《環境科學概論》第六章環境汙染及防治技術學習輔導材料
一、 內容提要
1、環境汙染及形成
（1） 環境汙染
是指有害的物質或因子進入環境，並在環境中發生擴散、遷移、轉化，使生態系統的結構與功能發生變化，對人類以及其它生物的生存和發展產生不利影響。
（2）汙染源
汙染源是造成環境汙染的汙染物的發生源，通常是指向環境排放有害物質或對環境產生有害影響的場所、裝置和裝置的總稱。
按造成環境汙染的原因，可把汙染源分為天然汙染源、人為汙染源
天然汙染源——是指自然界自行向環境排放汙染物或造成有害影響的場所，如正在噴發的火山。
人為汙染源——是指人類社會活動所形成的汙染源，是環境保護研究和控制的主要物件。
汙染源按環境汙染的主要物件(受體)，可分為大氣汙染源、水體汙染源、土壤汙染源以及生物汙染源等。
按向環境排故汙染物的空間分布方式，汙染源可分為點汙染源、線汙染源和面汙染源(合稱為非點汙染源)。
按照人類社會活動功能，汙染源可分為工業汙染源、農業汙染源、交通運輸汙染源、生活汙染源。
（3）汙染物在環境中的遷移和轉化
汙染物的遷移——是指汙染物在環境中所發生的空間位置的移動及其所引起的富集、分散和消失的過程，是汙染物在環境中的運動形式之一。
汙染物遷移的方式：機械遷移、物理-化學遷移、生物遷移
2、大氣汙染及防治技術
（1）大氣汙染效應
由於大氣汙染的作用，可以使某個或多個環境要素發生變化，使生態環境受到衝擊或失去平衡，環境系統的結構和功能發生變化。這種因大氣汙染而引起環境變化的現象，稱為大氣汙染效應。
（2）空氣主要汙染物
顆粒物質、硫化物、碳氧化物、氮氧化合物、碳氫化合物
（3）顆粒物質
顆粒物質——是指除氣體之外的包含於大氣中的物質，包括各種各樣的固體、液體和氣溶膠。
按粒徑的差異，可以分為降塵和飄塵兩種。
降塵——指粒徑大於 10m，在重力作用下可以降落的顆較狀物質。
飄塵——指粒徑小於 10m的煤煙、煙氣和霧在內的顆粒狀物質。
（4）硫化物
硫常以二氧化硫和硫化氫的形態進入大氣，也有一部分以亞硫酸及硫酸(鹽)微粒形式進入大氣。
so2的存在會造成酸雨、光化學煙霧，使大氣的能見度大大降低。
（5）碳氧化物——主要有co和co2兩種物質。
（6）氮氧化合物
氮氧化合物的種類較多，n2o 、no、 no2、 n2o4、 n2o3、 n2o4、n2o5等，主要是no和no2，它們是常見的大氣汙染物。
（7）碳氫化合物
碳氫化合物是由烷烴、烯烴和芳烴等複雜多樣的物質組成。
燃油的機動車亦是主要的碳氫化合物汙染源。
碳氫化合物是形成光化學煙霧的主要成分。
（8）造成大氣汙染因素
城市空氣有限的稀釋作用
汙染物協合相互作用——協合相互作用現象：當兩種和兩種以上的物質相互作用並產生比乙個它們單獨作用之和大得多的作用。涉及到汙染物的協和效應的例如：光化學煙霧、細粒、吸菸。
廣泛效應——大氣汙染己不僅僅是一種城市現象，現今己形成乙個較廣泛的影響，如酸雨。
全球效應——一些工業廢物排放到空氣中，會影響到整個地球。
（9）光化學煙霧
氮氧化物（nox）和碳氫化合物（hc）在大氣環境中受強烈的太陽紫外線照射後產生一種新的二次汙染物——光化學煙霧。
光化學煙霧主要發生在陽光強烈的夏、秋季節。
主要汙染源是汽車排放的co、nox、hc三種汙染物。
（10）細粒
協合效應也可能包括燃燒任何燃料和火化廢物的煙的細粒（粒度小於0.002mm），這樣的顆粒基本上由非活性碳組成。
這些顆粒通過過濾器出來後長期懸浮在空氣中，具有極強的吸附力，能吸附象鉛這種的金屬原子、碳氫化合物、硫和氧化氮；並且這些細粒帶上了所有的汙染物。
許多導致形成更毒的化合物的化學反應可能發生在細粒的表面上。
（11）大氣汙染防治技術
運用法律的手段限制和控制汙染物排放數量和擴散影響範圍；
運用技術手段減少或防止汙染物的排放。從而達到保護環境的目的。
合理利用環境的自淨能力
治理排出的汙染物
（12）合理利用環境自淨作用的技術措施
大氣的自淨能力
合理工業布局
選擇有利於汙染物擴散的排放方式
發展綠色植物
（13）控制或減少汙染物排放的技術途徑
改革能源結構——發展城市燃氣、採用無汙染或少汙染能源
發展集中供熱——熱電聯產供熱、集中鍋爐房供熱、餘熱利用供熱
進行燃料的預處理、改革工藝裝置
改善燃燒過程等。
（14）顆粒汙染物治理技術——除塵技術
機械式除塵器除塵
濕式除塵器除塵
過濾式除塵器除塵
電除塵器除塵
（15）氣體汙染物的治理技術
吸收法、吸附法、催化法、燃燒法、冷凝法、生物法、膜分離法
3、水體汙染及防治技術
（1）水體自淨
受到汙染的水體，在一定的時間內，通過自然的物理、化學和生物等作用，汙染程度逐漸降低——水體自淨。
（2）水體汙染
水體的自淨能力是有限的，當汙染物進入水體後，其含量超過水體的自然淨化能力，使水質變壞——水體汙染。
（3）水中汙染物及其**
點源——生活汙水與工業廢水一般均由管網或溝渠收集後在某一定點排放到受納水體，這種排放源稱為點源
非點源——城市和農業徑流一般具有多排放點的特徵，故稱為非點源。
耗氧物質——在受納水體中可被氧化並消耗溶解性分子氧的物質稱為耗氧物質。耗氧物質通常為生物可分解的有機物，但也包括某些無機化合物。
營養物質——氮和磷是人們最為關注的兩種營養物質，同時也是汙染物。
病原微生物——在廢水中發現的微生物主要包括來自患病的人和動物的細菌、病毒與原生動物。
懸浮固體——從廢水帶入受納水體中的有機和無機顆粒稱為懸浮固體。
鹽類 毒性金屬與毒性有機物
熱（5）廢水中懸浮汙染物指標
懸浮物指水中呈懸浮狀態的固體物質，懸浮物直徑一般小於2公釐，它包括無機物和有機物（不溶於水的淤泥、粘土、微生物等）。
懸浮物的含量是水質汙染程度的基本判斷指標之一。用每公升水樣中含有多少毫克懸浮物來表示，記為毫克/公升。
水中懸浮物還可根據其揮發性能分為揮發性懸浮物和固定性懸浮物。
（6）耗氧物質對河流的影響
耗氧物質無論是有機的還是無機的，在排入河流後均會造成水中溶解氧的降低，當溶解氧降到臨界值後，魚類及水生生物便受到威脅。
（7）生化需氧量（bod）
指水中有機汙染物在好氧微生物的作用下，分解成穩定狀態的無機物所需要的氧量，用毫克/公升來表示。
一般規定在20℃的條件下，連續培養5天後，測定水中溶解氧的消耗量，所測得的生化需氧量用bod5 表示。
（8）化學需氧量(cod)
用化學氧化劑在酸性條件下，將水中有機汙染物氧化為co2、h2o等所消耗的相當於氧的量，單位是毫克/公升。
化學需氧量數值越大，水中有機物含量越高。
化學需氧量測定中常用的氧化劑為重鉻酸鉀（k2cr2o7）和高錳酸鉀（kmno4）。
目前測定中用的最多的氧化劑還是重鉻酸鉀，測得的化學需氧量用codcr表示。
（9）bod5/codcr
通常用生化需氧量與化學需氧量的比值（bod5/codcr）作為廢水是否適合採用生物處理的衡量指標。
一般認為，這一比值大於0.3時，汙水就適合採用生物處理的方法進行處理。
（10）氮的氧化
碳氧化引起的耗氧量稱為cbod，而氮氧化引起的耗氧星稱為nbod。
從有機物中釋放出的氮以及工業廢水和農業徑流等其他**的氮，被硝化菌氧化成硝酸鹽(no3-)，此過程稱為硝化。
（11）氧垂曲線
溶解氧濃度是河流水質的指標。
河流水質管理的主要方法之一就是評估河流容納汙染物的能力。
評估方法是確定廢水排入後下游溶解氧的變化，該變化曲線稱為氧垂曲線。
（12）影響溶解氧的其它因素
在小河流中，流速對維持高do起著相當重要的作用。
疏浚與築壩降低了流速，也對do產生很大影響。
壩下游的do會因落水造成的混合作用而公升高。
水生植物也會對do產生很大的影響。
（13）營養物質對河流水質的影響
營養物質是指植物生長所需的要素，按植物組織含量次序排序，包括碳、氮、磷和各種微量元素。
氮的影響（對受納水體有以下危害）：1) nh3-n濃度高時對魚有毒；2) 低濃度nh3和no3-可導致藻類過量生長；3) nh4+轉化為no3時消耗大量溶解氧。
磷的影響——磷的主要危害在於它是藻類生長的重要營養鹽。若含磷量可滿足藻類生長的需求，藻類即過量生長。藻類死亡後變成細菌可分解的耗氧有機物，其耗氧量往往超過水體可供給的氧量，因此會造成魚類死亡。
（4）湖泊水質管理
分層作用與翻騰——這種物理現象的發生與水質無關，然而卻影響水質。
生物層——由於陽光和氧的作用，湖泊中有幾個不同的生物活性層，最重要的是：透光層、沿岸層、湖底層。
湖泊生產力——是湖泊維持食物網能力的度量。湖泊生產力可通過度量藻類生長量而確定。生產力在決定水質方面起著重要作用，可作為湖泊分類的依據——分為貧營養湖、富營養湖、中營養湖和老化湖。
富營養化——是乙個自然過程。由於營養物質的引入與迴圈，湖泊逐漸變淺且生產力提高。富營養過程的快慢與原始湖泊大小及沉積物、營養物質引入的速率有關。
藻類生長需求——藻類的生長受限於最不易獲得的營養物質。磷的含量控制著藻類生長和湖泊生產力。
湖泊中磷的控制——降低排入湖泊中的磷量、加鋁鹽將磷沉澱、挖出含磷量高的沉積物
（5）汙水處理技術
按其作用原理，可分為三類：物理法、化學法、生物法。
物理法——沉澱、篩濾、氣浮、反滲透
化學法——混凝法、中和法、氧化還源法、電解法、吸附法、電滲析法以及汽提法、吹脫法、萃取法、化學沉澱法等。
生物法——利用微生物新陳代謝功能，使汙水中呈溶解和膠體狀態的有機汙染物被降解並轉化為無害的物質，使汙水得以淨化。屬於生物處理法的工藝有：活性汙泥法、生物膜法、生物穩定塘、土地處理法、厭氧消化法
（6）城市水處理系統
城市廢水處理技術按處理程度可分為：一級處理、二級處理、**處理。
預處理的目的是保護廢水處理廠的後續處理裝置。
一級處理的主要目標是通過沉降或氣浮去除廢水中的固體汙染物。
二級處理的主要目的是去除一級處理出水中的溶解性bod5，並進一步去除懸浮固體物質。
當二級處理無法滿足出水水質要求時，則需進行廢水的**處理。**處理過程中可能使用化學處理及過濾方法或將二級處理出水小心地灌入土壤中，利用土壤—作物系統去除汙染物。**處理出水高品質的飲用水相近。
預處理單元：格柵、沉砂池、破碎機、調節池。
一級處理：沉澱池
二級處理：滴濾池法、活性汙泥法、氧化塘法、生物轉盤法(rbc)。最後消毒處理。
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