Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологическое состояние окружающей среды г. Бейрута и мероприятия по его улучшению

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Амаша Набиль Саид

Введение

Глава 1.

Токсичность автомобильных силовых установок, оснащенных двигателями внутреннего сгорания.

1.1. Содержание токсичных компонентов в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания и их воздействие на окружающую среду.

1.2. Нормативное содержание токсичных компонентов в отработавших газах автомобильных двигателей.

1.3. Оценка состава отработавших газов ДВС.

1.4. Воздействие на окружающую среду множества машин и дорожной сети.

Выводы к главе 1.

Глава 2. 2.Автотранспортные потоки в г. Бейруте и их энергоэкологические характеристики

2.1. Состав и структура парка автомобилей в г. Бейруте

2.2. Локальное моделирования движения автотранспортного потока на дороге

2.3. «Клеточные»функции состояние улично-дорожной сети

Выводы к главе 2.

Глава 3. 3. Расчетно-теоретическое моделирование энергоэкологических характеристик автомобильной силовой установки на нестационарных режимах.

3.1. Методика обработки ездового цикла и многопараметровых характеристик двигателя для получения энергоэкологических характеристик силовой установки.

3.2. Энергоэкологические характеристики одиночной силовой установки автомобиля.

3.3. Снижение содержания токсичных компонентов в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания.

Выводы к главе 3.

Глава 4 Автотранспортные потоки на «клеточной» территории г.Бейрута, их энергоэкологические характеристики и концентрация вредных веществ.

4.1. Энергоэкологические функции состояния «клеток» территории г. Бейрута.

4.2. Состояние атмосферного воздуха и здоровье населения г.Бейрута.

4.3. Мероприятия по снижению загрязнения атмосферного 92 воздуха.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологическое состояние окружающей среды г. Бейрута и мероприятия по его улучшению"

Ежегодно в биосферу поступает большое количество токсичных веществ, значительная часть которых выбрасывается автотранспортом. Продукты сгорания автомобильных ДВС накапливаются в воде, растениях, на сооружениях и в почве. Накопление их в биомассе оказывает вредное воздействие на сельскохозяйственные культуры и растения, при этом снижается эффективность фотосинтеза, приводящая к уменьшению их ежегодного прироста, интенсифицируется усыхание растений или даже их гибель.

Некоторые токсичные вещества, такие, например, как оксиды азота, поглощают естественную фоновую радиацию в ультрафиолетовой и видимой частях спектра атмосферы. Они участвуют в образовании фотохимического тумана (смога), который состоит из фотохимических оксидантов, азона, органических пероксидов, пероксиацетилнитрагов, свободных радикалов, обладающих сильными окислительными свойствами. Эти компоненты, кроме общетоксического воздействия, снижают прозрачность атмосферной среды, вызывают повреждение растительного покрова.

Общеизвестно также, что выбросы с отработавшими газами ДВС NOx способствуют образованию в атмосфере азотной кислоты, которая вызывает коррозию металлов, а также оказывает негативное воздействие на многие другие составляющие, входящие в определение понятия «биосфера».

Автомобильный транспорт играет огромную роль в обеспечении устойчивого развития общества, но одновременно оказывает негативное влияние на окружающую среду. Использование транспортных средств, как в городах, так и в сельской местности, приводит к нарушению экологического равновесия не только в воздушном бассейне, но и на почве. Загрязнение воздуха токсичными компонентами отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) оказывается не только на здоровье человека, но и на ассимиляционных процессах в растениях, что приводит к снижению фотосинтеза и некрозу тканей.

По данным Всемирной организации здравоохранения автотранспорт вносит 40-45% от общего количества вредных выбросов в атмосферу. В крупных городах эта доля существенно увеличивается и, по данным некоторых экспертов, может достигать 70-75%.

В Ливане отсутствуют крупные промышленные предприятия, которые могут быть источником массовых выбросов токсичных веществ в атмосферу. Поэтому основным источником загрязнения окружающей среды является автомобильный транспорт - единственный вид транспорта в Ливане.[27]

По протяженности и плотности, автомобильных дорог и по количеству автомобилей , приходящихся на 1000 человека населения Ливан занимает одно из первых мест в мире. Кроме того, обладая крупнейшими морскими портами(порт Бейрута, Сайда, Триполи и др.), Ливан через свою территорию осуществляет массовые транзитные перевозки грузов.

Очевидно, что проблема негативного влияния автотранспорта на окружающую среду приобретает для Ливана важнейшее значение, которое усиливается наличием в Ливане крупных курортных зон.

В результате войны (с 1975 по 1990 г.) автотранспортный комплекс страны понес большие потери. Быстрый рост национального валового продукта после войны (с 1992 до 1997 г увеличился в 3,1 раза) был невозможен без быстрого роста автомобильного парка. К 2000 году количество автотранспортных средств достигло 1 млн. единиц при шсленности населения 4 млн. человек (1.2 млн. работающих). Рост «томобильного парка осуществлялся путем ввоза в страну подержанных втомобилей производства 1985-1990 г из Европы, преимущественно из ермании.

При отсутствии законодательной экологической базы, отсутствии норм содержания токсичных веществ в ОГ автомобильных двигателей, методов и средств их контроля, а также развитой сети станции обслуживания, неконтролируемый рост парка автотранспортных средств привел к резкому ухудшению экологической обстановки.

В результате в Бейруте и других крупных городах страны (Тир, Сайда, Триполи и др.) в начале 90-х годов стали периодически возникать чрезвычайные ситуации, обусловленные появлением смога калифорнийского типа. Это привело к существенному росту респираторных и сердечнососудистых заболеваний среди населения и к сокращению доходов государства от туризма.

Таким образом, возникла необходимость в разработке правовых и административных мероприятий, направленных на существенное снижение загрязнений окружающей среды. Однако разработка таких мероприятий сдерживается отсутствием в Ливане исследований влияния автотранспортных потоков на окружающую среду. Проведение таких исследований и их результаты могли бы убедительно показать необходимость разработки и введения мероприятий, направленных на снижение загрязнения окружающей среды токсичными компонентами ОГ двигателей внутреннего сгорания.

Данная работа преследовала цель оценить негативное воздействие единичного автомобиля и автомобиля, движущегося в потоке, на окружающую среду. Поскольку основной проблемой для Ливана является предотвращение чрезвычайных ситуаций, вызываемых загрязнением воздушного бассейна и образованием смога, другие негативные воздействия автотранспорта (шум, вибрация, тепловые и электромагнитное загрязнение) в работе не рассматривались.

Для указанных целей было намечена: 1. Провести сравнительный анализ развития улично-дорожной сети и ее 6 нагрузки крупных городов Европы и г.Бейрута.

2. Разработать методику оценки состояния и определить критерии, определяющие плотность и интенсивность движения автотранспортных потоков по улично-дорожной сети г.Бейрута.

3. На основание анализа, моделирования состояний автотранспортных потоков разработать клеточную модель состояния транспортных потоков на территории г.Бейрута и провести анализ функций состояния выделенных «клеток» территории.

4. Разработать методику расчета энергоэкологических характеристик автомобиля и провести сравнительные расчеты при движение по ездовому Европейскому циклу и реальному режиму движения по территории выделенных «клеток».

5. На основании экспериментальных данных и предложенных расчетно-экспериментальных методик оценить энергоэкологическое состояние «клеток» на территории г.Бейрута.

6. Разработка предложения и рекомендаций по снижению экологического ущерба.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Амаша Набиль Саид

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

На основании результатов работы можно сделать следующее заключение.

1. Ежегодно в биосферу поступает большое количество токсичных веществ, значительная часть которых выбрасывается автотранспортом. Для Ливана основным загрязнителем среды обитания является именно этот источник выбросов. Продукты сгорания автомобильных ДВС накапливаются в воде, растениях, на сооружениях и в почве. Накопление их в биомассе оказывает вредное воздействие на сельскохозяйственные культуры и растения. Установлено также, что увеличение городского парка автомобилей за 1990.2000 г.г. четко корреспондируется с ростом заболеваемости населения Бейрута за этот период и, соответственно, с повышением совокупных затрат на медицинское обслуживание населения.

2. Анализ характеристик улично-дорожной сети, плотности дорог и моторизации территории показал, что Бейрут относится к числу городов с наиболее напряженным движением автотранспорта. Плотность дорог в городе достигает 9,5 км/км2, а плотность автомобилей 3000 авт/км2. При таких значениях плотности, движение потоков автомобилей близко к состоянию типа «пробка» . Это в свою очередь приводит к увеличению концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе выше предельно-допустимых значений.

3.Методика, основанная на применении математической модели расчета характеристик состояния улично-дорожной сети, ввиду ограниченной точности краевых и граничных условий не дала удовлетворительных результатов. Это явилось основанием для применения метода клеточно-функционального анализа с выделением для проведения расчетных исследований локальных зон - клеток территория Бейрута, характеризуемых повышенным содержанием вредных веществ в окружающем воздухе.

4. Проведенными расчетами функций состояния территории установлены оптимальные интенсивности потоков автомашин: 4000-5000 авт/час при скорости их движения 40-50 км/ч.

5.Расчетно - экспериментальным методом для Бейрута определены энергоэкологические характеристики среднестатистического автомобиля, оборудованного бензиновым двигателем и дизелем. Установлено, что его экологические характеристики не соответствуют нормам токсичности европейского стандарта. При этом выявлено, что по эмиссии СО, JVOr и СН среднестатистический бензиновый двигатель автотранспорта Бейрута уступает дизелю.

В процессе проведения диссертационной работы были получены следуюпще выводы.

1. На основе проведенного объективного обследования получены реальные показатели улично-дорожных сетей и уровня автомобилизации в Бейруте. Сопоставление результатов статистической обработки этих показателей с данными ведущих европейских стран показало, что Бейрут относится к числу городов с наиболее напряженным движением автотранспорта.

2. Обоснована целесообразность применения метода клеточно -функционального анализа транспортных потоков Бейрута и разработана граф-модель улично-дорожной сети города. На основании проведенных измерений уровня загрязненности атмосферного воздуха и интенсивности транспортных потоков выделены наиболее характерные локальные зоны -модельные клетки территории.

3. С применением модели Гриншильдса проведен анализ функций состояния магистрали и функций состояния клеток для автомобильных потоков, характерных для Бейрута. Установлены оптимальные величины интенсивности движения и скорости потоков в центральных районах города.

4. Предложен расчетно - экспериментальный метод определения параметров работы силовой установки автомобиля, текущих расходов топлива и выбросов токсических веществ, соответствующих рассматриваемому режиму движения автомобиля в условиях любого стандартного ездового цикла, например, европейского.

5. Проведен сравнительный расчетный анализ энергоэкологических характеристик силовой установки автомобиля, оснащенного бензиновым двигателем и дизелем. Анализ осуществлен на режимах движения автомобиля по Европейскому ездовому циклу и при реальных условиях движения по городской магистрали. Установлено, что по этим характеристикам бензиновый ДВС уступает дизелю.

6. Но основание предложенной методики определены энергоэкологические показатели двигателей автомобилей «VW-Гольф», характеристики которых соответствуют характеристикам среднестатистического массового автомобиля автопарка Бейрута.

7. Проведено численное решение уравнения диффузии газов в приземном слое атмосферы, что позволило установить уровни концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе Бейрута.

8. На основе данных проведенного исследования разработаны рекомендации по улучшению экологического состояния окружающей среды в Бейруте, реализация которых позволит существенно снизить негативное воздействие токсичных выбросов автомобилей на среду обитания.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Амаша Набиль Саид, Москва

1. Автотранспортные потоки и окружающая среда -2. Луканин В.Н., Буслаев А. П., Яшина М. В.-М. Инфра-М 2001.

2. Автотранспортные потоки и окружающая среда Луканин В.Н., Буслаев А. П., Яшина М. В.- М. Инфра-М 1998.

3. Сигал И.Я.,Защита воздушного бассейна при сжигании топлива Л.:Недра, 1998.-312с

4. Амбарцумаян В.В., Носов В.И., Тагасов В.И.Экологическая безопасность автомобильного транспорта .М. Научтехлитиздат 1999 г.208с.

5. Трафименко Ю.В. Уменьшение энергопотребления легковых автомобилей. автомобильная промышленность 1988г.№98.Женевский каталог ,1994

6. И.Могилевкин.Мировой транспорт :Время перемен //МЭ и МО. 1999.№8.с59,63

7. Авто-каталог.Мир легковых автомобилей №6 1999/2000-387с

8. Авто-каталог.Мир легковых автомобилей №7 1999/2000-385с

9. Трафименко Ю.В., Воронов Г.И.Б Скворуов Г.И.Методы расчета загрязнения атмосферы крупных городов выбросами автотранспорта СПб.Дейта 1996.

10. Трафименко Ю.В., Буслаев А.П., Луканин В.Н.Модель образования и распространения автомобильных выбросов в атмосферу крупного города Научная конференция по проблемам экологии. МАДИ. 1995.

11. Дербаремдикер А.Д., Луканин В.Н. Разработка концепции и обоснование требований к транспортной технике. Параметры перспективных транспортных систем Рассии.М.МФ ИПТРАН 1994.

12. Трафименко Ю.В., Шелмаков С.В. Оценка токсичности и топливной экономичности автотранспортных средств в ездовых циклах.ВИНИТИ транспорт: наука,техника,управление 1994г.№3.

13. Луканин В.Н., Трафименко Ю.В. Жизненный цикл автомобильных энергоустановк ВИНИТИ. Транспорт: Наука, техника, управления. 1994 №3.

14. Луканин В.Н., Трафименко Ю.В. Проблемы выбора параметров технических средств автомобильного транспорта на перспективу Разработка и внедрение новых технологий на транспорте1. М. ИПТРАН. 1993.

15. Трафименко Ю.В., Ефремов А.В., Фурсов С.Б. Упрощенная методика прогнозирования численности парка автотранспортных средств Совершенствование автомобильных и тракторных двигателей М.МАДИ 1992.

16. Луканин В.Н., Трафименко Ю.В. Методика оценки уровня экологической безопасности АТС. Совершенствование автомобильных и тракторных двигателей М.МАДИ 1992.

17. Луканин В.Н., Трафименко Ю.В., Перспективы снижения загрязнения атмосферного воздуха вредными выбросами автомобильных дизелей. ВИНИТИ. Транспорт: наука,техника, управления .1997.№7

18. Дербаремдикер А. Д. Трафименко Ю.В.Правовое обеспечение экологической чистоты автотранспортных средств. Автомобильная промышленность 1992.№2.

19. Трафименко Ю.В. Обоснование типа силовой установки перспективных автотранспортных средств .Двигателестроение 1988г.№9

20. Горбунов В.В., Патрахальцев Н.Н., Токсичность двигателей внутреннего сгорания .М Издательство Российского университета дружбы народов1998.24. Assafir 09-07-2002 №9243.25. Assafir10-07-2002 №9244.

21. Assafir 25-04-2002 (содержание в.в в воздухе города Бейрута).

22. Assafir 01-05-2002 (рост автомобильных потоков сопровождает рост заболевании).28. Assafir 15-06-02 № 9223.

23. Трафименко Ю.В. Дизели на легковых автомобилях, автомобильная промышленность 1989№6

24. Луканин В.Н., Трафименко Ю.В.Методико оценки перспективности разных типов двигателей автотранспортных средств , автомобильные ДВС М. МАДИ 1986 .

25. Луканин В.Н., Трафименко Ю.В. Оценка эксплуатационных свойств транспортного средства при установки разных типов двигателей. Рабочие процессы и конструкция автотранспортных ДВС.М.МАДИ 1984.

26. Луканин В.Н., Трафименко Ю.В. Снижение экологической нагрузки на окружающую среду при работе автомобильного транспорта. Итоги науки и техники .ВИНИТИ серия: автомобильный и городской транспорт 1996.

27. Луканин В.Н., Трафименко Ю.В. Экологически чистая автомобильная энергоустановка: понятие и количественная оценка. Итоги науки и техники ВИНИТИ серия автомобильный и городской транспорт 1994.

28. Трафименко Ю.В.Оценка вклада автомобильного транспорта в загрязнение атмосферного воздуха. ВИНИТИ. Транспорт : Наука техника управления 1995 №6.

29. Трафименко Ю.В. Обоснование технических требований к энергоустановкам перспективных автомобилей .Проблемы экологии, энергетики, безопасности транспорта, результаты исследований, практика их применения .М. МФ ИПТРАН 1992.

30. Transport research Cost-319. Estimation of pollutant emissions from transport. Final report ot the action. Brussels, 1999,175 p.

31. Дрю Д.Теория транспортных потоков и управления ими. М.: Транспорт, 1972. 424с.

32. Хейт Ф.Математическая теория транспортных потоков. М.: Мир, 1966.

33. Радкевич В.А. Экология . Минск ,1997.

34. Алексеев В.М.,Тихомиров В.М., Фамин С.В. Оптимальное Управления -М.: Наука ,1979.

35. Greenshilds B.D., Shapiro D., Ericken E.L. Traffic Performance at Urban Street Intersections, Technical report, №1 ,pp.73-109. Yale Bureau of Highway Traffic ,1947.

36. Бернацкий В.И. Исследования режимов работы автомобильного двигателя в эксплуатационных условиях // Тр. ин-та двигателей АН СССР. М., 1961.

37. Беляев Ю.К. Об упращенной модели движения без обгона / Изв. АН СССР. Сер. техн. Кибернетика. 1969. №3. С. 17-21.

38. Земля и человечество. Страны и народы. Глобальные проблемы.-М.: Мысль, 1978.

39. Автотранспортный комплекс и экологическая безопасность .//Научно-практическая конференция. -М.: Прима-пресс. 1999.307с.

40. Кузнецов Е.С. Проблемы, методы и результаты обеспечения экологической безопасности : Научно-практическая конференция .-М.: Прима-Пресс . 1999. С. 54-63

41. Бочин JI. А. Охрана воздушного бассейна //автотранспортный комплекс и экологическая безопасность .: Научно-практическая конференция .-М.: Прима-Пресс . 1999. С. 4-9.

42. World Development Report, 1996 . From Plan to Market. Publ. for the World Bank, Oxford Univers. Press., Wash., USA

43. The State of World Population, UNFPA, N.-Y. 1995. P.63-72.i02

44. Белоцерковский O.M., Виноградов А.В., Глазунов А.С. Математическое моделирование динамики развития инфаркта миокарда. Вопросы кибернетики // Биомединформатика и ее приложения / под ред. Виноградова, А.С. Глазунова ,В.И. Шумакова . М., 1998. С. 3-22.

45. Анализ токсичности ОГ дизелей различного назначения. Dieselmotor und Luft.// RFZ . 1997 40, №. 9.P . 392-394.

46. Анализ токсичности ОГ дизелей различного назначения. Dieselmotor und Luft.//RFZ . 1997 40, №. 9.P . 344-347.

47. Экология, охрана природы и экологическая безопасность : Учебн. Пособие для системы повышения квалификации и переподготовки государственных служащих / под общей ред. Проф. В.И. Данилова-Данильяна. -М.: Изд-ваМНЭПУ. 1997. 744 с.

48. U.S. Environmental Protection Agency. Integrated Risk Information System-IRIS . 1995; R. Mendelson/ An economic analysis of air pollution control from coal-fired power plants . Journal of Environmental Economics and Management, Vol.7, 1980.

49. Pollution atmospheniques et affection cardio vasculaires. Quened Philippe, E. Lichegaray Christian . Energ. Sante Serv. Etud. med. 1996. 7. N3. P.429-431.

50. Кипин У., Минцер И., Кристоферсон JI. Зависимость интенсивности промышленных выбросов от развития энергетики в будущем // Парниковые эффект , изменения климата и экосистемы /Под ред. Б Болин, Дж. Ягер, Б.р. Десс -Л.: Гидрометеоиздат. 1989.

51. Еремин В.М., Бадалян A.M. Теория имитационного моделирования транспортных потоков в проектировании дорог и организация движения.// Повышение транспортных качеств автомобильных дорог и безопасности движения .Сб. науч. трудов /МАДИ ,1986, С .3-14.

52. Сильянов В.В. Безопасность транспортных потоков . -М.: Транспорт, 1972.