環境化學及實驗

環境化學及實驗是大連理工大學環境學院開設的在校課、理論課（含實驗/實踐）、專業基礎課、技術基礎課、國家精品課程、國家級精品資源共享課、國家級一流本科課程，課程負責人為陳景文。據2022年11月愛課程官網教學大綱顯示，該課程總學時為56學時，其中理論課32學時、實驗課24學時。

該課程共6章，主要介紹自然環境、化學污染物的多介質環境遷移、化學污染物的多介質環境轉化、污染物的生態毒理、典型化學污染物等方面的內容。

基本介紹

• 中文名：環境化學及實驗
• 類別：在校課、理論課（含實驗/實踐）、專業基礎課、技術基礎課、國家精品課程、國家級精品資源共享課、國家級一流本科課程
• 開設院校：大連理工大學環境學院
• 總學時：56.0
• 適用專業：環境工程、環境科學
• 課程負責人：陳景文

課程建設

1994年，環境化學及實驗課程開始建設；

2009年10月17日，環境化學及實驗課程被中華人民共和國教育部、中華人民共和國財政部批准為2009年度國家精品課程建設項目；

2013年12月20日，環境化學及實驗課程入選中華人民共和國教育部高等教育司第三批國家級精品資源共享課立項項目；

2016年6月28日，環境化學及實驗課程被中華人民共和國教育部辦公廳確定為第一批“國家級精品資源共享課”；

2020年11月24日，環境化學課程被中華人民共和國教育部認定為首批國家級一流本科課程（線下一流課程）。

課程性質

課程背景

環境化學是研究有害化學物質在環境介質中的存在、特性、行為和效應及其預防和控制的化學原理和方法的科學。

課程定位

該課程主要任務是使學生了解和掌握化學污染物的生態過程、演變規律，培養學生的綜合思維能力和解決實際環境問題的初步能力。是環境科學與工程專業的重要專業基礎課。

適應專業

該課程適合環境科學與工程類（環境科學、環境工程、環境生態工程）專業學習。

課程大綱

第1章環境介質及性質 01-01自然環境 01-02大氣圈 01-03水圈 01-04土壤圈 01-05環境問題 第2章化學污染物的遷移行為 02-01化學污染物遷移行為概述 02-02揮發與沉降 02-03吸附、分配作用的機理 第3章化學污染物的轉化行為 03-01光化學轉化 03-02典型無機物的轉化行為 03-03有機污染物的化學轉化 03-04有機污染物的生物降解 03-05簡單計算：多介質環境歸趨 第4章污染物的生態毒理 04-01毒理學與生態毒理學

04-02污染物的吸收、分布、代謝、排泄 04-03生物富集、放大與積累 04-04污染物的生物轉化 04-05毒性及其機理 04-06化學品污染的生態風險性 第5章典型化學污染物及來源 05-01重金屬、非金屬及其化合物 05-02有機污染物 05-03化學污染物的源解析技術 第6章環境化學實驗 06-01植物表面典型多環芳烴類污染物 06-02糙米中有機磷農藥三唑磷的殘留量實驗 06-03蘋果中擬除蟲菊酯類殺蟲劑甲氰菊酯的殘留實驗 06-04東北人參中有機氯農藥六六六異構體殘留實驗 06-05有機污染物正辛醇-水分配係數的測定 06-06土壤沉積物的有機碳吸附係數的測定實驗 06-07有機污染物揮發速率常數的測定 06-08持久性有毒物質Fenton體系的高級氧化實驗

（註：課程大綱排版從左到右列）

教學計畫

理論教學日曆

教學周	理論教學		課外學習
	教學大綱分章和題目名稱	學時	內容
第1周	第一章環境介質及性質 （1）自然環境 （2）大氣圈	2
第2周	（3）水圈 （4）土壤圈	2
第3周	（4）土壤圈 （5）環境問題	2
第4周	第二章化學污染物的遷移行為 （1）遷移行為的概念 （2）大氣、水、土壤、生物相中污染物的遷移	2	第一次課程報告 學生查閱文獻資料，對第一章環境介質及性質內容進行深入學習、探討和總結，老師給予點評指導。
第5周	（3）揮發與沉降	2
第6周	（4）吸附、分配的作用機理	2
第7周	（5）描述吸附、分配行為的理化參數	2
第8周	第三章化學污染物的轉化行為 （1）光化學轉化	2
第9周	（1）光化學轉化	2
第10周	（2）典型無機污染物的轉化行為 （3）有機污染物的化學轉化	2
第11周	（4）有機污染物的生物降解 （5）簡單計算：多介質環境歸趨	2
第12周	第四章污染物的生態毒理 （1）毒理學與生態毒理學 （2）污染物的吸收、分布、代謝、排泄	2
第13周	（3）生物富集、放大與積累 （4）污染物生物轉化	2
第14周	（5）毒性及其機理 （6）化學品污染的生態風險性	2
第15周	第五章典型化學污染物 （1）重金屬、非金屬及其化合物 （2）非金屬化合物	2
第16周	（3）化學污染物的源解析技術	2	第二次課程報告 學生查閱文獻資料，對五章內容進行深入學習、探討和總結，老師給予點評指導。

實驗教學日曆

周次	實驗教學
	實驗專題內容	學時
7	糙米中有機農藥的提取與純化	3
8	中藥材中有機農藥的提取與純化	3
9	蘋果中有機農藥的提取與純化	3
10	有機磷農藥土壤沉積物的吸附係數的測定	3
11	有機污染物的揮發速率常數的測定	3
12	有機污染物正辛醇-水分配係數的測定	3
13	植物表面多環芳烴類典型污染物的測定	3
14	Fenton體系套用於代表性有毒物質的降解實驗	3

理論教學內容、基本要求與學時分配

序號	教學內容	教學要求	學時	教學方式	對應能力
1	第一章環境介質及性質 1.自然環境 2.大氣圈 3.水圈 4.土壤圈 5.生物圈 6.化學物質導致的污染問題	1.講授地球環境、大氣圈、水圈、土壤圈等圈層的性質 2.結合案例，講授環境污染的成因及污染物的分類	6	課堂講授、課堂討論、案例教學、完成作業	1
2	第二章、化學污染物的遷移行為 1.污染物在大氣、水、土壤中的遷移行為 2.揮發與沉降 3.界面吸附與分配	1.結合案例，講授化學污染物在大氣、水和土壤中發生的主要遷移方式以及影響這些遷移行為的因素，使學生建立污染物多介質環境遷移行為概念 2.結合案例，講解揮發作用的動力學方程、雙膜理論的基本原理、界面吸附與分配作用的機理 3.使學生掌握亨利定律、乾、濕沉降的基本概念，吸附等溫線的概念以及描述吸附、分配行為的理化參數的基本概念	8	課堂講授、課堂討論、案例教學、完成作業	2、3
3	第三章、化學污染物的轉化行為 1.環境光化學轉化 2.典型無機污染物的轉化行為 3．有機污染物的化學轉化和生物轉化	1.結合案例，重點講授環境光化學轉化的基本概念和原理 2.結合案例，講授典型無機污染物的環境轉化行為 3.結合案例，講授有機污染物的化學轉化和生物轉化行為 4.講解平衡、穩態、環境模型和多介質環境模型的概念，結合例題和案例，講解污染物多介質環境歸趨的計算思路	8	課堂講授、課堂討論、案例教學、完成作業	2、3
4	第四章、污染物的生態毒理 1．毒理學與生態毒理學 2．生物轉運 3．生物富集、放大與積累 4．生物轉化 5．毒性及其機理 6．化學品污染的生態風險性	1.介紹毒理學和生態毒理學的基礎知識 2.介紹物質通過生物膜的方式和ADME/T概念，重點講解外源化學物質的生物富集、放大和積累的概念及動力學表達式 3.介紹生物轉化過程涉及的酶，重點介紹微粒體混合功能氧化酶的功能 4.介紹毒性作用及毒性作用機制，劑量-效應/反應關係，簡介毒物的聯合作用類型 5.介紹化學品生態風險評價的基本概念和框架	6	課堂講授、課堂討論、案例教學、完成作業	2、3
5	第五章典型化學污染物及來源 1.重金屬、非金屬及其化合物 2.有機污染物	1.結合案例，介紹代表性無機污染物、持久性有機污染物（POPs） 2.結合案例，介紹代表性持久性有毒物質、代表性有機金屬污染物。	4	課堂講授、課堂討論、案例教學、完成作業	3

實驗教學內容、基本要求與學時分配

序號	教學內容	教學要求	學時	教學方式	對應能力
1	一、土壤沉積物的有機碳吸附係數的測定	1.掌握土壤沉積物的有機碳吸附係數的測定方法 2.通過有機碳吸附係數的測定，了解其在評價有機污染物環境行為方面的套用與意義	3	講授和演示	1、2、3、4
2	二、揮發速率常數的測定	1.掌握揮發速率常數的測定方法 2.了解其在評價有機污染物環境行為方面的套用與意義	3	講授和演示	1、2、3、4
3	三、正辛醇-水分配係數的測定	1.了解和掌握測定有機物辛醇水分配係數的原理和方法 2.掌握氣相色譜儀的使用原理和操作方法 3.了解其在評價有機污染物環境行為方面的套用與意義	3	講授和演示	1、2、3、4
4	四、植物表面多環芳烴類典型污染物的測定	1.掌握植物表面多環芳烴類污染物的測定方法 2.了解相關儀器的組成、構造和使用方法 3.了解多環芳烴在空氣相/植物相表面的分配、平衡等相關知識	3	講授和演示	1、2、3、4
5	五、中藥材中有機農藥的提取與純化	1.了解農藥殘留分析與評估的現狀 2.了解中藥材中農藥殘留的提取方法 3.掌握色譜測試技術，能定量分析與評估回收率 4.討論不同植物果實中農藥殘留提取技術的差異	3	講授和演示	1、2、3、4
6	六、蘋果中有機農藥的提取與純化	1.了解農藥殘留分析與評估的現狀 2.了解水果中農藥殘留的提取方法 3.掌握色譜測試技術，能定量分析與評估回收率	3	講授和演示	1、2、3、4
7	七、糙米中有機農藥的提取與純化	1.了解農藥殘留分析與評估的現狀 2.了解糙米中農藥殘留的提取方法 3.掌握色譜測試技術，能定量分析與評估回收率	3	講授和演示	1、2、3、4
8	八、持久性有毒物質Fenton體系的高級氧化實驗	1.了解和掌握PTS的概念、種類及危害 2.了解Fenton體系和Co/PMS體系的發展歷程和特點 3.掌握羥基自由基和硫酸根自由基氧化污染物的實驗方法	3	講授和演示	1、2、3、4

（參考資料）

教學目標

• 環境化學

1. 了解中國國內外環境與發展問題、環境化學的研究對象、環境污染的成因及污染物的分類；掌握地球環境、大氣圈、水圈、土壤圈等環境介質的性質。
2. 了解化學污染物在大氣、水和土壤中發生的主要遷移方式以及影響這些遷移行為的因素；理解遷移過程涉及的動力學方程、基本理論及基本概念；掌握描述吸附、分配行為的理化參數及其環境意義。
3. 掌握大氣及水體中重要無機污染物轉化的基本原理；了解某些無機和有機污染物的環境光化學轉化行為，掌握光吸收、光物理與光化學過程的概念和基本原理；了解有機污染物的酸鹼解離、水解反應、氧化降解、生物降解等轉化行為。
4. 掌握外源化學物質在生物體內的轉運、代謝及它們對生物體的毒性作用機制及生態健康效應，了解化學品的生態風險評價。
5. 了解典型化學污染物的主要來源、危害及其來源解析方法。

• 環境化學實驗

1. 加深學生對環境污染物存在、分配行為和氧化降解等基本理論和方法的認識；
2. 使學生掌握環境樣品分析前處理的方法和操作技能；
3. 培養學生使用主要光譜、色譜類儀器分析環境樣品的能力；
4. 培養學生實驗設計、實驗準備、結果分析、問題討論等研究的綜合素質。

教學要點

教學方法

• 探究式教學

實行以教師為主導、學生為主體，師生共同探究的教學模式。通過課堂教學的師生互動，實現教師的“教與問”和學生的“思與講”的良性耦合，不斷調動學生的學習興趣和積極性。

• 案例教學

大量使用案例教學，深入淺出的對知識點進行分析，引導學生思考和討論。

• 模擬研討會式教學

對相對的簡單教學內容採用“模擬研討會式教學”方式進行教學，引導學生積極思考。

• 結合實驗進行教學

將有些教學內容結合到教學實驗中，讓學生學會如何認識、設計和解決環境問題。做到課堂教學與實驗教學相結合，實現協同效應，達到事半功倍的效果。

教學手段

• 套用信息技術提高教學質量

建立了環境化學學習的相關網站，不僅包括課程課件、任課教師的科研項目和成果，還包括各種教輔資料和相關領域研究進展、課程實驗和大學生創新型實驗計畫的進展與評述等，同時，可以完成學生的線上閱讀、線上答疑。任課教師負責日常管理，並不斷充實和更新網站內容。

教學重點

章節	重點
第一章 環境介質及性質	對地球各圈層及環境介質性質的掌握。
第二章 化學污染物的遷移行為	對化學污染物多介質遷移行為相關概念的掌握。
第三章 化學污染物的轉化行為	掌握污染物化學和光化學轉化的基本原理。
第四章 污染物的生態毒理	對毒理學和生態毒理學相關概念的掌握。
第五章 典型化學污染物	對典型化學污染物相關概念的掌握。

教學難點

章節	難點
第一章 環境介質及性質	對土壤、水和大氣環境介質相關性質的深刻認識。
第二章 化學污染物的遷移行為	對化學污染物多介質遷移行為的了解。
第三章 化學污染物的轉化行為	污染物化學和光化學轉換的動力學和機理。
第四章 污染物的生態毒理	污染物在生物體內的轉化過程。
第五章 典型化學污染物	典型化學污染物的來源、危害及其遷移轉化特徵。

課程特色

1. 凝練教學內容，逐年完善課程資源，使教學內容體現基礎性、前沿性、目標性和系統性等特點，側重有毒有害化學污染物的行為、毒理和控制。
2. 科研成果轉化為教學案例、教材和實驗課程，出版國家級規劃教材和實驗指導教材，多途徑建設課程資源。
3. 綜合採用啟發式、研討式和案例式教學，輔以“環境化學課程報告”，引導學習興趣，變學生的被動學習為主動學習；使學生既學習到顯性知識，又領悟到隱性知識；達到教為不教、學為會學的目的，實現學習知識和鍛鍊能力耦合和相互促進。
4. 理論教學與實踐互動，強化學生實踐能力培養。同步安排理論和實踐教學，實驗設計體現了目標性、先進性、創新性、綜合性等理念，建設先進的教學實驗平台，有效培養學生的創新和實踐能力。
5. 多種手段培養學生國際化視野。邀請國際教授參與課程建設和專題授課，中國國外專家英文授課和報告的錄像與PPT等資源均網上共享；採用雙語教學，參考國際英文教材和國際高水平期刊的論文成果，形成該課程的教學案例；通過與日本北九州市立大學等學校的戰略合作，每年互派10名左右的學生到對方進行課程學習報告和創新訓練研究報告，培養學生國際化視野和國際交流的能力。

學習預備

預備知識

學習該課程前，需先修無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、環境科學與工程導論等課程。

學習資料

教材

書名	作者	出版社	出版時間	ISBN
《環境化學》	陳景文、全燮	大連理工大學出版社	2009.08	978-7-5611-5080-1
《環境科學與工程實驗教程》	全燮	大連理工大學出版社	2007.03	978-7-5611-3533-4

參考書

書名	作者	出版單位	出版時間	ISBN
Environmental Chemistry, 7th edition	Stanley E. Manahan	CRC Press	20 April 2004	1-56670-492-8
Environmental Chemistry 5th	Colin Baird, Michael Cann	W.H. Freeman and Company	2012	978-1-4292-7704-4
《環境化學（第2版）》	戴樹桂	高等教育出版社	2018-11-30	978-7-04-019956-7
《環境化學教程》	劉兆英、陳忠明、趙廣英、陳旦華	化學工業出版社	2009-06-25	7-5025-3919-0
《環境化學實驗》	董德明、花修藝、康春莉	北京大學出版社	2009	9787301157381

（註：表格內容參考資料）

考核標準

一、理論教學

1.課程學習期間

①平時作業（3次）10%

②環境化學課程報告（準備PPT，做報告）10%

2.學習期末

課程成績以百分制計，期末考試占80%。

①考試方法與試題結構

考試方法：閉卷。

試題結構：填空題20%；簡答題45%；論述題10%；演算題25%。

②試題設計

章節	所占比例
第一章	20%
第二章	30%
第三章	30%
第四章	10%
第五章	10%

二、實驗教學

①指導教師對學生預習情況現場考核（提問）20%

②學生在實驗過程中的實驗操作能力50%

③實驗報告30%

三、其他教學環節

環境化學：

1.作業的安排和要求。每章均安排作業，共安排5次作業，每次作業滿分100，5次作業的平均分計入期末總成績，占總成績比例為20%。作業總體要求是：

（1）寫在A4紙上，上下左右周邊各空2.5厘米，用釘書釘左上角裝訂。作業必須手寫，不能列印，要求字跡工程。具體見作業模板。

（2）完成某些作業需要閱讀一定量的文獻資料，這些文獻資料或由教師指定，或者學生自行檢索查找，作業上要註明參考的資料來源（參考大連理工大學本科畢業論文的文獻標註要求）。

（3）每個人的作業，都要寫上作業題目。如發現抄襲雷同者，需要面談測試，然後抄襲和被抄襲者均零分，需要重新寫作業。

（4）作業由任課教師評閱給分。作業批閱後，返給學生；學生對成績不滿意，可以找任課教師討論，亦可申請重新完成作業1次，然後以新批閱的得分計入總成績。

2.課程報告的安排和要求。共兩次課程報告，需額外的學時約8學時。第1次課程報告，對第一章環境介質及性質內容進行深入學習、探討和總結，安排10個題目，所有學生按照學號順序，由老師分為10組，組成團隊，各自負責相應的課程報告。第2次課程報告，對五章內容進行深入學習、探討和總結，也安排10個題目，由學生自由組成團隊（每隊約9人），每個團隊申請完成一個課程報告。

課程報告的成績計入期末總成績，占期末總成績的10%。課程報告給成績的原則是：（1）“同行評議”，10組學生每組各出一個代表給做報告的學生打分，最後去掉最高和最低分的平均分，為做課程報告組學生的得分。（2）教師參與和引導學生討論，回答問題，但不參與打分。

課程報告的評分標準由教師制定，總體原則是（括弧內數字為考慮的權重）：

（1）時間掌控合理（10%）。

（2）邏輯清晰，獨立查閱了文獻資料。有獨到的見解，調動學生的興趣。經過了歸納、總結、凝練，引導學生對所提出的問題進行討論（30%）。

（3）介紹了基本概念、原理，並準確地使用專業術語，使其他學生能聽得懂（20%）。

（4）注重著作權保護，引用其它人的內容要標註（10%）。

（5）PPT清、雅、達，講解清晰（20%）。

（6）鼓勵用英文做PPT，解釋關鍵字，讓聽眾懂（5%）。

（7）體現了整個團隊的工作（5%）。

該課程對學生的課程報告進行錄像存檔，優秀的課程報告，在本課程的網站上發布。

3.總結表彰。每學期課程學習結束後，對於學習表現優秀的學生給予表彰，獎勵類型有：（1）環境化學課程學習優異獎（期末成績最高的學生，或者分數在95分以上的學生）；（2）課程報告卓越獎（課程報告得分高的團隊組長或者報告者）、PPT優勝獎（課程報告PPT做到清、雅、達的學生）、課程報告挑戰獎（積極參與課程報告，成績優秀的團隊組長或者報告者）。課程學習結束後，邀請所有學生參加“環境化學課程學習總結表彰會”，向上述獲獎者頒發證書、獎品，並座談對環境化學課程建設的建議。

環境化學實驗：

預習+實驗報告：

（1）要求學生開始實驗前認真進行預習，對預習情況將進行檢查提問作為考核內容。

（2）要求學生在實驗結束後一周內撰寫提交實驗報告，實驗報告是課程考核的重要內容。

教學團隊

姓名	職稱	職務
陳景文	教授	課程負責人
全燮		主講教師
趙慧敏
蔡喜運
謝宏彬
陳碩
李雪花
喬顯亮	副教授
謝晴	高級工程師