Экологическая инженерия
 |
| Среда |
|---|
|
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 [ править ]
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, изучающая взаимоотношения 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 .
История [ править ]
Древние цивилизации [ править ]
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 питьевой воды 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 санитарные 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 водоснабжения городов 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 [ править ]
С момента упадка Римской империи до XIX века, когда улучшения привели к увеличению усилий, сосредоточенных на общественном здравоохранении, было замечено очень мало изменений. [14] [17] Современная экологическая инженерия зародилась в Лондоне в середине 19 века, когда Джозеф Базалгетт 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 [ править ]
 | Этот раздел в значительной степени или полностью опирается на один источник . ( Октябрь 2021 г. ) |
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 по экологическим технологиям, 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 [ править ]
Следующие темы составляют типичную учебную программу по экологической инженерии: [21]
- массы и энергии Перенос
- Экологическая химия
- Модели роста
- Оценка риска
- Идентификация опасностей
- реакции на дозу Оценка
- Оценка воздействия
- Характеристика риска
- Сравнительный анализ рисков
- Загрязнение воды
- Водные ресурсы и загрязняющие вещества
- Потребность в кислороде
- загрязняющих веществ Перенос
- Очистка воды и сточных вод
- Загрязнение воздуха
- Промышленность, транспорт , коммерческие и бытовые выбросы
- Критерии и токсичные загрязнители воздуха
- Моделирование загрязнения (например, моделирование рассеяния в атмосфере )
- Контроль загрязнения
- Загрязнение воздуха и метеорология
- Глобальные изменения
- Парниковый эффект и глобальная температура
- углерода , азота и кислорода Круговорот
- МГЭИК Сценарии выбросов
- Океанические изменения ( закисление океана , другие последствия глобального потепления на океанах ) и изменения в стратосфере (см. Физические последствия изменения климата )
- Управление твердыми отходами и восстановление ресурсов
- Оценка жизненного цикла
- Сокращение источника
- по сбору и передаче Операции
- Переработка
- отходов в энергию Преобразование
- Свалка
Приложения [ править ]
Водоснабжение и очистка [ править ]
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 придать воде приятный вкус. Системы распределения воды [22] [23] спроектированы и изготовлены таким образом, чтобы обеспечить достаточное давление воды и скорость потока для удовлетворения различных потребностей конечного пользователя, таких как бытовое использование, пожаротушение и ирригация .
Очистка сточных вод [ править ]
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]
воздуха загрязнением Управление
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.
воздействия на окружающую среду и последствий смягчение Оценка
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 [ править ]
Агентство по окружающей охране среды
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 [ править ]
- Моделирование атмосферной дисперсии
- Биофильтрация
- Гражданское строительство
- Экологическая санитария
- Экологическая инженерия
- Инженерная геология
- Экологический дизайн
- Экологическое инженерное право
- Экологическая инженерия
- Здоровье окружающей среды
- Оценка воздействия на окружающую среду
- Экологический менеджмент
- Восстановление окружающей среды
- Наука об окружающей среде
- Экологические исследования
- Геологическая инженерия
- Геопрофессии
- Гидротехника
- Гидрология
- Список экологических степеней
- Список инженеров-экологов
- Сантехника
- Очистка воды
- Моделирование качества воды
Ассоциации [ править ]
- Американская академия инженеров-экологов и ученых
- Ассоциация профессоров экологической инженерии и естественных наук
- Ассоциация профессионалов-экологов
- Моделирование атмосферной дисперсии
- Конфедерация европейских обществ экологической инженерии
- Институт экологического менеджмента и оценки
- Общество инженеров-экологов
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: 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.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с «Архитектура и инженерные профессии» . Справочник по профессиональным перспективам . Бюро статистики труда. 20 февраля 2019 г. Проверено 23 марта 2019 г.
- ^ 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 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: 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.
- ^ Бейчок, Милтон Р. (1967). Водные отходы нефтяных и нефтехимических заводов (1-е изд.). Джон Уайли и сыновья. LCCN 67019834 .
- ^ 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 .
- ^ Тернер, Д.Б. (1994). Справочник по оценкам атмосферной дисперсии: введение в моделирование дисперсии (2-е изд.). ЦРК Пресс. ISBN 978-1-56670-023-8 .
- ^ Бейчок, М.Р. (2005). Основы рассеивания дымовых газов (4-е изд.). опубликовано автором. ISBN 978-0-9644588-0-2 .
- ^ Карьерный информационный центр. Агробизнес, окружающая среда и природные ресурсы (9-е изд.). Справочник Макмиллана. 2007.
- ^ «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.
- ^ «Информация об экологическом экзамене NCEES PE» . НЦИЭС . Проверено 23 марта 2019 г.
- ^ «Профессиональные инженерные учреждения» . Инженерный совет . Проверено 23 марта 2019 г.
- ^ «окружающая среда | Поиск в этимологическом словаре в Интернете» . www.etymonline.com . Проверено 14 декабря 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г Мейсон, Мэтью. «Экологическая инженерия: почему это важно для нашего будущего» . Экологическая наука . Проверено 23 марта 2019 г.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ «Финансирование – экологическая инженерия» . Национальный научный фонд США . Проверено 1 июля 2013 г.
- ^ «Водные инфекции» . Энциклопедия.com . Проверено 23 марта 2019 г.
- ^ Раднецкий, Тайлер. «Что такое экологическая инженерия?» . Инженерный колледж . Университет штата Орегон . Проверено 23 марта 2019 г.
- ^ «Что такое экологическая инженерия?» . Гражданское и экологическое проектирование . 04 июля 2012 г. Проверено 27 января 2023 г.
- ^ Мастерс, Гилберт (2008). Введение в экологическую инженерию и науку . Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Прентис-Холл. ISBN 978-0-13-148193-0 .
- ^ 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.
- ^ «Сети водоснабжения CE370» (PDF) . Университет нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда . Проверено 6 октября 2019 г.
- ^ Симс, Дж. (2003). Активный ил, Экологическая энциклопедия . Детройт.
- ^ Энциклопедия экологических наук и техники McGraw-Hill (3-е изд.). McGraw-Hill, Inc. 1993. ISBN. 9780070513969 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- 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 )
