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环境化学课程教案
2025-09-28 02:22:03 责编:小OO
文档
一、课程概述

(一)课程性质

“环境化学”是利用化学基础学科的理论知识来探讨和解决与化学相关的环境问题的科学,是以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象,以解决环境问题为目标的新兴交叉学科。它是环境科学的一个核心组成部分,也是化学学科的一个重要分支。环境化学是环保类专业的一门专业基础课。 

(二)课程基本理念

课程将环境科学的基本理念-人与自然和谐的思想贯穿教学,介绍环境化学的基本原理及其相关的环境问题,并提供解决环境问题有关的技术原理。课程将紧密结合环境案例,加强教学效果。

 在江苏食品药品职业技术学院的环境监测与治理技术专业人才培养方案的设置过程中,对“环境化学”这门学科给予了高度重视。设置本课程的目的是为了让学生系统地学习和掌握环境化学领域的基本知识,把握环境化学最近进展,为将来从事环境领域的监测、治理、科研和管理等工作打下坚实的理论基础。

(三)课程设计思路

环境化学课程内容包括理论部分和实践部分,其中实践部分占50%。教学过程中,课堂教学中引入日常生活材料为背景讲解基本概念,应用典型案例阐述基本原理;在实验教学中引入实验项目,改革实验内容,运用多媒体技术增强实验效果;在对学生的考核方式上注重考察学生对知识的理解和运用,并开设学生论坛考核。不仅有效地调动了学生实习的主观能动性, 锻炼了他们的思维能力和动手能力,学习效果和质量也得到了显著提高。

 (1) 环境化学课程的“化学”本质与“交叉学科”特色。在教学过程中,着重加深化学方面的基础内容,重点讲授环境污染问题的化学现象、过程和本质,保持环境化学课程的性和完整性。同时,注意拓展学生的知识面,穿插相关基础理论和专业知识讲授,提升学生的想象空间。

(2) 网络教学环境与资源特色。采用以课堂教学为主,网上教学为辅的教学手段,在基于网络环境下构建环境化学课程的开放式教学平台,作为现代教学模式的尝试。

(3) “理论教学-专题讨论-实验教学-实践教学”模块结构的教学框架特色。除了传统的理论课教学和实验课教学外,以专题讨论的形式,组织学生讨论如何运用理论知识研究和解决一些环境问题,要求学生查阅有关文献,开展科技创新实验,培养学生思考和分析问题解决问题的能力。

二、课程目标

1、总目标

通过《环境化学》的学习,使学生掌握环境化学的研究内容、特点和发展动向,环境化学是运用传统的化学原理和方法,结合生物学,生物化学,毒理学,气象学,土壤学等多种学科的知识的交叉来解释环境问题。在教学过程中有意识培养学生综合应用各学科知识的能力和创新能力。

2、具体目标

(1)明确环境化学在环境科学中和解决环境问题上的地位和作用;

(2)明确环境化学的任务和目的;

(3)主要掌握有机、无机污染物在环境各圈层中迁移转化的规律及其效应;

(4)掌握环境化学的基本原理,初步掌握环境化学任务(课题)的研究方法;

(5)培养学生实事求是的科学态度,学会多学科的交叉与综合应用,为将来从事教学、科研等实际工作打下坚实的基础。

三、内容标准

1、理论内容

第一章  绪论

【教学目标】初步了解环境问题、污染物、环境化学的几个基本概念和环境化学的发展历程及环境化学的主要内容和任务。

【教学内容】 

第一节  环境问题

人类活动和环境问题,环境问题的出现与发展,全球面临的重大环境问题。

第二节 环境污染物 

环境污染,化学污染物,化学污染物的迁移转化简介。

第三节 环境化学

环境化学的概念、发展历史、任务、内容、特点及研究方法。 

第二章 大气环境化学 

【教学目标】了解大气的组成、结构,掌握大气污染的含义。在理解大气污染物迁移因素的基础上,了解大气污染的类型及其危害,理解影响大气污染的气象、地理等因素,理解大气污染物的转化,了解突出的大气环境问题。

【教学内容】

第一节 大气组成及大气层的结构

大气组成,大气层的结构,大气温度层结和稳定度,影响大气污染物迁移的因素。

第二节 大气污染及其影响和危害

大气污染和污染物,大气污染及其影响和危害,大气污染物浓度表示法。

第三节  大气中重要的光化学反应

光化学基本定律、反应的初级过程和次级过程,大气中重要吸光物质的光离解。

第四节 大气中重要自由基的来源

自由基的特点,大气中HO·、HO2·、R·、RO·和RO2·等自由基的来源。

第五节 大气中污染物的转化 

硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合物的转化,光化学烟雾。

第六节 几个突出的大气环境问题

酸雨、温室效应、臭氧层空洞、大气颗粒物。 

第三章 水环境化学

【教学目标】了解天然水的基本性质,掌握无机污染物在水体中进行沉淀-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,并运用所学原理计算水体中金属存在形态,确定各类化合物溶解度,以及其天然水中各类污染物的pE计算及pE-pH图的制作。了解颗粒物在水环境中聚集和吸附-解吸的基本原理,掌握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。

【教学内容】

第一节 水环境化学基础

天然水的基本特性,天然水体中的化学平衡,水体污染及水体污染源,水体的自净作用与水环境容量。

第二节 水中无机污染物的迁移转化 

颗粒物与水之间的迁移,水中颗粒物的聚集,溶解-沉淀平衡,氧化-还原及配合作用。 

第三节 水体中有机污染物的迁移转化 

分配作用和标化分配系数,挥发作用的双膜理论和亨利定律,水解作用和水解速率,直接和间接(敏化)光解作用,生物降解作用。 

第四章 土壤环境化学 

【教学目标】了解土壤的组成与性质,土壤的粒级与质地分组特性;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。掌握土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性,重金属离子和农药在土壤中的迁移原理与主要影响因素,以及重金属离子和主要农药在土壤中的迁移原理与主要影响因素。

【教学内容】

第一节 土壤的组成与性质 

土壤的组成与性质、结构,土壤的粒级分组与质地分组和各粒级的理化特性,土壤胶体的性质和土壤胶体的离子交换吸附,土壤酸度、碱度和缓冲性能,土壤的氧化还原性。 

第二节 污染物在土壤-植物体系中的迁移

污染物在土壤-植物体系中的迁移,植物对重金属污染产生耐性的几种机制。 

第三节 土壤中农药的迁移转化 

农药及土壤的农药污染和迁移,非离子型农药与土壤有机质的作用,典型农药在土壤中的迁移转化。 

第四节 土壤中污染物的治理以及修复

土壤中污染物的治理,土壤修复。

第五章  污染物在生物体内的迁移转化

【教学目标】从生物的基础知识讲起,重点介绍污染物的生物富集、生物放大、生物积累和污染物的微生物降解过程以及污染物对人体的危害。

【教学内容】

第一节 生物污染和生物污染的主要途径

生物污染,植物、动物受污染的主要途径。 

第二节 环境污染物在生物体内的分布

污染物在植物体内、动物体内的分布。 

第三节 污染物质的生物富集、放大和积累 

生物富集,生物放大,生物积累。 

第四节 微生物对环境污染物的降解转化作用

微生物的生理特征,生物酶的基础知识,微生物对有机污染物的降解作用,微生物对重金属元素的转化作用。 

第五节 环境污染物质的毒性 

毒物、毒性、剂量的概念,剂量-效应关系,毒物的联合作用和三致作用。 

第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 

【教学目标】掌握重金属汞、准金属砷和有机卤代物、多环芳烃、表面活性剂等有机污染物在各圈层中的转归与效应;典型污染物的来源、用途和基本性质,它们在环境中的基本转化、归趋规律与效应。

【教学内容】

第一节 重金属元素 

重金属中汞、砷的来源、分布、迁移及环境污染效应。 

第二节 有机污染物 

有机卤化物、多环芳烃、表面活性剂的来源、迁移转化及环境污染效应。 

第七章 有害废物及放射性固体废物

【教学目标】掌握固体废物的来源和组成,了解有害废物的判别特性,掌握放射性的迁移以及危害。

【教学内容】

第一节 固体废物及分类

固体废物的产生、分类、时空特点,固体废物污染的控制。

第二节 有害废物

有害固体废物的定义、判定,有害废物的迁移及危害,我国有害(危险)废物污染防治现状及防治技术。

第三节 放射性固体废物

放射性的概念及判定,放射性固体废物的分类,核工业中放射性固体废物的主要类型及地下迁移速率,辐射损坏类型和影响因素。 

第四节 电磁辐射污染

电磁辐射污染的概念、特点、传播途径、危害及其防治。

第八章 环境化学研究方法与实验

【教学目标】了解环境化学的研究方法,掌握各项实验的原理和方法,培养和锻炼学生的基本实验技能。

【教学内容】

第一节 环境化学的研究方法

环境化学的实验室模拟方法、化学分析和仪器分析研究方法、图示研究方法。

第二节 环境化学实验

见操作技能。

2、操作技能

实验一   环境空气中挥发性有机物的污染

实验二   天然水的净化

实验三   水体富营养化程度的评价

实验四   废水中有机污染综合指标评价与分析

实验五   生物样品中氟的测定

实验七 重金属在水生环境鱼体中的累积及分布

实验八 人体头发中汞的污染分析与评价

实验九 有机物的正辛醇-水分配系数测定

实验十 重金属在土壤-植物体系中的迁移转化

课程安排及学时分配表

序号教学内容课时分配备注
讲课习题课实验课
1绪论2
2大气环境化学612
3水环境化学6112
4土壤环境化学26
5污染物在生物体内的迁移转化46
6典型污染物在环境各圈层中的转归与效应26
7有害废物及放射性固体废物4
8环境化学研究方法与实验2
9复习2
小计30232
合计
3、考核评价

考核总原则:立足高等职业教育的特点,加强能力和技能方面的考核。

考核方法:注重技能和素质的考核,理论知识采用笔试。综合成绩包括平时成绩(占总成绩的20%)、实验成绩(占总成绩的40%)和笔试考试成绩(占总论成绩的40%)。

理论知识考核:理论知识考核加大主观题的比例,加强对知识理解和应用方面的考核;增加设计题、综合应用题,检验学生对知识技能理解掌握程度和灵活运用能力、分析解决问题能力。理论考核重在专业理论知识应用及理论联系生产实际等内容。

实验成绩:考核学生实验思路的设计能力、操作能力以及团队合作能力。

四、实施建议

(一)教学建议

教学内容和方法要不断革新。依据专业性质及学时适当调整教学内容,增添侧重于应用方向的实验,使学生在掌握实验基本原理和程序的同时,认识到其实际应用价值,提高学生学习的积极性和主动性;在教学方法方面,要尝试自行设计实验的教学,使学生在实验设计的过程中深刻体会实验设计的精髓,灵活掌握实验设计的方法;采用多媒体教学法,增加教学内容的直观性、具体性。进一步提高教学效果。

(二)考核评价建议

课程成绩由理论考试、平时成绩和实验成绩三部分组成,平时对作业等要严格记录考核,实验操作要严格考核,期末考试命题要严格科学,凭借大量不同类型的试题,客观科学对学生进行考核。同时考试考查应严格公正。

(三)教材编写建议

本课程使用袁加程主编的《环境化学》教材。教学过程中,不仅仅学习本教材,主讲教师还要注重向学生推介学校图书馆、阅览室与本课程有关的教学参考书和专业期刊杂志等,特别是环境网络资源,以开阔学生视野,促进学生自主学习。

(四)实验实训设备配置建议

COD监测仪,BOD培养箱、气相色谱仪、原子吸收分光光度计、可见分光光度计、紫外分光光度计、离子计或精密酸度计、旋转蒸发仪、测汞仪等。

(五)课程资源开发与利用建议

1、校外实践教学环境

校外实践教学对提高环境化学课程的教学质量起着至关重要作用。为了充分发挥本地社会资源,建立足够的校外实习基地。

2、应将现代技术融入实践教学 

利用数码相机、摄影机、多媒体教室等现代化设备及软件,制作多媒体课件辅助理论教学和实践教学;还可以利用校园网为学生提供课后的强化学习和自主学习的平台。

(六)师资配备建议

任课教师要具备复合型知识结构,要有自己较为稳定的研究领域,要具备双师型教师的能力,要符合高职高专教学之需。

要配备一支年龄职称学历结构合理、综合实力较强、勇于创新、蓬勃向上的高素质教学队伍。

(七)其它说明

五、课程标准制定人员及执行时间

执行时间2013.09
执笔人
课程归口部门
审核人
1目的:建立化验室废弃物管理规程,防止发生人身伤害或环境污染事故。

2适用范围:适用于化验室废弃物管理。

3职责:检验员、质量管理部负责实施与管理。

4控制要求:

4.1化验室废弃物分为固体废弃物、液体废弃物及办公用废弃物。

4.1.1固体废弃物:分为可燃物和不可燃物,将固体废弃物区分后交废物处理场予以处理。

4.1.1.1可燃物:

4.1.1.1.1塑胶瓶:若是装有毒物质,则需密封,再于外表处注明有毒物。

4.1.1.1.2微生物菌种及培养基:将废弃之菌种及培养基经121℃、30分钟的高温灭菌。将灭菌过的菌种及培养基待其凝固装入塑胶袋中,用70%酒精喷浇消毒,再置入贮存可燃烧的废物处理桶中。

4.1.1.2不可燃物:

4.1.1.2.1废弃的铁器、玻璃等。

4.1.1.2.2装化学物质的空玻璃瓶(固体试剂)先用其溶媒溶解残留物,再用水大量冲洗。

4.1.1.2.3装有机溶剂的空瓶先在通风橱中放置一天,将其残留物排入专门的处理系统后,再用大量水冲洗空瓶。

4.1.2液体废弃物:

4.1.2.1酸碱物质及其它水性溶液(无毒):水性溶液及废弃的酸碱物质(经中和后)直接倒入下水道,立即用水大量稀释后,冲洗排放入废水池进行废水处理。

4.1.2.3有机溶剂:将不易与水混合的有机废液、溶剂收集于专用收集桶中,密封保存,集中焚烧处理。

4.1.3含酚、氯、汞、铬、砷的废液和其它有标识的均应在废弃前进行销毁

处理:

4.1.3.1酚:高浓度的酚可用乙酸丁酯萃取、重蒸馏回收。低浓度的含酚废液可加入次氯酸钠或漂白粉使酚氧化为二氧化碳和水。

4.1.3.2氰:氰化物的稀溶液可加入氢氧化钠调至pH10以上,再加入几克高锰酸钾(以3%计)使CN-氧化分解。如CN-含量高,可用碱性氯化法处理,先以碱调至pH10以上,加入次氯酸钠,使CN-氧化分解。

                   NaCN+NaClO→NaCNO+NaCl

2NaCNO+3NaClO+H2O+→2CO2↑+N2↑+2NaOH+3NaCl

4.1.3.3汞:若不小心将金属汞散失在实验室(如打碎压力计、温度计及极谱分析操作不慎等),必须立即用滴管、毛笔或用在汞的酸性溶液中浸过的薄铜片收集起来用水覆盖,散落过汞的地面应撒上硫磺粉或喷上20%三氯化铁的水溶液,干后再清扫干净。如果室内的汞蒸汽浓度超过0.03毫米/米3,可用碘净化,即将碘加热或自然升华,碘蒸汽与空气中的汞及吸附在墙上、地面上及器物上的汞作用生成不易挥发的碘化汞,然后彻底清扫干净。

含汞盐的废液可先调节pH至8~10,加入过量硫化钠,使其生成硫化汞沉淀,再加入硫酸亚铁作为共沉淀剂,硫化铁将水中悬浮的硫化汞微粒吸附而共沉淀。清液可排放,残渣可用焙烧法回收汞,或再制成汞盐。

4.1.3.4铬酸洗液如失效变绿,可浓缩冷却后加高锰酸钾粉末氧化,用砂芯漏斗滤去二氧化锰沉淀后再用。失效的废液可用废铁屑还原残留的Cr(Ⅵ)到Cr(Ш),再用废碱液或石灰中和使其生成低毒的Cr(OH)3沉淀。

4.1.3.5砷:在含砷废液中加入氧化钙,调节并控制pH为8,生成砷酸钙和亚砷酸钙沉淀。有Fe3+存在可起共沉淀作用。也可将含砷废液pH调至10以上,加入硫化钠,与砷反应生成难溶、低毒的硫化物沉淀。

4.1.3.6铅、镉:用消石灰将废液pH调到8~10,使废液的Pb2+Cd2+生成Pb(OH)2沉淀,加入硫酸亚铁作为共沉淀剂。

4.1.3.7混合废液处理:化验室的混合废液可用铁粉法处理,此法操作简便,没有相互干扰,效果好。

调节废液的pH为3~4,加入铁粉,搅拌半小时,用碱把pH调至9左右,继续搅拌10分钟,加入高分子混凝剂,进行混凝后沉淀,清液可排放,沉淀物以废渣处理。

4.1.4办公用废弃物处理

4.1.4.1凡是作记录用的各种记录纸、报告纸、称量纸等,均应将其撕碎至不能辩认后弃于纸篓中。

4.1.4.2各种废弃纸张放在纸篓中,由各清洁区负责人用塑料袋装好,送到生活垃圾处。

4.2检验用的废液应稀释后倒入下水道,防止腐蚀其它东西。

4.3对过期的试剂或试液应按其性质予以处理。下载本文

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