Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Транспортная экология

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра: «Организация автомобильных перевозок и дорожного движения»

Контрольная работа

по дисциплине: «Транспортная экология»

Исполнитель: ст. гр. 301518

Овсяная А.М.

Руководитель: Ступенев А.М.

Минск 2013

Содержание

Теоретическая часть

1.1 Основные требования к единой транспортной системе (ЕТС)……...…..3

1.2 Транспорт и окружающая среда. Роль каждого вида транспорта в ЕТС и негативные последствия…………………………………………….……..8

Пути повышения экологической безопасности на автотранспорте…...12
Экология как наука………………………………………………………..20

1.5 Экологический мониторинг………………………………………...……24

Экологическая индикация………………………………………………..27

Терминологический блок

3. Расчёт выброса вредных веществ автотранспортом. 15

3.1. Структура выбросов вредных веществ при работе двигателя. 15

3.2. Методика расчёта вредных выбросов. 16

3.3 Исходные данные для расчёта. 17

4 Методы борьбы с загрязнениями 19

4.1 Защита от вибрации 19

4.2 Методы снижения негативного влияния шума 20

4.3 Защита от электромагнитного облучения 22

4.4 Снижение токсичности отработавших газов двигателей 23

Список использованных источников………………….………………….51

Теоретическая часть

1.1.Основные требования к единой транспортной системе (ЕТС)

ЕТС представляет собой совокупность эффективно взаимодействующих независимо от формы собственности и ведомственной подчиненности видов транспорта – путей сообщения транспортных средств (с производственно – управленческим персоналом), обеспечивающих погрузочно-разгрузочные работы, перевозку людей и грузов с использованием современных прогрессивных технологий в целях наилучшего удовлетворения спроса населения и грузовладельцев на транспортные услуги.

Главной целью государственной транспортной политики является формирование высокоэффективной национальной транспортной системы, призванной обеспечить удовлетворение спроса на перевозки грузов и пассажиров, повышение их безопасности и качества, создание условий для финансового оздоровления предприятий транспорта за счет инвестиционной активности, повышение конкурентоспособности отечественных перевозчиков на внутреннем и внешнем рынке транспортных работ и услуг.

Главной задачей ЕТС должно стать наилучшее удовлетворение потребностей транспортных услуг на основе эффективного взаимодействия этих элементов внутренней среды транспортно – дорожного комплекса с учетом экологичности, надежности, безопасности и социальной справедливости транспортного обслуживания внешней среды.

Очевидно, что высокой эффективности транспортного обслуживания производства можно достичь только в том случае, если проектировать и оптимизировать не отдельные виды сообщений, а всю транспортную сеть, рассматриваемую как единое целое, состоящее из разнородных звеньев, различающихся своими функциями и возможностями. Транспортная сеть предназначается для удовлетворения спроса на перевозки конкретного региона с учетом его структуры. Единый подход позволяет значительно сократить расходы всех ресурсов, в том числе и временные, а также обеспечить максимальную пропускную способность сети при ограничениях на объем используемых ресурсов. Рассмотрение транспортной сети как единого целого позволяет установить:

- рациональное соотношение между всеми видами транспорта на всевозможных направлениях перевозок и

- предотвратить необоснованное дублирование линий различными видами транспорта, что практически неизбежно при изолированном анализе отдельных транспортных систем.

1.2. Транспорт и окружающая среда. Роль каждого вида транспорта в ЕТС и негативные последствия

С точки зрения оценки видов и источников загрязнения окружающей среды транспортом могут рассматриваться два подхода: традиционный, охватывающий только собственно транспортные технологические процессы, и комплексный, включающий весь возможный круг факторов, связанных с транспортом. При традиционном подходе учитывают поступление загрязняющих веществ в биосферу непосредственно в результате функционирования подвижного состава, например, выработавшие газы транспортных двигателей, попадающие в воздух, сброс в воду стоков с судов и т. п. Сюда относят случающиеся время от времени аварии транспортных средств с рассеиванием в биосфере их грузов –токсичных, агрессивных, радиоактивных и прочих веществ. Подобное загрязнение происходит из за технического несовершенства транспортных средств или ошибок персонала. Комплексный подход отличается от традиционного тем, что дополнительно учитывает загрязнение биосферы или ее изменение в результате транспортного строительства и эксплуатации транспортных предприятий, к которым должны отнести ремонтные заводы, депо, базы, гаражи, доки, карьеры, заправочные станции, шпато-пропиточные и асфальтовые заводы, вокзалы, аэропорты и другие постоянные сооружения, включая и транспортные поселки. Во многих странах, и в первую очередь индустриально развитых и густонаселенных, нарастает загрязнение поверхности Земли (включая и плодородные почвы) механическими примесями в виде золы, пыли, шлаков, некондиционных строительных материалов, пустой породы, извлекаемой при добыче минеральных строительных материалов. Такое загрязнение особенно велико в районах размещения крупных транспортных узлов и промышленных предприятий. Большие площади земли заняты свалками отходов.

При сжигании в транспортных и промышленных участках угля, мазута, нефти и других видов топлива, содержащие серу, с продуктами сгорания в воздух выбрасывается, в частности, сернистый ангидрид, который, соединяясь с атмосферной влагой, образует сернистую и серную кислоты, попадающие в конечном счете и в почву, и в воды. Подобные агрегатные вещества оказывают сильное вредное влияние прежде всего на растительный мир, угнетая леса. Скапливаясь в воздухе, они угрожают также животному миру и человеку. В историю экологических вникаем без внимания потому, что на транспорте (и в транспортном машиностроении) в той или иной степени используется ртуть и другие токсичные вещества. Негативный опыт здесь должен послужить серьезным предостережением.

Загрязняющие вещества - вещества, попадающие в окружающую среду вместе с промышленными, сельскохозяйственными и другими процессами, связанными с человеческой деятельностью и способные причинить вред жизни или здоровью человека, животного или растения.

В таком определении почти все вещества промышленного происхождения могут быть отнесены к загрязняющим веществам.

Однако на практике загрязняющие вещества определяются допускаемыми концентрациями по их выбросам.

Автомобильный транспорт. Значительные пространства автодорог, стоянок, автобаз, покрытые асфальтом и бетоном, препятствуют нормальному впитыванию почвой дождевых вод, нарушают баланс грунтовых вод. По причине активного использования соли для борьбы с обледенением городских дорог происходит долговременное засоление почв на обочинах, приводящее к гибели растительности, часть соли смывается поверхностными стоками и загрязняет большие пространства. Автотранспорт – один из самых крупных потребителей воды, используемой для различных технических целей – охлаждения двигателей, мойки автомобилей и т.д.

Самый мощный поток воздействий – загрязнение автотранспортом окружающей среды, в первую очередь воздушного бассейна.

Водные загрязнения включают стоки с автобаз, моек, бензоколонок, дорог, содержащие в больших количествах нефтепродукты, моющие средства, тяжелые металлы и др. Естественно, что воздушные выбросы и стоки загрязняют остальные компоненты природных комплексов.

Железнодорожный транспорт. Хотя железнодорожный транспорт оказывает влияние на общее состояние ландшафта, его интенсивность по сравнению с автомобильным существенно меньше. Это связано с экономным использованием топлива и широкой электрификацией железных дорог.

Железнодорожный транспорт также требует для своих нужд отвода значительных площадей. Значительные площади занимают станции, вокзалы, железнодорожные развязки.

Водопотребление железнодорожного транспорта не уменьшилось с заменой паровозов на тепловозы и электровозы. Это связано в основном с увеличением протяженности сети и объема перевозок.

Загрязнение среды железнодорожным транспортом больше всего ощущается в районах, где эксплуатируются тепловозы. Их отработанные газы содержат до 97% всех токсичных веществ, выделяемых данным видом транспорта. Кроме того, территория вблизи железных дорог загрязняется металлической пылью в результате стирания чугунных тормозных колодок. При промышленных перевозках загрязнителями становятся угольная и рудная пыль, соль, нефтепродукты и др., т.к. происходит их сдувание ветром и утечка из-за некачественного состояния вагонов и цистерн.

Водный транспорт. Несмотря на то что основная среда, испытывающая нагрузки водного транспорта, – реки, озера, моря, его воздействие ощущается и на суше. В первую очередь происходит изъятие земель под речные и морские порты. Их территории загрязняются при погрузочно-разгрузочных работах и ремонте судов. При интенсивном движении судов реальна опасность разрушения береговой линии. Но, конечно, больше всего страдает водная среда.

Основными источниками загрязнений являются судовые двигатели. Вода, используемая при их работе, сбрасывается в водоемы, вызывая тепловое и химическое загрязнения. Кроме того, часть токсичных веществ из отработанных газов также растворяется в воде.

Загрязнение происходит за счет утечки или сброса в акваторию льяльных вод (льял – специальное пространство в трюме). Эти воды содержат большое количество смазочных материалов, остатков нефтяного топлива.

Часто акватории загрязняются веществами, перевозимыми на судах. Особенно опасной является утечка нефти. Поступление в воду значительных количеств нефти связано не только с потерями при транспортировке или авариями, но и с промывкой емкостей танкеров перед очередной загрузкой, а также со сбросом балластных вод (после доставки нефтегрузов танкеры возвращаются пустыми, и для обеспечения безопасности их заполняют балластной водой). Нефтепродукты распределяются по поверхности воды тонкой пленкой, что нарушает воздухообмен, жизнедеятельность водного сообщества на громадных водных площадях, а при авариях танкеров имеет самые катастрофичные последствия для населения акватории.

Воздушный транспорт. Изъятие земель для нужд воздушного транспорта происходит при строительстве аэродромов и аэропортов. Крайне неблагоприятно и шумовое воздействие на людей и животных.

Основные воздействия воздушного транспорта приходятся на атмосферу. Среди токсичных веществ, выбрасываемых при полетах, преобладают оксид углерода, несгоревшие углеводороды, оксиды азота и сажа. Особенность атмосферных загрязнений в том, что токсические вещества распространяются на очень большие пространства.

Трубопроводный транспорт. Воздействия трубопроводного транспорта на окружающую среду по сравнению с остальными видами воздействий могут быть охарактеризованы как незначительные.

Воздействие данного вида транспорта приобретает катастрофические размеры при разгерметизации и разрывах труб, когда нефть или сжиженный газ разливаются на значительные площади.

1.3. Пути повышения экологической безопасности на автотранспорте

1.3.1 Применение альтернативных топлив.

Использование биотоплива, например этанола (этилового спирта) или дизельного топлива (биодизеля), полученного из специально выращенных растений, обычно рассматривают как важный шаг к сокращению выбросов углекислого газа (СО₂) в атмосферу.

Сжатый природный и сжиженный нефтяной газы, а также метанол. В настоящее время единственным путем повышения экологичности автотранспорта является его перевод на природный газ, что обеспечит сокращение вредных выбросов в окружающую среду двигателями автомобилей до уровня, отвечающего жестким европейским нормам.

Водород. Из водорода можно произвести в три раза больше энергии, чем из аналогичного количества бензина.

1.3.2 Совершенствование электромобиля.

Преимущества электромобиля:

- отсутствие вредных выхлопов;

- простота конструкции и управления, высокая надёжность и долговечность экипажной части (до 20—25 лет) в сравнении с обычным автомобилем;

- КПД электродвигателя составляет 90 %—95 %.

1.3.3 Совершенствование ДВС.

К настоящему времени это, прежде всего, топливная экономичность и возможность удовлетворения международным требованиям по экологии. Отлаженность технологии выпуска ДВС обеспечила их низкую удельную стоимость (затраты/кВт энергии). Совершенствование рабочего процесса привело к высокой объемной (массовой) энергоемкости (кВт/кг, кВт/м3). Изыскания многих поколений ученых и инженеров открыли, что у данной конструкции есть неиспользованные резервы для дальнейшего развития и совершенствования конструкции. Например, существенный рост к.п.д. бензиновых двигателей и улучшение экономичности было достигнуто благодаря: переходу на впрыск топлива во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр; использованию наддува.

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 СО₂и О₂загрязнение 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, СН₄и 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;