Jump to content

Экологическая инженерия

Экологическая инженерия — это профессиональная инженерная дисциплина, связанная с наукой об окружающей среде . Он охватывает широкие научные темы, такие как химия , биология , экология , геология , гидравлика , гидрология , микробиология и математика , для создания решений, которые будут защищать, а также улучшать здоровье живых организмов и улучшать качество окружающей среды. [1] [2] Экологическая инженерия является субдисциплиной гражданского строительства и химического машиностроения . Что касается гражданского строительства, то экологическая инженерия сосредоточена в основном на санитарной технике . [3]

Экологическая инженерия применяет научные и инженерные принципы для улучшения и поддержания окружающей среды для защиты здоровья человека, защиты полезных природных экосистем и улучшения качества человеческой жизни, связанного с окружающей средой. [1] Инженеры-экологи разрабатывают решения для управления сточными водами , загрязнения воды и воздуха контроля , переработки , удаления отходов и общественного здравоохранения . [2] [4] Они проектируют городского водоснабжения и очистки промышленных сточных вод , системы [5] [6] и разработать планы по предотвращению заболеваний, передающихся через воду , и улучшению санитарных условий в городских, сельских и рекреационных зонах. опасными Они оценивают системы управления отходами , чтобы оценить серьезность таких опасностей, дают рекомендации по обращению и локализации, а также разрабатывают правила для предотвращения несчастных случаев. Они реализуют закон об охране окружающей среды , например, при оценке воздействия на окружающую среду предлагаемых строительных проектов.

Инженеры-экологи изучают влияние технологических достижений на окружающую среду, решая местные и глобальные экологические проблемы, такие как кислотные дожди , глобальное потепление , истощение озонового слоя , загрязнение воды и воздуха от автомобильных выхлопов и промышленных источников . [2] [7] [8] [9]

Большинство юрисдикций предъявляют требования к лицензированию и регистрации для квалифицированных инженеров-экологов. [10] [11] [12]

Этимология

[ редактировать ]

Слово «экологическая среда» имеет корень от французского слова environ (глагол) конца XIX века, означающего «окружать» или «охватывать». Слово «окружающая среда» было использовано Карлейлем в 1827 году для обозначения совокупности условий, в которых живет человек или вещь. Значение снова изменилось в 1956 году, когда оно стало использоваться в экологическом смысле, где экология — это отрасль науки, занимающаяся взаимоотношениями живых существ с окружающей их средой. [13]

Вторая часть словосочетания «инженер-эколог» имеет латинские корни и использовалась во французском языке XIV века как engignour, означающее конструктор военных машин, таких как требушеты , аркебузы , длинные луки , пушки , катапульты , баллисты , стремена , , доспехи а также другие смертоносные или воинственные приспособления. Слово «инженер» не использовалось для обозначения общественных работ до 16 века; оно вошло в популярный жаргон как означающее изобретателя общественных работ и, вероятно, во времена Джона Смитона .

Древние цивилизации

[ редактировать ]

Экологическая инженерия — это название работы, которая выполнялась со времен ранних цивилизаций, когда люди научились изменять и контролировать условия окружающей среды для удовлетворения своих потребностей. [4] [14] Когда люди осознали, что их здоровье связано с качеством окружающей среды , они создали системы для улучшения [4] это. Древняя цивилизация долины Инда (3300–1300 гг. до н.э.) имела расширенный контроль над своими водными ресурсами . [14] Сооружения общественных работ, обнаруженные на различных объектах в этом районе, включают колодцы, общественные бани, резервуары для хранения воды, систему питьевого водоснабжения и общегородскую систему сбора сточных вод. [14] [15] У них также была ранняя система орошения каналов , позволяющая вести крупномасштабное сельское хозяйство. [16]

С 4000 по 2000 год до нашей эры многие цивилизации имели дренажные системы, а некоторые имели санитарно-технические сооружения, включая Месопотамскую империю , Мохенджо-Даро , Египет, Крит и Оркнейские острова в Шотландии. [4] У греков также были акведуки и канализационные системы, которые использовали дождевую и сточные воды для орошения и удобрения полей. [4]

Первый акведук в Риме был построен в 312 году до нашей эры, и римляне продолжали строить акведуки для орошения и безопасного городского водоснабжения во время засухи. [4] Еще в 7 веке до нашей эры они также построили подземную канализационную систему, которая впадала в реку Тибр, осушая болота для создания сельскохозяйственных угодий, а также удаляя сточные воды из города. [4] [14]

Современная эпоха

[ редактировать ]

С момента упадка Римской империи до XIX века, когда улучшения привели к усилению усилий, направленных на общественное здравоохранение, было замечено очень мало изменений. [14] [17] Современная экологическая инженерия зародилась в Лондоне в середине 19 века, когда Джозеф Базальгетт спроектировал первую крупную канализационную систему после Великой вони . [14] Городская канализационная система направляла неочищенные сточные воды в реку Темзу , которая также поставляла большую часть питьевой воды в город, что привело к вспышке холеры . [14] Внедрение очистки питьевой воды и очистки сточных вод в промышленно развитых странах превратило заболевания, передающиеся через воду, из основных причин смертности в редкие. [18]

Эта область возникла как отдельная академическая дисциплина в середине 20-го века в ответ на широко распространенную обеспокоенность общественности по поводу загрязнения воды и воздуха и других деградаций окружающей среды . По мере того как общество и технологии становились все более сложными, они все чаще оказывали непреднамеренное воздействие на природную среду. Одним из примеров является широкое применение пестицида ДДТ для борьбы с сельскохозяйственными вредителями в годы после Второй мировой войны . История ДДТ, ярко рассказанная в Рэйчел Карсон » «Безмолвной весне (1962), считается рождением современного экологического движения . [19] что привело к современной области «экологической инженерии».

Образование

[ редактировать ]

Многие университеты предлагают программы экологической инженерии либо на факультете гражданского строительства, либо на факультете химического машиностроения , а также включают электронные проекты по разработке и балансированию экологических программ.условия. Инженеры-экологи в программе гражданского строительства часто сосредотачиваются на гидрологии, управлении водными ресурсами, биоремедиации и проектировании станций очистки воды и сточных вод. Инженеры-экологи в программе химического машиностроения, как правило, сосредотачиваются на химии окружающей среды, передовых технологиях очистки воздуха и воды, а также процессах разделения. [20] [ нужна ссылка ] Некоторые подразделения экологической инженерии включают инженерию природных ресурсов и сельскохозяйственную инженерию .

Курсы для студентов делятся на несколько широких классов:

  • Курсы машиностроения, ориентированные на проектирование машин и механических систем для использования в окружающей среде, таких как сооружения для воды и очистные сточных вод , насосные станции, установки по сортировке мусора и другие механические объекты.
  • Курсы экологической инженерии или экологических систем, ориентированные на подход гражданского строительства, при котором конструкции и ландшафт строятся так, чтобы сочетаться с окружающей средой или защищать ее.
  • Курсы по химии окружающей среды , устойчивой химии или химической инженерии окружающей среды, ориентированные на понимание воздействия химических веществ на окружающую среду, включая любые процессы добычи полезных ископаемых, загрязняющие вещества, а также биохимические процессы.
  • Курсы экологических технологий, ориентированные на подготовку выпускников в области электроники или электротехники, способных разрабатывать устройства и артефакты, способные отслеживать, измерять, моделировать и контролировать воздействие на окружающую среду, включая мониторинг и управление выработкой энергии из возобновляемых источников .

Учебный план

[ редактировать ]

Следующие темы составляют типичную учебную программу по экологической инженерии: [21]

  1. массы и энергии Перенос
  2. Экологическая химия
    1. Неорганическая химия
    2. Органическая химия
    3. Ядерная химия
  3. Модели роста
    1. Потребление ресурсов
    2. Рост населения
    3. Экономический рост
  4. Оценка риска
    1. Идентификация опасностей
    2. реакции на дозу Оценка
    3. Оценка воздействия
    4. Характеристика риска
    5. Сравнительный анализ рисков
  5. Загрязнение воды
    1. Водные ресурсы и загрязняющие вещества
    2. Потребность в кислороде
    3. загрязняющих веществ Перенос
    4. Очистка воды и сточных вод
  6. Загрязнение воздуха
    1. Промышленность, транспорт , коммерческие и бытовые выбросы
    2. Критерии и токсичные загрязнители воздуха
    3. Моделирование загрязнения (например, моделирование рассеяния в атмосфере )
    4. Контроль загрязнения
    5. Загрязнение воздуха и метеорология
  7. Глобальные изменения
    1. Парниковый эффект и глобальная температура
    2. углерода , азота и кислорода Круговорот
    3. МГЭИК Сценарии выбросов
    4. Океанические изменения ( закисление океана , другие последствия глобального потепления на океанах ) и изменения в стратосфере (см. Физические последствия изменения климата )
  8. Управление твердыми отходами и восстановление ресурсов
    1. Оценка жизненного цикла
    2. Сокращение источника
    3. по сбору и передаче Операции
    4. Переработка
    5. отходов в энергию Преобразование
    6. Свалка

Приложения

[ редактировать ]

Водоснабжение и очистка

[ редактировать ]

Инженеры-экологи оценивают водный баланс внутри водораздела и определяют доступные запасы воды, воду, необходимую для различных нужд в этом водоразделе, сезонные циклы движения воды через водораздел, а также разрабатывают системы хранения, очистки и транспортировки воды для различных целей. .

Вода очищается для достижения целевых показателей качества воды для конечного использования. В случае питьевого водоснабжения воду обрабатывают, чтобы свести к минимуму риск передачи инфекционных заболеваний , риск неинфекционных заболеваний и создать приятный вкус воды. Системы распределения воды [22] [23] спроектированы и изготовлены для обеспечения надлежащего давления воды и скорости потока для удовлетворения различных потребностей конечного пользователя, таких как бытовое использование, пожаротушение и ирригация .

Очистка сточных вод

[ редактировать ]
Очистные сооружения, Австралия

Существует множество технологий очистки сточных вод . Линия очистки сточных вод может состоять из системы первичного осветлителя для удаления твердых и плавающих материалов, системы вторичной очистки, состоящей из аэрационного бассейна с последующей флокуляцией и осаждением , или системы активного ила и вторичного осветлителя, системы третичного биологического удаления азота и заключительный процесс дезинфекции . Система аэротенка/активного ила удаляет органический материал за счет роста бактерий (активный ил). Вторичный осветлитель удаляет из воды активный ил. Третичная система, хотя и не всегда включается из-за затрат, становится все более распространенной для удаления азота и фосфора и дезинфекции воды перед сбросом в поверхностный водоток или водосток океана. [24]

Управление загрязнением воздуха

[ редактировать ]

Ученые разработали модели рассеивания загрязнения воздуха, чтобы оценить концентрацию загрязняющего вещества на рецепторе или влияние на общее качество воздуха выхлопных газов транспортных средств и выбросов промышленных дымовых газов . В некоторой степени эта область пересекается с желанием снизить выбросы углекислого газа и других парниковых газов в результате процессов сгорания.

Оценка воздействия на окружающую среду и смягчение последствий

[ редактировать ]
Загрязнение воды

Инженеры-экологи применяют научные и инженерные принципы для оценки вероятности какого-либо неблагоприятного воздействия на качество воды, качество воздуха, среды обитания качество , флору и фауну , сельскохозяйственный потенциал, дорожное движение , экологию и шум. Если воздействия ожидаются, они затем разрабатывают меры по смягчению последствий для ограничения или предотвращения таких воздействий. Примером меры по смягчению последствий может быть создание водно-болотных угодий в близлежащем месте, чтобы смягчить засыпание водно-болотных угодий, необходимых для строительства дороги, если изменить маршрут дороги невозможно.

В Соединенных Штатах практика экологической оценки была официально начата 1 января 1970 года, в день вступления в силу Закона о национальной экологической политике (NEPA). С тех пор более 100 развивающихся и развитых стран либо запланировали принятие конкретных аналогичных законов, либо приняли процедуры, используемые в других странах. NEPA применимо ко всем федеральным агентствам в Соединенных Штатах. [25]

Регулирующие органы

[ редактировать ]

Агентство по охране окружающей среды

[ редактировать ]

Агентство по охране окружающей среды США (EPA) — одно из многих агентств, которые работают с инженерами-экологами для решения ключевых проблем. Важным компонентом миссии EPA является защита и улучшение качества воздуха, воды и окружающей среды в целом, чтобы избежать или смягчить последствия вредного воздействия.

См. также

[ редактировать ]

Ассоциации

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б «Карьера в области экологической инженерии и науки об окружающей среде» . Американская академия инженеров-экологов и ученых . Архивировано из оригинала 24 февраля 2021 г. Проверено 23 марта 2019 г.
  2. ^ Jump up to: а б с «Архитектура и инженерные профессии» . Справочник по профессиональным перспективам . Бюро статистики труда. 20 февраля 2019 г. Проверено 23 марта 2019 г.
  3. ^ Махамуд-Лопес, Мануэль Мария; Менендес-Агуадо, Хуан Мария (сентябрь 2005 г.). «Экологическая инженерия в горном инженерном образовании» . Европейский журнал инженерного образования . 30 (3): 329–339. дои : 10.1080/03043790500114490 . ISSN   0304-3797 . S2CID   109093239 .
  4. ^ Jump up to: а б с д и ж г «10 достижений в области экологической инженерии» . Как все работает . 18 мая 2014 г. Проверено 23 марта 2019 г.
  5. ^ Бейчок, Милтон Р. (1967). Водные отходы нефтяных и нефтехимических заводов (1-е изд.). Джон Уайли и сыновья. LCCN   67019834 .
  6. ^ Чобаноглус, Г.; Бертон, Флорида, и Стенсел, HD (2003). Техника очистки сточных вод (повторное использование отходов очистки) / Bailey Alatoree Inc (4-е изд.). Книжная компания МакГроу-Хилл. ISBN  978-0-07-041878-3 .
  7. ^ Тернер, Д.Б. (1994). Справочник по оценкам атмосферной дисперсии: введение в моделирование дисперсии (2-е изд.). ЦРК Пресс. ISBN  978-1-56670-023-8 .
  8. ^ Бейчок, М.Р. (2005). Основы рассеивания дымовых газов (4-е изд.). опубликовано автором. ISBN  978-0-9644588-0-2 .
  9. ^ Карьерный информационный центр. Агробизнес, окружающая среда и природные ресурсы (9-е изд.). Справочник Макмиллана. 2007.
  10. ^ «Стать сертифицированным специалистом в области экологической инженерии» . Американская академия инженеров-экологов и ученых . Архивировано из оригинала 18 января 2021 г. Проверено 23 марта 2019 г.
  11. ^ «Информация об экологическом экзамене NCEES PE» . НЦИЭС . Проверено 23 марта 2019 г.
  12. ^ «Профессиональные инженерные учреждения» . Инженерный совет . Проверено 23 марта 2019 г.
  13. ^ «окружающая среда | Поиск в этимологическом словаре в Интернете» . www.etymonline.com . Проверено 14 декабря 2020 г.
  14. ^ Jump up to: а б с д и ж г Мейсон, Мэтью. «Экологическая инженерия: почему это важно для нашего будущего» . Экологическая наука . Проверено 23 марта 2019 г.
  15. ^ Янсен, М. (октябрь 1989 г.). «Водоснабжение и канализация в Мохенджо-Даро». Мировая археология . 21 (2): 177–192. дои : 10.1080/00438243.1989.9980100 . JSTOR   124907 . ПМИД   16470995 .
  16. ^ Ангелакис, Андреас Н .; Роуз, Джоан Б. (2014). «Глава 2: «Технологии канализации и очистки сточных вод в цивилизации Хараппы / долины Инда (ок. 2600–1900 до н.э.)». Эволюция технологий санитарии и очистки сточных вод на протяжении веков . IWA Publishing. стр. 25–40. ISBN  9781780404851 .
  17. ^ «Финансирование – экологическая инженерия» . Национальный научный фонд США . Проверено 1 июля 2013 г.
  18. ^ «Водные инфекции» . Энциклопедия.com . Проверено 23 марта 2019 г.
  19. ^ Раднецкий, Тайлер. «Что такое экологическая инженерия?» . Инженерный колледж . Университет штата Орегон . Проверено 23 марта 2019 г.
  20. ^ «Что такое экологическая инженерия?» . Гражданское и экологическое проектирование . 04 июля 2012 г. Проверено 27 января 2023 г.
  21. ^ Мастерс, Гилберт (2008). Введение в экологическую инженерию и науку . Река Аппер-Седл, Нью-Джерси: Прентис-Холл. ISBN  978-0-13-148193-0 .
  22. ^ Системы распределения питьевой воды: оценка и снижение рисков . Пресса национальных академий. 2006. дои : 10.17226/11728 . ISBN  978-0-309-10306-0 . Проверено 6 октября 2019 г.
  23. ^ «Сети водоснабжения CE370» (PDF) . Университет нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда . Проверено 6 октября 2019 г.
  24. ^ Симс, Дж. (2003). Активный ил, Экологическая энциклопедия . Детройт.
  25. ^ Энциклопедия экологических наук и техники McGraw-Hill (3-е изд.). McGraw-Hill, Inc. 1993. ISBN.  9780070513969 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Дэвис, М.Л. и Д.А. Корнуэлл, (2006) Введение в экологическую инженерию (4-е изд.) McGraw-Hill ISBN   978-0072424119
  • Национальные академии наук, техники и медицины (2019 г.). Экологическая инженерия 21 века: решение больших проблем (отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои : 10.17226/25121 . ISBN  978-0-309-47652-2 . {{cite report}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 8efbbe80777ce0a050368ae2f4460f3f__1719137280
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/8e/3f/8efbbe80777ce0a050368ae2f4460f3f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Environmental engineering - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)