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文檔簡介
1、Unit 12水的凈化水分子是沒有記憶的,所以去討論你所喝的水是被污染了并凈化了多少次是可 笑的(市沒有意義的,好像水分子逐漸厭煩了(逐漸被耗盡了。最重要的是你喝的水 純度如何。對水的凈化方法已發(fā)展到了很詳細(xì)并且尖端的技術(shù)。然而通常采用的凈化水的方法對水污染的性質(zhì)的 通常的理解應(yīng)該是容易理解的,并在某些情況下是顯而易見 的。水中的雜質(zhì)可分為懸浮的,膠體態(tài)的或溶解態(tài)的。由于懸浮的顆粒大足以被沉 淀或被過濾掉。膠體態(tài) 的或溶解態(tài)的雜質(zhì)較難以去除掉。去除他們的一個(gè)可能的 方法是以某種方法把這些微小的顆粒物結(jié)合成比 較大的顆粒然后采用去除懸浮物 的方法來處理。另一種可能的方法是把他們轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)然后是他
2、們從水中散發(fā)到大氣中,無論采用哪一種方法,有一點(diǎn)必須記住的是提升水或用泵將水輸送通過濾床 都需要能量。根據(jù)這些原則,來考慮用于凈化城市污水的步驟。第一步是廢水的收 集系統(tǒng)。從家庭、醫(yī)院、學(xué)校排 放的水中的污染物包含食物殘?jiān)?、人類排泄物?紙張、肥皂、洗滌劑、污垢、織物和其他混雜的殘骸 ,當(dāng)然還有微生物。這些混合 物被稱為廁所污水或生活污水。這里 Sanitary這個(gè)形容詞比較不恰當(dāng),因?yàn)樗鼛?乎 沒有描述污水的情況,他只籠統(tǒng)地指人產(chǎn)生的污染物被污水管所排走。這些污水,有時(shí)與污水管網(wǎng)中從 商業(yè)建筑來的污染物、工業(yè)污染物及雨水污染物合流。有些體 系把污水與雨水分流而有些是合流。合流制的管道便宜,并
3、在旱季時(shí)是合理的,但在暴雨期時(shí)的總流量容易超過處理廠的容量,結(jié)果應(yīng)允許有些水溢 流而直接進(jìn)入受體 河流中。初級處理當(dāng)污水進(jìn)入處理廠時(shí),首先通過一系列的格柵以去除其中大的物體如老鼠或葡萄柚,然后通過一個(gè)磨碎裝置以便把剩余的物體的大小減小至足夠小以至在后續(xù)的工藝中可以有效的處理。下一步是一系列的沉 淀室來去除重的粗沙例如雨水沖刷 路面帶入的沙粒,然后其他懸浮的固體(包括有機(jī)營養(yǎng)物緩慢的沉淀而得到去除,這 個(gè)過程需耗時(shí)大約一小時(shí)。從開始到這個(gè)過程的整個(gè)工藝稱為處級處理,這一級處理的費(fèi)用相對低,但是沒有完成多少任務(wù)。二級處理接下來的一系列步驟是企圖通過某些強(qiáng)化的生物作用來減少大部分溶解態(tài)或細(xì) 小的懸浮
4、有機(jī)物質(zhì)。分解有機(jī)物需要氧氣和生物體及有利于提供營養(yǎng)的環(huán)境??蛇_(dá)到上述目的的一個(gè)裝置是滴濾池。在此裝置中,石頭濾床上布有回轉(zhuǎn)布水器,以便把污水(均勻的連續(xù)的分布。當(dāng)污水以水滴流過石頭濾料時(shí) ,在有氧的情況下向大量 的沒有馴化過得生物體提供了營養(yǎng)。另一種方法是活性污泥法。在這里,污水在經(jīng)過初級處理后被泵到一個(gè)曝氣池 中,然后與空氣及含有細(xì)菌的污泥混合幾個(gè)小時(shí)。在活性污泥法中進(jìn)行的生物反應(yīng) 與滴濾池中的相似。 污泥中的細(xì)菌代謝有機(jī)物;而作為二級消費(fèi)者的原生動(dòng)物以細(xì) 菌為食。經(jīng)二級處理過的水流入沉淀池,在那里進(jìn)行充滿細(xì)菌的污泥沉淀下來然后 回流到反應(yīng)器中。并且為了操持穩(wěn)定必須去除掉一部分污泥。與滴濾
5、池相比活性污 泥法所需的土地面積小,并且由于活性污泥法暴露于空氣的面積小結(jié)果他發(fā)出的臭 味也比滴濾池的少。從生物處理過的出水仍然含有細(xì)菌,不宜于排放入地表水,更不用說排放入水源 地。既然微生物已經(jīng) 完成了任務(wù),現(xiàn)在可以把他們殺死了。所以最后的步驟是進(jìn)行 消毒,通常采用氯來處理。在處理水最后排 放前把氯氣通入15分鐘,這樣可以殺死 99%的有害的細(xì)菌。三級處理或高級處理盡管污水經(jīng)過初級處理和二級處理后已經(jīng)在很大程度上得到了凈化,但對有些復(fù)雜的水污染來說仍然 不夠。第一在生活污水中的許多污染物沒有被去除掉 ,并且一些硝酸鹽和磷酸鹽等無機(jī)離子仍然留在處理過的水中,正如我們知道的,這些污染 物作為植物
6、營養(yǎng)物,是造成富營養(yǎng)化的因素。1. 絮凝沉淀在討論生物處理前提到過把細(xì)小的顆粒物轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟮念w粒有利于他們的快速沉 淀。對無機(jī)污染物來說 也是如此。許多無機(jī)膠體顆粒是親水性的,他們比較易于吸 附于水分子;在他們吸附于水分子過程中又會席卷許多其他膠體顆粒從而不容易在 合理(較短的時(shí)間內(nèi)沉淀下去。2. 吸附吸附是指氣體分子或液體粘著于固體顆粒表面的現(xiàn)象。這個(gè)過程對某一給定的固體來說對不同的分子 的吸附是有選擇性的。在凈化水時(shí),選擇有較大表面的并且 易于吸附有機(jī)污染物的固體的必需的。常用的 吸附劑是活性炭,特別對那些產(chǎn)生難 聞氣味的化學(xué)物質(zhì)有效,這些物質(zhì)包括難以生物降解的氯代烴。3.其他氧化劑高錳酸鉀
7、和臭氧已被用來氧化水中的不易被存在于水中的微生物在有氧的條件 下氧化的污染物。臭氧有著顯著的優(yōu)點(diǎn)因?yàn)樗漠a(chǎn)物只有氧氣。4.反向滲透滲透是指水可以通過膜而其他溶解性的離子卻不可以通過。在膜的正常過程中 該體系趨向于使膜的兩側(cè)的濃度達(dá)到平衡。這意味著水會從純水這一側(cè)流向污水 一側(cè)(相對來說污染物多水濃度低,而這是我們不 愿看到的結(jié)果,因?yàn)檫@樣會增加污 水的量。如果在污水一側(cè)施加超過正向 動(dòng)力的壓力,水分子的流動(dòng)方向 會改變,污 水中的水分子會擠過膜進(jìn)入另一側(cè)而使溶解態(tài)的離子及其他污染物得到分離。專業(yè)英語Rapid adva nces in tech no logy for the treatme
8、nt of water and the partial treatme nt of wastewater took place in the developed coun tries over the n ext few decades. 接下來的幾十年里,在發(fā)達(dá)國家對給水的處理和廢水的部分處理方面的技 術(shù)得至 U了快速發(fā)展。This led to a dramatic decrease in the in cide nee of waterbor nediseases. 這樣就大大減少了水傳染病的發(fā)生率。Note that all wastes discharge into the envi
9、ronment, and thus pollute our water, air, and land systems.我們應(yīng)注意到排放到環(huán)境的所有廢物會對我們的水、大氣和土壤系統(tǒng)造 成污染。Readi ng Material: Study ing the En vir onment(讓我們來思考一下在地球上人類的狀況,我們稱地球這個(gè)行星為我們的家。在 過去,大多數(shù)人的生活艱難并且壽命短。而在20世紀(jì)初,由于醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和工業(yè)技 術(shù)的快速發(fā)展,好像給每個(gè)人一種希望 一一可以很快就能活得更長,有相當(dāng)好的食 物,有令人滿意的工作和足夠的住房。但這個(gè)希望還沒有實(shí)現(xiàn)。在1982年,地球上有50億人。有四分
10、之一的人有更長的壽命并過著奢侈的在一百年前認(rèn)為是不可能 的生活。但與此同時(shí),有四分子三的人沒有足夠或令人滿意的水和住所,并且有三分 之一以上的人營養(yǎng)不良并忍受 著饑餓。有史以來在1982年餓死的人最多。大多數(shù)餓死的人住在極度貧窮的發(fā)展中國家。但在20世紀(jì)末的今天,富有的國家也處于困境。據(jù)大多 數(shù)估計(jì)最有權(quán)威的估計(jì),北美和西歐的平均生活水平最高的 年份大約是在1967年。即使是最富有的國家,燃料、硬木和一些礦物也快耗盡 了。結(jié)果,一些如住房、食物燃料等必需品花費(fèi)了越來越多的家庭預(yù)算,從而剩不下多少可以用于享受奢侈生活。污染物質(zhì)污染了城市、城鎮(zhèn)甚至鄉(xiāng)村環(huán)境。無論我們 多么的富有,污水或水中有毒的殺
11、蟲劑、充滿煙霧的大氣和街道或公園里的垃圾降 低了每個(gè)人的生活水平。日益增長的大量的人口對地球上的農(nóng)業(yè)用地、礦物、水和燃料資源的消耗速度 大于自然過程再生這些 資源的速度。這本身是很嚴(yán)重的問題。但由于這些資源并不是均勻分布,所以在全球來說這個(gè)問題更嚴(yán)重。生活在發(fā)達(dá)國家的那些四分之一的人利用了 80%的(一年中全人類消耗的資源。而另外四分子三的人只消耗了 20%的資源。并且富人與窮人之間的差距越來越大。今天,當(dāng)即使在最偏遠(yuǎn)的非洲村莊也有晶體管 收音機(jī)時(shí),世界上的窮人知道他們是多么的貧困。這種認(rèn)識導(dǎo)致了政治 上的不穩(wěn)定。多年前,一個(gè)國家的 政治劇變與世界上其它國家沒多大影響。但時(shí)代 發(fā)生了改變,因?yàn)?/p>
12、現(xiàn)代技術(shù)基本上使所有擁有武器的國家 可以破壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它們自 己本土范圍的領(lǐng)域。結(jié)果,沒有任何一個(gè)國家能忽略其它國家的問題。Classifyi ng En vir onmen tai Problems 環(huán)境問題的分類環(huán)境問題往往是互相聯(lián)系的。有時(shí)對一個(gè)問題的解決卻會造成另一個(gè)問題。例 如,當(dāng)人生病并因病而 死亡,很自然的我們想改善人體健康問題。而當(dāng)健康得到改 善、幼兒死亡率降低后,結(jié)果可能導(dǎo)致人口爆 炸。一一為了給日益增長的人口提供 食物,經(jīng)常把自然界動(dòng)植物的生活環(huán)境變?yōu)檗r(nóng)田,結(jié)果破壞了生態(tài)環(huán)境一一而當(dāng)動(dòng)植物生活環(huán)境被破壞時(shí),曾經(jīng)生活在那里的野生植物、食肉動(dòng)物和及其寄生物也會被消滅掉。而由于缺少
13、食肉動(dòng)物及其寄生物,經(jīng)常會使有害昆蟲爆發(fā)成災(zāi)。農(nóng)夫使用殺蟲劑來殺滅害蟲保護(hù)農(nóng)作物,但在這個(gè)過程中環(huán)境被污 染。而這個(gè)循環(huán)過程本身消耗了日益減少的化石燃料。另外,當(dāng)燃料在燃燒時(shí)產(chǎn) 生了大氣污染物。(漏了一段(a Overpopulation人口過剩。人口過剩可以定義為在給定的面積上的人超過了 該土地可以維持的人數(shù)。許多人爭辯說發(fā)生在20世紀(jì)的人口爆炸,是目前我們面臨的最重要的問題。它之所以重要,首先是因?yàn)槿丝谶^剩是導(dǎo)致所有其它環(huán)境問題的 根源:如果人少的話,將利用較少的石油,砍伐較少的樹木并向河流傾倒更少的污 水。第二,人口過剩和饑餓及其附帶問題通常在我們的重點(diǎn)考慮問題的表中比其它 環(huán)境問題嚴(yán)
14、重。當(dāng)一塊土地可以用來種植作物避免我們的同類餓死時(shí),很難說服人們認(rèn)為該土地應(yīng)該保留為公用場地來保護(hù)正在消失的森林或大草原(b Polluti on污染。污染指由于雜質(zhì)的引進(jìn)使環(huán)境的質(zhì)量下降。煙霧污染大氣,污水污染水體,廢舊汽 車污染土地。我們知道這些污染存在于環(huán)境中,它們能被看見, 聞到或甚至感受到。然而污染對人體健康或經(jīng)濟(jì)的影響,在相當(dāng)程度上是不同的。這里有兩種截然不同的污染類型。1. Co nee ntrati on of Orga nic Wastes有機(jī)污染物的累積所有活的生物都產(chǎn)生廢物,也就是說廢物是伴隨著生物活動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)生物死 亡后整個(gè)生物體變?yōu)閺U物。.在現(xiàn)代文明以前,大多數(shù)有機(jī)
15、廢物在環(huán)境中沒有積累起 來,因?yàn)樗鼈兛梢员黄渌锓纸獾?,然后進(jìn)入循 環(huán)。在現(xiàn)代,有機(jī)廢物的自然分解并 不總能有效的進(jìn)行。2. In troductio n of Syn thetic Chemicals into the En viro nment向環(huán)境中引進(jìn)的合成 化合物:所有的東西都是由化學(xué)物質(zhì)組成的一一例如人、鷹、樹、湖、塑料等。盡管 許多天然的化合物已經(jīng)存在了 幾十億年,直到最近人類才學(xué)會去制造新的化合物即 合成化合物。新的合成化合物的數(shù)量及種類以驚人的速度增長。它們存在于顏料 (涂料、染料、食品添加劑、藥劑、殺蟲劑、肥料、耐火劑、建筑材料、衣 物、清潔劑(洗液、化妝品和塑料制品等等
16、。合成化合物以其性質(zhì)多樣性而聞名。這些化合物中一些是藥品每年可以救治幾 百萬人的性命,另外一些是毒藥。但因?yàn)樗鼈兇蠖鄶?shù)對環(huán)境來說是新的,傳統(tǒng)的腐敗 和循環(huán)形式并不都適用。一些合成化合物在環(huán)境中很快的被光、空氣、水或土壤的作用分解掉,其中有些被活的生物吃掉(吞食。這些過程可能在幾 分鐘、幾小時(shí) 或幾天內(nèi)完成。一種物質(zhì)在環(huán)境中可以在生物作用下被分解時(shí)認(rèn)為它是可生物降解的。然而許多化合物不會快速的被分解。例如合成塑料會在環(huán)境中存留很長時(shí) 間,因?yàn)楹苌儆锌梢岳盟?們的生物。塑料洗發(fā)膏瓶可能產(chǎn)生不雅觀的垃圾 ,但它們 不易被生物降解。其他的許多合成化合物是有害的。例如DDT可作為一種殺蟲劑但據(jù)研究表明
17、它對環(huán)境具有危害作用。(c Depletion of Resources資源消耗。資源是指任何原材料的來源。燃料、礦 物、水、土壤和木材都是資 源。一種物質(zhì)是可以被消耗掉或被用光的,它會變得越 來越?jīng)]有用處。物質(zhì)資源可以通過三種不同方法被消耗掉。第一,一種物質(zhì)可以被破壞,也就是說被轉(zhuǎn)化成其它東西。燃料在被利用時(shí)被破壞:煤被轉(zhuǎn)化為 灰分和氣體;鈾被轉(zhuǎn)化為放射性廢物。而灰分或廢物不再是燃料。第二,物質(zhì)被稀釋后或被置換到其它不容易收集的地方時(shí)會消失掉。如果你打 開一個(gè)充滿氦的氣球,氦氣就會逃逸到大氣中。并沒有一個(gè)氦原子被破壞,但氣體不在了因?yàn)椴豢赡馨阉砸粋€(gè)實(shí)用的物質(zhì)再收集起來。同樣通過稀釋失去的原
18、理也 適用于礦物。第三,一種物質(zhì)被污染了后變得不能再被利用。在這一點(diǎn)上污染與消耗互相關(guān) 聯(lián)。如果工業(yè)或農(nóng)業(yè)廢 物被排放進(jìn)入河流,或通過土壤和多孔的巖石滲透進(jìn)入補(bǔ)給 地下水,那么這些水資源就變得不適合飲用,當(dāng)進(jìn)入河流時(shí),河水就不能用于娛樂或不 能用于供水生物使用。最后,保護(hù)經(jīng)常被看作是一種方法,它的益處以后會被實(shí)現(xiàn),也許只有被我們的孩 子或?qū)O子實(shí)現(xiàn),并且并不是所有的政策決策者都為后代擔(dān)憂。(d Chan ges in the Global Con diti on.只是最近科學(xué)家才考慮人類的活動(dòng)是否會影響全球的環(huán)境。噴灑的殺蟲劑和飛 行器排出的廢氣可能破壞大 氣中的臭氧層,而臭氧層可以過濾掉紫外放射線。燃料 的燃燒釋放的二氧化碳可能影響氣候。海洋的污染破壞了能產(chǎn)生氧氣的水生植物,并且這種污染可能最終使我們呼吸的空氣減少。大多數(shù)國家把森林、叢林、灌木林和其它自然體系轉(zhuǎn)化為農(nóng)田。在許多地方,這個(gè)過程耗盡了土壤的肥力,改變了氣 候并且確實(shí)使成千種動(dòng)植物滅絕。除
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