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第二单元 环境工程
这本书主要关于什么？
这本书的目标是使工程和科学的学生了解学科间的研究环境问题：它们的起因，为什么它们被关注，我们怎么控制它们。这本书包括： ● 描述环境和环境系统意味着什么 ● 关于环境破坏基础原因的信息
● 理解环境问题本质和能够定量计算它们所必要的基本科学知识 ● 目前运用在水,空气,污染问题的环境控制技术的状况
● 我们目前在很多关于理解和控制人类活动、自然之间复杂相互作用的科学知识上存在着相当大的空白
●很多环境问题能运用目前的技术消除或减少，但因为社会缺少意愿这么做或在很多例子中因为缺乏资源去这样做，这些环境问题没有被处理 一些重要的定义：
在这本书中，它们第一次被使用，定义被以大写或印刷成黑体字的形式展示 环境是围绕在我们周围的物质生命的栖息地，在这儿我们能看到,听到,触摸,闻到,和品尝到
系统依据韦氏字典,被定义为“一组或一系列能形成一个整体或者有机整体的相互关联的事物”，例如，太阳系统，灌溉系统，供应系统，世界和宇宙。
污染被定义为“在大气，水或土地中的物质的，化学的或生物的特性的不合意的改变，这一改变有害地影响人类或其它生物的健康，生存，或活动”。 当改进环境质量的目标被用来改进人类福利，“环境”一词扩展成包括所有的社会，经济和文化方面的内容。这一扩展在许多真实情况下是不可行的以及在一本被设计为一学期课程的教科书中也是不实际的。我们对环境问题的考察因此限于我们对“环境”的定义。 系统的相互作用
许多不同的环境问题都与水，空气或土地系统有关联。许多这些问题都只适用于这些系统中的一个，这为这些种类中的细目分类提供了充分的理由。这样的分类也更有用于及易于理解一个系统内的相关问题。而且，这样做是明智的，这是因为由于管理上的和行政上的原因，这些有关空气污染，水供应，废水处理和固体废物处理的子域通常由政府机构分别处理。 很遗憾的是，很多重要的环境问题不仅仅限制于空气，水或土地系统，还包括系统间的相互作用。现在举个例子，酸雨问题起源于从发电站烟囱，冶炼厂和汽车尾气中向大气排放的含硫二氧化物和氮氧化物。接着这些气体由气流运输到广阔的区域，降雨“将它们洗去”，产生了有害于水生生命，森林和农作物的酸雨。两个有关于系统间相互作用引起的环境问题有：空气中的二氧化碳的增加的全球问题，及通常具有地域性质的酸雨问题。 环境问题
许多对我们生活标准的主要改进能被归因于科学和技术的运用。这里举一些例子，你能想出其它例子吗？
●生产更多及更好质量的食物
●创造能避免极端环境的保护所和生存空间 ●快速和可靠的运输方法的建立 ●各种交流系统的发明
●代替人类和动物体力的机器的发明 ●安全水的供应和废物处理 ●对很多传染疾病的消除
●通过在发达国家运用改进的水技术对大部分水传染的疾病的消除
●通过更好的生产力（带来的）闲余时间的有效性，为文化的，娱乐的活动提供机会。 ●避免例如洪水，干旱，地震，火山爆发的自然灾害的最坏影响
然而，通过这些改进，已经带来了不良的负面影响，例如耕地的丧失，消失的森林，
环境的污染和抵抗控制的新生物。很多影响起初被认为只是有害的小事现在被认为是对自然和人类的潜在威胁。在农业社会，人们基本上与自然和谐相处，栽培食物，收集木材，制造来源于土地的衣服和工具。来源于动物和人类的废物被归还于土地作为肥料。很少有水、土地或者空气污染问题的发生。
古代城市，特别是像罗马帝国的城市，有供水和处置废物的系统。古罗马的大排泄沟中的沟渠供应古代罗马城市（大约有1百万人）安全水，这是最有名及在这些系统中最早建造的下水道的例子之一。古代城市的城市技术似乎已经被那些建造城市的欧洲人遗忘了很多个世纪。水供应和废物处理被忽略，导致了很多痢疾，霍乱，伤寒和其它水传染疾病的爆发。直到19世纪中期，（人们）才认识到对 携带着致病生物的 污染废水的错误处理，自从19世纪发生于英国、欧洲和北美的工业革命以来，日益俱增的城市化和工业化加剧了环境问题。城市化及工业化这两个现象，都是当时不能处理的水及空气污染的基本原因。
在接着的几十年，发生于发达国家中水质及部分废水的治理技术的快速发展，导致了水污染疾病事件的急剧减少。注意所有废物被排放进环境，因而污染了我们的水，空气和土地系统。
第四单元 环境分析
在一个环境系统中，环境分析包含化学、物理和生物测量的性能。这个系统不仅包含自然环境还包括污染环境，但是这个术语“环境分析”知识逐渐用在关于污染测量领域。 通常，有四种测量方法：定性分析，定量分析；目前用物种形成或品质鉴定去确认化学形成和方式在污染中的细节。（例如好像一个粒子被吸附在表面上）；而且影响分析被决定于一种环境的冲击的污染物所在的范围下特定的分析。 环境分析的目的是为了制造一个可行的现实的评估，并将获得关于自然环境和污染环境的相关资讯。在污染的情况下，这包括现实或潜在的冲突，可能在其他某些方面。因此，一个污染物可能对动植物造成毒害。它可能引起资源的污染（例如空气、水、土壤）以致他们不能被其他目的利用。对材料的污染，特别是建材，在某一区域是显然可见的，让人不愉快。（例如空气中的硫氧化物的伤毁外表）。未来环境影响分析的领域将降低，像能见度降低，肮脏的天空和不愉快的气味。最后，重要的是认识，借着人类正常的知觉不可能总是辨别到环境之间的冲突，以致发现可能需要复杂的化学或物理分析。
为了能提供一个在环境分析一般领域方面具有深远意义的描述，这一领域可以从三点看法考虑：位于被普遍运行的分析的选择的原因以下的基本概念；被普遍采用的现有技术和方法；和目前在环境分析能力方面的情况。
一些来自环境分析基础的哲学的概念如下。
目的:为了研究监测或快速目的，一个环境样品的收集和分析可能被进行。快速监测的分析。常常用于获得关于一个环境问题的大概范围和性质的快速信息。 可靠性：无论什么信息被试图寻找，对获得一个代表被调查的特定系统的可靠性是及其重要的。事实上，去获得一个可靠样品可能是所有环境分析中最困难的方面之一，因为许多环境系统具有相当多杂性和不均匀性。
察觉限制：觉察限制的一种陈述是被使用的分析方式所尝试，必须总是被包含在提供所有环境分析结果里面。这是因为相当大的混乱的存在关于“O” 浓度的含义。事实上，这可能不可那说明，没有原子和分子的存在比较O存在是不正确的。
精确性和准确性：在报道一个环境分析也需要确切的指明等测量相关的精确性和准确
性。这样，许多环境测量，包含获得不同系统或同一系统不同条件结果的比较，以至于，有必要找出两个不同类型数字在事实上是否不是不同条件的指示。
元素、化学物的区别
环境分析中最重要强调的一方面涉及化学元素和元素在、存在的化学物的区别。它明确地给出化学物来自已存在环境样品中元素比简单给出元素现在浓度。当这样的概念在科学上地接受，分析方法还未达到很容易地精确测出无机化学物痕量存在的水平。 表面颗粒物
污染物存在或联系凝结的状态，它有时候必要去绘出污染物是否在体积内或在表面的一部分。如此事项，尤其是意味深长的因为物料在空气颗粒物的表面，例如立即与外部环境相通，但是那里均匀地贡献通过这颗粒物是实质上在非常地的浓度和能产生非常地化学活性在颗粒表面。由于可以吸入空气中的颗粒物，表面控制可以导致肺部颗粒沉积点化学物质局部浓度升高。
有效性:虽然有效性分析通常不是由分析化学家进行的，确定化学物的有效性常常是必要的。 为了更好发挥环境效果，一个污染物必须几乎总是进入溶质。例如空气中的颗粒物中有毒的化合物必须被溶解在肺液在之前当地或系统效果能生产。因而，实验室范围的模拟有效地化学物特性能能提供必要连接它存在和它最终作用。
环境的作用:这最后连接分析-环境作用链涉及实际环境生产的决定。在最多例子里 ，这涉及生物鉴定的一些形式或那决定毒理学的作用在生物物体的活体。对于费用，复杂性，和耗时的生物鉴定，它经常替代化学分析 监测毒理学的作用目的 和符合一致规定标准。这样做，但是，他是必要去绘出所谓的责任关系在水平或更多污染物物质和毒物的作用。
第八单元 空气污染物的类型和来源
什么是空气污染物？空气污染在一般情况下被定义为,含有一种或多种化学物质，在高浓度下对人类,其它动物,植物或者材料有危害的气体。主要有两种类型的空气污染物。一是原发性空气污染物，指以有害浓度进入空气的化学物质。例如超过正常浓度的CO2气体，汽车燃烧含铅汽油排放到空气中不常见的铅化合物。次生空气污染物是指，在大气中由气体成分之间发生化学反应所产生的有害化学物质。在空气不流动时期，一座城市或者某一区域,所喷设出的高含量污染物将会造成严重的空气污染性物质。例如一些人口非常稠密的城市的地理位置，像洛杉矶和墨西哥城的地理位置，使得它们经常特别易受空气流动停滞和污积物增加的影响。
在仅从浓度来决定严重空气污染物方面，我们必须十分小心。测量的浓度自身并未告诉我们有关污染物造成的危害的信息，因为临界浓度，协同作用和生物放大效应都是决定因素。
下面是11类主要的空气污染物： 1.碳氧化物：CO、CO2 2.硫氧化物：SO2、SO3 3.氮氧化物：N2O、NO、NO2
4.烃类（含有C和H的有机化合物）：CH4、C4H10、C6H6 5.光化学氧化剂：O3、PAN（一类过氧酰基硝酸脂）、和各种醛类 6.颗粒物(悬浮在空气中的固体颗粒和液滴):烟、粉尘、烟炱、石棉、金属颗粒(例如铅、铍、镉)、石油、盐雾、硫酸盐
7.其他无机化合物：石棉、氟化氢（HF）、H2S、NH3、H2SO4、HNO3
8.其他含碳有机化合物：杀虫剂、除草剂、各种醇、酸和其他化学物质 9.放射性物质：氚、氡、来自化石燃料和核电站的具有放射性的物质 10.热
11.噪音
下面表格概况了这些主要污染物的来源： 污染物 碳化合物（NO) 来源 森林火灾和有机物的腐烂；化石燃料的不完全燃烧（大约占总量的三分之二）和其它来自汽车或是炉灶的有机物；香烟烟雾 有机体的有氧呼吸和化石燃料的燃烧 污染物 来源 汽车和炉灶中化石燃料的不完全燃烧，工业溶剂和漏油的蒸发，烟草烟雾，森林火灾，植物腐烂（占85%） 石棉开采，建筑中防火绝热的喷漆，制动片的变质 开采，工业过程，燃煤，汽车尾气 化学工业，石油提炼 化学工业，石油提炼 大气中三氧化硫与水蒸气的反应，化学工业 大气中三氧化硫与水蒸气的反应，化学工业 汽车，飞机，火车；工业和建筑 烃类 CO2 石棉 硫氧化物 家庭、工业、发电站等含硫煤和石油的燃烧，金属和金属（SO2和SO3） 含硫物质的冶炼，火山爆发 化合物 森林火灾，风侵蚀，火山爆发，燃煤；农场，颗粒物，粉尘，矿井施工，道路建设，和其他垦荒活动，大烟炱，油 气中的化学反应，汽车搅动起来的粉尘，汽车尾气，发电站和工厂煤的燃烧 杀虫剂 农业，林业，蚊子防治 除草剂 氮氧化物 机动车辆，工业和化石燃料发电站的高温燃（NO和NO2） 料的燃烧，闪电 光化学氧化剂 烃类和含氮物质在阳光下的反应 H2S NH3 H2SO4 HNO3 噪音 其他无机化石油提炼，玻璃刻蚀，铝合金和合物（HF） 肥料的生产
第十单元 大气污染控制的新技术
生物过滤：对VOC排放的新的大气污染控制技术。
通过微生物生物来处理环境中的不必要组分的观念已经在污水降解领域得到了几十年的应用。然而直到最近，美国利用微生物技术来去除环境中的其他污染物才得到了重视。而且虽然生物修复技术已在被合成有机物污染的土壤和地下水治理得到了成功的应用，但现在美国的环保专家确很少利用生物系统来控制大气污染物的实际经验。实际上，这个国家几乎没有环境的专家似乎意识到好几个欧洲国家（最显著的是荷兰和德国）”生物过滤”，即从固相反应器气流中空气污染的生物去除法，是一种充分确立的空气污染控制技术。
在欧洲，生物过滤技术已经成功的应用于控制臭味和对人类有害作用的无机和有机的空气污染。（空气毒物，和从各种各样的工业和社会部门排出的可挥发性有机物VOC）。西德在生物过滤技术的发展大部分是发生在19世纪70年代末和80年代，而且这种发展是由增加的要求调整的迫切性和联邦政府的财力支持共同发展起来的。欧洲的经验已经证明，生物过滤较已有的空气污染技术有着经济的和其他方面的优越性，特别是用于仅含有低浓度（典型的是甲烷浓度小于1000ppm）易被生物降解的空气污染物。
原则上微生物过滤技术为什么到现在没有在美国得到认可，只是在一部分领域内得到了应用，看上去好像是由于缺少管理计划，政府对科研和发展的很少支持还有缺少英文写作的文献，更确切的说，在美国大部分州关于管理计划还没有涉及到，没有以全面的方式，对从小源头排放的毒物、可挥发性有机物和臭味进行控制。而且政府组织在研究生物降解在这
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