《环境化学》课程教学大纲

《环境化学》课程教学大纲一、基本信息课程代码：1061239002英文名称：EnvironmentalChemistry课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（讲授24学时、实验8学时）开课学期：第三学期开课院系：环境工程与化学学院适用专业：环境工程先修课程：有机化学、无机及分析化学、物理化学、仪器分析二、课程简介《环境化学》是环境工程专业的选修课，通过该课程的学习，使学生掌握污染物在大气、水体、土壤的迁移原理，以及生物富集、降解作用和环境修复的主要理论基础，理解污染特征与转化规律，树立环境保护意识和生态文明建设理念，为进一步学习专业课程，从事环境相关工作奠定必要的理论基础。三、课程教学目标（一）教学任务本课程的主要任务是通过课堂教学使学生能够掌握环境化学中大气、水体、土壤和生物体的本质特征，相关元素和污染物在环境中迁移、转化的基本原理和途径。了解目前环境修复的基础理论和前沿技术，并能够初步分析、识别、判断环境工程问题的相关环节。（二）课程目标1.课程目标（1）掌握环境化学中大气、水体、土壤和生物体的本质属性和特征，污染物在其中的迁移、转化的基本概念、途径和原理（支撑毕业要求2.1）。（2）了解环境化学中环境修复的相关技术、原理和前沿进展，能够通过查阅文献资料并运用相关知识和技术，识别、判断环境污染问题的关键环节（支撑毕业要求2.1）。2.课程目标对毕业要求的支撑矩阵表1课程目标对毕业要求的支撑矩阵毕业要求二级指标点课程目标（1）（2）2.问题分析：能够应用数学、自然科学和环境工程专业的基本知识与原理，并通过文献分析研究，识别、判断、评价复杂环境工程问题，以获得有效结论。2.1能够应用数学、自然科学和环境工程专业相关基础理论知识，识别和判断复杂环境工程问题的关键环节。√√（三）思政元素根据本课程性质和特点，在教学环节中对生态文明建设、环境保护、可持续发展思政元素进行落实。四、教学内容及要求表2教学内容、要求与达成章节学时教学目标教学内容教学要求重点难点教学活动达成能力达成途径支撑目标第一章绪论（2）掌握环境化学的研究内容和方向、污染物的类别。1.环境化学在环境科学中和解决环境问题上的地位和作用；2.环境化学的研究内容、特点和发展动向；3.主要环境污染物的类别和环境效应。1.了解目前的环境状况；2.了解环境化学在环境科学与工程的作用和地位；3.掌握环境化学研究内容和特点；4.掌握环境污染物的类别和环境效应。【本章重点】现代环境问题认识和发展以及对环境化学提出的任务；环境效应和影响因素。【课程介绍】从我国的生态文明建设导入课程的主要内容、课程目标及授课计划、课程意义与重要性。【思政元素】生态文明建设。【课堂讲授】环境化学研究的内容和发展动态，环境污染物的类别，举例说明典型污染物在环境的迁移变化。【课堂讨论】从环境化学的角度探讨生态文明建设的意义。【教学方式】讲授/混合式教学。毕业要求2.1课堂讨论、期末考试课程目标1第二章大气环境化学（4）掌握光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理。1.大气结构，大气中的主要污染物及其迁移；2.光化学反应基础；3.重要的大气污染化学问题及其形成机制。1.掌握大气的分层构成，对流层中的主要污染物；2.掌握辐射逆温层和大气稳定度；3.掌握大气中主要污染物参与形成的光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理；4.了解污染物的烟流模型数学公式。【本章重点】大气中的主要污染物；大气中重要污染物参与光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理。【本章难点】污染物的迁移过程。【课前预习】查阅资料了解光化学烟雾事件，我国大气污染攻坚计划。【思政元素】环境保护。【课堂讲授】大气结构、大气主要污染物的迁移、光化学反应、典型大气污染问题的形成机制。【课堂讨论】建材行业向大气中排放哪些污染物。【习题作业】P145，11、17。【教学方式】讲授/研讨式/翻转课堂。毕业要求2.1课堂讨论、习题作业、期末考试课程目标1、2第三章水环境化学（6）掌握废水无机污染物在水环境的沉淀-溶解，氧化还原基本原理；有机污染物的分配、挥发理论。1.污染物在水体的基本形态、天然水的基本性质；2.水环境中颗粒物的吸附、重金属的释放；3.无机物在水环境中的溶解和沉淀，以及氧化还原；4.水体中有机污染物的分配、挥发和水解过程。1.掌握天然水碳酸平衡理论和Henry定律；2.掌握水环境颗粒物对污染物的吸附和脱附理论；3.掌握金属离子和溶解沉淀理论、氧化还原的电子转移理论；4.掌握有机污染物的分配和挥发理论。【本章重点】沉淀-溶解平衡、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉降。【本章难点】氧化还原作用及pE值的计算和pE-pH作图。【课前预习】查阅资料了解黄河水体的污染状况。【课堂讲授】天然水的碳酸平衡体系，无机污染在水中的溶解沉淀、氧化还原、吸附和解吸；有机污染物的分配和挥发。【课堂讨论】生产水泥过程中会产生哪些类型的废水，以及处理方式。【习题作业】P260，18、27。【教学方式】讲授/研讨式/翻转课堂。毕业要求2.1课堂讨论、习题作业、期末考试课程目标1、2第四章土壤环境化学（4）掌握土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性，重金属离子和农药在土壤中的迁移原理和影响因素。1.土壤的组成和性质，土壤的粒径与质地特性；2.土壤吸附性、酸碱性、氧化还原性；3.重金属在土壤-植物体系中的迁移转化；4.典型重金属在土壤的累计和迁移转化。1.了解土壤组成和形成，粒级和质地对于土壤溶液的影响；2.掌握土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性；3.重金属离子和农药在土壤中的迁移原理与主要影响因素，及转化规律与效应。【本章重点】污染物在土壤-植物体系的迁移机制；土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性。【本章难点】农药在土壤中的转化规律与效应。【课前预习】土壤的组成和相关特性。【案例分析】2017年江西镉大米污染事件。【课堂讲授】土壤胶体的特性，以及土壤的交换吸附；土壤的酸碱性、缓冲性能；重金属和农药在土壤-植物体系的迁移规律。【习题作业】P302，6。【教学方式】讲授/案例分析/研讨式/翻转课堂。毕业要求2.1课堂讨论、习题作业、期末考试课程目标1、2第五章生物体内污染物的运动过程及毒性（2）掌握污染物的生物富集、放大和积累；耗氧和有毒有机污染物的微生物降解。1.机体对污染物的吸收、分布、转化、排泄；2.污染物对机体毒性；3.污染物在机体的富集、放大和累积；4.耗氧有毒有机污染物的微生物降解；5.微生物对污染物的转化。1.了解生物膜法的结构特点和物质运输方式；2.熟悉污染物对机体的毒性；3.掌握污染物的生物富集、放大和累积；4.掌握耗氧和有毒有机污染物的微生物降解。【本章重点】污染物的生物富集、放大和累积；有机污染物的生物降解。【本章难点】污染物的生物转化。【课前预习】生物膜的结构特点和物质运输方式。【案例分析】日本水俣病事件。【课堂讲授】污染物的生物富集、放大和累积；污染物的生物转化。【习题作业】P386，6、9。【教学方式】讲授/案例分析/研讨式/翻转课堂。毕业要求2.1习题作业、期末考试课程目标1、2第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应（2）掌握金属、持久性有机污染在环境中的基本转化、归趋规律与效应。1.污染物在多界面的传输；2.典型重金属的特点，在环境中存在形态，对人体健康的影响；3.持久性有机污染的特点，在环境中的存在形态。1.了解污染物在多介质多界面环境的传输行为；2.掌握典型重金属在环境中的基本转化、归趋与效应；3.掌握典型持久性有机污染物在环境中的基本转化、归趋与效应。【本章重点】汞、有机卤代物在环境中的分布和迁移。【本章难点】汞在生物圈中的循环转化过程。【课前预习】所涉及的重金属和有机污染类型，相关概念。【课堂讲授】汞在环境中的迁移转化、卤代物在平流层和对流层的转化。【习题作业】P433，1、3。【教学方式】讲授/研讨式/翻转课堂。毕业要求2.1课堂讨论、习题作业、期末考试课程目标1、2第七章受污染环境的修复（2）掌握主要修复技术的基本原理、修复过程中污染物的降解和消除过程及影响因素。1.微生物及植物修复；2.植物修复；3.电化学修复；4.活性反应格栅修复；1.了解相关修复技术的基本概念；2.熟悉污染物去除的化学原理、环境影响因素、各技术的优缺点；3.掌握修复技术的基本原理、修复过程中污染物的降解和消除过程，及影响因素。4.通过查阅文献了解最新的修复技术。【本章重点】化学氧化修复、可渗透反应格栅技术。【本章难点】地下水修复的可渗透反应格栅技术。【课前预习】相关修复技术的特点。【案例分析】盐碱地生态修复：天津桥园。【课堂讲授】微生物修复、化学氧化修复、可渗透反应格栅技术。【课堂讨论】不同修复技术的优缺点比较，课堂讨论之前需要学生提前查询相关文献。【习题作业】P473，11。【教学方式】讲授\案例分析研讨式。毕业要求2.1课堂讨论、习题作业、期末考试课程目标2第八章绿色化学的基本原理与应用（2）掌握绿色化学的12条原理及其与绿色工程和工业生态学原理的相互联系。1.绿色化学简史；2.绿色化学及绿色工程的12的条原理；3.绿色化学的应用。1.了解绿色化学发展历程；2.掌握绿色化学的12条原理和特点；3.了解绿色化学与绿色工程的关系；4.了解工业生态学及绿色化学的应用。【本章重点】绿色化学的基本原理，绿色化学在现实生产和生活的应用指导。【本章难点】绿色化学与传统化工的联系。【课前预习】查阅资料了解可持续发展的内涵。【思政元素】可持续发展。【案例分析】新型汽油添加剂。【课堂讲授】绿色化学12条原理，及绿色化学的应用。【课堂讨论】绿色化学与可持续发展有什么关联。【教学方式】讲授\案例分析\研讨式。毕业要求2.1课堂讨论、期末考试课程目标1、2五、课内实验名称及基本要求表3实验内容、要求与达成序号实验名称（学时）内容与要求达成能力支撑课程目标1天然水体中碱度的测定（2）本实验主要采用标准溶液稀盐酸滴定水中碱性物质的方法，根据不同的指示剂对总碱度、酚酞碱度和苛性碱度进行测定。通过本实验使学生能够掌握碱度的测定方法，理解碱度对于水质特征的影响及碱度作为水体缓冲能力、给水和废水处理过程等判断性指标的意义。支撑“毕业要求2.1”能够应用数学、自然科学和环境工程专业相关基础理论知识，识别和判断复杂环境工程问题的关键环节。课程目标1和22土壤交换性酸的测定（2）本实验主要采用标准溶氢氧化钠滴定土壤中交换性酸的方法，根据KCl溶液交换土壤胶体中的氢离子和铝离子，铝离子发生水解产生氢离子，采用碱性溶液滴定获得交换性酸的总量及交换性氢离子和铝离子的量。通过本实验使学生能够掌握测定土壤交换性酸的方法，理解土壤酸性对于土壤溶液及铝离子对于植物的重要性。支撑“毕业要求2.1”能够应用数学、自然科学和环境工程专业相关基础理论知识，识别和判断复杂环境工程问题的关键环节。课程目标1和23固体废物吸附处理废水的热力学研究（4）本实验采用多孔性固体废物通过对印染废水的吸附效果来研究不同温度下的吸附热力学性能。通过本实验使学生能够掌握固体废物的吸附原理，并理解固体废物再利用的价值。支撑“毕业要求2.1”能够应用数学、自然科学和环境工程专业相关基础理论知识，识别和判断复杂环境工程问题的关键环节。课程目标1和2六、课程考核方式与评分标准（一）考核方式表4课程目标的考核方式序号课程目标考核内容考核方式1掌握环境化学中大气、水体、土壤和生物体的本质属性和特征，污染物在其中的迁移、转化的基本概念、途径和原理。自然环境下大气、水体、土壤和生物体自身特征，污染物在其中的迁移转化过程的专业术语、基本反应过程、基本理论，以及污染物对环境造成的影响。课堂讨论+习题作业+实验+期末考试2了解环境化学中环境修复的相关技术、原理和前沿进展，能够通过查阅文献资料并运用相关知识和技术，识别、判断环境污染问题的关键环节。能够通过查询相关文献了解环境修复技术的方法和原理。污染物对环境造成的危害以及影响程度，典型污染物的转归与效应。通过相关技术手段的结合应用，能够综合分析、判断环境污染状况的原因。课堂讨论+习期末考试注：考核内容体现对课程思政元素的理解要求。（二）总成绩构成本课程考核由形成性评价（40%）和结果性评价（60%）构成，其中形成性评价包括课堂讨论、习题作业和实验三个部分，分别占总成绩的5%、15%和20%，结果性评价以期末考试为主。各考核方式与课程目标对应的关系如表5所示。表5总成绩构成表序号课程目标课程目标在各考核方式中的比例课程目标占总成绩比例课堂讨论习题作业实验期末考试1掌握环境化学中大气、水体、土壤和生物体的本质属性和特征，污染物在其中的迁移、转化的基本概念、途径和原理。40%45%60%53%2了解环境化学中环境修复的相关技术、原理和前沿进展，能够通过查阅文献资料并运用相关知识和技术，识别、判断环境污染问题的关键环节。60%55%40%47%考核方式占总成绩比例20%20%60%100%（三）评分标准1.课堂讨论评分标准课堂讨论题目需提前3天发送给学生，为相关预习和讨论准备留有时间，课堂讨论为开放性题目，不预设标准答案，其分值评定如表6所示。表6课堂讨论评分标准考核内容100-90分89-80分79-70分69-60分小于60课堂讨论准备非常充分，积极参加课堂讨论，概念正确，有自己独到的见解准备充分，积极参加课堂讨论，概念正确，有自己独到的见解准备充分，能够主动参加课堂讨论，回答合理准备不充分，能够参加课堂讨论，回答合理准备不充分，能参加讨论，但概念不清晰2.习题作业评分标准习题作业按照100分制进行评定，作业严格杜绝相互抄袭及资料原样抄袭，要求根据自己的理解，参考一些文献进行回答。其对应的具体评分标准如表7所示。表7习题作业评分标准考核内容100-90分89-80分79-70分69-60分小于60作业完成进度按时完成按时完成按时完成延时完成延时完成独立完成情况独立完成独立完成独立完成基本独立完成部分抄袭内容完成情况逻辑思路非常清晰，内容完整，有文献支撑思路清晰，内容完成，有文献支撑思路清晰，内容不够完成，有文献支撑思路一般，内容不够完整，有文献支撑思路混乱，内容不完整，无文献支撑3.实验评分标准实验成绩以实验过程及实验报告综合考评，其中预习占10%、实验操作过程占40%，实验报告占50%，实验评分标准详见“表8实验评分标准”。表8实验评分标准评价细则考核环节预习报告实验操作实习报告100-90分预习报告内容完整充实，书写工整规范，实验原理描述准确，并能提出实验过程中的注意事项实验过程中操作认真规范，小组分工明确，实验结果准确可靠实验报告内容完整充实，书写工整规范，实验结果描述准确，并结合实验过程中的出现的问题进行有效的分析和讨论89-80分预习报告内容完整充实，书写工整规范，实验原理描述比较准确，未能提出实验过程中的注意事项实验过程中操作认真规范，小组分工明确，实验结果可靠实验报告内容完整，书写规范，实验结果描述准确，简单对实验结果进行分析和讨论79-70分预习报告内容基本完整充实，书写工整规范，实验原理描述基本准确，未能提出实验过程中的注意事项实验操作过程中仔细认真，操作不规范，小组分工明确，实验结果基本可靠实验报告内容完整，书写规范，实验结果描述准确，未对实验结果进行分析和讨论69-60分预习报告内容不完整，书写不规范，实验原理描述不清楚，未能提出实验过程中的注意事项实验操作过程中不严谨，操作不规范，小组分工不明确，实验结果不准确实验报告内容不完整，书写不规范，实验结果描述不清楚，且存在明显问题小于60分预习报告内容不完整，实验原理描述不正确或预习报告抄袭迹象明显实验操作过程中不认真或者违章操作实验报告内容不完整，实验结果存在严重错误或报告抄袭迹象明显4.期末考试评分标准试卷满分为100分。按表4中课程目标规定的考核内容拟定期末考试试卷，按表5中的期末考试成绩占比计入总成绩。考试题型包含：填空、选择、计算、论述和案例分析等形式，其中论述和案例分析以解决复杂问题为目的，体现综合知识运用。期末考试评分标准详见“试卷参考答案及评分标准”。七、教材、参考书目、重要文献以及课程网络资源（一）主要教材1.戴树桂主编.