10环境工程进展

长期以来，我们一直渴望生活在一个没有人类排泄物的环境中，最初是因为恶臭，后来，一旦我们建立了联系，为了防止严重和致命的疾病爆发。下水道系统将大量人类排泄物从人口密集的地区运送出去，符合了这一要求，它们已经进化了数千年。

公元前2000年至4000年间，美索不达米亚帝国(今天的伊拉克)、摩亨佐-达罗(今天的巴基斯坦)、埃及、克里特岛和苏格兰的奥克尼群岛已经有了排水系统——在某些情况下，还有室内卫生设施。到公元前几百年，希腊人已经有了下水道系统，将雨水和废水输送到收集池，灌溉和施肥田地。古罗马人有地下下水道，这些下水道流入台伯河。

这些年来，有很多试验和错误，疾病爆发指出了保持的必要性下水道排水口远离饮用水。随着时间的推移，我们也了解到维护下水道的必要性，检修孔诞生了(或者重新发明，我们稍后会看到)。大多数建筑还可以定期被潮水或雨水冲掉。

从古代到几十年前，下水道主要是将未经处理的废物直接输送到河流、海洋或其他大型水体中。现代下水道系统更加复杂，导致污水处理厂的水通过过滤和添加各种化学物质来处理消毒在它回归自然之前去除污染物。毫无疑问，它们将继续进化。

我们需要水来生存，所以许多古代文明都是在天然水源附近兴起的，这并不是巧合。但是古希腊人和罗马人找到了一种方法来阻止自然，或者至少是转移自然的方向，他们发明了水渠。渡槽被用来运输大量的水从一个地方到另一个地方，有时长达60英里(96.6公里)。他们利用重力，通过在一个稳定下降的斜坡上建造的人工管道，把水运下山。

渡槽主要由混凝土、水泥、砖和石头等材料制成。它们通常起源于丘陵地区的泉水，但也建造了水坝和水库，以从河流或溪流中喂养它们。当我们想到沟渠，拱廊，或者地上的石头桥梁由拱门支撑，让人想起。但渡槽也由较短的墙、覆盖地面的沟渠、地下隧道和管道组成，以方便水在各种各样的景观中穿行。

水渠的终点是一个叫做城堡的分配池，它通常位于城市的高处。它把水送到较小的城堡，从那里通过砖石管道或管道流入喷泉、浴室、公共饮用池，有时甚至是私人住宅。

罗马的第一条水渠建于公元前312年。到公元109年左右图拉真皇帝修建特拉亚纳水渠时，罗马的水渠每天为城市带来数亿加仑的水。这些水道使罗马城市能够支持比仅靠天然水源多得多的人口。

生物过滤是将空气或水通过含有微生物的多孔潮湿材料以去除异味和污染物的过程。污染物被降解为基本化合物，如水或二氧化碳，以及其他良性物质生物质产物，都是微生物代谢过程的副产品。生物过滤系统用于处理废水和工业气体排放，以及堆肥操作的排放，以及其他应用。自20世纪50年代以来，它们一直用于去除有害气味，但现在也广泛用于去除工业污染物。

不同菌株的细菌，以及湿度、pH值和温度的控制，可以有效地降解各种目标污染物。与传统过滤器不同，生物过滤器会破坏有害物质，而不仅仅是将它们过滤掉，但它们只能处理可生物降解的污染物。生物过滤主要用于破坏有毒排放物，如燃料产生的碳氢化合物和某些类型的挥发性有机化合物(挥发性有机化合物的仪器)。

挥发性有机化合物是在各种含有有机化学物质的产品生产过程中产生和释放的，包括油漆、清洁用品、化妆品和燃料。从技术上讲，它们是碳化合物，当暴露在阳光下时，它们与大气中的含氧分子发生反应，从而形成含臭氧的烟雾。

生物湿地是由草、花、树或其他植物组成的植被斑块，它们吸收雨水径流，在污染物未经处理流入附近水体或下水道系统之前，帮助降解或去除污染物。生物威尔士可以用来形成引导水流和过滤水的通道，或者它们可以被放置在条状(有时称为生物过滤带或过滤带)中，以捕获从铺设区域流过的薄片状水。一些生物湿地还包括其他机制来进一步引导和过滤径流，如地下排水和渗透沟。

生物威尔士去除径流中的重金属、油、油脂和沉积物等污染物。它们还可以冷却在穿过人行道时加热的水，然后再到达自然水体，因为温暖的水可能会对水体造成伤害野生动物．它们可以用在停车场代替雨水渠，在没有很多植物覆盖的城市地区，它们可以帮助防止下水道因过多的雨水直接流入下水道而溢出。

植被会因地区而异，不幸的是，生物沼泽并不适合干旱气候。但在能够支持它们的地方，生物威尔士可以做很多好事。在某些情况下，它们看起来也像小型景观公园，比混凝土排水结构更美观。生物威尔士甚至可以成为蝴蝶和鸟类等小型野生动物的避难所。它们是自然的双赢。

混合动力汽车的发明比我们大多数人想象的要早得多。在19世纪末和20世纪初，它们与天然气、电力和even竞争蒸汽动力汽车的统治地位。当然，纯汽油汽车赢得了胜利。但随着燃油效率和排放问题变得越来越重要，混合动力车重新出现。较新的混合动力原型车从20世纪70年代开始开发，但大多数从未进入市场。第一款商用混合动力车是丰田普锐斯(Prius)，分别于1997年和2001年在日本和美国推出。后来又有更多的人出来了。

我们这里指的是混合动力车辆混合动力汽车(hev)是一种使用内燃机和电动机(也称为电动机发电机)相结合的汽车，其油耗比标准汽车要低。

你仍然需要给它们加满汽油，但电动马达通过自动启动/关闭使内燃机在空转时关闭，从而提高了燃油效率。当汽车加速或上坡时，它还可以通过电动马达驱动/辅助装置提供额外的动力，从而安装更小、更高效的燃气发动机。一些混合动力车使用再生制动。当电动机对传动系统施加阻力并使汽车减速时，车轮产生的能量转动电动机并产生电能，这些电能储存在金属氢化物(NiMH)电池中供以后使用。一些更昂贵的混合动力车也可以在纯电动模式下运行几英里，尽管其他的在没有汽油的情况下会关闭。

根据制造和型号的不同，混合动力汽车的油耗要比同等大小的传统汽车低得多。

建筑正在走向绿色环保。随着我们越来越意识到我们的建筑对环境和对我们的直接影响，一些组织开发了自愿的方法来评估建筑、住宅和其他类似结构的环境影响和效率。其中包括建筑研究机构环境评估方法(BREEAM)和能源与环境设计领导力(LEED)。BREEAM于1990年由BRE Trust发起，并一直是英国的主导评估标准。LEED是美国绿色建筑委员会于1998年创建的美国标准。BREEAM和LEED是目前世界上最常用的方法，但其他方法也正在兴起，如2003年由澳大利亚绿色建筑委员会(GBCA)创建的Green Star，以及日本的CASBEE和阿布扎比的Estidama。

评估在设计期间和完成后进行。现有结构或商业室内空间也可以进行评级。这些标准可以根据不同的地区或建筑类型进行调整，并根据各种因素对建筑物进行评级，包括能源效率、用水效率、土地利用、污染、废物和室内环境质量。

这种评估实体的存在有助于将环境友好型建筑和操作做法纳入主流，这一点尤其重要，因为在某些地区，建筑物的温室气体排放量显然超过了20%[来源:HVN +］．绿色环保还可以减少能源、水和其他成本，并改善在建筑中工作的人的健康。新利国际网站品牌官网作为额外的奖励，良好的评级可能使一栋建筑有资格获得退税和其他金钱奖励，并可能增加房产和租金的价值。

Ecosan(生态卫生)系统包括各种环保厕所或厕所的设计，通常只需要很少或不需要水，同时以防止气味和疾病的方式隔离废物。在许多情况下，产生的废物甚至可以制成堆肥，用作肥料或燃料。一些设计立即分离尿液和粪便(尿液分流系统)。有些要求用木屑、碱液、沙子或其他材料覆盖废物，以消除气味、去除水分并协助分解处理或堆肥。这种系统非常适合缺水的地方，因为它们通常不需要连接管道或下水道系统。

其中一个品牌——EcoSan——于2000年推出。这是一个独立的厕所;打开盖子会导致废物在25天左右的时间里一直通过一个螺旋输送机蒸发排出液体废物并利用生物过程分解固体废物。干燥无味的物质，只有其原始质量的5%到10%，最终沉积到一个容器中，以便清除和重新利用。

联合国儿童基金会印度分部描述的生态厕所类似于一个大型外屋，每个厕所下面都有一个混凝土掩体。这种地面厕所有单独的孔，用于存放液体(被转移到室外的盆里)和固体，还有一个清洁水盆和一个孔，供用户在存放固体废物后撒一把石灰、锯末、灰烬或类似的东西，以帮助分解、减湿和控制气味。

还有其他生态厕所的建造方法和产品，在价格、功能和复杂程度上各不相同。

紫外线杀菌照射(UVGI)可以清除水、空气和表面的有害微生物，如病毒和细菌。阳光在某种程度上自然地做到了这一点。我们知道紫外线损害我们的皮肤和眼睛;它还能杀死或灭活一些微生物。

UVGI系统以受控的方式使用集中的紫外线，在特定波长(即在200至320纳米之间的杀菌范围内)发射短波紫外线b和紫外线c辐射，通常通过低压汞灯。紫外线会损害患者的细胞或DNA微生物杀死它们或使它们无法复制。320至400纳米范围内的紫外线对细菌无效。

UVGI已被纳入通风管道、供暖和空调系统以及空气消毒装置。它也被用于整个房间，最好是在房间无人居住或每个人都穿着防护装备的时候。一些系统在接近天花板的区域发射紫外线，与垂直气流装置一起消毒人们头顶上方的空气。高效微粒空气过滤器(HEPA)或其他类型的过滤可以与UVGI一起使用，以去除紫外线无法杀死的其他污染物。

从20世纪30年代到70年代，在医院和学校进行了大量关于UVGI的研究，但尽管UVGI证明了其有效性，但大部分UVGI都被放弃了，部分原因是免疫方面的突破、抗生素的进步以及对紫外线辐射的安全担忧。

耐抗生素细菌(包括耐药结核菌株)的日益流行和对生物恐怖主义的恐惧重新引起了人们对UVGI的兴趣。最普遍接受的是水消毒，但空气和表面消毒的用途也在不断增加。2003年，美国疾病控制中心(CDC)批准将其与空气净化系统结合在医院使用，以帮助控制结核病的传播。

农林业是同时管理树木和灌木与作物和/或牲畜，以便更有效、综合和环境上可持续地利用土地。如果应用得当，它可以增加产品的多样性、农业产量和土壤和水质，减少侵蚀、污染和对恶劣天气条件的易感性。它还可以用来庇护野生动物，保护流域，更有效地管理碳排放。所有这些都可以增加农民的收入，改善环境。

各种各样的农林复合经营根据可用的土地和资源，可以采用不同的方法。一种是小巷种植——在一排排橡树、白蜡树、核桃、山核桃或其他坚果树旁种植作物。当树木成熟并继续生产坚果时，庄稼和坚果可以收获并出售。另一种是森林农业，利用树冠为蕨类植物、蘑菇和人参等作物提供适当的树荫。这些也可以在树木准备好收割之前出售。第三是建立河岸森林缓冲带——种植成组的树木、灌木和草作为缓冲带，以防止污染和侵蚀河岸和水道。同样，树木和灌木可以种植在称为防风林的结构中，以保护作物免受风害和侵蚀，并保护动物免受伤害。防风林可以增加蜜蜂授粉并控制积雪覆盖庄稼或道路。另一种农林业方法是森林放牧，用树木来遮蔽牲畜和它们吃的草和其他植物。在所有情况下，作物、动物和树木共生共存，农民可以集中精力收获任何现成的东西。

在一些国家，政府的政策扼杀了这些做法，部分原因是处理不同项目的机构之间脱节。但是，作为一种可持续的农业方法，农林业越来越受到人们的关注。在美国，1990年的农业法案促成了美国农业部国家农林业中心的成立。

当我们想到利用风力发电时，大多数人可能会想到风车。很少有人想到风筝。但2006年在旧金山成立的一家名为Makani Power的初创公司一直在研究类似风筝的能源风力涡轮机在高海拔地区，风力比地面更强、更稳定，在高海拔地区，它被拴在绳索上发电。顺便说一句，Makani在夏威夷语中意为风。

这些绳索可以达到离地面2000英尺(609.6米)的高度，它们既是悬挂的方法，也是将能量传回基地的方法。风筝本身大约有100英尺长，由碳纤维制成。它们有四个螺旋桨，机翼上装有传感器和GPS装置，可以传输数据，用于优化飞行。它们实际上是绕圈飞行，而不是盘旋飞行。而且它们足够轻，可以在风速低于每小时15英里(每小时15英里)的情况下保持高度。

据报道，这种涡轮机有可能产生两倍甚至更多的电力，而成本只有现代地面风力涡轮机的一半。成本与…相比具有竞争力烧煤，并且比其他发电方式占用更少的空间。

这种风筝距离商业化还需要几年的时间，它们可能会被用在海岸线上，或者被绑在浮标上放在海洋里。Makani Power已经获得了谷歌和美国能源部高级研究计划局(ARPA-E)的资助，并计划被谷歌X实验室收购，谷歌X实验室致力于谷歌玻璃和自动驾驶汽车等项目。