环境化学(Environmental Chemistry)课程基本信息课程编号：02021611课程总学时：48实验学时：12学时课程性质：必修开设学期：第4学期课程属性：专业类课程负责人：李利梅课程团队：李利梅、杨雪芹刘授课语言：中文文霞适用专业：环境工程对先修的要求：普通化学、有机化学、分析化学、物理化学或污染控制化学原理，已掌握常见化学反应、化学反应热力学平衡过程、化学反应动力学等。对后续的支撑：为水污染控制工程、物理性污染控制工程、大气污染控制性工程等课程的学习奠定理论基础主撰人：李利梅审核人：杨建涛大纲制定（修订）日期：2023.6一、课程的教学理念、性质、目标和任务《环境化学》是环境工程专业本科生的一门重要的必修专业基础课，也是支撑生态文明建设、保护人体健康和人类命运共同体可持续发展的基础学科。本课程以学生发展为中心，将教学目标、内容、活动、评价及思政元素自然融合，从环境、环境污染问题、环境污染治理三个方面为切入点，通过案例式、讨论式、分组式和翻转课堂等多种教学方式，使学生达到知识、能力、素质三维育人目标。为学生后续其他专业课程的学习及从事环境系统分析、环境科学研究和技术管理工作奠定必要的基础。课程知识、能力和素质目标具体如下：（1）知识自标了解本领域的最新成果和发展前沿；掌握有害化学物质在各环境介质中存在、特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法，深刻理解工农业生产与人类生活释放的化学污染物的环境行为与毒害作用。（2）能力目标能够运用所学的知识理解和分析环境化学污染物在环境中迁移转化过程和其对环境的破坏过程，能够准确分析污染物在各介质中迁移转化的影响因素，针对受污染的环境，有效选择修复方式。（3）素养目标培养学生形成“生态文明、资源节约、环境友好”的可持续发展理念，使学生树立正确的环境观、社会主义核心价值观和社会责任感。提升学生在环境污染治理与控制等方面的理论知识与实践应用等方面的综合素质。二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑序号课程目标支撑毕业要求指毕业要求89
89 环境化学 （Environmental Chemistry） 课程基本信息 课程编号：02021611 课程总学时：48 实验学时：12 学时 课程性质：必修 课程属性:专业类 开设学期：第 4 学期 课程负责人：李利梅 课程团队：李利梅、杨雪芹刘 文霞 授课语言：中文 适用专业：环境工程 对先修的要求：普通化学、有机化学、分析化学、物理化学或污染控制化学原理，已掌握常见化学反应、化学反 应热力学平衡过程、化学反应动力学等。 对后续的支撑：为水污染控制工程、物理性污染控制工程、大气污染控制性工程等课程的学习奠定理论基础。 主撰人：李利梅 审核人：杨建涛 大纲制定（修订）日期：2023.6 一、课程的教学理念、性质、目标和任务 《环境化学》是环境工程专业本科生的一门重要的必修专业基础课，也是支撑生态文明建设、 保护人体健康和人类命运共同体可持续发展的基础学科。本课程以学生发展为中心，将教学目标、 内容、活动、评价及思政元素自然融合，从环境、环境污染问题、环境污染治理三个方面为切入 点，通过案例式、讨论式、分组式和翻转课堂等多种教学方式，使学生达到知识、能力、素质三 维育人目标。为学生后续其他专业课程的学习及从事环境系统分析、环境科学研究和技术管理工 作奠定必要的基础。 课程知识、能力和素质目标具体如下： （1）知识目标 了解本领域的最新成果和发展前沿；掌握有害化学物质在各环境介质中存在、特性、行为和 效应及其控制的化学原理和方法，深刻理解工农业生产与人类生活释放的化学污染物的环境行为 与毒害作用。 （2）能力目标 能够运用所学的知识理解和分析环境化学污染物在环境中迁移转化过程和其对环境的破坏过 程，能够准确分析污染物在各介质中迁移转化的影响因素，针对受污染的环境，有效选择修复方 式。 （3）素养目标 培养学生形成“生态文明、资源节约、环境友好”的可持续发展理念，使学生树立正确的环 境观、社会主义核心价值观和社会责任感。提升学生在环境污染治理与控制等方面的理论知识与 实践应用等方面的综合素质。 二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑 序号 课程目标 支撑毕业要求指 毕业要求
标点了解本领域的最新成果和发展前沿：掌握有害化学物质在各环境介质中存在、特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法，指标点11深刻理解工农业生产与人类生活释放的化学污染物的环境行为与毒害作用。能够运用所学的知识理解和分析环境化学污染物在环境中迁移转化过程和其对环境的破坏过程。能够准确分析污染物在各介指标点222质中迁移转化的影响因素，针对受污染的环境，有效选择修复方式。培养学生形成“生态文明、资源节约、环境友好”的可持续发7展理念，使学生树立正确的环境观、社会主义核心价值观和社指标点738会责任感。提升学生在环境污染治理与控制等方面的理论知识指标点8与实践应用等方面的综合素质。三、教学内容及进度安排支撑学生学习课内序号教学内容教学方式学时预期成果课程目标本章选用案例分析和理论讲授相结合第一章绪论教学方式、以授课年主要教学内容度“十大热词看生态1.中国和全球的环境问题环境”引出环境化学2.环境化学的研究内容和环1.明确环境化学的发展方向：通过“小小境效应研究对象、任务及内一桶尿素，为何能搅3.主要环境污染物和优先污容：2.了解环境污染得整个韩国不得安目标1染物生”案例为切入点，阐物的种类及其对人2目标31类的危害：3.掌握环述环境化学研究内教学重点与难点：境化学、环境、环境容。通过开展文献调1.重点为环境化学的研究内容：研的拓展学习与分污染等的概念。2.难点为环境污染物在环境组讨论，使学生充分理解我国在环境科各圈层中的迁移转化过程简介学领域中持续探索的伟大成就及重要意义，提升投身环保的热情及情操。第二章大气环境化学1.了解大气的层结线上以2020年度国主要教学内容结构：2.了解大气中家科学技术奖为切的主要污染物：3.入点，引出控制PM2.5目标11.大气的组成和主要污染物2.大气中污染物的迁移了解大气运动的基和O的关键是控制目标22103.大气中污染物的转化本规律：4.掌握污染VOCs和氮氧化物的目标34.大气颗粒物物遵循这些规律而原因，线下查阅并讨教学重点和难点：发生的迁移过程，特论与臭氧形成关键1.重点为辐射逆温层：大气别是重要污染物参前驱体VOCs治理的90
90 标点 1 了解本领域的最新成果和发展前沿；掌握有害化学物质在各环 境介质中存在、特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法， 深刻理解工农业生产与人类生活释放的化学污染物的环境行为 与毒害作用。 指标点 1 1 2 能够运用所学的知识理解和分析环境化学污染物在环境中迁移 转化过程和其对环境的破坏过程。能够准确分析污染物在各介 质中迁移转化的影响因素，针对受污染的环境，有效选择修复 方式。 指标点 2 2 3 培养学生形成“生态文明、资源节约、环境友好”的可持续发 展理念，使学生树立正确的环境观、社会主义核心价值观和社 会责任感。提升学生在环境污染治理与控制等方面的理论知识 与实践应用等方面的综合素质。 指标点 7 指标点 8 7 8 三、教学内容及进度安排 序号 教学内容 学生学习 预期成果 课内 学时 教学方式 支撑 课程目标 1 第一章绪论 主要教学内容 1.中国和全球的环境问题 2.环境化学的研究内容和环 境效应 3.主要环境污染物和优先污 染物 教学重点与难点: 1.重点为环境化学的研究内 容； 2.难点为环境污染物在环境 各圈层中的迁移转化过程简 介 1.明确环境化学的 研究对象、任务及内 容；2.了解环境污染 物的种类及其对人 类的危害；3.掌握环 境化学、环境、环境 污染等的概念。 2 本章选用案例分析 和理论讲授相结合 教学方式、以授课年 度“十大热词看生态 环境”引出环境化学 发展方向；通过“小小 一桶尿素，为何能搅 得整个韩国不得安 生”案例为切入点，阐 述环境化学研究内 容。通过开展文献调 研的拓展学习与分 组讨论，使学生充分 理解我国在环境科 学领域中持续探索 的伟大成就及重要 意义，提升投身环保 的热情及情操。 目标 1 目标 3 2 第二章 大气环境化学 主要教学内容 1.大气的组成和主要污染物 2.大气中污染物的迁移 3.大气中污染物的转化 4.大气颗粒物 教学重点和难点： 1. 重点为辐射逆温层；大气 1.了解大气的层结 结构；2.了解大气中 的主要污染物；3. 了解大气运动的基 本规律；4.掌握污染 物遵循这些规律而 发生的迁移过程，特 别是重要污染物参 10 线上以 2020 年度国 家科学技术奖为切 入点，引出控制 PM2.5 和 O3 的关键是控制 VOCs 和氮氧化物的 原因，线下查阅并讨 论与臭氧形成关键 前驱体 VOCs 治理的 目标 1 目标 2 目标 3
稳定度：大气中污染物的转化相关文献，以农林废与光化学烟雾和硫（光化学反应基础：大气中重酸型烟雾的形成过弃物悬铃木果毛为模板，实际设计一系要的自由基的来源：氮氧化物程和机理。的转化：碳氢化合物的转化：列催化剂，培养学生光化学烟雾：硫氧化物的转化研究式的自主学习能力，在学生深刻理及硫酸烟雾型污染：酸性降水：大气颗粒物：温室气体和解光化学烟雾的概温室效应：臭氧层的形成与耗念、形成机制和控制损)。对策的同时，并予以难点为：大气稳定度：光化学拓展，实现以废治废烟雾形成机制。的目的第三章水环境化学主要教学内容：1.天然水的基本特征与污染围绕新冠疫情期间物的存在形态消毒产品的大量使2.水中无机污染物的迁移和用，导致潜在消毒副转化1.了解天然水的基产物（三卤甲烷、卤3.水中有机污染物的迁移和本性质：2.掌握无机代乙睛、卤代硝基甲转化污染物在水环境中烷、卤代苯酚、二卤教学重点和难点：进行沉淀-溶解、氧代-4-羟基苯甲醛、亚目标11.重点为天然水的酸、碱度及化还原、配合作用、硝胺等）的产生，引水质评价指标：水中无机污染吸附-解吸、絮凝-沉目标2导学生查阅文献资312目标3物的迁移转化（溶解和沉淀：淀等迁移转化过程料、新闻报道，了解氧化-还原；配合作用）：天然的基本原理；3.了解消毒剂类型，聚焦消水的决定电位及各类污染物颗粒物在水环境中毒副产物的监测、迁的pE计算及pE-pH图的制聚集和吸附-解吸的移转化及控制策略基本原理：作：水中有机污染物的迁移转等，撰写分析报告，化（分配作用：挥发作用：水让学生认识到科学解作用：光解作用：生物降解的严谨性和化学物作用)。质的两面性2.难点为天然水的pE计算及pE-pH图的制作：第四章土壤环境化学1.了解土壤的组成以土壤中重金属污和性质，土壤的粒级染为题，激励学生调本章主要教学内容：1.土壤的组成与性质与质地分组特性：2.研不同区域植物重2.重金属在土壤-植物体系中了解污染物在土壤-金属的含量与形态的迁移转化规律植物体系中迁移的特征，组织学生对各目标13.土壤中农药的迁移转化特点、影响因素及作类修复措施的经济目标2 44用机制：3.掌握土壤成本、生态价值进行目标3教学重点和难点：的吸附、酸碱和氧化研究，并以小组创新1.教学重点：土壤的酸碱性；土壤中农药的迁移及典型农还原特性：4.掌握重团队的形式进行修金属离子和农药在复效果探索实践，最药在土壤中的迁移转化。土壤中的迁移原理终使学生领悟人与2.教学难点：土壤的酸碱性：与主要影响因素，以自然和谐共生的重土壤中农药的迁移及典型农91
91 稳定度；大气中污染物的转化 （光化学反应基础；大气中重 要的自由基的来源；氮氧化物 的转化；碳氢化合物的转化； 光化学烟雾；硫氧化物的转化 及硫酸烟雾型污染；酸性降 水；大气颗粒物；温室气体和 温室效应；臭氧层的形成与耗 损）。 难点为：大气稳定度；光化学 烟雾形成机制。 与光化学烟雾和硫 酸型烟雾的形成过 程和机理。 相关文献，以农林废 弃物悬铃木果毛为 模板,实际设计一系 列催化剂，培养学生 研究式的自主学习 能力，在学生深刻理 解光化学烟雾的概 念、形成机制和控制 对策的同时，并予以 拓展，实现以废治废 的目的 3 第三章 水环境化学 主要教学内容： 1.天然水的基本特征与污染 物的存在形态 2.水中无机污染物的迁移和 转化 3.水中有机污染物的迁移和 转化 教学重点和难点： 1.重点为天然水的酸、碱度及 水质评价指标；水中无机污染 物的迁移转化（溶解和沉淀； 氧化-还原；配合作用）；天然 水的决定电位及各类污染物 的 pE 计算及 pE-pH 图的制 作；水中有机污染物的迁移转 化（分配作用；挥发作用；水 解作用；光解作用；生物降解 作用）。 2.难点为天然水的 pE 计算及 pE-pH 图的制作； 1.了解天然水的基 本性质；2.掌握无机 污染物在水环境中 进行沉淀-溶解、氧 化还原、配合作用、 吸附-解吸、絮凝-沉 淀等迁移转化过程 的基本原理；3.了解 颗粒物在水环境中 聚集和吸附-解吸的 基本原理； 12 围绕新冠疫情期间 消毒产品的大量使 用，导致潜在消毒副 产物（三卤甲烷、卤 代乙腈、卤代硝基甲 烷、卤代苯酚、二卤 代-4-羟基苯甲醛、亚 硝胺等）的产生，引 导学生查阅文献资 料、新闻报道，了解 消毒剂类型，聚焦消 毒副产物的监测、迁 移转化及控制策略 等，撰写分析报告， 让学生认识到科学 的严谨性和化学物 质的两面性 目标 1 目标 2 目标 3 4 第四章 土壤环境化学 本章主要教学内容： 1.土壤的组成与性质 2.重金属在土壤-植物体系中 的迁移转化规律 3.土壤中农药的迁移转化 教学重点和难点： 1.教学重点：土壤的酸碱性； 土壤中农药的迁移及典型农 药在土壤中的迁移转化。 2.教学难点：土壤的酸碱性； 土壤中农药的迁移及典型农 1.了解土壤的组成 和性质，土壤的粒级 与质地分组特性；2. 了解污染物在土壤- 植物体系中迁移的 特点、影响因素及作 用机制；3.掌握土壤 的吸附、酸碱和氧化 还原特性；4.掌握重 金属离子和农药在 土壤中的迁移原理 与主要影响因素，以 4 以土壤中重金属污 染为题，激励学生调 研不同区域植物重 金属的含量与形态 特征，组织学生对各 类修复措施的经济 成本、生态价值进行 研究，并以小组创新 团队的形式进行修 复效果探索实践，最 终使学生领悟人与 自然和谐共生的重 目标 1 目标 2 目标 3
药在土壤中的迁移转化。要性及主要农药和重金属离子在土壤中的转化规律与效应。第五章生物体内污染物的运动过程及毒性本章主要教学内容：1.物质通过生物膜的方式1.了解有关重要辅2.污染物质在生物体内的运酶的功能：2.掌握污转染物质的生物富集、3.污染物质在生物体内的富放大和积累：3.掌握集、放大和积累结合典型污染物生耗氧和有毒有机污4.污染物质的生物转化物转化案例，引导学染物质的微生物降目标15.污染物质的毒性生认识生物法在环目标2解：4.了解若干元素5教学重点与难点：境治理中的应用，激4目标3的微生物转化：5.1.教学重点：污染物质的生物发学生的探索心及了解微生物对污染富集、放大和积累：有毒有机专业使命感。物质的转化速率：6.污染物的生物转化类型。掌握毒物的毒性、联2.教学难点：污染物质的生物合作用和致突变、致转化（生物转化中的酶：生物癌及抑制酶活性等氧化中的氢传递过程：耗氧有作用。机污染物质的微生物降解：有毒有机污染物质的微生物降解：重金属元素的微生物转化)。第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应本章主要教学内容1.污染物在多介质多界面环境中的传输结合典型污染物迁1.了解典型污染物2.重金属元素在环境中的转移转化规律的分析，的来源、用途和基本归与效应让学生明确环境污性质：2.掌握典型污6染问题治理的迫切3.有机污染物在环境中的转染物在环境中的基归与效应性和复杂性，进一步本转化、归趋规律与教学重点与难点：激发学生的专业责效应。1.教学重点：典型污染物在环任感和社会使命感。境各圈层中的迁移转化过程。2.教学难点：典型污染物在环境各圈层中的迁移转化过程。第七章受污染环境的修复1.了解各修复通过对课程相本章主要教学内容：技术适用的污染物目标1关前沿性问题的介1.微生物修复技术目标2及介质。2.掌握主要722.植物修复技术修复技术的基本原目标3绍，培养学生具备坚3.化学氧化技术理、修复过程中污染定正确的政治方向、4.电动力学修复物的降解和消除过92
92 药在土壤中的迁移转化。 及主要农药和重金 属离子在土壤中的 转化规律与效应。 要性 5 第五章生物体内污染物的运 动过程及毒性 本章主要教学内容： 1.物质通过生物膜的方式 2.污染物质在生物体内的运 转3.污染物质在生物体内的富 集、放大和积累 4.污染物质的生物转化 5.污染物质的毒性 教学重点与难点： 1.教学重点：污染物质的生物 富集、放大和积累；有毒有机 污染物的生物转化类型。 2.教学难点：污染物质的生物 转化（生物转化中的酶；生物 氧化中的氢传递过程；耗氧有 机污染物质的微生物降解；有 毒有机污染物质的微生物降 解；重金属元素的微生物转 化）。 1.了解有关重要辅 酶的功能；2.掌握污 染物质的生物富集、 放大和积累；3.掌握 耗氧和有毒有机污 染物质的微生物降 解；4.了解若干元素 的微生物转化；5. 了解微生物对污染 物质的转化速率；6. 掌握毒物的毒性、联 合作用和致突变、致 癌及抑制酶活性等 作用。 4 结合典型污染物生 物转化案例，引导学 生认识生物法在环 境治理中的应用，激 发学生的探索心及 专业使命感。 目标 1 目标 2 目标 3 6 第六章典型污染物在环境各 圈层中的转归与效应 本章主要教学内容： 1.污染物在多介质多界面环 境中的传输 2.重金属元素在环境中的转 归与效应 3.有机污染物在环境中的转 归与效应 教学重点与难点： 1.教学重点：典型污染物在环 境各圈层中的迁移转化过程。 2.教学难点：典型污染物在环 境各圈层中的迁移转化过程。 1. 了解典型污染物 的来源、用途和基本 性质；2.掌握典型污 染物在环境中的基 本转化、归趋规律与 效应。 2 结合典型污染物迁 移转化规律的分析， 让学生明确环境污 染问题治理的迫切 性和复杂性，进一步 激发学生的专业责 任感和社会使命感。 7 第七章 受污染环境的修复 本章主要教学内容： 1.微生物修复技术 2.植物修复技术 3.化学氧化技术 4.电动力学修复 1. 了解各修复 技术适用的污染物 及介质。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 2 通 过 对 课 程 相 关前沿性问题的介 绍，培养学生具备坚 定正确的政治方向、 目标 1 目标 2 目标 3
5.地下水修复的可渗透反应程以及影响因素爱国情怀和较高的格栅技术政治素质。结合案例6.表面活性剂及共溶剂淋洗技术教学，让学生切身体教学重点和难点：会到专业学习对环1.教学重点：绿色化学的内境治理的重要性，充涵，应用绿色化学原理和技术分意识到自己所肩解决实际问题的学术思路，认负的专业使命，培养识绿色化学在生态环境，可持学生具有高度的社续发展中的巨大作用。会责任感。2.教学难点：应用绿色化学原理和技术解决实际问题的学术思路。实验教学主要内容、学时分配及课程与目标的对应关系学时序课程实验名称实验主要内容分配号目标HCI溶液的标定，总碱度的测定，酚酰碱度的测定，pH值的天然水碱度和pH的测定测定通过离子交换、酸碱滴定法进行测定。水样通过H～型阳离天然水盐类总当量的测定3子交换柱，交换出等当量的酸，以标准碱滴定，计算水样中天然水和土壤水溶性盐分测定天然水和土壤浸出液的电导率，在一定浓度范围内，溶3的测定液的含盐量与电导率呈正相关。碘量法测定维生素C（药碘和维生素C在一定条件下发生定量反应，利用标准浓度的3片碘计算出维生素C的含量。消化土壤中的全氮，通过蒸馏，进行吸收后进行滴定反应，土壤全氮的测定（半微量3计算氮的含量。开氏法）土壤速效磷的测定土壤溶液的制备及提取，显色反应以及测定过程。四、课程思政第一章：将近20年来雾霾现象引入教学，与能源利用的相关统计进行比对，部析环境问题。第二章：介绍我国燃煤污染的现状，通过政府“双替代”工作内容及成效讲解使学生感受环境保护、发展新能源、可持续发展的重要性，强调利在当下，功在千秋，完成国家交给我们的治理大气污染的任务。第三章：理解大自然的功能与人类活动对水环境的影响，以及人类对水资源的利用和保护，93
93 5.地下水修复的可渗透反应 格栅技术 6.表面活性剂及共溶剂淋洗 技术 教学重点和难点： 1.教学重点：绿色化学的内 涵，应用绿色化学原理和技术 解决实际问题的学术思路，认 识绿色化学在生态环境，可持 续发展中的巨大作用。 2.教学难点：应用绿色化学原 理和技术解决实际问题的学 术思路。 程以及影响因素. 爱国情怀和较高的 政治素质。结合案例 教学，让学生切身体 会到专业学习对环 境治理的重要性，充 分意识到自己所肩 负的专业使命，培养 学生具有高度的社 会责任感。 实验教学主要内容、学时分配及课程与目标的对应关系 序 号 实验名称 学时 分配 实验主要内容 课程 目标 1 天然水碱度和 pH 的测定 2 HCl 溶液的标定，总碱度的测定，酚酞碱度的测定，pH 值的 测定 3 2 天然水盐类总当量的测定 2 通过离子交换、酸碱滴定法进行测定。水样通过 H～型阳离 子交换柱，交换出等当量的酸，以标准碱滴定，计算水样中 3 3 天然水和土壤水溶性盐分 的测定 2 测定天然水和土壤浸出液的电导率，在一定浓度范围内，溶 液的含盐量与电导率呈正相关。 3 4 碘量法测定维生素 C（药 片） 2 碘和维生素 C 在一定条件下发生定量反应，利用标准浓度的 碘计算出维生素 C 的含量。 3 5 土壤全氮的测定（半微量 开氏法） 2 消化土壤中的全氮，通过蒸馏，进行吸收后进行滴定反应， 计算氮的含量。 3 6 土壤速效磷的测定 2 土壤溶液的制备及提取，显色反应以及测定过程。 3 四、课程思政 第一章：将近 20 年来雾霾现象引入教学，与能源利用的相关统计进行比对，剖析环境问题。 第二章：介绍我国燃煤污染的现状，通过政府“双替代” 工作内容及成效讲解使学生感受环 境保护、发展新能源、可持续发展的重要性，强调利在当下，功在千秋，完成国家交给我们的治 理大气污染的任务。 第三章：理解大自然的功能与人类活动对水环境的影响，以及人类对水资源的利用和保护