<C4BFC2BC4D4C2E733932>

Transcription

1 科学出版社职教技术出版中心

2 全国高等院校土木工程类应用型系列规划教材 土木工程环境概论 王利平主编 北京

3 内容简介 本书以高等学校普及环境教育为出发点, 站在学者的高度, 从读者的 角度科普性地介绍了土木工程中常见的环境问题, 以及解决环境污染的预 防措施及治理技术, 帮助读者更加全面地了解当代土木工程师的职责, 从 而建立适应时代发展需要的环境友好型土木工程知识结构 本书从环境问题的由来入手, 以人类与资源 环境的和谐发展为主线, 阐述了土木工程中的主要环境问题 ; 简述了环境污染类型及原因 ; 论述了 水体 大气 固体废弃物及噪声等的污染背景 特征和防治措施 ; 探讨了土地资源与环境保护的关系 ; 讨论了土木工程对城市生态系统的影响 ; 介绍 了环境质量评价 环境管理与环境监测, 以及解决环境问题的可持续发展 战略和清洁生产技术方法 本书可作为普通高等学校土木工程 水利工程 交通工程 建筑学 城市规划等专业的教材和教学参考书, 也可作为理工类非环境工程专业的选修课教学 用书, 还可供环境保护爱好者 企业管理人员及技术人员参考 图书在版编目 (CIP) 数据 土木工程环境概论 / 王利平主编. 北京 : 科学出版社,2009 全国高等院校土木工程类应用型系列规划教材 ISBN 978 唱 7 唱 03 唱 唱 3 Ⅰ. 土 Ⅱ. 王 Ⅲ. 土木工程 - 环境管理 - 高等学校 - 教材 Ⅳ.T U 唱 023 中国版本图书馆 CIP 数据核字 (2009) 第 号 责任编辑 : 童安齐任加林 / 责任校对 : 柏连海责任印制 : 吕春珉 / 封面设计 : 耕者设计工作室 北京东黄城根北街 16 号 邮政编码 : 出版 http :// w w w.sciencep.com 印刷科学出版社发行各地新华书店经销 倡 2009 年 8 月第一版开本 :16( ) 2009 年 8 月第一次印刷印张 :15 1/2 印数 : 字数 : 定价 :24.00 元 ( 如有印装质量问题, 我社负责调换枙科印枛 ) 销售部电话 010 唱 编辑部电话 010 唱 (B A08) 版权所有, 侵权必究举报电话 :010 唱 ;010 唱 ; 科学出版社职教技术出版中心

4 前 言 20 世纪是人类社会获得空前发展的时代, 由于科学技术的突飞猛进, 城市化进程的加快, 社会生产力得到极大提高 ; 经济的快速增长, 为人类创造了前所未有的物质财富, 大大地推进了社会文明的进程 然而, 经济的快速发展所付出的代价却是极其沉重的 一是对自然资源的过度开发与消耗, 以及污染物质的大量排放, 导致了全球性的资源短缺 环境污染和生态破坏 ; 二是出现了人口的爆炸性增长, 进入 21 世纪, 全球人口达到了 60 亿 日趋严重的人口膨胀 环境恶化和资源耗竭, 已经引起有识之士的极大担忧 人类 资源 环境与可持续发展问题已经波及全球的每一个角落 每一个民族 每一个国家和地区, 成为影响人类社会现在和未来生存发展的重大现实问题 因此, 保护环境 发展循环经济 走可持续发展之路已成为当前和今后相当长的时间内我国经济和社会发展面临的重大问题 提高国民环保意识 培养环境保护人才是高等学校的重要职责 为此, 近年来我国许多高校在非环境专业中也开设了有关环境保护方面的必修或选修课程来普及环境科学知识 鉴于此, 我们针对土木工程学科的特色和社会作用, 组织编写了以介绍环境科学基本原理和基本知识为主的土木工程有关环境问题的概述性教材, 供参考选用 全书共九章 第 1 章概要介绍了环境概念 环境保护与可持续发展的关系 土木工程中环境现状 主要污染物及解决途径 ; 第 2 ~ 5 章阐述了水体 大气 固体废弃物 噪声等在人类活动影响下产生的污染问题 特征和防治措施 ; 第 6 章探讨了土地资源与环境保护的关系 ; 第 7 章介绍了生态系统特征及功能, 讨论了土木工程活动对城市生态系统的影响 ; 第 8 9 章介绍了环境质量评价 环境管理和环境监测概念 原理和技术方法, 以及解决环境问题的可持续发展战略和清洁生产技术方法 本书内容涉及面广, 在部分章节突出了土木工程行业的环境污染问题 参加本书编写工作的有王利平 严文瑶 夏雄 常杰云 柴育红等 书稿编写过程中, 参阅并引用了国内外许多学者的文献 研究成果及图表等 ; 研究生汪亚奇 薛春阳 陆雷和其他老师为书稿的文字录入和图表加工提供了帮助, 在此向他们一并深表谢意 因编者限于水平和时间仓促, 书中不妥之处在所难免, 敬请读者批评指正 编者 2009 年 3 月

5 目 录 第 1 章绪论 1 1 畅 1 环境概论 1 1 畅 1 畅 1 环境与环境科学 1 1 畅 1 畅 2 环境污染与环境问题 2 1 畅 1 畅 3 环境工程学发展简史 3 1 畅 1 畅 4 环境保护的目的和内容 4 1 畅 2 人类 环境与发展 5 1 畅 2 畅 1 人类与环境 5 1 畅 2 畅 2 环境与发展 5 1 畅 3 环境保护与可持续发展 6 1 畅 3 畅 1 可持续发展及其与环境保护之间的关系 6 1 畅 3 畅 2 可持续发展的基本思想和原则 6 1 畅 3 畅 3 中国的可持续发展战略 7 1 畅 4 室内环境污染问题 10 1 畅 4 畅 1 概述 10 1 畅 4 畅 2 室内污染物的种类和来源 11 1 畅 4 畅 3 室内空气污染成因及特性 12 1 畅 4 畅 4 建筑和装修材料污染物对人体健康的危害 13 1 畅 4 畅 5 日常生活污染 14 1 畅 5 土木工程中环境主要研究的内容 15 1 畅 5 畅 1 环境现状 16 1 畅 5 畅 2 主要污染物 17 1 畅 5 畅 3 危害及可持续发展路径 18 1 畅 5 畅 4 环境保护管理措施 19 科学出版社职教技术出版中心 1 畅 5 畅 5 环境保护实施对策与防治 20 思考题 21 第 2 章水环境污染控制 23 2 畅 1 水体及其功能 23 2 畅 1 畅 1 水资源概念 23 2 畅 1 畅 2 水的循环 25 2 畅 1 畅 3 水的功能和社会作用 26 2 畅 2 土木工程中的水污染问题 28 2 畅 2 畅 1 建筑施工水污染 28 2 畅 2 畅 2 市政施工水污染 29 2 畅 2 畅 3 交通施工水污染 29

6 iv 土木工程环境概论 2 畅 2 畅 4 绿色施工 31 2 畅 3 水污染的防治 31 2 畅 3 畅 1 水污染种类与危害 31 2 畅 3 畅 2 水污染现状 34 2 畅 3 畅 3 水污染防治方法 36 思考题 41 第 3 章大气污染及其防治 43 3 畅 1 大气组成 43 3 畅 1 畅 1 大气圈 43 3 畅 1 畅 2 大气的组成 44 3 畅 2 大气污染物及其危害 45 3 畅 2 畅 1 大气污染物 45 3 畅 2 畅 2 大气污染的危害 50 3 畅 3 土建工程中的大气污染问题 56 3 畅 3 畅 1 扬尘 56 3 畅 3 畅 2 沥青使用过程中对大气环境的影响 56 3 畅 3 畅 3 工程车辆尾气对大气环境的影响 57 3 畅 3 畅 4 混凝土添加剂对大气环境的影响 57 3 畅 4 大气污染的防治 57 3 畅 4 畅 1 大气污染综合防治的对策及措施 57 3 畅 4 畅 2 颗粒污染物治理技术 59 3 畅 4 畅 3 大气污染物治理技术 65 3 畅 4 畅 4 汽车排气净化 71 思考题 73 第 4 章固体废物处理及资源化利用 74 4 畅 1 概述 74 4 畅 1 畅 1 固体废物的来源及分类 74 4 畅 1 畅 2 固体废物的特点及危害 75 4 畅 1 畅 3 固体废物污染控制措施 76 4 畅 1 畅 4 固体废物管理 77 4 畅 2 固体废物的处理与资源化 79 4 畅 2 畅 1 固体废物的收集和运输 79 4 畅 2 畅 2 固体废物的压实 81 4 畅 2 畅 3 固体废物的破碎 82 4 畅 2 畅 4 固体废物的分选 83 4 畅 2 畅 5 固体废物的固化 83 4 畅 2 畅 6 生活垃圾的堆肥处理 84 4 畅 2 畅 7 生活垃圾的热解 85 4 畅 2 畅 8 生活垃圾的焚烧 86 4 畅 3 固体废物的处置 87

7 目录 v 4 畅 3 畅 1 固体废物处置的要求及处置方法的分类 87 4 畅 3 畅 2 土地填埋处置 88 4 畅 3 畅 3 土地耕作处置 90 4 畅 3 畅 4 海洋处置 90 4 畅 4 固体废物在土建工程中的资源化利用 92 4 畅 4 畅 1 工业固体废物在建筑材料中的资源化应用 92 4 畅 4 畅 2 城市生活垃圾在建筑材料中的资源化应用 94 思考题 97 第 5 章其他物理污染 98 5 畅 1 噪声污染 98 5 畅 1 畅 1 噪声和振动污染 98 5 畅 1 畅 2 噪声及振动的来源 畅 1 畅 3 噪声污染控制方法 畅 1 畅 4 振动污染控制方法 畅 2 电磁辐射污染 畅 2 畅 1 电磁辐射污染与危害 畅 2 畅 2 电磁辐射污染源及传播途径 畅 2 畅 3 电磁辐射的控制方法 畅 3 光污染 热污染和放射性污染 畅 3 畅 1 光污染 热污染 放射性污染及其危害 畅 3 畅 2 土建工程中的光污染 热污染 放射性污染 畅 3 畅 3 光污染 热污染 放射性污染的防护 114 思考题 117 第 6 章土地资源利用与保护 畅 1 土地资源与环境影响 畅 1 畅 1 土地的概念和分类 畅 1 畅 2 土地资源与环境问题 畅 2 自然灾害中的环境岩土问题 畅 2 畅 1 自然灾害概述 122 科学出版社职教技术出版中心 6 畅 2 畅 2 地震灾害 畅 2 畅 3 气象灾害 畅 2 畅 4 山地灾害 畅 2 畅 5 其他灾害 畅 3 工程活动中的环境岩土问题 畅 3 畅 1 人类工程活动概述 畅 3 畅 2 城镇建设对环境的影响 畅 3 畅 3 水利工程对环境的影响 畅 3 畅 4 交通工程对环境的影响 畅 3 畅 5 填挖方工程及其他工程对环境的影响 畅 4 土地资源的合理利用与保护 136

8 vi 土木工程环境概论 6 畅 4 畅 1 土地资源的利用 畅 4 畅 2 灾害链理论与防灾 畅 4 畅 3 土地资源的保护与工程措施 畅 5 脆弱地域的土地保护 138 思考题 139 第 7 章城市生态工程 畅 1 生态系统 畅 1 畅 1 生态系统及其基本特性 畅 1 畅 2 生态平衡 畅 1 畅 3 生态破坏 畅 2 城市生态系统 畅 2 畅 1 城市生态系统的概念 畅 2 畅 2 城市生态系统的类型 畅 2 畅 3 城市生态系统的特点 畅 2 畅 4 城市生态系统的人流 物流和能流 畅 2 畅 5 城市系统信息流与系统控制 畅 3 我国城市生态环境状况及生态城市建设 畅 3 畅 1 我国城市生态环境状况 畅 3 畅 2 城市生态环境建设目标和指导思想 畅 3 畅 3 生态城市建设的基本途径 畅 4 土木工程对城市生态系统的影响 畅 4 畅 1 住宅建筑工程对城市生态系统的影响 畅 4 畅 2 城市中心区建设对城市生态系统的影响 畅 4 畅 3 绿化布置对城市生态环境的影响 畅 4 畅 4 城市声环境对居民居住环境的影响 畅 4 畅 5 城市防洪工程对生态环境的影响 畅 4 畅 6 水利工程对流域生态环境的影响 畅 5 土木工程对城市生态的调控 畅 5 畅 1 土木工程建设的宏观指导思想 畅 5 畅 2 城市建筑环境设计 畅 5 畅 3 完善市政排水系统工程, 控制环境质量 畅 5 畅 4 城市污水治理工程及技术政策 畅 6 城市生态与环境保护 畅 6 畅 1 城市生态环境管理的发展 畅 6 畅 2 城市生态环境管理的内容和方法 畅 6 畅 3 城市生态环境管理措施 174 思考题 175 第 8 章环境监测与质量评价 畅 1 环境监测概述 畅 1 畅 1 环境监测的目的 任务和作用 176

9 目录 vii 8 畅 1 畅 2 环境监测的分类 畅 1 畅 3 环境监测的质量保证 畅 1 畅 4 环境优先污染物和优先监测 畅 1 畅 5 城市大气环境监测 畅 1 畅 6 水质监测 畅 1 畅 7 城市环境噪声监测 畅 1 畅 8 监测方法 畅 2 环境质量评价概述 畅 2 畅 1 环境质量 畅 2 畅 2 环境质量评价 畅 2 畅 3 环境质量评价的目的和意义 畅 2 畅 4 环境质量评价的分类 畅 3 环境质量评价 畅 3 畅 1 环境质量现状评价 畅 3 畅 2 环境质量影响评价 192 思考题 201 第 9 章环境管理与清洁生产 畅 1 环境管理概述 畅 1 畅 1 环境管理的特点与基本内容 畅 1 畅 2 环境管理的基本方法 畅 1 畅 3 环境管理的主要手段 畅 1 畅 4 中国的环境管理 畅 2 清洁生产的原理和评估方法 畅 2 畅 1 清洁生产的理论基础 畅 2 畅 2 清洁生产的由来 概念及特点 畅 2 畅 3 清洁生产的评价方法 畅 3 实施清洁生产的主要途径 畅 3 畅 1 工业污染的控制与综合防治 畅 3 畅 2 实施清洁生产的方向 218 科学出版社职教技术出版中心 9 畅 3 畅 3 清洁生产审核 220 思考题 221 附录相关资料 222 主要参考文献 234

10 第 1 章绪 论 1 畅 1 环境概论 1 畅 1 畅 1 环境与环境科学自 20 世纪 50 年代末以来, 尤其是 70 年代以后, 环境 一词的使用频率越来越高, 其含义和内容越来越丰富, 它随着各种具体状况的差异而不同, 如生物的生存环境 人类的生活环境和社会环境 自然界的水环境 生态环境, 以及对环境产生负面影响的环境污染 环境破坏等 从哲学上来讲, 环境是一个相对于主体的客体, 它与其主体之间相互依存 ; 它的内容又随着主体的不同而不同 在不同的学科中, 对 环境 一词的科学定义是不同的 ; 而在不同的研究领域, 对于环境范畴的划分是有差异的 1989 年 12 月 26 日公布的枟中华人民共和国环境保护法枠中对环境的内涵规定为 : 本法所称环境, 是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体, 包括大气 水 海洋 土地 矿藏 森林 草原 野生动物 自然遗迹 人文遗迹 自然保护区 风景名胜区 城市和乡村等 在这里, 自然因素的总体 有两个约束条件 : 一是包括了各种天然的和经过人工改造的因素 ; 二是并不泛指人类周围的所有自然因素, 如整个太阳系 银河系等, 而是指对人类的生存和发展有明显影响的自然因素的总体 环境是由各种要素所构成的综合体, 对于人类社会的生存和发展而言, 环境包括自然环境和人工环境 前者可以概括为生物圈 大气圈 水圈和岩石圈及其运动的影响, 后者指人类自身活动所形成的物质 能量 精神文明 各种社会关系及其产生的作用 环境的组成如图 1 畅 1 所示 图 1 畅 1 环境的组成

11 2 土木工程环境概论 环境科学是在现代社会经济和科学发展过程中逐步形成的一门新兴 边缘 综合性 的学科 它是以人类为主体, 研究人类生存 繁衍与所需有关条件之间相互关系的科学, 是在解决不同环境问题的社会需要的推动下形成和迅速发展起来的 它的主要任务是研 究在人类活动的影响下, 环境质量的变化规律和环境变化对人类生存的影响, 以及保护和 改善环境质量的理论 技术和方法 在现阶段, 环境科学主要是运用自然科学和社会科学的有关学科的理论 技术和方法 来研究环境问题, 从而形成与其有关的学科相互渗透 交叉的许多分支学科 属于自然科学方面的有环境工程 环境化学 环境物理 环境生物 环境地球 环境岩 土 环境水利 环境医学 环境系统工程等 属于社会科学方面的有环境社会学 环境经济学 环境法学 环境管理 环境美学等 因此, 环境科学研究的目的就是保护和改善生活环境与生态环境, 防治污染和其他公 害, 保障人们的健康, 促进社会的可持续发展 1 畅 1 畅 2 环境污染与环境问题 人类是环境的产物, 又是环境的改造者 人类社会发展到今天, 创造了前所未有的文 明, 但同时又带来了一系列环境问题 环境问题是指由于自然或人为活动使得全球环境 或区域环境的环境质量发生变化, 从而出现了不利于人类生存和发展的现象 环境污染是指人为的或自然的因素, 使环境的化学组成和物理状态发生了变化, 导致 环境质量恶化, 从而扰乱或破坏了原有的生态系统或人们正常的生产和生活条件的现象 环境污染又称为 公害 1 畅环境问题及其分类 按照形成环境问题的根源, 可将环境问题分为两类 : 由自然力引起的环境问题称为原 生环境问题, 又称为第一类环境问题, 它主要是指地震 洪涝 干旱 滑坡 流行病等自然灾 害问题 ; 由人类活动引起的环境问题为次生环境问题, 也称为第二类环境问题 后者是人 类当前面临的世界性问题 环境问题又可分为环境污染和生态环境破坏两类 生态环境破坏 主要指人类活动 直接作用于自然界引起的生态退化及由此而衍生的环境效应 例如, 因乱砍滥伐引起的 森林植被的破坏 ; 过度放牧引起的草原退化 ; 因大面积开垦草原引起的沙漠化 ; 因毁林开 荒造成的水土流失 ; 滥采滥捕使珍稀物种灭绝, 危及地球物种多样性等 作用 应该注意的是, 原生和次生环境问题, 往往难以截然分开, 它们常常相互影响 相互 2 畅环境问题的产生与发展 科学出版社职教技术出版中心 环境问题是随着人类社会和经济的发展而发展的 环境问题的历史发展大致可以分 为三个阶段 :1 生态环境早期破坏阶段, 此阶段是指从人类出现以后直至产业革命的漫长 时期, 又称为早期环境问题 2 近代城市环境问题阶段, 此阶段从工业革命开始到 20 世 纪 80 年代发现南极上空的臭氧空洞为止 工业革命是世界史上一个新时期的起点, 此后 的环境问题也开始出现新的特点并日益复杂化和全球化 3 全球性环境问题阶段, 此阶 段始于 1984 年由英国科学家发现在南极上空出现的 臭氧空洞, 形成了第二次世界环境

12 第 1 章绪 论 3 问题的高潮 这一阶段环境问题的核心, 是与人类生存息息相关的 全球变暖 臭氧层破坏 和 酸雨 等全球性的环境问题, 引起了世界各国政府和全人类的高度重视 3 畅当前世界面临的主要环境问题当前出现的环境问题, 污染源和破坏源众多, 既来自人类经济活动, 又来自人类日常活动 ; 既来自发达国家, 也来自发展中国家 解决这些环境问题只靠一国的努力很难奏效, 需要众多的国家, 甚至全球的共同努力才行, 这就极大地增加了解决问题的难度 到目前为止, 已经威胁人类生存并已被人类认识到的全球性环境问题主要有人口增长 全球变暖 臭氧层破坏 酸雨 淡水资源危机 能源短缺 森林资源锐减 土地荒漠化 生物物种消失 生物多样性危机 垃圾成灾 有毒害化学品污染等众多方面 4 畅我国现阶段存在的环境问题中华民族是有着悠久历史文化的四大文明古国之一, 在古代文明史上长期处于世界的前列 在开发和利用自然资源和自然环境的过程中, 逐步形成了一些环境保护的意识, 如在枟周礼枠 枟左传枠 枟孟子枠 枟韩非子枠 枟史记枠等书中均有记载和反映 中国环境保护事业的发展, 可以说是中国环境政策演变深化的历史 近年来, 经过全社会的共同努力, 在经济快速增长的情况下, 全国的环境质量总体上稳定, 涌现出一批环境保护和可持续发展的典型示范 生态保护和建设得到了加强, 环境执法力度不断加大, 环境保护投入逐步增加, 全社会的环境意识明显增强 但是从近年来的环境状况公报看到, 我国面临的环境问题形势依然十分严峻 我国环境问题的特点是发达国家上百年工业化过程中分阶段出现的环境问题, 在我国快速发展的 20 多年里集中出现, 呈现结构型 复合型 压缩型特点 ; 污染物排放总量大, 工业污染物排放日趋复杂, 农业面源污染和生活污染比重上升, 持久性有机污染物增加, 环境污染突发事故增多, 环境隐患增加, 生态系统功能失衡 环境问题已制约了我国的经济发展, 威胁着人们的健康, 甚至影响到了社会的稳定, 已到了非解决不可的时候 1 畅 1 畅 3 环境工程学发展简史环境工程学是环境科学的一个分支, 又是工程学的一个重要组成部分 它是一门运用环境科学 工程学和其他有关学科的理论和方法, 研究保护和合理利用自然资源, 控制和防治环境污染与生态破坏, 以改善环境质量, 使人们得以健康 舒适地生存与发展的学科 可以说, 环境工程学是在人类同环境污染做斗争 保护和改善生存环境的过程中形成的 从开发和保护水源来说, 中国早在公元前 2300 年前后就创造了凿井技术, 促进了村落和集市的形成 后来为了保护水源, 又建立了持刀守卫水井的制度 从给排水工程来说, 中国在公元前 2000 多年以前就用陶土管修建了地下排水道 古代罗马大约在公元前 6 世纪开始修建地下排水道 中国在明朝以前就开始采用明矾净水 英国在 19 世纪初开始用砂滤法净化自来水 ; 在 19 世纪末采用漂白粉对水消毒 在污水处理方面, 英国在 19 世纪中叶开始建立污水处理厂 ;20 世纪初开始采用活性污泥法处理污水 此后, 卫生工程 给水排水工程等逐渐发展起来, 形成一门技术学科 在大气污染控制方面, 为消除工业生产造成的粉尘污染, 美国在 1885 年发明了离心

13 4 土木工程环境概论 除尘器 进入 20 世纪以后, 除尘 空气调节 燃烧装置改造 工业气体净化等工程技术逐 渐得到推广应用 在固体废物处理方面, 历史更为悠久 在公元前 3000 ~ 前 1000 年, 古希腊即开始对 城市垃圾采用了填埋的处置方法 在 20 世纪, 固体废物处理和利用的研究工作不断取得 成就, 出现了利用工业废渣制造建筑材料等工程技术 在噪声控制方面, 中国和欧洲一些国家的古建筑中, 墙壁和门窗位置的安排都考虑到 了隔声的问题 在 20 世纪, 人们对控制噪声问题进行了广泛的研究 从 50 年代起, 建立 了噪声控制的基础理论, 形成了环境声学 20 世纪以来, 根据化学 物理学 生物学 地学 医学等基础理论, 运用卫生工程 给水 排水工程 化学工程 机械工程等技术原理和手段, 解决废气 废水 固体废物 噪声等问 题, 使单项治理技术有了较大的发展, 逐渐形成了治理技术的单元操作 单元过程 单元方 法以及某些水体和大气污染治理工艺系统 20 世纪 50 年代末, 中国提出了资源综合利用的观点 60 年代中期, 美国开始了技术 评价活动, 并在 1969 年的枟国家环境政策法枠中, 规定了环境影响评价的制度 至此, 人们 认识到控制环境污染不仅要采用单项治理技术, 而且还要采取综合防治措施和对控制环 境污染的措施进行综合的技术经济分析, 以防止在采取局部措施时与整体发生矛盾而影 响清除污染的效果 在这种情况下, 环境系统工程和环境污染综合防治的研究工作迅速发展起来 随后, 陆续出现了环境工程学的专门著作, 形成了一门新的学科 总之, 环境工程学是在人类控制环境污染 保护和改善生存环境的斗争过程中诞生和 发展的 它脱胎于土木工程 卫生工程 化学工程 机械工程等母系学科, 又融入了其他自 然学科和社会科学的相关原理和方法 随着经济的发展和人们对环境质量要求的提高, 环境工程学必将得到进一步的完善与发展 1 畅 1 畅 4 环境保护的目的和内容 随着社会生产力的进步, 在人类 征服 自然的能力和活动不断增加的同时, 运用先进 的科学技术, 研究破坏生态系统平衡的原因, 寻找避免和减轻对环境破坏的途径和方法, 化害为利, 为人类造福 在环境保护工作中, 既要重视自然原因对环境的破坏, 更要研究 人为原因对环境的影响和破坏, 因为后者往往更存在危害的广泛性和潜在性 环境保护 的目的主要有两点 : 一是保护环境, 使其免受和消除人类活动对它的有害影响 ; 二是保护 人类的健康和安全免受不利的环境因素的损害 环境保护的基本内容主要包括 :1 大气污染防治 ;2 水质净化与水污染防治 ;3 固体 废弃物污染防治 ;4 噪声污染控制 ;5 电磁辐射与放射性污染防治 ;6 食物污染防治 ; 7 土壤污染防治 ;8 自然生态保护和自然保护区以及海洋污染防治 ;9 森林资源的开发与 保护等 科学出版社职教技术出版中心

14 第 1 章绪 论 5 1 畅 2 人类 环境与发展 1 畅 2 畅 1 人类与环境随着全球人口的增长和社会经济与科学技术的飞速发展, 环境和环境问题已越来越引起人们的普遍关注 环境 一词是相对于人类而言的, 即指的是人类的环境 1972 年, 世界各国政府第一次共同讨论当代环境问题的联合国人类大会在瑞典斯德哥尔摩举行, 会议通过的宣言呼吁各国政府和人民为维护和改善人类环境 造福全体人民 造福后代而共同努力 1992 年, 巴西里约热内卢的联合国环境与发展大会以及 2002 年南非约翰内斯堡的世界可持续发展首脑会议再次重申了人类对环境与发展的共同关心 多年来, 许多国家都采取了不少措施和对策来防治污染和解决环境问题 人类从诞生之日起, 就建立了人与环境的辩证关系 一方面, 人类在适应环境的过程中, 改变 创造和发展了自己, 同时也改变了原始的自然环境, 形成了日益复杂的人工环境和社会环境 ; 另一方面, 环境的急剧变化也深刻地影响着人类自身的发展 在 人类与环境 这对对立统一体中, 人类是矛盾的主要方面 在人类影响环境的诸多因素中, 人口是最主要 最根本的因素 在近代, 世界人口增长迅速 人类在 19 世纪初仅有 10 亿人 ; 而在 20 世纪 50 年代世界人口超过 30 亿 ;80 年代达到 50 亿 ; 进入 21 世纪世界人口已突破 60 亿 人口增长导致对环境资源的压力, 使得环境资源的开发和利用处于一种超负荷状态 如耕地的减少或土地利用过度, 使土壤生态平衡失调, 粮食产量下降, 自然灾害频繁 ; 森林资源枯竭, 地球之肺遭破坏 ; 矿产资源匮乏, 水资源短缺, 能源紧张等 与此同时, 人口增长也加剧了对环境的污染 由于人口剧增, 所消耗的资源和能源也剧增, 向环境排放的有害物质也随之剧增, 在许多方面, 完全依靠地球生物圈生态系统来稀释 分解和再消耗人类所产生的废物已不可能 因此, 控制人口的增长是必须的 1 畅 2 畅 2 环境与发展发展是哲学术语, 指事物由小到大 由简到繁 由低级到高级 由旧物质到新物质的运动变化过程 事物的发展原因是事物联系的普遍性, 事物发展的根源是事物的内部矛盾, 即事物的内因 唯物辩证法认为, 物质是运动的物质, 运动是物质的根本属性, 而向前的 上升的 进步的运动即是发展 发展的本质是新事物的产生和旧事物的灭亡, 即新事物代替旧事物 人类发展的历史是整个地球经济 文化 社会等综合发展的历史, 而通常所讲的发展是指狭义的发展, 即经济上的发展 工业革命使得人类的经济得到飞速的发展, 但是这个发展却是以牺牲环境为代价换来的 人类每一次对环境的破坏都遭到了大自然的报复, 尤其是全球十大环境污染事件的爆发, 使得人类意识到自己并不是自然的主人, 如果继续以环境为代价换取经济的发展, 最终的结果只会是人类自身的灭亡 环境问题是一个涉及人类文明的问题, 人类必须与自然和谐相处, 走可持续发展之路, 这是人类文明发展的必然趋势

15 6 土木工程环境概论 1 畅 3 环境保护与可持续发展 1 畅 3 畅 1 可持续发展及其与环境保护之间的关系 可持续发展 (sustainable development) 是 20 世纪 80 年代提出的一个新概念 1987 年世界环境与发展委员会在枟我们共同的未来枠报告中第一次阐述了可持续发展的概念, 得到了国际社会的广泛共识 可持续发展是指既满足现代人的需求也不损害后代人满足 需求的能力 换句话说, 可持续发展就是要促进人的发展与自然的和谐, 经济发展与人 口 资源 环境的和谐, 既要达到发展经济的目的, 又要保护好人类赖以生存的大气 淡水 海洋 土地和森林等自然资源和环境, 使子孙后代能够永续发展和安居乐业 可持续发展与环境保护既有联系, 又不等同 环境保护是可持续发展的重要方面 可持续发展的核心是发展, 但要求在严格控制人口 提高人口素质和保护环境 资源永续 利用的前提下进行经济和社会的发展 可持续发展思想认为, 发展与环境相互联系, 构成一个有机整体 枟里约宣言枠强调 : 为了实现可持续发展, 环境保护工作应是发展进程的一个整体组成部分, 不能脱离这一 进程来考虑 可见, 可持续发展非常重视环境保护, 把环境保护作为它积极追求实现的最 基本目的之一, 环境保护是区分可持续发展与传统发展的分水岭和试金石 环境保护与可持续发展紧密相联 可持续发展认为, 在环境保护方面, 每个人都享有正 当的环境权利 环境权利和义务是相对的, 对别人是一种权利, 对自己则是一种义务, 人们 的环境权利和环境义务是平等的和统一的 这种权利应当得到他人的尊重和维护, 可持续 发展把环境建设作为实现发展的重要内容 因为环境建设不仅可以为发展创造出许多直接 或间接的经济效益, 而且可为发展保驾护航, 向发展提供适宜的环境与资源 可持续发展把 环境保护作为衡量发展质量 发展水平和发展程度的客观标准之一 越是高速发展, 环境与 资源越显得重要, 环境保护可以保证可持续发展最终目的的实现, 因为现代的发展早已不是仅 仅满于物质和精神消费, 同时把为建设舒适 安全 清洁 优美的环境作为实现的重要目标 1 畅 3 畅 2 可持续发展的基本思想和原则 可持续发展是一个涉及经济 社会 文化 技术及自然环境的综合概念 它是一种立 足于环境和自然资源角度提出的关于人类长期发展的战略和模式 这并不是一般意义上 所指的在时间和空间上的连续, 而是特别强调环境承载能力和资源的永续利用对发展进 程的重要性和必要性 它的基本思想包括以下三个方面 1 畅可持续发展鼓励经济增长 可持续发展强调经济增长的必要性, 必须通过经济增长提高当代人福利水平, 增强国家 实力和社会财富 但可持续发展不仅要重视经济增长的数量, 更要追求经济增长的质量 这就是说, 经济发展包括数量增长和质量提高两个部分 要达到具有可持续意义的经济增 长, 必须审视使用能源和原料的方式, 改变传统的以 高投入 高消耗 高污染 为特征的生产 模式和消费模式, 实施清洁生产和文明消费, 从而减少经济活动中造成的环境压力 科学出版社职教技术出版中心

16 第 1 章绪 论 7 2 畅可持续发展的标志是资源的永续利用和良好的生态环境经济和社会发展不能超越资源和环境的承载能力 可持续发展以自然资源为基础, 同生态环境相协调 它要求在严格控制人口增长 提高人口素质和保护环境 资源永续利用的前提下, 进行经济建设 保证以可持续的方式使用自然资源和环境成本, 使人类的发展控制在地球的承载力之内 可持续发展强调发展是有限制条件的, 没有限制就没有可持续发展 要实现可持续发展, 必须使自然资源的耗竭速率低于资源的再生速率, 必须通过转变发展模式, 从根本上解决环境问题 3 畅可持续发展的目标是谋求社会的全面进步在 21 世纪里, 人类共同追求的目标是 以人为本 可持续发展的观念认为, 世界各国的发展阶段和发展目标可以不同, 但发展的本质应包括改善人类生活质量, 提高人类健康水平, 创造一个保障人们平等 自由 教育和免受暴力的社会环境 这就是说, 在人类可持续发展系统中, 经济发展是基础, 自然生态保护是条件, 社会进步才是目的 而这三者又是一个相互影响的综合体, 只要社会在每一个时间段内都能保持与经济 资源和环境的协调, 这个社会就符合可持续发展的要求 可持续发展具有十分丰富的内涵 就其社会观而言, 主张公平分配, 既满足当代人又满足后代人的基本需求 ; 就其经济观而言, 主张建立在保护地球自然系统基础上的持续经济发展 ; 就其自然观而言, 主张人类与自然和谐相处 从中体现的原则有以下三方面 1) 公平性原则公平性原则主要包括两个方面 : 一是要给世界各国以公平的发展权 公平的资源使用权, 要在可持续发展的进程中消除贫困 ; 二是人类赖以生存的自然资源是有限的, 当代人不能因为自己的发展与需求而损害后代人满足其发展需求的条件 自然资源与环境, 要给后代人以公平利用自然资源的权利 2) 持续性原则可持续发展有着许多制约因素, 其主要制约因素是资源与环境 资源与环境是人类生存与发展的基础和条件, 离开了这一基础和条件, 人类的生存和发展就无从谈起 因此, 资源的永续利用和生态环境的可持续发展的重要保证 3) 共同性原则可持续发展关系到全球的发展 尽管不同国家的历史 经济 文化和发展水平不同, 可持续发展的具体目标 政策和实施步骤也各有差异, 但是, 公平性和可持续性则是一致的, 并且要实现可持续发展的总目标, 必须争取全球共同的配合行动, 这是由地球整体性和相互依存性所决定的 正如枟我们共同的未来枠中写道 : 进一步发展共同的认识和共同的责任感, 是这个分裂的世界十分需要的 这就是说, 实现可持续发展就是人类要共同促进自身之间 自身与自然之间的协调, 这是人类共同的道义和责任 1 畅 3 畅 3 中国的可持续发展战略从 1989 年起, 中国积极参与联合国环境与发展大会 ( U NCED) 的各项工作, 同时国家计划委员会 (SPC) 国家科学技术委员会 (SS TC) 国家环境保护局 (NEPA) 等部门也及时地把国外的有关环境与发展的新思路 新战略引进国内, 如 持续发展 综合决

17 8 土木工程环境概论 策 等 自 1992 年联合国环境与发展大会召开以来, 实现全球可持续发展已形成国际共识, 中国政府高度重视联合国环境与发展大会的决定, 决心履行国际义务, 使正在迅速发展的 我国经济和社会走上持续发展的道路, 并做出了积极的响应 中共中央 国务院及时批准 发表了枟中国环境与发展十大对策枠, 非常明确地提出了要在中国 实施持续发展战略 枟中国环境与发展十大对策枠第一条即是 实行 ( 可 ) 持续发展战略 1994 年 3 月, 枟中国 21 世纪议程枠公布, 这是全球第一部国家级的枟中国 21 世纪议 程枠, 把可持续发展原则贯穿到各个方案领域 枟中国 21 世纪议程枠阐明了中国可持续发 展的战略和对策, 它已成为了我国制定国民经济和社会发展中长期计划的指导性文件 1996 年, 全国人民代表大会通过了 2000 年与 2010 年的环境保护目标 ; 同年, 国务院 发布了枟关于环境保护若干问题的决定枠 1998 年, 新的国家环境保护总局 (SEPA) 成立, 级别提高为正部级, 职能明显加强 2008 年 3 月, 在召开的全国人大十一届一次会议上决定组建中华人民共和国环境保 护部 环境保护部的成立, 将认真贯彻党中央 国务院的工作部署, 以影响可持续发展和 群众健康的环境问题为重点, 加快推进环保工作历史性的转变 ; 进一步加大环境政策 规 划和重大问题的统筹协调力度 2008 年 4 月, 环境保护部发布了枟国家环境监管能力建设 十一五 规划枠 ( 以下简称 枟规划枠 ) 枟规划枠以建设先进的环境监测预警体系和完备的环境执法监督体系为重点, 统 筹环境监测 环境监察 核与辐射 环境科研 环境信息与统计 环境宣教等各个领域 枟规 划枠确定的 13 项建设任务包括 : 完善环境质量监测网络 加强污染源监督性监测能力 提 高应急监测能力 加强核与辐射环境监测能力 推进环境监察机构标准化建设 建设国控 重点污染源自动监控系统 提高核与辐射监管水平 加强固体废物监管能力 提高自然保 护区管护能力 改善国家级环保机构基础设施和基本工作条件 整合建设重大科研平台 推进环境宣教机构标准化建设 加快环境信息与统计能力建设 枟规划枠是我国环境保护 史上第一个自身建设规划, 枟规划枠实施后, 全国环境监管能力将得到显著提升, 向建设具 有我国特色的现代化 标准化 信息化的环境监管体系迈出了重要一步, 为建立科学 完 整 统一 国际一流的污染减排统计 监测和考核体系奠定坚实的基础, 为实现污染减排目 标提供强大的能力保障 1 畅关于可持续发展的几项重大研究 自 1992 年联合国环境与发展大会召开以后, 中国为履行大会提出的任务, 在世界银 行和联合国开发署的支持下, 近年来先后完成了多项环境保护与可持续发展的重大研究 决定和计划 主要内容见表 1 畅 1 表 1 畅 1 近年来有关中国环境保护与可持续发展的重大研究 决定和计划 序号名称批准机关及日期主要内容 科学出版社职教技术出版中心 1 中国环境与发展十大对策 2 中国环境保护战略 中共中央 国务院 1992 年 8 月国家环保局 国家计委 1992 年 指导中国环境与发展的纲领性文件关于环境保护战略的政策性文件

18 第 1 章绪 论 9 续表 序号 名 称 批准机关及日期 主要内容 中国逐步淘汰破坏臭氧层物质的国家 履行枟蒙特利尔议定书枠的具 3 国务院 1993 年 1 月 方案 体方案 中国环境保护行动计划 (1991 ~ 2000 全国分领域的 10 年环境保护 4 国务院 1993 年 9 月 年 ) 行动计划 中国人口 环境与发展的白皮 5 中国 21 世纪议程 国务院 1994 年 3 月 书, 国家级的枟 21 世纪议程枠 履行枟生物多样性公约枠的行 6 中国生物多样性保护行动计划 国务院 1994 年 动计划 中国城市环境管理研究 ( 污水和垃圾 国家环保局 建设部 围绕城市污水和垃圾的管理 7 部分 ) 1994 年 研究 对中国温室气体排放清单及 国家环保局 国家计委 8 中国温室气体排放控制问题与对策 削减费用的初步分析研究, 提 1994 年 出控制对策 9 中国环境保护 21 世纪议程 国家环保局 1994 年 部门级的枟 21 世纪议程枠 10 中国林业 21 世纪议程 林业部 1995 年 部门级的枟 21 世纪议程枠 11 中国海洋 21 世纪议程 国家海洋局 1996 年 4 月 部门级的枟 21 世纪议程枠 12 国务院关于环境保护若干问题的决定 国务院 1996 年 8 月 国家环境保护 九五 计划和 2010 年远 13 国务院 1996 年 9 月 景目标 14 中国跨世纪绿色工程规划 ( 第一期 ) 国务院 1996 年 9 月 15 全国主要污染物排放总量控制计划 国务院 1996 年 9 月 16 中国生物多样性国情研究报告 国务院 1997 年 7 月 酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划 17 国务院 1998 年 1 月 分方案 18 全国生态建设规划 国务院 1998 年 19 全国生态环境保护纲要 环境环保总局 1998 年 国家重大环境问题对策与关键支撑技 20 环境环保总局 2005 年 术研究 21 国家环境监管能力建设 十一五 规划 环境环保部 2008 年 3 月 国家环境信息化 2008 ~ 2015 年总体发 22 环境环保部 2008 年 5 月 展规划 国务院的法规性文件, 共 10 个方面, 有明确的目标和措施指导今后 5 年和 15 年的环境保护工作的纲领性文件国家环境保护 九五 计划的具体化, 有项目 有重点 有措施 九五 期间削减污染排放的国家计划包括现状 威胁 保护工作 经济价值评估 资金需求等两区内二氧化硫达标排放, 实行排放总量控制国土资源 森林 水利等建设规划保护生态环境的目标任务和措施生物多样性保护与生物安全管理技术研究以建设先进的环境监测预警体系和完备的环境执法监督体系为重点以环境信息化建设基础 各核心业务信息化建设现状以及未来需求

19 10 土木工程环境概论 1994 年 3 月国务院发布的枟中国 21 世纪议程枠 枟中国 21 世纪人口 环境与发展 白皮书枠是全球第一部国家级的枟 21 世纪议程枠, 它表述了中国实施可持续发展的总体战 略, 提出了促进经济 社会 资源和环境协调发展的一系列政策 措施和行动计划, 把可持 续发展原则贯穿到各个领域 为了贯彻实施枟中国 21 世纪议程枠的宏伟计划, 政府选定了 若干优先项目, 将其纳入国民经济和社会发展计划 例如 九五 期间, 重点抓 三河 ( 淮 海 辽 ) 三湖 ( 太 巢 滇池 ) 两区 ( 酸雨控制区和二氧化硫污染控制区 ) 和重点城市的污 染防治 为实现 九五 和 2010 年国家环境保护目标, 国家环保局推出两项重大举措 其 一是枟 九五 期间全国主要污染物排放总量控制计划枠, 国家对环境危害大的 12 种污染物 实行排放总量控制, 使其排放总量控制在 八五 末水平 ; 其二是枟中国跨世纪绿色工程规 划枠 ( 第一期 ) 该规划是有项目 有重点的具体工程计划, 目的是组织国家有关部门 各地 方和企业, 针对一些重点地区 重点流域和重大环境问题及履行国际公约的要求, 集中财 力 物力 实施一系列工程措施, 向环境污染和生态破坏宣战, 以求实现环境保护的总目 标 ; 全国取缔和关停了 15 类严重污染的 土 小 企业 这一切充分显示了国务院在中 国实施可持续发展战略的决心 同时, 各级政府都加大对环境保护资金的投入, 制定相关 法律和政策, 以促进可持续发展的顺利进行 2 畅中国可持续发展战略的实验基地 社会发展综合实验区 因为一个区域的发展问题是全球发展问题的缩影, 而实现区域的持续发展是迈向全 球持续发展的关键一步 因此我国从 1992 年开始, 由国家科学技术委员会 国家计划委 员会等 23 个部委和各方面专家的共同组织和推动, 开展了社会发展综合实验区工作, 探 索依靠科技进步促进区域社会发展的新途径 到 1995 年全国已有近 60 个省 市级实验 区, 其中 15 个已被批准为国家级实验区, 如江苏常州市 合肥市郊区和东莞市清溪镇等, 并将这一工作列入了枟中国 21 世纪议程枠优选项目中 实验区的实质就是协调人的社会 经济活动与自然生态过程的关系, 使之达到资源适度合理利用 环境受到保护 经济稳步 增长的良性循环 1 畅 4 畅 1 概述 1 畅 4 室内环境污染问题 所谓室内环境污染, 是指建筑室内引入能释放有害物质 ( 特别是建筑 装饰和家具 等 ) 的污染源, 而导致室内空气中物理 化学和生物等有害物质无论是从数量上还是种类 上不断增加, 并引起人的一系列不适症状 室内空气中出现的各种有害物质可能是致病 微生物 致敏物 粉尘 放射性物质 有害气体和有害的电磁刺激等 这些物质的性质 数 量 浓度及持续时间, 都会给居民的身体和精神造成直接或间接的危害 室内环境污染不 仅会对人体健康造成不利影响, 而且还会影响工作效率, 使整个社会经济受到损失 因 此, 对室内环境质量的改善就成了一个亟待需要解决的问题 科学出版社职教技术出版中心 来自世界银行的研究资料表明, 我国目前每年由于室内空气污染造成的损失约为 106 亿美元 在首届全国室内空气质量与健康学术研讨会上, 有关部门公布了惊人数字 :

20 第 1 章绪 论 11 目前发展中国家有近 200 万例超额死亡可能由室内污染所致, 全球约 4 % 的疾病与室内环境相关 武汉市环境监测中心站对武汉市 200 户居室和办公室室内环境监测数据进行了统计分析 (2007 年 ), 根据监测结果分析 :200 户居室和办公室室内空气中甲醛超标率达 65 %, 最大超标倍数为 149 倍 ; 苯超标率为 8 %, 最大超标倍数为 147 倍 ; 甲苯超标率为 18 %, 最大超标倍数为 156 倍 ; 二甲苯超标率为 17 %, 最大超标倍数为 188 倍 ; 氨超标率为 12 %, 最大超标倍数为 89 倍 可以看出, 室内环境污染不仅来源广泛 种类繁多和对人体的危害程度大, 而且作为现代人生活工作的主要场所, 尤其在现代建筑设计中, 因为越来越考虑能源的有效利用, 使其与外界的通风交换减少, 使得室内和室外变成了两个相对不同的环境 因此, 室内环境污染就有其自身的特点, 其主要表现在以下几个方面 1 畅影响范围广室内环境污染不同于特定的工矿企业环境, 它包括居室环境 宾馆饭店环境 办公室环境 交通工具内环境 娱乐场所环境以及医院 疗养院环境等, 故所涉及的人群数量大 分布广, 几乎包括了所有的人群 2 畅接触时间长人一生中至少 80 % 的时间是在室内度过的, 当人们长期暴露在有污染的室内环境中时, 污染物对人体的作用时间也就相应地增加了 3 畅污染物浓度高很多室内环境, 特别是刚刚装修完毕的室内环境, 污染物从各种装修材料中释放出来 若在通风换气不充分的条件下, 污染物不能及时排放到室外, 出现大量的积聚, 使得室内污染物浓度严重超标 4 畅污染物种类多室内环境污染有物理性污染 化学性污染 生物性污染 放射性污染等 5 畅污染物排放周期长对于装修材料中释放出来的污染物, 如甲醛, 尽管在通风充足的条件下, 它也能够不断地从装饰材料中释放出来 有研究表明, 甲醛的释放可达十几年之久, 而对于放射性污染物, 其危害的时间影响更长, 潜伏期可达几十年之久 1 畅 4 畅 2 室内污染物的种类和来源根据国家枟室内空气质量标准枠, 室内空气污染物质按照其性质区分, 大致可以划分为四大类 1 畅物理性污染物理性污染主要包括噪声污染 室内灯光照明不足或过亮 电磁辐射 ( 紫外线 微波 ) 电离辐射 ( 各种放射性物质 ) 等造成对人体健康的危害 室内环境中的物理污染来自于两个方面 : 一方面是室外环境进入室内的污染 ; 另一方面是室内环境自身的污染, 如室内环境的装饰 陈设 家具 照明 色彩等, 如果设计和安装不合理, 都可能造成对人体健康的伤害 另外, 一些室内环境中的物理性指标, 尽管对室内环境不造成污染, 但是, 也与人们的

21 12 土木工程环境概论 健康息息相关 如室内温度 湿度 通风量等, 可增加人们在室内生活 工作的舒适度 2 畅化学性污染 化学性污染主要来自包括建筑 装饰装修和家具 化妆用品 厨房燃烧和室内化学用 品释放或排放出来的包括氨 氮氧化物 硫氧化物 碳氧化物等无机污染物及甲醛 苯 二 甲苯等在内的有机污染物 目前人类使用的化学物质多达数 10 万种, 并不断有新的合成 化学物质的出现 3 畅放射性污染 放射性污染主要来自从建筑和装饰装修材料中释放出来的氡气及衰变子体, 还有由 石材制成的成品, 如大理石 花岗岩 洁具 地板等释放的 γ 射线 放射性物质氡污染目前 是我国建筑污染的主要问题, 一些家庭装饰装修也可以产生, 已经被列入国家民用建筑室 内环境污染控制指标 4 畅生物性污染 室内空气生物污染是影响室内空气品质的一个重要因素, 主要包括细菌 真菌 ( 包括 真菌孢子 ) 花粉 病毒 生物体有机成分等 室内生物污染对人类的健康有着很大危害, 能引起各种疾病, 如各种呼吸道传染病 哮喘 建筑物综合症等 物等 室内空气中污染物主要来源包括以下几个方面 1) 建筑材料污染 建筑材料污染主要在建筑和装饰材料中, 以及家具释放的氡 甲醛和挥发性有机化合 2) 燃料燃烧污染 燃料燃烧污染主要是各种燃料燃烧 烹调油烟及吸烟产生的 CO N O2 SO2 可吸入 颗粒物 甲醛 多环芳烃等 3) 家用化学品污染 家用化学品污染主要是家用化学品产生的各种化学性污染, 家用电器和某些办公用 品产生的电磁辐射和臭氧等 4) 空调气体污染 空调气体污染主要有空调带来的室内军团菌 霉菌和其他生物污染, 人体呼出的废气 和排出的汗液 苯 甲苯 苯乙烯 甲醇 二硫化碳 氯仿等外源性污染物, 通过咳嗽 喷嚏等 喷出的病毒 细菌等生物污染 5) 其他污染 其他污染主要包括室内用具产生的化学和生物性污染, 以及从室外进入室内的污染, 主要是大气中的工业废气 汽车尾气等, 垃圾场的气味污染, 恶劣天气的沙尘污染 花粉污 染等, 通过门窗和换气装置进入室内 1 畅 4 畅 3 室内空气污染成因及特性 科学出版社职教技术出版中心 由于室内引入能释放有害物质的污染源或室内空气流通不畅, 导致室内空气中有害 物质无论数量上还是种类上不断增加, 并引起人的一系列不适症状的现象, 即为室内空气 受到了污染 就环境污染对人体健康的影响而言, 由于人们生活 工作在室内环境的时间

22 第 1 章绪 论 13 长, 室内通风状况不良 不利于污染物稀释扩散自净等原因, 室内环境质量比室外环境质量显得更为重要 室内空气污染与大气污染由于所处的环境不同, 其污染特征也不同, 室内空气污染具有以下特征 1 畅积聚性室内环境是相对封闭的空间, 其污染形成的特征之一是积聚性 从污染物进入室内导致浓度升高, 到排出室外浓度渐趋于零, 大都需要经过较长的时间 室内的各种物品, 包括建筑装饰材料 家具 地毯 窗帘等都可能释放出一定的化学物质, 它们将在室内逐渐积累, 导致污染物浓度增大, 构成对人体的危害 2 畅持久性由于大多数人大部分时间处于室内环境, 即使浓度很低的污染物, 在长期作用于人体后, 对人体健康产生持久影响 3 畅多样性室内空气污染物有生物性污染物, 如细菌和病毒 ; 化学性污染物, 如甲醛 氨气 苯 一氧化碳 二氧化碳 氮氧化物 二氧化硫等 ; 还有放射性污染物氡气及其子体 室内环境污染给人类造成巨大的损害, 主要是人类的生命健康及经济方面 随着人类物质生活的极大提高及社会的进步, 人类对环境的要求越来越高, 室内环境污染不仅影响居住的舒适度, 而且严重影响工作效率及生命健康 1 畅 4 畅 4 建筑和装修材料污染物对人体健康的危害在装修过程中, 由于建筑和装饰材料本身散发的, 在施工过程中使用的各种黏合剂 油漆 涂料等散发的, 以及竣工后继续挥发的各种有毒 有害气体, 都会造成室内空气污染 这些污染物主要有甲醛 苯及同系物 氨 氡 总挥发性有机物等 1 畅甲醛甲醛主要来源于室内装饰装修使用的胶合板 细木工板 中密度纤维板和刨花板 木芯板等人造板材 ; 其次是含有甲醛成分并有可能向外界散发的其他各类装饰材料, 如贴墙布 贴墙纸 化纤地毯 泡沫塑料 油漆和涂料等, 以及燃烧后会散发甲醛的某些材料, 如香烟及一些有机材料 甲醛在空气中扩散对人的眼 鼻 喉 皮肤产生明显的刺激作用, 尤其是对眼睛内膜 咽喉 皮肤刺激作用大 甲醛可经呼吸道吸收, 会引起流泪 咽喉疼痛 恶心 呕吐 咳嗽 胸闷 气喘, 甚至肺气肿, 长期接触低剂量的甲醛可引起慢性呼吸道疾病 女性月经紊乱 妊娠综合症 新生儿体质降低 染色体异常, 甚至诱发鼻咽癌, 高浓度时会侵害人的神经系统 肝脏等 2 畅苯及同系物苯及同系物主要来自于合成纤维 塑料 燃料 橡胶等, 隐藏在油漆 各种涂料的添加剂及各种胶黏剂 防水材料中, 还可来自燃料和烟叶的燃烧 苯及同系物为无色 具有特殊芳香味的液体, 已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质, 苯可引起白血病和再生障碍性贫血也被医学界公认 人在短时间内吸入高浓度的甲苯或二甲苯, 会出现中枢神经麻醉的症状, 轻者头晕 恶心 胸闷 乏力, 严重的会出现昏迷甚至因呼吸循环系统衰竭而死

23 14 土木工程环境概论 亡, 慢性苯中毒会对皮肤 眼睛和上呼吸道有刺激作用, 长期吸入苯能导致再生障碍性贫 血 若造血功能完全破坏, 可发生致命的颗粒性白细胞消失症, 并引起白血病 苯对女性 的危害比对男性更多些, 育龄妇女长期吸入苯会导致月经失调, 孕期的妇女接触苯时, 妊 娠并发症的发病率会显著增高, 甚至会导致胎儿先天缺陷 3 畅氨 室内氨污染主要来源于建筑施工中使用混凝土添加剂, 尤其是北方冬季施工, 为了防 止混凝土冻结, 在墙体混凝土中加入主要原料为尿素或氨水等防冻剂 另外, 氨还来自于 室内装饰 装修材料, 如家具涂装时作为添加剂和增白剂均使用氨水, 氨水为建筑材料市 场常用商品之一 氨是一种无色而具有强烈刺激性和腐蚀性臭味的碱性气体, 氨对接触 组织有腐蚀刺激作用, 可吸收组织水分, 使组织蛋白变性, 并使组织脂肪皂化, 破坏组织膜 结构 氨的溶解性极强, 浓度过高时除腐蚀刺激作用外, 还可通过三叉神经末梢反射引起 心脏停搏 呼吸停止 短期内吸入大量的氨气会出现流泪 咽痛 声音嘶哑 咳嗽 胸闷 呼 吸困难, 并伴有头痛 恶心 呕吐 乏力等, 严重者发生水肿 呼吸窘迫综合症 4 畅氡 氡是由镭衰变产生的自然界唯一分布极广的天然放射性无色 无味的惰性气体 氡 原子在空气中衰变产物为氡子体 ( 金属粒子 ) 常温下氡及子体在空气中能形成放射性气 溶胶而污染空气 放射性污染主要来自地下土壤和岩石, 建筑材料如砖 瓦 水泥 砌块, 装饰材料如地砖 陶瓷 大理石 花岗石等 氡及其子体对人体脂肪有很高的亲和力, 极易 被吸入体内, 可对人的呼吸系统造成辐射损伤, 随着血液的流动走向全身 进入肺部时, 氡及其子体衰变时放出 α 射线, 使肺细胞受损, 是仅次于吸烟而导致诱发人类肺癌的第二 大 元凶, 被世界卫生组织公布为 19 种主要致癌物质之一 常接触氡气表现为乏力 脱 发 牙龈出血 白细胞降低, 可能诱发不孕 不育 胎儿畸形 基因突变 遗传病等后果 5 畅总挥发性有机物 总挥发性有机物 ( T V OC) 来源于各种涂料 胶黏剂 人造地板 壁纸等装饰 装修材 料 T V OC 并不是通常意义上的一种化学污染物, 而是挥发性有机物的综合指标 多种 挥发性有机物共同存在于空间时, 其联合作用及对人体健康的影响不容忽视 T V OC 常 表现为毒性 刺激性, 而且有些化合物具有基因毒性, 能引起机体免疫水平失调, 影响中枢 神经系统功能, 出现头晕 头痛 嗜睡无力 胸闷等症状, 还可能影响消化系统, 出现食欲不 振 恶心等, 严重时甚至可损伤肝脏和造血系统, 出现变态反应等 1 畅 4 畅 5 日常生活污染 人们日常生活中使用的燃料 电器辐射 家用化学品等环境污染因素时时刻刻危害着 人们的健康, 是不容忽视的问题 日常生活污染主要包括前面所述的物理性污染和生物 性污染, 如噪声污染 室内灯光照明不足或过亮 电磁辐射 ( 紫外线 微波 ) 电离辐射 ( 各种 放射性物质 ) 等 人们长时间在被污染的室内生活和工作, 极有可能对人体健康造成伤 害 此外, 生物污染是影响日常生活中室内空气品质的另一个重要因素, 主要包括细菌 真菌 ( 包括真菌孢子 ) 花粉 病毒 生物体有机成分等 室内生物污染对人类的健康有着 很大危害, 能引起各种疾病, 如各种呼吸道传染病 哮喘 建筑物综合症等 科学出版社职教技术出版中心

24 第 1 章绪 论 15 1 畅电磁污染的危害当人们看电视或使用计算机 手机以及微波炉 电磁灶 电热毯等时, 这些家用电器 电子设备在使用过程中都会不同程度的产生不同波长和强度的电磁辐射 这些电磁辐射波看不见 摸不着, 充斥着整个人类生活的空间, 令人防不胜防, 成为继水 气 噪声之外的又一污染源 事实证明, 电磁辐射污染已影响到了人们的身体健康和精神状况, 因此, 研究如何合理地利用电磁并防止它对环境造成污染危害, 是摆在我们面前的迫切任务 2 畅噪声污染的危害噪声来源于物体的震动, 按其产生的机理可分为气体动力噪声 机械噪声和电磁性噪声 室内噪声主要来源于室内外的噪声源 电视机 收音机 音响 家庭影院 洗衣机 电冰箱 空调 除尘器 抽油烟机等的轰鸣及门窗的撞击声 卫生间的上下水声等都是室内噪声源 邻街的交通噪声 不适时的邻里装修声 给水设备 泵房 电梯及工地施工噪声等为室外噪声源 噪声给人带来了嘈杂 喧闹和不宁, 长期接触噪声使人情绪烦躁与惊恐 当噪声达到一定程度时可引起耳鸣 耳聋和听力损伤, 对人体的生理 心理产生有害影响, 可引起中枢神经系统 心血管系统和消化 内分泌系统的各种疾病, 危害人的身心健康 研究表明, 长期接触 85dB 的噪声, 耳聋的发病率可提高 21 % 噪声还会妨碍儿童的智力发育, 吵闹环境中儿童的智力发育比安静环境中低 20 %, 并且噪声会对胎儿产生有害影响, 可致胎儿畸形 3 畅生物污染的危害生物污染是室内污染的一个重要组成部分, 它分为动物污染 植物污染和微生物污染 生物污染包括生命体本身, 它们的脱落 代谢 排泄物及所携带的微生物等 例如, 居室内蚊 蝇 跳蚤 白蚁等都属于生物污染, 它们的卵 便 唾液 碎片及所携带的微生物也属于生物污染 室内环境生物污染更多是指空气污染物, 主要包括人体带菌和排便 动物带菌和排便 植物的腐败和气体的释放以及水体和土壤中的细菌 病毒等方面 1 畅 5 土木工程中环境主要研究的内容 土木工程 (civil engineering) 是建造各类工程设施的科学技术的总称 它既指工程建设的对象, 如建在地上 地下 水中的各种工程设施, 也指所应用的材料 设备和所进行的勘测设计 施工 保养 管理维修等技术 土木工程所涉及的范围非常广泛, 它包括房屋建筑工程 公路与城市道路工程 铁路工程 桥梁工程 隧道工程 机场工程 地下工程 给水排水工程 港口码头工程 环境治理工程等 可见, 土木工程和广大人民群众的日常生活密切相关, 在国民经济中起着非常重要的作用 土木工程是人类在地球上从事的巨大活动之一, 它伴随着人类社会活动的发展而发展, 成为人类社会现代文明的重要标志之一 但是, 任何土木工程都要占据一定的自然空间, 并直接或间接地消耗大量的物质资源, 没有自然空间和自然物质资源, 土木工程的建造无从谈起 长期以来, 人类在创造大量物质文明的同时, 也严重污染了自然环境, 破坏了生态平衡 为解决可持续发展理论中最基本的 资源有限 问题, 土木工程在价值观念

25 16 土木工程环境概论理论基础 方法原理和技术手段等方面, 从思想观念到实际操作, 都需要进行一系列的变革, 以最大限度地提高自然资源的利用率, 保护 恢复自然生态环境 1 畅 5 畅 1 环境现状 1 畅水资源我国的淡水资源总量为 亿 m 3, 而实际可开发利用的为 亿 m 3 如按人均水资源量计算, 则仅为世界人均占有量的 1/4, 属于水资源严重短缺的国家之一 我国水资源的时空分布又极不平衡, 总体来说是南多北少, 夏多冬少, 严重制约着我国经济的发展 同时, 水资源又是极易受污染的资源, 人口的增加和社会经济的发展, 以及人类各种活动对水资源的污染, 更加剧了我国水资源的短缺 土木工程施工中排放的污 ( 废 ) 水及施工现场粪尿的漫流, 特别在雨季时对周围的环境和水体都会带来污染 2 畅空气质量大气污染是因受污染而导致大气质量下降的现象, 系人类活动或自然过程排放的污染物所致 土木工程施工时会造成大气的污染, 在煤 油 燃气燃烧排出 CO2 SO2 SO3 H 2 S NO x CO 等气体, 对空气造成严重危害 在水泥 石棉等建筑材料生产中和运输过程中, 会有大量粉尘产生 化学建材中塑料的添加剂 助剂的挥发以及涂料中溶剂和黏结剂中有毒物质的挥发等, 都对大气带来各种污染 3 畅土地资源我国土地总面积为 960 万 km 2, 几乎与欧洲土地面积相等, 居世界各国的第三位 我国土地资源广阔, 但耕地少, 资源相对不足 人均土地面积约为 0 畅 777hm 2, 不及世界人均 值的 1/2 ; 而我国实有耕地为 畅 92 万 hm 2, 人均耕地面积仅为 0 畅 106hm 2, 只占世界人均水平的 1/3 近年来, 由于人为和自然原因, 造成我国土地资源的严重荒漠化和土地 资源的严重浪费, 从而使国土资源日趋短缺 土木工程施工中产生的污泥也是污染土壤, 间接占用土地资源的一个方面 这种土木工程施工污泥主要来源于钻桩过程和浇筑混凝 土时产生的多余外溢的水泥浆, 它们会使土壤盐碱化, 并阻止氧气进入土壤, 使得土壤的 营养成分受到破坏, 不利于耕作或者种植 4 畅固体废物 固体废物是指人类在生产 消费 生活和其他活动中所产生的各种固态 半固态和高 浓度液态废物 我国固态废物的产生量很大, 而且这些固态废物的种类繁多, 性质各异, 有的甚至含有毒成分 在土木工程活动中, 可产生大量的固态 半固态和高浓度液态的废 物, 如果将这些固态废物直接投放到自然中去, 将严重破坏和污染自然生态环境, 并且也 是对资源的浪费 5 畅噪声影响 科学出版社职教技术出版中心 噪声级为 30 ~ 40dB 是比较安静的正常环境 ; 超过 50dB 就会影响睡眠和休息 ;70dB 以上会干扰谈话, 造成心烦意乱, 精神不集中, 影响工作效率, 甚至发生事故 ; 如长期工作或生活在 90dB 以上的噪声环境, 会严重影响听力和导致其他疾病的发生 土木工程施工造成的噪声会影响周边居民正常生活, 已属于噪声污染 特别是土木工程动用大型机械设备, 如大型桩机 吊机和混凝土搅拌机等, 产生的噪声危害是不可避免的, 尤其是夜间

26 第 1 章绪 论 17 施工, 对居民的生活造成严重的困扰 6 畅建筑材料建筑材料是土木工程所用材料及其制品的统称, 包括天然材料和人选材料, 不论哪一种材料, 它们都大量地消耗着自然资源 目前我国建材行业中, 主要存在因过度开发自然资源而影响和破坏自然生态环境的问题, 以及建材资源的极度浪费而污染自然生态环境的问题 再者, 由于建筑材料本身散发的, 在施工过程中使用的各种黏合剂 油漆 涂料等散发的, 以及竣工后继续挥发的各种有毒 有害气体, 都会对环境造成污染 7 畅能源我国能源储量多, 但人均储量较少, 而且能源与经济发展布局不匹配 我国能源的生产与消费主要以煤炭为主, 约占 75 %, 而洁净能源所占比例较低, 从而造成能源的严重浪费和对自然生态环境的严重污染 由于近代的土木工程施工都动用大型的机械设备, 在该过程中需要燃烧柴油, 从而产生了大量的废气 因此, 在土木工程施工过程中不但消耗大量能源, 同时也会产生废气污染 1 畅 5 畅 2 主要污染物土木工程中可能带来的环境问题, 包括有水污染 大气污染 噪声污染 固体废物污染 土地资源和能源的浪费以及建筑室内空气污染等 1 畅水污染在施工过程中, 需要消耗大量的水, 主要用于混凝土搅拌和生活饮用水, 由此造成的水环境污染主要包括以下几个方面 :1 混凝土搅拌和饮用水, 一般都用自来水,pH 要求大于 4, 但建筑工地混凝土搅拌废水碱性偏高,pH 为 12 ~ 13, 还夹杂有可溶性有害的混凝土外加剂 ;2 水泥厂及有关化学建材生产企业超标废水大量排放, 对环境造成恶劣影响 ;3 部分装修垃圾含有废油漆 废涂料 胶黏剂等有毒有害成分随雨水向地下渗透, 污染地下水 ;4 窑灰和废渣乱堆或倒入江湖河海, 造成地表水的水体污染 土木工程施工过程中的污 ( 废 ) 水主要来源于构件与建筑材料的拌制 洗刷 养护, 墙体的湿润 职工的生活污水等 尤其是临时供水管道的跑 冒 滴 漏 长流水更是造成现场污水漫流的源头 另外, 桩机施工中排出的泥浆 施工降水中抽出的地下水 水磨石产生的水泥浆等, 也是现场废水的来源 这些污 ( 废 ) 水排入江河会造成水体的富营养化, 使水体生态环境受到影响, 严重的将导致水生植物大量繁殖, 水中溶解氧被大量消耗, 最终导致鱼类等水生生物死亡 2 畅大气污染大气方面的污染物主要来自于 :1 建材行业中使用的煤 油 燃气等燃烧排出的 CO2 SO2 SO3 H2 S N O x CO 等气体 ;2 水泥 石棉 白灰 粉煤灰 沙子 黄土 玻璃纤维 珍珠岩等建筑材料, 这些建筑材料多为粉状 片状 颗粒状物质, 极易飞扬 在生产中和运输过程中, 将会造成尘土飞扬 形成粉尘污染是影响空气质量的又一重要因素 ;3 化学建材中塑料的添加剂 助剂的挥发, 以及涂料中溶剂的挥发, 黏结剂中有毒物质的挥发等, 都将对大气带来各种污染

27 18 土木工程环境概论 3 畅建筑垃圾 建筑垃圾主要来源于 :1 废弃的建筑原材料 建筑半成品和建筑原材料的包装物 建 筑垃圾排放量大, 且面广, 影响深远, 比较难以降解, 长期存在于土壤中会改变土壤特性, 影响植物的生长, 并影响城市的美观 ;2 旧建筑的拆除和新建筑的新建, 使得建筑垃圾大 量产生, 不仅会造成土地资源的浪费, 而且建筑垃圾中的有害成分还可能随着雨水渗入地 面, 污染土壤和地下水, 也会对人体健康产生危害 4 畅噪声及光污染 噪声及光污染几乎贯穿于施工全过程, 如基础施工中的打桩工程, 主体施工中的塔 吊 电锯 搅拌机 振捣棒 电焊机 钻孔机等各类建筑机械发生的噪声大都超过标准几倍 或几十倍, 以混凝土搅拌机 振捣棒为例, 分别为 115kdB 3kdB 据统计, 建筑施工噪声 占综合城市噪声源的 8 % 以上, 近年来扰民现象频繁发生, 造成不少矛盾纠纷 光污染主 要是加工焊接钢材构 配件产生的高强闪光, 更易对人身造成损伤 不少建筑工地为保工 期 抢速度, 昼夜施工, 照明光线强烈 拉设强光照明而造成对环境的污染 城市高楼的玻 璃幕墙产生光污染现象也相当严重 5 畅化工建材及白色污染 在施工过程中, 外加剂 塑料 聚氨酯 胶黏剂等, 用于洗刷除锈的酸 碱 盐, 作为溶剂 的酒精 ; 部分放射性物质如天然大理石和花岗岩 ; 汽油 防水油膏 涂膜 卷材, 粉刷用的油 漆稀料等 ; 长期污染的则是塑料制品 高分子聚合物 石膏板 橡塑材料等挥发有害物质 ; 许多建筑材料配件, 设备的外包装采用塑料薄膜 编织袋 塑料桶 盒 苯板等, 施工过程中 的保温 养护 防雨等使用的塑膜也往往不能及时回收, 致使施工现场出现了较明显的白 色污染 6 畅放射性污染 建筑业的放射性污染, 主要来源于使用了放射性同位素镭 氡含量较高的建筑材料, 如某些矿渣 炉渣 粉煤灰 花岗岩 大理石等, 以及装潢材料或建筑物建在高放射性本底 值的地方 1 畅 5 畅 3 危害及可持续发展路径 土木工程既消耗大量水资源, 又可能污染水质, 破坏水生态平衡, 因此土木工程的规 划 设计 施工以及建成后的运行都应在当地经济发展规划 水资源开发利用和保护规划 水污染防治规划的指导下严格进行, 并在工程项目的费用唱效益分析中考虑水资源的全部 价值 只有这样才能实现水资源在土木工程中的可持续利用 土木工程既要占用大量的土地, 又可能污染土质, 影响和破坏与土地有关的生态系 统 因此土木工程的规划 设计 施工以及建成后的运行都应在当地的社会经济发展规 划 土地开发利用与保护规划的指导下严格进行, 要运用科技 行政 法律等手段, 提高土 地的利用率, 以避免出现与土地有关的生态系统的恶化 只有这样, 方能实现土地资源的 可持续利用 科学出版社职教技术出版中心 针对建材资源的可持续利用问题, 我国土木行业应在以下几个方面多做工作 :1 科学 合理地开发利用自然资源, 尽量减少对自然环境的破坏 ;2 采用先进的科学技术, 尽可能

28 第 1 章绪 论 19 提高自然资源的利用率, 从而减少对自然生态环境的污染 ;3 尽可能开发对自然生态环境无害的建筑材料 ;4 尽可能利用各种工业废料的建材资源, 从而减少对自然生态环境的破坏 ;5 建材行业应在当地的经济发展规划 土地开发利用以及环境保护等规划的指导下严格进行建材资源的开发与利用 只有这样, 才能实现建材资源的可持续利用 土木工程行业不仅能源消耗量大, 而且能源利用率低 要解决土木工程领域能源利用率低的问题, 应从以下几点来实现 :1 采用新技术和科学的管理模式, 尽可能减少生产及施工过程中的能源消耗 ;2 采用节能型材料和设备, 提高建筑围护结构的热工性能, 从而尽可能降低土木工程运行过程中的能源消耗 ;3 应尽可能利用再生能源和洁净能源, 从而尽可能减少对自然生态环境的污染和破坏, 以节省能源 固体废物的再利用问题, 应从以下几点来实现 :1 应尽量减少土木工程自身所产生的工程废弃物, 包括在工程施工过程中尽可能节约 减少建设的浪费和应尽可能在后期工程中利用前期工程的废料 ;2 应尽可能利用工业废料再生建筑材料, 以减少工业废料对自然生态环境的破坏与污染 对于污水 污泥 噪声等方面的影响, 可以从以下几个方面着手 :1 施工场地设施临时污水处理设施, 对施工中产生的污 ( 废 ) 水集中收集处理 ;2 加强施工机械的运行维护, 以减少机械内部的摩擦, 或更新机械及零部件等达到减少噪声 ;3 实现污泥的再生利用 ; 4 鼓励使用无柴油动力的机械设备, 这样可以减少废气的产生 通过这样一系列的手段可以让人居环境得到很大的改良, 又能最大限度地保护我们的自然环境 综上所述, 土木工程是人与自然环境相互关系中的重要因素, 是人类实现可持续发展的重要环节 1 畅 5 畅 4 环境保护管理措施 1 畅落实环保责任制, 实行环保 三同时 原则环境保护及污染防治设施与土建主体工程同时设计 同时施工 同时使用 2 畅科学论证, 组织总体规划建筑物尽量布置在向阳和避风的地方, 污染项目置于水源的下游及主导风向的下风侧, 且与居住区有足够的卫生防护距离并采取绿化隔离 ; 优化规划布局减少外部交通噪声 汽车尾气等对建筑环境的影响 强化工程项目规划, 积极推进环境与发展综合决策, 以可持续发展战略为指导 3 畅强化环境管理和执法, 有效控制环境污染严格执行环境影响评价制度, 对不符合环境保护要求的项目坚决实行环境保护 一票否决 制 4 畅推行清洁生产, 发展循环经济清洁生产是提高资源 能源利用效率, 减少污染物的产生量和排放量, 促进环境与经济协调发展的重要举措 5 畅加大环境宣传力度采用形式多样的宣传活动, 宣传环境保护的各项方针政策和法律法规, 加强土木工程中的环境保护新闻报道 环境警示教育和环境普法教育, 倡导符合绿色文明的施工习惯,

29 20 土木工程环境概论 提高环保素质, 营造保护环境的浓烈氛围, 促进环境保护的健康发展 1 畅 5 畅 5 环境保护实施对策与防治 土木工程施工阶段可对环境造成严重的污染, 因此, 在设计和施工阶段应严格按照污 染控制原则实施, 并采取污染防治的措施 1 畅污 ( 废 ) 水污染防治措施 污 ( 废 ) 水污染防治措施主要有 : (1) 采用雨水 污水分流制, 有利于污水处理和雨水回收再利用 (2) 施工生产作业产生的污 ( 废 ) 水必须设置沉淀池, 经处理达标后, 用密封管道排入 市政污水管线 (3) 在混凝土搅拌机及冲刷集中的地方建贮水池 集水井, 及时回收废弃水, 经沉淀处 理后再用于工程或冲刷 (4) 施工现场要设置专用的油漆和油料库, 油库地面和墙面要做防渗漏的特殊处理, 使用和保管要专人负责, 防止油料的跑 冒 滴 漏, 污染环境 (5) 禁止将有毒有害废弃物用作土方回填, 以防污染地下水和环境 (6) 施工现场临时食堂的污水排放控制, 要设置简易有效的隔油池, 产生的污水需经 隔油池处理, 方可排入市政污水管线 2 畅大气污染防治措施 大气污染防治措施主要有 : (1) 水泥等粉细散装材料, 应尽量采取库内存放, 如露天存放应采用严密遮盖, 卸运时 要采取有效措施 (2) 施工现场的搅拌设备, 必须搭设封闭式围档及安装喷雾除尘装置 (3) 施工现场要制定洒水降尘制度, 配备洒水设备, 设专人负责现场洒水降尘和及时 清理浮土 (4) 推行液化石油气或天然气等清洁燃料 (5) 产生烟尘的设施, 应经除尘 吸收等净化处理达标后集中向高空排放 3 畅固体废弃物污染防治措施 固体废弃物污染防治措施主要有 : (1) 对建筑垃圾进行分类处理, 砂 石类可作混凝土的骨料, 碎砖头作三合土或回填 料, 落地灰 碎屑等经粉碎后作砂浆骨料, 塑料桶 箱 盒 编织袋等可集中处理送废品收 购站 (2) 施工现场生活垃圾袋装处理, 每天由专人收集, 密封清运, 集中处理 (3) 金属类 木材类 纤维类 塑料废渣等废弃物尽量回收, 重复利用 (4) 对建筑废渣妥善分类, 临时堆放储存时, 其堆场应设防水 防渗漏 防扬散等措施 4 畅噪声及光污染防治措施 噪声及光污染防治措施主要有 : (1) 施工现场应遵照枟建筑施工场界噪声限值枠 (GB ) 制定降噪的相应制 度和措施 科学出版社职教技术出版中心

30 第 1 章绪 论 21 (2) 凡在居民稠密区进行噪声作业时, 必须严格控制作业时间, 建立施工不扰民措施, 若遇到特殊情况需连续作业, 应按规定办理夜间施工证 (3) 产生强噪声的成品 半成品加工和制作作业应放在工厂 车间完成, 减少因施工现场加工制作产生的噪声 (4) 施工现场强噪声机械, 如搅拌机 电锯 电刨 砂轮机等要设置封闭的机械棚, 以减少强噪声的扩散 (5) 加强施工现场的管理, 提倡文明施工, 杜绝人为敲打 尖叫 野蛮装卸等噪声现象, 最大限度地减少噪声扰民 (6) 在工作区周边设围护, 以拦截光线, 或选择在白天阳光下工作等, 以消除和减少电焊等发出的亮光 5 畅推行建筑业新技术建筑业新技术不仅对提高企业的科技水平 经济效益有着巨大的作用, 而且对土木工程中的环境保护也是必不可少的技术措施 主要表现在以下几方面 1) 商品混凝土及集中搅拌站应用技术商品混凝土及集中搅拌站应用技术通过输送泵将混凝土输送至施工工作面, 可以大幅度减少现场砂石 水泥用地及拌制机械, 消除粉尘与噪声污染, 减少施工用水 2) 钢筋工程新技术通过双钢筋 冷轧扭钢筋 冷轧带肋钢筋 粗直径钢筋连接技术, 其中的机械连接从根本上消除了焊接造成的光污染 3) 新型模板与脚手架应用技术新型模板与脚手架应用技术大幅度减少了现场模板与脚手架材料的使用量, 缩短了施工周期, 减轻了现场堆放造成的混乱局面 4) 高强混凝土 高性能混凝土 预应力混凝土技术高强混凝土 高性能混凝土 预应力混凝土技术可减少建筑物混凝土浇注量, 有利于减少现场钢筋用量, 节省资源 5) 建筑节能技术使用新型节能墙体改湿作业为干作业, 减少了用水量, 自然减轻了现场水污染 6) 建筑防水工程新技术采用石油沥青油毡以外的新型防水材料和新的施工方法铺设防水层, 改热作业为冷作业, 减轻了对大气的污染 7) 现代化管理技术应用现代管理方法和手段, 提高土木工程施工企业管理水平及工程质量, 加快施工进度, 减少损耗, 降低能耗, 有其明显的经济效益和环境效益 思考题 1 畅环境及环境科学的内涵是什么? 自然环境和人工环境的组成内容有哪些? 2 畅什么是环境污染? 当前世界面临的主要环境问题包括哪几个方面? 3 畅为什么要进行环境保护? 环境保护的基本内容有哪些?

31 22 土木工程环境概论 4 畅人类 环境对发展有什么影响? 5 畅可持续发展的内涵是什么? 可持续发展与环境保护有什么关系? 6 畅可持续发展的基本思想和原则体现在哪几个方面? 7 畅什么是室内环境污染? 室内环境污染主要表现在哪几个方面? 8 畅室内污染物是如何分类的? 其主要污染物来源体现在哪几个方面? 9 畅建筑及装饰材料对人体健康危害的主要污染物有哪些? 10 畅在人们的日常生活中, 受到污染影响的主要污染物表现在哪些方面? 11 畅土木工程中可能带来的环境问题主要包括哪几个方面? 12 畅为什么说土木工程是人与自然环境相互关系中的重要因素, 是人类实现可持续发展的重要环节? 13 畅土木工程中环境保护管理的措施有哪些? 14 畅土木工程施工阶段对环境污染主要有哪些防治措施? 科学出版社职教技术出版中心

32 第 2 章水环境污染控制 2 畅 1 水体及其功能 2 畅 1 畅 1 水资源概念 1 畅水体水是万物之源, 是一切生物生存的物质基础 水体是海洋 湖泊 河流 沼泽 水库 地下水等水源的总称, 是由水本身及其中存在的悬浮物 溶解物 胶体物 水生生物和底泥等组成的完整的水环境生态系统 在水环境污染研究中, 区分 水 和 水体 的概念十分重要 很多污染物质在水中的迁移转化是与整个水体密切联系在一起的, 仅仅从 水 着眼往往会得出错误的结论, 对污染预防与治理产生误导 例如, 污染物从水中转向底泥, 仅仅从水着眼似乎未受污染, 但从整个水环境来看, 这种转移可能使该水体中的底泥成为次生污染源, 在适当的条件下污染物又可释放出来 2 畅水资源及其保护水是人类赖以生存的最基本的物质基础, 是人类维持生命和发展经济不可缺少的自然资源, 也是世界上最普遍的物质之一 地球上总储水量约 14 畅 1km 3, 其中, 淡水储量仅为总储量的 2 畅 5 % 由于淡水储量中绝大部分为人类难以利用的冰盖 高山冰川和永冻地带的冰雪, 可为人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水的一部分, 约占地球总水量的 0 畅 26 % 可见, 人类可利用的淡水资源是十分缺少的 关于水资源的概念, 基本上可归纳为以下两方面 1) 广义的水资源广义的水资源是指地球上水的总体 也就是以固态 液态和气态的形式, 存在于地球表面和地球岩石圈 大气圈 生物圈之中的所有水体 2) 狭义的水资源狭义的水资源是指人类可利用的淡水资源, 即水质应符合人类不同用途相应水质标准的要求, 或者在现代技术经济条件下, 通过工程措施或净化处理后可再利用的淡水 所以, 通常水资源是指可恢复和更新的动态淡水量 水资源是十分重要又很特殊的自然资源, 它是一种不可再生的自然资源 长期以来, 人们习惯地认为水是 取之不尽 用之不竭 的最廉价的资源, 往往按照 开采 使用 排放 这种线性模式消耗水, 谈不上对水的保护和再生 目前, 水资源短缺和水环境污染造成的水危机已经严重制约了各国的经济发展, 已成为人类社会可持续发展的限制因素 在 20 世纪, 我国已被联合国列为 13 个水资源贫乏的国家之一 促使人类懂得环境与发展的正确关系, 并开始采用保护和利用协调的水资源开发利用模式 通过污 ( 废 ) 水的

33 24 土木工程环境概论 净化和水体保护, 使水资源不受到破坏并能进入良性的再生循环 没有水的可持续利用 和保护, 社会经济的可持续发展就不可能实现 3 畅水资源危机 地球上水资源在时空上的分布不均匀, 加上人类的不合理利用, 主要表现在浪费和污 染方面, 使世界上许多国家和地区正面临着严重的水资源危机, 甚至出现 水荒 种种迹 象表明, 水的问题已成为 21 世纪一个严重的社会问题 水资源危机主要表现在以下几 方面 1) 淡水资源短缺 由于人口增长和经济发展所导致的人均用水量的增加, 从 18 世纪到 20 世纪的 3 个 世纪里, 人类提取的淡水资源量增加了 35 倍, 比人口增长速度高 2 倍 目前全世界有 80 个国家约 15 亿人口面临淡水不足, 其中 26 个国家的 3 亿多人口完全生活在缺水状态中 估计到 2010 年还将有 8 个国家加入缺水国行列 与淡水资源短缺相对应的是淡水资源 浪费严重 2) 淡水污染 水污染有三个主要来源 : 生活污水 工业废水 现代农业耕作及养殖污染物造成的地 表径流 同时, 城市及工业固体废物渗漏和大气污染物的沉降也造成对水体的交叉污染 据世界银行的报告估计, 由于水污染和缺少供水设施, 全世界有 10 亿多人口无法得到安 全的饮用水 全世界每年至少有 1500 万人死于水污染引起的各种疾病 3) 争夺淡水资源 随着对淡水需求量的不断增长, 在许多干旱和半干旱地区, 淡水成为决定经济发展的 重要限制因素, 特别在西亚 北非等地区, 造成大饥荒 水贵如油的现象已显现 那些跨国 界河流及湖泊正成为各国在河流及地下蓄水层开发上的矛盾集中地, 在淡水资源的争夺 中, 有时甚至引发军事上的对峙, 成为国际冲突的导火线 4) 海洋污染 人类活动产生的大部分废物和污染物最终都将进入海洋, 海洋污染日趋严重 海洋 污染主要来源有城市污水 工业废水 农业污水和空气污染 船舶 倾倒垃圾等 世界上许 多沿海水域, 特别是一些封闭和半封闭的海湾和港湾出现海水的富营养化, 藻类和其他水 生植物迅速生长, 有可能发生由有毒藻类构成的赤潮, 赤潮往往很快蔓延, 造成鱼类死亡, 贝类中毒, 给沿海养殖业带来毁灭性影响 我国的水资源现状不容乐观 国家环保部有关负责人指出, 全国向水域的主要污染 物排放量已远远超过水环境容量 江河湖泊普遍受到污染, 全国七大水系 741 个监测断 面中,41 % 的监测断面水质劣于 Ⅴ 类标准 ;86 % 的城市河段水质普遍超标 ; 全国 75 % 的湖 泊出现不同程度的富营养化 城市垃圾的无害化处理不足 20 %, 加剧了地下水源的污染 程度 根据枟 2000 年中国的环境枠 枟中国人口资源环境与可持续发展枠及近年来的枟环境 公告枠等文献所提供的资料分析, 水资源短缺已成为我国突出的重大环境问题 枟中华人民共和国水污染防治法枠已由中华人民共和国第十届全国人民代表大会常务 委员会第三十二次会议于 2008 年 2 月 28 日修订通过, 并于 2008 年 6 月 1 日起开始施 行, 这将对我国的水资源保护和合理利用起到重要的作用 科学出版社职教技术出版中心

34 第 2 章水环境污染控制 25 2 畅 1 畅 2 水的循环地球上的水不是静止的, 而是在川流不息的循环运动中进行着不断的运动变化和相互交换 水循环有两种基本类型, 即水的自然循环和水的社会循环 1 畅水的自然循环地球表面的水在太阳辐射和地心吸引力的作用下, 各种状态的水从海洋面 江河面 湖泊面 陆地面和动植物表面不断地被蒸发 汽化为水蒸气, 水蒸气上升到空中, 或停留在空中, 或在大气环流的作用下被气流带到其他地区, 在遇适当的条件时凝聚, 即以降水 ( 雨或雪等 ) 形式降落到海洋面或陆地表面 这些降水一部分渗入地下成为土壤水或地下水, 另一部分可顺着地表径流汇入江河 湖泊, 并最终汇入海洋 因此, 在陆地表面存在着水向海洋的流动, 在大气高空水蒸气从海洋上空向陆地运动 地表水经植物吸收后再经枝叶蒸腾进入大气层, 地面涵养水又可经蒸发进入大气层 自然界的水在太阳能照射和地心引力等自然力的影响下, 通过降水 径流 渗透和蒸发等形式, 不停地流动和转化, 从海洋到天空到内陆, 最后又回到海洋, 这种过程循环往复 永无止境, 构成自然界中的水循环 这种经蒸发 输送 凝结 降水和汇流构成的一个巨大而统一的连续循环往复的动态系统称为水的自然循环 水的自然循环示意图如图 2 畅 1 所示 图 2 畅 1 水的自然循环 水的自然循环对调节地球上空气温度, 避免温度的剧变, 起着巨大的作用 2 畅水的社会循环水对于人类来讲, 是一种须臾也不能离开 不可缺少的重要物质, 它始终与人类的生存和社会的发展密切相关 人类社会为了满足生活和生产的需要, 以各种天然水体作为水源汲取生活用水和生产用水 若水受到人类活动的影响, 其物理或化学性质发生了变化, 也就变成了污染的水, 简称为污水 ( 或废水 ) ; 而使用后被排放的污 ( 废 ) 水, 经过一定的处理, 去除污染物质后最终又流入天然水体 这样, 水在人类社会中构成了一个局部的循环体系, 就称为水的社会循环 水的社会循环示意图如图 2 畅 2 所示

35 26 土木工程环境概论 图 2 畅 2 水的社会循环 为保证用水能够满足使用要求 ( 水量 水质 水压 ) 的工程设施, 称为给水工程 为保证污 ( 废 ) 水能安全可靠排放的工程设施, 称为排水工程 将污 ( 废 ) 水采用各种技术手段进行处理, 使其满 足不同环境标准后再排放的工程设施, 称为污 ( 废 ) 水处理工程 将污 ( 废 ) 水或达标处理后的排 放水进行深度处理, 使其满足不同的使用标准后 再回用的工程设施, 称为回用水 ( 中水 ) 处理工程 在水的社会循环中, 用水量仅仅是径流和渗 流的 2 % ~ 3 %, 即地球总水量的数百万分之一 但是在社会循环中, 却表现出人与自然 在水量和水质方面存在着巨大的矛盾, 集中表现在污 ( 废 ) 水的排放对水体 大气 土壤 生 物的污染, 称为水环境污染 水环境污染控制工程就是调查 研究和控制 解决这些矛盾, 保证用水和污水的社会循环顺利进行, 以维持人与自然的和谐相处 人类对水的自然循环影响有限, 但是对水的社会循环的各个环节都可以施加重要的 影响 水的社会循环量的多少 使用后污 ( 废 ) 水的水质与排放量以及对其处理的程度等 方面都是可以被人们加以控制的 因此, 人类应尽可能利用自身的影响, 使水的社会循环 更加有效 合理, 使水资源得以可持续利用 2 畅 1 畅 3 水的功能和社会作用 水是生命的摇篮, 也是万物之源 水作为一种自然资源, 既是人类的一种公共性的社 会物品, 又是有价的经济物品 因此, 它具有社会性和商品性的双重属性 作为人类生存 和发展所必需的一种重要资源, 无论是为了养活日益增多的人口, 供应人们提高生活水平 所必需的物质资料, 还是维护生命赖以生存的自然环境系统的完整性, 水都是不可缺少 的 它对于人类及社会经济的发展具有以下功能 1 畅水是维持人体正常生理活动的物质基础 1) 水是人的细胞核中液体的主要成分 水具有许多独特的物理化学性质, 它对孕育生命有其重大的意义 对人来说, 水的重 要性仅仅次于空气 水是人体含量最多也是最普遍的物质, 占人体重的 65 %, 而在血液 中则高达 90 % 一个人在多天不进食 体内原储备的糖和脂肪全部消耗 蛋白质也失去 了一半时, 机体仍可勉强维持生命, 而一旦机体失去达 20 % 的水分, 其生命活动就会 终结 2) 水是人体生命活动的营养剂 人体的生命活动, 如消化 造血 新陈代谢 细胞合成 生殖等生理过程都是在水的参 与下进行的 水帮助人体进行消化 吸收 循环及排泄等生理过程, 水在人体内起着营养 输送和物质代谢的作用 人摄取的食物, 必须有水参与消化吸收, 才能将其营养送到全身 器官, 同时又将体内剩余的渣滓及其他废物分别通过肠道 肾脏及皮肤等器官排出体外 3) 水是人体温度变化的调节剂 科学出版社职教技术出版中心 水对于保持和调节人体的体温起着重要的作用 夏天, 当气温升高时, 体内水分可吸

36 第 2 章水环境污染控制 27 收较多的热量 ; 相反, 身体发热时, 通过皮肤出汗等形式, 就可以带走体内过多的热量, 从而有效地维持人的正常体温 4) 水是体腔和肌肤的润滑剂水在人体的各个器官 组织部位起着重要的润滑作用 如泪水可防止眼珠干涩, 唾液和胃液有助于吞咽和消化食物 此外, 关节的活动 胸腹膜及呼吸道随呼吸运动的起伏, 都离不开水 2 畅水是生态环境生机勃勃之源山清水秀, 小桥流水, 好山好水好风光, 水是生态文明的重要组成部分, 也是生态文明之魂 水对调节生态环境有其特殊的作用 1) 水是创造一切生灵之物生命现象最早发生在海洋, 有史以来, 水流向哪里, 总是给哪里以丰沛肥美和绿的希望 河流 湖泊 溪流和港湾中的水, 也是无数鱼类和水生植物的栖息场所, 水为人类和自然缔造了一个充满生机的世界 2) 水是营造生态环境的一种资源水是自然界比热容最大的物质, 它不但能吸收大量的热, 而且散热过程也很慢 地球上 3/4 的表面是海洋, 它起着气温调节器的作用, 使地球上的大部分地区适于生物的生长 同时, 水可以起稀释和净化污染的作用, 并且是美化生活, 使之更加丰富多彩的资源 3) 水是净化社会人文生态环境的一种资源水不但能营造一个好的生态环境, 而且能改变民风习俗 净化社会人文生态环境 我国古代把水看成是 德 义 道 公正 志 的象征, 认为水是洗涤人的杂念和净化人的心灵 陶冶人的情操的一种资源 从古至今, 水与人类文明进步始终是息息相关 3 畅水是社会经济发展的一种重要资源水资源对于社会经济发展的重要作用, 主要体现在以下几个方面 1) 水是工业的血液任何工业生产过程都离不开水 例如, 采 1t 煤需水 1 ~ 1 畅 5t, 炼 1t 钢需水 20 ~ 40t, 造 1t 纸需水 200 ~ 250t, 生产 1t 化肥需水 500 ~ 600t, 提取 1t 人造纤维需水 1200 ~ 1700t 我国是世界上工业耗水量大户, 但是对水的利用率极低 我国工业用水利用重复率为 30 % ~ 40 %, 而发达国家为 75 % ~ 85 % 2) 水是农业的命脉农业生产 ( 包括植业 林业 牧业和渔业 ) 的对象是有生命的植物和动物, 它们的生长都离不开水 生产 1kg 小麦耗水量 0 畅 8 ~ 1 畅 25m 3, 生产 1kg 水稻耗水量 1 畅 4 ~ 1 畅 6m 3 我国平均每亩耕地摊水量 1760m 3 1, 世界平均每亩摊水量为 2000 多 m 3 农田灌溉用水量占农业用水量的 90 %, 其中 75 % ~ 80 % 是不能重复利用的消耗水量 3) 水是城市发展繁荣的基本条件水资源反映一个国家或地区社会发展的条件和潜力 城市 乡镇的发展和繁荣都要依赖于水资源, 随着城市的发展 人口的增加 生活水平的提高, 生活用水量会不断扩大 ; 1 1 亩 666 畅 67 m 2, 下同

37 28 土木工程环境概论同时, 与之配套的环境景观用水 旅游业用水 服务业用水都会不断提高, 没有充足的水资源, 其发展就会受制约 另外, 水上航运是交通运输的重要组成部分, 它对人类的经济生活有着重大的影响 同时, 水还是一种能源, 水能是一种重要的清洁能源, 在社会生活中起着举足轻重的作用 总之, 人类社会的各个方面都与水有着密不可分的联系 我们应充分认识到水的重要性 2.2 土木工程中的水污染问题 2 畅 2 畅 1 建筑施工水污染 1 畅废水来源 建筑施工工地既是用水大户, 也是污水排放源头之一 出窑的干砖需润水才能上墙, 新浇注的混凝土需浇水养护 所浇之水除部分被砖或混凝土吸收外, 其余的水基本上是 随地流淌 将消石灰粉加水淋洗 熟化成石灰乳或石灰膏, 流入石灰坑内的水, 部分渗入 地下, 部分流淌坑外 这些废水一般富含碱性,pH 较大, 为 12 ~ 13 目前, 施工工地上都 没有采取收集 处理或再利用措施, 多是无组织的排放, 任其自由流淌, 大部分排入城市下 水道流入江河 尤其是根据施工需要, 在现浇混凝土中添加各种掺加剂, 而这些掺加剂一 般是有毒有害的 例如, 连同抗冻剂 早强剂一起加入混凝土的阻锈剂 亚硝酸钠就是 一种有强烈毒性的物质 如果这些废水不经过处理或者处理不当, 当施工现场附近有河 流 农田灌溉区时, 将会污染河流和农田土壤, 更造成对清洁水源的污染 排放后还可能 随着雨水渗入地下, 造成地下水污染 在建筑施工中产生的建筑垃圾 废渣等固体废物, 若随意堆放, 或投放到水体中, 也会 引起水体污染 ; 而部分装饰装修垃圾含有有害有毒物质, 如处置不当就会随着雨水下渗到 土壤中, 影响地下水水质, 严重的造成地下水水源的污染 另外, 为建筑施工提供相关建筑材料的厂站, 如水泥厂 混凝土搅拌站及有关建材生 产企业, 在生产过程中会产生大量生产废水超标排放, 造成周边环境及水体的污染 2 畅防止水污染措施 1) 混凝土搅拌作业 凡需进行混凝土 砂浆等搅拌作业的现场, 必须设置沉淀池 作业过程中排放的废水 要在沉淀池内经两次沉淀后, 方可排入市政污水管线或回收用于洒水降尘 若未经沉淀 处理的泥浆水, 严禁直接排入城市排水设施和河流 2) 石材作业 凡需进行现场加工石材, 如水磨石作业产生的废水, 必须控制废水流向, 防止蔓延, 并在合理的位置设置沉淀池, 经沉淀后方可排入市政污水管线 3) 泥浆废水 对于施工过程中产生的废弃泥浆 废水, 最好排放在同一泥浆池中 为了防止废弃泥 浆 废水的渗漏造成污染, 必须要在泥浆池底部铺设防渗布 施工过程中产生的废水必须 经过处理达标后才能排放, 或者直接输送至指定的处理厂进行处理 科学出版社职教技术出版中心

38 第 2 章水环境污染控制 29 4) 固体废物对于建筑施工中产生的建筑垃圾 废渣等固体废物, 在施工完工后统一进行无害化治理, 确保地下水不被污染 2 畅 2 畅 2 市政施工水污染 1 畅废水来源市政工程项目施工过程中的水污染主要是由于施工现场施工人员的生活污水排放和由于施工场地的地面冲洗水 降雨所造成的地表径流和流失的浆料进入水体等所造成的 这些会使施工场所附近的水质受到一定的影响, 水体中的悬浮物 石油类等污染物的浓度将会增加, 特别是跨河流的市政桥梁的施工对水环境的影响更为明显 2 畅防止水污染措施 1) 材料场所施工现场要设置专用的材料库 特别要加强油漆 防锈漆 防腐漆等化学试剂的保管和使用, 防止化学油料的跑 冒 滴 漏, 污染水体 2) 土方回填禁止将有毒有害废弃物用作市政土方回填, 以防污染地下水和周边土壤环境 3) 生活污水施工现场临时食堂产生的污水要严格控制随意排放 要设置简易有效的隔油池, 产生的污水需经隔油池后方可排入市政污水管道 应加强隔油池的维护, 并定期掏油 2 畅 2 畅 3 交通施工水污染 1 畅废水来源 1) 公路施工废水公路施工废水主要包括公路施工中砂石加工与冲洗 混凝土浇筑与养护 施工机械设备冲洗和施工车辆冲洗等都产生一定量的废水, 污染水体及周边环境 据一般大型砂石料加工系统冲洗废水监测, 其废水量约为加工砂石方量的 3 倍, 是一个较大的水污染源 砂石料废水的主要污染物为悬浮物, 其砂石料冲洗废水悬浮物浓度可达 500mg/L 以上 如处理不当, 会影响地表水体水质, 并加剧河道淤积现象 混凝土的养护废水主要污染物是氢氧化物,pH 可高达 9 ~ 12 混凝土施工完成后会产生大量的废水, 废水中含有钙矾石 Ca(O H)2 水化铝酸钙等物质, 若长期任其排放, 不予处理, 就会污染水体, 碱化土壤 施工机械设备冲洗和施工车辆冲洗 施工机械 ( 挖掘机 装载机 压路机 夯实机械等 ) 漏油 施工设备维修等也会产生废水, 废水中主要污染物为石油类 悬浮物和有机物等 2) 桥梁施工废水桥梁施工废水主要来源钻孔准备阶段 桥墩采取围堰 ( 土围堰 土袋围堰 钢板桩围堰 钢筋混凝土板桩围堰 ) 施工 桥梁下部结构施工 施工机械设备油料泄漏等方面 钻孔阶段, 漏浆会对局部水域水质产生影响, 使局部水域的浑浊度提高,pH 升高 清孔的钻渣如泄漏, 也会对水体造成污染 桥墩采取围堰施工时会提高局部水域的浑浊度 在桥梁下部结构施工时, 对局部水底部淤泥形成扰动, 致使少量淤泥发生悬浮, 另外挖泥在装载 运输过程中也会使淤泥落入水中, 造成悬浮, 提高了水体的悬浮物含量 上述施工作

39 30 土木工程环境概论 业不但影响水体的水质, 而且可能会影响到水生动物原栖息的环境 此外, 桥梁施工机 械 船只油料泄漏, 将废油 施工垃圾等随意抛入水体也会造成施工水域的污染 桥梁施 工中产生的废水, 其主要污染物为悬浮物 氢氧化物和石油类等 3) 生活污水 交通施工中, 生活污水主要是施工营地的生活污水 生活污水的主要成分为有机物 氨氮 油脂 悬浮物等污染物, 此外还有一定数量的细菌 病毒和寄生虫卵 生活污水中也 包含可能导致江河 湖泊等水体富营养化的物质 施工期施工人员生活污水污染物浓度 一般要比营运期的附属设施生活污水污染物浓度高 因为施工期人员集中, 特别是大型 特大型高速公路 桥梁 互通立交桥等施工, 施工人员可达数百人, 甚至数千人, 生活污水 的污染物浓度极高, 若不进行必要处理, 随意排放会严重污染水体及周边环境 2 畅防止水污染措施 1) 公路施工废水防治措施 对公路施工材料, 如沥青 油料 化学品等不宜堆放在河旁, 应远离河流, 妥善保管堆 放, 防止暴雨冲刷进入水体 仓库四周应有疏水沟系, 防止雨水浸湿而造成水流引起的物 料流失和污染 搅拌场和预制场的砂石料冲洗废水悬浮物含量大, 应设沉降池, 悬浮物进 行沉淀后排放, 或部分废水澄清后可用于建筑工地洒水防尘 混凝土养护可以直接用薄 膜或塑料溶剂喷刷在混凝土表面, 待溶液挥发后与混凝土表面结合成一层塑料薄膜, 使混 凝土与空气隔离 稳定土拌和站 水泥混凝土拌和站不得设在敏感水体附近 机械和车 辆的清洗 维修, 应设专门的清洗点和修理点 对产生的不符合标准的污 ( 废 ) 水要进行水 质处理, 对含油污水应进行隔油处理, 对泥沙含量大的废水应进行沉淀过滤处理 2) 桥梁施工废水防治措施 桥梁设计时应尽可能减少桥墩的数量, 桥梁主墩基础施工时采用钢围堰防水, 钻孔作 业应安排在围堰中进行, 产生的废渣应运输到指定地点堆放, 不得弃于河道或湖 河滩地, 更不得随意丢弃到水体中 桥涵施工和船舶运输都必须制定相应的油污染应急预案, 配 备必要的油污染净化 清理器材和设施 在水面平台作业时, 平台四周用防水材料设围护 设施, 施工作业过程中产生的含油废水必须进行处理, 防治污染河水 另外, 应加强施工 机械设备的检修, 防止漏油, 避免直接在水体中清理和洗涤工程施工中的用具, 严禁将废 油 施工垃圾等随意抛入水体, 工程材料应合理保管 放置, 防止含有有害物质的工程材 料 废料污染水体 3) 生活污水防治措施 交通施工中的生活污水是指施工场地的厨房水 卫生用水 洗涤水等污水 其数量 成分和污染物质浓度与施工人员的组成 生活水平 卫生习惯 施工地点等有关 生活污 水中污染物质以有机物为主, 占 60 % ~ 70 %, 并含有大量的病菌和细菌, 具有传播疾病的 危害 据研究资料, 生活污水对混凝土构件也有明显的腐蚀作用 因此, 交通施工过程中 产生的生活污水的治理, 也是十分重要的 因此, 施工人员应尽量选择有污水排放系统的 民房作为宿营地, 方便生活污水排入市政排水系统 若远离城镇排水管网的施工场所, 对 于小型施工工程中产生的生活污水, 可采用简易的化粪池处理 ; 而对于大型施工工程中产 生的生活污水, 要求统一收集 设置专用生活污水处理设施, 处理达标后方能排放 科学出版社职教技术出版中心

40 第 2 章水环境污染控制 31 2 畅 2 畅 4 绿色施工 2007 年中华人民共和国颁发的枟绿色施工导则枠指出 我国尚处于经济快速发展阶段, 作为大量消耗资源 影响环境的建筑业, 应全面实施绿色施工, 承担起可持续发展的社会责任 绿色施工是指工程建设中, 在保证质量 安全等基本要求的前提下, 通过科学的管理和技术进步, 最大限度地节约资源与减少对环境负面的影响, 以实现 四节一环保 ( 节能 节地 节水 节材和环境保护 ) 的施工活动 在绿色施工中, 其中对于水环境污染控制包含以下几个方面的内容 1 畅达标排放土木工程施工现场产生的污水排放, 应符合国家枟污水综合排放标准枠 ( GB ) 的要求 2 畅配套处理设施在土木工程施工现场, 应针对施工中产生的不同污 ( 废 ) 水, 设置相应的处理设施, 常用的有沉淀池 隔油池 化粪池 污水一体化处理设备等 3 畅加强水质的监测对工程施工中产生的污 ( 废 ) 水及经处理设施处理后排放的污水, 应委托有资质的单位进行污 ( 废 ) 水水质监测, 并提供相应的水质监测报告, 必要时进行水环境评价 4 畅保护地下水环境土木工程施工中应采用隔水性能好的边坡支护技术 在缺水地区或地下水位持续下降的地区, 基坑降水应尽可能少地抽取地下水 ; 当基坑开挖抽水量大于 50 万 m 3 时, 应进行地下水回灌, 并避免地下水被污染 5 畅化学品材料的管理与使用土木工程施工中使用有大量的化学品建设材料 对于化学品等有毒有害材料 油料的储存地, 应有严格的隔水层设计, 并设置渗漏液收集和处理设施 同时, 要有专人负责, 建立领用台账, 加强化学品材料的管理和使用, 防止化学品材料污染事件的发生 2.3 水污染的防治 2 畅 3 畅 1 水污染种类与危害 1 畅水污染概念水作为一种宝贵的资源, 其用途很广, 主要有 :1 生活和饮用水 ;2 工业用水 ( 包括冷却用水 锅炉用水 生产工艺用水等 ) ;3 农业用水 ( 主要为灌溉用水 ) ;4 渔业用水 ;5 娱乐旅游和水上运动 ;6 水能利用 ;7 航运 ;8 景观 ;9 水生生物和海生生物的生存 繁殖及生态用水等 不同用途的水在社会循环中, 会因人类的活动使大量的工业 农业 交通和生活废弃物排入水中, 使水受到污染 一定量的污染物进入水体后, 经大量水的稀释作用和一系列复杂的物理 化学和生物

41 32 土木工程环境概论 的作用, 使污染物的浓度降低 水体在一定程度下能够自身调节和降低污染的能力, 通常 称为水体的自净作用 但当污染物累积排入水体 浓度超过水体本身的自净能力时就会 使水质恶化, 对人类环境和水的利用产生不良影响, 即水受到污染 枟中华人民共和国水污染防治法枠中对 水污染 的定义是 : 水体因某种物质的介入, 而 导致其化学 物理 生物或者放射性等方面特性的改变, 从而影响水的有效利用, 危害人群 健康或者破坏生态环境, 造成水质恶化的现象称为水污染 2 畅水污染种类 水的污染有两类 : 自然污染和人为污染 当前对水体危害较大的是人为污染 划分 水污染类型的方法很多, 按水的存在形式可分为地下水污染与地表水污染 ; 按水域类型可 分为江河污染 湖泊污染 水库污染和海洋污染等 ; 按污染物性质可分为无机物污染 有机 物污染 热污染和放射性污染等 ; 按污染物属性可分为化学性污染 物理性污染和生物性 污染 下几类 本节中水污染类型主要从化学性污染 物理性污染和生物性污染进行介绍 1) 化学性污染 化学性污染是指污染物质为化学成分造成的水体污染 根据污染物的特性可分为以 (1) 无机有毒物质, 分为金属和非金属两类 金属毒物主要是汞 铬 镉 铅 锌 镍 铜 钴 锰 钛 钒 钼 铋等元素的离子或者化合物 其中, 前四种危害最大 金属毒物不 能被微生物降解, 只能在不同形态间转化 分散 重要的非金属毒物主要有砷 硒 氰 硫 (S 2 - ) 亚硝酸根离子等 例如, 砷中毒时引起神经中枢神经紊乱, 诱发皮肤癌 ; 硒中毒时 能引起皮炎 嗅觉失灵 婴儿畸变 肿瘤等 (2) 有机有毒物质, 主要来源于动物 植物和人工有机合成生产过程 污染水体的这 类毒物种类繁多, 主要是挥发酚 苯 硝基物 胺基物 苯并 [ a] 芘 DD T 六六六 多氯联 苯 多环芳烃 合成洗涤剂等人工合成有机化合物 这些物质具有很强的化学稳定性, 在 自然环境中的半衰期从十几年到几十年不等 这类物质都有可能通过食物链在人体内富 集, 危害人体健康 (3) 需氧污染物质 废水中凡是能通过生物化学或化学作用而消耗水中溶解氧的物 质, 统称为需氧污染物 绝大多数的需氧污染物是有机物质, 由碳 氢 氧及氮 硫 磷等元 素组成, 具有生物可降解性, 即可被微生物分解转化的特性 需氧污染物对水体造成两方 面的危害, 即好氧微生物和厌氧微生物的作用 (4) 氮 磷物质, 主要是生活与工业废水中含氮 磷等物质以及农田排水中残余的氮和 磷 对于湖泊 水库等流动缓慢的水体, 在接纳大量的氮 磷有机废水后, 就会引起受纳水 体的富营养化, 促使水体藻类的异常繁殖, 形成 水华 水华 会造成一系列的危害, 如 水中溶解氧急剧减少 鱼类死亡 水体腐败发臭等 科学出版社职教技术出版中心 (5) 油类污染物质 : 油类物质包括石油类和动植物油类两种 它们均难溶于水, 粒径 较大的分散油易聚集成片, 漂浮于水面 ; 粒径介于 100 ~ nm 的微小油珠易被表面 活性剂和疏水固体所包围, 形成乳化油, 稳定地悬浮于水中 当水中含油 0 畅 01 ~ 0 畅 1mg/ L 时, 对鱼类和水生生物就会产生影响 ; 当水中含油 0 畅 3 ~ 0 畅 5mg/L 时, 就会有石油气味,

42 第 2 章水环境污染控制 33 不适合作为生活饮用水 2) 物理性污染物理性污染是指由于固体物质 温度等造成的水体污染, 也包括放射性污染 (1) 固体物质污染 固体污染物在常温下呈固态, 分为无机物和有机物两大类, 在水中有三种型态 : 溶解态 ( 直径小于 1nm) 胶体态 ( 直径介于 1 ~ 100nm) 和悬浮态 ( 直径大于 100nm) 固体物质的存在不但使水质浑浊, 而且使管道及设备堵塞 磨损, 影响水处理的正常工作 由于大多数废水中都有悬浮物, 因此去除悬浮物是废水处理的一项基本任务 (2) 热污染 热污染通常来源于工业废水 废水温度过高引起的危害成为热污染, 温度超过 60 的工业废水排入水体后, 会引起水体的水温升高, 形成热污染效应 由于水温升高, 使水体溶解氧浓度降低, 导致水生生物耗氧速度加快, 加快水体中的化学反应, 加速了藻类的繁殖, 水质迅速恶化 (3) 放射性污染, 指具有放射性核元素的物质通过自身衰变放射出 χ α β γ 射线及质子束等造成的污染 废水中的放射性物质主要来自铀 镭等放射性物质和稀土的提纯生产与使用过程, 如以核能为动力的企业 稀土冶炼厂 矿物冶炼厂等都会产生一定量的放射性污染废水 放射性物质对人体健康的危害主要有致癌 诱发各种遗传疾病 使孕妇和婴儿产生遗传性伤害 造成白内障和造血机能障碍等 3) 生物性污染水体中含有大量的微生物, 其中大部分对人体无害, 但是受到污染的水含有大量的致病微生物, 医院污水和某些工业废水污染水体后, 往往可以带入一些病原微生物 比如某些原来存在于人畜肠道中的病原细菌 ( 伤寒 霍乱细菌等 ) 都可以通过人畜粪便的污染而进入水体, 随水流动而传播 一些病毒 ( 如肝炎病毒 腺病毒等 ) 也常在被污染的水中发现 某些寄生虫病 ( 如阿米巴痢疾 钩端螺旋体病等 ) 也可以通过水进行传播 水质指标中的卫生学指标有细菌总数和总大肠杆菌两项, 后者反映水体受到动物粪便污染的状况 除致病菌外, 废水中若生长铁菌 硫菌 藻类 水草或贝类动物时, 会堵塞管道和用水设备等, 有时还腐蚀金属和损害木质, 也属于生物污染 表 2 畅 1 列出了几种主要的工业废水的水质特点及其所含的污染物 表 2 畅 1 几种主要的工业废水的水质特点及其所含的污染物 工业部门企业性质主要污染物废水特点 动力火力发电 核电站热污染 粉煤灰 酸 放射性 高温 酸性 悬浮物多水 量大 有放射性 冶金 选矿 采矿 烧结 炼焦 冶 炼 电解 精炼 淬火 酚 氰化物 硫化物 氟化物 多环芳 烃 吡啶 焦油 煤粉 重金属 酸 放 射性 C O D 高 有毒性 偏酸水 量较大 有放射性 肥料 纤维 橡胶 染料 塑 酸或碱 盐类 氰化物 酚 苯 醇 醛 C O D 高 p H 变化大 含 化工 料 农药 油漆 洗涤剂 氯仿 氯乙烯 农药 洗涤剂 多氯联 盐量大 毒性强 成分复 树脂 苯 重金属 硝基化合物 胺基化合物 杂 难以生物降解

43 34 土木工程环境概论 工业部门企业性质主要污染物废水特点 续表 石油化工 炼油 蒸馏 裂解 催化 合成 油 氰化物 酚 硫 砷 吡啶 芳烃 酮类 C O D 高 毒性较强 成分复杂 水量大 纺织 棉毛加工 漂洗 纺织印染 染料 酸或碱 纤维 洗涤剂 硫化物 硝基物 砷 带色 p H 变化大 有毒性 制革 洗皮 鞣革 人造革 酸 碱 盐类 硫化物 洗涤剂 甲酸 醛类 蛋白酶 锌 铬 C O D 高 含盐量高 有恶臭 水量大 造纸制浆 造纸碱 木质素 悬浮物 硫化物 砷 碱性强 C O D 高 水量 大 有恶臭 食品 屠宰 肉类加工 油品加工 乳制品加工 水果加工 蔬 菜加工等 有机物 病原微生物 油脂 B OD 高 致病菌多 水量 大 有恶臭 3 畅水污染的危害 水环境污染造成的危害是多方面的, 包括对公共事业 工业生产 农业生产 人体健 康 水资源 耕地及旅游资源的危害等 其对人类危害的主要表现在以下几个方面 : 1) 对人体健康的危害 水环境污染对人体健康的危害最为严重, 特别是水中的重金属 有毒有害有机污染物 及致病菌和病毒等 世界卫生组织 (W H O) 认为, 已知疾病中约 80 % 都与水污染有关, 许 多疾病都是通过水为媒介传播的, 如阿米巴痢疾 病毒性肝炎 伤寒 霍乱等肠道传染病 ; 蛔虫 蛲虫 滴虫 涤虫等肠道寄生虫病 ; 皮肤病 血吸虫病 红眼病等 许多化学药品及重 金属污染生活用水, 会使人们多发心血管病 肝硬化 癌症等 20 世纪五六十年代以来, 世界发生过数十起严重的水污染事件, 如著名的日本 水俣病 2) 影响工农业生产 对工业的某些行业, 如电子工业 纺织印染 食品加工等企业对水质要求较高, 水中有 杂质会使产品质量受到影响 某些化学反应也会因水中的杂质而发生变化, 使产品质量 受到影响, 废水中的某些有害物质还会腐蚀工厂的设备和设施 废水中的有害物质, 不但 恶化土质, 还会使农作物及森林 草原植被受损或死亡 3) 影响生态系统 水环境污染能够引起生态系统紊乱, 如废水中的重金属 杀虫剂 石油及有机物对江 河湖海的污染会使鱼类大面积死亡 20 世纪 80 年代英国泰晤士河就因水污染而使水生 生物基本灭绝 水体受污染后, 对环境的生态系统会造成很大危害, 严重时会使水体生态 平衡破坏 物质循环终止 水生生物因急性或慢性中毒而死亡 2 畅 3 畅 2 水污染现状 科学出版社职教技术出版中心 随着工农业的快速发展以及城市人口的不断增长,20 世纪 70 年代以后, 水资源污染 问题受到了各国政府的高度重视, 各国针对本国情况, 相继提出生活污水 工业废水等排

44 第 2 章水环境污染控制 35 放前的处理要求, 并制定颁布了各类污水排放标准, 在一些发达国家和地区初步遏制了水资源继续恶化的趋势 但是, 从全球来看, 水污染状况仍不容乐观 据统计,20 世纪 80 年代我国城市污水处理率不足 5 %, 经过 90 年代的重点流域 重点污染源期限治理和 一控双达标, 到 90 年代末, 我国城市污水处理率提高到 20 %, 到 2003 年城市污水处理率已达到 30 %, 而工业废水处理率已达到 90 % 左右 但由于种种原因, 许多城市污水处理厂建成后不能正常运行 工业废水处理设施处理能力小 处理不达标的现象还普遍存在, 致使我国的水污染问题十分突出 经过几十年的努力, 尤其是近十多年的努力, 我国尽管在水污染控制方面做了大量的工作, 已有很大的成效, 但我国水污染恶化的趋势并未得到有效控制, 许多江 河 湖泊 水库的水质仍在下降 尤其是一些重点流域和地区, 如淮河 海河 辽河 滇池 巢湖 太湖水污染问题更为突出, 全国的水污染控制任务仍然十分繁重 我国水环境污染的现状是 局部有所改善, 整体仍在恶化 2006 年, 中国废水排放总量达到 536 畅 8 亿 t, 其中工业废水排放量 240 畅 2 亿 t, 占排放总量的 44 畅 7 % 废水排放位居前四位的行业依次为造纸 化工 电力和纺织 这四个行业排放的废水占重点统计企业废水排放量的 53 畅 9 % 水污染物排放总量高居不下, 导致水污染相当严重 2006 年国家环境监测网实际监测的 745 个地表水监测断面中有 28 % 的断面为劣等水质 2005 年, 全国一半的城市市区地下水污染严重, 一些地区甚至出现了 有河皆干 有水皆污 的现象 部分流域水资源的开发利用程度过高, 也加剧了水污染问题的恶化趋势 据枟 2006 年中国水资源公报枠淮河的开发利用率为 54 %, 黄河为 60 畅 9 %, 海河高达 74 畅 9 % 过度开发导致这些河流枯水期基本没有生态流量, 大大降低了流域水体的自净能力 更为严重的是水污染事故频繁发生 2005 年全国共发生环境污染事故 起, 其中水污染事故 693 起, 占全部环境污染事故的 49 畅 2 % 2006 年, 又有 842 起环境污染事故发生, 造成的直接经济损失共计 1 畅 3 亿元 尤其是 2005 年松花江污染事件和 2007 年太湖蓝藻爆发, 给国家和地区的社会经济造成了巨大的损失, 再一次给我们敲响了水污染的警钟 水污染不仅造成了数额巨大的经济损失, 更是直接危害到了百姓的饮水安全 2006 年中国环境监测总站对全国 113 个环保重点城市监测显示, 取水总量为 15 畅 9 亿 t, 其中不达标水量 4 畅 4 亿 t, 占总量的 27 畅 7 % 我国农村的饮水状况更为担忧, 我国首次农村饮用水与环境卫生现状调查结果显示,44 畅 36 % 的农村饮用水未达到基本卫生安全 全国仍有 3 亿多农村人口饮水不达标, 其中因水污染造成约 9000 多万人的饮用水不安全 我国七大水系中近一半的河段污染严重,86 % 的城市河段水质普遍超标 2007 年长江 黄河 珠江 松花江 淮河 海河和辽河等七大水系总体水质与上年持平 在 197 条河流的 407 个断面中,Ⅰ ~ Ⅲ 类 Ⅳ ~ Ⅴ 类和劣 Ⅴ 类水质的断面比例分别为 49 畅 9 % 26 畅 5 % 和 23 畅 6 % 珠江 长江总体水质良好, 松花江为轻度污染, 黄河 淮河为中度污染, 辽河 海河为重度污染 湖泊富营养化问题突出 全国近岸海域一 二类海水比例为 62 畅 8 %, 比上年下降 4 畅 9 个百分点 ; 三类为 11 畅 8 %, 上升 3 畅 8 个百分点 ; 四类 劣四类为 25 畅 4 %, 上升 1 畅 1 个百分点 四大海区近岸海域中, 南海 黄海近岸海域水质良好, 渤海为轻度污染, 东海为重度污染

45 36 土木工程环境概论 拥有众多水资源的长三角地区, 目前许多城市都已进入水质型缺水城市的行列, 其主 要原因就是水污染造成的水质型水资源的减少 专家指出, 长三角地区已成为中国新的 生态环境脆弱带 拥有近 3 畅 7 万 km 2 流域面积和 多万环湖人口的太湖流域面积只 占中国幅员的 0 畅 38 %, 而各种污水排放量却高达每年 32 亿 t, 为全国的 10 % 水质型缺 水已影响到长三角地区社会经济的可持续发展 此外, 农村环境保护形势依然严峻, 面临着环境污染和生态破坏的双重威胁 突出表 现为生活污染加剧, 水源污染加重, 工矿污染凸显, 饮用水存在安全隐患, 生态退化尚未得 到有效遏制 2 畅 3 畅 3 水污染防治方法 污水处理技术发展至今, 已有 100 余年的历史 从最简单的物理沉淀和最原始的生 物滤池 ( 生物滴滤 ), 发展到活性污泥法和生物膜法, 到目前日趋完善的多种处理技术 其 处理方法按作用原理可分为物理 化学 物理化学和生物处理四大类 1 畅物理处理法 物理处理法主要是利用物理作用分离污 ( 废 ) 水中的悬浮物或乳浊物, 在处理过程中 不改变污染物的化学性质 与其他方法相比, 物理法具有设备简单 成本低 管理方便 效 果稳定等优点 它主要用于去除废水中的漂浮物 悬浮固体 砂和油类等物质 常见的有 格栅 筛滤 离心 沉淀 隔油等方法 用超声波处理废水是一种新技术 1) 过滤法 过滤法是利用过滤介质截留污 ( 废 ) 水中残留的悬浮物质, 如胶体 絮凝物 藻类等, 使 水获得澄清 过滤介质有筛网 沙层 滤布等 过滤设备有格栅 筛网 颗粒状介质过滤 器 微滤机等 (1) 格栅过滤 格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处 它本身的水流阻力并不 大, 只有几厘米, 阻力主要产生于筛余物堵塞栅条 一般当格栅的水头损失达到 10 ~ 15cm 时就该清洗 格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种 ; 按格栅栅条的间隙可分 为粗格栅 (50 ~ 100mm) 中格栅 (10 ~ 40mm) 细格栅 (3 ~ 10mm) 三种 新设计的污水处 理厂一般都采用粗 中两道格栅, 甚至采用粗 中 细三道格栅 清渣方法有人工与机械 两种 (2) 筛网过滤, 主要用于截留粒度在数毫米至数十毫米的细小悬浮态杂物 如纤维 纸浆 藻类等, 通常用金属丝 化纤编织而成 筛网过滤装置很多, 有振动筛网 水力筛网 转鼓式筛网 转盘式筛网 微滤机等 (3) 粒状介质过滤 污水通过粒状滤料 ( 如石英砂 ) 床层时, 其中细小的悬浮物和胶体 就被截留在滤料的表面和内部的空隙中 这种通过粒状介质层分离不溶性污染物的方法 称为粒状介质过滤 ( 又称砂滤 滤料过滤 ) 过滤介质的粒度及材料, 取决于所需滤出的微粒物粒子的大小 污水性质 过滤速率 等因素 在污水处理中常用的滤料有石英砂 无烟煤 石榴石 磁铁矿 白云石 花岗岩 活 性炭以及聚苯乙烯发泡塑料球等 其中, 以石英砂使用最广 科学出版社职教技术出版中心 过滤工艺过程包括过滤和反冲洗两个阶段 过滤阶段即截留污物 ; 反冲洗阶段即把

46 第 2 章水环境污染控制 37 污染物从滤料层中洗去, 使之恢复过滤功能 2) 离心分离法离心分离法是利用悬浮物与水的密度不同, 借助离心设备的旋转, 在离心力作用下, 使悬浮物与水分离的过程 离心力与悬浮物的质量成正比, 与转速的平方成正比, 而转速在一定范围内是可以调节的, 所以能获得很好的分离效果, 远远超过重力分离法 离心设备有水力旋流器 旋流沉淀池 离心机等 一般离心法多用于去除轧钢废水中的氧化铁屑 回收洗毛废水中的羊毛脂以及污泥的脱水等 3) 沉淀法沉淀法是利用污 ( 废 ) 水中的悬浮颗粒和水的相对密度不同的原理, 借助重力沉降作用将悬浮颗粒从水中分离出来的水处理方法 沉淀法在水处理中应用十分广泛 (1) 颗粒沉降的形式 根据水中悬浮颗粒的浓度及絮凝特性, 颗粒沉降可分为自由沉降 混凝沉降 干扰沉降和化学沉降四种形式 (2) 沉淀的基本类型 按照去除污染物功能和作用原理, 沉淀装置有沉砂池 沉淀池 隔油池等 常用的沉淀池有平流式沉淀池 辐流式沉淀池 竖流式沉淀池和斜板 ( 管 ) 沉淀池四种 4) 气浮法气浮法就是在污 ( 废 ) 水中产生大量微小气泡作为载体去黏附水体中微细的疏水性悬浮固体和乳化油, 使其随气泡浮升至水面, 形成泡沫层, 然后用机械方法撇除, 从而使得污染物从水中分离出来 对于不易气浮的亲水性物质, 需投加浮选剂改变污染物的表面特性, 使其转变为疏水性物质, 然后气浮除去, 这种方法称为 浮选 气浮时产生气泡的分散度高 气泡小 量多, 有利于提高气浮的效果 按制取微细气泡的方法不同, 气浮法可分为电解气浮法 分散空气气浮法和溶解空气气浮法 2 畅化学处理法化学或物理化学处理工艺是利用化学或物理化学反应来改变污染物的性质, 降低其危害性或有利于污染物的分离除去 化学处理方法是通过化学反应和传质作用分离 去除废水中呈溶解 胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质 常见的化学处理法有化学沉淀 中和 氧化还原 萃取 吹脱 吸附 膜处理等方法 1) 化学沉淀法向废水中投加各类药剂, 使之与水中的污染物起化学反应, 生成不溶于水或难溶于水的沉淀物, 从而达到去除污染物的目的 废水中含有危害性大的一些重金属 ( 如 H g Zn Cd Cr Pb Cu 等 ) 和某些非金属 ( 如 As F 等 ) 都可用化学沉淀法去除 2) 混凝法化学混凝法是向水中投放化学混凝剂, 使水中的某些污染物由溶解状态或胶体状态变成凝胶状态, 聚集为絮体, 从水中沉淀去除 常用的混凝剂有 Al2 (SO4 )3 Fe2 (SO4 )3 FeCl3 FeCl2 高分子混凝剂等 3) 中和法通过改变污 ( 废 ) 水 ph 而处理酸性或碱性废水的方法 常用的中和法有酸性废水和