環境化學(南開大學建設的慕課)

環境化學是南開大學建設的慕課、國家精品線上開放課程，該課程於2018年春季首次在智慧樹網平台開課，授課教師是孫紅文、汪磊、姚義鳴、史國良、馬小東。據2021年9月智慧樹網顯示，該課程已運行8學期，累計選課1.08萬人，累計學校72所，累計互動3.36萬次。

該課程共8章，作為一門新型交叉學科，主要以污染物為對象，研究其在不同環境介質中的遷移轉化和歸趨。

基本介紹

• 中文名：環境化學
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程
• 授課教師：孫紅文、汪磊、姚義鳴、史國良、馬小東
• 建設院校：南開大學
• 授課平台：智慧樹網
• 首開時間：2018年春季

課程建設

1976年，南開大學在化學系開設了環境保護專業，“環境化學”是首開課程。

1987年，南開大學又編寫第一本《環境化學》教材，這些對全中國“環境化學”課程的初期建設起到了規範與引領作用。

1995年，高等教育出版社組織南開大學、南京大學、武漢大學、吉林大學4所高校環境化學教授，由戴樹桂教授任主編，編寫了面向21世紀課程教材《環境化學》。

2006年，編者對《環境化學》教材進行了改版，該教材連續入選普通高等教育“十一五”“十二五”國家級規劃教材，成為被高等學校普遍採納的教材。

2019年，環境化學課程被評為“國家精品線上開放課程”，同年，獲得天津市教學成果一等獎。

2020年11月24日，該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”。

課程性質

課程背景

中國環境污染還處於不斷加劇的階段，環境整體質量沒有改善，環境污染惡性事故頻發。人們過度依賴化學品，在生產、運輸、使用及廢棄化學品等環節的不當行為，使化學品成為環境污染的罪魁禍首。只有掌握化學品在環境中的行為與歸宿及其毒理學特性，才能控制化學品的危害。因此，掌握環境化學的基本原理、研究方法與手段，並運用這些基本原理探究污染規律、解釋污染現象、提出改善污染方法的技能，是一個環境保護工作者應該具備的基本素質，是繼續從事環境科學領域前沿研究的基礎。

環境化學是一門研究有害物質在環境介質中的來源、賦存狀態、遷移轉化行為與效應及其控制化學原理與方法的學科，它既是環境科學二級學科的核心組成部分，也是化學學科發展一個新的分支交叉學科。

適應對象

環境化學課程主要面向環境科學與工程類專業學生學習。

課程簡介

該課程共8章，第一章概括地介紹了環境化學的研究對象和研究內容；第二章介紹了大氣中典型污染物的來源、遷移、轉化、危害和治理；第三章介紹水環境中氣體、重金屬及有機污染物的遷移轉化過程；第四章介紹土壤的理化性質、重金屬在土壤-植物體系以及農藥在土壤中的遷移轉化行為；第五章介紹了污染物質在生物體內的運動過程和毒性，從污染物種類、在生物體內行為機理和毒性反應介紹了其遷移轉化的過程；第六章主要介紹了典型化合物在環境各圈層的轉歸與效應；第七章主要介紹了幾種主要的環境污染修復技術；最後一章則介紹了一些較為常用的環境中去除污染物的技術，並介紹了這些技術的優缺點及適用範圍。

課程大綱

第一章 緒論 1.1化學與環境 1.2環境化學的定義與研究 1.3環境多介質簡介 1.4環境中污染物——重金屬 1.5環境中污染物的營養元素 1.6環境污染物——有機污染物I 1.7環境污染物——有機污染物II 1.8環境污染物——有機污染物III 第二章 大氣環境化學 2.1大氣層的結構 2.2大氣中的主要污染物 I 2.3大氣中的主要污染物II 2.4大氣中的主要污染物III 2.5大氣中污染物的遷移 2.6自由基化學與光化學反應基礎 2.7大氣中重要自由基的來源 2.8 碳氫化合物的轉化 2.9氮氧化物轉化與光化學煙霧 2.10硫氧化物轉化與硫酸型煙霧 2.11酸性降水 2.12 顆粒物的來源與去除 2.13顆粒物的性質 2.14顆粒物的反應 2.15大氣顆粒物源解析 2.16灰霾與霧霾 第三章 水環境化學 3.1天然水的基本特徵 3.2氣體的溶解 3.3碳酸鹽平衡 3.4重金屬的形態過程I 3.5重金屬的形態過程II 3.6重金屬的形態過程III 3.7重金屬的形態過程 IV 3.8 有機污染物總論與吸附 3.9有機污染物的揮發 3.10有機污染物的水解 3.11有機污染物的光解 3.12有機污染物的生物降解 3.13湖泊富營養化預測模型 第四章 土壤環境化學 4.1土壤的定義、組成以及土壤水分與土壤空氣 4.2土壤固相 4.3土壤的分層與機械組織 4.4土壤的酸鹼性和氧化還原性 4.5重金屬在土壤中的結合態 4.6影響重金屬在土壤-植物體系中的遷移的因素（一） 4.7影響重金屬在土壤-植物體系中的遷移的因素（二） 4.8案例解析——孟加拉烏足病 4.9複合污染及施肥的影響 4.10重金屬在土壤——植物系統中的遷移轉化規律 4.11土壤中農藥遷移的形式及農藥擴散 4.12質體流動 4.13非離子性農藥與土壤有機質的作用 4.14典型農藥在土壤中的轉化 第五章 生物體內污染物質的運動過程及毒性 5.1生物膜的結構及物質的跨膜運輸 5.2污染物質在機體內的運動過程

5.3生物富集 5.4生物放大和生物積累 5.5生物轉化中的酶 5.6重要的輔酶及其功能 5.7生物氧化中的氫傳遞過程 5.8耗氧有機污染物質的微生物講解 5.9有毒有機污染物的階段性生物轉化 5.9.1有毒有機污染物的第一階段生物轉化 5.9.2有毒有機污染物的第二階段生物轉化 5.10烴類的微生物降解 5.11農藥等典型有毒有機污染物的微生物降解 5.12氮的微生物轉化 5.13硫的微生物轉化 5.14汞和砷的微生物轉化 5.15米氏方程及微生物反應的速率 5.15.1米氏方程 5.15.2微生物反應的速率 5.16毒物的毒性和毒作用過程 5.17酶活性的抑制、致畸作用 5.18致癌作用、致突變作用 5.19內分泌干擾 5.20毒物的聯合作用 第六章 典型化合物在環境各圈層的轉歸與效應 6.1重金屬--汞 6.2重金屬--砷 6.3多環芳烴 6.4有機氯化合物--二噁英 6.5全氟化合物 6.6增塑劑 第七章 受污染環境的修復 7.1微生物修復技術 7.1.1概述與影響因素 7.1.2強化生物修復技術 7.2植物修復技術 7.3人工濕地修復技術 7.4重金屬鈍化 7.5生物炭修復技術 7.6化學氧化技術 7.7電動力學修復和熱脫附技術 7.8地下水修復的可滲透反應格柵技術 7.9表面活性劑及共溶劑淋洗技術 第八章 環境污染物的淨化技術 8.1物理化學技術 8.1.1吸附法 8.1.2離子交換法 8.1.3溶劑萃取法 8.1.4膜分離法 8.1.5混凝法 8.2氧化技術 8.2.1光催化氧化技術 8.2.2電化學技術 8.2.3濕式氧化技術 8.2.4臭氧氧化技術 8.2.5低溫催化氧化技術 8.3還原技術 8.3.1選擇性催化還原（SCR）脫硝技術 8.3.2選擇性非催化還原（SNCR）脫硝技 8.3.3催化還原脫氯技術 8.3.4綠色化學及其基本原理

註：課程大綱排版從左到右排列

開課信息

開課次數	開課時間	學時	參與人數
第1次開課	2018春夏	46學時	221人
第2次開課	2018秋冬	42學時	1306人
第3次開課	2019春夏		2210人
第4次開課	2019秋冬		886人
第5次開課	2020春夏		3659人
第6次開課	2020秋冬		1397人
第7次開課	2021春夏		1023人
第8次開課	2021秋冬	46學時	待定
該課程授課教師均為孫紅文、汪磊、姚義鳴、史國良、馬小東。

（表格內容參考資料）

課程特色

課程設計原則

1.該課程以多樣化教學——嵌入演示實驗、增加套用型實例和前沿性知識。

2.該課程以啟發式教學——問題啟發、討論啟發、實驗啟發觸及學生的思維熱點。

教學目標

1.使學生了解環境化學學科的基本理論、完整框架和發展前沿。

2.使學生掌握環境各介質的主要特性與主要污染現象及其化學原理。

3.培養學生綜合運用環境化學的知識，理解和預測特定化學品的環境行為、歸宿與風險的能力。

4.啟發學生運用化學知識解決環境污染的思路。

考核標準

平時成績30分

平時成績=學習進度分（5.0分）+學習行為分（25.0分）。

章測試成績10分

單項類目名稱	卷面分	單項滿分
第一章 單元測試	100	1.3
第二章 單元測試	100	1.3
第三章 單元測試	100	1.3
第四章 單元測試	100	1.3
第五章 單元測試	100	1.3
第六章 單元測試	100	1.3
第七章 單元測試	100	1.3
第八章 單元測試	100	0.9
表格內容參考資料

見面課成績20分

見面課成績得分=見面課實際得分/見面課總分*權值。

單項類目名稱	單項滿分
大氣顆粒物源解析	5.0
新型污染物給環境化學帶來的挑戰	5.0
污染物的人體暴露和健康風險	5.0
生物炭修復技術	5.0
表格內容參考資料

期末考試成績40分

1. 期末考試得分=期末考試實際得分/期末考試總分*權值。
2. 採用線上期末考試形式作為期末考試成績。
3. 試卷：教程考試。

教師簡介

孫紅文，女，南開大學環境科學與工程學院院長、教授、博士生導師。

汪磊，南開大學環境科學與工程學院教授、博士生導師，環境過程與基準教育部重點實驗室副主任。

姚義鳴，南開大學環境科學與工程學院副教授。

史國良，南開大學環境科學與工程學院教授、研究員、博士生導師。

馬小東，南開大學環境科學與工程學院教授、博士生導師。