课件环境工程导论.ppt
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1、環境工程 - 導 論,地球環境,水文循環(hydrological cycle),生物環境,(1)光合作用, (2)CO2循環, (3)分解, 三大作用所主導控制。,人為環境,範圍包括有: 都市開發、工業發展等。 其衝擊與效應為: 改變破壞原有之地球環境、生物環境等。,環境之基本定義:,依據我國環境基本法(第2條)對環境之定義如下所述: 環境,係指影響人類生存與發展之各種天然資源及經過人為影響之自然因素總稱,包括陽光、空氣、水、土壤、陸地、礦產、森林、野生生物、景觀及遊憩、社會經濟、文化、人文史蹟、自然遺蹟及自然生態系統等。,人類對環境的影響,(1)自然資源濫用 無限制攫取使用 環境惡化 (2
2、)產生廢污未妥善處理,環境工程的發展演進,(1)人類歷史演進 (2)生存 人口稀少 自然環境涵容能力 無問題 (No problem) (3)個人健康 自來水工程 例如: 羅馬輸水渠 下水道 例如: 羅馬、伊拉克,環境工程的發展演進,(4)衛生 工業革命 鑄鐵管鑄造 抽水機動力發明 淨水方法 衛生設備 惟限於衛生工程 自來水工程、 污水工程 (下水道工程),環境工程的發展演進,(5)舒適、愉快、幸福的人生 經濟成長 (GNP增加) 污染防治及環境衛生改善 環境工程 以工程方法控制改善人類生 活環境品質,環境工程之問題內涵,(1)工業及科技高度發展,人口集中都市 (2)潔淨飲水缺乏 (3)污水、
3、工業廢水大量產生 (4)固體廢棄物 (5)空氣污染 (汽、機車,工廠 (6)重金屬污染 (土壤、河川、海洋) (7)噪音振動 利用工程知識與方法,以控制人類生活環境,改善生活品質。,環境工程之範圍,依據世界衛生組織 (World Health Organization, WHO)定義: (甲)衛生工程 (Sanitary Engineering) (1)空氣污染防治 (2)水污染防治 (3)自來水供應 (4)污水的收集與排除及處理 (5)糞便的收集與處理,環境工程之範圍,(6)固體廢棄物(垃圾)的收集與 處理 (7)房屋衛生 (8)食品衛生 (9)傳染病媒昆蟲與動物之防制 (10)放射性物質的
4、處理 (11)一般環境衛生的管理,環境工程之目的,依據世界衛生組織 (World Health Organization, WHO)定義: (乙)環境工程(Environmental Engineering) 應用科學原理,解決環境問題的工程而擴展至保護環境。 保護人類不至於受不利環境因子的影響。 保護環境不受因人類活動而可能造成之危害。 改進環境品質、增進人類的健康與幸福。,環境工程之內容,依據世界衛生組織 (World Health Organization, WHO)定義: (1)水之處理 (2)污水之處理 (3)垃圾之處理 (4)水污染之防治 (5)空氣污染之防治 (6)惡臭之防治,環
5、境工程之內容,(7)噪音及振動之防治 (8)工業廢水之處理 (9)放射性污染之處理 (10)環境衛生之維護 例如: 住家、 學校 (11)環境與生態保育,全球性重要環境問題,(1)臭氧層破壞 (2)溫室效應 (3)酸雨 (4)海洋污染 (5)有害廢棄物之越境移動 (6)熱帶雨林減少 (7)沙漠化,臭氧層概述:,(1)臭氧層(平流層) 離地面2050公里 (2)臭氧吸收紫外線 (Ultraviolet light, UV) 屏蔽地表面生物,臭氧特性描述,(1)臭氧(ozone)之結構是由三個氧原子 組成的化合物,由化學方面來看,它與人類無時無刻所吸取而賴以生存的氧氣係為兄弟關係。 (2)與氧氣比
6、較,臭氧的活性高很多,而且它是一種沸點十分低的淺藍色氣體。,臭氧特性描述,(3)在大氣層中,氧氣可以說是無處不在的,相反地,臭氧只在距離地面20至50公里的地方 (平流層) 出現。 (4)臭氧在大氣內所佔的百分比很少,如果將大氣層的所有臭氧擠壓,它們所佔的厚度只有3毫米! (5)臭氧在大氣所佔的比例十分少,但是它對人類是十分重要的。,臭氧的生成原因,(1) 我們只可以在距離地面20至50公里 (平流層內) 的高空找到臭氧,它基本上不會出現於大氣表面的, (2) 在上述的高空才有足夠能量把氧分子 (Oxygen molecule)分解為氧原子 (Oxygen atom),而氧原子是產生臭氧的主要
7、元素。,臭氧的生成原因,(3) 把氧分子分解為氧原子所需要的激發能為波長175 至 200 奈米的太陽光(註1奈米為十億分之一米,),而帶有此波長的太陽光只會在距離地面20至50公里的上空出現。 (4) 當氧分子分解為氧原子後,由於氧原子的活性很高,所以它會和鄰近的氧分子結合,生成含有三個氧原子的臭氧。,臭氧的生成原因,(5) 臭氧的活性也是很高的,波長為250至 310奈米的太陽光可以把其分解。 (6) 臭氧生成後會稍後被分解為氧原子及氧分子。如此一來,臭氧便在20至50公里上空不斷生成及分解,從而達至化學平衡狀態。,臭氧的作用,(1) 它吸收紫外線的能力,更加可以使地球上的生物免受有害太陽
8、紫外線的直接影響。 (2) 紫外線的定義為波長200 至 380奈米的光線。這波段的光線,也包含在太陽光內的。 (3) 波長為250至 310奈米的太陽光會用來分解臭氧,因此200 至 380奈米這段波長的光線 (紫外線)便不能抵達地球的表面,進而保護生物免受這段有害紫外線的影響。,臭氧層破壞元兇,(3) 氟氯碳化物 (CFCs) 氯原子破壞臭氧分子,為連鎖反應 例如: 南極上空 (4) 氟氯碳化物,氣化溫度低,性質安定 例如: 冷媒、發泡劑、噴霧罐、 電子器材洗潔劑,臭氧破洞之形成,極及北極臭氧洞的出現,分別是由多位科學家於1985年及1988年所發現的。 實際上情況是不至於出現臭氧洞這樣嚴
9、重的,只不過是該處的臭氧含量相對於其他地方低很多而已。 很多科學家分別提出不同的理論來解釋臭氧洞的出現,其中涉及氯氟化碳(Chlorofluorocarbon,簡稱CFC )的理論最為人所接受。,南極大氣層臭氧濃度分佈,臭氧破洞之形成,氯氟化碳是由一間美國大公司於1930年所發明的,它是一種無色、無味、無嗅的氣體,而且它們的活性十分低,半衰期 (Half-life) 超過100年。 氯氟化碳一直用來製造雪種、壓縮氣樽的推進劑及作為乾洗及清潔電路板的溶劑。 在70年代,科學家發現它有破壞臭氧層的潛能,所以它漸漸被其他物品取代。到了今天,除醫學用途外,氯氟化碳經已被禁止使用。,臭氧破洞之形成,氯氟
10、化碳的活性十分低,但是它們到達地球的平流層時,便能與太陽光發生化學反應,釋出氯的自由基 (Chloride radical)。 氯的自由基非常活躍,而且破壞臭氧的能力十分強,每一個氯的自由基能夠分解成10000個臭氧分子。 在正常的情況下,活躍的氯自由基會與其他化合物結合,產生沒有破壞臭氧能力的貯積化合物 (Reservoir compound)。,臭氧破洞在極地上空出現之原因,極地臭氧洞的出現是與極地獨特的氣象有關的。 極地臭氧洞的問題,在南極的春天時分(九至十月)最為嚴重。在南極的冬季,氣溫十分低,可低至零下八十度,而且南極的冬季(六至八月)是三個月長的黑夜。在這既黑又寒冷的地方會有利一種
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