《环境检测实验与仪器分析》课程教学大纲

《环境检测实验与仪器分析》课程教学大纲

一、课程基本信息

课程名称：环境检测实验与仪器分析/Environmentaltesting Experiment and Instrument Analysis

课程代码：31120402

课程类别：专业选修

学时：90  其中实践：48学时；自学：42学时

学分：3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

开设学期：第四学期

开课周数：18     周学时：5

二、课程简介及教学目标

（一）课程简介

能够正确、合理的选择实验条件和检测仪器，熟练操作常见大型仪器，并排除常见故障；掌握环境检测方案的制定、样品的采集和保存、预处理、测定方法和数据处理分析；熟悉水、气、固中典型污染物的检测方法；能够独立进行实验，正确运用术语进行科学表达评价实验结果；具备解决实际环境检测问题的实验思维能力和动手能力。

（二）课程教学目标

课程目标1：能够操作常见大型仪器，并排除常见故障。【毕业要求2 工程知识】

课程目标2：熟悉环境监测、检测工作标准及流程；能正确、合理的选择实验条件和检测仪器。【毕业要求6/7 使用现代工具/工程与社会】

课程目标3：熟悉水、气、固中典型污染物的检测方法，能够独立进行实验、细致观察和记录实验现象。【毕业要求4/5 设计/开发解决方案/研究】

课程目标4：能正确处理分析数据与信息，能正确地运用术语进行科学表达评价实验结果，出具合格监测、检测报告。【毕业要求4/5 设计/开发解决方案/研究】

课程目标5：具备解决实际环境检测问题的实验思维能力和动手能力，具备沟通交流能力与团队合作精神。【毕业要求8/10 环境和可持续发展/个人和团队】

（三）课程教学目标对毕业要求的支撑情况

课程目标	支撑的毕业要求	支撑的毕业要求指标点
课程目标1	2. 工程知识	2.3 较好地掌握工程制图、计算机辅助设计等工程基础知识，并进行表达与分析复杂工程问题。
		2.4 较好地掌握化学、生态学、环境科学领域的专业知识与实践技能，并用以解决复杂的工程问题。
课程目标2	6.使用现代工具 7.工程与社会	6.1 熟悉环境生态工程领域相关工程计算软件、工程设计软件、数据处理软件的基本原理，使用方法及其适用范围，能够恰当地选择软件和信息技术工具。
		7.1 了解环境生态工程领域相关技术标准、知识产权、产业政策和法律法规。
课程目标3	4.设计/开发解决方案 5.研究	4.3 能够在污染物防治的系统、设备或工艺流程设计中，运用先进生产、控制、分析检测等技术，体现创新意识，提高生产效率，实现节能降耗。
		5.1 能够运用生态学和环境科学基本原理和方法，对污染物的产生、降解和排放过程中系统、设备或工艺进行实验设计，具备一定的创新能力。
课程目标4	4.设计/开发解决方案 5.研究	4.2 能够针对农牧、化工企业生产过程，设计、开发和选择适用于该过程所涉及的污染物分离、处理、排放等设备或工艺流程，正确考虑社会、健康、安全、法律、文化、环境等因素，降低环境危害，保护劳动者身心健康。
		5.3 能够运用生态学和环境科学基本原理和方法，对污染物检测试验进行设备安装、操作及实验结果分析，得到合理有效的结论。
课程目标5	8.环境和可持续发展 10.个人和团队	8.1 了解污染物防治过程中环境保护、可持续发展等方面的方针政策和法律法规。
		10.2 具有一定的人际交往能力，能够在团队中根据角色发挥作用。

三、实验安排与课程教学目标关系

 

序号	实验项目名称	实验 类型	项目性质	实验场所	学时	课程目标
1	饮用水中细菌总数的测定	综合性	必做	226	2	课程目标2、3、4
2	饮用水中大肠杆菌群数量的测定	综合性	必做	420；222	2	课程目标2、3、4
3	水中苯系物的检测	综合性	选做	420；422	4	课程目标2、3、4
4	水中挥发酚的测定	验证性	必做	213	2	课程目标2、3、4
5	水五日生化需氧量（BOD5）的测定	验证性	必做	213	2	课程目标2、3、4
6	水中硝氮含量的测定	验证性	必做	213	2	课程目标2、3、4
7	水中磷酸盐含量的测定	验证性	必做	213	2	课程目标2、3、4
8	水中氟化物的测定	验证性	必做	213	4	课程目标2、3、4
9	水中硫酸盐的测定	验证性	必做	213	2	课程目标2、3、4
10	污水COD检测方法	综合性	必做	223；227	2	课程目标1、2、3、4
11	水中TOC含量测定	综合性	必做	213	2	课程目标1、2、3、4
12	污染水中总磷含量测定和水体富营养化程度的评价	综合性	必做	222	2	课程目标1、2、3、4
13	污水中氨氮含量测定	综合性	必做	222	4	课程目标2、3、4
14	大气总悬浮颗粒物TSP和PM10的测定	验证性	必做	232	2	课程目标2、3、4
15	大气中二氧化硫的测定	验证性	必做	232	2	课程目标2、3、4
16	大气污染物采集方法和分析方法	验证性	选做	226	2	课程目标2、3、4
17	滤膜法测定空气中粉尘浓度	验证性	选做	232	2	课程目标2、3、4
18	大气颗粒物理化特性的在线观测	验证性	选做	232	2	课程目标2、3、4
19	室内空气质量监测——甲醛的测定	验证性	选做	226	2	课程目标2、3、4、5
20	干法脱除烟气中的SO2	验证性	选做	232	2	课程目标2、3、4
21	大气中氮氧化物的测定	验证性	选做	232	2	课程目标2、3、4
22	土壤中重金属元素含量的测定	综合性	必做	C423	4	课程目标2、3、4、5
23	土壤微生物的分离与培养	综合性	必做	C423	2	课程目标2、3、4
24	土壤全氮量的测定	综合性	必做	C423	2	课程目标2、3、4
25	土壤全磷的测定	综合性	必做	C423	2	课程目标2、3、4
26	污染环境下植物组织重金属含量测定	综合性	必做	C423	4	课程目标2、3、4、5
27	环境噪声检测	综合性	必做	C423	2	课程目标2、3、4
合计	实验项目27个，其中必做20个，选做7个。

四、实验项目（教学内容）及基本要求

实验一：水中细菌总数的测定

实验目的：学习水样的采取方法，掌握水体中细菌总数测定的方法，了解水源水的平板菌落计数的原则。

实验内容：水样采取后，按无菌操作的方法，将水样做10倍系列稀释后，取适量稀释后的水样于灭菌培养皿中，并与培养基混匀，37℃倒置培养24小时后进行菌落计数。

评价标准：（1）掌握样品的称量方法，学会牛肉膏蛋白胨琼脂培养基的配制方法；（2）超净工作台的操作过程注意无菌操作；（3）学会培养箱培养细菌的方法；（4）学会平板菌落计数的方法。

实验二：饮用水中大肠杆菌群数量的测定

实验目的：学习大肠杆菌群数量测定的原理和方法；掌握无菌操作方法。

实验内容：水样采取后，按无菌操作的方法，将水样做三个稀释度的10倍系列稀释液，将待检样品接种于月桂基硫盐胰蛋白胨发酵管内，进行初发酵试验；37℃培养24h后，将产气的发酵管中的发酵液在指示性培养基上分离培养，于上述平板上长出的菌落中取1-2个大肠菌群可疑菌落进行镜检和革兰氏染色；将上述镜检之菌落同时接种于乳糖发酵管，进行复发酵试验，37℃培养24h，观察产气情况。产气者，计为大肠菌群阳性管。

评价标准：（1）计算样品水样中大肠杆菌群的数量；（2）了解水中大肠菌群数测定的意义；（3）选用大肠菌群作为水的卫生指标的原理。

实验三：水中苯系物的测定

实验目的：掌握用气相色谱法测定水源水中的苯系物。

实验内容：采集生活污水，经过萃取与净化、色谱分析、色谱图考查等操作后，最后通过数据分析定量评价水中苯系物污染状况。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验四：水中挥发酚的测定

实验目的：准确检测水中挥发酚的浓度，为各种环境状况分析提供合理依据。

实验内容：采集湖水、生活污水等，经过预蒸馏、萃取比色、分光光度计测定等操作后，最后通过数据分析定量评价水中挥发酚状况。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验五：水五日生化需氧量（BOD₅）的测定

实验目的：理解BOD的含义及测定条件；了解水样预处理的原理与预处理方法。

实验内容：采集工业污水、生活污水，经过预处理、不经稀释水样的测定、

需经稀释水样的测定、溶解氧的测定、计算BOD₅值，最后通过数据分析定量评价水中污染状况。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验六：水中硝氮含量的测定

实验目的：掌握全自动化学分析仪法测定水中硝氮含量。

实验内容：采集工业污水、生活污水，经过预处理、空白样前处理、标准液前处理、全自动化学分析仪测定，最后通过数据分析定量评价水中硝氮含量。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验七：水中磷酸盐含量的测定

实验目的：掌握磷酸盐含量测量的原理和方法。

实验内容：采集锅炉水、工业污水、生活污水，经过预处理、绘制标准曲线、分光光度法测定、计算含量，最后通过数据分析定量评价水中磷酸盐含量。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验八：水中氟化物的测定

实验目的：掌握氟离子选择电极法测定氟化物的原理和方法。

实验内容：采集工业污水、生活污水，经过氟化物标准溶液配制、总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）配制、绘制标准曲线、水样测定、计算含量，最后通过数据分析定量评价水中氟化物含量。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验九：水中硫酸盐的测定

实验目的：掌握铬酸钡光度法测定硫酸盐的原理和方法。

实验内容：分取50mL水样，置于250mL的锥形瓶中；另取250mL锥形瓶8个，配制标准液；对水样及标准溶液加不同试剂进行处理，最后进行比色，测定吸光度。最后通过数据分析定量评价水中硫酸盐含量。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验十：分光光度法测定污水中的化学需氧量COD

实验目的：了解化学需氧量COD的含义；掌握快速密闭消解法测定污水中COD的原理；熟练掌握测定COD的操作技术。

实验内容：配制相关化学试剂和COD标准液，将待测样品和标准COD溶液置于消解管中，加入掩蔽剂和催化剂后，旋紧密封盖，进行消解；取样品于610nm波长测定其吸光值，绘制以COD校正吸光度的标准曲线，计算出回归方程式，根据回归方程式计算出样品的COD值。

评价标准：（1）掌握重铬酸钾法测定污水中COD的原理；（2）化学需氧量COD和污水污染之间的关系；（3）掌握数据获得和处理的方法，并计算出COD值。

实验十一：水中TOC含量测定

实验目的：掌握总有机碳（TOC）分析仪的使用方法；掌握TOC测定原理和分析操作的步骤。

实验内容：配制关基准试剂，有机碳标准贮备液，无机碳标准贮备液后，将不同浓度的有机碳、无机碳标准系列溶液以及待测水样，分别注入燃烧管和反应管，测量记录仪上的吸收峰高，与对应的浓度作图，绘制校准曲线，计算出回归方程式，进而得出样品的TOC值。

评价标准：掌握标准溶液的配制方法和标准曲线的制作方法；计算处待测水样的TOC值，分析水样的污染情况；掌握总有机碳（TOC）分析仪的使用方法。

实验十二：污染水中总磷含量测定和水体富营养化程度的评价

实验目的：掌握污染水样（如煤矿区和生活用水排放区等）的采集方法；掌握污水中总磷含量的测定方法；了解水中总磷含量与水体富营养化程度间的关系。

实验内容：配制相关化学试剂和不同浓度的磷标准液，将不同浓度的磷标准液和待测水样放入具塞比色管中，加入过硫酸钾，置于高压灭菌锅中120℃消解30min。冷却后向消解液中加入抗坏血酸溶液和钼酸盐溶液充分混匀。在700nm波长下，使用酶标仪测定其吸光度。根据磷标准液与吸光度之间的关系计算出水中的总磷含量，进而评价水体的富营养化程度。

评价标准：（1）学会相关试剂的配制方法；（2）了解水样的消解程序（学会高压灭菌锅的使用）；（3）掌握磷标准曲线的制作方法，高压灭菌锅和酶标仪的使用方法；（4）根据测定的OD值计算水中总磷含量，理解本实验测定的原理。

实验十三：碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定污水中总氮含量

实验目的：通过测定污水中总氮含量判断水体是否富营养化。

实验内容：配制相关化学试剂和硝酸盐系列标准溶液，将硝酸盐系列标准溶液和待测水样放入具塞比色管中，加入碱性过硫酸钾，置于高压灭菌锅中120℃消解40min。冷却后加入适量盐酸溶液，用无氨水稀释至标线，混匀。测定样品220nm及275nm波长外的吸光值，根据测量的数据，进行标准曲线的绘制，结合未知水样的吸光度值，计算总氮含量。

评价标准：（1）熟练掌握标准曲线的制作方法；（2）熟练使用酶标仪测定样品的吸光值；（3）理解碱性过硫酸钾消解法测定水中总氮含量的原理。

实验十四：大气总悬浮颗粒物TSP和PM10的测定

实验目的：掌握测定空气中可吸入颗粒物（PM10）和总悬浮颗粒物（TSP）的采样和监测方法；分析影响测定准确度的因素及控制方法。

实验内容：通过具有切割特性的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使空气中的可吸入颗粒物和总悬浮颗粒物被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的重量差及采样体积，计算出PM10和TSP的浓度。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验十五：大气中二氧化硫的测定

实验目的：练习使用大气采样器，掌握其操作过程；掌握二氧化硫测定的实验原理。

实验内容：样品的采集，标准曲线的绘制，样品的测定，实验结果与分析。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验十六：大气污染物采集方法和分析方法

实验目的：练习掌握空气样品的基本采集方法

实验内容：直接法采集空气样品；富集（浓缩）采集空气样品

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验十七：滤膜法测定空气中粉尘浓度

实验目的：掌握管道中用滤膜法测定空气中粉尘浓度的方法。

实验内容：在抽气机的作用下，使一定体积的含尘空气通过滤膜，其中的粉尘被阻留在滤膜上，根据采样前后滤膜的增重和通过滤膜的空气质量，计算空气中的粉尘浓度。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验十八：大气颗粒物理化特性的在线观测

实验目的：掌握大气基本颗粒物物理化学特性观察方法技术

实验内容：大气基本颗粒物的质量浓度、吸湿性、挥发性和数量浓度与化学组成及其粒径分布的检测，以及单颗粒理化特性在线检测。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验十九：室内空气质量监测-甲醛的测定

实验目的：掌握一类化学试剂含量的测定方法，熟悉一些实际的正确配制和操作流程。

实验内容：配制硫酸标准溶液，标定硫酸标注溶液，甲醛含量的测定。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验二十：干法脱除烟气中的SO₂

实验目的：使学生掌握干法脱硫的特点、基本工艺流程及原理。

实验内容：配气，U型管内装铁系干法脱硫剂，安装设备，通气，观察。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验二十一：大气中氮氧化物的测定

实验目的：使学生掌握空气中氮氧化物的基本测定方法。

实验内容：标准曲线的绘制，采样与显色，样品的测定，结果的计算与分析。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验二十二：土壤中重金属元素含量的测定

实验目的：了解原子吸收分光光度法的原理；掌握土壤样品的消化方法，掌握原子吸收分光光度计的使用方法。

实验内容：采集煤矿区污染土壤，通过对土壤样品的预处理、消解、定容等操作后，在构建重金属元素标准曲线的基础上，利用原子吸收法测定待测土壤样品的主要重金属含量，最后通过数据分析定量评价土壤重金属污染状况。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验二十三：土壤微生物的分离与培养

实验目的：了解土壤微生物的类型，掌握土壤微生物的分离与培养方法。

实验内容：配制微生物培养基，以稀释平板法从土壤中分离放线菌并进行培养，检查统计分析微生物培养结果。

评价标准：学生老师的指导下自己动手独立完成，2人为1组；针对实验中的问题进行研讨并提出切实可行的解决方案；写出实验报告并分析和讨论。

实验二十四：土壤全氮量的测定

实验目的：掌握半微量开氏法测定土壤中全氮含量。

实验内容：土壤样品在加速剂的参与下，用浓硫酸消毒时，各种含氮有机化合物，经过复杂的高温分解反应，转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以标准酸溶液滴定，求出土壤全氮含量。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验二十五：土壤全磷的测定

实验目的：掌握氢氧化钠碱熔钼锑抗比色法测定全磷含量。

实验内容：土壤样品与氢氧化钠熔融，使土壤中含磷矿物及有机磷化合物全部转化为可溶性的正磷酸盐，用水和稀硫酸溶解熔块，在规定条件下样品溶液与钼锑抗显色剂反应，生成磷钼蓝，用分光光度法定量测定。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验二十六：污染环境下植物组织重金属含量测定

实验目的：了解重金属对植物的不利影响，掌握植物组织中重金属的提取方法并能利用原子吸收法进行测定。

实验内容：采集污染环境下植物组织，经粉碎、消解等预处理后，利用原子吸收法进行部分重金属含量测定，最终定量评价污染对植物的影响程度。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

实验二十七：环境噪声检测

实验目的：掌握环境噪声的监测方法；熟悉声级计的使用；掌握对非稳态的无规噪声监测数据的处理方法。

实验内容：城市区域环境噪声的监测； 城市交通噪声的监测； 城市交通噪声的监测；机动车辆噪声的测量。

评价标准：学生在实际操作过程中自己动手独立完成，2人为1组；根据实验数据写出实验报告并分析和讨论。

五、主要仪器设备及软件

PM10采样器；多孔玻璃板吸收管；空气流量计；抽气泵；DFS-3型多功能防尘实验装置；干燥箱；电子天平；AKFC-92型矿用粉尘采样器；旋风分离器；电迁移粒径筛分仪；空压机；二氧化硫气体钢瓶；缓冲罐；压力表；转子流量计；U型管反应床；多孔玻板吸收瓶；分光光度计；多孔玻璃板吸收管；大气采样器；马弗炉；离心机；日本岛津原子吸收分光光度仪AA-6300；酶标仪；消解仪；灭菌锅；纯水机；半自动定氮仪；镍坩埚、可见光分光光度计；粉碎机；超净工作台；恒温培养箱；总有机碳TOC分析仪；500毫升全玻璃蒸馏器；气相色谱仪；生化培养箱；充氧设备；BOD培养瓶；样品运输贮藏箱：温度保持0~4℃；250mL溶解氧瓶或具塞试剂瓶2-6个；全自动化学分析仪；原子吸收分光光度计；饱和甘汞电极；氟离子选择电极。

六、实验教学考核评价方式

（一）考核内容与课程目标关系

考核内容及占比	考核评价方式	课程目标
1.正确、合理的选择实验条件和检测仪器:5 2.熟练操作常见大型仪器，并排除常见故障:5	1.现场操作 2.团队汇报	1、2
1.环境检测方案的制定:10 2.样品的采集和保存、预处理、测定方法和数据处理分析:10	1.现场操作 2.团队汇报	2、4
1.水、气、固中典型污染物的检测方法的基本技能：15 2.监测数据收集、整理和评价等方面独立开展工作的能力：15	1.现场操作 2.数据处理 3.报告展示 4.团队合作	3、4、5
1.综合应用多种方法处理环境监测实际问题的能力：10 2.解决实际环境检测问题的实验思维能力和动手能力：10	1.现场操作 2.团队汇报 3.团队合作	4、5
1.与团队合作，进行综合设计的能力：10 2.进行科学研究设计的科研能力：10	1.现场操作 2.团队汇报 3.团队合作	2、4、5

（二）成绩组成

（实验准备+实验）70%+（实验报告+实验后整理）30%=100%

（三）评价标准

优秀（85-100分）：实验操作熟练，数据记录详实，实验报告书写完整，结果分析准确，能够针对实验提出对应的改进措施。

良好（75-85分）：实验操作熟练，数据记录详实，结果分析不完整。

合格（60-75分）：掌握一定的实验操作规程，有一定的结果记录，结果分析不完整。

不及格（60分以下）：仪器设备操作不熟练，结果记录不完整，缺少必要的结果分析。

七、课程参考书及辅助学习资源

（一）建议使用教材

1. 奚旦立. 环境监测实验. 北京: 高等教育出版社, 2011年.

2. 陈玉娟. 环境监测实验教程. 中山: 中山大学出版社, 2012年.

（二）主要参考书

1. 孙铁珩. 污染生态学. 北京: 科学出版社, 2001年.

2. 许宁. 大气污染控制工程试验. 北京: 化学工业出版社, 2018年.

3. 依成武. 大气污染控制实验教程. 北京: 化学工业出版社, 2009年.

4. 王焕校. 污染生态学(第三版). 北京: 高等教育出版社, 2009年.

5. 王焕校, 吴玉树. 污染生态学研究. 北京: 科学出版社, 2006年.

6. 郑平. 环境微生物学实验指导. 杭州: 浙江大学出版社, 2005年.

（三）辅助学习资源

1. 中国环境标准网http://www.es.org.cn/

2. 中国环境监测站http://www.cnemc.cn

八、前序课程教学目标

《环境监测》教学目标：通过对影响环境质量因素代表值的测定，准确反映环境质量现状及变化趋势，为污染的控制与治理提供科学依据。

九、其它说明

制定人：陈明辉    职称：讲师      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。