पर्यावरण अभियांत्रिकी

पर्यावरण इंजीनियरिंग का विकास

जब से लोगों ने पहली बार इस बात को जाना की उनका स्वास्थ्य और कुशलता उनके पर्यावरण की गुणवत्ता से संबंधित है, तब से उन्होंने पर्यावरण की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए विचारशील सिद्धांतों को लागू करने का प्रयास किया। प्राचीन हड़प्पा सभ्यता ने कुछ शहरों में पुनरावर्ती नालियों का उपयोग किया। रोम वासियों ने बाढ़ से बचने और रोम के महानगर के लिए एक साफ़, सेहतमंद जल आपूर्ति के लिए जलसेतु का निर्माण किया। 15वीं सदी में, बवेरिया ने ऐसा कानून बनाया जिसके तहत क्षेत्र की जल आपूर्ति को संगठित करने वाले एल्पाइन देश के विकास और अवनति पर रोक लगा दी गई।
जल और प्रदूषण और पर्यावरण की गुणवत्ता में तेज़ी से होती व्यापक गिरावट से सम्बंधित व्यापक सार्वजनिक चिंता की प्रतिक्रिया स्वरूप 20वीं सदी की तृतीय मध्यावधि के दौरान यह क्षेत्र एक अलग पर्यावरण विषय के रूप में उभरा. हालांकि, इसकी जड़ें सार्वजनिक स्वास्थ्य इंजीनियरिंग के पूर्व प्रयासों तक फैली है। आधुनिक पर्यावरण इंजीनियरिंग 19वीं शताब्दी के मध्य लंदन में शुरू हुई जब जोसफ बजालगेट्टे ने पहली प्रमुख मल-सुरंग प्रणाली डिज़ाइन की जिसने कोलेरा जैसे जलजनित रोगों की घटनाओं को कम किया। औद्योगिक देशों में पेय जल उपचार और सीवर उपचार ने जलजनित रोगों से होने वाली मौतों की संख्या को काफी कम कर दिया.
कई मामलों में, जैसे-जैसे समाज विकसित हुआ, उन क्रियाओं ने जिनका उद्देश्य उन समाजों के लिए लाभ प्राप्त करना था, उनके दीर्घकालीन प्रभाव हुए जिसने पर्यावरण की अन्य गुणवत्ता का ह्रास किया। एक उदाहरण है द्वितीय विश्व युद्ध के बाद के वर्षों में कृषि कीटों को नियंत्रित करने के लिए डीडीटी (DDT) का प्रयोग. जबकि उससे उत्कृष्ट कृषि परिणाम मिले और फसलों की पैदावार में नाटकीय रूप से वृद्धि हुई, जिसके फल स्वरूप विश्व की भूख को वस्तुत: कम किया गया और मलेरिया भी पूर्व के मुकाबले बेहतर ढंग से नियंत्रित किया जा सका, डीडीटी के प्रभाव के कारण कई प्रजातियां अपने प्रजनन चक्र पर विलुप्त होने की कगार पर पहुंच गई। रेचल कार्सन के "साइलेंट स्प्रिंग" में डीडीटी की कहानी के विशद वर्णन को, आधुनिक पर्यावरण आंदोलन का जन्म और "पर्यावरण इंजीनियरिंग" के आधुनिक क्षेत्र का विकास माना जाता है।
संरक्षण आंदोलन और पर्यावरण को क्षति पहुंचने वाले सार्वजनिक कार्यों को रोकने वाले कानून विभिन्न समाजों में सहस्राब्दियों से विकसित होते रहे हैं। उल्लेखनीय उदाहरण हैं उन्नीसवीं सदी में लंदन और पेरिस में सीवर निर्माण के लिए कानून द्वारा हुक्मनामा और 20वीं सदी में अमेरिका में राष्ट्रीय पार्क प्रणाली का निर्माण.
संक्षिप्त में कहा जाए तो, पर्यावरण इंजीनियरिंग का मुख्य कार्य है रक्षा (और अवनति से), संरक्षण (वर्तमान स्थिति को) और पर्यावरण को बढ़ावा देने के द्वारा सार्वजनिक स्वास्थ्य की रक्षा करना. इसके अलावा वे ऊर्जा के नए रूपों के साथ आगे आते हैं और उसे अधिक प्रभावी बनाने के तरीके तलाश करते हैं। वे लोगों को पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा और उत्पादों की ओर रूपान्तरित करने का प्रयास करते हैं।

पर्यावरण प्रभाव मूल्यांकन और शमन

इस खंड में, इंजीनियर और वैज्ञानिक पर्यावरणीय स्थितियों पर भौतिक, रासायनिक, जैविक, सांस्कृतिक और सामाजिक आर्थिक घटकों पर एक प्रस्तावित परियोजना, योजनाओं, कार्यक्रमों, नीतियों, या विधायी कार्यों के संभावित प्रभावों का आकलन करने के लिए एक प्रणालीगत पहचान और मूल्यांकन की प्रक्रिया का उपयोग करते हैं।
वे यह मूल्यांकन करने के लिए वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग सिद्धांतों को लागू करते हैं कि क्या जल की गुणवत्ता, वायु गुणवत्ता, वास गुणवत्ता, वनस्पति और प्राणीवर्ग, कृषि क्षमता, यातायात प्रभाव, सामाजिक प्रभाव, पारिस्थितिक प्रभाव, ध्वनी प्रभाव, दृश्य (परिदृश्य) प्रभाव आदि पर प्रतिकूल प्रभावों के पड़ने की संभावना है। अगर प्रभावों के पड़ने की संभावना है, तो वे ऐसे प्रभावों को सीमित या रोकने के लिए शमन उपायों को विकसित करते हैं। शमन उपाय का एक उदाहरण हो सकता है पास के क्षेत्र में आर्द्र प्रदेश (वेटलैंड) का निर्माण करना ताकि सड़क निर्माण के लिए आवश्यक वेटलैंड के भरने का शमन किया जा सके यदि सड़क की दिशा बदलना संभव ना हो.
पर्यावरणीय मूल्यांकन के अभ्यास को 1 जनवरी 1970 को शुरू किया गया था जो संयुक्त राज्य अमेरिका में राष्ट्रीय पर्यावरण नीति अधिनियम (NEPA) की प्रभावी तिथि है। उस समय से, 100 से अधिक विकासशील और विकसित देशों ने या तो विशिष्ट अनुरूप कानून की योजना बनाई या अन्यत्र इस्तेमाल किए जाने वाली प्रक्रिया को अपनाया. NEPA संयुक्त राज्य अमेरिका के सभी संघीय एजेंसियों पर लागू होता है।

जल आपूर्ति और उपचार

इंजीनियर और वैज्ञानिक, पीने और कृषि उपयोग के लिए जल आपूर्ति को सुरक्षित करने के लिए कार्य करते हैं। वे जल विभाजक में जल के संतुलन का मूल्यांकन करते हैं और उपलब्ध जल आपूर्ति और उस जल विभाजक में विभिन्न आवश्यकताओं के लिए जरूरी जल, जल विभाजक से जल बहाव के मौसमी चक्र का निर्धारण करते है और विभिन्न ज़रूरतों के लिए वे जल के भंडारण, उपचार और आपूर्ति की प्रणालियां विकसित करते हैं। जल का उपचार, जल की गुणवत्ता जैसे उद्देश्य को अंतिम उपभोग के लिए प्राप्त करने के लिए किया जाता है। पेयजल आपूर्ति के मामले में, जल उपचार को संक्रामक रोग के प्रेषण, गैर-संक्रामक बीमारीयों के जोखिम को कम करने के लिए और एक पीने योग्य स्वाद बनाने के लिए किया जाता है। जल वितरण प्रणालियों को इस प्रकार डिजाइन किया और बनाया जाता है ताकि उपयोगकर्ता की ज़रूरतों जैसे घरेलू उपयोग, अग्नि शमन और सिंचाई को पूरा करने के लिए उपयुक्त जल दबाव और जल प्रवाह प्रदान किया जा सके.

अपशिष्टजल वाहन और उपचार

अधिकांश शहरी और कई ग्रामीण क्षेत्र अब मानव अपशिष्ट को बाह्यगृह, सेप्टिक और/या हनी बकेट प्रणाली के माध्यम से सीधे भूमि पर नहीं छोड़ते, बल्कि ऐसे अपशिष्ट को पानी में जमा करते हैं और सीवर प्रणालियों के माध्यम से घरों से बहा देते हैं। इंजीनियर और वैज्ञानिक इस अपशिष्ट पदार्थ को, जहां लोग रहते हैं और अपशिष्ट उत्पन्न करते हैं वहां से दूर ले जाने के लिए संग्रह और उपचार प्रणाली विकसित करते हैं और इसे वातावरण में मुक्त करते हैं। विकसित देशों में, इस अपशिष्ट को किसी नदी, झील, या समुद्र प्रणाली में मुक्त करने से पहले इसके उपचार और विषहरण के लिए पर्याप्त संसाधनों को लगाया जाता है। विकासशील देश ऐसी प्रणाली विकसित करने हेतु संसाधन प्राप्त करने के लिए प्रयासरत हैं ताकि वे अपने सतही जल की गुणवत्ता में सुधार ला सकें और जल जनित संक्रामक रोग के जोखिम को कम कर सकें.
अपशिष्ट उपचार की कई प्रौद्योगिकी मौजूद हैं। एक अपशिष्ट उपचार ट्रेन में, ठोस और तैरती सामग्री को हटाने के लिए प्राथमिक विशुद्धक शामिल होता है, एक द्वितीयक उपचार प्रणाली जिसमें शामिल है वातन बेसिन जिसके बाद ऊर्णन (फ्लोक्युलेशन) और अवसादन या एक सक्रिय कीचड़ प्रणाली और एक द्वितीयक विशुद्धक, एक तृतीयक जैविक नाइट्रोजन हटाने की प्रणाली और अंततः एक कीटाणुशोधन प्रक्रिया. वातन बेसिन/सक्रिय कीचड़ प्रणाली बैक्टीरिया के विकास द्वारा जैविक पदार्थ को हटाता है (सक्रिय कीचड़). द्वितीयक विशुद्धक पानी से सक्रिय कीचड़ हटाता है। तृतीयक प्रणाली जो, हालांकि लागत के कारण हमेशा शामिल नहीं की जाती, नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटाने के लिए अधिक प्रचलित हो रही है और किसी सतही जल धारा या समुद्र मुहाने में पानी को छोड़ने से पहले उसे कीटाणुरहित करती है।

वायु गुणवत्ता प्रबंधन

इंजीनियर, वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग सिद्धांतों को विनिर्माण और दहन प्रक्रियाओं की डिजाइनों पर लागू करते हैं ताकि हवा के प्रदूषक उत्सर्जन को स्वीकार्य स्तर तक घटाया जा सके. विशिष्ट तत्वों, नाइट्रोजन ऑक्साइड, सल्फर ऑक्साइड, वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (VOC), प्रतिक्रियाशील कार्बनिक गैसों (ROG) और अन्य प्रदूषकों को चिमनी गैसों और अन्य स्रोतों से वातावरण में उत्सर्जन होने से पूर्व हटाने के लिए स्क्रबर, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेसीपिटेटर, उत्प्रेरक कनवर्टर और विभिन्न अन्य प्रक्रियाओं का प्रयोग किया जाता है।
वैज्ञानिकों ने वायु प्रदूषण के फैलाव मॉडलों को विकसित किया है ताकि रिसेप्टर पर एक प्रदूषक के संकेंद्रण या वाहनों से हवा का निकास और औद्योगिक चिमनीयों से गैसों के ढेर के उत्सर्जन का समग्र वायु की गुणवत्ता पर पड़ रहे प्रभाव का मूल्यांकन किया जा सके .
कुछ हद तक, यह क्षेत्र कार्बन डाइऑक्साइड और दहन प्रक्रियाओं से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने की इच्छा को अतिछादित करता है।