课程编号:821001Y    课  时:40     学  分:2     课程属性:学科基础课     主讲教师:肖良
英文名称:Numerical Computing Methods

教学目的、要求
教学目的和要求:
  本课程为环境科学与工程学科硕士研究生的学科基础课,也可以作为地理学、农业资源利用等相关专业研究生的选修课。本课程介绍了各类数学问题的近似解的最基本、常用的数值方法,着重阐明构造算法的基本思想与原理。通过本课程的学习,使学生了解和掌握数值计算的理论和方法,为今后的科研工作打好基础。

预修课程
高等代数、微积分、微分方程、计算机基本知识
教  材
李庆扬等,《数值分析》,华中理工大学出版社,武汉,1994。
主要内容
内容提要:
第一章 误差
   误差的来源、种类;数值计算中误差的传播及应注意的问题。
第二章 插值法
拉格朗日插值,插值余项,均差,牛顿插值公式,埃尔米特插值,分段低次插值。
第三章 函数逼近与计算
最佳平方逼近,正交多项式,曲线拟合的最小二乘法。
第四章 数值积分与数值微分
牛顿-柯特斯公式,龙贝格算法,高斯型求积公式,数值微分。
第五章 解线性方程组的直接解法
   高斯(Gauss)消去法;主元素法;直接三角解法;范数与误差分析。
第六章 解线性方程组的迭代法
   雅可比(Jacobi)迭代法;高斯-赛德尔(Gauss-Seidel)迭代法;松弛法;迭代法的收敛条件。
第七章 方程求根
   对分区间法;简单迭代法;Newton法与弦截法;抛物线法(Müller法)。
第八章 微分方程数值解法
   欧拉(Euler)方法;改进的 Euler 方法;龙格-库塔(Runge-Kutta)法。

参考文献
主要参考书:
1. 丁丽娟等,《数值计算方法》,北京理工大学,1998。
2. 施妙根,顾丽珍,《科学和工程计算基础》,清华大学出版社出版,北京,1999。

教师简介
肖良老师,中国科学院研究生院数学科学学院教授。

课程编号:821003Y    课  时:40     学  分:2     课程属性:学科基础课     主讲教师:刘新春
英文名称:Environmental Chemistry

教学目的、要求
本课程为环境科学与工程学科硕士研究生的学科基础课,也可作为相关专业研究生的选修课。环境化学是运用化学科学的理论和方法探索环境问题的本质,并为之提供科学解决办法的一门多学科交叉的新兴学科;主要研究化学污染物在环境中的存在、分布、形态变化、迁移转化、积累、归宿和生物效应与控制中的化学反应机理等。由于环境中的化学物质可以发生种种化学变化,因此决定了环境化学研究的对象是多组分、多介质的复杂体系。
预修课程
无机化学、有机化学、分析化学
教  材
主要参考书:
1.王晓蓉,《环境化学》,南京大学出版社,南京,1997。
2.戴树桂,《环境化学》,高等教育出版社,北京,1997。
3.叶常明,王春霞,金龙珠,《21世纪的环境化学》,科学出版社,北京,2004。
4.Stanley, E. M. et al., Environmental Chemistry, Lewis Publishers, 1999

主要内容

第一章 绪论(4学时)
掌握环境化学的定义;环境化学的发展简史;环境化学的研究内容、任务和学科特点;环境化学所涉及的基本理论和方法学;环境化学的若干基本概念了解环境污染物的类型、效应和环境过程;。

第二章 大气环境化学(10学时)
了解大气的结构,大气中的主要污染物,大气运动的基本规律和光化学反应基础,重要的大气污染化学问题及其形成机制。掌握污染物遵循这些规律而发生的迁移过程,特别是重要污染物参与的光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理,了解酸雨、温室效应以及臭氧层破坏等全球性环境问题。
第三章 水环境化学(12学时)
了解天然水体的基本性质,水中重要污染物的存在形态及分布,污染物在水环境中迁移转化的基本原理及水质模型。掌握无机污染物在水体中沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉降等迁移转化过程的基本原理;有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的计算方法,并了解各类水质模型的基本原理和应用范围。
第四章 土壤环境化学(10学时)
了解土壤的组成、土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性。污染物特别是农药在土壤-植物体系中的迁移、转化、归趋、影响因素及其作用机制和效应。
第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性(4学时)
了解污染物质在生物体内的转运、生物积累、放大、归宿和对机体的毒性作用;耗氧和有毒有机污染物的微生物降解;污染物毒性的联合作用和致癌、致畸、致突变及抑制或诱导酶活性等作用;污染物的理化性质、化学结构与生物活性之间的定量关系及其应用。

参考文献 (略)
教师简介
刘新春老师,研究生院资环学院副教授。

课程编号:822001Y    课  时:40     学  分:2     课程属性:专业基础课     主讲教师:杜睿
英文名称:Environmental Geochemistry

教学目的、要求
教学目的、要求 :
本课程为环境科学与生态学科各专业研究生的专业基础课,同时也可作为地球化学专业研究生的选修课。环境地球化学的范围很广,本课程的主要内容为地球环境污染及生态污染的产生原因,地球化学元素与痕量污染物迁移与转化的地球化学循环过程、以及全球性和区域性的环境问题及其生物效应。
通过本课程的学习,希望学生能掌握有关地球表面污染物的类型、性质、分布和地球化学循环原理;了解环境地球化学研究进展;掌握有关环境地球学方面的科研方法和样品分析技术;环境污染的基本概念、污染物在环境中的积累、归宿和生物效应及污染环境修复的基本技巧,对当前地球环境污染现状以及全球环境问题有所了解,为进一步学习和从事专业研究打下基础。

预修课程
普通化学
教  材 (略)
主要内容
内容提要:
第一章 概论
环境科学概述和发展;地球环境的组成;地球环境污染的现状及危害,环境地球化学的形成和发展。
第二章 地球环境污染物与环境污染
污染物的主要类型、分布特征及污染源分析;金属元素及无机污染物的环境地球化学循环特征以及生态环境效应、持久性有机污染物的主要类型、分布特征及污染源分析;环境激素的主要类型、分布特征及污染源分析;环境物理性污染的分类、产生的原因、生物效应及其危害。
第三章 大气环境污染化学
大气化学及其环境效应,大气的污染和危害,污染物在大气中的迁移和转化过程,酸雨、温室效应、臭氧、光化学烟雾等的产生原因、生态效应及防治,大气环境质量评价。
第四章 土壤地球环境污染化学
土壤污染的特点、类型及来源,典型污染物的迁移、转化与归趋,土壤污染的生态防治与土壤环境质量评价。
第五章 水地球环境污染化学
水生生态系统的基本特征,主要污染物的迁移、转化与归趋,水环境污染的生态效应,水污染的修复与治理技术与方针、水环境质量评价。
第六章 环境地球化学分析技术
环境样品的采集;环境样品的预处理技术; 典型污染物的分析检测技术
第七章 复杂环境问题的全球化与法规
全球变化与重大环境污染问题及人类健康(环境地球化学与地方病),污染与立法。

参考文献
参考文献:
1. 杨忠芳等,1999,现代环境地球化学,地质出版社.
2. 周启星等,2001,环境生物地球化学及全球环境变化,科学出版社.
3. 戴树桂,1997,环境化学,高等教育出版社.
4. 齐文启等,2001,痕量有机污染物的监测,化学工业出版社.
5. 韦进宝、钱沙华,2002环境分析化学,化学工业出版社.
6. 王焕校主编, 2002,污染生态学 (第二版),高等教育出版社.
7. Sarkar D.et al Ed,2007, Concepts and applications in environmental geochemistry,
Amsterdam ; Oxford : Elsevier.

教师简介
杜睿老师,研究生院资环学院副教授。

课程编号:821004Y    课  时:40     学  分:2     课程属性:学科基础课     主讲教师:张洪勋
英文名称:Environmental Microbiology

教学目的、要求
通过本课程学习,要求掌握环境中(特别是污染环境)的微生物的种群结构基本特征和开展种群结构研究的方法,以及微生物技术在解决各类环境污染问题中的应用等。近年来,对环境中绝大多数存活尚不可培养的微生物的研究发展很快,本课程也将这方面研究成果融入其中。
选修本课程的同学,要求具有最基本的微生物学、化学和生物化学基础知识。本课程适于环境科学、环境工程、生物地球化学等专业学生扩展学科基础、开拓研究思路选修。

预修课程 (略)
教  材
微生物学、化学和生物化学基础知识
主要内容
内容提要:
第一章 环境微生物概论
环境微生物概念、发展历史、理论与实际应用研究方向
第二章 环境微生物遗传基础及其环境研究中的应用
遗传基础与16s rRNA分类;环境研究中的质粒;污染致突变基础;Ames实验原理与应用
第三章 环境微生物研究技术发展
微生物生长、控制;富集培养在污染物降解菌分离中的应用;传统方法及其分子生物学方法应用于存活尚不能培养的微生物研究与应用
第四章 微生物基础代谢与污染物基本代谢类型
与污染物有关的基础代谢、污染物共代谢、人工合成的污染物代谢、硝化、反硝化、氨氧化
第五章 光合微生物及其在环境污染治理中的应用
光合微生物、光合微生物在环境污染治理中的应用
第六章 微生物膜、Chemotaxis、Quorum sensing
微生物膜、Chemotaxis、Quorum sensing、研究与应用
第七章、环境微生物与污染治理
微生物技术在水污染治理、土壤修复、固体废物资源化、填埋、废气处理及植物病害防治中的研究与应用
第八章 与微生物相关的环境污染检测技术及生物恐怖主义
指示微生物、生物恐怖、芯片技术在环境监测中的应用。

参考文献
主要参考书:
1.Raina M.Maier 等“Environmental Microbiology,Second Edition,Academic Press, 2009, ISBN-978-0-12-370519-8.
3.徐亚同 史家樑 张明编著,《污染控制微生物工程》,化学工业出版社,2001年第一版.
4.Lansing M.Prescott, John P. Harley and Donald,“Microbiology”5th ed。 A. Klein, The McGraw-Hill Companies,Inc (中译本已出版,沈萍等译).

教师简介
张洪勋老师,中科院研究生院资环学院教授。

课程编号:822004Y    课  时:40     学  分:2     课程属性:专业基础课     主讲教师:王明玉
英文名称:Water Environment Simulations and System Decision-making

教学目的、要求
本课程主要为环境科学、环境工程、地理学、生态学、土壤学、水土保持与荒漠化治理、土地资源管理、地质工程、水文地质等专业的研究生而开设,可作为各相关学科的专业基础课。
水环境模拟是水环境系统健康诊断、预测、预警、控制管理及优化决策的重要基础。通过本课程学习与实践,要求理解水环境模拟在环境、生态保护中不可替代的重要作用,掌握水环境模拟的基本理论与建模方法,培养在水环境定量评价与污染控制科学研究与工程实践中的模型应用与建模能力,进一步强化综合保护水环境及其相关生态系统的优化决策意识。特别是本课程强调水环境的系统性,突出地下水污染对水系统水质安全的重要影响,教学内容融合许多科研与工程应用实例,注重反映本领域国际前沿动态,达到及时对本领域实用新技术、新方法与重要新理念的系统理解与掌握。

预修课程
高等数学
教  材
主要参考书:
1. 王大纯,张人权等,水文地质学基础,地质出版社。
2.薛玉群,谢春红著,地下水数值模拟,科学出版社。
3.冯民权,郑邦民,周孝德编著,水环境模拟与预测,科学出版社。
4. 朱庚申著,环境管理学,中国环境科学出版社。
5.白志鹏,王珺,游燕主编,环境风险评价,高等教育出版社。
6. Bedient, P.B., H.S. Rifai, and C.J. Newell. 1999. Ground Water Contamination: Transport and Remediation (2nd Edition). Prentice Hall PTR.
7. Mary P. Anderson, M.P. and W.W. Woessner. 1992 or 2005. Applied Groundwater Modeling. Academic Press.
8.课程提供的其他补充阅读材料。

主要内容
第一章 绪论
水环境系统;水环境科学的机遇与挑战;水环境模拟与环境、生态保护及修复;水环境模拟与水环境系统决策;地下水污染及其模拟与经济社会可持续发展的关系。
第二章 基础背景概述
地表与地下水环境过程模型与模拟类型;地质介质类型与特征;地下水渗流概述;污染物运移概述;水环境调查方法;水环境系统研究方法。
第三章 水环境模拟基本理论与方法
地下水流动基本方程与溶质运移基本方程;地下水数值模拟简介;水环境污染模拟与计算机实现。
第四章 水环境模拟建模过程与方法
水环境模型建模导论;模型识别与验证;模型参数灵敏性与模型预测不确定性分析;综合建模方法。
第五章 典型水环境模型与模拟软件
土壤包气带水环境模型与模拟软件及其应用;饱水带孔隙介质水环境模型与模拟软件及其应用;裂隙化介质水环境模型与模拟软件。
第六章 水环境模拟与环境、生态系统决策
水环境模拟与污染控制决策及应用实例;水环境模拟与污染修复决策及应用实例;水环境模拟与生态修复决策及应用实例。
第七章 环境、生态保护优化管理系统
环境、生态保护优化管理模型;环境、生态保护优化管理模型具体应用。
第八章 水环境模拟热点分析及展望
水环境模拟热点分析;水环境模拟研究与应用展望。

参考文献 (略)
教师简介
王明玉老师,资环学院教授。