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1、1 1环境和环境工程学环境和环境工程学简单地说，环境可以被定义为一个人的周围。 根据环境工程师的介入，然而，一个更加具体的定义是需要。对于环境工程师来说，环境这个词，可能包含全球范围，也可能专指非常局限的区域，这个问题必须要被解决，或者，就包含的环境而论，也可能指处理厂反应器内的一小块液体、气体或固体。全球环境由大气圈，水圈和地球上维持生命的资源所被包含的岩石圈所组成。大气圈， 从地球的表面向外延伸的一种混合气体，在它的形成和变形期间，被逐步气化演变成地球的元素。水圈包含有海洋，湖泊、溪流和由地表水补给的浅层地下水体。岩石圈是把地球核心包裹起来的土壤斗篷/披风。生物圈， 一个密封地球的薄的壳，
2、是由大气圈以及接近地球表面的岩石圈还有水圈所组成的。 地球上的生命形式和生活，包括人类，都是离不开生物圈的。维持生命的材料以气体，液体和固体形式在生物圈内循环，给全部活着的生物体提供营养。维持生命的资源-空气，食品和水 -从生物圈获得。 那些废物也以气体，液体和固体的形式排放到生物圈中。从一开始，生物圈已经接收并且同化由植物和动物生命产生的废物。自然体系一直积极地处理，从森林火灾中驱散烟雾，稀释牲畜粪便冲进溪流和河流中，并且转变经过几代植物和动物的残骸融入土壤肥力中，使它足以供给未来的人口的需要。对于污染的一切自然的行为来说， 对于任何在物理，化学，或者环境中的生物特征方面的不良改变，对于每一
3、个直接侵蚀质量的事件，或者当地环境，都有自然的行动来恢复原来的质量（自我修复的能力） 。只有在近几年，才有明显的显示，维持和涵容能力的生物圈，虽然巨大的，毕竟不是无限。虽然这个系统已经运转了成千上万年, 它开始显示它压力的信息，主要由于人类在环境上的影响。环境工程学被定义为有关于保护环境免受人类活动潜在的、有害的影响，保护人口免受有害环境因素的作用和为了人类健康和福利而改进的环境质量的工程学的分支。 上述定义暗示，人类与环境是相互作用的，有时候（人类使）环境受到不利的冲击，有时候（人类）受到环境污染物的不利的牵连。了解环境的本质以及人类与环境的相互作用，是了解环境工程师工作的先决条件。2.2.
4、生态学生态学承认所有生命形式是不可避免地依赖于其他物质和自然环境是相当近期的现象。“生态学”一词直到十九世纪中期才被提出,生态学作为自然科学的一门分支学科,直到几十年前才被普遍认识。生态学将“生态系统”一词定义为与周围物质及自然环境有相互联系并且在环境中影响着其他物种数量的有机群体。例如：一个最简单的生态系统类型包含野兔和山猫两种动物。如果野兔的数量在一些明确的地点特别高，山猫有充足的食物来源，繁殖，数量一直增长直到超过可获得的野兔数量。当山猫数量因为缺乏食物而减少，野兔数量因为捕食者的减少而增加，循环往复（图 2-1） 。这样的一个系统里的成员数目就很有可能不断的变化，但是每隔一段长时间就会
5、处于一个稳定的阶段，被称为“动态平衡” 。一个稍微复杂的例子包括三个物种：水獭、海胆、海草。海草丛一直沿着太平洋海岸 60 米飘烟带牢固生长于海床。海藻因为是藻酸（使用于食品、绘画、化妆品等）的来源而具有经济价值，并且它的大面积生长仅限于保护海底丛林。几年前，海藻开始神秘地消失，留下光秃秃的海床。当认识到海胆于海藻为食，削弱它的茎，并促使它们分开、浮离后，这个谜底被揭开了。海胆的数量因为他们的捕食者海獭的大量减少而增加。这个难题的解决方案是保护海獭，听任其数量增长，因此降低海胆的数目，从而挽救海藻丛。一些生态系统是脆弱的，其他一些生态系统是有弹性的，能够抵挡各种各样的动摇。有弹性的生态系统所具有的一个特征是该系统中的一个位置可由不止一个生物种来占据。例如：在野兔-山猫系统中，如果野兔是山猫的唯一食物来源，杀害野兔最终会导致山猫的灭种。但是，如果山猫还以另外一种小动物为食，这个系统失去野兔也能生存。工程师必须评价生态学的基本法则，设计环境，以免特别脆弱的生态系统受到不利的冲击。例如：在所有生态系统中最脆弱的那个是深海，尽管用海洋来处理有害的废物是一些工程师所极力提倡的。把环境工程专业列入生态原则是工程学决定的一个重要组成部分。
