مطالب آموزشی مهندسی عمران گرایش محیط زیست
مطالب آموزشی مهندسی عمران – محیط زیست
1-اثر گلخانه ای
2-گرمایش جهانی
3-ضرورت کنترل و تصفیه لجن فاضلاب شهری
4-پارامترهای بیولوژیکی کیفیت آب
5-آلودگی ناشی از روان آب های شهری
6-آلودگي ناشي از فاضلاب هاي شهري و خانگي
7-پدیده باران اسیدی
8-اثرات مستقيم و غير مستقيم آلودگی هوا
9-تقسيم بندي آلاينده ها بر اساس ترکیب
10-آلودگی هوا
1-اثر گلخانه اي
فرآيندي است كه باعث گرم شدن سطح زمين و اتمسفر مي شود. برخي از گازهاي اتمسفري نظير دي اكسيد كربن، بخار آب و متان، با جذب طيف موج بلند منتشر شده از سطح زمين، قادرند تعادل انرژي كره زمين را تغيير داده و اثر گلخانه ای به وجود آوردند.
گازهاي گلخانه اي به طور مؤثر به عنوان یک صافی یک طرفه عمل می کنند، به نور مرئی (امواج کوتاه) اجازه ورود از یک جهت را می دهند، اما از عبور نورهایی با طول موج بلند در جهت مخالف جلوگیري می نمایند، و بدین صورت باعث اثر گلخانه اي و گرمایش جهانی می شوند. بدون اثر گلخانه ای احتمالا بر روی کره زمین حیاتی وجود نداشت، زیرا متوسط درجه حرارت زمین، به جای ۱۵ درجه سانتیگراد به ۱۸- درجه سانتیگراد می رسید.
هنگامی كه انرژي حاصل از خورشيد از اتمسفر عبور مي كند، بخشي از انرژي توسط ابرها و ديگر ذرات اتمسفري به فضا بازتاب يا منعكس مي شود و حدود ۱۹ درصد انرژی موجود توسط ابرها، گازها (مانند ازن) و ذرات در اتمسفر جذب ميشود. حدود ۵۵ درصد انرژي خورشيدي از ميان اتمسفر زمين عبور مي كند و ۴ درصد، از سطح به فضا منعكس ميشود. به طور متوسط، ۵۱ درصد تابش خورشيد به سطح زمين مي رسد. سپس، اين انرژي، منجر به گرم شدن سطح زمين، ذوب برف و يخ، تبخير آب و فتوسنتز گياهي مي گردد. گرم شدن زمين توسط نور خورشيد موجب مي شود كه سطح زمين به عنوان يك تابشگر انرژي در باند موج بلند (گاهي تابش مادون قرمز نامیده می شود)، عمل کند.
با وجود اينكه انتشار انرژي معمولاً به سمت فضاست، ولي فقط بخش كوچكي از اين انرژي واقعا به فضا باز ميگردد و بخش اعظم تابش مادون قرمز بيرون رونده، توسط گازهاي گلخانه ای جذب ميشود. جذب تابش موج بلند توسط اتمسفر باعث مي شود كه انرژي گرمايي اضافي به اتمسفر زمين اضافه شود. مولكولهاي گاز گلخانه اي اتمسفر كه اكنون گرمتر هستند، شروع به تابش انرژي موج بلند در همه جهات ميكنند. بيش از ۹۰ درصد انتشار اين انرژي موج بلند به سطح زمين مي رسد كه بار ديگر توسط سطح جذب ميشود. گرم شدن زمين توسط تابش موج بلند باعث مي شود، سطح زمين بار ديگر تابش كند و چرخه اي كه شرح داده شد، دوباره تكرار شود، تا زماني كه هيچ موج بلندي براي جذب، در دسترس نباشد.
مقدار انرژي گرمايي كه با اثر گلخانه اي به اتمسفر اضافه مي شود، با غلظت گازهاي گلخانه اي در اتمسفر زمين كنترل می شود.
2-گرمایش جهانی
تابش خورشید پیش از عبور از فضا به جو زمین میرسد و بخش بیشتر آن توسط زمین جذب میشود. تقریبا ۴۷ درصد انرژی خورشیدی تابیده شده، توسط سطح آبها و خشکیها جذب می شوند. بررسی ها نشان می دهد زمین پس از گرم شدن و جذب، اشعه مادون قرمز از خود منتشر میکند که بخشی از آن به وسیله گازهاي گلخانه اي موجود در فضا جذب و مجددا توسط این گازها به سطح زمین تابیده می شوند. بخش دیگر نیز از جو عبور کرده و خارج میشوند و این تبادل انرژي باعث پایا ماندن دماي زمین در حد مناسبی می شود.
مشاهدات جهانی بر فراز سطح از اواخر دهه ۱۹۵۰، نشان میدهد که تروپوسفر (بالای ۱۰ کیلومتر) نسبت به سطح به صورت فوق العادهاي گرم شده است، در حالی که استراتوسفر (۱۳-۱۰ کیلومتر) به طور روشنی از ۱۹۷۹ سرد شده است. در حال حاضر کره زمین ۰٫۶ درجه سانتیگراد گرمتر از سال ۱۹۰۰ است. تغییر اقلیم در سال ۱۹۹۵ میلادي، بر تغییرات جهانی حاکی از افزایش دماي کره زمین حدود ۰٫۷ درجه سانتیگراد، از نیمه دوم قرن نوزدهم اشاره نموده است.
این گرماي جهانی سبب افزایش مقادیر جدي و شرایط آب و هوایی بد در دوره هاي نه چندان دور می شود. منظور از پدیده گرمایش جهانی، افزایش طبیعی یا انسان انگیخته در متوسط دماي اتمسفر در نزدیکی سطح زمین است .متأسفانه فعالیت هاي بشري ظاهرا در حال افزایش غلظت گازهاي گلخانه اي در اتمسفر می باشند. از این گازها، بخار آب مهم ترین نقش را در کاهش خروج انرژي به عهده دارد. به طوري که پرتوهاي با طول موج کمتر از ۸ میکرومتر (میکرون) و یا بیشتر از ۱۸ میکرومتر را جذب میکند.
با این وجود انسان مستقیما اثري روي غلظت بخار آب اتمسفر نمی گذارد.گرمایش جهانی البته دلیلی است بر اینکه چرا احتیاج به اجتناب از تولید دی اکسیدکربن وجود دارد. گازهایی شبیه دی اکسیدکربن در داخل اتمسفر بالایی، جائی که آنها به عنوان یک صافی براي نور خورشید عمل می کنند، به اشعه هاي خورشید اجازه عبور می دهند اما از عبور مجدد تشعشع گرما جلوگیري می کنند، همانند آنچه در شیشه اي در داخل گلخانه اتفاق می افتد. نتیجه آن با توجه به این که گلخانه در این مورد تمام دنیاست، بالا رفتن دماست.
3-ضرورت کنترل و تصفیه لجن فاضلاب شهری
فاضلابهای شهری پس از عبور از واحدهای عملیاتی و فرایندهای متعارف عمدتا” به دو بخش پساب و لجن تفکیک می گردند که هر یک برای راهیابی مجدد به طبیعت بایستی کیفیتی مطلوب مطابق با استانداردهای زیست محیطی را دارا باشند. برخلاف پساب های خروجی از تصفیه خانه ها که معمولا” کیفیتی مناسب و مطلوب جهت تخلیه به طبیعت دارند، لجن ها که حاصل تغلیظ آلاینده های موجود در فاضلاب هستند به هیچ وجه به صورت خام و تصفیه شده مجوز ورود به محیط زیست را ندارند.
متخصصین و مهندسین محیط زیست به منظور رهایی از مشکل لجن تولید شده در تصفیه خانه های فاضلاب دو ایده کلی استفاده مجدد و دفع نهایی را پیش رو دارند. در روش استفاده مجدد از حجم آب زیاد و خصوصیات کودی لجن پس از تصفیه و بی خطر سازی برای آبیاری، کوددهی و اصلاح بافت خاک استفاده می شود. در روش دفع نهایی با انجام پیش تصفیه های لازم لجن به عنوان یک ماده دور ریز تلقی گردیده که جهت دفع بایستی کیفیتی مطابق با استانداردهای قابل قبول را داشته باشند. بر این اساس در صورتی که هر یک از مقاصد استفاده مجدد و یا دفع نهایی لجن مورد توجه قرار گیرد عملیات کنترل و تصفیه لجن همواره بایستی به عنوان یکی از ارکان اساسی تصفیه خانه در نظر گرفته شود.
4-پارامترهای بیولوژیکی کیفیت آب
آب محیطی است که هزاران گونه بیولوژیکی، بخشی یا تمام دوران حیات خود را درآن سپری میکنند. میکروارگانیزم ها(باکتری ها، قارچ ها و جلبک ها) کاتالیزورهای زنده ای هستند که امکان انجام برخی از واکنشهای شیمیایی را درآب فراهم می سازند. بخش کثیری از واکنش های شیمیایی مهم، چون واکنش های مواد آلی و فرآیندهای اکسیداسیون واحیاء، از طریق واسطه های باکتریایی انجام می گیرد.
قارچ ها و باکتری ها به جز باکتری های فتوسنتز کننده تحت عنوان ساده‌کنندگان در چرخه غذایی دسته بندی میشوند. ساده‌کنندگان ترکیبات شیمیایی را میشکنند و به انواع ساده تر تبدیل میکنند و به این طریق انرژی لازم برای رشد و سوخت و ساز خود را فراهم میسازند. جلبک‌ها در چرخه غذایی به عنوان تولیدکنندگان دسته بندی میشوند زیرا انرژی خورشید را به صورت انرژی شیمیایی ذخیره می کنند. نیازهای غذایی جلبک ها شامل کربن، نیتروژن، فسفر، گوگرد و مقادیر اندکی از عناصری نظیر سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن و غیره میباشد.
ارگانیزم‌های آبزی از لحاظ اندازه و پیچیدگی از کوچکترین میکروارگانیزم ها تا بزرگترین ماهی ها متنوع هستند. همه اعضای جامعه بیولوژیکی تا اندازه ای بر کیفیت آب تاثیر میگذارند و حضور و یا عدم حضور آنها نیز ممکن است دلیلی بر ویژگی‌های کیفی منبع آبی باشد. ارگانیزم‌ها همچنین عامل اصلی خودپالایی منابع آب می باشند ولی میزان مشارکت ارگانیزم های مختلف در فرآیند مذکور کاملا متفاوت است.
مهم ترین مکانیزم های بیولوژیکی موجود در آب، ارگانیزم‌هایی هستند که در ایجاد بیماری‌ها نقش اصلی را ایفا میکنند. بسیاری از گونه‌های بیماری‌زا قادرند در آب به حیات خود ادامه داده، برای مدت زمان قابل ملاحظه‌ای خواص بیماری‌زایی خود را حفظ نمایند. این ارگانیزم‌های بیماری‌زا که منشا آبی دارند در برگیرنده انواع باکتری‌ها، ویروس‌ها، پروتوزاها و کرم‌های انگلی میباشند.
5-آلودگی ناشی از روان آب های شهری
یکی از منابع آلاینده شهری، روان اب های شهری است. در شهر شیراز عمده سیلاب شهری توسط کانالهای کوچک و لوله های منتهی به رودخانه خشک جمع آوری شده و سپس بدون هیچگونه تصفیه یا احیاء به دریاچه مهارلو انتقال می یابد.
سیلاب های شهری و تاثیرات اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی آن به عنوان یک پدیده طبیعی همچون سایر پدیده ها به مدد برنامه ریزی و مدیریت صحیح، قابل پیش بینی و کنترل می باشد. به طوریکه از یک سو خسارت های آن را می توان به حداقل رسانید و از سوی دیگر با احیای سیلاب شهری بخشی از نیاز به آب را برطرف نمود.
کیفیت سیلاب های شهری تابعی از عوامل مختلف است. در شروع بارندگی، بسیاری از آلودگی های هوا در قطرات باران حل می شوند. همچنین به علت مومنتوم موجود در قطرات باران، از برخورد آنها به سطوح آلوده شهری مثل خیابان ها، پشت بام و نمای منازل فرسایش ایجاد می شود. در نهایت این فعل و انفعالات منشا ایجاد مواد معلق و محلول مختلفی می گردد و به آلوده شدن سیلاب های شهری می انجامد. این سیلاب ها همچنین تاثیر قابل توجهی از نظر فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی بر آب و خاک پذیرنده خواهند داشت.
در اثر جریان سیلاب آلوده شهری و انتقال طیف گسترده ای از آلاینده های مختلف به محیط های آبی و خاکی به صورت معلق و محلول، عدم توازن اکولوژیکی در محیط زیست ایجاد می شود. در بسیاری از تحقیقات انجام شده در محل تزریق سیلاب به زمین مشاهده شده است که کیفیت آبهای زیرزمینی نیز توسط آلاینده های مختلف موجود در سیلاب شهری بدون در نظر گرفتن تمهیدات خاص، تهدید می شود.
در زمینه کنترل آلودگی ناشی از سیلاب شهری همگی بر این باور هستند که بایستی در نزدیکترین محل تولید آلودگی یعنی جایی که آلودگی از سطوح غیرقابل نفوذ شسته می شوند، این آلودگی ها مهار شوند و اجازه حرکت به سمت منابع آب پایین دست یا حوضه های دیگر را نباید داد.
6-آلودگي ناشي از فاضلاب هاي شهري و خانگي
اولين اثر تخليه فاضلاب در آب هاي موجود، كاهش اكسيژن محلول در آنها، كوچ و يا مرگ و مير موجودات آبزي و احتمالأ پيدايش مواد با بوهاي زننده در اثر اكسيداسيون غيرهوازي است. در اثر تخليه فاضلاب، مقدار زيادي مواد مغذي مانند تركيبات ازتي و فسفاتي به آب اضافه خواهند شد. از طرفي ديگر مهم ترين و خطرناك ترين اثر آلودگي ناشي از تخليه فاضلاب ها، ورود عوامل بيماري زا به آب مي باشد كه به شدت آب هاي سطحي و زير زميني را آلوده مي سازند.
فاضلابهاي شهري داراي انواع موجودات ريز، ميكروبها، ويروسها و چند نوع ماده شيميايي معين ميباشد كه عمده ترين آنها آمونياك و نيز مقداري اوره مي باشد. جدا از عواملي كه در بالا به عنوان آلوده كننده آب و نهايتا توليد فاضلاب نام برده شد، آلاينده هاي ديگري نظير آلاينده هاي بيولوژيكي كه از دفع پساب هاي بيمارستاني و مراكز بهداشتي شهري ناشي ميشود، مواد جامد و رسوبات، مواد راديواكتيو، مواد نفتي و آلوده كننده هاي حرارتي(نظير فرودگاه ها) نيز وجود دارد.
از جمله عوارض ناگوار تخليه بي رويه فاضلاب شهر، بالا آمدن سطح آب هاي زيرزميني در منطقه جنوب و جنوب شرقي تهران مي باشد. روي هم رفته فاضلاب خانگي و شهري اصلي ترين منبع آلودگي آب زيرزميني و درياچه و همينطور آلودگي خاك و اراضي كشاورزي مي باشد.
7-پدیده باران اسیدی
باران يا نشت اسيدي هنگامي به وجود مي آيد كه گازهاي متصاعد شده اكسيدهاي سولفور (Sox) و اکسیدهای نیتروژن (NOx) در مجاورت نور خورشيد با بخار آب واكنش شيميايي داده تشكيل تركيبات اسيدي قوي، نظير اسيد سولفوريك و اسید نیتریک می دهند. این ترکیبات همراه با ساير تركيبات آلي و غير آلي به صورت گازهاي حاصل از احتراق و ذرات جامد (نشست خاک) بر زمین فرود می آیند و يا همراه قطرات باران، دانه هاي برف، مه يا شبنم (نشت مرطوب) به سطح زمين می رسند.
متناسب با حساسيت اكوسيستم هايي كه اين نشست ها در آن فرود مي آيند، اثرات نشت اسيدي متفاوت است.
در برخي از نواحي شديداً بافري، تركيبات اسيدي طي سالها بي آنكه افزايش قابل ملاحظه اي در اسيديته سطح آب يا خاك بوجود آورند، مي توانند نشت كنند، اما حين نشت در جاهايي كه به مقدار كم بافري هستند. ميتواند سبب افزايش هاي شديد اسيديته شود. باران اسيدي، خسارات قابل ملاحظه اي به ساختمان ها و بناهاي تاريخي در نواحي بسيار صنعتي بوجود آورده است.
اما این آسیب ها تنها محدود به نواحي صنعتي نمي شود. دودكشهاي بلند، آلاينده ها را به نواحي بالاتر تروپوسفر منتقل مي نمايند؛ جايي كه آلاينده ها چندين روز باقي مي مانند و معمولاً به نقاط دور دست برده مي شوند.
8-اثرات مستقيم و غير مستقيم آلودگی هوا
اثرات آلودگی هوا
مستقيم
- مرگ و مير ناشي از مسموميت هاي تنفسي و بيماري هاي مرتبط؛
- ايجاد بيماري هاي رواني و جسمي مرتبط بيماري هاي ريوي، قلبي، حنجره، چشم و اختلالات خوني و سرطاني؛
- خسارت به فضاي سبز شهري؛
- اختلالات ژنتيكي و انتقال اين آثار به نسل هاي بعدي.
غير مستقيم
- افت توان ابتكار و تفكر؛
- كاهش رشد جسمي كودكان؛
- نارضايتي شهروندان؛
- كاهش تمايل به سرمايه گذاري هاي اقتصادي و فرهنگي؛
- بالا رفتن مصرف آب و مواد شوينده؛
- ايجاد بي رمقي و كم حوصلگي و خستگي مزمن.
9-تقسيم بندي آلاينده ها بر اساس ترکیب
حالات فيزيكي
عوامل موثر در كيفيت هوا به دو گروه بزرگ تقسيم ميشوند: ذرات كه ممكن است مايع يا جامد باشند و گازها. ذرات بدين صورت تعريف شده اند: هر ماده پراكنده اعم از جامد يا مايع كه در آن اجتماع تك تك اجزا بزرگتر از يك مولكول كوچك تنها (تنها با قطر طبیعی ۰٫۰۰۲)
اما کوچکتر از حدود ۵۰۰ میکرومتر است، ذره به شمار مي رود. مونوكسيد كربن و اكسيدهاي گوگرد و نيتروژن نيز مهمترين آلاينده هاي گازي به شمار می روند.
تركيب شيميايي
آلاينده ها اعم از اوليه و ثانويه مي توانند بسته به تركيب شيميايي خود به دو گروه آلي يا معدني تقسيم شوند.
تركيبات آلي حاوي كربن و هيدروژن هستند، و بسياري از آنها داراي عناصري مانند اكسيژن، نيتروژن، فسفر و گوگرد مي باشند. هيدروكربن ها تركيبات آلي هستند كه تنها داراي كربن و هيدروژن هستند. آلدئيدها و كتونها داراي اكسيژن، كربن و هيدروژن هستند.
ساير تركيبات آلي مهم در مورد آلودگي هوا عبارتند از كربوكسيليك اسيدها، الكل ها، اترها و استرها، آمين ها و تركيبات آلي گوگرد دار. موادمعدني موجود در هواي غير آلوده عبارتند از: كربن و مونوكسيد، دی اکسیدکربن، كربنات ها، اكسيدهاي سولفور، اكسيدهاي نيتروژن، ازن، هيدروژن فلورايد و هيدروژن كلرايد
10- آلودگی هوا
آلودگي هوا عبارت است از حضور يك يا بيش از يك آلاينده در هواي آزاد (به عنوان مثال گرد و خاك، دود غليظ، گاز، مه آلوده، بوي نامطبوع، دود يا بخار) به مقدار كافي، با خواص مشخص و تداوم كه مي تواند حيات انسان، گياه يا جانوران و يا اموال انساني را به مخاطره اندازد و يا آن كه به نحو قابل ملاحظه اي در روند درست و مطلوب زندگي يا اموال انساني ايجاد اختلال نمايد.
در تعريف كوتاه ديگري آلودگي هوا را چنين بيان كرده اند: حضور مواد نامطلوب در هوا به مقداري كه بتواند اثرات مضر ايجاد نمايد.
آلودگي هوا در عباراتي ديگر اين گونه تعريف شده است: وجود هر نوع آلاينده اعم از جامد، مايع، گاز يا تشعشع پرتوزا و غيرپرتوزا در هوا به مقدار و در مدت زماني كه كيفيت زندگي را براي انسان و ديگر جانداران به خطر اندازد و يا به آثار باستاني و اموال خسارت وارد آورد.
آلودگي هوا ناشي از سوخت فسيلي خودروها در ايران، به خصوص در شهرهاي بزرگ به ويژه در كلان شهر تهران در وضعيت بحراني و خطرناك به سر مي برد.
آلودگي هوا در تهران در موارد متعددي به حدي رسيده است كه مقامات محيط زيست و مقامات بهداشتي كشور وضعيت آلودگي هوا را خطرناك اعلام كرده و خروج از منزل را براي مردم، خطرناك اعلام كرده اند.
برای دیدن ادامه ی مطالب این مقاله اینجا کلیک کنید.
