环境化学

马小雨

目录

  • 1 课程介绍
    • 1.1 课程介绍
    • 1.2 学习指南
    • 1.3 参考资料
  • 2 第一章 绪论
    • 2.1 章节内容
    • 2.2 章节测验
  • 3 第二章 大气环境化学
    • 3.1 章节内容
    • 3.2 章节测验
  • 4 第三章 水环境化学
    • 4.1 章节内容
    • 4.2 章节测验
  • 5 第四章 土壤环境化学
    • 5.1 章节内容
    • 5.2 章节测验
  • 6 第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
    • 6.1 章节内容
    • 6.2 章节测验
  • 7 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
    • 7.1 章节内容
  • 8 第七章 受污染环境的修复
    • 8.1 章节内容
  • 9 第八章 绿色化学的基本原理
    • 9.1 章节内容
学习指南

      环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的,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型学科。环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。它既是环境科学的核心组成部分,也是化学科学的一个新的重要分支。其多学科相互交叉的特点决定了要学好这门课,必须首先掌握物理化学、无机化学、有机化学、分析化学、高等数学等专业基础知识并能将所学的化学、物理学、生物学等学科的知识与环境问题相结合,以求理解、解决环境问题。

      课程的目标是,引导学生将所学的各专业基础知识应用于系统性强、综合性强的环境化学上来;既要求学生系统掌握环境化学相关的基本概念和基础理论、又要培养学生将基础知识与环境科学的前沿研究相结合的思维方式;从基本方法出发,使学生逐渐获得分析实际宏观环境问题、解决实际问题的能力;通过实践教学,使学生获得相关研究的基本方法和技能。

       环境化学是一门专业课,不但内容丰富,还要求其他课程的相关知识和能力作为基础。环境化学的两个要素是有害物质与环境多介质,核心任务是研究和学习有害物质在环境多介质中的迁移转化、效应机理与去除原理。因此,一定要学会从化学品基本性质和介质特点出发进行学习。另外本课程应该突出化学反应与计算能力。

第一章 绪论

       要掌握环境化学的内涵,元素生物地球化学循环。我们在电子课件中补充介绍了多介质的特点以及目前的重要污染物,并将污染物按照重金属、营养元素以及有机污染物分类,介绍了各大类的特点,是一个很好的材料,大家可以参考。

第二章 大气环境化学

      掌握污染物在大气中的来源及去除途径,来源包括自然来源和人为来源,人为来源包括一次污染物及二次污染物;去除包括干湿沉降和光化学降解。所以,本章的一个重点是掌握光化学反应。颗粒物的形成、危害和去除途径及其在其他污染物运移中所起的作用。本章的学习有两个起点,一个自下而上了解一个物种的起源、迁移转化和去除;另外是自上而下,从一个典型污染事件说明其机理。因此,本章中的一些知识点是重复的,在不同地方出现,所以,同学们要及时复习,掌握规律。

第三章 水环境化学

      水环境化学这一章分为三个内容,一个是基本的水环境特征,这里的重点是掌握碳酸的电离,我们在课件里还补充的水分子形成氢键后的特征及其对化学品环境行为的影响、以及海水的特征。第二为重金属(包括一点营养元素),要深刻体会重金属的环境过程就是其形态过程。第三块为有机化合物,与重金属不同,有机化合物可以发生水解、光解和为生物降解,其中一些内容与第五章重复。第三章的重点还是要掌握计算能力,这里的考试点很多,包括气体的溶解及其随温度的变化(可以用于可挥发有机污染物);重金属的氧化还原(也可以用于有机污染物);重金属络合作用及其对重金属溶解度的影响;有机污染物水解动力学;微生物降解的Monod方程都想要掌握计算能力。本章中还包含一些重要的知识点,如在重金属中介绍了吸附等温线,这同样适用于有机污染物和土壤环境。教材中第三章中的水质模型,由于课时关系,我们没有讲解。

第四章 土壤环境化学

       土壤环境化学分为三个部分,首先与前两章一样先介绍了介质的特性,这时,你可以综合比较一下大气、水和土壤环境的介质特性,考虑一下化合物的什么性质决定着它在这三个主要的无机环境介质中的分配。要求掌握土壤重要的参数及其对污染物环境行为的影响。第二节主要介绍了重金属在土壤-植物体系中的迁移转化,这是我们这本书第一次出现的生物圈的要素,其中土壤对于重金属赋存状态的影响是我们环境化学的核心内容。第三节主要介绍了农药的迁移转化,这里需要运用第三章关于有机污染物吸附、水解及光解的知识,还需要第五章微生物降解的知识,这里你可以体会随着学习的深入,你可以对一个环境现象有不同层次的理解。

第五章 生物圈环境化学

       在第五章中,书上介绍了一些与生物学和生物化学或者环境生物学交叉的知识,如物质通过生物膜的方式、物质在生物体内的转运、以及糖类、脂肪以及蛋白质的生物代谢。在课时紧张的学期,我们这些有要求同学们自学,如果有很好的环境生物学和生物化学基础的同学将比较容易接受这一章的知识。剩下的内容可一分为三块,第一为生物积累及生物发大,这里只针对水生食物链进行,要求掌握生物积累模型。第二节为生物转化,包括生物转化的基本知识,如电子传递过程;生物转化的类型;以及典型化合物的生物转化,包括了典型的有机污染物和重金属的形态过程;最后介绍了生物转化的速率,请对照着第三章相关联知识复习着学习。第三节为毒性机理以及定量结构活性关系(QSAR),毒性机理我们增加了环境内分泌干扰效应,这是环境科学领域的前沿。对于QSAR,重点要学习其原则和主要参数的意义,而参数的具体计算可以作为参考资料。生物转化是本章的重点和难点,请一定及时复习,这也是第七章生物修复技术的基础。

第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应

       本章以若干典型污染物为主线,介绍了他们在环境各圈层中的迁移转化与效应,这是对前几章学习的总结与提高。一些知识与前几章重复,但是又不完全一样,所以这是同学们绝好的复习机会,要针对一个污染物将本书的所有内容进行一下总结。本章也有新的知识点,就是多环芳烃的致癌机理研究的发展历程,从中可以看到环境科学的进步过程,其最终原理与第五章一致。我们在这一章的电子课件中补充了一些知识,特别是针对表面活性剂,电子课件的内容更侧重环境行为,很多内容都是我们课题组最新研究成果,这也体现了我们科研的强大优势反哺本科生教学,也启发学生从基本知识体系出发联系到最前沿科学研究。

第七章 环境修复化学

       本章主要介绍了几个重要的环境修复技术,包括微生物修复,植物修复,化学氧化,电动力学修复,活性反应格栅,表面活性剂修复。一些技术的基本知识前面已经介绍了,如微生物修复(第五章)、植物修复(第四章);而一些是完全崭新的内容,如电动力学、活性格栅等。主要掌握各技术的适用范围、化学原理、优缺点等。要求会写重要原理的化学方程式。

第八章 绿色化学

       本章绿色化学是与环境化学交叉的一个新型研究方向,目前关于绿色化学有很多很好的教科书,在本课程中,我们仅将其作为环境化学的一个新型分支介绍基本内容。上课的形式也根据学期的长短进行调整,我们邀请我国著名环境化学家戴树桂教授(本课程顾问)的讲座录像,也有时安排学生们自学,分组进行课程报告。对于本章我们仅要求同学们掌握一些最基本的概念和原理。

第九章 考试复习

       教师对整门课程进行一下梳理,特别是对于难点和重点问题,这对于学生们学好本门课程非常有利。我们提供了示范试卷,供同行们参考。示范试卷包括名词解释、填空、简答题、综合及计算题。要突出化学原理与反应以及计算能力,在综合题中,可以联系我国实际污染的案例,要求同学们从环境化学知识出发进行解读。