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公共卫生工程学
公共卫生工程学是预防医学的一个重要分支,它是应用工程技术和有关学科的理论及实践来解决人类在生活、生产中所面临的不利于人类健康的问题,创造良好环境,保障人民健康的一门综合性科学。
公共卫生工程学的主要内容包括: 给水卫生工程; 生活污水和有毒、有害工业废水的处理技术;排除车间中含毒。含尘气体和废气的处理技术;建筑物的通风、采暖和空气调节工程;固体废弃物处理和综合利用技术; 生产、生活和学习等场所的采光、照明以及各种环境中的噪声防治等。
形成过程 人类为了生存,在污染环境与保证人类健康的矛盾中进行了不懈的斗争。环境的污染主要是由于人群的集居,人口密度逐步增高和生产技术发展规模日益扩大,从而使大量生活性废弃物和工业三废污染环境,对人类造成严重的不利影响,乃至引起各种急、慢性传染病、寄生虫病、职业病和公害病。人类由于这些原因引起疾病死亡而影响人类的繁殖。但是人类在吸取这些经验教训后,逐渐发明改善生活和生产环境的技术,防治了疾病,最后才使人类大量繁殖起来。据历史记载,旧石器前期每千年全世界人口增长不到1 %,新石器时代人口增长仅达每年0.03%,到公元1000~1900年,人口增长为每年0.2~0.8%。而1930~1940年人口增长已达每年0.8~1.2%。到1960年世界人口仅三十年就增加了十亿,达到了三十亿。到1975年又增加十亿。估计1987年再用十二年又将增加十亿。人口增长速度的不断提高是人类在消除污染,创造良好环境,加强防治疾病,增进人体健康方面所作出的贡献。
人类对改善恶劣环境的认识是逐步提高的,根据遗址证明早在公元前5000年我国西安半坡在烧制陶器中、公元前3000年印度在青铜冶炼中,人类为了消除烟尘污染空气,已知利用热烟上升的原理,安装了烟囱排烟。我国山西夏县遗址发现窑洞内有炉膛和通向洞外的排烟道。十八世纪后期我国北京曾将煤烟严重污染大气的琉璃厂自城区迁往城外。十九世纪初英国开始用石灰乳处理工业废气中的硫化氢。十九世纪后期美国发明了离心技术处理含尘废气。
我国古代很早就认识到饮水卫生对人体健康有重要意义,在公元前2000年已知地下水优于地面水,开始凿井而饮。在水质净化方面,公元前一世纪埃及就用砂滤法净水; 八世纪后期我国李泌在杭州凿井并建造地下输水管道系统供水;我国明朝已用明矾澄清水质;十九世纪中伦敦使用漂白粉消毒饮用水;我国旅顺引泉水供军用;1882年又在上海建造了自来水厂; 1886年荷兰等国用臭氧消毒饮用水。
在排水和污水处理方面,根据遗址证实我国河南淮阳和印度信德及旁遮普等地在公元前二十三~公元前二十世纪已分别采用陶制排水管道和砖砌拱形下水道排水;公元前七世纪在巴比伦、耶路撒冷等地建有石砌下水道系统。公元一世纪末罗马学者著有《罗马水道论》记述了罗马的上下水道,自然沉淀池和沉沙井。十九世纪中叶法国学者采用厌氧消化法处理污水,英国学者用半透膜制成渗析器,净化水质。
二十世纪以来,由于数学、物理学、化学、生物学、医学、地学、水力学、气象学等的发展和边缘学科的逐步兴起,公共卫生工程学综合有关学科的基础理论和技术,发挥了重大作用。在安全供水技术的提高、生活性废弃物的处理和处置,车间高温、高湿、粉尘、毒气的消除,工业废气、废水、废渣的治理和综合利用,住宅及公共建筑的通风、采暖、空气调节和采光、照明技术等方面进一步发展了不少新的技术和工程措施。例如美国1906年研制成功静电除尘器,1920年采用碱液使烟气脱硫;上海和南京1951~1953年推广高温车间先进降温技术,控制了中暑事故;1953~1957年苏州、无锡、湖州和淮南煤矿等地运用湿式作业和密闭除尘等综合措施,消除了矽尘、煤尘的危害,控制了煤、矽肺的发病率;解放后我国各大城市自来水供水普及率普遍提高,控制了肠道传染病,例如北京市区及近郊区1958年供水量比1948年增加8.92倍,供水普及率达98.55%。在废水处理方面,1906年德国制成离子交换剂处理废水; 1909年德国殷霍夫建成双层沉淀池处理污水和污泥;1923年我国上海建成污水处理厂;1935年美国鲁道夫用化学混凝和活性炭吸附组成物理-化学方法处理废水; 1965年美国建成南塔霍湖深度污水处理厂; 二十世纪七十年代我国各地已建成正常使用的沼气池700余万个。
基本内容 消除人为的污染,创造安全的生活和生产环境是当今世界上面临的主要问题之一。但二十世纪中叶由于各国城市人口大量集中,工业迅猛发展而环境保护没有被重视,从而引起多种疾病暴发,仅公害病一项,凡能找出时间、地点和污染物未经合理治理的重大公害事故就有七十余起,据不完全统计,患病人数达45万以上,死亡人数达14万以上。此外,在生产和生活环境中增加了多种威胁人群健康的毒害物质,仅人工合成的化学物质就有500余万种,而且很多化学物质的危害程度,还未能进行全面研究,更缺乏对使用这些物质所应采取的防治措施。以至由于这方面的问题对人群产生的危害,已经是很严重了,因此,公共卫生工程学须进一步发挥其效能,消除污染、保护环境。目前特别应重视如下几个基本内容:
(1) 大气和车间空气污染的防治工程: 地表上大气圈十分广阔,其总重量达五千万亿吨,在大气的对流层中,对有毒、有害气体具有很大的扩散稀释能力,但如工业废气和家庭煤烟严重污染大气,又值城镇规划混乱、功能分区失调,特别是地形、气象条件不利的盆地、谷地和气温逆增的情况,就能使大气中许多污染物远远超过国家卫生标准中的最大容许浓度。另外在车间内也常因生产工艺不符合卫生要求,厂房通风不良、排尘排毒设备落后或管理不善,而使车间有害气体危害工人健康。引起人们注意的有害气体、毒物已达100余种,常见的大气污染物有飘尘、二氧化硫、氮氧化物、烃类、一氧化碳、氯、硫化氢、铅尘、异臭物质和致癌物苯并(a)芘等:工厂车间空气中的污染物常见的有铅、苯、汞、砷、氰、氟、一氧化碳、二氧化硅粉尘、金属粉尘、石棉粉尘等。公共卫生工程学的任务是运用通风、除尘、排毒和气体净化等工程技术措施,防止工厂废气污染车间空气,经治理后达到排放标准,保证生活居住区的大气质量能符合大气卫生标准。
(2) 给水卫生工程和水体污染防治工程: 世界上的水圈是很辽阔的,地球表面的70.8%为水所覆盖。其中绝大部分是在海洋、两极冰山、高山雪帽和咸水湖。还有一部分在地下深处。淡水中能为人类所利用的还不到总水量的0.2%,然而仍有约3,000亿立方米。不过,人口和水资源的分布并不相适应,在人口密集、工业发达的地区,不仅有水量不够充裕甚或严重不足的问题,还有水质的污染问题。常见的污染物有酚、氰、氟化物、汞、铬、镉、铅、砷、有机物、病菌和病毒等。公共卫生工程的任务是运用给水工程和污水、工业废水处理技术,使工业废水达到排放标准,并使地面水和生活饮用水水质能符合国家卫生标准。
(3) 土壤污染防治措施: 地球上的土地面积广阔,约计1.5亿平方公里,但有相当多的部分是不适宜于人类居住的,如沙漠或严寒、干旱和海拔很高的地区。能为人们作为生活和生产的用地并不多,人口分布稀密也不均匀,因此,在人口稠密和工农业发达的土地上,生活性废弃物、工业废水、废渣以及农肥和农药比较集中,造成土壤严重污染。常见的土壤污染物有酸、碱、无机盐、重金属、含氮有机物、各种病菌、病毒和寄生虫卵以及肥料和农药等。土壤被污染后,经雨水冲刷,许多污染物可被冲入水体污染水源,也能借风力飞扬污染大气。公共卫生工程的任务是运用工程措施和综合利用技术,使污染物化害为利,如处理成为无害肥料、制造生物能源(沼气)、成为建筑材料、以至回用作生产原料。最后达到保护土壤环境的目的。
发展趋势 人群集居是人类进化的必然结果,这个现象由村、镇、城、市逐渐发展到大都会,并正在逐渐走向都市群,从而使人口密度越来越高,因而也必然使生活性废弃物大量集中,同时由于生产技术不断进步,生产规模日益扩大,工业三废层出不穷,在过去的数十年中,世界上许多国家对其本国环境实行了“先污染,后治理”的错误策略,破坏了生态平衡,污染环境,引起了各种疾病,影响数以万计的人群及其后代的健康。环境一旦被污染,就很难恢复其原来质量,生态平衡被破坏后,也很难再复原。从而使大气、水体和土壤对污染物的容纳量减少,吸收能力和自净作用降低。为保护环境,消除污染,公共卫生工程学的策略应该是严格执行预防为主的方针,研究和推行有效的新工艺、新技术和新工程措施来保护和改进环境质量;对新建、扩建、改建的工业企业抓紧预防性卫生监督,认真贯彻主体工程与三废治理工程同时设计、同时施工、同时投产。至于城镇的新规划和扩建、改建规划也应严格执行环境影响评价和城镇规划的技术论证。在农村则应以生活和生产作为一个整体的生态系统来考虑,加强对废气、废水和固体废弃物进行综合治理,循环使用。所有这些都必须充分运用公共卫生工程学的原理和实践,使城乡环境达到卫生、优美,更有利于人群生活和生产,以保障人人身心健康,体魄坚强,为我国早日实现四个现代化的宏伟目标而奋勇前进。