水环境化学课程详细信息

课程号 01536210 学分 3
英文名称 Aquatic Environmental Chemistry
先修课程 普通化学,有机化学,分析化学,物理化学。
中文简介 水环境化学是环境化学的重要分支学科,主要研究天然水中各种元素、化合物(天然和人工合成)的形成、分布和循环过程,以及与其它环境介质的联系,鲜明地体现出地学和化学交叉的特色。地球水环境主要包括陆地水体和海洋水体,两者既存在密切联系,也存在显著差别。自全球工业化以来,人类活动对水环境的影响已远远超出大多数自然过程,各类污染物大量排放,水体是自然界中极其重要的接纳受体,对于污染物在不同空间尺度和时间范围内的迁移、转化、归趋以及密切相关的生物、生态效应(如致畸、致癌、致突变的三致效应和水生态毒理学变化等)具有举足轻重的作用。
课程的主体内容包括:陆地水体(淡水)和海洋水体(咸水)。涉及天然水化学成分的形成、分布及其与环境条件的联系,从而全面了解天然水环境的整体化学状况;在此基础上,探讨各类主要污染物(如重金属、持久性有机污染物、内分泌干扰物等)在水环境中的迁移、转化规律,以及相应的生物、生态效应,并概括介绍当前国际水环境化学研究的最新方法和技术。课程内容的安排从简单到复杂,图文并茂,删繁就简。通过文献、资料的动态引入和介绍,将特别关注当今国际水环境化学研究的前沿,关注研究的热点、难点。虽然对学生先修课程有一定要求,但作为专业选修课程,将在授课过程中力图以简明扼要的方式将较为复杂的作用原理和基本反应阐述清楚,尽量避免繁琐的公式推导和计算。
通过课程学习,使学生能够初步了解和掌握水环境化学的基本原理、重要的反应过程和先进的研究方法和手段。为今后从事水环境乃至多介质环境中污染物的生物地球化学行为研究奠定良好的理论和实践基础。
英文简介 Aquatic Environmental Chemistry is an important branch of Environmental Chemistry, and it mainly focuses on formation, distribution and cycling procedures of various elements, compounds (natural and anthropogenic), as well as the relationships with other environmental media, clearly reflecting multi-discipline of geo-science and chemistry. The earth aquatic environment mainly includes territorial water body and seawater body, characterized by close association and significant difference. Since global industrialization, the influences from human activities have been far stronger than those from most natural procedures, and aquatic environment has been an extremely important receiver for large amounts of various pollutants emitted. It plays a critical role in controlling transport, transform, fate, as well as related biological and ecological effects (such as deformation, carcinogenicity and mutagenicity) at different spatial and temporal scales.
The major issues of the course include terrestrial water and seawater, and involve formation, distribution and association of chemical components in natural waters, and then make an understanding on whole situation of natural aquatic environment. In addition, the course would introduce the transport and transform of various pollutants in aquatic environment, and biological and ecological effects. The latest methodology and technology all over world be summarized also. Special attention will be focused on the current developments and frontiers in aquatic environmental chemistry from an international view. Although there is a prerequisite for basic chemistry, the teaching will be presented in a clear and short way, avoiding the complicated calculation and derivation.
Based on studying, students can preliminarily understand the primary principles of aquatic chemistry, important reaction procedures and advanced methods and techniques. The course will facilitate constructing a good basis for further studying on biogeochemical behaviors of various pollutants in aquatic and multimedia environments.
开课院系 城市与环境学院
通选课领域  
是否属于艺术与美育
平台课性质  
平台课类型  
授课语言 中文
教材 Principles of Aquatic Chemistry,F. M. M. Morel,John & Wiley,1983,第一版;
水环境化学,陈静生等,高等教育出版社,1987,第一版;
水化学,W. Stumm; J. J. Morgan,科学出版社,1987,第二版;
Aquatic Chemistry,W. Stumm; J. J. Morgan,John & Wiley,1995,第三版;
参考书
教学大纲 系统地阐述适用于海洋、河口、河流、湖泊、地下水和土壤水等体系中化学成分的形成、分布、与主要环境条件的联系、各类污染物不同化学行为(如迁移、转化等机制)的理论基础等,并简要说明其与水处理有关的各种过程。通过课程学习,使学生能够初步了解和掌握水环境化学的基本原理、重要的反应过程和影响因素,以及国际上先进的研究方法和技术手段。为今后从事水环境乃至多介质环境中污染物的生物地球化学行为、归趋及其生态毒理学效应等研究奠定良好的理论和实践基础。
第一章 绪论(2学时)
第1节 水分子组成、结构和特性
第2节 天然水溶液的基本理化性质
第二章 自然界水圈结构、溶质的形成及影响因素(3学时)
第1节 水圈结构
第2节 海洋水溶质形成及机理
第3节 陆地水溶质形成及影响因素
第三章 天然水主要离子化学(4学时)
第1节 主要阴阳离子
第2节 依据离子总量和成分的分类
第3节 天然水化学类型及其地理分布
第4节 pH值与酸碱度
第四章 主要陆地水与大气降水化学(3学时)
第1节 河水化学
第2节 湖水化学
第3节 潜层地下水化学
第4节 大气降水化学
第五章 海洋水化学(3学时)
第1节 氯度、盐度、密度
第2节 溶解二氧化碳(碳酸)
第3节 化学物质分布模型
第六章 水环境中重金属的迁移与转化(一)(6学时)
第1节 重金属化合物的沉淀与溶解作用
第2节 重金属离子的水解作用
第3节 重金属的配位络合/螯合作用(无机与有机络合)
第七章 水环境中重金属的迁移与转化(二)(6学时)
第1节 胶体、颗粒物对重金属离子的吸附作用
第2节 重金属离子的氧化还原作用
第3节 某些重金属的生物甲基化作用
第八章 重金属水环境化学几个重要问题(6学时)
第1节 重金属总量与形态分布
第2节 溶解态金属分布规律和意义
第3节 颗粒态金属分布规律和意义
第4节 水体沉积物重金属化学
第5节 水体沉积物重金属再释放与“二次”污染
第九章 水环境中好氧有机物的降解作用(7学时)
第1节 微生物在有机物的生物化学氧化中的作用
第2节 有机物生物化学分解的基本反应
第3节 有机物生物化学降解的途径
第4节 代表性好氧有机物的生化降解过程
第十章 水环境中持久性有机污染物的迁移与转化(7学时)
第1节 迁移的一般模式
第2节 水-气两相间的迁移
第3节 固-液两相间的迁移
第4节 水-生物相间的迁移
第5节 天然水中有机碳/有机物
第6节 水环境中持久性有机物的转化
第十一章 水环境化学研究的若干方法(4学时)
第1节 野外现场采样
第2节 实验模拟
第3节 数值模拟
第4节 水质模型
第5节 遥感与GIS技术
第6节 新方法与新技术
以课堂讲授(PPT)为主,结合学生参与的启发式和互动式教学。视课堂教学和学生学习的具体情况确定课后作业和练习。
期末考试,百分制。如果设置课后作业或练习,其比重为20%,期末考试比重为80%;如果未设置课后作业或练习,则期末考试比重为100%。
教学评估 刘文新:
学年度学期:16-17-1,课程班:水环境化学1,课程推荐得分:2.86,教师推荐得分:3.04,课程得分分数段:80及以下;
学年度学期:17-18-1,课程班:水环境化学1,课程推荐得分:3.59,教师推荐得分:3.28,课程得分分数段:80-85;
学年度学期:18-19-1,课程班:水环境化学1,课程推荐得分:0.0,教师推荐得分:7.5,课程得分分数段:80-85;
学年度学期:19-20-1,课程班:水环境化学1,课程推荐得分:0.0,教师推荐得分:7.5,课程得分分数段:80-85;
学年度学期:20-21-1,课程班:水环境化学1,课程推荐得分:0.0,教师推荐得分:8.33,课程得分分数段:85-90;
学年度学期:21-22-1,课程班:水环境化学1,课程推荐得分:0.0,教师推荐得分:7.19,课程得分分数段:80及以下;
学年度学期:22-23-1,课程班:水环境化学1,课程推荐得分:0.0,教师推荐得分:8.33,课程得分分数段:80-85;