第一章环境与环境保护

化工环境工程

概论化工101-4,2-17周，556，C403化工污染概况大气污染易燃易爆刺激性腐蚀性酸雾水污染无机有机有毒物有害物耗氧有机物油类污染物热污染固体废弃物侵占土地土壤污染水体污染大气污染噪音干扰睡眠损坏听力心里、生理影响损害建筑物影响生物生长热污染水体热污染大气热污染电磁污染电机、变压器附近电磁场电视、微波等射频设备辐射全球气温变暖臭氧层破坏酸沉降chapter1

环境与环境保护

Environment&Environmentprotection

环境污染对人体的危害Contents

环境与环境科学环境问题环境工程概况环境的概念

环境可以是指以人类为主体的外部世界，即人类赖于生存和发展的物质条件的整体，包括自然环境和社会环境，它既包括天然的自然因素，也包括经过人工改造的自然因素的总体，如大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。第一节环境与环境科学

环境自然环境：社会环境：非人创造的物质所构成的地理空间。阳光、空气、土壤、野生动植物等自然物质与一定的地理条件结合，就形成了一定的自然环境是指人通过生产活动所建造的人为环境如城市、农村、工矿区等。环境的分类一般是按照环境要素来分：大气环境水环境土壤环境生物环境环境的分类如按照人类环境的范围来分：

环境科学的发展

大致可以分为三个阶段:第一阶段是应急阶段，面对严重的环境污染现实，进行应急治理。第二阶段进入防、治结合阶段，以防止污染的发生为主，并加以综合治理。这一阶段目前仍处于发展时期。

第三阶段是完善和美化环境阶段，这一阶段中将更加强调环境的综合性，即强调人类与环境的协调发展，强调环境管理、全面规划、合理布局和资料的综合利用等等，把环境教育当做解决环境保护问题的根本手段。环境科学的发展环境科学的主要任务探索全球范围内环境演化的规律揭示人类活动同自然生态之间的关系探索环境变化对人类生存的影响研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施环境学基础环境学环境数学环境物理学环境化学环境生态学环境毒理学环境地质学环境控制学环境工程学应用环境学环境医学环境法学环境工效学环境污染综合防治技术与环境规划环境污染防治工程技术与原理环境系统工程环境水利工程环境社会学大气污染防治工程水污染防治工程固体废物治理及利用工程核工业环境工程噪声及热污染防治工程环境科学环境声学辐射污染及其控制热污染及其控制环境工程学的主要内容

大气污染控制工程水污染控制工程固体废弃物处理与管理工程噪声、振动与其他公害防治技术环境规划、管理和环境系统工程环境监测与环境质量评价第二节环境问题环境问题的分类

根据环境问题的来源，可分为两类。第一环境问题

第二环境问题

由自然力引起的为原生环境问题，它主要是指地震、洪捞、干旱、滑坡等自然灾害问题。第一环境问题

由人类活动引起的为次生环境问题，它又分为环境污染和生态环境破坏两类。环境污染又可分为环境污染（如水污染、大气污染、土壤污染等）和环境干扰（噪声干扰、热干扰和电磁干扰等）。第二环境问题一、环境问题的发展

环境问题的发展大致经历了下面三个阶段

（1）早期环境问题（2）恶化阶段（3）当代环境问题阶段

环境问题的产生与生态环境早期破坏。包括人类出现以后直至产业革命的漫长时期。

土地。人口的大量增加；原始植被的大量破坏（1）早期环境问题

城市环境问题突出和“公害”加剧。从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞止。

20世纪五十年代前后出现的“八大公害事件”近年来六大公害事件

（2）恶化阶段

全球性大气环境问题，始于1984年英国科学家发现，1985年美国科学家证实南极上空出现“臭氧空洞”。这一阶段核心是“全球变暖”、“臭氧层破坏”和“酸沉降”三大全球性大气环境问题。

（3）当代环境问题阶段二、当前世界环境的主要问题

全球环境问题

指对全球产生直接影响的，或具有普遍性、随后又发展为对全球造成危害的环境问题，也就是引起全球范围内生态环境退化的问题。主要包括人口、资源、生态破坏和环境污染问题。

由于人口的迅速增长，加上贫穷、环境退化及不利的经济形势，已使人口与环境之间形成严重失调。人口的增长与分布超过了当地环境的承载能力。1.人口问题人口的急剧增加是当今环境的首要问题。人类对环境的影响途径在增多，影响范围在扩大。1.人口问题目前有些国家已实现人口平衡，达到了低生育率、低死亡率及高平均寿命。但发展中国家多与此相反，新增加的人口中90%都出生在发展中国家。1.人口问题

我国历史上一直是一个人口大国，1949年中华人民共和国成立时，人口已达5.4亿。此后经过20世纪50年代和60年代的两次人口增长高峰，人口数量又大幅度增长。到1990年7月，中国人口已达11.6亿，占世界人口的22%左右，目前已经超过13亿。

我国人口问题

特点人口占全球首位人口密度大人口素质较低老龄化越来越突出人口分布不平衡，农村人口比重大

我国人口问题这些问题不仅阻碍了我国的经济发展，也将进一步加重环境污染。资源问题是当今人类发展所面临的另一主要问题。随着全球人口的增长和经济的发展，对资源的需求与日俱增，人类对自然资源的巨大需求和大规模的开采消耗己导致资源基础的削弱、退化、枯竭的严重挑战。2.资源问题全球资源匮乏和危机主要表现在：土地资源在不断减少和退化森林资源在不断缩小淡水资源出现严重不足生物物种在减少某些矿产资源濒临枯竭2.资源问题1）土地资源土地资源损失尤其是可耕地资源损失、土壤退化与沙摸化已成为全球性的问题，发展中国家尤为严重。全世界每年三分之一的土地有变成沙漠的危险。受沙漠化影响的主要是发展中国家，现在世界上有8.5亿人口生活在不毛之地或贫瘠的土地上。由此可见土地资源问题的严重性。1）土地资源主要问题：i）人类开发利用的耕地和牧场，由于各种原因正在不断减少或退化，沙漠化、盐碱化问题比较严重。ii）许多国家不能粮食自给，把森林和草原改为了耕地，从而加快了土壤退化与水土流失、土壤肥力下降、土地盐碱化。iii）农药和化肥的不适当使用，导致土壤污染。

2）森林资源森林覆盖着全球陆地的三分之一。重要作用是木材的供应来源，具有贮水、气候调节、水土保持及提供生计保障生物多样性等。目前世界森林资源的总趋势在减少。2）森林资源砍伐森林的主要原因是把林地改作耕地，提供燃料和木材。由于森林砍伐和造林步伐的严重失调造成土地裸露、土壤流失、小区天气变化，河水流量减少、湖面下降、农业生产力降低、野生生物物种面临灭绝的数目增加等。3）水资源水是人类和一切生物赖以生存的物质基础。全球总贮水量估计为13.9亿m3，但其中淡水总量仅为0.36亿m3。可利用的不及世界总贮水量1%的淡水。世界用水量以3%～5%的速率递增。日前，世界上有43个国家和地区缺水，占全球陆地面积的60%。约有20亿人用水紧张，10亿人得不到良好的饮用水。3）水资源估计今后30年内，全世界污水量将增加14倍。特别是第三世界国家，污水、废水基本不经处理即排入水体更为严重，造成世界的一些地区有水但严重缺乏可用水的现象。水资源短缺已成为许多国家经济发展的障碍，成为全世界普遍关注的问题。当前，水资源正面临着水资源短缺和用水量持续增长的双重矛盾。3．生态环境的恶化全球性的生态环境恶化问题：从广义讲

包括人口、粮食、资源的矛盾。从环境角度看

主要包括森林减少、土地退化、水土流失、沙漠化、物种消失等多个方面。3．生态环境的恶化土地退化是当代最为严重的生态环境问题之一。水土流失是当今世界普遍存在生态环境问题。生物种消失是全球普遍关注的重大生态环境问题。物种濒危和灭绝一直呈发展趋势，而且越到近代，物种灭绝的速度越快。4．大气环境污染

大气环境污染作为全球性的重要环境问题，主要指的是温室气体过量排放造成的气候变化、广泛的大气污染和酸沉降、臭氧层破坏等。

一般认为,酸雨是由于燃烧高硫煤排放的二氧化硫等酸性气体（SO2、NOX）进入大气后,造成局部地区大气中的二氧化硫富集,在水凝结过程中,溶解于水形成亚硫酸,然后经某些污染物的催化作用及氧化剂的的氧化作用生成硫酸,随雨水降下形成酸雨。

酸雨的pH值一般少于5.6。1）酸雨1.对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引起肺水肿等疾病而使人致死.2.引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物的生长.酸雨的危害3.破坏土壤、植被、森林.4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.5.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍.酸雨的危害2）臭氧层的破坏臭氧层破坏是当前我们面临的三大全球性环境问题之一。在距离地面约25Km处，有一层由太阳强辐射造成的臭氧层，它能吸收太阳紫外线，使大部分有害射线不能到达地球表面，保护地球生物免遭伤害，是地球的“保护伞”。

2）臭氧层的破坏

20世纪70年代以来，人们大量使用冰箱、空调，释放出大量的氟氯烃化合物（氟利昂），上升到臭氧层，通过光化学反应大量消耗臭氧。1979-1990年，全球臭氧总量大致下降3%。南极附近臭氧量减少尤为严重，出现了全球臭氧量最低值，大约低于全球平均值的30%-40%，相对于其他地区来说，就象是一个洞，这就是“南极臭氧洞”。大气中的臭氧总量每减少1%，到达地面的太阳紫外线辐射就会增加2%。到达地面的太阳紫外线辐射增加，一方面直接危害人体健康，象皮肤癌、白内障、各种传染病患者会大幅度增加；另一方面还对生态环境和农林牧渔业造成破坏，农产品减产、品质下降，渔业产量减少，森林覆盖率减少……等等，给人类和地球上的生物带来巨大灾难。

臭氧空洞的危害2000年与2002年臭氧空洞比较。

温室，对我们来说并不陌生。为什么户外冰天雪地，而温室内却温暖如春？原来温室顶棚和四周的玻璃（或塑料薄膜）能够透进太阳光的短波辐射，而室内地面反向的长波辐射却很少能穿透玻璃（或塑料薄膜)，这样热量就被留在室内，因此温室里的温度比室外要高出许多。

3）温室效应

近几十年来，由于人类消耗的能源急剧增加，森林遭到破坏，大气中CO2的浓度不断上升。CO2就像温室的玻璃一样，并不影响太阳对地球表面的辐射，但却能阻碍由地面反射回高空的红外辐射，这就像给地球罩上了一层保温膜，使地球表面气温增高，产生“温室效应”。3）温室效应全球变暖将可能导致两极的冰川融化，使还海平面升高，淹没许多城市。世界上大约有1/3的人口生活在沿海岸线60Km以内，世界上35座最大的城市中，有20座地处沿海。海平面升高无疑将是对人类的巨大威胁。温室效应的危害

地球表面气温升高，各地降水和干湿状况也会发生变化。现在温带的农业发达地区，由于气温升高，蒸发加强，气候会变得干旱，农业区会退化成草原；干旱区会变得更干旱，土地沙漠化，使农业减产。温室效应的危害

为了保护人类赖以生存的地球，人类应共同防止温室效应的进一步增强。可以采取以下措施：

节约能源、减少使用煤、石油、天然气等矿物燃料；更多地利用太阳能、风能、地热等；限制并逐步停止氟氯烃的生产和使用；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林等。温室效应的治理5.海洋污染由于城市工业废水和生活污水大量排入海水中，使营养物质在水体中富集，造成水域富营养化。此时，水域中氮、磷等营养盐类；铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加，使海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集，而引起水体变色，这种现象叫做“赤潮”。5.海洋污染赤潮已成为一种世界性公害。赤潮的发生，破坏了海洋的正常生态结构，因此也破坏了海洋中的正常生产过程，从而威胁海洋生物的生存。

被称为“白色污染”的，我们目前常见常用并常说的一次性“塑料餐具”。当白色的、轻轻的但却有相当厚度的塑料一次性餐具进入我们的生活时，我们着实为这方便又实用的小东西叫过好——它因不能重复使用而卫生，不需要洗涤而方便，等等。

6.白色污染

但很快，我们就认识到，这类塑料餐具，虽说在用后被我们扔掉了，但却永远成为这个地球上的无机物垃圾。用专业术语说就是，自然状态下不能分解。于是，这给人类带来方便的东西也给地球带来麻烦。

6.白色污染

从农村到城市，从田野到山林，从小河沟到大江面，到处可见废弃的一次性塑料餐具。于是，人们开始呼吁治理这“白色污染”，消灭这“白色污染公害”。6.白色污染

首先，政府参与，严令禁止销售和使用不可降解塑料制品；再者，尽快寻找并生成理想的替代产品。

白色污染的治理每年全球要消耗超过5000亿个塑料袋，其中只有不到3%可回收。

三、我国的环境问题

1．生态环境问题

我国的生态环境问题主要是：（1）森林生态功能较弱；（2）草原退化与减少的状况难以根本改变；（3）水土流失、土壤沙化、耕地被占；（4）水旱灾害日益严重；（5）水资源短缺。三、我国的环境问题

2．环境污染严重（1）大气污染仍十分严重；（2）水污染状况远未根本解决；（3）城市噪声污染严重；（4）工业固体废弃物增加。

四、解决环境问题的根本途径1．控制人口2．增加环保资金投入3．促进科技的进步和发展化工污染问题

PollutionissuesinChemicalEngineering20世纪化学工业的贡献

领域年代主要成就作用生物

医药1928年发现第一个抗生素：盘尼西林减轻疼痛预防疾病,保健益寿1953年发现DNA双螺旋结构化工

化肥农药1913年合成氨化肥的生产增产粮食、蔬菜,减轻人口增长对食品需求的压力1941年主要杀虫剂DDT20世纪化学工业的贡献领域年代主要成就作用石油

工业1921年天然气、氢烃蒸气裂解制造乙烯奠定石油工业发展基础1930年开始生产聚氯乙烯成功开发石化产品：合成纤维、橡胶、塑料、洗涤剂、涂料、粘合剂

家电部件、…遍及衣食住行1938年生产出化纤尼龙1939～45年开始生产顺丁橡胶化学工业的主要污染物－废气污染物主要来源SOxNOx硫酸厂、硝酸厂、染料厂、石化厂、化纤厂卤化物氯碱厂、制冷剂厂、有机合成厂有机类废气石化厂、有机合成厂固体悬浮物发电厂、焦化厂硫化氢硫醇石化厂、煤气厂、染料厂化学工业的主要污染物－废液污染物主要来源酸、碱类硫酸厂、硝酸厂、磷肥厂、纯碱厂、石化厂氨氮煤气厂、氮肥厂、化工厂重金属电镀厂、冶炼厂等有机物农药厂、染料厂、食品加工厂油类石油炼制厂、石化厂氰化物煤气厂、有机合成厂、石化厂、酚、醛、有机氯等煤气厂、石化厂、炼油厂、农药厂、氯碱厂硫化物石化厂、氯碱厂、染料厂、煤气厂化学工业的主要污染物－废渣污染物主要来源硫铁矿渣硫酸厂电石渣、盐泥化工厂、氯碱厂磷石膏磷肥厂碱渣炼油厂煤渣小氮肥厂、合成氨厂铬渣含铬产品厂硼镁渣硼砂厂提取化工产品后的矿物各类化工厂20世纪化学工业带来的污染(世界八大公害事件)事件污染物发生时间、地点致害原因

中毒症状公害成因比利时马斯河谷烟雾二氧化硫烟尘1930年12月

比利时马斯河谷SO2→SO3→

肺部、咳嗽…1.工厂多工业污染物积聚

2.遇雾天美国多诺拉烟雾1948年10月美国多诺拉SO2+烟尘→硫酸→肺部、咳嗽、胸闷、喉痛、呕吐伦敦烟雾1952年12月英国伦敦世界八大公害事件

事件污染物发生时间、地点致害原因

中毒症状公害成因洛杉矶光化学烟雾光化学烟雾1943.5-12月

美国洛杉矶石油工业、汽车尾气/紫外线作用、眼病喉头炎氮氧、碳氢化物→大气水俣事件甲基汞1943年日本九州鱼吃甲基汞、人吃鱼→失常氮肥生产催化剂四日事件SO2煤尘

…1955年3月日本四日市重金属微粒SO2→肺部,支气管哮喘Co/Mn/Ti粉尘SO2世界八大公害事件

事件污染物发生时间、地点致害原因

中毒症状公害成因米糠油事件多氯联苯1968年日本九州艾知县等23个府县食用含多氯联苯的米糠油、全身起红疙瘩、呕吐、恶心、肌肉通生产中多氯联苯进入米糠油富山骨痛病镉1972年3月日本富山关节、神经、全身骨痛、骨骼萎缩、食含镉的米、水炼锌厂含镉废水其它化学污染

事件发生时间、地点致害原因及严重后果河面着火1970年美国俄亥俄州Cuyahoga河严重化学污染引起河面着火化学中毒1984年印度Bhopal化工厂甲基异氰酸大量泄漏致死约4000人，伤者无数。皮癌增多1980年以后探明氟氯烃对大气臭氧层破坏，紫外光透过大气层

化工生产与环境问题全球十大环境问题：

大气污染臭氧层破坏全球变暖海洋污染森林锐减环境公害淡水资源紧张和污染土地退化和沙漠化生物多样性减少

有害化学品和危险废物7个问题与化学物质污染有关，3个问题与化学污染有间接关系第三节环境污染对人体的危害

一、环境污染的分类

整体而言，环境污染来源于自然界和人为活动两个方面，前者称为第一环境问题，后者称为第二环境问题，它们可细分如下。按环境要素分按人类活动分按造成污染的性质、来源分工业环境污染城市环境污染农业环境污染化学污染

生物污染物理污染能源污染水污染水体污染

环境污染的分类土壤污染土壤污染大气污染大气污染二、环境污染物侵入人体的途径

有毒环境污染物，它们可以通过多种途径侵入人体。

1.呼吸道系统大气中有毒气体和烟尘，主要通过呼吸道作用人体。

二、环境污染物侵入人体的途径

2．消化系统水体和土壤中的毒物，主要通过饮用水和食物经过消化道被人体所吸收。

3.皮肤一些脂溶性毒物如苯、有机磷酸酯类和农药，以及能与皮肤的醋酸根结合的毒物如汞、砷等，可经过皮肤被人体吸收。三、环境污染对人体健康的危害

环境污染对人体健康的危害，是一个十分复杂的问题。可将环境污染对人体健康的危害，按时间分为三种。

急性危害慢性危害远期危害1.急性危害

在短时期内，有害物大量地进入人体所引起的中毒为急性中毒。

小量的有害物质，经过长时期的侵入人体所引起的中毒，称为慢性中毒。

2．慢性危害

远期危害包括致畸作用、致突变作用和致癌作用。

3．远期危害1973年以后在莫斯科工业区附近，已经出生了90名四肢不全的畸形儿。

第四节环境工程概况

IntroductionofEnvironmentEngineering

环境工程学

运用工程技术的原理和方法，防治环境污染，合理利用自然资源，保护和改善环境质量。概念环境工程学的主要内容

从环境工程学发展现状来看，其基本内容主要有下列几个方面：

大气污染防治工程每个人都通过呼吸作用不停地同大气进行气体交换。

水污染防治工程水是一切生物生存发展不可缺少的。

环境工程学的主要内容

固体废物的处理和利用随着人类生产的发展和生活水平的提高，固体废物的排放量日益增加，污染水体、土壤和大气。环境工程学的主要内容

环境污染综合防治废气、废水和固体废物的污染，是各种自然因素和社会因素共同作用的结果。环境规划、管理和系统工程利用系统工程的原理和方法，对区域性的环境问题和防治技术措施进行整体的系统分析,以求取得最优化方案。环境工程学的主要内容

环境监测与环境评价间断或连续地测定环境污染物的浓度，观察、分析其变化和对环境影响过程。发展趋势

环境工程学是一个庞大而复杂的技术体系。它不仅研究防治环境污染和公害的措施，而且研究自然资源的保护和合理利用，探讨废物资源化技术、改革生产工艺、发展少害或无害的闭路生产系统，这些都成为环境工程学的重要发展方向。

发展趋势

资源、生态、经济三者发展的动态平衡，决定着环境工程未来的发展趋势。第五节我国的环境保护一、我国环境污染的特征

1．污染的超前性由于我国迅速的工业化和