Çevre biliminin amacı çevreyi ve bileşenlerini anlamak ve çevresel sorunlara çözüm üretmektir. Günümüzde çevre bilimi; çevresel sistemleri, bütünsel, kantitatif ve disilinler arası bir anlayışla inceleyen bir bilim dalı olarak karşımıza çıkmaktadır.

1980’li yıllara gelindiğinde çevrecilik bilinçli bir aşama kaydederek lokal, bölgesel ve stratosferik ozon azalması gibi küresel çevre problemlerine çözüm arayışına girmiştir. İnsanlar ve enstitüler çevresel problemleri çözmek için daha fazla enerji ve para harcamaya başlamışlar ve dünyanın bir sistem olarak nasıl çalıştığını daha iyi öğrenmeye başlamışlardır.

İnsan nüfusundaki en büyük artış 20.yüzyılda gerçekleşmiştir. Nüfus artışı çevresel sorunların anlaşılmasındaki en önemli parametredir. Modern teknoloji ve modern tıptaki gelişmeler, gıda, barınma ve yiyecek kaynaklarındaki artış; ölüm oranlarının azalmasına ve nüfus artışının ivmelenmesine neden olmuştur. Bu durum da nüfusun çevreyi tehdit eden etkenlerden birisi olmasına neden olmuştur. Zira çevresel problemlerin pek çoğu dünya üzerinde yaşayan insan popülasyonunun artan ihtiyaçları doğrultusunda ortaya çıkmaktadır.

Çevresel anlamda en önemli sorulardan bir tanesi dünyanın sürdürülebilir bir şekilde süresiz olarak maksimum kaç insanın yaşaması için uygun bir yer olduğudur. Buradaki maksimum miktar, “taşıma kapasitesi” olarak adlandırılmaktadır. Taşıma kapasitesi, gelecekte de çevrenin aynı miktardaki popülasyonun sürdürülebilirliğini bozmadan yaşamını devam ettirebileceği bir türün maksimum birey sayısıdır.

Enerji en temel haliyle kinetik enerji ve potansiyel enerji olmak üzere 2 ana başlık altında değerlendirilebilir. Enerji bir formdan diğer forma dönüşebilir. Oturur pozisyonda iken potansiyel bir enerjimiz vardır. Sandalyeden kalkıp yürümeye başladığımızda potansiyel enerjimizin bir kısmı kinetik enerjiye dönüşmeye başlar. Kinetik enerji hareket enerjisi iken, potansiyel enerji bir cismin konumundan dolayı sahip olduğu enerjidir. Enerjinin uluslararası kabul edilmiş birimi Joule’dir. Öte yandan kalori ve kilowatt saat enerji için kullanılan diğer birimlerdir.

Petrol, doğal gaz ve kömür gibi yenilenemeyen enerji kaynakları günümüzde dünya enerji üretiminde öncelikli kaynaklardır. Doğalgazın çevreyi daha az kirletmesi nedeniyle enerji üretimindeki payı gün geçtikçe artmaktadır. 2012'de yayınlanan Dünyada Birincil Enerji Tüketiminin Kaynaklara Göre Dağılımı'na göre, dünyanın en çok kullanılan enerji kaynağı petroldür. İkinci sırada kömür, üçüncü sırada doğalgaz gelmektedir.

Atmosferin yere temas eden ve etrafımızı çevreleyen en alt katmanı troposferdir. Gazların en yoğun olduğu katmandır. Hava kirliliği ile ilgili olayların büyük kısmının gerçekleştiği bu katman tüm canlıların direk temas ettiği katmandır. Atmosferi oluşturan gazların %80’i ilk 10 km içindedir.

Hava kirliliği; atmosferde toz, gaz, duman, koku, buhar şeklinde bulunabilecek olan kirleticilerin insan ve diğer canlılar ile eşyaya zarar verici miktarlara yükselmesi olarak tarif edilebilir.

Hava kirleticiler, doğal ve insan kaynaklı (antropojenik) olarak ortama salınmaktadır. Toz fırtınaları, yanardağ patlamaları doğal kaynaklara örnek olarak gösterilebilir. Yakın zamanda (2010 yılında) İzlanda’da gerçekleşen volkan patlaması sonucu atmosfere salınan yoğun külün görüş mesafesini düşürmesi sebebiyle hava trafiği günlerce aksamış, uçuşlar iptal edilmiştir. İnsan kaynaklı hava kirliliği ise katı yakıt yakılması, trafik gibi insan aktivitelerden kaynaklanan kirliliktir.

Sera etkisi en basit ifadeyle yeryüzünden uzaya giden infrared radyasyonunun bazı gazlar tarafından absorlanması nedeniyle oluşan ısınmadır. Bu gazlar; CO2, metan, su buharı, CFCs, ozondur. Bu gazlardan en önemlisi, son yıllarda insan aktiviteleri sonucu atmosferdeki derişimi hızla artan CO2’dir. Bu sebeble yıllık küresel ortalama sıcaklıklar artmakta ve bu da iklimi etkilemektedir.

Ozon tabakası yerden 20 km yüksekte, güneşten gelen yüksek enerjili ışınları tutan ve yerküreye ulaşmasını engellemektedir. Ozon tabakasındaki bozulma nedeniyle yeryüzene yüksek enerjili zararlı ışınlar ulaşmaktadır. Ozon tabakası, çeşitli endüstri dallarında ve spreylerde kullanılan Freon gazları tarafından bozulmaktadır. Bu gazların kullanımı artık yasaktır. Ancak bu gazların atmosferde kalış sürelerinin 100 yıl gibi uzun olması, yasaklansalar bile etkilerini devam ettireceğini göstermektedir. Söz konusu bozulma nedeniyle deri kanseri vakalarında artış görülmüştür.

Kükürt dioksit (SO2): En önemli doğal kaynağı volkan patlamalarıdır. Kentsel ortamlardaki en önemli kaynağı evsel ısınmada kullanılan kömür yakılmasıdır. Endüstriyel bölgelerde ise enerji üretimi amacıyla kömürün termik santrallerde yakılması önemli miktarlarda SO2 gazının atmosphere salınmasına neden olmaktadır. Öte yandan atmosphere salınan SO2 gazı atmosferde girdiği reaksiyonlar sonucu sülfürik asite (H2SO4) dönüşmektedir. Sülfürik asit ise asit yağmurunu oluşturan önemli bir kirleticidir. Asit yağmurları özellikle ormanlara ve tarihi, kültürel varlıklara zarar vemektedir.

Hidrolojik çevrim; yağışı, yer altı suyunu besleyen sızmayı, yüzey sularını besleyen akışı ve suyun atmosphere geri dönüşünü sağlayan terleme- buharlaşma olaylarını içermektedir. Yağış, kar, yağmur gibi tüm yaş çökelme formlarını içerir ve yağış ölçer ile ölçülür.

Su kirliliği, su kalitesinin kötüleşmesi anlamına gelir. Halk sağlığı ya da ekolojik açıdan baktığımızda kirletici, miktarlarındaki tesbit edilebillir bir artışta yaşayan canlıların zarar görmesinde neden olan herhangi bir biyolojik, fiziksel veya kimyasal madde olarak tanımlanabilir.

Evsel atık sular mutfak, banyo tuvalet gibi ortamlarda kullanım sonucu ortaya çıkan ve organik madde, mikroorganizma, azot, fosfor gibi bileşenleri içermektedir. Eğer bu sular arıtılmadan ortama atılırsa sudaki çözünmüş oksijen miktarının azalmasına, bitmesine ve oksijensiz ayrışmaya (anaerobik neden olur). Öte yandan bu sular patojen içermekte ve patojenler de hastalıklara neden olmaktadır. Evsel atık suyun önemli bir kısmı çamaşırların yıkanması sonucu oluşmaktadır ve bu sular deterjan kullanımından dolayı önemli miktarda fosfor içermektedir Fosfor ise ötrafikasyona neden olmaktadır. Ayrıca deterjanların içinde bulunan yüzay aktif maddeler, arıtma tesislerinde köpüklenmeye neden olarak tesis için oksijen kazanma veriminde azalmaya neden olmaktadır.

Son derece çeşitlilik içeren endüstriyel tesislerin atık suları da içerik açısından çeşitlilik göstermektedir. Evsel atık sularla karşılaştırıldığında, endüstriyel atık suların arıtılması daha zordur. Endüstride su 3 kısımda kullanılmaktadır; proseste, proses dışında ve çalışan ihtiyaçları için atık sular.

Nitrat (NO3) ve fosfatlar (PO4) oksijen tüketen alg gibi organizmaların ortamda çoğalmalarına neden olarak balıkların ve diğer su canlılarının ölümüne yol açar. Öte yandan petrol sızıntıları nedeniyle denizler kirlenmekte ve deniz ekosistemi zarar görmektedir. Türleri tehlike altında olan canlılar da olmak üzere, bu tür bir petrol sızıntısını takip eden 6 ay içinde binler mertebesinde canlı (kuşlar, kaplumbağalar, balıklar) hayatını kaybetmektedir.

Biyolojik Arıtma Süreçleri: Atık suların içinde bulunan ve kirletici madde olarak tanımlanan askıda ve çözünmüş halde bulunan kirletici maddelerin mikroorganizmalar tarafından oksijenli (aerobik), oksijensiz (anaerobic) ve fakültetif (kısmen aerobik, kısmen anaerobic) şartlarda parçalanmasıdır. Bu parçalanma esnasında kirleticiler, çevresel açıdan zararsız bileşenleri dönüştürülmektedir.

Toprak kirliliği toprağın toksik ya da insanlar ve diğer canlılar için tehlikeli kimyasallar içermesi sonucu oluşur. Toprak kirliliğinin pek çok zararlı etkisi vardır. Toprak hem hava, hem de su ile temas halinde olduğundan direk ya da dolaylı olarak etkisini gösterebilir.

Topraktan bazı ağır metallerin ayrıştırılması ve geri kazanımı için bazı fiziksel ve kimyasal metodlar geliştirilmiştir. Toprak yıkama olarak adlandırılan bu yöntem tuz gibi zararlı maddelerin giderilmesinde kullanılmaktadır. Belli derinlikteki toprakta bulunan tuz miktarına göre tuzu çözecek su miktarı hesaplanarak topraklara verilmektedir. Bazı yöntemlerde arazi su altında bir süre bırakılarak tuzun çözünmesi sağlanmaktadır.