环境水文地球化学（642028）实验教学大纲
01．教学单位名称：环境与资源学院
02．实验中心名称：环境工程实验教学中心
03．课程名称：环境水文地球化学
04．课程代码：642028
05．课程类别：学科基础课
06．课程性质：必修
07．课程学时：40学时，其中含实验8学时
08．课程学分：2.5
09．面向专业：环境工程
10．实验课程的教学任务、要求和教学目的
教学任务：本实验课要求学生独立完成各实验操作，并进行相关指标的测试分析，获得相关数据，并对其进行分析、总结，撰写相应的实验报告。
教学要求：要求掌握CO2的存在形式随pH变化的分布规律；理解氧化还原电对对地下水氧化还原电位的控制机理；明白溶度积对元素沉积和迁移的影响，加深学生对固液平衡的理解；使学生更加深刻理解地下环境微粒zeta电位、pH等的变化对重金属迁移的影响。
教学目的：通过本实验课的学习，加深对理论知识的理解，为污染场地修复专业课的学习和科学研究打下必要的基础和实践经验。
11．学生应掌握的实验技术及实验能力
通过实验教学，进一步加强基本操作技能、素质的训练和培养，能够熟练使用分析天平、 酸度计、ORP仪、分光光度计、zeta电位仪等仪器的使用。通过实验培养学生理论联系实际的能力；培养学生的动手能力和观察现象、分析问题的能力，培养学生进一步巩固、扩大和深化相关理论知识和进一步探讨相关问题的能力。使学生具有独立思考和独立工作的能力，能够自主改进和设计有关环境水文地球化学综合性实验和研究创造性实验并进行实践。
12．开设实验项目
本实验课主要通过地下水中碳酸平衡与pH关系实验、[Fe3+]/[Fe2+]比值与地下水氧化还原电位的关系实验、钙的碳酸盐沉积与脱碳酸作用实验、Zeta电位、pH对重金属迁移的影响实验、NAPL在包气带和含水层中的迁移特征实验和污染物在含水层介质中的吸附与释放实验等6个实验。其中前四个实验必做，后两个实验选做。培养学生理论联系实际的能力、设计应用能力，在有限时间内加深对污染物在地下环境中迁移的认识和理解，提高学生综合运用所学的知识和实验技能，进行污染场地修复方面的科学研究和解决实际的工程问题。
开设实验项目一览表
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实验项目编号
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实验项目名称
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实验类型
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实验性质
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实验学时
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每组人数
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首次开出年月
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64202801
|
地下水中碳酸平衡与pH关系
|
验证性
|
必做
|
2
|
4
|
201609
|
|
64202802
|
[Fe3+]/[Fe2+]比值与地下水氧化还原电位的关系
|
综合性
|
必做
|
2
|
4
|
201610
|
|
64202803
|
钙的碳酸盐沉积与脱碳酸作用
|
综合性
|
必做
|
2
|
4
|
201611
|
|
64202804
|
Zeta电位、pH对重金属迁移的影响
|
设计性
|
必做
|
2
|
4
|
201612
|
|
64202805
|
NAPL在包气带和含水层中的迁移特征
|
研究性
|
选做
|
2
|
4
|
201612
|
|
64202806
|
污染物在含水层介质中的吸附与释放
|
研究性
|
选做
|
2
|
4
|
201612
|
（如为仿真实验，请在实验项目名称后注明“（仿真）”，如实验项目首次开出年月不详，可按培养方案制定版本推定）
13．实验教材或指导书或主要参考资料
环境水文地球化学实验讲义（自编）
14．考核要求、考核方式及成绩评定标准
（1）实验成绩占本课程成绩比例30%；
（2）评定方法：每个实验成绩满分为100分（1个选做实验成绩可替代1个必做实验的最低成绩计入最终成绩），最后按平均成绩合成；
（3）评定标准：考核包括实验操作和实验报告两部分，各占50分，具体考核办法如下：
①实验操作部分（50分）
实验态度（10分）
不迟到早退（2分）、不串岗（2分）、不离岗（2分）、不喧哗嬉闹（2分） 、不作与本实验无关的事（2分）
实验作风（40分）
1）认真听讲、积极思考问题（3分）；
2）观察仔细、认真（5分）
3）记录科学、真实（4分）
4）良好的卫生习惯（3分）
5）规范操作（25分）
②实验报告（50分）
1）原始记录认真、完整（5分）
2）详细的数据处理过程（10分）
3）准确无误的数据处理结果及结论（13分）
4）问题讨论及思考题（12分）
5）实验报告的规范程度（5分）
6）上交实验报告及时（2分）
7）实验报告书写整洁（3分）
注：认定为抄袭的实验报告该实验成绩按0分计
15．执笔人
董军 教授
16．制定日期
20130926
17．审核人
赵勇胜 教授
18．审核日期
20131010
19．学院审定程序说明
已通过教学委员会审议
20．学院审定日期
20131021
环境水文地球化学（642028）实验教学项目卡
项目卡1
|
No
|
字段名
|
填写内容
|
|
1
|
课程名称
|
环境水文地球化学
|
|
2
|
课程编号
|
642028
|
|
3
|
实验项目名称
|
地下水中碳酸平衡与pH关系
|
|
4
|
实验项目编号
|
64202801
|
|
5
|
网络实验
|
0
|
|
6
|
每组人数
|
2
|
|
7
|
计划学时数
|
2
|
|
8
|
实验性质
|
必做
|
|
9
|
实验目的
|
1.理解和掌握地下水中CO2的存在形式及其随pH的分布规律，明白CO2对地下水环境的重要影响作用；
2.掌握化学平衡的计算方法。
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|
10
|
实验内容
|
1.地下水中CO2的存在形式及其随pH的分布规律；
2.分析CO2对地下水环境的影响作用。
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|
11
|
实验原理
|
水中碳酸理解及其存在形式决定于氢离子的活度（在一定条件下，决定于氢离子浓度。若已知氢离子活度（或浓度）和碳酸总浓度（指水中CO2）、HCO3-、CO32-的浓度总和），可根据相关方程和公式确定各种存在形式的浓度，并可绘出其随pH变化的分布图。
|
|
12
|
实验类型
|
1.演示性□；2.验证性□√；3.综合性□；4.设计性□；5.研究性□。
|
|
13
|
实验者层次
|
本科生
|
|
14
|
实验仪器设备
|
pH计、酸式滴定管、50ml烧杯
|
|
15
|
实验套数
|
35
|
|
16
|
开出时间
|
201509
|
|
17
|
教学单位名称
|
环境与资源学院
|
|
18
|
教学单位编号
|
25
|
|
19
|
实验单位名称
|
环境工程实验教学中心
|
|
20
|
实验中心编号
|
142702
|
|
21
|
实验地名称
|
环境水文地球化学实验室
|
|
22
|
实验地编号
|
|
|
23
|
一次性材料品名
|
Na2CO3、盐酸、酚酞、酒精、甲基橙、滤纸等。
|
|
24
|
一次性材料
|
60元
|
|
25
|
面向专业
|
环境工程
|
|
26
|
实验项目卡制定人
|
董军
|
|
27
|
实验项目卡审核人
|
刘娜
|
项目卡2
|
No
|
字段名
|
填写内容
|
|
1
|
课程名称
|
环境水文地球化学
|
|
2
|
课程编号
|
642028
|
|
3
|
实验项目名称
|
[Fe3+]/[Fe2+]比值与地下水氧化还原电位的关系
|
|
4
|
实验项目编号
|
64202802
|
|
5
|
网络实验
|
0
|
|
6
|
每组人数
|
2
|
|
7
|
计划学时数
|
2
|
|
8
|
实验性质
|
必做
|
|
9
|
实验目的
|
1.加深学生对地下环境中氧化还原理论的理解；
2.掌握[Fe3+]/[Fe2+]电对对地下水氧化还原电位的影响机理；
3.加深氧化还原电位在环境水文地球化学中的重要作用。
|
|
10
|
实验内容
|
1.[Fe3+]/[Fe2+]比值与氧化还原电位之间的关系；
2.[Fe3+]/[Fe2+]电对对地下水氧化还原电位的影响机理
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11
|
实验原理
|
氧化还原反应可改变元素所带的电荷，使分子、离子的溶解度发生很大变化。溶解度增加，导致元素迁移能力增强，溶解度减小，有利于元素的沉积。本实验通过用重铬酸钾溶液滴定Fe2+溶液来实施地下水氧化还原环境的变化过程。
|
|
12
|
实验类型
|
1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□√；4.设计性□；5.研究性□。
|
|
13
|
实验者层次
|
本科生
|
|
14
|
实验仪器设备
|
pH计、滴定管、吸量管、ORP仪
|
|
15
|
实验套数
|
35
|
|
16
|
开出时间
|
201510
|
|
17
|
教学单位名称
|
环境与资源学院
|
|
18
|
教学单位编号
|
25
|
|
19
|
实验单位名称
|
环境工程实验教学中心
|
|
20
|
实验中心编号
|
142702
|
|
21
|
实验地名称
|
环境水文地球化学实验室
|
|
22
|
实验地编号
|
|
|
23
|
一次性材料品名
|
硫酸、盐酸、重铬酸钾、滤纸等。
|
|
24
|
一次性材料
|
50元
|
|
25
|
面向专业
|
环境工程
|
|
26
|
实验项目卡制定人
|
董军
|
|
27
|
实验项目卡审核人
|
刘娜
|
项目卡3
|
No
|
字段名
|
填写内容
|
|
1
|
课程名称
|
环境水文地球化学
|
|
2
|
课程编号
|
642028
|
|
3
|
实验项目名称
|
钙的碳酸盐沉积与脱碳酸作用
|
|
4
|
实验项目编号
|
64202803
|
|
5
|
网络实验
|
0
|
|
6
|
每组人数
|
2
|
|
7
|
计划学时数
|
2
|
|
8
|
实验性质
|
必做
|
|
9
|
实验目的
|
1.加深学生对溶度积对元素沉积和迁移影响的理解；
2.加深学生对地下环境中脱碳酸作用原理的理解；
3.加深对固液平衡基本理论知识的理解，掌握相关理论计算。
|
|
10
|
实验内容
|
1 溶度积对元素沉积和迁移的影响；
2.地下水中的脱碳酸作用和影响脱碳酸作用的主要因素；
3.影响CaCO3沉积和溶解平衡的主要因素。
|
|
11
|
实验原理
|
地下水中Ca2+是否生成沉淀，水中固体CaCO3是否溶解，主要取决于水中Ca2+和CO32-浓度的乘积Q，若Q<Ksp,则水中固体CaCO3会溶解，直至Q=Ksp；Q>Ksp,则水中会从水中以形式析出，直至Q=Ksp；当条件改变，平衡就会发生移动。
|
|
12
|
实验类型
|
1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□√；4.设计性□；5.研究性□。
|
|
13
|
实验者层次
|
本科生
|
|
14
|
实验仪器设备
|
pH计、启普发生器或CO2发生器、酒精灯、三角架、石棉网、pH试纸
|
|
15
|
实验套数
|
35
|
|
16
|
开出时间
|
201511
|
|
17
|
教学单位名称
|
环境与资源学院
|
|
18
|
教学单位编号
|
25
|
|
19
|
实验单位名称
|
环境工程实验教学中心
|
|
20
|
实验中心编号
|
142702
|
|
21
|
实验地名称
|
环境水文地球化学实验室
|
|
22
|
实验地编号
|
|
|
23
|
一次性材料品名
|
固体碳酸钙、碳酸钠、氯化钙、盐酸、氢氧化钠、滤纸等。
|
|
24
|
一次性材料
|
40
|
|
25
|
面向专业
|
环境工程
|
|
26
|
实验项目卡制定人
|
董军
|
|
27
|
实验项目卡审核人
|
刘娜
|
项目卡4
|
No
|
字段名
|
填写内容
|
|
1
|
课程名称
|
环境水文地球化学
|
|
2
|
课程编号
|
642028
|
|
3
|
实验项目名称
|
Zeta电位对重金属迁移的影响
|
|
4
|
实验项目编号
|
64202804
|
|
5
|
网络实验
|
0
|
|
6
|
每组人数
|
2
|
|
7
|
计划学时数
|
2
|
|
8
|
实验性质
|
必做
|
|
9
|
实验目的
|
1.加深学生对地下环境中重金属迁移相关理论的理解；
2.微粒表面zeta电位对重金属离子迁移的影响。
|
|
10
|
实验内容
|
1.地下环境中微粒表面电荷对重金属迁移的影响；
2.pH变化对微粒表面zeta的影响及其对重金属迁移性影响的机理；
|
|
11
|
实验原理
|
zeta电位可用来表征地下环境中微粒分散体系的物理稳定性,Zeta电位绝对值越高,其粒子间的静电斥力也就越大,物理稳定性也就越好，外界条件的改变均会影响微粒的稳定性，进而影响离子的迁移性。
|
|
12
|
实验类型
|
1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□；4.设计性□√；5.研究性□。
|
|
13
|
实验者层次
|
本科生
|
|
14
|
实验仪器设备
|
pH计、zeta电位仪、原子吸收
|
|
15
|
实验套数
|
35
|
|
16
|
开出时间
|
201511
|
|
17
|
教学单位名称
|
环境与资源学院
|
|
18
|
教学单位编号
|
25
|
|
19
|
实验单位名称
|
环境工程实验教学中心
|
|
20
|
实验中心编号
|
142702
|
|
21
|
实验地名称
|
环境水文地球化学实验室
|
|
22
|
实验地编号
|
|
|
23
|
一次性材料品名
|
氯化钙、氯化镁、硫酸、盐酸、磷酸、氯化铝、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钠、滤纸等。
|
|
24
|
一次性材料
|
65
|
|
25
|
面向专业
|
环境工程
|
|
26
|
实验项目卡制定人
|
董军
|
|
27
|
实验项目卡审核人
|
刘娜
|
项目卡5
|
No
|
字段名
|
填写内容
|
|
1
|
课程名称
|
环境水文地球化学
|
|
2
|
课程编号
|
642028
|
|
3
|
实验项目名称
|
NAPL在包气带和含水层中的迁移特征
|
|
4
|
实验项目编号
|
64202805
|
|
5
|
网络实验
|
0
|
|
6
|
每组人数
|
4
|
|
7
|
计划学时数
|
2
|
|
8
|
实验性质
|
选做
|
|
9
|
实验目的
|
1.加深学生对NAPL类污染物在地下环境中迁移理论的理解；
2.理解和掌握NAPL类污染物在地下环境中的迁移特征。
|
|
10
|
实验内容
|
1.NAPL类污染物在包气带中的迁移特征；
2.NAPL类污染物在含水层中的迁移特征；
3.NAPL类污染物在、地下环境中迁移的概念模型。
|
|
11
|
实验原理
|
NAPL释放到地面后，由于静水压作用，自由态或可移动的NAPL被迫进入包气带或含水层，因为压力作用，在NAPL为最小分解单元时它们可进入毛孔和裂隙中，具有较大的活性。当NAPL补给不足时，作用在自由NAPL上的压力就会消失，形成不定形的或者渗透到连续流体的NAPL，在毛细压力下，NAPL会被截留在毛孔。
|
|
12
|
实验类型
|
1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□；4.设计性□；5.研究性□√。
|
|
13
|
实验者层次
|
本科生
|
|
14
|
实验仪器设备
|
有机玻璃模拟槽、分光光度计、pH计等
|
|
15
|
实验套数
|
18
|
|
16
|
开出时间
|
201511
|
|
17
|
教学单位名称
|
环境与资源学院
|
|
18
|
教学单位编号
|
25
|
|
19
|
实验单位名称
|
环境工程实验教学中心
|
|
20
|
实验中心编号
|
142702
|
|
21
|
实验地名称
|
环境水文地球化学实验室
|
|
22
|
实验地编号
|
|
|
23
|
一次性材料品名
|
NAPL（柴油、硝基苯或TCE等）、滤纸、石英砂、苏丹红等。
|
|
24
|
一次性材料
|
35
|
|
25
|
面向专业
|
环境工程
|
|
26
|
实验项目卡制定人
|
董军
|
|
27
|
实验项目卡审核人
|
刘娜
|
项目卡6
|
No
|
字段名
|
填写内容
|
|
1
|
课程名称
|
环境水文地球化学
|
|
2
|
课程编号
|
642028
|
|
3
|
实验项目名称
|
污染物在含水层介质中的吸附与释放
|
|
4
|
实验项目编号
|
64202806
|
|
5
|
网络实验
|
0
|
|
6
|
每组人数
|
2
|
|
7
|
计划学时数
|
2
|
|
8
|
实验性质
|
选做
|
|
9
|
实验目的
|
1.加深学生对污染物在地下环境中吸附-解吸理论的理解；
2.地层介质岩性对污染物吸附-解吸的影响；
3.地层介质岩性对污染物吸附动力学。
|
|
10
|
实验内容
|
1.不同岩性对污染物吸附、解吸特征；
2.不同岩性对污染物吸附动力学；
|
|
11
|
实验原理
|
不同地层岩性由于其结构、物理化学组成等各异，直接影响着污染物的吸附和解吸有重要；污染物的物理化学性质也对吸附、解析性能有重要影响。
|
|
12
|
实验类型
|
1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□；4.设计性□；5.研究性□√。
|
|
13
|
实验者层次
|
本科生
|
|
14
|
实验仪器设备
|
电子天平、分光光度计、回流装置、原子吸收、pH计等
|
|
15
|
实验套数
|
35
|
|
16
|
开出时间
|
201511
|
|
17
|
教学单位名称
|
环境与资源学院
|
|
18
|
教学单位编号
|
25
|
|
19
|
实验单位名称
|
环境工程实验教学中心
|
|
20
|
实验中心编号
|
142702
|
|
21
|
实验地名称
|
环境水文地球化学实验室
|
|
22
|
实验地编号
|
|
|
23
|
一次性材料品名
|
柴油、硝基苯或TCE等）、滤纸、石英砂、苏丹红等。
|
|
24
|
一次性材料
|
35
|
|
25
|
面向专业
|
环境工程
|
|
26
|
实验项目卡制定人
|
董军
|
|
27
|
实验项目卡审核人
|
刘娜
|
