一、课程基本信息
课程名称:环境化学/Environmental Chemistry
课程代码:21120106
课程类别:专业必修
学时:60 其中讲授:32学时 自学:28学时
学分:2学分
承担单位:化学与环境工程学院
适用专业:环境生态工程
所属模块:化学基础(编号:07)
开设学期:第四学期
二、课程简介及教学目标
(一)课程简介
《环境化学》是环境科学的一个分支学科,是建立在无机化学、有机化学、分析化学等学科基础之上的学科。主要是运用化学的理论和方法,鉴定和测量化学污染物在大气圈、水圈、土壤-岩石圈和生物圈中的含量,研究它们在环境中存在形态及其迁移、转化和归趋的规律。学生应具备从事环境污染物的识别、检测、分析及综合评价能力。
(二)课程教学目标
课程目标1:通过系统教与学使学生掌握环境化学的基本概念、基本理论和环境化学研究的基本技能。【毕业要求2 工程知识】
课程目标2:掌握典型污染在环境各圈层中的存在特性和迁移转化过程;了解污染物进入生物体内的途径及污染物在生物体内的运动过程、毒性机理与效应等。【毕业要求2 工程知识】
课程目标3:基本掌握化学污染物在环境中的研究思路,使学生初步具备利用环境化学知识解决实际环境问题的能力,培养其创新探索意识。【毕业要求3 问题分析】
课程目标4:了解有害废物及放射性固体废物等内容与知识,培养其环境保护意识和可持续发展意识。【毕业要求3 问题分析】
三、 教学环境要求及主要教学手段方法
(一)教学环境要求
多媒体教室。
(二)主要教学手段及教学方法
采用多媒体教学,充分利用课程信息化教学资源,展示课程基本原理。教学方法采用理论讲授、案例教学、讨论式教学和线上线下混合式教学。
四、课程教学内容及安排
(一)课程教学内容对课程目标的支撑情况
课程教学内容 |
教学方法 |
支撑的课程目标 |
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绪论 |
讲授法 |
课程目标1 |
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第一章 大气环境化学 |
讲授法、案例教学 |
课程目标1、2 |
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第二章 水环境化学 |
讲授法、案例教学 |
课程目标1、2 |
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第三章 土壤环境化学 |
讲授法、案例教学 |
课程目标1、2 |
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第四章 生物体内污染物质的运动过程及毒性 |
讲授法、案例教学 |
课程目标2、3 |
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第五章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 |
讲授法、案例教学 |
课程目标2、3 |
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第六章 受污染环境的修复 |
讲授法、案例教学 |
课程目标3、4 |
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第七章 绿色化学的基本原理与应用 |
讲授法、案例教学 |
课程目标3、4 |
(二)教学安排
序号 |
章节名称 |
教与学内容 |
1 |
绪论 |
学习目标: 1.了解环境问题的发展和认识过程; 2.了解环境污染物的类别; 3.掌握环境化学的概念、研究内容,特点和发展动向。 讲授内容:主要介绍环境化学在和环境科学中和解决环境问题上的地位和作用,它的研究内容、特点和发展动向,主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程。 自学要求:了解环境问题的产生与发展过程;了解环境化学在环境科学中和解决环境问题上的地位和作用;了解环境污染物的类别和环境化学的一些基本概念;掌握对现代环境问题认识的发展以及环境化学提出的任务。课前预习,针对难点查找相关资料,围绕重点难点开展课堂讨论,课后复习。 重点:环境化学的形成过程和特点;主要环境污染物的类别。 难点:主要环境污染物在环境各圈层中的迁移转化过程。 学时:4学时 其中讲授:2学时 自学:2学时 |
2 |
第一章 大气环境化学 |
学习目标: 1.了解大气的组成与结构;掌握大气污染物迁移扩散规律及其影响因素; 2.掌握大气中主要污染物(如氮氧化物、含硫化合物、有机物、颗粒物等)的来源、迁移转化规律; 3.掌握大气污染的几个主要问题(如光化学烟雾、酸性降水、煤烟型污染、温室效应,臭氧层破坏等)产生的原因、危害及对策。 讲授内容:以大气结构为基础,介绍大气中的主要污染物及迁移;重点讲解光化学烟雾、酸雨等重要的大气化学污染问题及其形成机制。 自学要求:了解大气的组成与结构;大气污染物迁移扩散影响因素;掌握大气中主要污染物的来源、迁移转化规律;掌握大气污染的几个主要问题产生的原因及危害。课前预习,针对难点查找相关资料,围绕重点难点开展课堂讨论,课后复习。 重点:大气运动的基本规律以及污染物遵循这些规律而发生的迁移过程。 难点: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。 学时:6学时 其中讲授:4学时 自学:2学时 |
3 |
第二章 水环境化学 |
学习目标: 1.了解天然水的基本性质; 2.掌握无机污染物在水体中的沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉降等迁移转化的基本原理及有关计算; 3.掌握有机污染物的迁移转化及生物降解的有关规律及计算; 4.了解各类水质模型的基本形式和应用。 讲授内容:以天然水的基本性质为基础,介绍水中重要有机和无机污染物存在形态及分布,污染物在水环境中的迁移转化的基本原理以及常见水质模型。 自学要求:了解天然水的基本性质;掌握无机污染物在水体中的沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉降等迁移转化的基本原理;掌握有机污染物的迁移转化及生物降解的有关规律及计算;了解各类水质模型的基本形式和应用。课前预习,针对难点查找相关资料,围绕重点难点开展课堂讨论,课后复习。 重点:有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的计算方法。 难点:解决废水问题的基本原则以及废水净化的基本原理及应用。 学时:6学时 其中讲授:4学时 自学:2学时 |
4 |
第三章 土壤环境化学 |
学习目标: 1.了解土壤的组成与性质,了解污染物的土壤-植物体系中迁移的特点及其影响因素及作用机制; 2.掌握土壤的酸碱性、氧化还原性及吸附性能对重金属污染物迁移的影响; 3.掌握农药及难降解性有机污染物在土壤中迁移、转化规律及其环境效应。 讲授内容:以土壤的组成与性质为基础,重点介绍重金属和有机污染物(农药)在土壤-植物体系中的迁移和它的作用机制。 自学要求:了解土壤的组成与性质,了解污染物的土壤-植物体系中迁移的特点及其影响因素及作用机制;掌握土壤的酸碱性、氧化还原性及吸附性能对重金属污染物迁移的影响;掌握农药及难降解性有机污染物在土壤中迁移、转化规律及其环境效应。课前预习,针对难点查找相关资料,围绕重点难点开展课堂讨论,课后复习。 重点:土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性。 难点:重金属离子和农药在土壤中的迁移原理与主要影响因素,以及主要农药和重金属离子在土壤中的转化规律与效应。 学时:10学时 其中讲授:6学时 自学:4学时 |
5 |
第四章 生物体内污染物质的运动过程及毒性 |
学习目标: 1.掌握污染物的生物富集、放大和积累的概念与机制; 2.掌握耗氧有机污染物和有毒有机污染物的生物降解机理; 3.了解污染物对生物的毒性及作用机制。 讲授内容:生物膜的结构;物质通过生物膜的方式;污染物在生物体内的分布;污染物的生物富集、放大和积累的概念与机制;生物转化中的酶;有毒有机物的生物转化类型;有毒有机物的微生物降解;重金属的微生物转化;毒物的作用过程及生物化学机理。 自学要求:掌握污染物的生物富集、放大和积累的概念与机制;掌握耗氧有机污染物和有毒有机污染物的生物降解机理;了解污染物对生物的毒性。课前预习,针对难点查找相关资料,围绕重点难点开展课堂讨论,课后复习。 重点:污染物质的生物富集、放大和积累;耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解。 难点:毒物的毒性、联合作用和致突变、致癌及抑制酶活性等作用;有关重要辅酶的功能。 学时:10学时 其中讲授:6学时 自学:4学时 |
6 |
第五章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 |
学习目标: 1.了解典型污染物的来源、性质; 2.掌握它们在环境中的迁移、转化规律和效应。 讲授内容:重金属元素在环境各圈层中的迁移转化与效应;有机污染物在环境各圈层中的迁移转化与效应。 自学要求:了解典型污染物的来源、性质,掌握它们在环境中的迁移、转化规律和效应。课前预习,针对难点查找相关资料,围绕重点难点开展课堂讨论,课后复习。 重点:典型污染物的基本性质。 难点:典型污染物在环境中的基本转化、归趋规律与效应。 学时:6学时 其中讲授:2学时 自学:4学时 |
7 |
第六章 受污染环境的修复 |
学习目标: 1.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以及影响因素; 2. 了解各技术适用的污染物及介质。 讲授内容:主要介绍几种目前常见有机污染物和重金属修复技术,微生物修复、植物修复、化学氧化、电动力学修复、活性反应格栅、以及表面活性剂等技术。 自学要求: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以及影响因素,了解各技术适用的污染物及介质。课前预习,针对难点查找相关资料,围绕重点难点开展课堂讨论,课后复习。 重点:目前几种主要修复技术的基本原理。 难点:修复过程中污染物的降解和消除过程以及影响因素。 学时:6学时 其中讲授:4学时 自学:2学时 |
8 |
第七章 绿色化学的基本原理与应用 |
学习目标: 1.理解绿色化学的12条原理及其与绿色工程和工业生态学原理的相互联系; 2.了解绿色化学的主要研究方向。 讲授内容:主要介绍绿色化学的诞生和发展过程,讨论绿色化学的原理与应用。 自学要求:理解绿色化学的12条原理及其与绿色工程和工业生态学原理的相互联系,了解绿色化学的主要研究方向。课前预习,针对难点查找相关资料,围绕重点难点开展课堂讨论,课后复习。 重点:绿色化学的重要学术意义和实用价值。 难点: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。 学时:6学时 其中讲授:2学时 自学:4学时 |
9 |
复习 |
学时:6学时 其中讲授:2学时 自学:4学时 |
五、课程考核评价方式及能力考核标准
(一)考核评价方式与课程目标的关系
考核内容及占比(%) |
考核评价方式 |
课程目标 |
1.基本概念及基本知识:15 2.基本技能:15 |
1. 课堂测试 2. 线上测试 3. 作业 4. 期末考试 |
1 |
1.不同类型环境要素的化学知识:20 2.污染物进入生物体的途径、过程及效应:15 3.典型污染物在环境各圈层的效应:10 |
1. 课堂讨论 2. 线上测试、讨论 3. 作业 4. 期末考试 |
2 |
1.受污染环境的修复理论及技术:10 |
1. 课堂讨论 2. 线上测试、讨论 3. 作业 4. 期末考试 |
3 |
1.有害污染物相关知识:8 2.绿色化学原理及应用:7 |
1. 课程讨论 2. 作业 3. 期末考试 |
4 |
(二)课程成绩构成
本课程采用线上线下混合式教学,采用线上形成性评价成绩+线下终结性成绩相结合的考核方式。
期末综合成绩=线下期末笔试成绩*50%+线上形成性评价成绩50%。
线上形成性评价成绩由线上平台统计取得,线上成绩由线上任务完成情况、访问次数、在线讨论、在线作业、签到、小设计等学习活动组成。
(三)能力考核标准
优良(100%-80%):
1.能够系统掌握并理解环境化学的基本知识、基本理论及基本技能;
2.能运用环境化学知识识别不同类型环境问题(大气环境、水环境和土壤环境),并具备初步分析其化学本质、形成规律及相互关系的基本能力;
3.能够运用环境化学知识设计解决实际环境问题的能力,并能针对不同环境问题提出初步合理的解决方案;
4.具有良好的环境保护意识及创新探索能力。
及格(79%-60%):
1.能较好掌握环境化学的基本知识、基本理论及基本技能;
2.能运用环境化学知识发现不同类型环境问题(大气环境、水环境和土壤环境),并能在老师的指导下具备初步分析其化学本质、形成规律及相互关系的基本能力;
3.能够运用环境化学知识初步解决实际环境问题的能力,并能针对不同环境问题提出初步解决方案,但方案合理性较差,需不断完善和改进;
4.具有基本的环境保护意识及一定的创新探索能力。
六、课程参考书及辅助学习资源
(一)建议使用教材:
1. 戴树桂. 环境化学. 北京: 高等教育出版社, 2005年.
(二)主要参考书
1. 王晓蓉. 环境化学. 北京: 高等教育出版社, 1993年.
2. 赵美萍. 环境化学. 北京: 北京大学出版社, 2005年.
3. 赵睿新. 环境污染化学. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2004年.
4. 龚书椿. 环境化学. 上海: 华东师范大学出版社, 1991年.
5. 刘兆荣. 环境化学教程. 北京: 化学工业出版社, 2003年.
(三)辅助学习资源
1. 武汉大学《环境化学》精品在线课程
http://course.jingpinke.com/detailsuuid=dfb774c8-1237-1000-8014-144ee02f1e73
2. 相关学术期刊资源:《环境化学》等。
七、前序课程教学目标
1.《有机化学》教学目标:学习和掌握有机化学基础知识。
2.《分析化学》教学目标:掌握分析化学相关的基本原理及基本操作。
八、其他说明
制定人:王健胜 职称:副教授 制定时间:2019年6月
审订人:程立平 职称:副教授 审订时间:2019年6月
审批人:贺国旭 职称:副教授 审批时间:2019年6月
制定依据:依据2018年环境生态工程专业培养方案制定。
执行对象:从2019级学生开始执行。
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