环境地球化学模拟（624014）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：水利工程与地下水实验教学中心

03．课程名称：环境地球化学模拟

04．课程代码：642014

05．课程类别：专业教育课

06．课程性质：选修

07．课程学时：32学时，其中含实验10学时

08．课程学分：2

09．面向专业：地下水科学与工程

10．实验课程的教学任务、要求和教学目的

教学任务

通过开展环境地球化学模拟实验及常用的地球化学模拟软件PHREEQC的实际应用，使学生进一步巩固和深化对染物的主要环境地球化学过程、水文地球化学模拟方法等环境地球化学模拟基本理论的理解;通过室内模拟实验，研究污染物在环境介质中反应迁移作用的规律，进而揭示这种结果发生的原因和机制;从而最终提高学生运用环境地球化学基本理论分析污染物在环境介质中的地球化学现象和过程。

教学要求

（1）掌握环境地球化学实验技能及常用分析仪器和主要设备的使用方法；

（2）通过实验，加深和巩固环境地球化学课堂讲授的相关基础理论和基本知识；

（3）学会利用实验数据解释示踪剂在非饱和带中的扩散过程及影响因素分析；

（4）掌握污染物在非饱和带中的吸附过程和机理的分析方法；

（5）掌握固-液两相组分的分配系数的实验测定方法；

（6）学会应用PHREEQC软件进行污染质的水文地球化学模拟

（7）对实验数据进行处理和计算，编写实验报告。

教学目的

通过实验使学生巩固所学的环境地球化学模拟的基础理论知识，并能利用相关的模拟方法进行污染物的迁移转化实验设计，获取环境介质中污染质反应迁移转化的有关数据，进行机理和机制分析。培养学生的实验设计及仪器使用等动手操作能力和遇到实际问题如何运用实验手段分析分析解决问题的能力，为学生将来从事相关的教学科研工作提供一定的实验知识基础和应用地球化学模拟软件PHREEQC对污染质的水文地球化学过程进行模拟。

11．学生应掌握的实验技术及实验能力

应掌握的实验技术

掌握反应型元素（污染物）在环境介质中迁移的室内实验设计。

要掌握的基本技能

（1）掌握保守型及吸附型污染物的迁移数据获取方法；

（2）掌握运用不同模拟条件下污染物的主要地球化学循环的基本过程（对流-扩散型、迁移-反应型或者耦合模型）并掌握利用适当的模型进行迁移转化过程模拟与计算的基本技能，进而进行模拟结果分析；

（3）掌握利用实验数据和模拟结果进行统计分析计算、绘制图表和编写实验报告的基本技能。

12．开设实验项目

开设4个实验项目，1个为综合性，3个为验证性。

开设实验项目一览表

实验项目编号	实验项目名称	实验类型	实验性质	实验学时	每组人数	首次开出年月
64201401	氯和镉在非饱和带中的迁移及阻滞因子测定	综合性	必做	4	4	201404
64201402	石膏矿物溶解平衡反应模拟上机实习	验证性	必做	2	4	201405
64201403	离子交换反应模拟上机实习	验证性	必做	4	4	201405

13．实验教材或指导书或主要参考资料15844003795

实验教材： 冯进来，戴春雷。地球化学专业实验教程。大庆石油学院，2006

主要参考书：

（1）多孔介质渗流与污染物迁移数学模型，仵彦卿主编，科学出版社，2012年；

（2）多孔介质污染物迁移动力学，王洪涛 编著，高等教育出版社，2008年；

（3）地下水污染/迁移与修复(原著第二版)，（美）贝迪恩特，里法尔，纽厄尔著，施周等译，中国建筑工业出版社，2010年；

（4）地下水污染物迁移模拟，郑春苗，贝聂特　著，孙晋玉　等译，高等教育出版社，2009年；

（5）C. A. J. Appelo and D. Posta, Geochemistry, groundwater and pollution, 2nd edition，Taylor & Francis Group, 2005.

14．考核要求、考核方式及成绩评定标准

考核要求：掌握实验内容和基本操作，会应用水文地球化学基本理论分析实验现象；会自主设计实验并完成实验内容，分析、解决实际水文地球化学问题

考核方式：根据实验过程中学生的实验操作规范性、实验记录的规范性；实验结果的合理性；实验报告中实验内容的完整性、对实验现象、实验结果分析的准确性评定分数

成绩评定标准：

（1）实验操作规范性  （20%）

（2）实验记录规范性  （5%）

（3）实验结果的合理性 （40%）

（4）实验报告中内容的完整性  （5%）

（5）对实验现象、实验结果分析的准确性（30%）

15．执笔人

杨青春  副教授

16．制定日期

20141015

17．审核人

鲍新华 副教授

18．审核日期

20141020

19．学院审定程序说明

由地下水科学与工程系制定，系主任审核；经学院教学委员会审核批准。

20．学院审定日期

20141024

环境地球化学模拟(642014)实验项目卡1

1	课程名称	环境地球化学模拟
2	课程编号	642014
3	实验项目名称	氯和镉在非饱和带中的迁移及阻滞因子测定
4	实验项目编号	64201401
5	网络实验	0
6	每组人数	4
7	计划学时数	4
8	实验性质	综合性
9	实验目的	掌握保守型离子在土壤中的迁移扩散过程
10	实验内容	氯和镉在非饱和带中的迁移扩散过程设计和监测
11	实验原理	选择在非饱和带中不发生吸附和转化化学物质作为示踪剂,如NaCl溶液作为示踪剂,以及具有吸收组分的溶液CdCl2溶液，同时以自动部分收集器收集流出液。Cl 离子的浓度拟采用离子色谱仪分析测定，通过试验数据绘制 Cl 穿透曲线。Cd 由于迁移较慢，试验结束后，拆分土柱，测定垂直土柱中 Cd 的分布状态。根据结果计算出 Cd、Cl的迁移速度，二者之比可获得试验阻滞因子Rd。重复上述步骤，可获得一系列不同流速下的试验值Rd，通过此试验结果了解非饱和带阻滞因子与平均流速的关系
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	有机玻璃柱，土壤负压计，离子色谱仪
15	实验套数	5
16	开出时间	201404
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	水利工程与地下水实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	水分析化学实验室、水化学综合实验室
22	实验地编号	前卫北区理化楼275、170
23	一次性材料品名	NaCl溶液，CdCl2溶液,土壤，硫酸铅纸，A4打印纸,橡胶手套,鞋套
24	一次性材料	20元
25	面向专业	地下水科学与工程
26	实验项目卡制定人	杨青春
27	实验项目卡审核人	苏小四

环境地球化学模拟(642014)实验项目卡2

No	字段名	填写内容
1	课程名称	环境地球化学模拟
2	课程编号	642014
3	实验项目名称	石膏矿物溶解平衡反应模拟上机实习
4	实验项目编号	64201402
5	网络实验	0
6	每组人数	4
7	计划学时数	2
8	实验性质	验证性
9	实验目的	学习平衡反应模拟过程
10	实验内容	PHREEQC软件进行石膏溶解平衡反应模拟实习
11	实验原理	石膏与溶液达到平衡时饱和指数等于0
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	电脑，PHREEQC软件，投影仪，打印机
15	实验套数	30（投影仪除外）
16	开出时间	201404
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	水利工程与地下水实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	环境与资源学院微机室
22	实验地编号	前卫北区理化楼350
23	一次性材料品名	打印纸，硒鼓
24	一次性材料	40元
25	面向专业	地下水科学与工程
26	实验项目卡制定人	杨青春
27	实验项目卡审核人	苏小四

环境地球化学模拟(642014)实验项目卡3

1	课程名称	环境地球化学模拟
2	课程编号	642014
3	实验项目名称	离子交换反应模拟上机实习
4	实验项目编号	64201403
5	网络实验	0
6	每组人数	4
7	计划学时数	4
8	实验性质	验证性
9	实验目的	掌握离子交换反应的模拟过程和结果分析
10	实验内容	PHREEQC软件进行离子交换反应模拟
11	实验原理	在分别考虑对流和扩散两种条件下模拟钙离子、钾离子和钠离子的交换反应
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	电脑，PHREEQC软件，投影仪，打印机
15	实验套数	30（投影仪除外）
16	开出时间	201404
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	水利工程与地下水实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	环境与资源学院微机室
22	实验地编号	前卫北区理化楼350
23	一次性材料品名	打印纸一包
24	一次性材料	40元
25	面向专业	地下水科学与工程
26	实验项目卡制定人	杨青春
27	实验项目卡审核人	苏小四