環(huán)境工程講義

1、環(huán)境問題是由于人類活動(dòng)作用于周圍環(huán)境所產(chǎn)生的“公害”問題（教材）。廣義：自然力或人力引起生態(tài)平衡破壞，最后直接或間接影響人類的生存和發(fā)展的一切客觀 存在的問題。狹義：由于人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)，使自然生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，反過來影響人類的生存和發(fā) 展的一切問題。環(huán)境問題不等同于環(huán)境污染環(huán)境問題研究方法監(jiān)測(cè)一目測(cè)一人造衛(wèi)星遙感技術(shù)一化學(xué)分析技術(shù)水質(zhì)模型用于水體模擬環(huán)境是以人類為主體的外部世界，是作用于人類這一客體的所有外界力量的總和。環(huán)境一般可分為自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。自然環(huán)境是指環(huán)繞于我們周圍的各種自然因素的總和，即大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈等 幾個(gè)自然圈所組成。社會(huì)環(huán)境是指人類社會(huì)為了不斷提高自己

2、的物質(zhì)和文化生活水平而創(chuàng)造的環(huán)境，如工業(yè)、房 屋、娛樂場(chǎng)所、文化古跡和風(fēng)景游覽區(qū)等。生物圈：地球上的一切生物，其中包括人類，都生活在地球的表面層，人們把這個(gè)生物有機(jī) 體生存在其中的地球表面層稱為生物圈。它的范圍是從海平面以下深約11公里（太平洋最 深處）到海平面以上十幾公里。太陽光能 液態(tài)水 適宜的溫度生態(tài)系統(tǒng)：在一定的空間里，生物與生物之間，生物與環(huán)境之間，密切聯(lián)系，彼此影響，相 互適應(yīng)，相互制約，并通過食物鏈進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換，這種生物與環(huán)境的結(jié)合體，叫做 生態(tài)系統(tǒng)。自然界是由各種各樣的生態(tài)系統(tǒng)組成的。生態(tài)平衡：任何一個(gè)正常的生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)總是不斷地進(jìn)行著，若在一定 的時(shí)

3、期內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)保持穩(wěn)定，這種平衡狀態(tài)就稱為生態(tài)平衡。生態(tài) 平衡包括結(jié)構(gòu)上的平衡、功能上的平衡以及能量和物質(zhì)的輸入、輸出數(shù)量上的平衡等，是一 種動(dòng)態(tài)平衡。什么是厄爾尼諾？“厄爾尼諾（El Nino）”現(xiàn)象是指南美赤道附近（約北緯4度至南緯4度，西經(jīng)150度至90 度之間）幅度數(shù)千公里的海水帶的增溫現(xiàn)象。目前把發(fā)生在中、東赤道太平洋地區(qū)大范圍的海水溫度升高，通常要持續(xù)一年以上的增溫現(xiàn) 象才稱為厄爾尼諾現(xiàn)象風(fēng)暴潮是指由于強(qiáng)烈的大氣擾動(dòng)（如強(qiáng)風(fēng)和氣壓驟變）所產(chǎn)生的海面異常升高現(xiàn)象。它若遇 上天文大潮的高潮，會(huì)使其影響的海域、特別是岸邊水位暴漲，海水侵入內(nèi)陸，造成巨災(zāi)。 海嘯是由水下

4、地殼錯(cuò)動(dòng)引起的大面積水面上升所產(chǎn)生的一列周期極長(zhǎng)的長(zhǎng)周期波，波的周期 長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)以上。港口航道和海洋工程所涉及到的環(huán)境問題水路陸路交通疏浚工程建設(shè)誘發(fā)影響環(huán)境保護(hù)的內(nèi)容保護(hù)和改善環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)人類身心健康，防止機(jī)體在環(huán)境污染影響下產(chǎn)生遺傳變異和退化 合理開發(fā)利用資源，保護(hù)自然環(huán)境，加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)，維護(hù)生態(tài)平衡和生物資源的生產(chǎn) 能力，恢復(fù)和擴(kuò)大自然資源再生產(chǎn)，飽障人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展大氣的組成恒定組分N2 O2 Ar及微量惰性氣體可變組分H2O CO2 O3來源：自然災(zāi)害，人為因素大氣分層：對(duì)流層、 平流層、 臭氧層對(duì)流層厚度約12km特點(diǎn)大氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈- 溫度隨高度的增加而降低，0.65OC

5、/100m受地面狀況和人為活動(dòng)影響顯著主要天氣現(xiàn)象發(fā)生大氣的溫度、濕度等氣象要素水平分布差異大對(duì)流層頂特點(diǎn)：溫度幾乎為等溫，可據(jù)此確定平流層頂?shù)奈恢米饔茫簩?duì)氣流有很大的阻擋作用，水氣、塵埃多聚集其下，能見度較差平流層特性溫度先隨高度的升高不變，從3035km起溫度隨高度迅速增加；-大氣多為平流運(yùn)動(dòng)，鉛直運(yùn)動(dòng)微弱，整個(gè)大氣層較穩(wěn)定；水汽、塵埃較少，云也少，在對(duì)流層頂上臭氧量開始增加，2225km濃度最大。中層（中間層）氣溫隨高度的增加而下降，最低降到-93度，是大氣中最冷的部分幾乎沒有水汽和塵埃，大氣透明度好，有相當(dāng)強(qiáng)烈的鉛直運(yùn)動(dòng)暖層一熱成層溫度隨高度增加，是大氣中溫度最高的層溫度日變化和季節(jié)變

6、化顯著，日夜溫差可達(dá)幾百度受太陽活動(dòng)的影響高緯地區(qū)出現(xiàn)大氣光學(xué)現(xiàn)象一極光分布帶電粒子稠密帶，使無線電波反射回地面逃逸層高度800km以外，氣體極為稀薄，氣體質(zhì)點(diǎn)難于被上層質(zhì)點(diǎn)接回氣象要素氣溫地面氣溫：一般指離地面1.5m高處，在百葉窗中觀測(cè)到的空氣溫度。氣壓氣濕：空氣濕度，反映空氣中水汽含量多少和空氣潮濕程度。風(fēng)云：由漂浮在空中的大量小水滴或小冰晶或二者混合物構(gòu)成。能見度逆溫輻射逆溫一天內(nèi)大氣層的溫度變化夜間地表散熱快全年可出現(xiàn)下沉逆溫空氣下沉壓縮增溫，出現(xiàn)在高壓區(qū)（夏季雨前）地形逆溫盆地、山脈背風(fēng)側(cè)，熱氣蓋在冷氣塘上平流逆溫冬季暖氣流侵入內(nèi)陸鋒面逆溫大氣的穩(wěn)定度及判據(jù)-絕熱過程：任意一氣團(tuán)與

7、外界無熱量交換時(shí)的狀態(tài)變化過程。- 干絕熱遞減率（Y d）: 一個(gè)干燥氣團(tuán)（未飽和濕氣團(tuán)）在大氣中絕熱上升100 m 時(shí)，溫度降低約1度，即Y d 10C/100mY 與 Y dY是環(huán)境中大氣溫度隨高度的變化，可以、 Y d超絕熱降溫率大氣穩(wěn)定度：整層空氣的穩(wěn)定程度，用于描述環(huán)境大氣層結(jié)對(duì)于其中作垂直運(yùn)動(dòng)的氣團(tuán) 起到什么影響的一種熱力性質(zhì)例如 空氣團(tuán)受到向上、向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，可能：返回原地一穩(wěn)定離開原位后加速移動(dòng)，遠(yuǎn)離趨勢(shì)一不穩(wěn)定不加速、不減速一中性 Y dY Y dY = Y d不穩(wěn)定大氣穩(wěn)定大氣中性大氣結(jié)論：Y越大，大氣越不穩(wěn)定，Y 0或=0是空氣對(duì)流發(fā)展的障礙。大氣穩(wěn)定度有明顯的日變化規(guī)

8、律，導(dǎo)致空氣質(zhì)量有相應(yīng)的日變化。空氣污染：指大氣的狀況。在這種狀況下，大氣中存在的某種物質(zhì)濃度超過正常值，并對(duì)人 類、動(dòng)植物和原材料產(chǎn)生不可測(cè)量的影響（教材）。重要污染物：碳?xì)浠衔铮℉C），CO, NOx，SOx，微粒物質(zhì)一次污染物：從各污染源排放的物質(zhì)-反應(yīng)性污染物：性質(zhì)不穩(wěn)定，與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，或促進(jìn)其他物質(zhì)反應(yīng)-非反應(yīng)性污染物次生污染物：與空氣成分混合，生成的新污染物如：臭氧、硫酸及硫酸鹽氣溶膠硝酸及硝酸鹽氣溶膠及一些中間產(chǎn)物湍流擴(kuò)散的基本概念定義：?jiǎn)蝹€(gè)煙團(tuán)在大小不等的湍渦作用下的擴(kuò)散稀釋過程渦團(tuán)與擴(kuò)散渦煙團(tuán) 煙團(tuán)膨脹，濃度降低渦煙團(tuán) 推動(dòng)煙團(tuán)移動(dòng)，本身增長(zhǎng)不大渦=煙團(tuán) 煙團(tuán)被撕裂變

9、形，擴(kuò)散迅速。影響大氣湍流擴(kuò)散的主要因素風(fēng)大氣穩(wěn)定層結(jié)云量和輻射地面摩擦減弱風(fēng)速，改變風(fēng)向降水吸收、淋洗霧造成不利的空氣污染狀況風(fēng)整體輸運(yùn)風(fēng)的大小決定該地區(qū)的大氣污染稀釋能力-S1N風(fēng)速確定工業(yè)區(qū)的選址大氣穩(wěn)定層結(jié)位溫梯度ea/az與溫度梯度-st/sz的關(guān)系公式T環(huán)境空氣溫度e表示干空氣絕熱地移到標(biāo)準(zhǔn)氣壓時(shí)應(yīng)有的溫度ea/az 0穩(wěn)定層結(jié)云量和輻射對(duì)輻射起屏障作用減小氣溫隨高度的變化，使大氣一般處于中性狀態(tài)；減弱白天的不穩(wěn)定性和夜間的穩(wěn)定性，減弱程度視云量而定事故日:表示發(fā)生大氣污染的可能性。大致條件：持續(xù)兩天混合高度小于1500m，風(fēng)速小于4m/s和無大雨。污染指數(shù)定義：用以概括風(fēng)、大氣穩(wěn)

10、定度、降水和混合層高度等氣象因素影響污染物擴(kuò)散的共同作用 公式Id d方向上的污染指數(shù)s大氣的穩(wěn)定性，v 風(fēng)速h 混合高度p 降水Id=0.8為清潔型大氣，該地區(qū)不易污染，可作為工業(yè)區(qū)熱島效應(yīng)表現(xiàn)：城市區(qū)域作為溫?zé)岬膷u嶼，溫度較周圍高0.52度，濕度低28%，地表輻射少1520%，風(fēng)速小2030%。地域變化：城鄉(xiāng)溫差一般隨緯度的升高而增大的。年變化：中高緯度熱島效應(yīng)以冬季最強(qiáng)日變化：一天之中熱島以夜間比白天強(qiáng)，尤其是日落后3-5小時(shí)內(nèi)為最強(qiáng)。周變化：休息日城鄉(xiāng)溫差最小城市熱源：人為散熱；城市蓄熱量大；徑流快，蒸發(fā)量小散熱少城鄉(xiāng)空氣環(huán)流治理熱島效應(yīng)所采取措施-建筑物使用隔熱材料和淺色涂層，增加日

11、光反射；-保濕性道路鋪裝；-城市規(guī)劃中留出風(fēng)道；-減少人為排熱全球變暖指全球平均地表溫度的升高近百年來全球氣溫變化特點(diǎn)上升趨勢(shì)明顯冷暖交替波動(dòng)由于大氣吸熱多，散熱少，使地球溫度升高，形成大氣的溫室效應(yīng)酸沉降濕沉降顆粒物或氣體被云霧或雨滴吸收或附著。作用機(jī)制：吸附、擴(kuò)散、溶解或伴隨有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生PH7堿性 PH20100um自由 絮凝 擁擠 壓縮過濾氣浮離心分離圍油欄，油回收船、油回收器及吸油材料2）化學(xué)法 混凝 10um消毒氯、臭氧、紫外線氧化還原3）物理化學(xué)法吸附物理、化學(xué)、離子交換離子交換4）好氧生物法5）厭氧生物法污水的一級(jí)處理系統(tǒng)（預(yù)處理）目的：去除懸浮、漂浮物，調(diào)節(jié)PH值，減輕污水腐化程度和后續(xù)工藝負(fù)荷。BOD5去除率3040%污水的二級(jí)處理系統(tǒng)目的：大