Транспортная экология

Так разрабатываются методы повышения к.п.д. существующих ДВС путем создания конструкции регулирования степени сжатия и рабочего объема. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что путем оптимизации степени сжатия и рабочего объема ДВС может быть улучшена эксплуатационная топливная экономичность и обеспечено снижение выброса парниковых газов (СО₂) в условиях городского движения от 20 до 40 %.

Так же предпринимались многочисленные попытки повышения экономичности  ДВС с использованием процесса парообразования  из воды.

1.3.4 Автомобили с комбинированной (гибридной) энергетической установкой (КЭУ).

В качестве основного  источника энергии в таких  автомобилях используется ДВС, а  в качестве пикового ее источника  — тяговая электрохимическая  батарея (ТЭБ) или накопитель (батарея  электрических конденсаторов, сверхкомпактный маховик и т. п.).

 

1.4. Экология  как наука

Экология — это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неорганической природой, о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.

Экология как наука сформировалась лишь в середине прошлого столетия, после того, как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на Земле, об особенностях их образа жизни. Возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и взаимоотношения их со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые заслуживают специального и тщательного изучения.

Экология  подразделяется на:

- общую экологию, исследующую основные принципы организации и функционирования различных надорганизменных систем;

- частную экологию, сфера которой ограничена изучением конкретных групп определенного таксономического ранга.

Общая экология классифицируется по уровням организации надорганизменных систем:

- популяционная экология (иногда называется демэкологией, или экологией населения) изучает популяции — совокупности особей одного вида, объединяемых общей территорией и генофондом.

- экология сообществ (или биоценология) исследует структуру и динамику природных сообществ (или ценозов) — совокупностей совместно обитающих популяций разных видов.

- биогеоценология — раздел общей экологии, изучающий экосистемы (биогеоценозы).

Экосистема  – это сообщество живых организмов и среды обитания, составляющее единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии. А биогеоценоз – это устойчивая, саморегулирующаяся, пространственно ограниченная природная система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда.

Частная экология состоит из экологии растений и экологии животных. Сравнительно недавно оформилась экология бактерий и грибов. Правомерно и более дробное  деление частной экологии (например, экология позвоночных, млекопитающих, зайца-беляка и т.п.).

Относительно принципов деления экологии на общую и частную нет единства во взглядах ученых. По мнению некоторых исследователей, центральный объект экологии — экосистема, а предмет частной экологии отражает подразделение экосистем (например, на наземные и водные; водные подразделяются на морские и пресноводные экосистемы; пресноводные экосистемы, в свою очередь, — на экосистемы рек, озер, водохранилищ и т.д.). Экологию водных организмов и образуемых ими систем изучает гидробиология.

Применяется и деление экологии на:

- аутоэкологию, исследующую взаимоотношения отдельных видов со средой (главным образом с абиотическими факторами);

- синэкологию, изучающую сообщества и биогеоценозы.

 

1.5. Экологический мониторинг

Экологический мониторинг - это комплексная система наблюдения за элементами окружающей среды, контроля и прогноза ее состояния, предполагающая оценку изменений в экосистемах, в том числе связанных с накоплением загрязняющих веществ вследствие деятельности человека.

Экологический мониторинг включает звенья разного  уровня: глобальный (биосферный); национальный, осуществляемый в пределах государства; региональный (геосистемный) — в пределах отдельных  крупных районов; локальный, действующий  в пределах населенных пунктов, промышленных центров, предприятий.

Глобальный мониторинг осуществляется на основе международного сотрудничества. Это система наблюдений за обще планетарными изменениями атмосферы, гидросферы, растительного и почвенного покрова, животного мира. Характеризуемые  показатели — радиационный баланс, тепловой перегрев, глобальные балансы  СО₂ и О₂ загрязнение атмосферы, больших рек и водоемов, глобальное распространение загрязнения почв.

Региональный  мониторинг — система наблюдений на региональном уровне за изменениями окружающей среды в процессе природопользования, особенно в интенсивно осваиваемых районах (его часто называют хозяйственным). Региональный мониторинг осуществляют работники гидрометеорологической, гидрохимической, агрохимической, лесоустроительной, сейсмологической и других служб. Объектами мониторинга служат исчезающие виды растений и животных, агро- и природные экосистемы. Характеризуемые показатели—функциональная структура природных экосистем и ее нарушения, популяционное состояние растений и животных, урожайность сельскохозяйственных культур.

Локальный (биоэкологический), вернее, санитарно-гигиенический  мониторинг предполагает контроль за уровнем содержания в природных средах токсичных для человека загрязняющих веществ. Он включает наблюдения за отдельными изменениями компонентов природной среды в результате воздействия конкретных загрязнителей (загрязнение воздуха, воды, почв под влиянием предприятий, строек, воздействие мелиоративных систем на почвы, растительность).

Таким образом, система мониторингов, необходимая  для учета, анализа, оценки и прогноза изменения состояния природной  среды на различных уровнях, позволяет принимать меры по достижению и сохранению стабильно равновесного состояния жизненной среды.

Целесообразна и эффективна методология экологического мониторинга, включающая использование  данных, собранных на земле (сбор образцов, анализ химическими, спектральными, хроматографическими и другими методами), с воздуха (систематические разведывательные полеты на легких самолетах) и из космоса (передача визуальных, цифровых материалов спутниковыми системами). Для контроля за состоянием природной среды используют оптическую и радиолокационную аппаратуру, с помощью которой можно определить содержание в атмосфере на разных высотах СО, СО₂, СН₄ и др. Для исследования содержания аэрозолей в воздухе используют и лазерные устройства дифференцированного сканирования.

 

1.6. Экологическая индикация

Экологический индикатор  – это признак, свойственный системе  или процессу, на основании которого производится качественная или количественная оценка тенденций изменений, определение  или оценочная классификация состояния экологических систем, процессов и явлений. Важно, чтобы значения индикатора описывали процесс или явление, выходящие за рамки его собственных свойств.

Экологические индикаторы-критерии могут быть нескольких типов.  Природоохранные  индикаторы ориентированы на сохранение компонентной целостности экосистем, биоразнообразия, его местопребывания и т.п.;

 Антропоэкологические - на воздействие на человека, его популяции;

 Ресурсно-хозяйственные - на воздействие на всю систему общество-природа.

 Социо-экономические - на результирующие оценки благополучия экономической системы и качества жизни

 Кроме того, "качественный" индикатор (критерий, параметр и  т.п.) должен иметь достаточно  высокую чувствительность (но не  выше требований отслеживания  процесса) к изменениям, которые  он индицирует надежно поддерживаться, содержать легко доступные данные, быть понятным и принимаемым как юридическая норма управления предполагаемыми пользователями.

Последнее свойство одна из реальных помех на пути реализации принципов индикаторной оценки как  действительного элемента управления. Каким-бы репрезантативным или комплексным не был показатель, отсутствие его нормативного статуса не позволяет его использовать для целеуказаний в программах развития и тем самым сводит все концепции устойчивого или неустойчивого развития в теоритические, декларативные заявления. Индикаторы состояния природных компонентов:

- индикаторы воздействия на ОС;

- социально-экономические индикаторы;

- индикаторы социально-общественных процессов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Терминологический  блок

 

Антропогенные факторы - это совокупность различных воздействий человека на неживую и живую природу.

Экологической популяцией называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

Основным свойством популяций, является то, что они не статичны, а находятся в беспрерывном изменении, в движении, которое существенно  отражается на структурно-функциональной организованности, продуктивности, биологическом  разнообразии и устойчивости системы. Популяционный уровень занимает особое место в системе организации  живой материи.

Отрицательное влияние изменения  качества внешней среды на метаболизм живых организмов получило название "экологической ловушки". Наиболее яркими примерами являются воздействие на физиологические процессы в организме человека метил-ртути (болезнь "Минамэта"), а также влияние некоторых пестицидов, например на нервную систему.

Синэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов, то есть многовидовых сообществ животных, растений и микроорганизмов.

Метаболизм (т.е. обмен веществ и энергии) – набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.

Метаболизм имеет две составляющих - анаболизм и катаболизм. Анаболизм - синтез компонентов клетки (конструктивный обмен). Катаболизм - энергетический обмен, связан с окислительно-восстановительными реакциями, расщеплением глюкозы и других органических соединений, синтезом АТФ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет выброса вредных веществ автотранспортом

3.1. Структура выбросов вредных  веществ при работе двигателя.

Рис. 3.1 – Структура выбросов вредных веществ при работе двигателя

 

3.2. Методика расчёта  вредных выбросов при работе  автотранспорта.

Состав отработавших газов  ДВС зависит от конструкции автомобиля, типа двигателя, вида топлива, технического состояния, режима движения и так  далее, поэтому расчётным путём  достаточно сложно определить загрязнение  атмосферы, следовательно, в практической деятельности часто используются приближённые методы расчёта. Один из методов расчёта выбросов отработавших газов разработан в институте комплексных транспортных проблем. В основу этого метода заложен принцип учёта пробегового выброса токсичных веществ одним автомобилем, по отдельным группам (легковые, грузовые, автобусы) и по типу используемого двигателя (карбюраторный, дизельный).

Данный расчёт позволяет  определить “условный выброс”, который  для получения реальных данных необходимо корректировать в зависимости от различных условий эксплуатации автотранспорта.

Для конкретного рассматриваемого района масса выделенного токсичного вещества j за время τ определяется по формуле:

(3.1)

где М – масса вещества;

i – количество групп автомобилей;

k – тип установленного двигателя;

N_ik – число автомобилей в i-ой группе с двигателем k-го типа за расчётный период, тыс. штук;

l_ik – средний пробег автомобиля i-ой группы с двигателем k-го типа в расчётный период, тыс.км.;

m_jik – пробеговый выброс j-го типа вещества автомобиля i-ой группы с двигателем k-го типа в расчётный период, грамм/км. пробега;

ПR_jik – произведение коэффициентов влияния различных факторов на выброс в данном районе j-го токсичного компонента автомобиля i-ой группы с двигателем k-го типа.

Удельный вес коэффициентов  определяется по формуле:

(3.2)

где k₁ – коэффициент влияния возраста парка;

k₂ – коэффициент влияния режимов движения (по скорости);

k₃ – коэффициент среднегодовой температуры воздуха;

k₄ – коэффициент среднегодовой влажности воздуха;

k₅ – коэффициент атмосферного давления;