环境工程讲义

1、环境问题是由于人类活动作用于周围环境所产生的“公害”问题（教材）。广义：自然力或人力引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观 存在的问题。狭义：由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类的生存和发 展的一切问题。环境问题不等同于环境污染环境问题研究方法监测一目测一人造卫星遥感技术一化学分析技术水质模型用于水体模拟环境是以人类为主体的外部世界，是作用于人类这一客体的所有外界力量的总和。环境一般可分为自然环境和社会环境。自然环境是指环绕于我们周围的各种自然因素的总和，即大气圈、水圈、岩石圈和生物圈等 几个自然圈所组成。社会环境是指人类社会为了不断提高自己

2、的物质和文化生活水平而创造的环境，如工业、房 屋、娱乐场所、文化古迹和风景游览区等。生物圈：地球上的一切生物，其中包括人类，都生活在地球的表面层，人们把这个生物有机 体生存在其中的地球表面层称为生物圈。它的范围是从海平面以下深约11公里（太平洋最 深处）到海平面以上十几公里。太阳光能 液态水 适宜的温度生态系统：在一定的空间里，生物与生物之间，生物与环境之间，密切联系，彼此影响，相 互适应，相互制约，并通过食物链进行物质和能量的交换，这种生物与环境的结合体，叫做 生态系统。自然界是由各种各样的生态系统组成的。生态平衡：任何一个正常的生态系统中，能量流动和物质循环总是不断地进行着，若在一定 的时

3、期内，生态系统的能量流动和物质循环保持稳定，这种平衡状态就称为生态平衡。生态 平衡包括结构上的平衡、功能上的平衡以及能量和物质的输入、输出数量上的平衡等，是一 种动态平衡。什么是厄尔尼诺？“厄尔尼诺（El Nino）”现象是指南美赤道附近（约北纬4度至南纬4度，西经150度至90 度之间）幅度数千公里的海水带的增温现象。目前把发生在中、东赤道太平洋地区大范围的海水温度升高，通常要持续一年以上的增温现 象才称为厄尔尼诺现象风暴潮是指由于强烈的大气扰动（如强风和气压骤变）所产生的海面异常升高现象。它若遇 上天文大潮的高潮，会使其影响的海域、特别是岸边水位暴涨，海水侵入内陆，造成巨灾。 海啸是由水下

4、地壳错动引起的大面积水面上升所产生的一列周期极长的长周期波，波的周期 长达一小时以上。港口航道和海洋工程所涉及到的环境问题水路陆路交通疏浚工程建设诱发影响环境保护的内容保护和改善环境质量，保护人类身心健康，防止机体在环境污染影响下产生遗传变异和退化 合理开发利用资源，保护自然环境，加强生物多样性保护，维护生态平衡和生物资源的生产 能力，恢复和扩大自然资源再生产，饱障人类社会持续发展大气的组成恒定组分N2 O2 Ar及微量惰性气体可变组分H2O CO2 O3来源：自然灾害，人为因素大气分层：对流层、 平流层、 臭氧层对流层厚度约12km特点大气对流运动强烈- 温度随高度的增加而降低，0.65OC

5、/100m受地面状况和人为活动影响显著主要天气现象发生大气的温度、湿度等气象要素水平分布差异大对流层顶特点：温度几乎为等温，可据此确定平流层顶的位置作用：对气流有很大的阻挡作用，水气、尘埃多聚集其下，能见度较差平流层特性温度先随高度的升高不变，从3035km起温度随高度迅速增加；-大气多为平流运动，铅直运动微弱，整个大气层较稳定；水汽、尘埃较少，云也少，在对流层顶上臭氧量开始增加，2225km浓度最大。中层（中间层）气温随高度的增加而下降，最低降到-93度，是大气中最冷的部分几乎没有水汽和尘埃，大气透明度好，有相当强烈的铅直运动暖层一热成层温度随高度增加，是大气中温度最高的层温度日变化和季节变

6、化显著，日夜温差可达几百度受太阳活动的影响高纬地区出现大气光学现象一极光分布带电粒子稠密带，使无线电波反射回地面逃逸层高度800km以外，气体极为稀薄，气体质点难于被上层质点接回气象要素气温地面气温：一般指离地面1.5m高处，在百叶窗中观测到的空气温度。气压气湿：空气湿度，反映空气中水汽含量多少和空气潮湿程度。风云：由漂浮在空中的大量小水滴或小冰晶或二者混合物构成。能见度逆温辐射逆温一天内大气层的温度变化夜间地表散热快全年可出现下沉逆温空气下沉压缩增温，出现在高压区（夏季雨前）地形逆温盆地、山脉背风侧，热气盖在冷气塘上平流逆温冬季暖气流侵入内陆锋面逆温大气的稳定度及判据-绝热过程：任意一气团与

7、外界无热量交换时的状态变化过程。- 干绝热递减率（Y d）: 一个干燥气团（未饱和湿气团）在大气中绝热上升100 m 时，温度降低约1度，即Y d 10C/100mY 与 Y dY是环境中大气温度随高度的变化，可以、 Y d超绝热降温率大气稳定度：整层空气的稳定程度，用于描述环境大气层结对于其中作垂直运动的气团 起到什么影响的一种热力性质例如 空气团受到向上、向下的运动趋势，可能：返回原地一稳定离开原位后加速移动，远离趋势一不稳定不加速、不减速一中性 Y dY Y dY = Y d不稳定大气稳定大气中性大气结论：Y越大，大气越不稳定，Y 0或=0是空气对流发展的障碍。大气稳定度有明显的日变化规

8、律，导致空气质量有相应的日变化。空气污染：指大气的状况。在这种状况下，大气中存在的某种物质浓度超过正常值，并对人 类、动植物和原材料产生不可测量的影响（教材）。重要污染物：碳氢化合物（HC），CO, NOx，SOx，微粒物质一次污染物：从各污染源排放的物质-反应性污染物：性质不稳定，与其它物质发生反应，或促进其他物质反应-非反应性污染物次生污染物：与空气成分混合，生成的新污染物如：臭氧、硫酸及硫酸盐气溶胶硝酸及硝酸盐气溶胶及一些中间产物湍流扩散的基本概念定义：单个烟团在大小不等的湍涡作用下的扩散稀释过程涡团与扩散涡烟团 烟团膨胀，浓度降低涡烟团 推动烟团移动，本身增长不大涡=烟团 烟团被撕裂变

9、形，扩散迅速。影响大气湍流扩散的主要因素风大气稳定层结云量和辐射地面摩擦减弱风速，改变风向降水吸收、淋洗雾造成不利的空气污染状况风整体输运风的大小决定该地区的大气污染稀释能力-S1N风速确定工业区的选址大气稳定层结位温梯度ea/az与温度梯度-st/sz的关系公式T环境空气温度e表示干空气绝热地移到标准气压时应有的温度ea/az 0稳定层结云量和辐射对辐射起屏障作用减小气温随高度的变化，使大气一般处于中性状态；减弱白天的不稳定性和夜间的稳定性，减弱程度视云量而定事故日:表示发生大气污染的可能性。大致条件：持续两天混合高度小于1500m，风速小于4m/s和无大雨。污染指数定义：用以概括风、大气稳

10、定度、降水和混合层高度等气象因素影响污染物扩散的共同作用 公式Id d方向上的污染指数s大气的稳定性，v 风速h 混合高度p 降水Id=0.8为清洁型大气，该地区不易污染，可作为工业区热岛效应表现：城市区域作为温热的岛屿，温度较周围高0.52度，湿度低28%，地表辐射少1520%，风速小2030%。地域变化：城乡温差一般随纬度的升高而增大的。年变化：中高纬度热岛效应以冬季最强日变化：一天之中热岛以夜间比白天强，尤其是日落后3-5小时内为最强。周变化：休息日城乡温差最小城市热源：人为散热；城市蓄热量大；径流快，蒸发量小散热少城乡空气环流治理热岛效应所采取措施-建筑物使用隔热材料和浅色涂层，增加日

11、光反射；-保湿性道路铺装；-城市规划中留出风道；-减少人为排热全球变暖指全球平均地表温度的升高近百年来全球气温变化特点上升趋势明显冷暖交替波动由于大气吸热多，散热少，使地球温度升高，形成大气的温室效应酸沉降湿沉降颗粒物或气体被云雾或雨滴吸收或附着。作用机制：吸附、扩散、溶解或伴随有化学反应产生PH7碱性 PH20100um自由 絮凝 拥挤 压缩过滤气浮离心分离围油栏，油回收船、油回收器及吸油材料2）化学法 混凝 10um消毒氯、臭氧、紫外线氧化还原3）物理化学法吸附物理、化学、离子交换离子交换4）好氧生物法5）厌氧生物法污水的一级处理系统（预处理）目的：去除悬浮、漂浮物，调节PH值，减轻污水腐化程度和后续工艺负荷。BOD5去除率3040%污水的二级处理系统目的：大