[课件]第一章 环境工程概论PPT

前就开始采用明矾净水，英国在19世纪初开始用砂滤法净化自来水，在19
世纪末采用漂白粉消毒。 在污水处理方面，英国在19世纪中叶开始建立污水处理厂，20世纪初开 始采用活性污泥法处理污水。此后，卫生工程、给水排水工程等逐渐发展 起来，形成一门技术学科。
在大气污染控制方面，为消除工业生产造成的粉尘污染，美国在
且还要采取综合防治措施和对控制环境污染的措施进行综合的技术经济分析，
以防止在采取局部措施时与整体发生矛盾而影响清除污染的效果。 在这种情况下，环境系统工程和环境污染综合防治的研究工作迅速发展起
来。随后．陆续出现了环境工程学的专门著作，形成了一门新的学科。
迄今为止，人们对环境工程学这门学科还存在着不同的认识。有人认 为，环境工程学是研究环境污染防治技术的原理和方法的学科，主要是研 究对废气、废水、固体废物、噪声，以及对造成污染的放射性物质、热、 电磁波等的防治技术；有人则认为环境工程学除研究污染防治技术外还应 包括环境系统工程、环境影响评价、环境工程经济和环境监测技术等方面 的研究。
体健康产生影响并发生病理变化的环境因素，称为环境致病因素。人
类的疾病是由生物的、化学的和物理的致病因素引起的，如由大气污 染产生的有毒气体、化肥、农药、重金属及其他有机或无机化合物称
为化学的致病因素；虫卵、细菌、病毒等为生物的致病因索；噪声、
振动、放射性和热污染等为物理的致病因素。 所谓疾病就是机体在致病因素作用下，功能、代谢和形态发生病理 变化的过程。这些变化达到一定程度，才能使机体表现出疾病的特殊 临床症状和体症。
理变化加快，逐渐表现出各种疾病所特有的临床症状和体症。
疾病的发生发展过程可分为潜伏期(无临床表现)、前驱期(有轻微不 适)、临床症状明显期(出现疾病的典型症状)、转归期(恢复健康或恶化死 亡)。
因此，从预防医学来看，不能以人体是否出现疾病的临床症状和体 症来评价有无环境污染及其污染严重的程度，而应观察各种环境致病因 素对人体生理及生化功能的作用，以尽早发现临床前期的变化。因此在 评价环境污染对人体健康的影响时应考虑以下几个方面： (1) 环境致病因素是否引起急性中毒； (2) 环境致病因素是否引起慢性中毒； (3) 环境致病因素是否引起致癌、致突变及致畸作用； (4) 环境致病因素是否引起人的寿命缩短； (5) 环境致病因素是否引起人体生理和生化变化。
元素主要研究制定最高容许限量的问题(环境中最高容许浓度、人体最高
容许负荷量)。对人体必需元素，一方而环境中这种必需元素含量过少， 不能满足人体需要时，会使人体某些功能发生障碍，形成一系列病理变
化；另一方面，若环境中这种必需元素含量过高，也会作用于人体引起
程度不同的中毒反应。
(2)作用时间 很多污染物在人体内具有蓄积性，蓄积的污染物达到一 定浓度，才能产生危害。因此，随着作用时间的延长，毒物的蓄积量将 加大，污染物在人体内蓄积量受摄入量、污染物的半衰期和时间三个因 素影响，如骨痛病。 (3)多种因素的综合作用 环境污染物往往不是单一的，而对入体的作 用又往往受多种物理、化学因素的作用。如C0和H2S同时对人体作用是 促进毒性相加。因此，我们要研究多种因素、多种污染物同时存在对人 体的综合作用。
1885年发明了离心除尘器。进入20世纪以后，除尘、空气调节、燃烧
装置改造、工业气体净化等工程技术逐渐得到推广应用。 在团体废物处理方面，历史更为悠久。公元前3000-1000年，古希
腊即开始对城市垃圾采用了填埋的处置方法。20世纪，固体废物处理和
利用的研究工作不断取得成就，出现了利用工业废渣制造建筑材料等工 程技术。 在噪声控制方面，中国和欧洲一些国家的古建筑中，墙壁和门窗位置 的安排部考虑到了隔声的问题。在20世纪，人们对控制噪声问题进行了 广泛的研究。从50年代起，建立了噪声控制的基础理论，形成了环境声 学。
20世纪以来，根据化学、物理学、生物学、地学、医学等基础理论，运 用卫生工程、给排水工程、化学工程、机械工程等技术理和手段，解决废气、 废水、固体废物、噪声污染等问题，使单项治理技术有了较大的发展，逐渐 形成了治理技术的单元操作、单元过程，以及某些水体和大气污染治理工艺 系统。 20世纪50年代末，中国提出了资源综合利用的观点。60年代中期，美国 开始了技术评价活动，并在1969年的《国家环境政策法》中规定了环境影响 评价的制度。至此，人们认识到控制环境污染不仅要采用单项治理技术，面
1 环境工程学的历史
环境工程是在人类同环境污染作斗争、保护和改善生存环境的过程中形
成的。从开发和保护水资源来说，中国早在公元前2300年前后就创造了凿 井技术，促进了村落和集市的形成。后来为了保护水资源，又建立了持刀
守卫水井的制度。
从给排水上程来说．中国在公元前200多年以前就用陶土管修建了地下 排水道。古代罗马大约在公元前6世纪开始修建地下排水道。中国在明朝以
三 环境科学与环境工程学
环境科学是在现代社会经济和科学发展过程中逐步形成的一门新兴的综 合性学科。 它主要是运用自然科学和社会科学的有关学科的理论、技术和方法来 研究环境问题。在与有关学科相互渗透、交叉中形成了许多分支学科。属 于自然科学方面的有环境地学、环境生物学、环境化学、环境物理学、环 境医学、环境工程学；属于社会科学方面的有环境管理学、环境经济学、 环境法学等。这些分支学科虽然各有特点，但又互相渗透、互相依存。它 们是环境科学这个整体的不可分割的组成部分，而且还都处于蓬勃的发展
此外，还有一些污染，如放射性污染、电磁辐射污染、热污染和光污 染等。
二 环境污染与人体健康
人体中各种化学元素的平均含量与地壳中各种化学元素含量相适应。
例如人体血液中的60多种化学元素含量和地壳岩石中这些元素的含量有
明显的相关性。化学元素是把人和环境联系起来的基本因素。自然界的 所有变化都会使人体通过自身内部调节来适应不断变化的外部环境，使
2 影响环境污染物对人体作用的因素 环境污染物对人体产生危害主要由下述因素决定。 (1)剂量 环境污染物对人体能否产生危害及危害的程度，主要取决于 污染物进入人体的剂量。以人体中的微量化学元素为例，对人体非必需 元素、有毒元素或体内尚未检出元素，含有这类元素的环境污染物进人 人体并达到一定剂量，即可引起异常反应，甚至引起疾病，对于这一类
第一章 环境工程概论
一 环境和环境污染
1 环境
“环境”这个词是相对于人类的存在而言的，它是人类生存和发展的基 础，是极其复杂的辩证的综合体。它包括自然环境和社会环境两个方面。
自然环境是人类赖以生存和发展的物质条件，是人类周围各种自然因素
的总和，即客观物质世界。目前人类活动的范围仅限于生物圈的范围，即 包括地壳表面积围绕它们大气层一部分，而这里所研究的环境主要指自然 环境中生物圈的部分。《中华人民共和国环境保护法》所称环境是指：大 气、水、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生生物、名 胜古迹、风景游览区、温泉疗养区、自然保护区、生活居住区等。
年代以来，人类对环境的认识发生了一次飞跃，人类开始认识到地球的 生命支持系统中的各个组分和各种反应过程之间的相互关系。对一个方 面有利的行动，可能会给其他方面引起意想不到的损害。
2 环境污染归纳起来有以下几方面
（1） 大气污染 大气污染主要是煤、石油、天然气等燃烧所至，而排人大气中的主要污染物有烟 尘、硫氧化物、氮氧化物、CO2和碳氢化物等。大气污染在一定程度上破坏丁生态平 衡，引起环境出现一些异常现象。 a 酸雨：当降雨的PH值低于5.66时，即为酸雨(CO2、NOX)。 b 气候变异：主要是燃料燃烧向大气中排放大量的CO2，其可以在阳光射向地而 使地面增温时，吸收由地面放射出的红外线，结果使近地而的空气温度升高。另外， 地而水的蒸发量增多，空气中水分也可进一步吸收地面放射的红外线，使低空温度 更加升高，这种效应称为地球表面的温室效应。
（3） 土地污染
土地是人类赖以生存的物质基础，但是随着人类文明的发展，人们的 生产生活活动对土地也产生了污染。土地污染主要有以下几个方面：
a 农业生产中农药、化肥对土地的污染；
b 酸雨造成土壤酸化，肥力下降；
c 废水、废渣、污水灌溉。 （4）有研究表明，45dB时影响睡眠， 65dB时对工作和学习有影响。噪声也影响呼吸系统、血液循环系统和神 经系统，噪声达到]65dB时动物就会死亡，达到175dB时，人就会丧命。 噪声主要来源于交通、运输、工业生产、建筑施工等。
c 臭气层破坏：臭氧层是指大气平流层中奥氧集中的层次，距地面20-25km，它
能吸收太阳的紫外线使地面生物免受紫外线伤害。近年来利学家们发现，全球臭氧 层遭到不同程度的破坏，北极上空臭氧层变薄，南极上空出现臭氧空洞。
（2） 水污染 随着土业的发展和人口的增长，将产生越来越多的工业废水和城市生活污 水，这样势必造成水资源的严重污染。目前水体污染主要包括有机污染物污 染和无机污染物污染。 a 有机污染物污染：主要是由于各种工业废水排入水体，以及农药的农田 径流、大气沉降、降水等面源污染物进入水体，使地表水源遭受多种有机污 染物的污染，当人们饮用这种被污染的水时会得各种疾病。近年来河流、湖 泊的“富营养化”引起各力面专家的重视，它主要是排人江河、湖泊的氮、 磷等营养物质造成的。 b 无机污染物污染：主要指重金属污染。在采矿、冶炼及金属表面精加工 等工业中产生的重金属废水是其主要污染源。重金属(如汞、镉、铅、铬等) 在水体中不能被微生物降解，但能发生多种状态之间的相互转化以及分散、 富集过程。在物质循环过程中，通过食物链进人人体，给人类身体健康造成 严重威胁。
时期。随着环境问题的发展和人类对它的进一步认识，环境科学及其各分
支学科也将不断地充实、丰富和完善。
环境工程学是环境科学的一个分支，它是在环境污染不断加剧以及控制污染 日益迫切的形势下发展起来的。它的任务就是通过工程技术措施，控制环境污 染、改善环境质量，保护和合理利用自然资源，保持良好的生态平衡，以保障 人类的生存。 随着工农业及交通运输业和城市建设的迅速发展，排入环境的废气、废水、 废渣的数量越来越多，这些污染物对我们人类身体健康已构成严重威胁。因此， 人类为了生存．开始运用工程技术措施来防治环境污染，如运用了土木工程、 卫生工程、化学工程和机械工程等学科知识，解决废水、废气、固体废弃物、 噪声等污染问题，使单项治理技术有了较大的发展，逐渐形成了治理技术的单 元过程。随着人类生产和生活的进一步发展，环境污染从分散的点或局部污染 发展成为广泛的区域性污染，从而逐渐走区域性防治道路。 环境工程主要包括大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废弃物防治工 程和噪声防治工程等。环境工程学还研究环境污染综合防治的方法和措施，以 及利用系统工程方法，从区域和整体上寻求解决环境问题的最佳方案
人体对致病因索引起的功能损伤有一定的代偿能力。在疾病的发展过 程中，有些变化是属于损伤性的，有些变化是属于代偿性的，两者同时
存在。当代偿过程较强时，机体可以保持相对稳定，暂不出现疾病的临
床症状。如果致病因素停止作用，机体便向恢复健康的方向发展，但代 偿能力是有限的，如果致病因索继续作用超出了代偿能力，从而机体病
体内物质同地壳物质保持平衡。环境污染使环境中某些化学物质增加，
或出现原来没有的新合成物质，破坏了人与环境的对立统一关系，引起 人机体的疾病，甚至死亡。 由于环境污染与人体健康之间的关系，那么上述谈到的大气、水、土、 噪声等污染是如何作用于人体机体的呢？这就是本节要探讨的个问题。
1 环境致病因索及其对人体的作用 空气、水、土壤及食物是环境中与人类相关的四大要素，这些要素 遭到污染后，它们将直接或间接地对人体健康产生影响。这种能对人
社会环境是指人类生活的社会制度和上层建筑，它是人类在物质资料
生产过程中，为共同进行生产而组合起来的生产关系的总和。
这里的环境问题主要指自然环境。需要特别指出的是，随着人类社会 的发展、环境的概念也在变化。以前人们往往把环境仅仅看做是单个物
理要素的简单组合，而忽视了它们之间的相互作用关系。进入20世纪70