环境工程学是环境科学的分支。除包括传统的水污染防治工程、大气污染防治工程、固体废物的处理和资源化以及噪声控制等研究内容外，还研究环境污染综合防治的方法和措施、清洁生产的途径和技术，以及利用系统工程方法就区域的整体上或生产的全过程寻求解决环境问题的最佳方案。

环境工程学是在人类为保护和改善赖以生存的环境，不断同环境污染做斗争中逐渐形成的。中国早在公元前2300年前后就创造了凿井技术，促进了村落和集市的形成；后来为保护水源，又建立了持刀守卫水井的制度；公元前2000多年以前就用陶土管修建地下排水道；明以前就开始采用明矾净水。英国在19世纪初开始用砂滤法净化自来水；19世纪中叶开始建立污水处理厂（图1），采用格栅截流、自然沉淀等方法去除漂浮物、悬浮物和沉淀物，并开发出生物滤池和活性污泥法等技术；19世纪末采用漂白粉消毒。第二次世界大战后的60多年里，工业迅速发展，工业废水的处理受到更大重视，研究和应用了多种有效的处理手段，如离子交换、气提、蒸发浓缩、膜分离技术等，逐渐形成一门技术学科。此外，农牧业生产过程排放的污染物成为不少江河、湖泊污染的面源，治理这些面源污染涉及更广泛的技术领域。

图1 伦敦克罗斯尼斯污水处理厂

大气污染控制方面，为消除工业生产造成的粉尘污染，美国在1885年发明了离心除尘器。进入20世纪后，除尘、空气调节、燃烧装置改造、工业气体净化等工程技术逐渐得到推广应用。

固体废物处理方面，约在公元前3000～前1000年，古希腊即开始对城市垃圾采用填埋的处置方法。20世纪，固体废物处理和利用的研究工作不断取得成就，出现了利用工业废渣制造建筑材料等工程技术。

噪声控制方面，中国和欧洲一些国家的古建筑中，墙壁和门窗位置的安排都考虑到了隔声的问题。20世纪，人们对控制噪声问题进行了广泛研究。从50年代起，建立了噪声控制的基础理论，形成了环境声学。

20世纪以来，根据化学、物理学、生物学、地学、医学等基础理论，运用卫生工程、给排水工程、化学工程、机械工程等技术原理和手段，解决废气、废水、固体废物、噪声污染等问题，使单项治理技术有了较大发展，逐渐形成治理技术的单元操作、单元过程，以及某些水体和大气污染治理工艺系统。50年代末，中国提出资源综合利用的观点。60年代中期，美国开始技术评价活动，并在1969年的《国家环境政策法》中规定环境影响评价的制度。至此人们认识到控制环境污染不仅要采用单项治理技术，还要采取综合防治措施，并对控制环境污染的措施进行综合的技术经济分析，以防止在采取局部措施时与整体发生矛盾而影响减除污染的效果。在这种情况下，环境系统工程和环境污染综合防治的研究工作迅速发展。随后陆续出现关于环境工程学的专门著作，形成了新的学科。现代环境工程学的范畴，不仅是研究污染防治技术，还应包括环境规划与管理、环境监测技术等。随着工业污染防治战略由末端治理向全过程控制的转移，特别是根据可持续发展战略，以减少污染、提高资源综合利用率为主要内容的清洁生产工艺和技术的研究也成为环境工程学的重要组成部分。

环境工程学的基本内容包括水、大气的污染防治工程，固体废物的处理与利用，环境污染综合防治，清洁生产和环境系统工程等。

水污染防治工程 人类生产和消费活动排出的废水大量进入水体，造成水体污染，需要采用物理、化学、生物以及物理化学的方法进行处理（图2），以防止、减轻直至消除水体污染。水污染防治与城市或某个区域的自然条件、社会条件均有密切关系，必须综合考虑使水体受到污染的各种因素，包括污水回用、水体和土壤的自然净化能力等。根据水体功能制定各类水质标准和废水排放标准，加强水资源管理，合理利用和保护水资源，是水污染防治工程的主要任务。

图2 氧化沟污水处理设施

大气污染防治工程 人类真正认识大气污染是在18世纪中叶产业革命之后。燃料燃烧产生的浓烟，弥漫于城市上空，使大气浑浊，不少城市先后多次出现由燃煤造成的烟雾中毒事件。随着工业的发展，进入大气中的污染物的种类和数量不断增加，影响面广、对环境危害严重的污染物有硫氧化合物、氮氧化合物、碳氧化合物、氟化物等有害气体，以及飘浮在大气中含有多种有害物质的颗粒物和气溶胶。这些污染物有的来自自然界本身的物质运动和变化，有的来自工业生产和人们的消费活动。研究各类污染源中污染物的形成及控制，应用物理、化学的原理和方法减少有害物质的生成，或对已生成的有害气体进行治理（图3），是大气污染防治工程的主要任务。

图3 废气净化装置

固体废物的处理与利用 固体废物的来源面广、量大，对水体、大气和土壤带来污染，固体废物的有毒、有害物质和病原体还会通过生物和环境介质的传播，危害人体健康。另一方面，某一生产或消费过程产生的废弃物，往往又是另一过程中有使用价值的原料。实现固体废物的无害化、减量化和资源化是固体废物处理与利用的主要任务。对暂时不能利用的废弃物采取固化、填埋、焚烧和生物降解等方法处置（图4），可以实现无害化或减量化；通过分类收集或工艺措施，可以实现固体废物资源化，如利用矿业固体废物、工业固体废物制造建筑材料，利用农业废弃物制取沼气等。

图4 医疗废物集中处置基地

环境污染综合防治 全球环境的不断恶化，是在各种复杂的自然因素和社会因素下由不可持续的生产和消费模式作用的结果。控制环境污染必须根据当地的自然条件，弄清污染物产生、迁移和转化的规律，对环境问题进行系统分析，采取经济手段、管理手段和工程技术手段相结合的综合防治措施，以便取得环境污染防治的最佳效果。环境污染综合防治是在对废水、废气、固体废物单项治理的基础上发展起来的。

清洁生产 工业污染防治是工业化战略和产业政策的重要组成部分。在污染防治战略上，要从侧重污染的末端治理逐步转变为工业生产全过程控制，即按照清洁生产的内容做好全过程控制。包括选择无污染、少污染的原材料、能源，采用能耗低、污染轻、经济效益好的先进工艺和设备，生产无污染、少污染的产品，以及开展生产过程中物料的回收利用，强化管理及改进操作等。清洁生产是工业污染防治经验的基本总结，已经成为环境工程学的重要组成部分。

环境系统工程 由于围绕人群的各种环境因素构成的环境系统不断地发生着变化，环境污染、生态破坏就是这个系统在人类活动作用下发生不良变化的结果。因此，保护和改善环境，需要对环境系统进行合理开发、规划、设计和管理。利用系统工程的原理和方法，对区域性的环境问题和防治措施进行整体的系统分析，以求得最优化方案，是环境系统工程的主要任务。其主要内容可概括为系统化、模型化和最优化。环境系统的系统化是研究环境系统的简化和定性的逻辑结构；模型化是研究描述环境系统主要功能及其影响因素之间的定量化数学模型；最优化是在一定约束条件下，寻求目标（或评价）函数达到最优化时，各待选方案（或可调因素变量）的最优解和满意解。环境系统工程方法还可应用于不同规模、等级剖面的系统，如大气系统、地表水系统、地下水系统等。

环境工程学是一个庞大而复杂的技术体系，它所要研究和解决的问题不仅局限于防治环境污染的技术措施，而且包括保护和合理利用自然资源，探讨和开发废物资源化技术，寻求社会、经济和环境三个效益的统一。水、土壤和大气等不同环境介质的交互作用，局地化、区域化和全球性环境问题的形成和转化，也逐渐成为环境工程学研究的内容。

自然资源的有限和对自然资源需求的不断增长，特别是环境污染的控制目标和对能源需求之间的矛盾，促使环境工程学对现有技术和未来技术发展进行环境影响评价，为保护自然资源和社会资源提供依据。从某种意义上讲，预测新的科学技术所产生的副作用，实质上就是预测未来的环境问题。

21世纪，环境科学的研究重点包括：经济与环境协调发展的理论和方法，清洁生产与资源再生利用，环境污染控制的新理论、新工艺和新设备，能源利用和全球环境问题。因此，资源、环境和经济三者发展的动态平衡，决定着环境工程学未来的发展趋势。