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高等環境化學課程教學與碩士論文相結合的研究論文
由于大多數的環境問題都與化學物質直接有關，所以高等環境化學或環境化學課程是國內外很多高等學校環境專業碩士研究生必修的一門課程。高等環境化學是研究有害化學物質在環境中的存在、特性、行為和效應及其控制的原理和方法的科學，我院環境工程專業的大多數研究生，在此方面都需要有扎實的基本理論和知識。為了使學生能學以致用，根據我們學院研究生將要進行的論文課題研究方向，我們將此門課程的教學內容與他們的碩士論文研究方向相結合方面進行了探討與實踐，以適應大多數學生進行課題研究的需要。
1.環境科學與工程學院研究生概況
我院環境工程專業是江蘇省高等學校特色專業共建設點，在招收的攻讀環境工程專業碩士研究生中，大多數學生選讀了《高等環境化學》這門課程。研究生的培養目標是畢業后能獨立地、創造性地從事科學研究、教學工作或擔任專門技術工作，而且具備主持較大型科研、技術開發項目的能力。我們學院攻讀環境工程專業碩士研究生畢業論文的主要課題方向列于表1。從表1可見，他們的研究方向主要有水污染控制工程、環境規劃與管理和環境監測分析與技術三個方向，研究的內容主要以高濃度有機廢水處理、脫氮除磷技術、生態區域規劃。
2.課程教學內容與碩士論文課題相結合
與建設理論、循環經濟研究、環境污染物分析方法研究等。
從表1可見，大多數學生是從事水污染控制工程方向的，其次是進行環境規劃與管理的，另外還有一些學生是專攻境監測分析與技術方向的。根據上面的情況，如何講解此門課程，為他們在結束課程學習后進入到課題研究的關鍵問題是確定課程的主要內容。為此，我們作了大量的調研工作，并結合研究生的課題研究方向，修改、制定了該課程的教學大綱和講課的主要內容。由于本課程的教學時數只有36學時，環境化學的內容又是那么多，因此必須進行合理安排。我們把講解的內容分為六章，每章節的主要內容和教學時間安排見表2。由表1可知，較大部分學生是從事水污染控制工程研究的，他們很需要有關水污染這一方面的環境化學基本知識。我們在這一門課程的教學中就是根據此情況來安排我們的教學內容和時間的。由表2可見，第三章水環境化學的內容最多，共有10節，教學時數為18，占了總學時的一半。其內容包含了天然水的基本特征、主要離子的形成、溶解性氣體，酸堿化學平衡、沉淀和溶解、配位平衡、吸附平衡等的基本原理，水體中有機污染物和無機污染物的遷移轉化，氧化還原技術和生化技術在水處理中的應用等。
在講解天然水的基本特征時，我們主要介紹了天然水的存在形式，各種水的主要組成、特點和污染物情況。如湖水中含鈣、鎂、鈉、鉀、硅、氮、磷、錳、鐵等元素，其中氮、磷等元素引起的富營養化問題是湖泊的主要污染問題。在2007年夏天，無錫太湖發生了嚴重的藍藻事件，給無錫市部分人民的生活帶來了一定的困難。藍藻出現的主要原因:一是氣溫比較合適，二是水中的氮磷濃度較高，三是太湖水域水流緩慢，這些都是藍藻大面積繁殖的必要條件。根據此情況，我們講解了水體中的異相物質——藻類的基本知識。藻類是湖泊、水庫等緩慢流動水體中最常見的能進行光合作用的浮游類植物，有一個明顯核。在沒有陽光的條件下，藻類將消耗自身體內有機物以滿足自身的需要，同時也消耗著水中的溶解氧。
對目前經常使用的生化法處理生活污水和工業廢水，有針對性地介紹了水體中的生物氧化還原反應。水體中的微生物在有氧氣存在的情況下，進行有氧呼吸時，有機物質發生的氧化還原反應可以表示如下：
CxHyOz+O2—^C02+H20+能量水體中，細菌、酵母菌、真菌等微生物的催化作用的結果使得許多無機化合物的生物氧化還原反應經常發生。細菌等微生物的呼吸過程是在微生物細胞內的各種氧化還原酶和一系列輔酶的催化作用下完成的，有機污染物被細菌等微生物降解的中間產物生成了各種有機酸'這些有機酸在水體溶解氧不足的條件下，將利用較弱的NO;-、Fe3+、Mn4+、SO42-、CO2等電子受體，進行反硝化、反硫化、甲烷發酵、酸性發酵等厭氧過程，其最終產物有CO2和氏0，以及NHhH2S、CH4、有機酸、醇等。在缺氧條件發生的生物反硫化作用可在淤泥、沼澤、排水池中進行。由此引起硫酸鹽轉化為HS氣體的反應，從而產生Cu、Pb、Zn、Ag等金屬的硫化物沉淀，以至減弱了這些金屬在所在環境介質中的遷移能力。
另外對水體中有機污染物和無機物的的遷移轉化機理進行了較詳細的介紹。特別是水體中有機污染物的污染更為重要和復雜。到目前為至，世界上已有700多萬種有機物，其中大多數都是有毒有害的，如排入到環境中會造成環境質量的惡化。而我們對環境中的有機污染物控制和處理還較簿弱，需要我們做很多工作。
水中有機污染物以及農藥殘留的分析、監測是環境中有機污染物的重要研究課題之一，部分研究生在這方面進行了一定的研究。
從環境科學的角度，土壤是人類環境的重要組成要素。隨著環境科學的發展，人們愈來愈認識到土壤環境的復雜性和重要性。土壤環境化學就是研究化學物質，包括各種污染物進入土壤后的化學行為及其影響。包括污染物在土壤環境中的遷移、轉化、降解和累積過程中的化學行為、反應機制、歷程和歸宿。此章重點放在幾類有代表性的化學物質，即化學農藥(代表土壤中外源有機化學物)、化肥、重金屬和固體廢棄物的土壤污染化學，并對土壤污染中復雜的化學過程作一介紹。首先，我們介紹了土壤的組成和性質；然后介紹了土壤負載容量或土壤環境容量；讓學生對土壤有一個大概的了解。
重金屬是土壤無機污染物中比較突出的一類。通過各種途徑進入土壤的重金屬通常以可溶態或顆粒態存在。其在土壤中的遷移、轉化及生物可利用性均直接與重金屬的存在形態相關。例如重金屬對植物和其他土壤生物的毒性，不是與土壤溶液中重金屬總濃度相關，主要取決于游離(水合)的金屬離子。對鎘，則主要取決于游離Cd2+濃度，對銅則取決于游離Cu2+及其氫氧化物。而大部分穩定配合物及其與膠體顆粒結合的形態則是低毒的。僅脂溶性金屬配合物是例外，因為它們能夠迅速透過生物膜，并對細胞產生很大的破壞作用。
我們學院有些教師在土壤中重金屬形態分析的研究也開展了一些研究并取得了某些研究成果，并將此作為研究生的研究課題之一。根據此情況，我們給學生介紹重金屬形態分析方面的基本理論和最新研究情況。近年來，以北美Tesskr等人提出的五步系列萃取法和歐共體BCR的四步系列萃取法應用較多[3,4]。我們也將這二種方法存在的缺點擺了出來，主要是萃取操作的時間過于冗長，使實際應用不易實現。在此同時，我們向學生展示了國際上應用超聲波或微波的能量加速萃取樣品中組分和縮短操作時間的研究工作情況，并把土壤中重金屬形態分析作為研究生研究的課題之一。
3.已取得的部分研究成果
通過學習，學生們很好地了解和掌握了有關高等環境化學的基本知識。學生使用已學的基本理論和技術，在水污染控制工程、環境規劃與管理和環境監測分析與技術等方面的研究工作已取得了一定的成績，并在各類期刊上發表了他們的研究成果。在水污染控制方面的發表論文數最多，主要是利用膜生物反應器、生化法技術處理生活污水和工業廢水，如厭氧氨氧化細菌、雙循環兩相生物處理工藝、磁場對污泥沉降影響、水生植物修復技術等。在環境規劃與管理方面取得的成果主要是對生態環境、可持續發展、資源利用等。在環境監測分析與技術方面取得的成果主要在樣品預處理現代技術的應用、重金屬形態和有機污染物分析測定等方面。如在使用膜生物反應器生化技術處理廢水時就運用在此門課程中學到的水體中的微生物在有氧氣存在的情況下，進行有氧呼吸時，有機物質發生的氧化還原反應的原理對一體式射流曝氣膜生物反應器處理廢水的情況進行了分析，以及對膜生物反應器的優缺點及改進思路進行了探討，成果分別發表在《環境科學與技術》和《江蘇環境科技》期刊上。在生態環境、可持續發展和資源利用方面，如對城鎮化過程中水環境變化及影響因子分析和盛澤湖濕地生態恢復初探等方面進行了研究，并分別在《江蘇環境科技》和《環境科學與管理》期刊上發表了研究成果。在重金屬形態分析研究方面，研究生應用課堂上學習到的關于土壤中重金屬形態分析的基本原理和
利用超聲波或微波的能量能加速萃取樣品中組分和縮短操作時間，如對利用微波能進行土壤中重金屬形態分析進行了較系統的研究，與常規的Tessier法比較，使重金屬前4步形態的操作時間從17.5小時縮短為14分鐘，并改善了萃取效率。研究成果已在《蘇州科技學院學報(工程版）》上發表。
4.結論
碩士研究生的課程教學是他們攻讀碩士學位的一個組成部分，三年期的碩士研究生，課程教學一般集中在進校后的第1~2學期，第3學期可能還有少數幾門課程。碩士研究生學習課程并不是為課程學習而學習，如何為碩士研究生開展
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課題研究服務，這是至關重要的。本課題以“高等環境化學”課程的教學如何為碩士論文相結合進行研究，結合我院環境工程專業研究生的主要研究方向，對此門課程的教學大綱、計劃、內容等進行了改革，并在實際教學中進行實施。在教學中，針對研究生將要做的課題研究，加強了課題研究中可能會使用到的基本理論、方法和技術方面的教學。經過實踐，研究生在導師的指導下，運用在此門課程中學到的知識，已取得了較多的成果。由此可見，碩士研究生的課程教學中與他們的碩士論文相結合的重要性和必要性。
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