پیشگفتار: آب و هوای تمیز ، فرحبخش و زیباست .
اما تقریبا تمامی ساکنین شهرها ، دیگر رایحه هوای تمیز و پاک ، درخشش دریاچه ها ، رودخانه ها و نهرهای زلال را فراموش کرده اند و امکان یافتن چنین منظرهای زیبای طبیعی نادر هر روز کنتر می شود .
خیابانهای پر از زباله و بزرگراه های کثیف اماکن بی حفاظ جمع آوری زباله و زمینهای کنترل نشده دفع زباله .
همه گواهی بر اثرات نامطبوع و ناخوشایند روشهای نامناسب دفع زباله ها به شمار می روند .
آثار فرهنگی و موروث زیبای ما به واسطه آلودگی در ضرف نابودی است .
پارتنون در آتن ، مجسمه آزادی در بندر نیویورک ، مجسمه ها و نقش های زیبای رنگ آمیزی شده در ونیز که همه در برابر هجوم آلاینده ها برای قرن ها مقاومت کرده اند .
هنوز در معرض خطر فزاینده نابودی ، در اثر اجزای آلاینده اتمسفر اند.
پس از ورود آلاینده ها به هوا آب و خاک ، فرایند های طبیعی از قبیل رقیق سازی ، تبدیلهای بیولوژیک و واکنش های شیمیایی ، مواد زاید را به شکل های مطلوب تبدیل می نمایند و آنهارا در وسعت بزرگتری منتشر می سازند .
در حال حاضر این فرآیندهای طبیعی نمی توانند به تنهایی عمل پاکسازی را انجام دهند تاسیسات تصفیه ای طراحی شده توسط مهندس محیط زیست متکی براصول خود پالایی طبیعی هستند در حالیکه فرایند های مهندس با تقویت و بهینه سازی عملیات طبیعی متضمن تصفیه حجم های بیشتری از آلاینده ها با سرعت زیادتری است .
هنگامی که مهندسین به ساخت دودکشهای بلند برای پخش و رقیق ساختن الاینده های هوا می پردازند .
تجهیزات تصفیه برای حذف مواد آلی از فاضلاب را طراحی می کنند .
از مواد شیماییی برای اکسید کردن و رسوب دادن آهن و منگنز در منابع آب آشامیدنی استفاده می کنند ، یا به دفن مواد زاید جامد در زمینها به شکل کنترل شده می پردازند .
در حقیقت اصول مکانیسم های طبیعی کنترل الودگی را با سیستم های مهندسی تطبیق می دهند .
برخی از اوقات مهندس محیط زیست برای تغییر جهت و یا مقابله با فرآیند های طبیعی باید دست به طراحی بزند به عنوان مثال محفظه هایی که برای دفع مواد زاید خطرناک نظیر مواد شیمایی سمی و مواد رادیواکتیو ره کار می روند .
باید این مواد را در محیط زیست کاملا دور افتاده محصور کنند تا از انجام فرآیندهای طبیعی رقیق شدن وانتشار جلوگیری شود .
نقس منحصر به فرد حافظان محیط زیست عبارت است .
از ایجاد پل ارتباطی بین بیولوژی و تکنولوژی از طریق به کار گیری روشهایی که توسط تکنولوژی مدرن مهندسی برای زدودن نخاله های باقیمانده در اثر به کارگیری نامناسب آن تکنولوژی در محیط به جا مانده است در سده کنونی موازنه ظریف بیوسفر در کره ما به هم خورده است و موقعیتی که مادر حال حاضر در آن قرار داریم نتیجه فراموش کردن محدوده های توانایی زمین برای از بین بردن بارهای سنگین الودگی و همچمنین نادیده گرفتن محدودیتهای اعمال از سوی خود پالایی بیوفسفر است .
شناخت هوشیارانه این محدودیتهای طبیعی در کار مهندسین محیط زیست نقش مهمی را ایفا می کند .
مثلا قوانین بقای جرم و انرژی از نابودی آلاینده ها جلوگیری می نمایند وکار و فعالیت دگرگونی بخش مهندسی محیط زیست را محدود می سازند .
بنابراین ، اصول تصفیه مواد زاید .
باید سعی در تبدیل مواد ناخوشایند به دیگر مواد کم خطر کند .
و با استفاده از پخش کردن الاینده ها غلظت آنها را به حداقل برساند و یا با تغلیظ مواد مذکور را از محیط زیست برکنارو دور سازد .
در تمام موارد ، محصولات نهایی تصفیه آب یا هوای آلوده یا دفع جامدات زاید باید با منابع موجود زیست محیطی متناسب و هماهنگ باشد و از توان جذب و هضم هیدروسفر اتمسفر یا لیتوسفر بیرون نباشد .
در مهندسی سازه به راحتی می توان با انتخاب نمودن تیری بزرگتر یا قویتر برای تحمل یک بار سنگین اقدام نمود در حالی که کارشناس محیط زیست برعکس باید ظرفیت یک نهر ، یک توده هوا یا یک قطعه زمین را نیز قبول کند زیرا این ظرفیت ها بندرت تغییر می کند.
عملکرد سردمداران محیط زیست است .
در قبال این محدودیتها با استفاده از تمامی ابزار تکنولوژیک قابل دسترسی برای طراحی کنترل موثر و تجهیزات تصفیه ای مدل سازی شده از روی فرآیند های طبیعی که تاکنون به حفظ بیوسفر ما پرداخته اند .
این بدان معناسب که تنها با هماهنگ ساختن تکنولوژی و محیط طبیعی زیست است که حافظان محیط زیست به اهداف حرفه ای خود امیدوار می شود .
مبحث آلودگی محیط زیست امروزه به صورت واقعیتی ملموسی جلوه گر است که با توجه به توسعه بی رویه شهرها و رشد جمعیت از یک سو و عدم احساس مسئولیت نسبت به مقررات حفظ محیط زیست و همچنمین زمینه نامطلوب کسب اطلاعات مربوط به مسائل فرهنگی زیست محیط از سوی دیگر ، موجب بروز بسیاری از مشکلات اجتماعی اقتصادی – بهداشتی گردیده است .(1) مقدمه مهندسی محیط زیست به شاخه ای از مهندسی اطلاق می شود که ضمن حفظ محیط زیست از خطرات ناشی از تاثیرات زیانبار فعالیت های انسانی ، جمعیت های انسانی را از تاثیرات نا مطلوب عوامل محیط مصون می دارد .
و کیفیت محیط زیست را برای تندرستی و بهزیستی بشر بهبود می بخشد .
چنان که از تعریف مزبور بر می آید .
تاثیر انسان و محیط زیست ناثیری است متقابل و انسان ها در مواردی بر روی محیط تاثیر نامطلوب می گذارند و در موارد زیادی تحت تاثیر آلودگی های محیط زیست قرار می گیرند .
شناخت ماهیت محیط زیست و کنش متقابل انسان و مجیط ، برای شناختع زمینه کار و فعالیت مهندس محیط زیست پیش نیازی ضروری است .
محیط زیست به وجهی ساده آنچه را که احاطه کننده و در بر گیرنده فرد است می توان محیط نامید .
ولی در زمینه مهندسی محیط زیست ، به تعریف خاص و دقیقتری نیاز است .
برای مهندسی محیط زیست ، مفهوم محیط می تواند .
دارای ابعاد جهانی و جامع باشد ، و نیز ممکن است مربوط به محدوده ای موضعی باشد که مشکل خاصی در آن زمینه مورد توجه است و یا مربوط به محیط های محدود از لجاظ محتوایی باشد که ناظر به حجم اندکی از مایع گاز و یا مواد جامد در درون راکتور یک واحد تصفیه است .
در حالت طبیعی شکل های مختلف حیات در زمین در حال تعادل با محیط زیستشان هستند عامل تعیین کننده شماره جمعیت و فعالیت های هر گونه را منابع فابل دسترس آن تشکی می دهند .
تاثیر متقابل گونه های مختلف حیات ، بدین صورت که مواد زاید تولید شده توسط یک گونه منبع غذایی گونه دیگر را تشکیل می دهند .
امری رایج است تنها انسانها هستند که می توانند منابع غذایی را از محیط اطرافشان جمع آوری و آنها را به منابع غذایی مختلف با تنوع بیشتر تبدیل نمایند .
این مهارتها و توانایی ها جمعیت انسانی را قادر ساخته اند که پا از محدودیت های طبیعی ، فراتر بگذارد و به تامین غذا و تغذیه بپردازد .
اما ماهیت و خواص مواد زاید طبیعی و صنعتی که توسط تعداد فزاینده انسان ها وارد بیوسفر می شود در ورای تعادل طبیعی محیط زیست قرار گرفته است .
آلاینده های ناشی از فعالیت های انسان در واحد پذیرش طبیعی محیطی اند .
تاثیر متقابل انسان و محیط زیست در مورد حد بالای آلودگی نسبتا دیر ظاهر شده است .
شاید به این دلیل که جوامع اولیه انسانی روابطی بسیار ابتدایی در جهت تامین نیازهای طبیعی خود با محیط داشته اند و در این رابطه در اشتراک با سایر پستانداران بزرگ قرار گرفته بود .
انسان های اولیه در حد ی نبوده اند که نیازهای مربوط به تمدن پیشرفته را درک نمایند .(1) تاریخچه : انسانهای ابتدایی از منابع طبیعی برای تامین احتیاجات خود از نظر آب ، غذا و پناهگاه به صورت اولیه استفاده می نمودند .
این منابع دست نخورده طبیعی در بیوسفر مستقیما و به اسانی در دسترس بوده اند .
و بقایای زاید تولید شده در اثر استفاده از چنین منابعی عموما یا سازگار با محیط بوده اند و یا به سرعت در محیط زیست جذب و هضم می شده اند .
انسانهای ابتدایی بی انکه در اثر ایجاد دود ناشی از آتش موجب آشفتگی اتمسفر شوند به خوردن غذاهای گیاهی و حیوانی می پرداختند .
حتی پس از پیدایش آتش نیز مقدار نسبتا اندکی دود حاصل می شد که به سرعت در اتمسفر پخش و جذب می گردد .
انسانهای تمدنهای نخستین معمولا از آب همان رودخانه هایی که در آنها استحمام می کردند می خوردند .
و زباله های خود را در آن می ریختند .
هنوز اثرات سوئ این گونه استفاده از رودخانه ها نسبتا اندک بود .
زیرا مکانیسم های طبیعی پاکسازی به سهولت کیفیت آب را بهبود می بخشیدند .
انسانها ی ابتدایی از غارها و سایر پناهگاه های طبیعی به عنوان مسکن استفاده می نمودند .
و یا خانه هایشان را از چوب ، مواد زاید و یا پوست حیوانات می ساختند .
معمولا به ندرت اتفاق می افتاد که انسانهای ابتدایی و جمعیت های کوچ گر مواد زایدی از خود به جای بگذارند .
که توسط اتمسفر ، هیدروسفر یا لیتوسفر قابل جذب و تجزیه سریع نباشد .
این قبیل مواد که با گذشت زمان به سهولت تجزیه نمی شدند .
از نظر گوناگونی و مقدار به اندازه ای اندک بودند که هیچگونه مشکلات قابل ملاحظه به با رنمی آوردند .
تنها هنگامی که بشر دور هم جمع شده و گروههای کمابیش پایداری را تشکیل داد اهمیت تاثیر بر محیط ریست روشن شد در سال 61 بعد از میلاد آتشهای ناشی از پخت و پز وایجاد حرارت چنان مشکلات جدی را از لحاظ آلودگی هوا به وجود آورد که فیلسوف رومی سنکا از بوی بد دودکشهای دور زا شکایت نمود .
در اواخر سده هیجدهم می لادی آب رودخانه های راین و تایمز به قدر آلوده شده بود که ماهیان کوچک طلایی در آن قادر به ادامه حیات نبودند در قرون وسطی نواحی که در آنها مواد غذایی و نیز مواد زاید انباشته شده بودند محل تجمع موشها و مگسها و سایر میکربها گردیدند.
همه علائم ذکر شده اولیه آلودگی تها پیش در آمدی برای آلودگی بیشتر بعدی به شمار می رفتند با ظهور انقلاب صنعتی ، انسانها به توانایی بیشتری در زمینه تامین نیازهای سابق خود نظیر آب ، هوا و غذا و مسکن دست یافتند .
علاوه بر‌آن توجه خود را به نیازهای فراتر ار حداقل زیست معطوف نمدند .
تا اواخر سده نوزدهم و اوایل قرن بیستم اتومبیلها و لوازم منزل و سایر تجهیزات ، غذاهای فرآوری شده و نوشیدنیها به اندازه ای عمومیت یافتند که این تصور را سبب شدند که وسایل و تجهیزات مذکور ضروری و اجتناب ناپذیر ند و تامین همین نیازهای نوین فعالیت عمده جامعه صنعتی را تشکیل داد .
برخلاف نیازهای طبیعی ، که قبلا بدانها اشاره شد .
نیازهای جدید معمولا مستلزم مراحل فرآوری ، ساخت و پالایش و توزیع اند .
و سبب تشکیل پسمانده های پیچیده ای میشوند .
که بسیاری از آنها با طبیعت ، سازگاری ندارند .
و محیط قادر به هضم آنها در کوتاه مدت نیست .
به عنوان مثال یک وسیله مدرن مورد استفاده در منازل یعنی اجاق برقی را در نظر می گیریم .بدنه و المانهای حرارتی از جنس استیل و د سته اهرم بلند کننده از جنس پلاستیک ساخته می شوند .
سیمهای فلزی و عایقهای مصنوعی ممکن است در سیم رابط مورد استفاده قرار می گیرند .
و لاستیک می تواند در پریز برق مصرف شود .
در ارزیابی آلاینده های بوجود آمده در اثر ساخت و عرضه این وسیله ساده خانگی در نظر گرفتن تمامی منابع از جمله استخراج فلزات از معدن ، استخراج و تصفیه نفت ، حمل و نقل مواد مختلف و سپس ساخت ، حمل و فروش محصول نهایی ضروری است .
تاثیر بلقوه در برگیرنده ساخت و استفاده از تجهیزات سنگین مورد نیاز برای استخراج و انجام فرآیند برروی مواد خام مصرفی در اجزای مختلف اجاق برقی در نظر گرفته شود .
سیاهه آلوده کننده می تواند بسیار طولانی شود .
مشکلات مربوط به دفع مواد زاید جامد در هنگام دور انداختن اجاق نیز خود عامل دیگری است که برای سیاهه افزوده می شود .
به عنوان یک قاعده کلی می توان چنین نتیجه گیری کرد که تامین نیازهای طبیعی اولیه گردیده و این پسمانده ها با محیط دارای سازگاری بسیار اندک اند و با سرعت کمتری در محیط جذب و هضم می شوند .
با حرکت جوامع مدرن به سوی پیشرفت بازهم بیشتر ، سیاهه نیازها یا مواد لوکس به وجود آمده جنبی با پیچیدگی زنجیره تولید و مقدار و گستردگی الاینده های تولید شده