254-3259的文献，使同学们充分理解络合作用对于重金属形态的影响。作业：1.推导p202页图3-18的各条曲线的方程2.按照电子教案内容，推导NTA络合剂对于Pb溶解度的影响。这道题既包含了弱酸的解离、重金属沉淀溶解、以及络合作用，是理解本章内容的一道非常好的习题。第三节水中有机污染物的迁移转化（2学时）首先介绍松花江污染事件中的硝基苯的分子结构和特性，培养同学们从分子结构和基本性质出发判断化学品环境归宿的意识。一分配作用补充介绍吸附研究的历史，以及吸附可能的机理。二挥发作用重点介绍亨利定律常数在控制污染物气-水界面分配的应用。三水解作用要求掌握方程式和水解动力学规律计算。四光解作用量子产率和三个光解类型，补充介绍天然腐殖在敏化光解中的作用。五生物降解作用生物降解的本质，Monod方程。作业：1.一个城市中心有一个紊流的浅塘，大气和水中苯的浓度为C空气＝0.05mg/m3;C水＝0.4mg/m3，请根据亨利定律计算，在如下两个季节（1）典型的夏季环境（T＝25°C）；（2）典型的冬季环境（T＝5°C），苯在大气－水界面的迁移方向。已知亨利常数随温度的变化关系式为：lnH（Pa•m3/mol）＝−6.44×103（1/T）2.书上p262页，30题第四章土壤环境化学（4学时）通过对十大公害事件中“骨痛病”事件的回顾，引入土壤环境化学的研究内容和意义。介绍我国土壤污染问题的现状和特点。第一节土壤的组成与性质（1学时）一土壤组成补充介绍土壤矿物中硅铝酸盐类次生矿物的命名和分类方法，要求学生掌握蒙脱石、伊利石和高岭石的结构特征。通过文献介绍（ES&T2006,40,3260），学习土壤有机质与矿物的交互作用，及此种作用对污染物环境行为的意义。二土壤的粒级分组与质地组分介绍与质地之间的关联，提示颗粒比表面积对污染物迁移的意义。三土壤的吸附性补充介绍土壤阴离子交换吸附机理的具体案例。四土壤的酸碱性五土壤的氧化还原性以氮元素为例，详细介绍土壤氧化还原电位与含氮有机物转化之间的关系。第二节重金属在土壤--植物体系的迁移及其机制（1学时）一影响重金属在土壤--植物体系中迁移的因素通过研究举例“两种提取方法对天津土壤中Cd分级提取结果比较”，帮助学生认识土壤重金属污染物的不同形态分类。二金属在土壤--植物体系中迁移转化规律补充超积累植物的概念介绍和研究现状，文献介绍（Nature.2001，409:579）；补充介绍复合污染的概念和作用机制；文献介绍天津市蔬菜重金属污染特点（城市环境与城市生态.2008，21:38）。三植物对重金属污染产生耐性的几种机制（自学）作业：1.土壤胶体为什么通常表现负电性？2.通过查找文献，以组织结构图的形式描述一种土壤阳离子交换量的测试方法。第三节土壤中农药的迁移转化（2学时）一土壤中农药的迁移二非离子型农药与土壤有机质的作用介绍表面吸附与分配作用在表现和机制上的区别，引入双态模型概念，延伸至有机质的玻璃态与橡胶态；复合污染对非离子型有机污染物吸附的影响，文献介绍（ES&T2007,41,2536）。三典型农药在土壤中的迁移转化补充介绍，土壤熏蒸剂的迁移转化。作业：从多个方面阐述吸附解吸与生物可利用性的关系及环境意义。第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性（6学时）第一节物质通过生物膜的方式（自学）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运转（自学）一吸收二分布三排泄四蓄积上述两节为生物学基本知识，要求大家自学。第三节污染物质的生物富集、放大和积累（1学时）一生物蓄积二生物富集、生物放大和生物积累重点介绍几个概念的区别，以及生物积累模型；补充介绍底栖生物在沉积物-水界面的生物积累以及新型污染物在土壤-植物体内的积累。作业：掌握生物积累模型的参数意义。第四节污染物的生物转化（3学时）一生物转化中的酶二若干辅酶的重要功能三生物氧化的氢传递过程有氧氧化与无氧氧化（受体）。四耗氧（有机污染物）的生物降解（自学）重点介绍三羧酸循环和-氧化，其余自学。五有毒有机污染物的生物转化类型相I反应（氧化、还原、水解）、相II反应。重点为混合功能氧化酶、可发生还原反应的类型。六有毒有机污染物的生物降解烃类、多环芳烃、典型农药的生物转化，补充了PCB的生物转化途径。七氮硫的微生物转化重点介绍氮的生物地球化学循环，统领前几章的相关内容；对于硫的生物转化以举一反三的形式学习。八重金属元素的微生物转化重点介绍汞、砷和铁的生物转化，其它自学。九污染物的生物转化速率重点介绍米氏方程，关于降解反应动力学与第三章重复的，要求大家复习。作业：1.混合功能氧化酶催化示意图。2.发生还原反应的化合物类型。3.烷烃与烯烃的降解路径。4.写出汞的生物甲基化和去甲基化过程。5.写出氮的生物地球化学循环的主要反应。第五节污染物质的毒性（2学时）一毒作用的生物化学机制补充内分泌干扰效应机理以及高氯酸的健康效应。二Hansch分析法三分子连接性指数法四量子化学参数在QSAR的应用五比较分子力场分析方法重点介绍QSAR的思想，具体参数的计算要求自学。作业：1.举一例写出化学品引起DNA突变的化学原理。2.写出影响化学品活性的主要结构参数。第六章典型污染物在环境各圈层中的转化效应（4学时）第一节重金属元素在诸圈层中的形态与迁移转化效应（1学时）一汞二镉三铬四砷重点介绍镉和铬,而砷和汞要求学生参照第五章内容自学。作业：比较土壤主要参数变化对于镉和砷流动性的影响。第二节有机污染物在诸圈层中的迁移转化效应（3学时）一持久性有机污染物增加对持久性有机污染物、斯德哥尔摩公约以及我国履约工作的详细介绍。二有机卤代物重点介绍卤代烃、PCB、二噁英三类物质。三多环芳烃重点介绍多环芳烃的致癌机理。四表面活性剂补充介绍关于表面活性剂的最新成果，如非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚的生态毒性及环境行为；阴离子及阳离子表面活性剂对憎水性污染物的增溶作用及其在环境修复中的应用。介绍1篇文献，EnvironSciTechnol.2006,40:4274-4280。全氟化合物的最新研究进展。补充介绍手性化合物的相关研究。作业：1.请简述多环芳烃致癌的双区理论；2.综述环境中重要的表面活性剂。第七章受污染环境的修复（4学时）第一节微生物修复技术要求掌握微生物修复的定义；介绍微生物修复技术的发展趋势；要求掌握影响微生物修复效率的因素；掌握强化生物修复的主要类型；掌握生物修复的优缺点。作业：1、微生物修复所需的环境条件是什么？2、请列举几种强化微生物原位修复技术。第二节植物修复技术要求掌握植物修复的定义、特点；介绍植物修复技术的发展趋势；要求掌握植物修复重金属污染的过程和机理；要求掌握植物修复有机污染物的过程和机理。作业：1、植物修复重金属的主要过程是什么？第三节化学氧化技术介绍化学氧化技术发展趋势；要求掌握高锰酸钾氧化技术、臭氧氧化技术、过氧化氢及Fenton氧化技术的原理、特点及影响因素。作业：1、请说明臭氧与有机污染物反应的主要机理。第四节动力学修复介绍动力学修复的研究进展；要求掌握电动修复的基本原理、影响因素；要求掌握相关的联用技术。第五节地下水修复的可渗透反应格栅技术介绍PRB技术的应用背景；要求掌握Fe-PRB技术的工作原理及影响因素。作业：1、写出Fe－PRB去除重金属的主要机理。第六节表面活性剂及共溶剂淋洗技术要求掌握表面活性剂及共溶剂淋洗技术的基本原理；影响修复效果的主要因素；介绍主要的表面活性剂类型；要求掌握筛选表面活性剂的要素。作业：1、写出表面活性剂促进污染物移动的主要机理。第八章绿色化学（1学时）第一节绿色化学的诞生