环境工程的发展及展望

环境工程技术及人类意识的进步

骆沁沁20914133 环工所

摘要：本文从科学技术、人类社会意识入手，简介了为保护我们共同的家园——地球，人们不断研究新方法、改进技术，组合各种环境保护工艺，以换回我们的青山绿水，达到可持续发展的目的。环境工程的发展，不仅是技术的进步，更是人类环保意识不断提高的结果：只有好好保护环境，才有经济发展、社会发展的后续壮大。

关键词：环境工程，技术，环保意识

创新点：将环境工程进展与人类意识结合，提出环境保护和改观不仅是技术上的问题，更是人类意识进步的结果。展现几十年来人们对生活环境要求的提高，法律意识的提高及对地球环境的不断深入认识。

“在美国中部有一个城镇，这里的一切生物看来与其周围环境生活得很和谐。这个城镇坐落在像棋盘般排列整齐的繁荣的农场中央，其周围是庄稼地，小山下果园成林。春天，繁花像白色的云朵点缀在绿色的原野上：秋天，透过松林的屏凤，橡树、枫树和白桦闪射出火焰般的彩色光辉，狐狸在小山上叫着，小鹿静悄悄地穿过了笼罩着秋天晨雾的原野。沿着小路生长的月桂树、夹竹桃和赤杨树以及巨大的羊齿植物和野花在一年的大部分时间里都使旅行者感到目悦神怡。即使在冬天，道路两旁也是美丽的地方，那儿有无数小鸟飞来，在出露于雪层之上的浆果和干草的穗头上啄食。郊外事实上正以其鸟类的丰富多彩而驰名，当迁徒的候鸟在整个春天和秋天蜂拥而至的时候，人们都长途跋涉地来这里观看它们。另有些人来小溪边捕鱼，这些洁净又清凉的小溪从山中流出，形成了绿荫掩映的生活着鳟鱼的池塘。”这是蕾切尔·卡逊的《寂静的春天》里描写的一个未受污染的优美、干净、和谐、充满生气的小镇。但由于多年有机杀虫剂DDT的喷洒，“神秘莫测的疾病袭击了成群的小鸡，牛羊病倒和死亡。到处是死神的幽灵，农夫们述说着他们家庭的多病，城里的医生也愈来愈为他们病人中出现的新病感到困惑莫解。不仅在成人中，而且在孩子中出现了一些突然的、不可解释的死亡现象，这些孩子在玩耍时突然倒下了，并在几小时内死去。一种奇怪的寂静笼罩了这个地方。”鸟儿没了，果树不开花了，庄稼不出苗了······寂静的春天来了，生机勃勃、姹紫嫣红的春天消失了······

《寂静的春天》首次提到了因为人类科学技术发展而引起的环境问题，其严峻的结论犹如旷野中的一声呐喊，在社会上引起极大的震荡。正是这篇文章提出的警告唤醒了广大民众，人们就此开始关注环境问题。

经过几十年来（《寂静的春天》发表于1962年）研究人员的不懈努力，环境保护方面的技术取得了极大进展。

环境问题其实分为两大类：环境破坏，环境污染与干扰。前者指人类社会活动产生的有关环境效应导致了环境结构与功能的变化，对人类的生存与发展产生不利影响。后者指有害物质或能量进入环境，破坏了环境结构与功能，影响人类的生存与发展。一般而言，环境治理分为三大块：水环境，大气环境，土壤。

人们最先关注的水环境污染。由于近代工业的不断发展，造纸废水、印染废水、电镀废水等等不经处理就大量排入河流湖泊，使自然水体中各种物质均严重超标，导致饮用水严重缺少，严重影响了人类的生产生活。目前世界上近1/4人口处于缺水区，1/3人口生活于饮用水不达标区，情况已十分严重。一般废水的处理方法大致可分为物理法、化学法、物理化学法及生物法。按照处理程度，废水处理方法可分为三级：一级处理是除去废水中的漂浮物、悬浮物及其他固体物，这一步骤为预处理，净化程度不高；二级处理可以大幅度去除废水中悬浮物、有机污染物、金属污染物，此时基本具备排放标准；三级处理又称深度处理，进一步处理二级处理未能去除的部分污染物。

对于大气污染，一直以来关注的是氮氧化物及硫氧化物的排放，因为它们经过在大气中的不断反应、转化，最终会形成光化学烟雾、酸雨等，这些经过沉降，进入水体和土壤，引起水体污染和土壤污染。因此，目前的技术主要是针对氮氧化物及硫氧化物的减排技术：脱硫技术、脱氮技术。简单而言，均包括吸收法、吸附法、催化反应法。此外，空气中颗粒物浓度水平也是备受关注的焦点，我国在此方面的技术要求稍显不足，有待进一步加强。

土壤污染主要由污水灌溉、固体废弃物利用、农药和化肥施用及大气沉降引起，会引起土块板结、肥力下降等问题，导致粮食产量下降、产出有毒有害粮食等事件。已经污染的土地可根据实际情况进行改良：改变耕作制度、施加改良剂、采用农业生态工程措施、或者采取工程措施。工程措施主要有客土、换土、去表土、热处理、电化法等，是一种最为彻底、稳定、治本的措施，但投资太大，有待于研究新技术。

随着科学技术的飞速发展，作为新兴学科的环境工程的技术也在不断改进进步之中。科学的研究，一部分是纯理论的研究，但大部分还是会应用于具体的领域。激光对于我们来说已不是个陌生的名词，其特有的聚焦作用，被用于检测器，锁定物质，检测物质；紫外光，以其特有的高能量而闻名，科学家们利用其能量来降解污染物，大大提高了分解速度；纳米材料，以小著称，因其很小而表面积巨大，研究人员根据这一性质将其制成催化材料，既起到加快污染物反应分解的作用，又能作为吸附材料，极大地增加了分解效率。

下面仅以人工湿地技术的发展结合人类意识的进步做一说明。

湿地是“天然或人工的长久或暂时性的沼泽地、湿原、泥炭及水域地带，静止或流动的淡水、半咸水(低潮时不超过6m)的水域”。人工湿地(Constructed Wetland)是一种人工建造和监督控制的与沼泽类似的地面，其通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来设计和建造，并利用这3种作用的协同关系，对废水进行处理。

按照系统布水方式或系统中流动方式分为：表面流人工湿地、水平潜流式人工湿地和垂直流人工湿地。其中，表面流人工湿地是最早的类型，其流态与自然湿地接近，有利于废水的自然复氧，但处理效果不理想，不能充分利用填料及植物根系的作用，容易生长蚊蝇，产生臭味，影响景观，因此目前已经逐渐淘汰。潜流式人工湿地后于表面流出现，其主要特点是废水在填料下流动，可以充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其他作用处理污水，卫生条件好，是目前应用最为广泛的湿地流态。立式垂直流流人工湿地的水流形态综合了前两者的特点，但建筑要求较高，也容易生长蚊蝇，目前采用也不多。

随着经济的发展和人们生活水平的提高，需要美好居住环境的呼声越来越高，而人工湿地污水处理系统以其投资低、出水水质好、夏季抗雨水冲击力强、增加绿地面积、改善和美化生态环境、操作简单、维护和运行费用低廉等优点，十分符合21世纪提倡的生态、绿色、可持续发展、节约型等观念，因此，城市人工湿地应运而生。城市人工湿地，顾名思义，就是结合城市特点，在城区设置的人工湿地，其特殊在于因为人工湿地的大与卫生条件的制约，其往往设于郊区，而设于城区后，大家不仅要考虑功能，更要考虑美观，与城市文化相呼应。其中人工湿地公园的建设为一大凸现。

在我国，人工湿地城市公园建设最为成功的例子是成都活水公园，该园由中、美、韩三国水利、园林、环境、雕塑等专家共同设计，精心建造而成，是目前世界上第一座以水为主题的城市生态环保公园。活水公园逐步成为与大都市园林建设相结合，集观赏、娱乐和污水处理于一体的旅游景点，其显著的生态环境效益和极强的观赏性，为城市带来巨大的外部效应和乘数效应，对于提升城市品质，扩大知名度有着深层次的意义。活水公园由于其在生态、美学、文化、教育功能上的完美结合获得了包括1998年联合国人居奖在内的多项国际奖项。

环境工程技术的发展不仅仅是技术层面的进步，体现的更是人类环保意识的提高。近年来，在党中央、国务院的正确领导下，各地、各部门深入贯彻落实科学发展观，把污染减排作为调整经济结构、转变发展方式的重要突破口，推动力