生态环境工程(Ecological environmental engineering)课程基本信息课程总学时：48课程编号：02051022h实验学时：12学时课程性质：必修课程课程属性：专业类开设学期：第5学期课程负贡人：杨喜田课程团队：杨喜田，郭二辉，孙金华，寿授课语言：中文文凯适用专业：生态环境工程，环境工程、环境科学；核心对先修的要求：基础生态学对后续的支撑：无主撰人：孙金华寿文凯郭二辉审核人：孔德良大纲制定（修订）日期：2023年一、课程的教学理念、性质、目标和任务生态环境工程是生态学专业的专业类课程，课程结合生态学和环境工程的理论、方法和技术，从系统生态学的思想出发，按照生态学、环境学、经济学和工程学的原理，运用现代科技成果和现代管理手段，致力于解决当今社会的生态环境问题，以期获得较高的社会、经济和生态效益的现代生态工程体系。本课程以生态学、环境科学和生态工程等学科的理论与相关的技术为依托，重点介绍有关生态环境工程的内容、生态环境工程的技术和模式、生态环境工程评价及监理手段以及相关的生态环境工程技术体系。生态环境工程的综合目标是使人工控制的生态系统在修复被污染的环境中具有强大的自然再生产和社会再生产的能力。在社会效益方面要充分满足社会的要求，使社会生活质量满足或优于居民的基本要求：在生态效益方面要实现生态再生，使自然再生产过程中的资源更新速度大于或等于利用速度；在经济效益方面要实现经济再生，使社会经济再生产过程中的生产总收入大于或等于资产的总支出，保证系统扩大再生产的经济实力不断增强。生态环境工程主要有生态环境工程基本原理、生态环境工程设计基础、湿地环境生态工程、区域和流域环境生态工程、水环境生态环境工程、固体废物的环境生态工程、生物质处理及利用工程，大气环境生态工程、环境生态工程综合设计等诸多内容。通过环境生态工程的学习，学生不仅可以系统掌握环境工程的基本知识和基本技能，而且在此基础上可以了解生态学的基本理论并将之应用于解决环境污染和生态破坏问题，获得实际工程设计、调试及运营管理的训练，培养其适应当今社会发展的能力，为环境工程师、给水工程师、环保技术员、市政工程师、城市规划师和水土保持工程师等职业打下专业基础。二、课程教学的基本要求126
126 生态环境工程 （Ecological environmental engineering） 课程基本信息 课程编号：02051022h 课程总学时：48 实验学时： 12 学时 课程性质：必修课程 课程属性:专业类 开设学期：第 5 学期 课程负责人：杨喜田 课程团队：杨喜田,郭二辉,孙金华,寿 文凯 授课语言：中文 适用专业：生态环境工程，环境工程、环境科学；核心 对先修的要求：基础生态学 对后续的支撑：无 主撰人：孙金华 寿文凯 郭二辉 审核人：孔德良 大纲制定（修订）日期：2023 年 一、课程的教学理念、性质、目标和任务 生态环境工程是生态学专业的专业类课程，课程结合生态学和环境工程的理论、 方法和技术，从系统生态学的思想出发，按照生态学、环境学、经济学和工程学的原理，运 用现代科技成果和现代管理手段，致力于解决当今社会的生态环境问题，以期获得较高的社 会、经济和生态效益的现代生态工程体系。本课程以生态学、环境科学和生态工程等学科的 理论与相关的技术为依托，重点介绍有关生态环境工程的内容、生态环境工程的技术和模式、 生态环境工程评价及监理手段以及相关的生态环境工程技术体系。 生态环境工程的综合目标是使人工控制的生态系统在修复被污染的环境中具有强大的 自然再生产和社会再生产的能力。在社会效益方面要充分满足社会的要求，使社会生活质量 满足或优于居民的基本要求；在生态效益方面要实现生态再生，使自然再生产过程中的资源 更新速度大于或等于利用速度；在经济效益方面要实现经济再生，使社会经济再生产过程中 的生产总收入大于或等于资产的总支出，保证系统扩大再生产的经济实力不断增强。 生态环境工程主要有生态环境工程基本原理、生态环境工程设计基础、湿地环境生态工 程、区域和流域环境生态工程、水环境生态环境工程、固体废物的环境生态工程、生物质处 理及利用工程，大气环境生态工程、环境生态工程综合设计等诸多内容。通过环境生态工程 的学习，学生不仅可以系统掌握环境工程的基本知识和基本技能，而且在此基础上可以了解 生态学的基本理论并将之应用于解决环境污染和生态破坏问题，获得实际工程设计、调试及 运营管理的训练，培养其适应当今社会发展的能力，为环境工程师、给水工程师、环保技术 员、市政工程师、城市规划师和水土保持工程师等职业打下专业基础。 二、课程教学的基本要求
通过学习，要求学生能够掌握生态环境工程的基本生态学原理和工程设计基础，并通过试验和实地调查的方法能初步用于生态环境工程的实践工作。1.理论知识方面：通过知识讲解，要求学生能够掌握环境生态工程的核心原理、生态学原理、工程学原理、经济学原理和环境生态工程设计基础，并将生态学、系统学、控制论、工程学等原理和方法运用于湿地环境生态工程、流域环境生态工程、水环境生态环境工程、固体废物的环境生态工程、生物质处理及利用工程和大气环境生态工程中。掌握湿地概念与类型，湿地的生态系统功能，湿地去除污染物功能机制：水环境中河流、湖泊和地下水的污染特征：河流、湖泊和地下水生态修复技术基础，流域环境问题及生态工程设计的关键技术：固体废弃物好氧堆肥和厌氧消化的基本原理和影响因素：生物质处理及利用的相关概念，生物质的化学及生物化学处理技术，生物质作为吸附剂和能源的应用：大气污染基本的概念，植物对大气污染的抗性和净化原理，城市热岛效应及防污绿化生态工程的设计理念。了解人工湿地的设计与施工，运行与管理及对应的工程实例，水环境和流域生态工程设计，固废厌氧消化工程工艺设计，我国生物质能的发展概况，防污绿化工程设计。2.实验技能方面：掌握河流湿地等生态系统的野外生态调查和观测方法，有关植物、土壤等样品的采集和室内分析方法。掌握小型人工湿地系统设计，主地渗流技术处理地表径流，脱氮床的构建及运行调试的工作原理，绿色植物对大气污染物和水体污染物去除的方法。通过实践环节，培养自学和独立分析问题的能力以及团队合作精神。三、课程的教学设计1.教学设计说明根据课程要求和学生知识基础和认知能力，确定的教学目标是：(1)知识技能目标：通过自主学习，学生能能够理解生态环境工程的基本概念、基本理论、基本程序和方法，并掌握生态学原理和工程设计在湿地、河流、湖泊、地下水、固废、大气等主要生态环境工程专题中的应用。(2)过程与方法目标：通过合作学习，学生能理解生态环境工程的生态学、系统学和工程学等理念，掌握几个生态环境工程的基本技术，具备从事生态环境工程实际工作的基本能力。(3)情感、态度和价值观：通过探究研究和小组讨论，学生能够提高自己环保素养，深刻理解生态环境工程的重要性，培养自己的生态环保意识。教学方法：在学习生态环境工程的基本概念和基本理论，以及生态环境工程设计原则和技术方法中，主要采用理论讲授和问题讨论法。在学习湿地、河流、湖泊、地下水、固体废弃物和大气环境的生态工程中，以理论讲授和问题讨论法为主，渗透课程设计实验与实地考察等。教学过程：在导入新课方面，采用直接导入和情境导入的教学方法；在课程讲授先将基本的概念和知识讲解清楚。然后讲解各章节难点和重点，最后进行小结和课后作业布置。127
127 通过学习，要求学生能够掌握生态环境工程的基本生态学原理和工程设计基础，并通过 试验和实地调查的方法能初步用于生态环境工程的实践工作。 1.理论知识方面：通过知识讲解，要求学生能够掌握环境生态工程的核心原理、生态学 原理、工程学原理、经济学原理和环境生态工程设计基础，并将生态学、系统学、控制论、 工程学等原理和方法运用于湿地环境生态工程、流域环境生态工程、水环境生态环境工程、 固体废物的环境生态工程、生物质处理及利用工程和大气环境生态工程中。掌握湿地概念与 类型，湿地的生态系统功能，湿地去除污染物功能机制；水环境中河流、湖泊和地下水的污 染特征；河流、湖泊和地下水生态修复技术基础，流域环境问题及生态工程设计的关键技术； 固体废弃物好氧堆肥和厌氧消化的基本原理和影响因素；生物质处理及利用的相关概念，生 物质的化学及生物化学处理技术，生物质作为吸附剂和能源的应用；大气污染基本的概念， 植物对大气污染的抗性和净化原理，城市热岛效应及防污绿化生态工程的设计理念。了解人 工湿地的设计与施工，运行与管理及对应的工程实例，水环境和流域生态工程设计，固废厌 氧消化工程工艺设计，我国生物质能的发展概况，防污绿化工程设计。 2.实验技能方面：掌握河流湿地等生态系统的野外生态调查和观测方法，有关植物、土 壤等样品的采集和室内分析方法。掌握小型人工湿地系统设计，土地渗流技术处理地表径流， 脱氮床的构建及运行调试的工作原理，绿色植物对大气污染物和水体污染物去除的方法。通 过实践环节，培养自学和独立分析问题的能力以及团队合作精神。 三、课程的教学设计 1.教学设计说明 根据课程要求和学生知识基础和认知能力，确定的教学目标是： (1)知识技能目标：通过自主学习，学生能能够理解生态环境工程的基本概念、基本理 论、基本程序和方法，并掌握生态学原理和工程设计在湿地、河流、湖泊、地下水、固废、 大气等主要生态环境工程专题中的应用。 (2)过程与方法目标：通过合作学习，学生能理解生态环境工程的生态学、系统学和工 程学等理念，掌握几个生态环境工程的基本技术，具备从事生态环境工程实际工作的基本能 力。 (3)情感、态度和价值观：通过探究研究和小组讨论，学生能够提高自己环保素养，深 刻理解生态环境工程的重要性，培养自己的生态环保意识。 教学方法：在学习生态环境工程的基本概念和基本理论，以及生态环境工程设计原则和 技术方法中，主要采用理论讲授和问题讨论法。在学习湿地、河流、湖泊、地下水、固体废 弃物和大气环境的生态工程中，以理论讲授和问题讨论法为主，渗透课程设计实验与实地考 察等。 教学过程：在导入新课方面，采用直接导入和情境导入的教学方法；在课程讲授先将基 本的概念和知识讲解清楚。然后讲解各章节难点和重点，最后进行小结和课后作业布置
教学评价：每章节对整个教学过程进行评价，反思教学中的不足，有效提高教学效果。2.课程目标及对毕业要求的支撑四、理论教学内容及学时分配（36学时）学时数：2第一章概论教学目标：熟练掌握环境生态工程概念，了解环境生态工程的产生背景及相关理念，环境生态工程的学科任务，环境生态工程的研究进展，环境生态工程在现代环境保护中的作用和地位。教学重点和难点：环境生态工程的课程任务，环境生态工程课程与生态工程课程、环境工程课程的区别和联系，环境生态工程的国内外研究进展。教学要求：掌握：环境生态工程概念，环境生态工程目标理解：生态工程概念，产生背景，生态工程学的诞生，环境工程学发展过程中的弊端，环境生态工程产生背景。厂解：环境生态工程的课程任务：环境生态工程的研究进展。主要教学内容：1.环境生态工程的产生背景及其相关概念生态学，生态工程，生态工程学，环境工程学，环境生态工程的由来。2.环境生态工程的学科任务环境生态工程的概念，环境生态工程的课程任务及应用行业等。3.环境生态工程的研究进展国内外环境生态工程概述，环境生态工程在我国的发展前景。教学组织与实施：理论讲授与问题讨论相结合。第二章环境生态工程基本原理及设计基础学时数：4教学目标：掌握环境生态工程的核心原理（整体性原理、协调与平衡原理、自生原理、循环再生原理）、环境生态工程的生态学原理（层次性原理、生物多样性原理、限制因子原理、边缘效应原理、景观生态原理）、环境生态工程的工程学原理（太阳能充分利用原理、水资源循环利用原理、绿色工艺原理、生物有效配置原理），理解环境生态工程的经济学原理（生态经济平衡原理、生态经济价值原理、生态经济效益原理）和环境生态工程设计基础。教学重点和难点：环境生态工程的核心原理，环境生态工程的生态学原理和环境生态工程的工程学原理。教学要求：128
128 教学评价：每章节对整个教学过程进行评价，反思教学中的不足，有效提高教学效果。 2.课程目标及对毕业要求的支撑 四、理论教学内容及学时分配（36 学时） 第一章 概论 学时数：2 教学目标：熟练掌握环境生态工程概念，了解环境生态工程的产生背景及相关理念，环境生 态工程的学科任务，环境生态工程的研究进展，环境生态工程在现代环境保护中的作用和地 位。 教学重点和难点：环境生态工程的课程任务，环境生态工程课程与生态工程课程、环境工程 课程的区别和联系，环境生态工程的国内外研究进展。 教学要求： 掌握：环境生态工程概念，环境生态工程目标。 理解：生态工程概念，产生背景，生态工程学的诞生，环境工程学发展过程中的弊端， 环境生态工程产生背景。 了解：环境生态工程的课程任务；环境生态工程的研究进展。 主要教学内容： 1.环境生态工程的产生背景及其相关概念 生态学，生态工程，生态工程学，环境工程学，环境生态工程的由来。 2.环境生态工程的学科任务 环境生态工程的概念，环境生态工程的课程任务及应用行业等。 3.环境生态工程的研究进展 国内外环境生态工程概述，环境生态工程在我国的发展前景。 教学组织与实施： 理论讲授与问题讨论相结合。 第二章 环境生态工程基本原理及设计基础 学时数：4 教学目标：掌握环境生态工程的核心原理（整体性原理、协调与平衡原理、自生原理、循环 再生原理）、环境生态工程的生态学原理（层次性原理、生物多样性原理、限制因子原理、 边缘效应原理、景观生态原理）、环境生态工程的工程学原理（太阳能充分利用原理、水资 源循环利用原理、绿色工艺原理、生物有效配置原理），理解环境生态工程的经济学原理（生 态经济平衡原理、生态经济价值原理、生态经济效益原理）和环境生态工程设计基础。 教学重点和难点：环境生态工程的核心原理，环境生态工程的生态学原理和环境生态工程的 工程学原理。 教学要求：
掌握：整体论与还原论的核心思想、协调原理与平衡原理、自生原理、物质循环与再生原理、多层次多级利用原理，层次性原理，生物多样性原理、限制因子原理、边缘效应原理、景观生态原理、太阳能充分利用原理、水资源循环利用原理、绿色工艺原理、生物有效配置原理。理解：环境生态工程的经济学原理（生态经济平衡原理、生态经济价值原理、生态经济效益原理）。了解：环境生态工程设计基础（原则、设计路线、技术路线）。教学内容：1.环境生态工程的核心原理整体论与还原论：社会-经济-自然复合生态系统：协调原理；平衡原理：自生原理：物质循环和再生原理；多层次分级利用原理。2.环境生态工程的生态学原理层次性原理：生物多样性原理；限制因子原理；边缘效应原理：景观生态原理。3.环境生态工程的工程学原理太阳能充分利用原理：水资源循环利用原理：绿色工艺原理：生物有效配置原理。4.环境生态工程的经济学原理生态经济平衡原理：生态经济价值原理：生态经济效益原理。5.环境生态工程设计基础环境生态工程设计原则（因地制宜；生态学原则；人工合理调控与技术集成，促进生态系统恢复原则；环境生态工程创新原则）；环境生态工程设计路线（拟定目标；背景调查；模型分析与模拟：工程可行性评价等）；设计技术路线（以整体生态过程为中心：融合多学科技术；实现结构与功能统一；将环境保护与生产消费有机结合）。教学组织与实施：理论讲授与问题讨论相结合。学时数：6第三章湿地环境生态工程教学目标：掌握湿地污染物的生物去除机理；理解人工湿地的主要类型和设计参数的计算方法：了解人工湿地施工中应考虑的因素。教学重点和难点：人工湿地的设计和计算：人工湿地工艺参数的合理选择。教学要求：129
129 掌握：整体论与还原论的核心思想、协调原理与平衡原理、自生原理、物质循环与再生 原理、多层次多级利用原理，层次性原理，生物多样性原理、限制因子原理、边缘效应原理、 景观生态原理、太阳能充分利用原理、水资源循环利用原理、绿色工艺原理、生物有效配置 原理。 理解：环境生态工程的经济学原理（生态经济平衡原理、生态经济价值原理、生态经济 效益原理）。 了解：环境生态工程设计基础（原则、设计路线、技术路线）。 教学内容： 1.环境生态工程的核心原理 整体论与还原论；社会-经济-自然复合生态系统；协调原理；平衡原理；自生原理；物 质循环和再生原理；多层次分级利用原理。 2.环境生态工程的生态学原理 层次性原理；生物多样性原理；限制因子原理；边缘效应原理；景观生态原理。 3.环境生态工程的工程学原理 太阳能充分利用原理；水资源循环利用原理；绿色工艺原理；生物有效配置原理。 4.环境生态工程的经济学原理 生态经济平衡原理；生态经济价值原理；生态经济效益原理。 5.环境生态工程设计基础 环境生态工程设计原则（因地制宜；生态学原则；人工合理调控与技术集成，促进生态 系统恢复原则；环境生态工程创新原则）；环境生态工程设计路线（拟定目标；背景调查； 模型分析与模拟；工程可行性评价等）；设计技术路线（以整体生态过程为中心；融合多学 科技术；实现结构与功能统一；将环境保护与生产消费有机结合）。 教学组织与实施： 理论讲授与问题讨论相结合。 第三章 湿地环境生态工程 学时数：6 教学目标：掌握湿地污染物的生物去除机理；理解人工湿地的主要类型和设计参数的计算方 法；了解人工湿地施工中应考虑的因素。 教学重点和难点：人工湿地的设计和计算；人工湿地工艺参数的合理选择。 教学要求：
掌握：湿地概念：湿地类型：湿地生态系统功能：人工湿地对污染物处理的强化功能（包括悬浮物、有机物、氮、磷、重金属离子和病原微生物的去除机理）；表面流人工湿地、潜流人工湿地和潮汐流人工湿地的概念。理解：人工湿地工艺组合、设计程序及其参数；面积设计：填料与防渗设计；集配水与通气的设计：湿地植物选择；施工等。了解：人工湿地运行与管理；人工湿地生态工程实例。教学内容：1.湿地环境湿地概念与类型：湿地生态系统功能：湿地水文功能，湿地生物地球化学功能，湿地生态功能。2.人工湿地对污染物处理的强化功能悬浮物的去除机理：有机物的去除机理；氮的去除机理；磷的去除机理；重金属离子的去除机理：病原微生物的去除机理。3.人工湿地的设计与施工不同类型人工湿地的概念：人工湿地的工艺组合、设计程序及其参数：人工湿地的进水方式，人工湿地的工艺组合，人工湿地的设计程序。面积设计：填料与防渗设计：集配水与通气的设计；湿地植物选择；施工。4.人工湿地运行与管理运行调试：特殊控制：系统监控：故障处理（人工湿地堵塞问题，基质堵塞过程影响因素；解决方法）；冬季管理。5.人工湿地生态工程实例国外人工湿地污水处理技术应用：人工湿地在国内的发展和应用：水平潜流人工湿地工程案例；垂直潜流人工湿地工程案例；复合垂直潜流人工湿地工程案例。教学组织与实施：理论讲授、室内实验、问题讨论和实地考察相结合。第四章水环境生态工程学时数：6教学目标：掌握水环境类型及主要污染特征；掌握河流与湖泊生态工程技术，以及脱氮墙中影响硝酸盐去除效果的主要因素。教学重点和难点：河流和湖泊的生态工程技术，脱氮墙的运行机理。教学要求：130
130 掌握：湿地概念；湿地类型；湿地生态系统功能；人工湿地对污染物处理的强化功能（包 括悬浮物、有机物、氮、磷、重金属离子和病原微生物的去除机理）；表面流人工湿地、潜 流人工湿地和潮汐流人工湿地的概念。 理解：人工湿地工艺组合、设计程序及其参数；面积设计；填料与防渗设计；集配水与 通气的设计；湿地植物选择；施工等。 了解：人工湿地运行与管理；人工湿地生态工程实例。 教学内容： 1. 湿地环境 湿地概念与类型；湿地生态系统功能；湿地水文功能，湿地生物地球化学功能，湿地生 态功能。 2. 人工湿地对污染物处理的强化功能 悬浮物的去除机理；有机物的去除机理；氮的去除机理；磷的去除机理；重金属离子的 去除机理；病原微生物的去除机理。 3. 人工湿地的设计与施工 不同类型人工湿地的概念；人工湿地的工艺组合、设计程序及其参数；人工湿地的进水 方式，人工湿地的工艺组合，人工湿地的设计程序。面积设计；填料与防渗设计；集配水与 通气的设计；湿地植物选择；施工。 4. 人工湿地运行与管理 运行调试；特殊控制；系统监控；故障处理（人工湿地堵塞问题，基质堵塞过程；影响 因素；解决方法）；冬季管理。 5. 人工湿地生态工程实例 国外人工湿地污水处理技术应用；人工湿地在国内的发展和应用；水平潜流人工湿地工 程案例；垂直潜流人工湿地工程案例；复合垂直潜流人工湿地工程案例。 教学组织与实施： 理论讲授、室内实验、问题讨论和实地考察相结合。 第四章 水环境生态工程 学时数：6 教学目标：掌握水环境类型及主要污染特征；掌握河流与湖泊生态工程技术，以及脱氮墙中 影响硝酸盐去除效果的主要因素。 教学重点和难点：河流和湖泊的生态工程技术，脱氮墙的运行机理。 教学要求：