环境科学概论复习资料
水环境
概念:
水体自净:污染物随污水排入水体后经过物理化学的与生物化学的作用使污染物的浓度降低或总量减少受污染的水体部分地或完全地恢复原状这种现象称为水体自净。
水体污染:指水体因某种物质的介入,而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象。 需氧有机物:指动、植物残体、生活污水和工业废水中的碳水化合物、脂肪、蛋白质等易分解的有机物以悬浮态或溶解态存在于污水中,排入水体后能在微生物作用下最终降解为简单的无机物,并消耗大量的氧,使水中溶解氧含量降低,因而被称需氧有机物。
生化需氧量(BOD):水温20度的条件下由于微生物的生活活动将有机物氧化为无机物所消耗的溶解氧量。
化学需氧量(COD):在酸性条件下利用强氧化剂将有机物氧化为CO2和H2O所消耗的氧的量。
思考题:
1、水体污染源、污染物及水体污染物指标有哪些? 1>水体污染源:
1.自然污染源:指自然界自发地向环境排放有害物质,造成有害影响的污染源。如:地表水下渗和地下水流动将地层中某些矿物质溶解,使水中盐分、微量元素或放射性物质浓度偏高,导致水体恶化。
2.人为污染源:指人类社会经济活动所形成的污染源。 A.点污染源:1.工业废水。2.生活污水。 B.面污染源:1.农村面源。2.城市径流。 2>水体污染物:
悬浮物、耗氧有机物、植物营养物、重金属、难降解有机物、石油类、酸碱、病原体、热污染和放射性物质等 3>水体污染物指标: 水质指标分为三大类:
第一类,物理性水质指标,包括:
a) 感官物理性状指标。如温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等。 b) 其他物理性状指标。如总固体、悬浮固体、溶解固体、电导率等。 第二类,化学性水质指标,包括:
(1) 一般的化学性水质指标。如ph、碱度、硬度、离子、各种阴离子、总含盐量、一般
有机物质等。
(2) 有毒的化学性水质指标。如重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等。 (3) 有关氧平衡的水质指标。如溶解氧、化学需氧量、生化需氧量、总需氧量等。 第三类,生物学水质指标。包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。
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2、水体自净包括哪几个机理过程?
物理作用:颗粒物质的物理沉降。包括可沉性固体逐渐下沉,悬浮物、胶体和溶解性污染物 稀释混合,浓度逐渐降低。其中稀释作用是一项重要的物理净化过程。
化学作用:部分物质的化学分解。污染物质由于氧化、还原、酸碱反应、分解、化合、吸附 和凝聚等作用而使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。
生物作用:水体中生物降解作用。由于各种生物(藻类、微生物等)的活动特别是微生物对 水中有机物的氧化分解作用使污染物降解。它在水体自净中起非常重要的作用。
水体中的污染物的沉淀、稀释、混合等物理过程,氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以及生物化学过程等,往往是同时发生,相互影响,并相互交织进行。一般说来,物理和生物化学过程在水体自净中占主要地位。
3、常用的污水有机物污染指标有哪几个?
水温、ph、溶解氧、化学需氧量、生化需氧量、植物营养物、重金属、氯化物、氰化物、哂、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物和类大肠菌群。
4、什么叫水体富营养化,它有何危害?
水体富营养化:是指在人类活动的影响下,氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。这种现象在河流湖泊中出现称为水华,在海洋中出现称为赤潮。 水体富营养化的危害:
富营养化会影响水体的水质,会造成水的透明度降低,使得阳光难以穿透水层,从而影响水中植物的光合作用,可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少,都对水生动物有害,造成鱼类大量死亡。同时,因为水体富营养化,水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻,形成一层“绿色浮渣”,致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。因富营养化水中含有盐和亚盐,人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水,也会中毒致病。
在形成“绿色浮渣”后,水下的藻类会因得不到阳光照射而呼吸水内氧气,不能进行光合作用。水内氧气会逐渐减少,水内生物也会因氧气不足而死亡。死去的藻类和生物又会在水内进行氧化作用,这时水体也会变得很臭,水资源也会被污染的不可再用。
5、简述废水的分级处理。
预处理:用于去除污水中粗大的悬浮物、相对密度较大的无机砂粒及其他较大的物质,以保 护后续处理设施正常运行并减轻污染负荷。
一级处理:多采用物理处理方法,其任务是从污水中去除呈悬浮态的固体污染物。 二级处理:主要任务是大幅度去除污水中呈胶体和溶解态的有机污染物,生物处理法是最常 用的二级处理方法。
三级处理:是在二级处理之后,进一步去除残留在污水中的污染物,其中包括微生物未能降 解的有机物、氮、磷及其他有毒有害物质,以满足更严格的污水排放或回收要求。
6、废水生物处理的原理及主要方法。 原理:是利用微生物的氧化分解有机物并将其转化为稳定无机物的能力,并采用一定的人工强化措施,使微生物大量繁殖,从而使污水中的有机物得以净化的方法。 主要方法:
好氧生物处理:利用好氧微生物,在有氧环境下,将污水中可生物降解的有机物降解成二氧
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化碳和水。 厌氧生物处理:利用兼性厌氧微生物和专性厌氧微生物在无氧条件下降解有机污染物,最终产物为甲烷、二氧化碳等。
土壤污染
概念:
土壤污染:人为因素有意或无意地将对人类本身和其他生命体有害的物质施加到土壤中,使其某种成分的含量超过土壤自净能力或者明显高于土壤环境基准或土壤环境标准,并引起土壤环境质量恶化的现象。
土壤净化:指在自然因素作用下,通过土壤自身的作用,使污染物在土壤环境中的数量、浓度或形态发生变化、活性、毒性降低的过程。 土壤环境容量:在一定区域一定期限内不使环境污染,保证植物正常生长时土壤可能容纳污染物的最大负荷量。
思考题
1.土壤污染的类型有哪几种? 按土壤污染源和污染途径:
水质污染型、大气污染型、固体废物污染型、农业污染型、综合污染型 按土壤污染物的属性:
化学型、放射性污染型、生物污染型
2.什么是土壤背景值,研究土壤背景值有何意义? 土壤背景值:是指未受或尽少受人类活动,特别是人为污染影响的土壤化学元素和化合物的自然含量。
研究意义:现在我们所获得的土壤环境背景值,仅代表远离污染源的、尽可能少受人类活动污染影响的具有相对意义的一个数值。尽管如此,土壤环境背景值仍然是我们研究土壤环境污染和土壤生态,进行土壤环境质量评价和管理,确定土壤容量、环境基准、制定土壤环境标准时的重要参考标准或本底值。
3.什么是土壤净化,它包括哪几方面的作用?
土壤净化:是指通过物理、化学,以及生物的作用达到降低或消除土壤中的污染物质和毒素的措施和过程。
A.物理净化作用: 土壤是一个多相的疏松多孔体,进入土壤中的难溶性固体污染物可被土壤机械阻留;可溶性污染物可被土壤水分稀释,降低毒性,或被土壤固相表面吸附,但可随水迁移至地表水或地下水层;某些污染物可挥发或转化成气态物质通过土壤孔隙迁移到大气介质中。
B.化学净化作用 :污染物进入土壤后,发生一系列化学反应或者发生由太阳辐射能和紫外线等引起的光化学降解作用等使污染物分解为无毒物质或营养物质。
C.生物净化作用 :土壤中存在大量依靠有机物生存的微生物,它们具有氧化分解有机物的
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巨大能力,是土壤环境自净作用中最重要的净化途径之一。各种有机污染物在不同条件下分解的产物多种多样,并最终转化为对生物无毒的物质。
4.土壤污染防治的方法有哪些? <1>土壤污染源的控制: <2>污染土壤的修复:
1.土壤农药污染的治理:生物修复、化学添加剂和农艺措施。
2.土壤重金属污染的治理:施用改良剂、客土法、水洗法、电化法、热解吸法 生物修复。
5.土地资源利用中的存在的问题有哪些?
A.土地的数量问题:总面积大,人均占有量少,分布不均匀。 B.土地的质量问题:土地质量不高。
C.土地的生态问题:资源破坏严重,利用率低。a.滥砍滥伐森林引起的水土流失;b.滥垦草原或过度放牧导致的沙漠化;c.不合理灌溉引起的土壤次生盐碱化;d.不合理建设滥占耕地导致的大量农田丧失。 D.土地的空间问题: E.土地的产权问题:
F.土地的经营问题:a.土地经营规模小、生产效率低下、产品品质低、市场竞争力低 ;b.区域经营趋同性强、区域优势不突出。 G.土地的保护问题:
6.土壤的重金属污染特点。 (1)普遍性特点 :
随着工业生产的发展,重金属污染日趋普遍,几乎威胁着每个国家,上世纪50 年代,日本富山通川流域的”骨痛病”就是由于镉污染而导致糙米中镉超标而引起的。1997 年美国蒙大拿州的两个农业区也由于镉污染,使当地小麦不能食用。我国已有很多城市的郊区和灌区遭到了不同程度的重金属污染。如沈阳的张土灌区。 (2)隐蔽性特点 :
重金属污染的土壤无色无味,很难被人的感觉器官而察觉,一般要通过植物进入食物链积累到一定程度时才能反映出来。 (3)表聚性特点
土壤中重金属污染物大部分残留于土壤耕层,很少向土壤的下层移动。这是由于土壤中存在着有机胶体、无机胶体和有机—无机复合胶体,它们对重金属有较强的吸附和螯合能力,了重金属在土壤中的迁移能力。 (4)不可逆性特点
由于重金属在土壤中积累到一定程度时,导致土壤结构与功能的发生变化,且由于重金属很难降解,因此,土壤一旦污染很难恢复。
大气环境
概念
大气污染:指大气污染物达到一定浓度,并持续足够的时间,足以对公众健康、动物、植物、材料、生态或环境要素(如大气性质、水体性质、气候等)产生不良影响或效应。 一次污染物:指直接由污染源排放的污染物。
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二次污染物:进入大气的一次污染物之间相互作用或一次污染物与正常大气组分发生化学反应,以及在大气辐射的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物。 光化学烟雾:指在一定条件下(如强日光、低风速和低湿度等),氮氧化物和碳氢化合物发生化学反应形成的高氧化性的混合气团。 总悬浮颗粒物(TSP):指用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的所有颗粒物。
可吸入粒子:指大气中直径小于10μm 可通过呼吸道进入人体,对人体健康有危害作用的颗粒物。
思考题
1. 大气污染源有哪几种?主要的污染物有哪些?污染物如何分类? A.大气污染源:
(1)天然源:指自然界自行向大气环境排放污染物的污染源。如:火山爆发、森林火灾、自然风尘、海洋飞沫等。
(2)人为源:指人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。如:工业企业排放源、家庭炉灶与采暖设备排放源、交通运输污染源等。 B.主要的污染物和分类: 按其来源:一般分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接由污染源排放的污染物。二次污染物是指进入大气的一次污染物之间相互作用或一次污染物与正常大气组分发生化学反应,以及在太阳辐射的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物。
按其存在状态:大气污染物可分为气溶胶状态污染(颗粒物)和气体状态污染物。颗粒物常表示为总悬浮颗粒物、飘尘和降尘。
一. 2.大气污染的分类及其代表类型?
(一)煤烟型污染:SO2、NOX、CO和颗粒物,它们遇上低温、高湿的阴天,且风速很小并伴有逆温存在的情况时,一次污染物扩散受阻,易在低空聚集,生成还原型烟雾。 (二)交通型污染 :CO、NOX、CXHy
(三)酸沉降污染:1.天然源: SOX 、NOX 2.人为源:SO2、NOx 3.其他来源:氯化物、NH3、臭氧、尘埃等。
3.什么叫逆温,出现逆温对大气污染有何影响?
逆温:是指对流层中出现的气温随高度增加而升高的现象。 影响:
逆温层能阻碍空气的垂直运动;大量烟尘、水汽等聚集在逆温层下面,使能见度变坏,也易造成大气污染。
在逆温层中,较暖而轻的空气位于较冷而重的空气上面,形成一种极其稳定的空气层,就象一个锅盖一样,笼罩在近地层的上空,严重地阻碍着空气的对流运动,由于这种原因,近地层空气中的水汽、烟尘、汽车尾气以及各种有害气体,无法向外向上扩散,只有飘浮在逆温层下面的空气层中,有利于云雾的形成,而降低了能见度,给交通运输带来麻烦,更严重的是,使空气中的污染物不能及时扩散开去,加重大气污染,给人们的生命财产带来危害。近代世界上所发生的重大公害事件中,就有一半以上与逆温层的影响有关。
4. 全球气候变暖的主要原因是什么?其主要的危害是什么? 主要原因:
(一)人为因素:
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1.人口剧增因素
2.大气环境污染因素 3.海洋生态环境恶化因素
4.土地遭侵蚀、盐碱化、沙化等破坏因素 5.森林资源锐减因素 6.酸雨危害因素 7.物种加速灭绝因素 8.水污染因素
9.有毒废料污染因素 (二)自然因素: 1.火山活动。
2.地球周期性公转轨迹变动。
主要的危害:
1.气候变得更暖和,冰川消融,海平面将升高,引起海岸滩涂湿地、红树林和珊瑚礁等生态群丧失,海岸侵蚀,海水入侵沿海地下淡水层,沿海土地盐渍化等,从而造成海岸、河口、海湾自然生态环境失衡,给海岸带生态环境带来了极大的灾难。
2.水域面积增大。水分蒸发也更多了,雨季延长,水灾正变得越来越频繁。遭受洪水泛滥的机会增大、遭受风暴影响的程度和严重性加大,水库大坝寿命缩短。
3.气温升高可能会使南极半岛和北冰洋的冰雪融化。北极熊和海象会渐渐灭绝。 4.许多小岛将会无影无踪。
5.因为还有热力惯性的作用,现有的温室气体还将继续影响我们的生活。 6.温度升高,会影响人的生育,精子的活性随温度升高而降低。 7.原有生态系统的改变。
8.对生产领域的影响,例如:农业,林业,牧业,渔业等部门。
9.将感染疾病等传染病。病菌通过极端天气和气候事件(厄尔尼诺现象,干旱,洪涝,热浪等) ,扩大疫情的流行,对人体健康危害。
5.酸雨的主要类型是哪些?它的产生原因与主要危害? 主要类型:
(1)硫酸型或燃煤型:硫酸根/根>3 (2)混合型:0.5<硫酸根/根<=3
(3)型或燃油型:硫酸根/根<=0.5。 产生原因:
由于人类大量使用煤、石油、天然气等化石燃料,燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物,在大气中经过复杂的化学反应,形成硫酸或气溶胶,或为云、雨、雪、雾捕捉吸收,降到地面成为酸雨。 主要危害:
1.酸雨可导致土壤酸化。
2.酸雨能使非金属建筑材料(混凝土、砂浆和灰砂砖)表面硬化水泥溶解,出现空洞和裂缝,导致强度降低,从而建筑物损坏。
6. 臭氧层破坏的主要原因是什么?臭氧层空洞的存在会带来什么后果? 主要原因:
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1.自然和认为排放的大量氟氯碳化物漂浮在空气中时,由于受到阳光中紫外线的影响,开始分解释出氯原子出来。
2.这些氯原子的活性极大,常喜欢与其他物质结合。因此当他遇到臭氧的时候,便开始产生化学变化。
3.臭氧被迫分解成一个氧原子(O)及一个氧分子(O2),而氯原子就与氧原子相结合。 4.可是当其他的氧原子遇到这个氯氧化和的分子,就又把氧原子抢回来,组成一个氧分子(O2),而恢复成单身的氯原子就又可以去破坏其他的臭氧了。 臭氧层空洞带来的后果: 1.对健康的影响:
长期暴露于强紫外线的辐射下,会导致细胞内的DNA改变,人体免疫系统的机能减退,人体抵抗疾病的能力下降。 2.对植物的影响: 植物形态的改变,植物各部位生物质的分配,各发育阶段的时间及二级新陈代谢等可能跟UV-B造成的破坏作用同样大,甚至更为严重。这些对植物的竞争平衡、食草动物、植物致病菌和生物地球化学循环等都有潜在影响。 3.对生态的影响:
阳光中的UV-B辐射对鱼、虾、蟹、两栖动物和其它动物的早期发育阶段都有危害作用。最严重的影响是繁殖力下降和幼体发育不全。即使在现有的水平下,阳光紫外线B已是因子。紫外线B的照射量很少量的增加就会导致消费者生物的显著减少。 4.对循环的影响:
阳光紫外线的增加会影响陆地和水体的生物地球化学循环,从而改变地球--大气这一巨系统中一些重要物质在地球各圈层中的循环。 5.对材料的影响:
因平流层臭氧损耗导致阳光紫外辐射的增加会加速建筑、喷涂、包装及电线电缆等所用材料,尤其是高分子材料的降解和老化变质。 6.对空气的影响:
UV-B的增加会促进对流层臭氧和其它相关的氧化剂如过氧化氢(H2O2)等的生成,使得一些的城市地区臭氧超标率大大增加。而与这些氧化剂的直接接触会对人体健康、陆生植物和室外材料等产生各种不良影响。
7.如何能够有效地解决全球气候变暖问题? 1.减少燃烧煤炭、天然气等产生大量温室气体;
2.禁止肆意砍伐原始森林,这样会使得吸收二氧化碳的能力下降; 3.请节约使用每一滴淡水; 4.多种植树木减慢沙化; 5.不要随意扔废旧电池; 6.减少二氧化碳的排放;
固体废物
概念
固体废弃物:指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值,或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态物品、物质,以及法律、行规规定纳入固体废弃物管理的物品、物质。
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危险废物:指列入国家危险废物名录或者国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的、具有危险特性的废物。
资源化:是指将废物直接作为原料进行利用或者对废物进行再生利用。
思考题
1.什么是固体废物污染?它有何危害? 固体废物污染:指固体废物排入环境所引起的环境质量下降而有害于人类及其他生物的正常生存和发展的现象。
危害:
1.侵占土地:固体废物增加量相当迅速,不像废气、废水那样迁移和扩散,许多城市利用大片地城郊边缘的农田来堆放它们,必须占用大量的土地。
2.污染土地:未经处理的有害固体废物,经过风化、雨淋、地表径流等作用,其有毒液体将渗入土壤,进而杀死土壤中的微生物,破坏了土壤中的生态平衡,污染严重的地方甚至寸草不生。
3.污染水体:大量固体废物排放到江河湖海会造成淤积,从而阻塞河道、侵蚀农田、危害水利工程。有毒有害固体废物进入水体,会使一定的水域成为“生物死区”。 4.污染大气:
A.废物的细粒被风吹起,增加了大气中的粉尘含量,加重大气的颗粒物污染。
B.在废物运输及处理过程中缺少相应的防护和净化设施,释放有害气体和粉尘,污染大气。 C.堆放和填埋的废物以及渗入土壤的废物,经挥发和反应放出有害气体,污染大气。 5.影响环卫:固体废物在城市里大量堆放而又处理不妥,不仅妨碍市容,而且有害城市卫生。 6.其他危害:固体废物简单堆放,极易造成爆炸、自燃、塌方、泥石流等事故,给人民生命财产造成损害。
2.固体废物处理和处置的含义?具体的方法有哪些? (一)固体废物处理:
含义:指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存或处置的过程。
具体的方法:
1.预处理:压实、破碎、分选、脱水;
2.物理处理:浮选、溶剂侵出、固化处理; 3.热处理:焚烧处理、热解处理; 4.生物处理:
(二)固体废物处置:
含义:是控制固体废物污染的末端环节,是解决固体废物的归宿问题。 具体的方法:
1.陆地处置:在陆地上选择合适的天然场所或人工改造出合适的场所,把固体废物用土层覆盖起来的一项技术。
2.海洋处置:是利用海洋巨大的环境容量和自净能力,将固体废物消散在汪洋大海之中的一种处置方法。A.卫生土地填埋;B.安全土地填埋。
3.固体废物资源化利用的途径有哪些?
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一.工业固体废物综合利用 :
(一) 冶金及电力工业废渣的利用: 1.高炉矿渣的综合利用;2.钢渣的综合利用 3.粉煤灰的综合利用 。
(二) 化学工业废渣的处理和利用:1.铬渣的综合利用;2.工业废石膏的综合利用;3.硫铁矿烧渣的综合利用。
(三) 矿业固体废物的综合利用: 二. 城市生活垃圾综合利用: (一)建筑垃圾的再生利用:
(二)废塑料的综合利用:1.废塑料的直接再生处理;2.废塑料改性及利用;3.废塑料生产建材产品;4.废塑料热解制油;5.废塑料焚烧回收热能。
(三)废橡胶的再生利用:1.整体利用;2.再生利用;3.热利用。
(四)废纸的再生利用:1.再生加工;2.生产土木建筑材料;3.用于园艺及改善农牧业生产;4.用于制作模制产品。
三.其他固体废物综合利用:
物理环境
概念
噪声:从广义上讲,凡是人们不需要的,使人厌烦并干扰人的正常生活、工作和休息的声音。 噪声表示的物理量:描述噪声特性的方法可分为两类:一类是把噪声单纯地作为物理扰动,用描述声波的客观特性的物理量来反映,这是对噪声的客观量度;另一类涉及人耳的听觉特性,根据听者感觉到的刺激来描述,这是噪声的主观评价。
光污染:指光辐射过量而对生活、生产环境,以及人体健康产生的不良影响。 电磁污染:电磁辐射强度超过人体所能承受的或仪器设备所能容许的限度。
放射性污染:是指由于人类活动造成物料、人体、场所、环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线。
热污染:指日益现代化的工农业生产和人类生活中排放出的废热所造成的环境污染。
思考题
1.根据来源不同,可将噪声大致可分为? (一)交通运输噪音; (二)工业生产噪音; (三)社会生活噪音; (四)建筑施工噪音。
2. 噪声的危害及控制措施 噪声的危害:
(一)对人体的生理影响:
1.长期在噪声环境中生活会导致耳聋; 2.导致心脏病的发展和恶化;
3.导致消化系统方面的疾病和神经衰弱; 4.影响视力。
(二)对人体的心理影响:主要是使人烦躁、激动、易怒,甚至失去理智。
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(三)对孕妇及胎儿的影响: (四)对生产活动的影响:
在嘈杂的环境里,人的心情烦躁,容易疲劳,反应迟钝,工作效率下降,工伤事故增多。 (五)对动物的影响:
(六)对物质结构的影响:
控制措施:从污染源、传播途径和接受者三个方面进行控制。 (一)合理规划、加强管理: 1.合理的土地利用和功能区划分; 2.交通干线的合理布局; 3.建立卫星城。 (二)技术措施:
一般来说,噪声控制的技术手段也是按照噪声源控制、传播途径控制和接受者保护的先后次序来考虑。
李品贤
2013年6月25日
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