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环境工程学是在人类同环境污染作斗争、保护和改善生存环境的过程中形成的。从开发和保护水源来说，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。后来为了保护水源，又建立了持刀守卫水井的制度。
从给排水工程来说，中国在公元前2000多年以前就用陶土管修建了地下排水道。古代罗马大约在公元前6世纪开始修建地下排水道。中国在明朝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；在19世纪末采用漂白粉消毒。在污水处理方面，英国在19世纪中叶开始建立污水处理厂；20世纪初开始采用活性污泥法处理污水。此后，卫生工程、给水排水工程等逐渐发展起来，形成一门技术学科。
在大气污染控制方面，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世纪以后，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。
在固体废物处理方面，历史更为悠久。约在公元前3000～1000年，古希腊即开始对城市垃圾采用了填埋的处置方法。在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。
在噪声控制方面，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。在20世纪，人们对控制噪声问题进行了广泛的研究。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，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的发展，逐渐形成了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，中国提出了资源综合利用的观点。60年代中期，美国开始了技术评价活动，并在1969年的《国家环境政策法》中，规定了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，而且还要采取综合防治措施和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清除污染的效果。
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起来。随后，陆续出现了环境工程学的专门著作，形成了一门新的学科。