工程化学(周祖新) 7-1 化学与环境
《大学化学》第22卷(2007年)1—6期总目次
仪器分析研 究型开放实 验的创新 与实践 …………………………………… 李满秀 赵二 劳 张海容 等 （ －８ ６２ ）
有 机 化 学 实 验 的 新 模 式 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 楼 启 正 马 国平 （ －８ ６ｌ ）
以人为本实施 分析化学 实验教学 改革 ………………………………………… 程圭芳 王清江 宗俊 等 （ － ） ６２ ０ 高职高专化学精品课程 建设 的思考 ……………………………………………………… 王利明 吴志明 （ － ） ６２ ４
公安专业院校提高化学基础课教学质量初探 ……………………… ………… …… …………… 王继芬 （ — ） ３１ ９ 工科基础化学元素性质实验 的设计型改进 …………………………………… … 蔡颖 陈晓 霞 李凤 兰 （ —２ ３２ ）
仪器分析化学双语教学英文原版教材优势探讨 ………………………………………… 张立新 王宗花 （ —４ ３２ ） 精细化工合成教学改革探索………… ……… ……… …… ………………… 张成路 周 晓霜 徐桂 英 等 （ —９ ４ ）
化学与社会教学模式的探索与实践 ……………………………………… …… 路 丽英 臧丽坤 李新 学 （ —０ １３ ）
用新 理念 编写《 环境化学实验》 ……………………… …… …… …… ……… 景丽洁 魏薇 王建刚 等 （ —７ ２ ）
仪器 分析 实验教学改革 初探………………… ……………… …… …… …… 张培敏 陈恒武 郭伟强 等 （ —０ ２１ ）
共轭聚合物为基础 的荧光传感器 …………… ……… ………… …… …………………………… 赵 达慧 （ —１ ３ ） 可调制光子 晶体 的研究现状和展望 ………………………………………… 孙 立国 韩永昊 谢卓颖 等 （ —１ ４ ） 高分子多尺度结构构筑及其在生物 医学 中的应用 ………………………………………… …… 梁德 海 （ —１ ５ ） 键价理论的研究进展 ……………………………………………………………………………… 胡 盛志 （ ．１ ６ ）
工程化学(周祖新) 0-1 绪论
20世纪新分子和新材料的增长情况
年份 1900 1945 1970 1975 1980 1985 1990 1999 已知化合物的数目 55万种 110万种，大约45年翻一倍 23. 7万种，大约25年翻一倍 414. 8万种 593万种，大约10年翻一倍 785万种 1 057. 6万种，大约10年翻一倍
炼铁过程的化学
3Fe2O3 + 11C →2Fe3C + 9CO
Equations
Fe2O3 + 3C →2Fe + 3CO
Fe3C + FeO →4Fe + CO
铸铁 依含碳量 锻铁 和杂质多少
Alloys of iron & carbon
钢铁
铁和碳的合金
古人炼铁
（春秋战国时期） 春秋战国时期）
铜和锡的合金称为青铜(有时也含有铅)， 它的硬度高，适合制造生产工具。青铜做 的兵器，硬而锋利，青铜做的生产工具也 远比红铜好，还出现了青铜铸造的铜币。 中国在铸造青铜器上有过很大的成就， 如殷朝前期的“司母戊”鼎。 它是一种礼器，是世界上最大的出土青 铜器。又如战国时的编钟，称得上古代在 音乐上的伟大创造。 因此，青铜器的出现，推动了当时农业、 兵器、金融、艺术等方面的发展，把社会 文明向前推进了一步。
陶瓷的组成和结构 晶相 玻璃相 晶界相 气相
烧结
晶相 陶瓷烧结过程示意图
玻璃相 气相
制陶过程改变了粘土的性质，使粘土的 成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙、氧 化镁等在烧制过程中发生了一系列的化学 变化，使陶器具备了防水耐用的优良性质。 因此陶器不但有新的技术意义，而且有新 的经济意义。它使人们处理食物时增添了 蒸煮的办法，陶制的纺轮、陶刀、陶挫等 工具也在生产中发挥了重要的作用，同时 陶制储存器可以使谷物和水便于存放。因 此，陶器很快成为人类生活和生产的必需 品，特别是定居下来从事农业生产的人们 更是离不开陶器。比原使用石器方便。
上海应用技术大学全日制专业学位硕士研究生培养方案
上海应用技术大学全日制专业学位硕士研究生培养方案工程硕士点名称：安全工程专业代码：0852242017年6月修订安全工程领域是以人类生产、生活活动中发生的各种事故为主要研究对象，综合运用自然科学、技术科学和管理科学等方面的有关知识和成就，辨识和预测生产、生活活动中存在的不安全因素，并采取有效的控制措施防止事故发生或减轻事故损失的工程领域。
学科范围重点针对生产安全和公共安全领域，涉及土木、交通、运输、食品、航空、机电等多个行业。
主要交叉领域为：行业安全技术及工程、公共安全、防灾减灾、能源安全、环境与健康卫生等。
培养目标依托行业，面向企业，缘行业而立，依企业而强，形成有特色的应用型人才培养模式是安全工程硕士研究生培养方案制定的基础。
本学位点培养的专业硕士生应较好地掌握马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论；拥护党的基本路线和方针、政策；热爱祖国，遵纪守法，具有良好的职业道德和创业精神，积极为我国经济建设和社会发展服务；应具有坚实的自然科学与人文社会科学基础、扎实的工科基础理论知识和安全专业基础；具有较强的安全工程应用能力、自我获取知识的能力、创新与创业精神、社会交往能力、组织管理能力和国际视野的高层次、复合型、应用型人才。
硕士生毕业后，主要从事安全工程专业领域的技术及管理工作，培养具有独立从事与安全有关的工程设计、工程实施、工程研究、工程开发和工程管理等能力。
本学位点要求学生具备以下的知识和能力：掌握坚实的安全工程专业基本理论和工程技术知识；熟悉国家安全工程生产、设计、安全检测、环境保护等方面的方针、政策和法规；熟悉本专业的新理论、新方法、新技术、新设备和本专业的发展现状和趋势。
学制和学习年限硕士生的学制为2.5年，采用校企联合培养的模式，学习年限最长不超过5年。
其中理论课程学习时间为1年，企业实践应不少于0.5年。
课程学习成绩有效期为5年。
经过2.5年的理论学习和专业实践，修完培养方案中规定的全部课程、学分，可申请进行学位论文答辩。
应用技术型院校无机化学教学改革与探索
ＣＨＥＮＧ Ｌｉ—ｐｉｇ，ＺＨＯＵ —ｘｎ，ＫＡＮＧ ｈｉ—ｚ ｏ，ＷＡＮＧ ｅ ｎ Ｚｕ ｉ Ｓ ｈａ Ｇ ｎ—ｌ ｉ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｈｍｉ ｌ ｎ ｎ ｉ ｎ ｅｔｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｓ ａｇ ａ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎｈ ｉ ０ ４ ８ ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｏ ｅ ｃ ｄＥ ｖ ｏ ｍ ｎａ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｈ ｎｈ ｉ ｎｔｕｅ ｆ ｃ ｎｌ ｙ Ｓ ａ ｇａ ２ １ １ ，Ｃ ｉａ Ｃ ａａ ｒ ｎ ｎ ｉ Ｔ ｏ
无机化学是普通高校化学及 其相关专业 开设 的第 一门专业
基 础 课 程 。 它 既 和 中学 化 学 相 连 ， 为 后 续 化 学 课 程 的 学 习 打 又 下基 础 ， 承前启后 ， 在化 学教育课 程体系 中占有重 要 的地 位和作 用 。 同 时 它也 是材 料 科 学 、 命 科 学 、 品 科 学 、 学 和 环 境 科 生 食 药 学 等 相关 学 科 的 重 要 基 础 课 。“ 机 化 学 ” 程 教 学 质 量 的 优 无 课
转变为大众教育 ， 类似我 校上 海应用 技术学 院 以培养一 线 工程
师 人 才 理 念 为 核 心 的应 用 技 术 类 高 校 已成 为 我 国推 行 工 程 教 育 理念 ， 培养卓越 工程师 的主体 。 目前进 入我校 的大 学生 无论 是 入 学 基 础 以及 社 会 需 求 都 发 生 了 巨 大 的 变 化 ， 量 的大 学 毕 业 大 生毕业后将走 向工厂的现场操作人员 岗位。这就需 要较强 的动 手 实 践 能 力 和 临 场 应 变 能 力 。 与 我 校 培 养 目标 相 对 应 ， 机 化 无
环境工程化学基础ppt课件教学教程
(4) 金属有机和准金属有机化合物：如四乙基铅、碳基 镍、二苯铅、三丁基锡、单甲基或二甲基砷酸、 三苯基锡等。
(5) 含氧有机化合物：包括环氧乙烷、醚、醇、酮、醛、 有机酸、酯、酐、酚类化合物等。
(6) 有机氮化合物：如胺、氰、硝基甲烷、硝基苯、三硝 基甲苯(TNT)、亚硝胺等。
已公开国家专利2项，参编专著1部，在国内外重 要学术期刊上发表论文近30篇，其中SCI收录4篇，EI 收录4篇，这些文章已被引用60余次，其中SCI收录文 章被其他作者的引用频次为23次。现主持中国博士后 科学基金项目1项，完成中国科学院研究生科学创新项 目2项（其中1项获得优秀奖），获学会论文一等奖1项。 1995年以来，作为主要参加人先后参加了国家自然科 学基金项目、中国科学院重大项目、国家“九五”攻 关项目和霍英东教育基金项目等国家和省部级项目10 余项。博士论文获得2002年度中国科学院院长优秀奖。
• 1.1 环境化学的研究内容、任务和发展趋势 • 1.2 环境污染物
• 1.1 环境化学的研究内容和任务
§环境污染
由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境质量 下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产 条件，就叫做环境污染。具体说，环境污染是指有害物质对 大气、水质、土壤和动植物的污染，并达到致害的程度，生 物界的生态系统遭到不适当的干扰和破坏，不可再生资源被 滥采滥用．以及因固体废弃物、噪声、振动、恶臭、放射线 等造成对环境的损害。造成环境污染的因素有物理的、化学 的和生物的三方面，其中因化学物质引起的约占80％一90％.
2
5
6
1
1 生物圈 2 大气圈
工程化学优秀课件
100
N2、O2+、O+、
90
NO+、O2、e -
中间层顶
80
N2、O2、
70 中间层
O2+、NO+
60
50
平流层顶
40
30
平流层
N2、O2、O3
20 10 0
160 200 240
对流层顶
对流层
N2、O2、Ar CO2、H2O
280
320 温度 T/K
表2.4 干燥清洁空气的组成(体积分数)
气体类别 氮(N2) 氧(O2) 氩(Ar)
成因总反应
NOx CxHy O2
紫外光 逆温层
O3 PAN 醛等
85% 10%
危害
光化学烟雾
强氧化性、强刺激性，会引起红眼病等。
小高炉炼钢
土法炼锌
贵州威宁彝族回族苗族 自治县二塘镇
30岁的人60岁的肺 — 工人“重金属中毒”
工人所在的金属表带磨光 部有130多名工人，他们每 天都要接触二氧化硅、重金 属、三氯乙烯等可能导致职 业病的有害物质。
一名工人展示自己体检的胸片
《北京青年报》 2002年12月23日
土法生产砒霜
广西壮族自治区柳州金秀瑶族自治县的 七建乡和三角乡之间。
山窝里的冶炼厂修了一 条200多米的烟道直通 向山顶的烟囱。
天真的孩子还不知道自己身上这些会发 痛发痒的斑点意味着什么。
人民网，2002年12月15日04:15
2. 我国空气污染的主要特征
1. 大气污染
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三废：废气、废液和废渣 三致：致突变、致癌、致畸 环境污染物的来源：
Ø 工业：三废，量大、成分复杂、毒性强
环境工程学课程教学大纲
《环境工程学》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：环境工程学英文名称：Environmental课程类别：专业课学时：63学时，其中理论教学63学时，单独设36学时实验课。
另外还有4周的课程设计。
学分：3.5学分适用对象：环境科学专业考核方式：考试（闭卷考试，平时成绩占总成绩的30%）先修课程：《环境化学》、《化工原理》、《环境监测》、《分析化学》、《流体力学》和《环境微生物学》二、课程简介（一）中文简介：《环境工程学》课程属环境科学专业，是环境科学专业必修的一门专业课程。
通过本课程的学习，系统地掌握环境工程的基本原理、基本方法，较全面掌握水与废水处理、水质管理、大气污染、噪声污染、固体废物管理和电离辐射等基本概念、原理和工艺特性等，了解环境工程的最新进展，培养学生能独立分析和解决环境工程问题的基本素质与创新能力。
三、课程性质与教学目的《环境工程学》是环境科学专业主干课程之一，属必修课程。
根据已往环境工程专业毕业学生的从业特点，其中从事一专业（环境工程）的人中，约有2/3以上人数是从事水、气污染控制的工程设计、工程施工以及处理设施的运营。
因此，我们将《环境工程学》进行细化，并将其分为《水与废水处理》、《大气污染控制》、《噪声污染控制》和《固体废物管理》四部份。
其中《水与废水处理》》主要是侧重生活污水中有机质、氮、磷和悬浮物的处理工艺和处理装置和工业废水中污染物控制的基本概念、基本原理、基本理论，常见工业废水的污染特点、处理方法、处理工艺及处理设施结构特点和设计方法。
《固体废物处理》的目的是使学生了解通过本课程主要任务是讨论废水处理、水质管理、大气污染、噪声污染、固体废物管理和电离辐射等的基本理论知识、工作原理、设计计算，使学生掌握基本原理和主要设计计算等内容，重视环境工程设计的实践及创新，提高其分析和解决问题的能力。
1）使学生能了解污水的污染特点，掌握常规污水的污染物种类、浓度范围及处理难点，以便进行工艺设计时选择有针对性的处理工艺。
《工程化学基础》课程教学大纲
《工程化学基础》教学大纲一、课程基本情况英文名称： Engineering Chemistry Foundation课程编号： F111730110032总学时：32 讲课学时：26 实践学时：6总学分：2课程性质：必修考核方式：考查适用对象：土木工程专业先修课程：无参考文献：《工程化学基础》,陈林根，高等教育出版社，2018.8《工程化学基础》,童志平，高等教育出版社，2015.7《大学化学实验》,王清华，化学工业出版社，2014.9二、课程目标本课程是土木工程类专业的必修课。
涉及物质的化学组成、化学结构和化学反应、酸碱理论、金属腐蚀、材料保护等相关知识。
通过本课程的学习，使学生达到如下课程目标：1.能阐明物质变化和能量变化的观点，能理解化学反应的本质，能在工程实际中运用所学的化学基础理论知识和技能。
支撑毕业要求1-12.能理解化学组成的复杂性，能阐明物质的化学组成和聚集状态，能结合实际情况运用化学的观点去解决工程问题和分析工程问题。
支撑毕业要求2-13.能阐述酸碱理论的基本概念，掌握pH 值的测定，能阐明水质质量状况和水体污染的控制手段，能分析相关水质指标。
能应用防止金属腐蚀和高分子材料老化的防护方法。
支撑毕业要求4-1三、教学内容、教学方法和手段、学时分配知识单元一：绪论支撑课程目标2(建议2学时)教与学要求：本知识单元要求学生能了解化学学科的地位和作用，明确学习“工程化学基础”的要求。
了解物质层次及其运动理论；明确原子和分子等原子结合态单元是介观粒子的概念。
理解系统和环境，聚集体和相等概念，明确敞开系统、封闭系统、孤立系统及相的划分。
明确化学反应中的质量守恒和能量变化，掌握化学计量数的概念。
明确反应进度的概念，掌握物质的量的符号、单位。
教与学方法：讲授知识点1:科学与技术主要内容：了解科学与技术的基本内容。
知识点2:化学与现代科技主要内容：化学的研究内容、发展历程和趋势；掌握一些基本概念，物质的层次、系统和环境、聚集体和相、质量守恒和能量变化、物质的量、反应进度等概念，了解反应进度表达式的导出。
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Environmental Chemistry
第一节 总论
一 、环境问题（Environmental Problems）
1、环境污染 (Environmental Pollution) 由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，导致 环境素质下降，从而扰乱和破坏生态系统和人们正常的 生活和生产条件。
（3）有机化合物和烃类
如：烷烃、芳烃
（4）金属有机和准金属有机化合物
如：四乙基铅
2、化学污染物(Chemical Pollutants)
（5）含氧有机化合物 （6）有机氮化合物 （7）有机卤化物 如：环氧乙烷、醇、醛 如：胺、腈、硝基苯 如：四氯化碳、多氯联苯
（8）有机硫化物
（9）有机磷化合物
如：烷基硫化物、硫醇
可持续发展 战略得到国 际认同
1972年
我国分别在1973、1983、1989和 1996年召开了四次全国环境会议， 推动了我国环境保护事业的发展和 人们对环境认识的发展。
环境问题
Байду номын сангаас
可持续发展是指既满足现代人的需求以不损害 后代人满足需求的能力。换句话说，就是指经 济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是 一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目 的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、 海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙 后代能够永续发展和安居乐业。
环境化学的任务
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。
用化学的基本理论和方法发现和解决环境 问题。
环境化学的研究内容
(Study Contents )
（1）有害物质在环境中存在的浓度水平和形态； （2）潜在有害物质的来源，它们在个别环境介质中 和不同介质间的环境化学行为； （3）有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生 效应的机制和风险性； （4）有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产 生危害的方法和途径。
可 持 续 发 展 的 定 义
环境化学
环境良性化学（environmental benign chemistry）是以创造无污染生产过程 和产品为目的化学。例如设计无铅儿 童用品。
3、我国环境污染防治面临的挑战(Challenge)
（1） 快速的经济增长——污染防治压力越来越大；
（2）小康社会生活水平——环境质量的要求越来越；
环境污染物
3.环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介
物理过程: 蒸发、渗透、凝聚、吸附、 放射元素蜕变等。 化学过程： 氧化-还原、水解、配位或 螯合、光化学氧化等。 生物过程： 生物体吸收、生物代谢等。
环境污染物
汞在环境中的迁移转化过程
环境污染物
3.环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介
（3）发达国家技术进步——国际环境标准越来越严格。
二、环境化学
(Environmental Chemistry)
环境化学是在化学学科的传统理论和方法 的基础上发展起来，以化学物质在环境中出现 和引起的环境问题为研究对象，研究有害物质 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。
*1992年，联合国在巴西里约热内卢召开了联合国环境与发展大会，这 是本世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史 上新的里程碑。 *2002年，在南非约翰内斯堡召开了联合国可持续发展大会。
环境问题
20世纪 90年代 环 境 问 题 的 认 识 过 程
20世纪 80年代
提出解决环 境问题的根 本途径—可 20世纪 包含生态破 持续发展战 60年代 坏，与社会 略 =环境污染 因素相联系
进入环境后使环境的正常组成和性质 发生直接或间接有害于人类的变化的物质 称为环境污染物。 大部分环境污染物是由人类的生产和 生活活动产生的。
一、污染物的类别
1.人类社会不同功能产生的污染物
（1）工业
（2）农业
（3）交通运输 （4）生活
2、化学污染物(Chemical Pollutants)
（1）元素 （2）无机物 如：铅、镉、铬、汞、砷 如：氰化物、氮氧化物
环境污染物
3. 环境效应
自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏， 从而导致环境系统的结构和功能发生变化，称为环境效应。 可分为自然环境效应和人为环境效应。也可按性质作如下划分： 1.环境物理效应：物理作用引起，如噪声、电磁辐射、温室效 应等。 2.环境化学效应：化学反应产生的，如湖泊的酸化、土壤盐碱 化、光化学烟雾等。 3.环境生物效应：生态系统变异产生的，如工业废水对水生生 态系统的毒害效应，“三致”污染物对人体健康的危害等。
如：有机磷农药
环境污染物
由于化学污染物种类繁多，世界各国都筛选一些 毒性强、难降解、残留时间长、在环境中分布广 的污染物优先进行控制。例如，美国，1976年， 确定了129种优先污染物。我国：68种。 当前世界范围最关注的化学污染物主要是：持久 性有机污染物，具有致突变、致癌变和致畸变作 用的“三致”化学污染物，以及环境内分泌干扰 物（天然或人工合成的激素药物、二恶英、多氯 联苯等均能影响人类的免疫系统）。
环境化学的特点
复杂性 综合性 精细性
环境化学分支学科划分
环境分析化学
环境有机分析化学
环境无机分析化学
大气环境化学 各圈层的环境化学
水环境化学
土壤环境化学 环境生态化学 大气污染控制化学
环境工程化学
水污染控制化学
固体废物污染控制化学
第二节 环境污染物
（Environmental Pollutants）
环境污染的具体表现：
(1)有害物质对大气、水、土壤和动植物的污染并达到
致害的程度;
(2)生物界的生态系统遭到不适当的干扰和破坏; (3)不可再生资源被滥采滥用
2006年十大环境事件之一
化 工 污 水 ： 二 甲 基 苯 胺
2006年十大环境事件之四
工 业 废 水 ： 铅 污 染 和 砷 污 染
1.污染物的迁移：指污染物在环境中所发生的空间位移及 其引起的富集、分散和消失的过程。污染物的转化：指污 染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变存在形态 或转变为另一种物质的过程。污染物的迁移和转化常常相 伴进行。 2.迁移方式：机械、物理-化学和生物迁移3种。物理-化 学迁移是最重要的迁移形式。 3.转化方式：物理、化学和生物作用转化3种。
造成环境污染的因素主要有物理的、 化学的和生物的三方面，其中由化学 物质引起的约占80%-90%。
2、可持续发展(Sustainable Development)
*1972年，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议，第一次把环 境问题与社会因素联系起来。 *20世纪60年代，人们把环境问题只当成一个污染问题，没有把环境问 题与自然生态、社会因素联系起来，低估了环境污染的危害性和复杂 性，未能追根寻源。 *20世纪80年代，人们对环境的认识有了新的突破性发展，提出了持续 发展的战略，指明了解决环境问题的根本途径。