环境科学与工程概论

环境问题是全人类共同面对的挑战，环境保护也是我国的基本国策。在高等学校非环境类专业开设“环境保护概论”课程是环保教育的重要组成部分。

本书编者多年来在华东理工大学给化工类专业本科生讲授“环境科学与工程概论”课程。2013年，华东理工大学化学工程与工艺专业接受美国ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology）专业论证，在准备论证材料的过程中，编者对国外化工类专业重视培养能力、拓宽视野、夯实基础的专业教育理念体会颇深，如强调培养学生社会责任感、环境保护意识以及解决污染问题和实现化学工业可持续发展的能力。 

因此，结合多年的教学实践，基于近年来环境管理和技术发展的实际，融合ABET倡导的人才培养理念，着眼化学工业与生态环境的和谐发展，我们编写了本教材作为化工类本科生“环境保护概论”课程的教学参考书。本教材力求加强污染技术方面的阐述和工程实例的分析，介绍近年来我国环境管理法规制度建设的新进展，强化化学工业可持续发展的理念。期盼本教材能对培养学生解决工程问题的能力、培育可持续发展的理念、树立依法保护环境的观念和夯实绿色化学的基础有所帮助。

全书分为8章，分别是：第1章绪论；第2章人类活动与环境问题；第3大气污染及其防治；第4章水污染及其防治；第5章固体废物的处理和利用；第6章环境管理；第7章可持续发展与清洁生产；第8章绿色化学与化工基础。第1、2、6、7章由何美琴编写，第3、4、5、8章由龙湘犁编写。全书由龙湘犁统稿。

由于编者水平有限，书中难免有疏漏及不妥之处，敬请专家学者、广大师生和读者批评指正。

编者

2019年8月

《环境科学与工程概论》介绍了环境科学的基本概念和基础知识、污染治理技术的基本原理、环境管理的基本内容、可持续发展的基本理论和实践，以及绿色化学和化工的基本原理。全书共分8章，主要内容包括绪论、人类活动与环境问题、大气污染及其防治、水污染及其防治、固体废物的处理和利用、环境管理、可持续发展与清洁生产、绿色化学与化工基础。《环境科学与工程概论》可作为高等学校化工类专业教材，也可作为化工、环境等专业工程技术人员的参考书。

《环境科学与工程概论》介绍了环境科学的基本概念和基础知识、污染治理技术的基本原理、环境管理的基本内容、可持续发展的基本理论和实践，以及绿色化学和化工的基本原理。全书共分8章，主要内容包括绪论、人类活动与环境问题、大气污染及其防治、水污染及其防治、固体废物的处理和利用、环境管理、可持续发展与清洁生产、绿色化学与化工基础。《环境科学与工程概论》可作为高等学校化工类专业教材，也可作为化工、环境等专业工程技术人员的参考书。

龙湘犁，华东理工大学化工学院教授，从事废气污染治理和化工过程绿色化方向的研究，主持过国家自然科学基金和国家科技部863项目，研究废气中二氧化硫和氮氧化物的同时治理，研究农药和中间体的绿色制备技术，相关科研成果已在企业推广应用，作为第 一作者或通信作者发表SCI论文30余篇，作为第 一发明人申请中国专利19项，授权8项。

第1章绪论1

1.1环境2

1.1.1基本概念2

1.1.2人类生存环境的形成和发展3

1.1.3环境系统的组成4

1.2环境问题5

1.2.1环境问题的由来与发展5

1.2.2环境问题的实质7

1.3环境污染与人类健康8

1.3.1环境污染8

1.3.2环境污染物侵入人体的途径及转化8

1.3.3环境污染物对人体健康的危害9

1.3.4人类面临的主要环境问题10

1.4环境科学14

1.4.1环境科学的内容及任务14

1.4.2环境科学的分科14

1.4.3环境工程学15

1.5环境保护16

1.5.1环境保护的内容和任务16

1.5.2环境保护是我国的一项基本国策17

本章小结18

第2章人类活动与环境问题19

2.1生态学基本原理19

2.1.1生态学的定义、任务19

2.1.2生态系统20

2.1.3生态系统的组成20

2.1.4生态系统的功能21

2.1.5生态平衡与生态失衡23

2.1.6生物多样性与环境影响24

2.2人口与环境26

2.2.1人口概况26

2.2.2人口对环境的影响27

2.3土地资源的利用和保护29

2.3.1土地资源30

2.3.2人口、粮食和耕地30

2.3.3我国的土地资源31

2.4能源利用与保护35

2.4.1能源的分类36

2.4.2世界及我国的能源消耗36

2.4.3能源利用对环境的影响38

2.4.4清洁能源利用39

本章小结41

第3章大气污染及其防治42

3.1大气结构与组成42

3.1.1大气结构42

3.1.2大气的组成44

3.2主要大气污染物及其来源45

3.2.1大气污染45

3.2.2主要的大气污染物45

3.2.3主要大气污染物的来源47

3.3污染物在大气中的迁移和扩散49

3.3.1大气污染物的扩散与气象因子的关系49

3.3.2大气污染物的扩散与下垫面的关系55

3.4大气污染综合防治56

3.4.1我国大气污染现状及危害56

3.4.2综合防治的对策与措施58

3.5大气污染治理技术简介59

3.5.1颗粒污染物的治理技术59

3.5.2低浓度SO2废气的治理65

3.5.3硫化氢的控制69

3.5.4氮氧化物的控制71

3.5.5废气中汞的控制74

3.5.6氟化物的控制75

3.5.7含氯废气的治理净化76

3.5.8有机废气的治理净化76

3.5.9汽车尾气的治理77

本章小结78

第4章水污染及其防治79

4.1水体的污染与自净80

4.1.1水体污染及水体自净作用80

4.1.2水污染指标81

4.2水体中主要污染物的来源及其危害84

4.2.1无机无毒物84

4.2.2无机有毒物87

4.2.3有机无毒物90

4.2.4有机有毒物92

4.3污水处理技术概述93

4.3.1物理法94

4.3.2化学法95

4.3.3物理化学法99

4.3.4生物法105

4.3.5污水处理流程112

4.3.6污泥处理、利用与处置115

本章小结116

第5章固体废物的处理和利用117

5.1概述117

5.1.1固体废物的定义117

5.1.2固体废物的现状117

5.1.3固体废物的来源与分类118

5.1.4固体废物对环境的危害120

5.1.5固体废物污染控制原则121

5.2固体废物的处理技术121

5.2.1固体废物的预处理技术121

5.2.2固体废物的热处理技术123

5.2.3固体废物的生物处理技术125

5.2.4固体废物的处置方法126

5.3固体废物的资源化与回收利用128

5.3.1固体废物的资源化原则和基本途径128

5.3.2固体废物的资源化利用实例129

5.4城市垃圾的处理132

5.4.1城市垃圾的分类、特点和性质132

5.4.2城市垃圾的处理和回收利用132

本章小结133

第6章环境管理134

6.1概述134

6.1.1环境管理的含义134

6.1.2环境管理的内容134

6.2环境保护法135

6.2.1环境保护法的定义135

6.2.2环境保护法的目的和任务136

6.2.3环境保护法的作用136

6.2.4我国环境保护法律体系137

6.3环境管理的基本制度139

6.3.1“三同时”制度139

6.3.2环境影响评价制度139

6.3.3环境保护税制度141

6.3.4环境保护目标责任制142

6.3.5生态保护补偿制度143

6.3.6污染集中控制制度144

6.3.7排污许可制度144

6.3.8限制生产、停产整治制度145

6.3.9污染排放总量控制制度146

6.4环境标准147

6.4.1环境标准体系147

6.4.2环境标准的制定148

6.4.3环境标准的使用149

6.5环境监测149

6.5.1环境监测体系150

6.5.2环境监测的分类150

6.5.3环境监测的原则151

6.5.4环境监测的特点152

本章小结153

第7章可持续发展与清洁生产154

7.1可持续发展战略154

7.1.1可持续发展的由来154

7.1.2可持续发展的定义与内涵155

7.1.3中国的可持续发展157

7.2环境管理体系标准（ISO 14000系列标准）159

7.2.1ISO 14000系列标准的产生背景159

7.2.2ISO 14000系列标准的意义160

7.2.3ISO 14001标准161

7.2.4ISO 14000的运行模式及基本要点163

7.3清洁生产163

7.3.1清洁生产的由来163

7.3.2清洁生产的概念164

7.3.3实现清洁生产的主要途径166

7.3.4清洁生产与末端治理的比较167

7.3.5ISO 14000与清洁生产168

7.4循环经济169

7.4.1循环经济的概念169

7.4.2发展循环经济的路径及理念170

7.5工业生态学与生态工业园172

7.5.1生态工业的概念172

7.5.2发展生态工业园区的原则和内容173

7.5.3生态工业园国内外范例174

本章小结176

第8章绿色化学与化工基础177

8.1绿色化学与原子经济性反应177

8.1.1绿色化学的定义177

8.1.2绿色化学的研究原则178

8.1.3原子经济反应180

8.1.4常见有机反应的原子经济性分析180

8.1.5提高化学反应原子经济性的途径181

8.2无毒无害反应剂和溶剂183

8.2.1无毒无害的反应剂183

8.2.2无毒无害的溶剂184

8.3环境友好催化剂186

8.3.1催化剂在消除环境污染方面的作用186

8.3.2环境友好的固体酸催化剂187

8.3.3相转移催化剂188

8.3.4生物酶催化剂189

8.3.5光催化剂190

8.4可再生的物质资源190

8.4.1生物质——取之不尽的资源宝库190

8.4.2生物质资源利用应用实例191

8.5绿色化学产品193

8.5.1绿色化学产品的定义193

8.5.2设计绿色化学产品的基本原则193

8.5.3绿色化学产品的实例194

8.6化工过程强化技术195

8.6.1设备强化技术196

8.6.2过程强化方法197

本章小结200

参考文献201

《环境科学与工程概论》介绍了环境科学的基本概念和基础知识、污染治理技术的基本原理、环境管理的基本内容、可持续发展的基本理论和实践，以及绿色化学和化工的基本原理。全书共分8章，主要内容包括绪论、人类活动与环境问题、大气污染及其防治、水污染及其防治、固体废物的处理和利用、环境管理、可持续发展与清洁生产、绿色化学与化工基础。《环境科学与工程概论》可作为高等学校化工类专业教材，也可作为化工、环境等专业工程技术人员的参考书。

龙湘犁，华东理工大学化工学院教授，从事废气污染治理和化工过程绿色化方向的研究，主持过国家自然科学基金和国家科技部863项目，研究废气中二氧化硫和氮氧化物的同时治理，研究农药和中间体的绿色制备技术，相关科研成果已在企业推广应用，作为第 一作者或通信作者发表SCI论文30余篇，作为第 一发明人申请中国专利19项，授权8项。

《环境科学与工程概论》融合了美国ABET倡导的人才培养理念，着眼于化学工业与生态环境的和谐发展。

《环境科学与工程概论》是高等学校化学化工类专业开设“环境保护概论”课程的配套教材。

《环境科学与工程概论》强调培养学生解决工程问题的能力、可持续发展的理念、树立环境保护法治管理的观念。

《环境科学与工程概论》介绍了环境科学的基本概念和基础知识、污染治理技术的基本原理、环境管理的基本内容、可持续发展的基本理论和实践以及绿色化学和化工的基本原理。