Umwelttechnik

Umwelttechnik ist ein professioneller Ingenieurwesen Disziplin das umfasst breit wissenschaftlich Themen wie Chemie, Biologie, Ökologie, Geologie, Hydraulik, Hydrologie, Mikrobiologieund Mathematik, um Lösungen zu schaffen, die die Gesundheit lebender Organismen schützen und auch verbessern und die Qualität der Umwelt verbessern.[1][2] Umwelttechnik ist eine Unterdisziplin von Tiefbau und Chemieingenieurwesen. Während des Bauingenieurwesens konzentriert sich die Umwelttechnik hauptsächlich auf die Sanitärtechnik.[3]

Umwelttechnik ist die Anwendung wissenschaftlicher und technischer Prinzipien, um die Umwelt zu verbessern und aufrechtzuerhalten:

  • die menschliche Gesundheit schützen,
  • Schutz der nützlichen Ökosysteme der Natur,
  • und Verbesserung der umweltbezogenen Verbesserung der Qualität des menschlichen Lebens.[1]

Umweltingenieure entwickeln Lösungen für Abwasserbewirtschaftung, Wasser und Luftverschmutzung Kontrolle, Recycling, Müllentsorgung, und Gesundheitswesen.[2][4] Sie entwerfen Gemeinde Wasserversorgung und industrielle Abwasserbehandlung Systeme,[5][6] und Designpläne zur Verhütung Wasser übertragenen Krankheiten und Verbesserung der sanitären Einrichtungen in städtischen, ländlichen und Freizeitgebieten. Sie bewerten gefährliche-Abfallbewirtschaftung Systeme zur Bewertung der Schwere solcher Gefahren, zur Behandlung und Eindämmung und zur Entwicklung von Vorschriften zur Verhinderung von Pannen. Sie implementieren Umwelttechnikgesetzwie bei der Bewertung der Umweltauswirkungen vorgeschlagener Bauprojekte.

Umweltingenieure untersuchen die Auswirkungen technologischer Fortschritte auf die Umwelt und befassen sich mit lokalen und weltweiten Umweltproblemen wie z. saurer Regen, Erderwärmung, Ozonabbau, Wasserverschmutzung und Luftverschmutzung von Automobilabgas und Industriequellen.[2][7][8][9]

Die meisten Gerichtsbarkeiten stellen qualifizierte Umweltingenieure Lizenzierungs- und Registrierungsanforderungen auf.[10][11][12]

Etymologie

Das Wort Umwelt hat seine Wurzel im späten französischen Wort um Umwelt aus dem späten 14. Jahrhundert (Verb), was bedeutet, umzukreisen oder zu umfassen. Die Wortumgebung wurde von Carlyle 1827 genutzt, um sich auf die Gesamtheit der Bedingungen zu beziehen, unter denen eine Person oder Sache lebt. Die Bedeutung verschob sich 1956 wieder, als sie im ökologischen Sinne verwendet wurde, wo Ökologie ist der Zweig der Wissenschaft, der sich mit der Beziehung der Lebensunterlagen zu ihrer Umwelt befasst.[13]

Der zweite Teil des Ausdrucksumweltingenieurs stammt aus lateinischen Wurzeln und wurde im Französisch des 14. Jahrhunderts als Engignour verwendet, was einen Konstruktor von Militärmotoren wie z. Trebuchets, Harquebusses, Langbogen, Kanonen, Katapulte, Ballisten, Steigbügel, Rüstung sowie andere tödliche oder kriegerische Geräte. Der Wortingenieur wurde erst im 16. Jahrhundert zur Verweise auf öffentliche Arbeiten verwendet. und es trat wahrscheinlich in die beliebte Landessprache ein, da ein Verfechter öffentlicher Werke während John SmeatonZeit.

Geschichte

Weitere Informationen: Geschichte der Wasserversorgung und sanitären Einrichtungen

Alte Zivilisationen

Umwelttechnik ist ein Name für Arbeiten, die seit frühen Zivilisationen durchgeführt wurden, da die Menschen gelernt haben, die Umweltbedingungen zu ändern und zu kontrollieren, um die Bedürfnisse zu erfüllen.[4][14] Als Menschen erkannten, dass ihre Gesundheit mit dem zusammenhängt Qualität ihrer UmgebungSie bauten Systeme, um sich zu verbessern[4] es. Die antiken Indus -Tal -Zivilisation (3300 v. Chr. Bis 1300 v. Wasservorräte.[14] Zu den an verschiedenen Standorten in der Region gefundenen öffentlichen Arbeitsstrukturen gehören Brunnen, öffentliche Bäder, Wasserlagertanks, ein Trinkwassersystem und ein städtisches Abwassersammelsystem.[14][15] Sie hatten auch einen frühen Kanal Bewässerungssystem Ermöglichen der groß angelegten Landwirtschaft.[16]

Von 4000 bis 2000 v. Chr. Hatten viele Zivilisationen Entwässerungssysteme und einige sanitäre Einrichtungen, einschließlich der Mesopotamischer Reich, Mohenjo-daro, Ägypten, Kreta und die Orkney -Inseln in Schottland.[4] Die Griechen hatten auch Aquädukte und Abwassersysteme, die Regen und Abwasser verwendeten, um Felder zu bewässert und zu befruchtet.[4]

Der Erste Aquädukt in Rom wurde 312 v. Chr. Errichtet und von dort aus konstruierten sie weiter Aquädukte für Bewässerung und sichere städtische Wasserversorgung während Dürren.[4] Sie bauten auch ein unterirdisches Abwassersystem bereits im 7. Jahrhundert v. Chr. Das fütterte in den Tiber River, entwässerte Sümpfe, um Ackerland zu schaffen und Abwasser aus der Stadt zu entfernen.[4][14]

Moderne Ära

Der Fall Roms bis zum 19. Jahrhundert, in dem sich Verbesserungen zunehmend auf die öffentliche Gesundheit konzentrierten, wurde nur sehr wenig Veränderungen beobachtet.[14][17] Das moderne Umwelttechnik begann in London Mitte des 19. Jahrhunderts wenn Joseph Bazalgette entwarf das erste Major Kanalisation System folgt dem Toller Gestank.[14] Das Abwassersystem der Stadt vermittelte das rohe Abwasser zu dem Fluss Themse, was auch den größten Teil des Trinkwassers der Stadt lieferte, was zu einem Ausbruch von führte Cholera.[14] Die Einführung der Trinkwasserbehandlung und der Abwasserbehandlung in industrialisierten Ländern reduziert Wasser übertragenen Krankheiten von den führenden Todesursachen bis hin zu Raritäten.[18]

Das Feld entstand Mitte des 20. Jahrhunderts als separate akademische Disziplin als Reaktion auf weit verbreitete öffentliche Besorgnis über Wasser und Luftverschmutzung und andere Umweltverschlechterung. Als Gesellschaft und Technologie komplexer wurden, produzierten sie zunehmend unbeabsichtigte Auswirkungen auf die natürliche Umwelt. Ein Beispiel ist die weit verbreitete Anwendung des Pestizids Ddt landwirtschaftliche Schädlinge in den folgenden Jahren zu kontrollieren Zweiter Weltkrieg. Die Geschichte von DDT als lebendig erzählt Rachel Carson's Stille Quelle (1962) gilt als die Geburt der Moderne Umweltschutzbewegung,[19] was zum modernen Bereich des "Umweltingenieurwesens" führte.

Ausbildung

Viele Universitäten bieten Umwelttechnikprogramme über die Abteilung von der Abteilung an Tiefbau oder Chemieingenieurwesen und auch elektronische Projekte, um die Umweltbedingungen zu entwickeln und auszugleichen. Umweltingenieure in einem Bauingenieurprogramm konzentrieren sich häufig auf Hydrologie, Wasserressourcenmanagement, Bioremediationund Wasser- und Abwasserbehandlungsanlage Design. Umweltingenieure in einem Programm für Chemieingenieurwesen konzentrieren sich in der Regel auf Umweltchemie, fortschrittliche Luft- und Wasseraufbereitungstechnologien und Trennprozesse. Einige Unterteilungen von Environmental Engineering umfassen Natural Resources Engineering und Agrartechnik.

Kurse für Schüler fallen in einige breite Klassen:

  • Maschinenbau Kurse, die an Designmaschinen und mechanischen Systemen für die Umweltverwendung ausgerichtet sind, wie z. Wasser und Abwasserbehandlung Einrichtungen, Pumpstationen, Müllsegregationsanlagen und andere mechanische Einrichtungen.
  • Umwelttechnik oder Umweltsysteme Kurse, die an einem Bauingenieuransatz ausgerichtet sind, bei dem Strukturen und die Landschaft gebaut werden, um die Umwelt zu mischen oder zu schützen.
  • Umweltchemie, nachhaltige Chemie oder Umweltchemieingenieurwesen Kurse, die auf das Verständnis der Auswirkungen von Chemikalien in der Umwelt ausgerichtet sind, einschließlich Bergbauprozessen, Schadstoffen und auch biochemischen Prozessen.
  • Umwelttechnologie Kurse, die an der Herstellung elektronischer oder elektrischer Absolventen ausgerichtet sind, die Geräte und Artefakte entwickeln können, die die Auswirkungen der Umwelt überwachen, messen, modellieren und steuern können, einschließlich der Überwachung und Verwaltung der Energieerzeugung von erneuerbare Ressourcen.

Lehrplan

Die folgenden Themen bilden einen typischen Lehrplan im Umweltingenieurwesen:[20]

  1. Masse und Energieübertragung
  2. Umweltchemie
    1. Anorganische Chemie
    2. Organische Chemie
    3. Kernchemie
  3. Wachstumsmodelle
    1. Ressourcenverbrauch
    2. Bevölkerungswachstum
    3. Wirtschaftswachstum
  4. Risikoabschätzung
    1. Gefährdungsermittlung
    2. Dosis-Antwort Bewertung
    3. Expositionsbewertung
    4. Risikocharakterisierung
    5. Vergleichend Risikoanalyse
  5. Wasserverschmutzung
    1. Wasservorräte und Schadstoffe
    2. Sauerstoffbedarf
    3. Schadstoff Transport
    4. Wasser und Abwasserbehandlung
  6. Luftverschmutzung
    1. Industrie, Transport, Gewerbe- und Wohnemissionen
    2. Kriterien und giftig luftverschmutzer
    3. Verschmutzungsmodellierung (z. Atmosphärische Dispersionsmodellierung)
    4. Umweltschutz
    5. Luftverschmutzung und Meteorologie
  7. Globale Veränderung
    1. Treibhauseffekt und Globale Temperatur
    2. Kohlenstoff, Stickstoff-, und Sauerstoffzyklus
    3. IPCC Emissionsszenarien
    4. Ozeanische Veränderungen (Ozeanversauerung, Sonstiges Auswirkungen der globalen Erwärmung auf Ozeane) und Änderungen in der Stratosphäre (sehen Körperliche Auswirkungen des Klimawandels)
  8. Abfallwirtschaft und Ressourcenwiederherstellung
    1. Lebenszyklusbewertung
    2. Quellenreduktion
    3. Sammlung und Transfer Operationen
    4. Recycling
    5. Abfall-Energie Wandlung
    6. Deponie

Massenbilanz

Betrachten Sie einen Mann, der Chemikalie gemacht hat, dass wir das Schicksal in Bezug auf Zeit, Position, eine Phase der Materie oder einen Flüssigkeitsfluss finden möchten. Wir repräsentieren die gemessene Veränderung der Konzentration als Funktion aller Änderungsraten, die diesen Einfluss dieser chemischen Materie beeinflussen.

Dies bedeutet, dass für ein Kontrollvolumen die Änderung der Konzentration gegenüber der Änderung der linearen unabhängigen Zeit gleich der Summe der Änderungen in (+) und aus (-) dieses Kontrollvolumens entspricht. Dies ist aus verschiedenen Gründen zulässig:

(1) Erhaltung der Masse.

(2) Darstellung als gewöhnliche Differentialgleichung.

(3) Es gibt eine Lösung.

Obwohl Differentialgleichungen einschüchternd sein können, ist diese Formel für eine Änderung der Konzentration für ein Kontrollvolumen pro Zeit auch ohne Kalkül sehr vielseitig. Nehmen Sie zum Beispiel das gemeinsame Szenario eines Tanks, das ein Volumen mit einer Verunreinigung einer bestimmten Konzentration enthält. Da es a gibt Reaktion erster Ordnung -KC tritt statt und der Tank ist in stabilem Zustand die Abwasserkonzentration zur Expression der anfänglichen Konzentration, der Reaktionskonstante k und der hydraulischen Retentionszeit (Zeit (hydraulischHRT) was gleich dem Quotienten des Tankvolumens durch den Fluss ist.

Anwendungen

Wasserversorgung und -behandlung

Umweltingenieure bewerten die Wasserausgleich innerhalb von a Wasserscheide und bestimmen Sie die verfügbare Wasserversorgung, das Wasser, das für verschiedene Bedürfnisse in dieser Wasserscheide benötigt wird, die saisonalen Wasserbewegungen durch die Wasserscheide und entwickeln Systeme, um Wasser für verschiedene Verwendungszwecke zu speichern, zu behandeln und zu vermitteln.

Wasser wird behandelt, um die Ziele der Wasserqualität für die Endnutzung zu erreichen. Im Fall von a Trinkwasser Versorgung, Wasser wird behandelt, um das Risiko von zu minimieren ansteckende Krankheit Übertragung, das Risiko von Nicht ansteckend Krankheit und um einen schmackhaften Wassergeschmack zu erzeugen. Wasserverteilungssysteme[21][22] werden ausgelegt und gebaut, um einen angemessenen Wasserdruck und die Durchflussraten bereitzustellen, um verschiedene Endbenutzerbedürfnisse zu decken, wie z. B. Haushaltsnutzung, Brandunterdrückung und Bewässerung.

Abwasserbehandlung

Abwasserbehandlung Pflanze, Australien

Es gibt zahlreiche Abwasserbehandlung Technologien. Ein Abwasserbehandlungszug kann aus einem primären Klärungssystem bestehen, um feste und schwimmende Materialien zu entfernen, ein sekundäres Behandlungssystem, das aus einem besteht Belüftung Becken gefolgt von Flockung und Sedimentation oder an aktivierter Schlamm System und ein sekundärer Klärer, ein tertiärer biologischer Bereich Stickstoff- Entfernungssystem und ein Finale Desinfektion Prozess. Das Belüftungsbecken/aktivierte Schlammsystem entfernt organisches Material durch Anbau von Bakterien (aktivierter Schlamm). Der sekundäre Klärer entfernt den aktivierten Schlamm aus dem Wasser. Das Tertiärsystem wird zwar nicht immer aufgrund von Kosten einbezogen, aber immer häufiger, um Stickstoff zu entfernen und Phosphor und das Wasser vor der Entlassung in einen Oberflächenwasserstrom oder einen Ozean -Ausfluss zu desinfizieren.[23]

Luftverschmutzungsmanagement

Wissenschaftler haben sich entwickelt Luftverschmutzungsdispersionsmodelle Bewertung der Konzentration eines Schadstoffs auf einem Rezeptor oder die Auswirkungen auf die Gesamtluftqualität aus dem Fahrzeug Abgas und industriell Gasstapel Emissionen. Bis zu einem gewissen Grad überlappt dieses Feld den Wunsch nach Abnahme Kohlendioxid und andere Treibhausgasemissionen aus Verbrennungsprozessen.

Umweltverträglichkeitsprüfung und Minderung

Hauptartikel: Umweltverträglichkeitsprüfung
Wasserverschmutzung

Umweltingenieure wenden wissenschaftliche und technische Prinzipien an, um zu bewerten, ob wahrscheinlich nachteilige Auswirkungen auf die Wasserqualität, die Luftqualität und die Luftqualität vorhanden sind. Lebensraum Qualität, Flora und Fauna, landwirtschaftliche Kapazität, Verkehr, Ökologie und Lärm. Wenn Auswirkungen erwartet werden, entwickeln sie Minderungsmaßnahmen, um solche Auswirkungen zu begrenzen oder zu verhindern. Ein Beispiel für eine Minderungsmaßnahme wäre die Schaffung von Feuchtgebiete An einem nahe gelegenen Ort, um die Feuchtgebiete zu mildern, die für eine Straßenentwicklung erforderlich ist, wenn es nicht möglich ist, die Straße umzuleiten.

In den Vereinigten Staaten wurde die Praxis der Umweltbewertung am 1. Januar 1970, das Datum des Inkrafttretens des Inkrafttretens der Nationaler Umweltpolitikgesetz (NEPA). Seit dieser Zeit haben mehr als 100 Entwicklungs- und Industrienationen entweder spezifische analoge Gesetze geplant oder an anderer Stelle ein Verfahren verabschiedet. NEPA gilt für alle Bundesbehörden in den Vereinigten Staaten.[24]

Aufsichtsbehörden

Umweltschutzbehörde

Das US -Umweltschutzbehörde (EPA) ist eine der vielen Agenturen, die mit Umweltingenieuren zusammenarbeiten, um wichtige Probleme zu lösen. Ein wichtiger Bestandteil der Mission der EPA ist es, Luft, Wasser und allgemeine Umweltqualität zu schützen und zu verbessern, um die Folgen schädlicher Auswirkungen zu vermeiden oder zu mildern.

Siehe auch

Assoziationen

Verweise

  1. ^ a b "Karrieren in Umwelttechnik und Umweltwissenschaften". Amerikanische Akademie der Umweltingenieure und Wissenschaftler. Abgerufen 2019-03-23.
  2. ^ a b c "Architektur und technische Berufe". Berufsbuch für Berufsaussichten. Bureau of Labour Statistics. 20. Februar 2019. Abgerufen 23. März 2019.
  3. ^ Mahamud-López, Manuel María; Menéndez-Aguado, Juan Mariá (September 2005). "Umweltingenieurwesen in der Bergbau -Ingenieurausbildung". Europäisches Journal of Engineering Education. 30 (3): 329–339. doi:10.1080/03043790500114490. ISSN 0304-3797.
  4. ^ a b c d e f g "10 Fortschritte im Umweltingenieurwesen". Wie Dinge funktionieren. 2014-05-18. Abgerufen 2019-03-23.
  5. ^ Beychok, Milton R. (1967). Wässrige Abfälle aus Erdöl und petrochemischen Pflanzen (1. Aufl.). John Wiley & Sons. Lccn 67019834.
  6. ^ Tchobanoglous, G.; Burton, F.L. & Stensel, H.D. (2003). Abwassertechnik (Wiederverwendung von Behandlungsentsorgungsabläufen) / Bailey Alateoree Inc. (4. Aufl.). McGraw-Hill Book Company. ISBN 978-0-07-041878-3.
  7. ^ Turner, D.B. (1994). Arbeitsbuch für atmosphärische Dispersionsschätzungen: Eine Einführung in die Dispersionsmodellierung (2. Aufl.). CRC Press. ISBN 978-1-56670-023-8.
  8. ^ Beychok, M. R. (2005). Grundlagen der Stapelgasdispersion (4. Aufl.). Autor veröffentlicht. ISBN 978-0-9644588-0-2.
  9. ^ Karriereinformationszentrum. Agribusiness, Umwelt und natürliche Ressourcen (9. Aufl.). Macmillan Referenz. 2007.
  10. ^ "Werden Sie in Umwelttechnik zertifiziert". Amerikanische Akademie der Umweltingenieure und Scientisten. Abgerufen 2019-03-23.
  11. ^ "NCEES PE -Umweltprüfungsinformationen". Ncees. Abgerufen 2019-03-23.
  12. ^ "Professionelle Ingenieureinrichtungen". Ingenieurrat. Abgerufen 2019-03-23.
  13. ^ "Environ | Online -Etymologie -Wörterbuch suchen". www.etymonline.com. Abgerufen 2020-12-14.
  14. ^ a b c d e f g Mason, Matthew. "Umwelttechnik: Warum es für unsere Zukunft von entscheidender Bedeutung ist". Umweltwissenschaften. Abgerufen 2019-03-23.
  15. ^ Jansen, M. (Oktober 1989). "Wasserversorgung und Abwasserentsorgung in Mohenjo-daro". Weltarchäologie. 21 (2): 177–192. doi:10.1080/00438243.1989.9980100. JStor 124907. PMID 16470995.
  16. ^ Angelakis, Andreas N.; Rose, Joan B. (2014). "Kapitel 2:" Sanitär- und Abwassertechnologien in Harappa/Indus Valley Civilization (ca. 2600-1900 v. Chr.) ". Entwicklung von Sanitär- und Abwassertechnologien im Laufe der Jahrhunderte. Iwa Publishing. S. 25–40. ISBN 9781780404851.
  17. ^ "Finanzierung - Umwelttechnik". US National Science Foundation. Abgerufen 2013-07-01.
  18. ^ "Wasser übertragene Infektionen". Encyclopedia.com. Abgerufen 2019-03-23.
  19. ^ Radniecki, Tyler. "Was ist Umwelttechnik?". Hochschule für Ingenieure. Oregon State University. Abgerufen 2019-03-23.
  20. ^ Masters, Gilbert (2008). Einführung in Umwelttechnik und Wissenschaft. Upper Saddle River, N.J: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-148193-0.
  21. ^ Trinkwasserverteilungssysteme: Bewertung und Reduzierung von Risiken. National Academies Press. 2006. ISBN 978-0-309-10306-0. Abgerufen 6. Oktober 2019.
  22. ^ "Wasserverteilungsnetze CE370" (PDF). König Fahd Universität für Erdöl und Mineralien. Abgerufen 6. Oktober 2019.
  23. ^ Sims, J. (2003). Aktivierter Schlamm, Umweltzyklopädie. Detroit.
  24. ^ McGraw-Hill-Enzyklopädie von Umweltwissenschaft und Ingenieurwesen (3. Aufl.). McGraw-Hill, Inc. 1993.

Weitere Lektüre

  • Davis, M. L. und D. A. Cornwell, (2006) Einführung in das Umweltingenieurwesen (4. Aufl.) McGraw-Hill ISBN978-0072424119
  • Nationale Akademien für Wissenschaften, Ingenieurwesen und Medizin (2019). Umweltingenieurwesen für das 21. Jahrhundert: Mandat der großen Herausforderungen (Bericht). Washington, DC: The National Academies Press. doi:10.17226/25121.{{}}: Cs1 montiert: Mehrfachnamen: Autorenliste (Link)