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環保工程

環保工程

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環保工程:

       環境工程(Environmental Engineering)是研究和從事防治環境污染和提高環境質量的科學技術。環境工程同生物學中的生態學、醫學中的環境衛生學和環境醫學,以及環境物理學和環境化學有關。由于環境工程處在初創階段,學科的領域還在發展,但其核心是環境污染源的治理。


主要有水體污染控制、生活用水供給、大氣污染控制、固體廢物處置等。


水體污染控制

       水體的污染并沒有嚴格的定義和固定不變的標準。可以要求水體水質:①維持自然狀態;②符合飲用水原水要求;③適于魚類的生存和繁殖;④適于農業灌溉;⑤適于游泳和其他水上文體活動;⑥符合各種工業用水原水的要求;⑦不呈現不潔狀態等。對于這些水體的水質,許多國家都規定有具體的要求。中國頒布有《地面水環境質量標準》,作為控制水體污染的依據。水體污染源主要來自生活污水、工業廢水、農業廢水和降水引起的地面徑流;濱海地區的地下水體,還有海水入侵。水體污染物主要有:①病原體,如病菌、病毒和寄生蟲卵等;②來源于動植物的有機物,如動植物排泄物、動植物殘體、機體的組分等,它們在水體中的細菌作用下消耗溶解氧;③植物養料,主要有氮、磷化合物,將使潺湲的水體出現富營養化;④有毒有害的化學品,如含氯農藥(DDT、六六六等)、表面活性劑、重金屬鹽類、放射性物質等;⑤其他,如油脂、酸、堿、溫水,懸浮物等(見廢水水質)。進入水體的污染物,有些在微生物的作用下能夠降解,如生活污水中有機物,在細菌的作用下大多轉化為重碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽等無機物;有些不能降解,如大多數無機污染物。水體的降解作用、稀釋作用和周圍環境的換質作用(如從水面上的空氣中吸收氧),使得受污染的水體水質趨于復原的能力,稱為自凈能力。當污染物量不超過自凈能力時,水體基本上維持正常狀態;當超過自凈能力時,水體就會呈現不潔狀態。
       水體污染的控制措施,除加強污染源的管理,以降低廢水量和污染量外,政府應制定和頒布法規以控制廢水的排放,如中國政府制定和頒布了《中華人民共和國水污染防治法》、《工業“三廢”排放試行標準》等法規。城鎮應建設完善的排水管系和廢水處理廠,并制定和實施管理制度。工業布局和工藝要考慮環境要求。生產廢水必須處理后出廠(見工業廢水治理),廢水再用,特別是建立廢水灌溉系統,是防止廢水污染水體的有效途徑。


生活用水供給

       飲用水的品質直接影響人體健康。城鎮應建設完善的給水系統,向居民供應符合《生活飲用水衛生標準》的飲用水(見用水水質)。給水水源的嚴格保護、原水的完善處理(見給水處理廠)和給水管網的精心養護(見給水管網養護)是確保供水水質優良的有力措施。


大氣污染控制

       大氣污染對不同范圍內的大氣質量要求是不同的。空曠地區應當保持空氣的自然質量。城區的空氣應當有較高的質量。污染源的局部空間特別是車間內部空氣質量的要求可以低些,但不應危害工作人員或居民的健康。中國頒布了《大氣環境質量標準》、《工業企業設計衛生標準》等規章以便控制大氣污染。大氣污染有局部性的,如室內污染、個別煙囪的污染;有地區性的,如城市交通污染。由于空氣是流動的,局部性的污染可以成為地區性的,地區性的污染范圍擴展后,甚至成為全球性的。

       大氣污染會造成降塵量增加,能見度降低,樹木生長不良,甚至枯萎。但是,最主要的危害是影響人類健康,輕則致病,重則死亡。由大氣的硫污染引起的1952年倫敦煙霧事件,造成4000人死亡。大氣污染引起的酸雨,傷害植物,腐蝕建筑物,受害面積較廣,正引起嚴重關注。
       大氣污染源主要是礦物燃料(煤、石油、燃氣)的燃燒。某些工業生產過程排放的污染物也污染大氣,但一般只影響附近地區。大風和車輛行駛造成塵土飛揚,有時也污染大氣(見交通工程)。火山爆發是另一個污染源。
       大氣污染物主要有:①煙塵。一切非氣態污染物的統稱,也稱顆粒物,主要是粉塵和煙。粉塵一般來自表土。煙是不完全燃燒的產物,主體是碳粒,吸附有其他雜質。煙塵的危害是降低大氣的一般質量和能見度。但是,加鉛汽油燃燒時形成的鉛粒和工業生產中的粉塵和煙霧,可以直接致病。②一氧化碳。燃料燃燒不完全的產物,是無色、無臭、有毒的氣體,略輕于空氣,擴散較快。在交通繁忙的城市,地面空氣中的一氧化碳來自汽車,濃度有時高達10~100ppm,而在濃度為10ppm的空氣中生活8小時,就可能影響人們的精神活動。③二氧化硫。含硫礦物燃料燃燒的產物。在中國主要來自燒煤的鍋爐和爐灶。腐蝕器物,刺激呼吸道。用煙囪向高空擴散時,常氧化為三氧化硫,形成硫酸或硫酸鹽,溶入雨滴,會出現pH值低于5的酸雨。④氮氧化物。一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物是燃料在高溫下燃燒的產物,大氣中的氮在高溫下能氧化成一氧化氮,進而轉化為二氧化氮。氮氧化物在大氣光化學反應中是反應物,濃度高時直接影響健康。⑤碳氫化合物。一般是汽油燃燒不完全的產物。濃度較低不直接危害健康,但在大氣光化學反應中是反應物。⑥光化學反應氧化劑。在陽光照射下氮氧化物和碳氫化合物的反應產物,臭氧、一氧化氮、二氧化氮、過氧乙酰硝酸酯(PAN)、甲醛、丙烯醛、硝酸等的混合體,是二次污染物。它們的污染參數是總氧化劑。含光化學反應氧化劑的煙霧稱光化學煙霧,曾造成嚴重危害,對健康的綜合影響尚在研究中。濃度在約0.1ppm就有刺激眼膜和呼吸道的癥狀。此外,硝酸可能是造成酸雨的另一個因素。⑦二氧化碳。在通常情況下大氣中的二氧化碳,由于植物的光合作用和生物的呼吸作用,濃度一般處于平衡狀態。然而日益增加的礦物燃料燃燒量使大氣中的二氧化碳濃度呈上升趨勢。由于二氧化碳有溫室效應,有人認為有可能引起地球大氣平均溫度增加、極冰融化,造成嚴重的環境問題。
       大氣污染的控制措施,造林和城市綠化有助于大氣質量的改善,營造防風林帶可以防止塵土擴散。但大氣污染的防治主要在于:①能源革新。有可能時,用無污染能源(太陽能、風能、地熱水能、電能和蒸汽),或低污染能源(燃氣和油類)替代煤。煤的分配也要顧及污染控制,低硫煤應分配給爐灶和小型燃燒設備,較易采用防止污染措施的大型燃燒設備應分配含硫較高的煤。含硫高的燃料可用脫硫技術降低硫含量。燃氣的脫硫技術見城市燃氣凈化。②設備和操作的革新。革新除塵設備有助于煙塵量的降低,提高燃燒設備的效率可以降低一氧化碳和碳氫化合物的污染量。火焰溫度的控制,可以減少氮的氧化和二氧化碳的分解。汽車廢氣污染的防治主要依靠革新汽車的燃燒系統,已進行了大量的研究,仍在不斷革新中。汽車廢氣中的鉛粒只有不用加鉛汽油才能消除。③廢氣處理。是大氣污染防治的最后手段。煙氣中的粉塵可以用過濾、洗滌、離心分離、靜電沉降、聲波沉降等方法與氣流分離。去除煙氣中的二氧化硫有多種方法:將石灰石粉末吹入燃燒室,與二氧化硫化合成灰分;用堿性物質吸收或吸附二氧化硫,然后利用;在催化劑作用下燃燒煙氣,使二氧化硫轉化為三氧化硫、煙氣冷卻時與冷凝水結合為硫酸。煙氣中的氮氧化物也可用化學方法去除。


固體廢物處置

焚化
       固體廢物的處置方法有掩埋、焚化或加工利用。焚化也可以看作是一種處理方法。因為灰燼仍要處置。固體廢物特別是垃圾的收集和儲放既要花錢少,又要不影響環境衛生。①農業固體廢物(秸稈、畜糞)一般都是有機物,中國農村歷來用作飼料、燃料和肥料。2010年以來,用沼氣發酵法處理農業固體廢物。沼氣是清潔方便的燃料,殘渣是良好的肥料。工業固體廢物量少時,常作為垃圾處理。量多時,先考慮利用(見工業廢渣及其應用);無法利用時才掩埋或焚化。有毒有害的廢物掩埋前要經過無害化處理,無法處理的密封后掩埋。③城市垃圾是城市中固體廢物的混合體。在中國,廚房剩余物質習慣上和垃圾分別收集,用于喂豬和肥田。處置垃圾的方法主要是掩埋,少數焚化,也用于堆肥。掩埋包括填地、填坑、改沼澤地為場地和棄之于海。棄海即使未見不良后果,遠期堪慮。以往掩埋垃圾和簡單的傾棄相近,繼續污染環境并造成鼠患。要求每日傾棄的垃圾當天用泥土掩蓋并壓實,稱衛生掩埋。垃圾掩埋場綠化后,經過10年或更長的時間可在上面建房。掩埋場上可用衛生掩埋法造假山,可增加垃圾掩埋量,美化環境。采取廢舊物資回收措施,可以減少垃圾的數量。
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