环境科学与工程概论

环境科学与工程概论整理
一、环境的基本特征
1.整体性与区域性；
2.变动性与稳定性；
3.资源性与价值性。

二、环境污染按来源分类
1.工业污染；
2.农业污染；
3.交通运输污染；
4.生活污染等。

三、环境保护的基本内容
1.保护和改善环境质量，保护居民的身心健康，防治机体在环境污染影响下产生遗传变异和退化；
2.合理开发利用自然资源，减少或消除有害物种进入环境，以及保护自然资源、加强生物多样性保护、维护生物资源的生产能力，使之得以恢复和扩大再生产。

四、一次能源、二次能源
1.一次能源是指从自然界直接取得，而不改变其基本形态的能源，有时也称初级能源，可分为常规能源和新能源；
2.二次能源是指经过加工，转化成另一种形态的能源，包括电力，煤气，汽油等。

五、可再生能源
可再生能源能够不断得到补充供使用的一次能源，例如太阳能，风能，生物质能，海洋能，地热能，水力等（不可再生能源是须经地质年代才能形成而短期内无法再生的一次能源，是人类目前主要利用的能源）。

六、生态学的任务
生态学的基本任务是研究生态学规律，探讨生态自然保护的原则和机制，以减少对生态环境的人为破坏，合理和综合利用各种自然资源，协调生态环境的社会效益、经济效益和生态效益，促进生态平衡的可持续发展。

（生态学是一门综合性强的学科，是研究生命系统和环境系统之间相互作用过程及其规律的科学）
七、一次污染物、二次污染物
1.一次污染物是指从污染源直接排出的原始物质，且进入大气后其性态没有发生变化；
2.二次污染物是指由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分，或几种一次污染物之间，发生了一系列的化学变化或光化学反应，形成了与原污染物性质不同的污染物（例如硫酸烟雾和光化学烟雾，毒性一般比一次污染物强）。

八、化学烟雾的类型
1.硫酸型烟雾：伦敦型烟雾，还原型烟雾，主要出现在冬季；
2.光化学烟雾：洛杉矶烟雾，氧化型烟雾，主要出现在夏季。

九、选择性非催化还原法脱硝的原理
在900~1100℃温度范围内，在无催化剂时，氨或尿素等氨基还原剂可选择性地把烟气中的NOx还原为N2和H2O，基本上不与烟气中的氧气作用。

氨(NH
3)为还原剂时
尿素((NH
2)2CO)为还原剂时
温度超过1100℃时，会生成NO ，
十、袋式除尘器的作用机制
1.筛分作用；
2.惯性碰撞作用；
3.扩散作用；
4.静电作用；
5.重力沉降作用。

十一、湿式石灰石-石膏法脱硫的原理和特点
1.原理：湿式石灰石-石膏法脱硫是用含石灰石的浆液洗涤烟气，以中和（脱除）烟气中的SO2，形成的产物为石膏；
2.特点：SO2的脱除率高。

效率可达90%以上，能适应大气量、高浓度SO2烟气的脱硫。

十二、汽车尾气三效催化转化器的作用
利用铂（催化氧化反应）和铑（催化还原反应），将汽车尾气中的有毒成分CO，NO x，碳氢化合物等催化转化为无毒的N2，H2O，CO2等排放，属于机外净化。

主要反应：
十三、SCR脱硝过程中用的还原剂
还原剂为NH3（SCR是指选择性催化还原法，“选择性”是指氨选择性地与NO x反应而不是被氧气氧化为N2、N2O或NO，目前催化剂主要有三种：贵金属催化剂、金属氧化物催化剂和沸石催化剂。

）
十四、废水厌氧生物处理的基本过程
在无氧条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌等多种微生物共同作用，对有机物进行生化降解生成CH4和CO2的过程。

第一阶段：水解和发酵（复杂有机物在微生物（发酵细菌）作用下进行水解和发酵，多糖先水解为单糖，在通过酵解途径进一步发酵成乙醇和脂肪酸等。

蛋白质则先水解为氨基酸，在脱氨基作用产生脂肪酸和氨）；
第二阶段：产氢、产乙酸（酸化阶段）（在产氢产乙酸菌的作用下，将乙醇和脂肪酸等水溶性小分子转化为乙酸，H2和CO2）；
第三阶段：产甲烷阶段（甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和（H2+CO2）等基质转化为甲烷。

注：影响厌氧生物处理的主要因素：1.温度；2.pH值；3.负荷；4.碳氮比；5.有毒物质。

十五、活性污泥的特点
活性污泥是以细菌、原生动物和后生动物所组成的活性微生物为主体，此外还有一些无机物、未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。

特点：1.含水率高，达99.9%以上，相对密度接近1；2.结构疏松，表面积巨大，对有机污染物有着强烈的吸附凝聚和氧化分解能力；3.在条件合适时，活性污泥还具有良好的自身凝聚和氧化分解性能，大部分絮凝体在0.02~0.2 mm范围内。

注：活性污泥法是以废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中的有机污染物。

十六、影响污水活性污泥法处理效果的因素
1.溶解氧；
2.温度；
3.营养物质；
4.pH值；
5.有毒物质。

十七、废水还原处理法
1.常用的还原方法或药剂：铁屑或铁－炭过滤法、硫酸亚铁、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠(Na2S2O5) 、水合肼N2H4•H2O 等；
2.作用：去除重金属、有机物、脱色、改变有机物形态。

例：铁屑除汞：Fe + Hg2+ -→ Fe2++ Hg↓ 2Fe + 3Hg2+ -→ 2Fe3++ 3Hg↓
硫酸亚铁除铬：含铬(Cr6+)废水先用FeSO4将Cr6+还原为Cr3+，再用石灰将Cr3+变为Cr(OH)3，沉淀除去。

H2Cr2O7 + 6 FeSO4 + 6 H2SO4 -→ Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + H2O
2H2CrO4 + 6 FeSO4 + 6 H2SO4-→ Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 8H2O
Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 -→ 2Cr(OH)3↓ + 3CaSO4
十八、气浮法水处理
描述：将空气通入污水中，并以微小气泡形式从水中析出成为载体，污水中相对密度接近于水的微小颗粒状的污染物质（如乳化油）黏附在气泡上，并随气泡上升至水面，形成泡沫---气、水、悬浮颗粒（油）三相混合体，从而使污水中的污染物质得以从污水中分离出来（根据气泡产生方式分为电解气浮、布气气浮和溶气气浮法等）。

过程：气泡产生、气泡与颗粒（固体或液滴）附着以及上浮分离。

必要条件：水中必须提供足够数量的直径一般为15-30μm的微细气泡；必须是目标物呈悬浮状态或具有疏水性质，从而附着气泡上浮。

应用：适用于去除密度较轻的絮体及废水中的纤维，对低浊度低温水的处理效果较好，净水效率高，排泥方便。

十九、反渗透法水处理
（淡水和浓水用一种半渗透膜隔开时，淡水中的水会通过膜自动地渗透到浓水一侧，渗透的推动力是渗透压，在达到某一高度后渗透停止，达到平衡状态，称为渗透平衡，此时膜两侧的液位差称为渗透压(π)。

）
定义：当在浓水侧施加一个外部压力P(P>π),使浓水中的水渗透到淡水中去，这种现象成为反渗透。

两个条件：有一种高选择性和高渗透性的半透膜、操作压力必须高于溶液的渗透压。

工艺流程：1.预处理；2.膜分离；3.后处理。

二十、我国固体废物分类
1.工业固体废物（指在工业、交通等生产过程中产生的固体废物）；
2.危险废物（泛指除放射性物质以外，具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性、浸出毒性和感染性，因而可能对人类的生活环境产生危害的固体废物）；
3.城市垃圾（指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动产生的固体废物以及法律、行政法规固定视为城市生活垃圾的固体废弃物）。

二十一、固体废物资源化的原则
原则：1.必须在技术上是可行的；2.应能获得较高的经济效益；3.应尽可能在固体废物排放源附近实施，以节省存放运输等方面的投资；4.资源化产品应当符合国家相应产品的质量标准。

（基本途径：1.提取各种金属；2.生产建筑材料；3.生产农业肥料；4.回收能源；5.取代某种工业原料。

固体废物资源化的内容：1.物资回收；2.物质转化；3.能量转换）
二十二、城市垃圾资源化利用的主要途径
1.城市垃圾的能量转换（即垃圾焚烧发电，热解，气化，沼气化等途径）；
2.废旧物资回收（纸类，塑料，金属，玻璃等）；
3.城市垃圾的物质转换（有机物堆肥，废旧橡胶和废塑料的回收再生产）。

二十三、固体废物污染控制原则
1.减量化（定义：通过适当的途径减少固体废物的数量和体积；途径：首端预防和末端控制）；
2.无害化（定义：通过物理、化学或生物方法，进行无害或低害的安全处理、处置，达到对废弃物的消毒、解毒或稳定化、固化，防止并减少固体废弃物的污染危害。

固体废弃物无害化处理处置技术是固体废物最终处置技术，是解决固体废物污染问题较彻底的技术方法）；
3.资源化（定义：从固体废物中回收有用的物质和能源，同时还是固体废弃物减量化和无害化的重要途径，是固体废弃物最有前途的处理和处置方式；内容：1.物资回收；2.物质转化；3.能量转换）。

二十四、固体废物的土地耕作处置
定义：土地耕作是指利用表层土壤的离子交换、吸附、微生物降解以及渗滤水浸出、降解产物的挥发等综合作用来处置固体废物的一种方法；应用：处置盐含量低、不含毒物、易生物降解的有机固体废物；优点：工艺简单、费用低廉，能改善土壤、增加肥效等。

二十五、固体废物厌氧消化处理的影响因素
1.原料配比（碳氮比20-30）；
2.温度；
3.pH值（pH值=6.8至7.5）。

二十六、环境管理
定义：运用经济、法律、技术、行政、教育等手段，限制人类损害环境质量的行为，通过全面规划使人类与环境相协调、经济发展与环境相协调，达到既要发展经济满足人类的基本需求，又不超过环境的允许极限。

（环境是经济发展的物质基础，环境对生产有制约作用，经济技术发展为环保和改善环境质量提供条件）；
实质：以限制人类损害环境质量，实现经济发展与环境协调为目的，以经济、法律、技术、行政等为手段的管理体制和行为；
内容：范围划分：1.资源管理；2.区域环境管理；3.部门环境管理。

性质划分：1.环境计划管理；2.环境质量管理；
3.环境技术管理（三者相互关联、交叉渗透）。

二十七、环境技术管理
定义：环境技术管理至以可持续发展为指导思想，通过制定技术发展方向、技术路线、技术政策、通过清洁生产工艺和污染防治技术，以及通过制定技术标准、技术规程等以协调技术经济发展与环境保护的关系，使科学技术的发展，既能促进经济不断发展，又能环境质量不断得到改善。

二十八、“三同时”制度
定义：“三同时”制度是指新建、改建、扩建项目和技术改造项目以及区域性开发建设项目的污染治理设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的制度。

意义：“三同时”制度与环境影响评价制度相辅相成，是防治新污染和破坏的两大“法宝”，是我国环境保护法预防为主基本原则的具体化、制度化、规范化，是加强开发建设项目环境管理的重要措施，是防止我国环境质量继续恶化的有效的经济办法和法律手段。

（注：“三同时”制度1973年提出，1979年作为强制性制度确定下来，1998年对此进行了更加具体和明确的规定）二十九、环境标准分类
按标准发布权限划分：1.国家环境标准（由国务院环境保护行政主管部门组织制定）；2.地方环境标准（优先于国
家标准）；3.国家环境保护行业标准（由国家环保局制定）。

三十、可持续发展原则
1.公平性原则（各种主体在使用资源与环境的需求上具有平等的权力，包括本代人之间的公平性和代际之间的公平性）；
2.持续性原则（资源的永续利用和生态环境的可持续性）；
3.共同性原则（人类共同促进自身之间和自身与自然之间的协调）。

（注：可持续发展是既能够满足当前的需要又不危机下一代满足其需要的能力的发展）
三十一、循环经济的基本原则
3R原则：减量化（reduce）、再使用（reuse）和再循环（recycle）；
注：循环经济定义：在经济发展中，遵循生态学规律，将清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费等融为一体，实现废物减量化、资源化和无害化，使经济系统和自然生态系统的物质和谐循环，维护自然生态平衡。

三十二、清洁生产的含义
1.清洁生产的目标是节约能源、降低原材料消耗、减少污染物的产生量和排放量；
2.清洁生产的基本手段是改进工艺技术、强化企业管理，最大限度地提高资源、能源的利用率和改变产品体系，更新设计方法，争取废物最少排放即将环境因素纳入服务中去；
3.清洁生产的方法是排污审计，即通过审计发现排污部位、排污原因，并筛选消除或减少污染物的措施及产品生命周期分析；
4.清洁生产的终极目标是保护人类与环境，提高企业自身的经济效益。

三十三、清洁生产的内容
1.清洁能源：包括常规能源的清洁利用，可再生能源的利用，新能源的开发，各种节能技术如城市煤气化、乡村沼气化利用等；
2.清洁原料：尽量少用或不用有毒有害及稀缺原料，利用二次资源作原料；
3.清洁生产过程：生产无毒无害的中间产品，减少副产品，选用少废、无废工艺和高效设备，减少生产过程中的各种危险因素，提高物料的再循环，使用简便可靠的操作和控制，完善管理等；
4.清洁产品：生产和使用不危害人体健康和生态环境，包装合理、易回收、复用、再生、处置和降解；使用终结后无毒、无害，可回收或可降解，不对环境造成不良影响。

三十四、ISO14000系列标准的基本要点
1.将尾端污染治理转为全过程的污染控制；
2.强调建立完整的环境管理体系，纳入总体管理；
3.预防污染必须持续改进提高，不能一劳永逸；
4.处理任何一件事都要讲究程序，做到文件化；
5.以现行环保法规为依据，重在环境因素控制。

三十五、原子经济反应和绿色化学原理
理想原子经济反应是使原料分子中的原子百分之百转化为产物，不产生废物或副产物，实现废弃物的“零排放”。

绿色化学定义：用化学技术和方法去减少或消灭那些对人类健康和环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂的生产和应用。

绿色化学的核心是利用化学原理从源头上消除化学工业对环境的污染，其理想是采用“原子经济”反应，实现废物的零排放；同时也不采用有毒、有害的原料、催化剂和溶剂，并生产环境友好的产品。

绿色化学的研究原则：1.预防环境污染；2.原子经济性；3.无害化学合成；4.设计安全化学品；5.使用安全溶剂和助剂；6.提高能源经济性；7.使用可再生原料；8.减少衍生物；9.新型催化剂开发；10.降解设计；11.预防污染中的实时分析；12.防止意外事故发生的安全工艺。

提高化学反应原子经济性的途径：1.开发新催化材料改变合成方法；2.采用新的合成原料；3.采用新的反应加工途径。