《环境仪器分析》课程教学大纲

《环境仪器分析》教学大纲课程编号：08220310英文名称：EnvironmentalInstrumentAnalysis学分：2学时：总学时32学时，其中理论32学时，实践0学时先修课程：环境化学、环境分析化学课程类别：专业基础课授课对象：环境科学专业学生教学单位：生命科学学院修读学期：第3学期一、课程描述和目标随着科学技术的发展，仪器分析目前已成为现代实验的重要支柱，环境仪器分析是开展环境污染物环境行为、环境质量评价与管理、环境监测等环境科学研究中不可缺少的技术手段。本课程是针对环境科学、化工、材料等学科学生开设的一门必修课程，该课程主要分为理论和实验两大教学环节。课程内容包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、紫外-可见分光光度法、红外吸收光谱法、电位分析法、气相色谱法、液相色谱法等常用仪器分析方法。通过本课程的学习，使学生了解仪器分析的研究方法，掌握环境领域常用仪器的基本原理和应用特点，具备应用这些方法解决相应问题的能力。通过对应的实验课程，熟悉现代仪器分析的实验技术，以加深学生对仪器分析课程中基础理论知识的理解，培养学生应用现代仪器分析进行科学研究和解决实际问题的能力。课程目标1-专业知识方面：通过课程学习使学生掌握各种现代仪器分析方法的原理，了解分析仪器的结构，掌握各种仪器分析方法的特点、应用范围及局限性。同时，熟悉各种仪器的分析步骤、仪器调参选择、数据处理分析及实验结果总结的系统分析方法。课程目标2-专业能力方面：培养学生初步具有根据环境样品分析的目的，结合学到的各种仪器分析方法的特点和应用范围，选择适宜的分析方法的能力。课程目标3-专业素质方面：加强学生主观动手操作实践能力，培养学生具备应用现代仪器分析进行科学研究和解决实际问题的能力。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重1.2能够将专业知识有效地用于解决复杂环境问题。课程目标1、2H4.1掌握先进研究理念和多学科综合方法并进行科学研究。课程目标1、2M12.1具有自主学习的意识和能力，掌握本学科的重要进展和前沿动态，能够紧跟学科发展趋势，不断更新知识、拓展能力。课程目标1、3M三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1第一章绪论了解仪器分析的发展简史、内容及分类，仪器分析的应用范围及其在相关科学研究中的作用。2集中讲授课程目标12第二章原子发射光谱法了解光学分析法的概要，原子发射光谱法的各种光源以及仪器特点。理解原子发射光谱法的基本原理；掌握原子发射光谱法的分析方法和应用范围。2集中讲授课程目标1、2、33第三章原子吸收光谱法了解影响原子吸收谱线轮廓的因素；理解峰值吸收和积分吸收的关系；理解火焰原子化的基本过程；了解原子吸收光谱法的仪器和光源特点；掌握原子吸收光谱法的分析方法及实验条件的选择原则。4集中讲授课程目标1、2、34第四章原子荧光光谱法掌握分子荧光的发生过程，激发光谱和发射光谱，荧光光谱的特征，分子结构与荧光的关系，影响荧光强度的因素，荧光定量分析方法；熟悉分子从激发态返回基态的各种途径，荧光寿命与荧光效率；了解荧光分光光度计与其他荧光分析技术。4集中讲授课程目标1、2、35第五章紫外-可见分光光度法掌握紫外-可见吸收光谱产生的原因及特征，电子跃迁类型、吸收带的类型、特点及影响因素以及一些基本概念，Lambert-Beer定律的物理意义，成立条件，影响因素及有关计算，紫外-可见分光光度法单组分定量的各种方法，多组分定量的线性方程组法和双波长法；熟悉紫外-可见分光光度计的基本部件，工作原理及几种光路类型，用紫外-可见分光光度法对化合物进行定性鉴别和纯度检查的方法，多组分定量的其他方法；了解紫外光谱与有机物分子结构的关系，比色法的原理及应用。2集中讲授课程目标1、2、36第六章红外吸收光谱分析法理解红外吸收光谱产生的条件；掌握分子振动频率、振动类型、振动自由度与红外光谱的关系；理解红外光谱与分子结构、环境的关系；掌握重要官能团的特征吸收频率；了解红外光谱仪的结构与作用；掌握谱图解析的步骤与方法。2集中讲授课程目标1、2、37第七章电位分析法和离子选择电极掌握电位法常用指示电极及参比电极的结构、电极反应、电极电位，pH玻璃电极构造、响应机制、Nernst方程式和性能，以及测定溶液pH的电极、测量原理、方法，电位滴定法的原理及确定终点的方法，永停滴定法的原理及滴定曲线，本章有关计算；熟悉化学电池组成及分类，离子选择电极响应机制、测量方法、测量误差，离子选择电极结构、分类、常见电极。2集中讲授课程目标1、2、38第八章电解和库仑分析法理解控制电位电解和控制电流电解的原理和特点；掌握库伦滴定法和微库伦分析法的原理和应用。2集中讲授课程目标1、2、39第九章气相色谱法掌握色谱法的基本术语和基本公式，并能灵活运用，速率理论在气相色谱法中的具体运用，vanDeemter方程简式，以及各项在气相色谱法中含义，固定液的分类及选择，分离方程式及分离条件的选择，热导检测器，氢焰离子化检测器，定量方法中归一化法和内标法以及相对重量校正因子的计算；熟悉vanDeemter方程在填充柱和毛细管气相色谱法详细式及含义；气相色谱仪的主要部件，柱温的选择，载气及其选择，检测器的分类以及选择；了解气相色谱法的一般流程、分类与特点，高分子多孔微球，载体，毛细管气相色谱法的特点、分类和操作条件，定性分析方法。4集中讲授课程目标1、2、310第十章高效液相色谱法掌握反相键合相色谱法的分离机制、保留行为的主要影响因素和分离条件选择，化学键合相的性质、特点和种类及使用注意事项，流动相对色谱分离的影响，HPLC中的速率理论及其对选择实验条件的指导作用，定量分析方法；熟悉反相离子对色谱法和正相键合相色谱法及其分离条件的选择，高效液相色谱仪的部件，紫外检测器和荧光检测器的检测原理和适用范围；了解离子色谱法、手性色谱法和亲合色谱法及其常用固定相，溶剂强度和选择性，混合溶剂强度参数的计算和流动相优化方法。2集中讲授课程目标1、2、311第十一章质谱分析法掌握质谱法的基本原理，分子离子峰的判断依据，不同离子类型在结构分析中的作用，常见阳离子裂解类型及在结构解析中的应用；熟悉质谱仪主要部件的工作原理，几类有机化合物的质谱及质谱解析的一般步骤，综合波谱解析方法及一般步骤。2集中讲授课程目标1、2、312第十二章核磁共振波谱法掌握核自旋类型和核磁共振波谱法的原理；共振吸收条件，化学位移及其影响因素，自旋偶合和自旋分裂，广义n+1规律；氢谱的峰面积（积分高度）与基团氢核数目的关系，核磁共振氢谱一级图谱的解析；熟悉自旋系统及其命名原则，常见的质子化学位移以及简单的二级图谱的解析；了解碳谱及相关谱，核磁共振仪。2小组讨论课程目标1、2、313第十三章联用技术掌握色谱-质谱联用的主要扫描模式及所提供的信息，全扫描、选择离子监测、选择反应监测，高效液相色谱-质谱联用的主要接口：电喷雾和大气压化学电离；熟悉气相色谱-质谱联用的接口技术，全二维气相色谱，高效液相色谱-高效液相色谱联用；了解色谱-质谱联用分析方法的特点，毛细管电泳-质谱、高效液相色谱—核磁共振波谱联用及薄层色谱有关的联用技术。2小组讨论课程目标1、2、3合计32四、课程教学方法集中讲授结合小组讨论五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核采用过程性和结果性相结合的评价方式，总成绩由平时成绩和期末考核组成，均按百分制计分，其中平时成绩占30%、期末成绩占70%。2.课程目标达成考核与评价序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）合计1平时成绩101010302期末考试30202070课程目标对应分值403030100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分出勤次数不得迟到早退，无故缺勤，迟到或早退一次扣1分，旷课一次扣2分平时作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。课堂表现资料的查阅、知识熟练运用，积极参与讨论、能阐明自己的观点和想法，能与其他同学合作、交流，共同解决问题。基本做到资料的查阅、知识的运用，能参与讨论、能阐明自己的观点和想法，能与其他其他同学合作、交流，共同解决问题。做到一些资料的查阅和知识的运用，不能阐明自己的观点和想法，与其他同学合作、交流，共同解决问题的能力态度一般。不能做到资料的查阅和知识的运用，不积极参与讨论，不能与其他同学合作、交流，共同解决问题。2.期末试卷考核与评价标准根据课程目标及教学内容，设计期末考核试题，综合检验学生对课程相关知识的掌握、综合应用及解决复杂问题的能力，根据考试题目设计相应评分标准。六、教材与参考书（一）推荐教材1．