賴曉君

關(guān)鍵詞： 環(huán)境監(jiān)測 公選課 本科生 檢測儀器

《環(huán)境監(jiān)測》課程是針對環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生開展的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門集化學(xué)、分析化學(xué)及生態(tài)學(xué)等多學(xué)科交叉的綜合性課程[1]?！董h(huán)境監(jiān)測》專業(yè)基礎(chǔ)課主要從廢水、廢氣和固體廢物三方向，采集、監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理三過程，讓環(huán)境專業(yè)本科生掌握環(huán)境監(jiān)測的基本原理和方法，掌握常規(guī)項目的監(jiān)測技術(shù)，使環(huán)境專業(yè)本科生具有基本環(huán)境相關(guān)實驗的能力[2]。

環(huán)境作為交叉專業(yè)，涉及化學(xué)、地理、生物、醫(yī)學(xué)等學(xué)科知識[1-3]，這些學(xué)科也可能結(jié)合環(huán)境問題進(jìn)行學(xué)術(shù)探究，所以環(huán)境相關(guān)課程有對非環(huán)境專業(yè)本科生開展公選課的必要性。對比其他環(huán)境專業(yè)課程如《水污染控制工程》《空氣污染控制工程》《環(huán)境土壤學(xué)》《室內(nèi)空氣污染與防治》等，《環(huán)境監(jiān)測》課程具有基礎(chǔ)性、全面性、豐富性等特點，作為公選課具有吸引非環(huán)境專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛力。另外，《環(huán)境監(jiān)測》作為環(huán)境專業(yè)的一門典型專業(yè)課，除了具有環(huán)境基本概念如專業(yè)名稱、標(biāo)準(zhǔn)、污染物的普及，還具有一定的專業(yè)性質(zhì)，《環(huán)境監(jiān)測》作為公選課程能為非環(huán)境專業(yè)的學(xué)生普及環(huán)境監(jiān)測的采樣過程及監(jiān)測儀器，為學(xué)生后續(xù)工作或科研學(xué)習(xí)中進(jìn)行學(xué)科交叉融合奠定基礎(chǔ)。

1 針對非環(huán)境專業(yè)本科生課程目標(biāo)的確定

《環(huán)境監(jiān)測》公選課是針對非環(huán)境專業(yè)，具有一定化學(xué)知識的本科生開展的一門校級公共選修課。將《環(huán)境監(jiān)測》專業(yè)基礎(chǔ)課的課程目標(biāo)與公選課相結(jié)合，《環(huán)境監(jiān)測》公選課保持專業(yè)基礎(chǔ)課的三方向、三內(nèi)容，從水體和廢水、大氣和廢氣、土壤和固體廢物三方向講授環(huán)境污染情況、環(huán)境與人類健康聯(lián)系及污染物監(jiān)測技術(shù)等，從污染物的采集方法、監(jiān)測儀器和數(shù)據(jù)分析這三方面內(nèi)容介紹環(huán)境監(jiān)測相關(guān)工作和實驗流程。

該公選課程的教學(xué)目標(biāo)是提高非環(huán)境專業(yè)學(xué)生的興趣，擴寬知識面，讓非環(huán)境專業(yè)的學(xué)生了解環(huán)境監(jiān)測的基本原理、常規(guī)項目的監(jiān)測技術(shù)，為學(xué)生今后工作的選擇、工作和科學(xué)研究中的學(xué)科交叉融合提供知識儲備。

2 現(xiàn)實環(huán)境問題提出激發(fā)學(xué)生興趣

2. 1 環(huán)境話題的選擇

為激發(fā)非環(huán)境專業(yè)本科生的學(xué)習(xí)興趣，從水、氣、固三方向?qū)ふ覠衢T話題，利用話題引導(dǎo)實現(xiàn)環(huán)境相關(guān)知識的普及[4]。

水體方向是該課程開展的第一個方向，為了在課程開端吸引非環(huán)境專業(yè)學(xué)生的興趣，設(shè)計讓學(xué)生觀看紀(jì)錄片[5]，利用美妙的自然環(huán)境、顏色多變的湖水、神奇的具有療傷及快速恢復(fù)體力的神水傳說吸引學(xué)生的注意。同時，紀(jì)錄片中中國科學(xué)院研究員的專業(yè)解釋，奠定了紀(jì)錄片的專業(yè)性質(zhì)。由此，該課程引出自然水體的環(huán)境問題：湖水顏色一天多變的原因；低氘水對人體健康的影響。對問題進(jìn)行討論并得出初步結(jié)論：湖水顏色變化主要與湖水中的鈣離子含量以及一日之內(nèi)光照的變化有關(guān)；具有療傷及快速恢復(fù)體力的神水可能是天然的低氘水。另外，針對日常生活，介紹了飲用水余氯和消毒副產(chǎn)物對人體健康影響。根據(jù)以上話題，后續(xù)進(jìn)一步探討了水體中陰陽離子、余氯和總有機氯的檢測方法。

大氣和廢氣問題也是大眾最關(guān)心的關(guān)鍵問題之一，特別是我國承諾在2030 年實現(xiàn)“碳達(dá)峰”和2060 年實現(xiàn)“碳中和”的背景下[6]。對于非環(huán)境專業(yè)的學(xué)生，需要先普及大氣和空氣的概論以及空氣污染物質(zhì)（二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物）的主要來源。結(jié)合海洋二氧化碳負(fù)排放話題，讓非環(huán)境專業(yè)的學(xué)生對大氣中分子狀污染物有基本的認(rèn)識。然后，在環(huán)境層面上介紹“碳達(dá)峰”和“碳中和”的基本概論與意義，并以工業(yè)轉(zhuǎn)型[6]和水稻種植為例，介紹中國在“碳達(dá)峰”和“碳中和”上做出的努力。最后，提出貼近日常生活的室內(nèi)空氣甲醛污染問題，介紹了甲醛的危害，以及植物吸收、活性炭吸附、臭氧降解、光觸媒降解等甲醛去除方法的可行性及機理[7]。從全球、國家、個人三層面介紹了氣相環(huán)境問題，并提出了關(guān)于分子狀污染物及甲醛測定方法的探討。

在固體方面，利用尾礦作為例子，介紹尾礦的形成、中國尾礦的現(xiàn)存情況、尾礦對周邊環(huán)境的危害及尾礦的再利用技術(shù)。另外，根據(jù)大眾最關(guān)心的健康問題，以人體微量元素和廣東貴嶼電子拆解地為背景，介紹了頭發(fā)中的微量元素檢測及環(huán)境污染對頭發(fā)中有機污染物含量的影響。從環(huán)境到人體介紹了固相方面的環(huán)境問題，并提出了關(guān)于固體樣品中金屬元素和有機污染物的提取和檢測方法的探討。

2. 2 學(xué)生的興趣回饋分析

對《環(huán)境監(jiān)測》校級公選課的學(xué)生進(jìn)行課程興趣度的問卷調(diào)查[8]。調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，最喜愛自然水體與廢水方向的學(xué)生占54.13％，最喜愛大氣和廢氣方向的學(xué)生占31.43％，最喜愛土壤與固體廢物方向的學(xué)生占17.14％?？赡苡捎诜黔h(huán)境專業(yè)學(xué)生對大氣、廢氣等氣相概念的陌生以及固體污染沒有被廣泛宣傳，學(xué)生對氣相和固相的環(huán)境問題的興趣度不如水相。由于學(xué)生對水相的興趣度較高，所以對湖泊、低氘水和自來水的話題的興趣度明顯高于其他氣相和固相話題（如圖1所示）。需要特別注意的是，學(xué)生對“碳中和”“ 碳達(dá)峰”及尾礦的危害與利用沒有興趣，在后續(xù)的《環(huán)境監(jiān)測》公選課中需要采用其他話題進(jìn)行替代。每學(xué)期課程的結(jié)束對學(xué)生的調(diào)查有利于對學(xué)生興趣的掌握和后續(xù)課程的調(diào)整。

3 環(huán)境問題與環(huán)境監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合

3. 1 監(jiān)測技術(shù)介紹

由于該課程是公選課程，針對非環(huán)境專業(yè)的學(xué)生，所以對監(jiān)測技術(shù)的介紹不宜過度深入。儀器介紹的目的主要是讓學(xué)生對監(jiān)測對象和對應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)有基本的認(rèn)知，有利于學(xué)生后續(xù)工作和科學(xué)研究中進(jìn)行學(xué)科交叉融合。儀器的介紹主要分為基本原理、儀器構(gòu)造和應(yīng)用案例這3 個部分。

根據(jù)環(huán)境話題，水體中離子、余氯和總有機氯的檢測方法需要被探討。在陰陽離子檢測方面，以利用離子色譜同時測定水中6 種陰離子為例，講解離子色譜圖中的關(guān)鍵參數(shù)、色譜峰分離方法、不同離子色譜峰互相干擾原因及其解決方法等。在余氯、總有機氯檢測方面，利用水加熱去除余氯和總有機氯及水蒸氣中余氯含量對食物影響為例子，講解紫外可見光分光光度計和可吸附有機鹵（AOX）焚燒爐的使用過程。

氣體和固體樣品中的分子狀污染物、甲醛、金屬元素和有機污染物的檢測方法需要被探討。相對水相的檢測方法，氣體樣品的收集及檢測方法更為復(fù)雜。在分子狀污染物檢測方面會以工業(yè)區(qū)對周邊居民區(qū)污染為例，介紹空氣樣品的收集方法。以一氧化碳和甲醛檢測為例，介紹氣相色譜的使用過程。另外，相對水相和氣相，固相樣品需要進(jìn)行前處理，檢測過程更為繁瑣。以鐵尾礦氯化焙燒回收利用為例，介紹X 射線衍射和X 射線熒光光譜的使用和圖譜分析。以頭發(fā)樣品為例介紹固體樣品的消解方法以及原子吸收光譜儀的使用。

3. 2 學(xué)生的興趣回饋分析

對《環(huán)境監(jiān)測》校級公選課的學(xué)生進(jìn)行檢測儀器興趣度的問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如圖2 所示。與《環(huán)境監(jiān)測》校級公選課學(xué)生的調(diào)查結(jié)果一致，非環(huán)境專業(yè)的學(xué)生對水體、廢水的水相檢測方法更感興趣，這可能是因為氣體檢測方法相對水體的更復(fù)雜、固相的檢測需要繁瑣的前處理。所以后續(xù)的《環(huán)境監(jiān)測》校級公選課課程內(nèi)容會更偏向于水體和廢水。目前，《環(huán)境監(jiān)測》公選課的課時設(shè)計為31.25％的水相、25.00％的氣相、31.25％的固相及12.50％的基本概念。后續(xù)課程課時可能改為50.00％的水相、18.75％的氣相、18.75％的固相及12.50％的基本概念。

4 考核內(nèi)容及課程的持續(xù)發(fā)展

為了實現(xiàn)公選課程的持續(xù)發(fā)展，對《環(huán)境監(jiān)測》公選課程的學(xué)生進(jìn)行課程內(nèi)容興趣調(diào)查以外，還通過論文考核的形式對學(xué)生進(jìn)行非課程內(nèi)容環(huán)境話題的興趣調(diào)查。學(xué)生自選有興趣的環(huán)境問題為題目，對環(huán)境問題現(xiàn)狀與影響進(jìn)行調(diào)查總結(jié)，對環(huán)境問題所涉及的監(jiān)測儀器的基本原理、儀器構(gòu)造和應(yīng)用案例進(jìn)行說明和分析。將學(xué)生感興趣的環(huán)境話題納入為后續(xù)《環(huán)境監(jiān)測》公選課程話題的備選。

另外，對非《環(huán)境監(jiān)測》公選課程的學(xué)生進(jìn)行已有課程話題的興趣調(diào)查。公選課潛在學(xué)生最喜愛水相話題的占40.91％，最喜愛氣相話題的占36.36％，最喜愛固相話題的占22.73％。與公選課學(xué)生的興趣調(diào)查類似，公選課潛在學(xué)生對自然水體和廢水的興趣較高。

結(jié)合圖1 和圖3 的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生一致對大氣中分子狀污染物、“碳中和”“碳達(dá)峰”以及尾礦的危害與利用興趣度較低。隨著學(xué)生興趣及熱點環(huán)境話題的變化，對部分已有課程話題進(jìn)行更改。后續(xù)課程可能將興趣度較低的話題替換為自然水體等水相話題。

對非《環(huán)境監(jiān)測》公選課程的學(xué)生進(jìn)行監(jiān)測儀器的興趣調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如圖4 所示。與圖3 的結(jié)果不一致，學(xué)生對氣相和固相的監(jiān)測儀器更為感興趣。結(jié)合以上結(jié)果，認(rèn)為學(xué)生在未接觸儀器時可能對比較復(fù)雜和高級的監(jiān)測儀器非常感興趣，例如：氣相色譜，但是隨著學(xué)習(xí)的深入，氣相和固相儀器繁瑣的操作以及復(fù)雜的樣品前處理過程，降低了學(xué)生的興趣度。所以，在后續(xù)的課程中，除了降低氣相和固相話題的課時以外，還需要降低氣相和固相監(jiān)測儀器介紹的難度。

5 結(jié)語

《環(huán)境監(jiān)測》作為校級公選課面對非環(huán)境專業(yè)學(xué)生進(jìn)行教授，需要關(guān)注學(xué)生的興趣，利用學(xué)生感興趣的環(huán)境話題來普及環(huán)境概論及環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，提高學(xué)生的知識儲備，并最終實現(xiàn)《環(huán)境監(jiān)測》校級公選課的課程目標(biāo)。