วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม

วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม (อังกฤษ: Environmental Engineering) เป็นการบูรณาการของหลักการทางวิทยาศาสตร์และทางวิศวกรรมเพื่อปรับปรุงสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ, เพื่อให้มีน้ำ, อากาศ, และที่ดินที่มีสุขภาพดีสำหรับการอยู่อาศัยของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ, และเพื่อทำความสะอาดสถานที่มลพิษ. นอกจากนี้วิศวกรรมสิ่งแวดล้อมยังสามารถถูกอธิบายว่าเป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีประยุกต์ที่พูดถึงประเด็นของการอนุรักษ์พลังงาน, สินทรัพย์และการควบคุมการผลิตของเสียจากกิจกรรมของมนุษย์และสัตว์. นอกจากนี้ มันยังเกี่ยวข้องกับการหาโซลูชั่นที่เป็นไปได้ในด้านสุขภาพของประชาชน, เช่นโรคที่เกิดจากน้ำ (อังกฤษ: waterborne diseases), การดำเนินการตามกฎหมายที่ส่งเสริมสุขอนามัยที่เพียงพอในเขตเมือง, ชนบทและพื้นที่การพักผ่อนหย่อนใจ. มันเกี่ยวข้องกับการจัดการน้ำเสียและการควบคุมมลพิษทางอากาศ, การรีไซเคิล, การกำจัดของเสีย, การป้องกันรังสี, สุขศาสตร์อุตสาหกรรม, ความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม, และปัญหาสุขภาพของประชาชนรวมทั้งความรู้เกี่ยวกับกฎหมายวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม. นอกจากนี้มันยังรวมถึงการศึกษาทั้งหลายเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของโครงการก่อสร้างที่มีการนำเสนอ.
วิศวกรสิ่งแวดล้อมจะศึกษาผลกระทบจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่มีต่อสิ่งแวดล้อม. เพื่อทำเช่นนั้น, เขาดำเนินการศึกษาการจัดการขยะอันตรายเพื่อประเมินความสำคัญของอันตรายดังกล่าว, เขาจะให้ให้คำแนะนำในการบำบัดและการเก็บกัก, และพัฒนากฎระเบียบเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดอุบัติเหตุ. วิศวกรสิ่งแวดล้อมยังออกแบบน้ำประปาเทศบาลและระบบบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม เช่นเดียวกับการพูดถึงปัญหาสิ่งแวดล้อมในท้องถิ่นและทั่วโลกเช่นผลกระทบของฝนกรด, ภาวะโลกร้อน, การสูญเสียโอโซน, มลพิษทางน้ำและมลพิษทางอากาศจากไอเสียรถยนต์และ แหล่งอุตสาหกรรม.
ที่มหาวิทยาลัยหลายแห่ง, วิศวกรรมสิ่งแวดล้อมจะอยู่ในภาควิชาวิศวกรรมโยธาหรือภาควิชาวิศวกรรมเคมีของคณะวิศวกรรมศาสตร์. วิศวกร "โยธา" สิ่งแวดล้อมมุ่งเน้นไปที่อุทกวิทยา, การจัดการทรัพยากรน้ำ, การบำบัดทางชีวภาพ, และการออกแบบโรงงานบำบัดน้ำเสีย. วิศวกร "เคมี" สิ่งแวดล้อม, ในทางตรงกันข้าม, มุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติทางเคมีของสิ่งแวดล้อม, เทคโนโลยีและกระบวนการแยกอากาศและการบำบัดน้ำเสียที่ทันสมัย.
นอกจากนี้วิศวกรมีบ่อยครั้งมากที่ได้รับการฝึกอบรมเฉพาะด้านกฎหมาย (Juris Doctor (JD) ) และพวกเขาใช้ประโยชน์จากความเชี่ยวชาญทางเทคนิคของพวกเขาในการปฏิบัติตามกฎหมายวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม.
เขตปกครองทางกฎหมายส่วนใหญ่ยังกำหนดข้อบังคับด้านใบอนุญาตและการลงทะเบียน.

วิศวกรรมสิ่งแวดล้อมในประเทศไทย

การเรียนการสอนด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม เกิดขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2495 มีการจัดตั้ง แผนกวิชาวิศวกรรมสุขาภิบาล (ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมในปัจจุบัน) คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เปิดสอนวิชาวิศวกรรมสุขาภิบาลในระดับปริญญาโทขึ้นเป็นครั้งแรก โดยมี ศาสตราจารย์ อรุณ สรเทศน์ เป็นผู้นำในการดำเนินการ

การพัฒนา

นับตั้งแต่มนุษย์มีการยอมรับเป็นครั้งแรกว่าสุขภาพและความเป็นอยู่ที่ดีของพวกเขาเกี่ยวข้องกับคุณภาพของสภาพแวดล้อมของพวกเขา, พวกเขาได้ประยุกต์หลักแนวคิดในความพยายามที่จะปรับปรุงคุณภาพของสภาพแวดล้อมของพวกเขา. อารยธรรม Harappan โบราณได้ใช้ท่อระบายน้ำรุ่นแรก ๆ ในบางเมือง. ชาวโรมันได้สร้างท่อน้ำที่เรียกว่า aqueducts เพื่อป้องกันภัยแล้งและเพื่อสร้างแหล่งน้ำที่สะอาดและเป็นประโยชน์ต่อสุขภาพสำหรับเมืองหลวงของกรุงโรม. ในศตวรรษที่ 15, แคว้นบาวาเรียสร้างกฎหมายที่จำกัดการพัฒนาและการลดเกรดของประเทศแถบเทือกเขาแอลป์ที่ผลิตแหล่งน้ำประปาของภูมิภาค.
สาขาวิชานี้โผล่ขึ้นมาเป็นสาขาด้านสิ่งแวดล้อมที่แยกต่างหากในช่วงกลางที่สามของศตวรรษที่ 20 ในการตอบสนองต่อความกังวลของประชาชนอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับน้ำและมลพิษและความเสื่อมโทรมของคุณภาพสิ่งแวดล้อมอย่างกว้างขวางที่เพิ่มมากขึ้น. อย่างไรก็ตามรากของมันขยายกลับไปยังความพยายามในช่วงต้นในวิศวกรรมสุขภาพของประชาชน. วิศวกรรมสิ่งแวดล้อมที่ทันสมัยเริ่มต้นขึ้นในกรุงลอนดอนในกลางศตวรรษที่ 19 เมื่อโจเซฟ Bazalgette ได้ออกแบบระบบท่อน้ำทิ้งหลักระบบแรกที่ลดอุบัติการณ์ของโรคที่เกิดจากน้ำเช่นอหิวาตกโรค. การแนะนำให้มีการบำบัดน้ำดื่มและระบบบำบัดน้ำเสียในประเทศอุตสาหกรรมทั้งหลายได้ช่วยลดโรคอันเกิดจากน้ำจากสาเหตุหลักของการเสียชีวิตให้กลายเป็นสิ่งเกิดได้ยาก.
ในหลายกรณี, เมื่อสังคมเจริญเติบโตขึ้น, การกระทำหลายอย่างที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้บรรลุผลประโยชน์ให้กับสังคมเหล่านั้นได่ส่งผลกระทบหลายอย่างในระยะยาวซึ่งเป็นการลดคุณภาพของสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ. ตัวอย่างหนึ่งก็คือการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางของยาฆ่าแมลง DDT เพื่อควบคุมศัตรูพืชทางการเกษตรในช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่สอง. ขณะที่ผลประโยชน์ทางการเกษตรมีผลที่โดดเด่นและผลผลิตพืชได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก, สิ่งนี้ได้ลดความอดอยากของโลกลงอย่างมาก, และโรคมาลาเรียได้ถูกควบคุมได้ดีขึ้นกว่าที่เคย, สายพันธุ์จำนวนมากได้หมิ่นต่อการสูญพันธุ์เนื่องจากผลกระทบของดีดีทีในรอบการสืบพันธุ์ของพวกมัน. เรื่องราวของดีดีทีที่ได้ถูกบอกเล่าอย่างเต็มตาในหนังสือของราเชล คาร์สันเรื่อง "ฤดูใบไม้ผลิที่เงียบ" (1962) ได้ถือเป็นจุดกำเนิดของการเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมและการพัฒนาสมัยใหม่ของสาขาที่ทันสมัย​​ของ "วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม".
การเคลื่อนไหวต่าง ๆ ของการอนุรักษ์และกฎหมายมากมายที่จำกัดการกระทำของประชาชนที่จะเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมได้รับการพัฒนาขึ้นโดยสังคมต่าง ๆ มาเป็นพันปี. ตัวอย่างที่โดดเด่นได้แก่กฎหมายทั้งหลายที่กำหนดให้การก่อสร้างท่อระบายน้ำในกรุงลอนดอนและกรุงปารีสในศตวรรษที่ 19 และการสร้างระบบอุทยานแห่งชาติสหรัฐในต้นศตวรรษที่ 20.

การจัดการขยะของแข็ง

การจัดการขยะของแข็งคือการเก็บรวบรวม, การขนส่ง, การแปรรูปหรือการกำจัด, การจัดการ, และการเฝ้าระวังของวัสดุขยะของแข็ง. ขยะของแข็งมักจะเกี่ยวข้องกับวัสดุที่ผลิตโดยกิจกรรมของมนุษย์โดยทางตรงหรือโดยทางอ้อม, และกระบวนการจะดำเนินการโดยทั่วไปเพื่อลดผลกระทบต่อสุขภาพ, สภาพแวดล้อม, หรือความสวยงาม. การจัดการของเสียเป็นการปฏิบัติที่แตกต่างจากการฟื้นฟูทรัพยากร, ซึ่งจะมุ่งเน้นไปที่การชะลออัตราของการบริโภคทรัพยากรธรรมชาติ. การจัดการของเสียถือว่าวัสดุทั้งหมดเป็นระดับเดียวกัน, ไม่ว่าจะเป็นของแข็ง, ของเหลว, ก๊าซ, หรือสารกัมมันตรังสี, และวัตถุประสงค์คือเพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตรายของแต่ละชนิดด้วยวิธีการที่แตกต่างกัน.

การประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อมและการบรรเทาผลกระทบ

บทความหลัก: การประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
นักวิทยาศาสตร์มีรูปแบบกระจายมลพิษเพื่อประเมินความเข้มข้นของสารมลพิษที่ตัวรับอันหนึ่งหรือผลกระทบต่อคุณภาพอากาศโดยรวมจากไอเสียรถยนต์และไอเสียจากการปล่อยก๊าซอุตสาหกรรม ไม่มากก็น้อย ข้อมูลนี้จะคาบเกี่ยวกับความปรารถนาที่จะลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ ที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากกระบวนการเผาไหม้ ประยุกต์ใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์เพื่อประเมินว่ามีแนวโน้มหรือไม่ส่งผลกระทบในทางตรงกันข้ามต่อคุณภาพน้ำ คุณภาพอากาศ คุณภาพที่อยู่อาศัย คุณภาพของพืชและสัตว์ กำลังการผลิตทางการเกษตร ผลกระทบต่อการจราจร ผลกระทบทางสังคม ผลกระทบต่อระบบนิเวศ ผลกระทบทางเสียง ผลกระทบภาพ (ภูมิทัศน์) ฯลฯ หากคาดว่าจะมีผลกระทบ ก็จะพัฒนามาตรการบรรเทาผลกระทบเพื่อ จำกัดหรือป้องกันผลกระทบดังกล่าว ตัวอย่างหนึ่งของมาตรการบรรเทาผลกระทบก็คือการสร้างพื้นที่ชุ่มน้ำในสถานที่ใกล้เคียงเพื่อลดการเติมน้ำในพื้นที่ชุ่มน้ำที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาถนนถ้ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะเปลี่ยนเส้นทางถนน
ในสหรัฐอเมริกา, การปฏิบัติในการประเมินด้านสิ่งแวดล้อมได้เริ่มอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 1 มกราคม 1970, ซึ่งเป็นวันที่มีผลการดำเนินการของ'นโยบายสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ (NEPA) '. ตั้งแต่นั้นมา, ประเทศที่กำลังพัฒนาและพัฒนาแล้วมากกว่า 100 ประเทศได้วางแผนกฎหมายที่คล้ายกันเป็นการเฉพาะหรือได้นำวิธีการจากที่อื่นมาใช้. NEPA มีผลบังคับใช้กับหน่วยงานของรัฐบาลกลางในประเทศสหรัฐอเมริกา.

แหล่งจ่ายน้ำและการบำบัด

วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อความปลอดภัยของแหล่งน้ำเพื่อการอุปโภคบริโภคและการใช้ในการเกษตร. พวกเขาประเมินความสมดุลของน้ำในลุ่มน้ำและกำหนดแหล่งน้ำที่พร้อมใช้, น้ำที่จำเป็นสำหรับความต้องการที่หลากหลายในลุ่มน้ำนั้น, วงจรฤดูกาลของการเคลื่อนไหวของน้ำผ่านลุ่มน้ำและพวกเขาก็พัฒนาระบบเพื่อจัดเก็บ, บำบัด, และการนำน้ไปใช้ในงานต่าง ๆ. น้ำจะได้รับการปฏิบัติเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ต่าง ๆ ของคุณภาพน้ำสำหรับการใช้ส่วนปลาย. ในกรณีแหล่งน้ำดื่ม, น้ำจะได้รับการบำบัดเพื่อลดความเสี่ยงของการแพร่กระจายของโรคติดเชื้อ, ความเสี่ยงของโรคไม่ติดเชื้อ, และเพื่อสร้างรสชาติของน้ำให้น่าดื่ม. ระบบการแจกจ่ายน้ำจะได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นเพื่อให้มีแรงดันน้ำที่และอัตราการไหลเพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ปลายทางที่แตกต่างกันเช่นการใช้ในพื้นที่, การดับเพลิง, และการชลประทาน.

การบำบัดน้ำเสีย

มีเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียจำนวนมาก. ขบวนการของการบำบัดน้ำเสียอาจประกอบด้วยระบบทำความสะอาดเบื้องต้นเพื่อแยกเอาวัสดุที่แข็งและลอยน้ำได้ออก. ระบบบำบัดรองประกอบด้วยอ่างเติมอากาศ, ตามด้วยการจับตัวเป็นก้อนและการตกตะกอนหรือระบบทำให้เป็นตะกอนและระบบทำความสะอาดที่สอง, ระบบกำจัดไนโตรเจนชีวภาพขั้นที่สามและขั้นตอนการฆ่าเชื้อครั้งสุดท้าย. อ่างเติมอากาศ/ระบบทำให้เป็นตะกอนขจัดสารอินทรีย์โดยการเลี้ยงแบคทีเรีย (ตะกอนที่ถูกทำขึ้น). ระบบทำความสะอาดที่สองจะขจัดตะกอนที่ถูกทำขึ้นนี้ออกจากน้ำ. ระบบที่สาม, แม้ว่าอาจจะไม่รวมอยู่ด้วยเสมอเนื่องจากค่าใช้จ่าย, เป็นที่แพร่หลายมากขึ้นในการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสและการฆ่าเชื้อในน้ำก่อนที่จะปล่อยลงแหล่งน้ำบนผิวดินหรือมหาสมุทร.

การจัดการมลพิษทางอากาศ

นักวิทยาศาสตร์มีรูปแบบกระจายมลพิษ (อังกฤษ: air pollution dispersion models) เพื่อประเมินความเข้มข้นของสารมลพิษที่ตัวรับอันหนึ่งหรือผลกระทบต่อคุณภาพอากาศโดยรวมจากไอเสียรถยนต์และไอเสียจากการปล่อยก๊าซจากปล่องไฟ (อังกฤษ: flue gas stack) อุตสาหกรรม. ไม่มากก็น้อย, ข้อมูลนี้จะคาบเกี่ยวกับความปรารถนาที่จะลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ ที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากกระบวนการเผาไหม้.

สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม

สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐ (อังกฤษ: U.S. Environmental Protection Agency (EPA) เป็นหนึ่งในหลายหน่วยงานที่ทำงานร่วมกับวิศวกรสิ่งแวดล้อมเพื่อแก้ปัญหาที่สำคัญ. องค์ประกอบที่สำคัญของภารกิจของ EPA คือการปกป้องและปรับปรุงคุณภาพของอากาศ, น้ำ, และสิ่งแวดล้อมโดยรวมในอันที่จะหลีกเลี่ยงหรือบรรเทาผลกระทบของที่เป็นอันตราย.