环境化学教学大纲

课程名称

环境化学实验

英文名称

Experiments of Environmental Chemistry

课程编号

1050110090

学 分 数

1.5

总 学 时

52

讲授学时

实验、上机、习题等学时

授课语言（单选）

 ■汉语  □英语  □双语  □其他：          

成绩类型（单选）

 ■百分制    □等级制（通过/不通过）

课程负责人

汪磊

职称

副教授

课程组成员

张彦峰  王平  王婷

授 课 专 业

环境科学

课程类型（可多选）

 □A   □B   ■C   □D   □E

所需

先导

课程

无机及分析化学，无机及分析化学实验，

仪器分析，环境监测，环境监测实验

教

材

作者

名称

出版社

出版时间

自编

环境化学实验讲义

未出版

参

考

书

目

作者

名称

出版社

出版时间

董德明，朱利中主编

环境化学实验（第二版）

北京：高等教育出版社

2009

董德明，花修艺，康春莉主编

环境化学实验

北京：北京大学出版社

2010

教学目标

详细说明学生学习课程后在知识、技能、态度等方面达到的状态，陈述应力求明确、具体，并可以观察和测量，600字以内

实验一    土壤脲酶活性测定

掌握土壤脲酶活性测定的原理；掌握蒸馏-滴定测定氨氮的方法。

实验二    土壤的阳离子交换量

掌握土壤阳离子交换量测定的原理；理解不同土壤阳离子交换能力不同的原因；掌握酸碱滴定的方法。

实验三    天然水中Cr(Ⅲ)的沉积曲线

理解天然水环境中铬(Cr)的主要自净和归宿过程；掌握微孔膜过滤的实验方法；掌握分光光度法测定铬(Cr)的方法。

实验四    土壤中酚的转化强度

理解酚在土壤中转化的原理；掌握分光光度法测定酚的方法。

实验五    铜对辣根过氧化物酶活性的影响

掌握酶促反应动力学的原理和研究方法；理解铜对酶活性的影响；掌握微量移液器、酶标仪的使用方法。

实验六    底质的耗氧

了解底质耗氧的影响因素；掌握电极法测定溶解氧的方法。

实验七    水中苯系物的挥发速率

了解有机污染物挥发的规律和影响因素；掌握测定有机物挥发速率的方法。

实验八    对二甲苯、萘的辛醇-水分配系数的测定

理解测定有机化合物的正辛醇-水分配系数的意义和原理；掌握紫外分光光度法测定分配系数的方法。

实验九    土壤对铜的吸附

了解土壤中的重金属吸附的主要影响因素；掌握土壤对重金属吸附作用的研究方法；掌握原子吸收分光光度计的使用方法。

实验十    底泥中腐殖物质的提取和分离

了解土壤和底泥中腐殖质的分类组成及其环境意义；掌握腐殖质的提取和分离方法。

实验十一  有机污染物在硅胶上的吸附

了解有机污染物在硅胶上吸附的原理；掌握有机污染物吸附的研究方法；掌握高效液相色谱仪的使用方法。

实验十二  天然沸石对水中氨氮的去除

理解和掌握柱吸附实验的原理和方法；掌握分光光度法测定氨氮的方法。

课程在学生培养中的地位和作用

课程开设的必要性及其在教学计划中对学生培养的作用，400字以内

环境化学是研究有害化学物质在环境介质中的存在、特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。环境化学实验是与环境化学理论课程相配套的实验课程，是环境科学专业学生的必修课。该课程能够加深学生对环境中化学物质的迁移、转化和归宿等理论知识的理解，对于培养学生理论联系实际以及分析问题和解决问题的能力具有重要意义。与其它实验课程相比，环境化学实验的综合性更强，所涉及的理论知识和实验技能的范围更广泛。环境化学实验的教学对象是高年级本科生，已经具备了一定的专业基础知识，掌握了一些基本的实验技能。本实验课程的内容设置既有一定广度，能够基本覆盖环境化学研究的各个重要领域，同时又具有一定的深度，为学生今后继续深造或从事科研工作打下坚实的基础。本课程既注重对学生基本实验技能的培养和锻炼，加深学生对基本环境化学过程的理解和认识，熟悉目前研究环境化学常用实验技术的原理、方法和技能，同时也反映本学科当前国际最新研究动态和研究方法，使学生了解和掌握一些环境化学研究的新理论和新方法，着重培养其创新意识和创新能力。

主要教学手段和方法

为完成教学目标而采用的主要教学方法和手段，以及方法和手段的改革情况，600字以内

学生操作为主，教师讲授为辅。本实验课以学生的动手实际操作为主，教师讲授的内容较少，主要是对实验目的、原理、步骤和数据处理进行简单介绍，对实验中的注意事项进行提示。

教师通过提问与学生交流互动。教师在课上对学生进行，比如该实验的原理是什么，采用的分析方法和仪器的原理是什么，与其它的方法有什么区别，实验中某一操作步骤的目的是什么，等等。有些问题的答案在实验讲义中或者是其他课程已经学过的，有些则是学生没有接触过的，完全靠通过思考来回答。学生不能完全回答出的问题，有老师给予讲解，或由学生课后通过查阅文献进行解答。通过这些提问，一方面促使学生对实验进行较深入的思考，而不是仅仅停留在看着实验讲义“照方抓药”，另一方面也检查学生的实验预习情况和对基础知识掌握的情况。

开放性问题启发学生的研究性学习。在实验讲义中对每个实验都提出一些思考题，要求学生在实验报告中进行回答。这些问题多数都需要学生课后进行认真思考或通过查阅相关文献才能够完整回答。这些开放性的问题可以为学生提供充分思考的空间，锻炼了学生的思维能力和创新能力，比如，如何改进该实验，许多学生经过认真思考都给出了很好的实验改进方案，其中一些方法使教师也深受启发，真正达到了教学相长的效果。

工具性附录锻炼学生的科研能力和动手能力。在实验讲义最后增加了一些工具性附录，比如使用Excel软件绘制规范的学术图表、常用仪器的使用方法，等等，学生根据这些附录可以独立进行仪器操作和数据处理，锻炼了学生的动手能力和科研能力。

考核方式

明确说明考试、平时成绩（讨论、作业、测验、出勤等）、实验实践所占总成绩比重，以及考试的形式（闭卷、开卷），400字以内

总评成绩中平时成绩占70-80%，期末考试成绩占20-30%。

对每个实验都进行成绩评定。根据学生的预习、实验操作、实验结果、实验报告、实验态度、实验能力等进行综合评价，确定每个实验的成绩。

以闭卷笔试或讲义中的一个实验作为期末考试。其余实验的成绩作为平时成绩。

课程学习要求和建议

对学生学习该课程的相关要求及学习建议，800字以内

1． 课堂纪律：

（1）按时上、下课，不迟到、早退和旷课。无故迟到超过15分钟者，不得进行实验。缺做一个实验者，总评成绩最高按60分计。

（2）按计划和步骤进行实验，不得做与实验无关的事。爱护实验仪器，节约实验物品，避免造成损坏及浪费。

（3）实验结束后对所用仪器设备进行整理并恢复到原始状态，实验废弃物按照有关规定统一处理。根据值日安排认真打扫卫生，经实验教师检查允许后，方可离开实验室。

2． 实验室安全：

（1）   实验结束后及时关闭水源，切断电源。

（2）   涉及挥发性有毒物质的实验在通风橱内操作。

（3）   不在实验室内喝水、吃东西。

3． 实验报告

（1）   按照规定的时间和要求，完成实验报告并交实验教师批改。

（2）   尽量使用统一规格的实验报告本（每人两本）。实验报告应包括实验原理、实验步骤、结果和讨论、思考题等部分，还要附上实验预习报告以及实验过程中记录的原始数据和实验现象。

（3）   实验报告中的图表用电脑软件制作并打印，实验数据必须真实、有效。

4． 成绩考评

（1）   根据学生的预习、实验操作、实验结果、实验报告、实验态度、实验能力等进行综合评价、确定实验课程的总成绩。

（2）   总评成绩中平时成绩占70~80%，期末考试成绩占20~30%。

（3）    学期期末实验课结束后，实验报告交回实验室集中保存。

课程内容及学时分配

1.     列出课程主要章节的标题，在每个标题下写出主要内容的细目及学时数。

2.     各教学环节（习题、实验、课堂讨论、写作、社会调查、测验、考试）的内容和时数。

3.     实验课程要详细列出每个实验的名称、内容、学时数、实验性质（验证性、综合性、设计性）、实验类别（选做、必做）和实验的分组情况等。

4.  实践教学课程要写出相应的时间、地点、方式、教学内容等。

课程内容：理解各个实验的原理；掌握实验步骤和操作方法；掌握相关仪器的使用方法；能够使用电脑软件正确处理实验数据和分析实验结果。该课程将理论知识与具体实践相结合，将基本实验技能和正规科研训练相结合，注重培养学生查找参考资料、操作实验仪器、设计实验步骤、分析实验结果、撰写科研报告等多方面的综合能力。通过该课程的学习，能够加深学生对环境中化学物质的迁移、转化和归宿等理论知识的理解，使学生掌握环境化学研究的基本实验技能和方法，着力培养学生理论联系实际以及分析问题和解决问题的能力。

实验一    土壤脲酶活性测定

脲酶能够催化尿素(CO(NH2)2)水解生成氨(NH3)和二氧化碳(CO2)。土壤脲酶活性是代表土壤微生物活性的重要指标之一，对于土壤的毒理学评价具有重要意义。本实验通过测定分解释放出的NH3确定土壤脲酶的活性。

实验二    土壤的阳离子交换量

土壤具有一定的离子交换能力，土壤中的阳离子可以被水溶液中的某些阳离子交换。土壤对重金属离子的交换、吸附和络合是重金属在土壤中积累的重要机理。本实验通过间接滴定测定土壤的阳离子交换量，方法简便易行。

实验三    天然水中Cr(Ⅲ)的沉积曲线

环境中的铬(Cr)主要以三价铬(Cr(Ⅲ))形式存在，废水中的Cr(Ⅲ)形成沉淀沉积，是环境中Cr的主要自净和归宿过程。本实验通过改变加入Cr(Ⅲ)的量，研究使天然水中Cr(Ⅲ)形成沉淀所需的最低浓度。

实验四    土壤中酚的转化强度

土壤中存在大量活跃的微生物和原生动物，这些微型生物可以通过代谢过程分解土壤中的有机物。酚是一类重要的污染物，在微生物的作用下可以分解为水(H2O)和二氧化碳(CO2)。本实验测定了新鲜土壤中酚的转化强度。

实验五    铜对辣根过氧化物酶活性的影响

辣根过氧化物酶(HRP)是一种重要的分析试剂，具有重要的工业用途，还可以催化过氧化氢(H2O2)氧化废水中的酚类和芳香胺类污染物。重金属等有毒物质可以抑制酶的活性，使酶促反应速率减小。本实验利用酶标仪测定了铜(Cu)对HRP活性的影响。

实验六    底质的耗氧

水体的溶解氧(DO)是水质监测的一项重要指标，溶解氧的消耗，主要受水体中生物和有机物的影响。水体底质中含有大量微型生物并且吸附了大量的有机物。本实验利用溶氧仪测定了底质的耗氧速率。

实验七    水中苯系物的挥发速率

苯系物是一类较易挥发的污染物，挥发是水体中的苯系污染物的重要的环境化学行为。水中有机污染物的挥发符合一级动力学方程，挥发速率大小受到多种因素的影响。本实验测定了苯系物的挥发速率常数，研究了影响挥发速率的影响因素。

实验八    对二甲苯、萘的辛醇-水分配系数的测定

正辛醇的结构和性质与生物体内的碳水化合物和脂肪类似，因此可以用正辛醇-水系统模拟研究生物-水系统。有机物的正辛醇-水分配系数(Kow)是其重要的理化性质指标，与其生物活性和环境化学性质密切相关，在风险评价中具有重要意义。本实验测定了二甲苯和萘的Kow值。

实验九    土壤对铜的吸附

土壤中的重金属污染主要来自工业废水、农药、污泥和大气降尘等，可以在土壤中不断积累。重金属在土壤上的吸附是其重要的环境化学行为。本实验研究了铜(Cu)在土壤上吸附的影响因素。

实验十    底泥中腐殖物质的提取和分离

腐殖质是环境中的一种重要的天然物质，是多种成分复杂的混和物。腐殖质的不同组分在酸性和碱性条件下具有不同的溶解性。本实验利用这一性质提取并分离了腐殖质的不同组分，测定了它们碳和氢元素的含量。

实验十一  有机污染物在硅胶上的吸附

硅胶是一种多孔物质，具有较大的比表面积，吸附性能良好。本实验研究了环境中普遍存在的污染物多环芳烃(PAHs)和内分泌干扰物除草剂阿特拉津在硅胶上的吸附过程和吸附机理。

实验十二  天然沸石对水中氨氮的去除

天然沸石是一类硅酸盐矿物，具有良好的吸附能力和离子交换性能，可以用于去除污水中的重金属离子和氨氮。本实验采用柱吸附实验研究天然沸石对水中氨氮的去除。

学时及安排：

每个实验4学时，成绩考核4学时，共52学时。实验均为综合性实验，每个实验2人合作进行操作。

课程简要介绍

简要介绍课程的目标、主要授课内容、授课对象以及在学生培养中的作用，200—500字

环境化学实验是与环境化学理论课程相配套的实验课程，是环境科学专业学生的必修课。该实验课程共设12个实验，实验内容涉及大气、水体、土壤等各种环境介质，包括有害化学品在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制等多个方面。该课程将理论知识与具体实践相结合，将基本实验技能和正规科研训练相结合，注重培养学生查找参考资料、操作实验仪器、设计实验步骤、分析实验结果、撰写科研报告等多方面的综合能力。通过该课程的学习，能够加深学生对环境中化学物质的迁移、转化和归宿等理论知识的理解，使学生掌握环境化学研究的基本实验技能和方法，着力培养学生理论联系实际以及分析问题和解决问题的能力。

英文课程简要介绍

课程介绍的英文翻译版

This course is an experimental course based on environmental chemistry of air, water and soil.  There are totally twelve experiments in this course, focusing on environmental analysis, polluting process and pollution control.  The experiments are about the existence, physical-chemical properties, transfer and transformation, toxic effects, and pollution control of the chemical pollutants, including heavy metals, organic chemicals, and eutrophication elements.  Some basic theories and research skills of environmental chemistry will be taught in this course.

补充说明

修读课程的注意事项、网络资源及其他需要说明的情况，500字以内

环境化学实验课是国家级精品课“环境化学”的一部分，可以从精品课网站下载相关学习资料。

课程负责人

签字

日期：

学院（教学部）分管负责人意见：

签字：              （公章）

日期：

学院（教学部）学术委员会意见：

签字：             

日期：

教务处意见：

负责人签字：        （公章）

日期：