|
"Ïðèêëàäíàÿ” ýêîëîãèÿ
Ðåôåðàò
Ìîñêîâñêèé èíæåíåðíî–ôèçè÷åñêèé èíñòèòóò (òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò)
îòäåëåíèå ¹2
Êàôåäðà ãóìàíèòàðíûõ äèñöèïëèí
Íîâîóðàëüñê
1997
Ââåäåíèå
Ýêîëîãèÿ â ïåðåâîäå ñ ãðå÷åñêîãî îçíà÷àåò “íàóêà î ÷èñòîì æèëèùå”. Âîçâåäåíèå ýêîëîãèè â ðàíã íàóêè ãîâîðèò î ñåðüåçíîñòè ïîëîæåíèÿ â äîìå ÷åëîâåêà è îñîçíàíèè ýòîãî åãî õîçÿèíîì. Ñìûñë èçó÷åíèÿ äàííîé íàóêè çàêëþ÷àåòñÿ â ïîëó÷åíèè çíàíèÿ, êàê ñîõðàíèòü íàø äîì ÷èñòûì è ïðèãîäíûì äëÿ îáèòàíèÿ â òå÷åíèå äîëãèõ ëåò.
Ïîñêîëüêó “öåëüþ îáðàçîâàíèÿ ÿâëÿþòñÿ íå çíàíèÿ, à äåéñòâèÿ” (Ãåðáåðò Ñïåíñåð), òî àíàëèç ñóùåñòâóþùåãî ýêîëîãè÷åñêîãî ïîëîæåíèÿ è ìåð äëÿ åãî óëó÷øåíèÿ ïðåäñòàâëÿåòñÿ èíòåðåñíîé òåìîé äëÿ ðàññìîòðåíèÿ, ÷òî è áóäåò ïðîäåëàíî â äàííîì ðåôåðàòå.
Ýíåðãåòè÷åñêàÿ ïðîáëåìà
Íàáëþäàÿ çà ðàçâèòèåì ÷åëîâå÷åñêîé öèâèëèçàöèè, ìîæíî ñäåëàòü äîñòàòî÷íî îáîñíîâàííûé âûâîä: íèêîãäà åùå ÷åëîâåê íå èìåë òàêîé âëàñòè íàä ïðèðîäîé, êàê â ïîñëåäíåì ñòîëåòèè äâàäöàòîãî âåêà.  ïðîöåññå ñâîåé ýâîëþöèè ÷åëîâåê ïðàêòè÷åñêè íå çàäóìûâàëñÿ î ïðîáëåìàõ ýêîëîãèè. Ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî ðåøåíèé, èìåâøèõ êàòàñòðîôè÷åñêèå ïîñëåäñòâèÿ ñ òî÷êè çðåíèÿ ýêîëîãèè äëÿ öåëûõ ðåãèîíîâ, ïðèíèìàëèñü â óãîäó ñèþìèíóòíûì ïîëèòè÷åñêèì ëèáî ýêîíîìè÷åñêèì âûãîäàì. Íàïðèìåð, ñòðîèòåëüñòâî ìíîãèõ êðóïíûõ ÃÐÝÑ.
Îäíîé èç íàèáîëåå îñòðûõ çàäà÷, ñòîÿùèõ ïåðåä ÷åëîâå÷åñòâîì â öåëîì, ìîæíî íàçâàòü ýíåðãåòè÷åñêóþ. Ñ êàæäûì ãîäîì ïîòðåáëåíèå ýëåêòðîýíåðãèè è òåïëà âîçðàñòàåò, îòñþäà âîçðàñòàåò è íåîáõîäèìîñòü â ïîòðåáëåíèå âñå áîëüøåãî êîëè÷åñòâà ýíåðãîíîñèòåëåé, ê ÷èñëó íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ ñðåäè êîòîðûõ îòíîñÿòñÿ òàêèå êàê êàìåííûé óãîëü, íåôòü, ïðèðîäíûé ãàç. Ê ñîæàëåíèþ, î÷èñòêà ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ïîäîáíûõ èñêîïàåìûõ è íåâîçîáíîâèìûõ ýíåðãîíîñèòåëåé ñîïðÿæåíà ñî çíà÷èòåëüíûìè òåõíîëîãè÷åñêèìè òðóäíîñòÿìè, ÷òî âëå÷åò çà ñîáîé ïîâûøåííóþ ñòîèìîñòü ôèëüòðàöèè è êàê ñëåäñòâèå, îòêàç îò î÷èñòêè âîîáùå, íàíîñÿùèé êîëîññàëüíûé óùåðá îêðóæàþùåé ñðåäû â ðàéîíàõ, áëèçêèõ ê ïîäîáíûì ýíåðãîñòàíöèÿì.  ñâÿçè ñî ñòîèìîñòíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ïîäîáíîé “äåøåâîé” ýëåêòðîýíåðãèè èíòåðåñíà èíèöèàòèâà çàêîíîäàòåëüíûõ îðãàíîâ øòàòîâ Íüþ–Éîðêà è Ìàññà÷óñåòñà, Àìåðèêà, ïðèíÿâøèõ òàê íàçûâàåìûé çàêîí î âíåøíåì âîçäåéñòâèè íà îêðóæàþùóþ ñðåäó, ñîãëàñíî êîòîðîìó ñàìè ñîîðóæåíèÿ è ïðåäïðèÿòèÿ íå ïëàòÿò çà çàãðÿçíåíèå, îäíàêî, ñòîèìîñòü âîçìåùåíèÿ óùåðáà îò çàãðÿçíåíèÿ âêëþ÷àåòñÿ â ìåõàíèçì îïðåäåëåíèÿ ýêîíîìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ýëåêòðîñòàíöèè [1]. Çàêîí äåéñòâóåò òîëüêî â îòíîøåíèè íîâûõ ñòàíöèé èëè ñîîðóæåíèé, êîòîðûå ñòðåìÿòñÿ ïîëó÷èòü ýíåðãèþ íîâûìè ñïîñîáàìè.
×ëåíû êîìèññèè ïî êîììóíàëüíûì ñîîðóæåíèÿì îòâåðãëè çàìå÷àíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ êîìïàíèé è äàæå ìèíèñòåðñòâà ýíåðãåòèêè ÑØÀ î òîì, ÷òî áîëüøèíñòâî ïðîÿâëåíèé çàãðÿçíåíèÿ îêðóæàþùåé ñðåäû åùå ñëèøêîì ìàëî èçó÷åíû äëÿ òîãî, ÷òîáû ìîæíî áûëî òî÷íî ïîäñ÷èòàòü ðàçìåð óùåðáà.
 ñâîåì ðåøåíèè îäèí èç ÷ëåíîâ ýòîé êîìèññèè ïèøåò: “Âíåøíåå âîçäåéñòâèå íà îêðóæàþùóþ ñðåäó ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðåàëüíûå çàòðàòû, êîòîðûå íåñóò íàëîãîïëàòåëüùèêè è îáùåñòâî â âèäå âîçðîñøèõ çàòðàò íà ìåäèöèíó, à òàêæå ýêîíîìè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ íà ìàòåðèàëüíûå è ïðèðîäíûå ðåñóðñû, ñíèæåíèå óðîâíÿ æèçíè”.
 ñîîòâåòñòâèè ñ çàêîíîì ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî òîííà âûáðîñîâ äèîêñèäà ñåðû, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ãëàâíûì âèíîâíèêîì êèñëîòíûõ äîæäåé, íàíîñèò óùåðá îêðóæàþùåé ñðåäå â ðàçìåðå 1700 äîëëàðîâ ÑØÀ. Òîííà îêñèäà àçîòà ñïîñîáñòâóåò ïðîÿâëåíèþ êèñëîòíûõ äîæäåé è ñìîãà è íàíîñèò óùåðá, ðàâíûé 7200 äîëëàðàì ÑØÀ. Òîííà äèîêñèäà óãëåðîäà, ãëàâíîãî âèíîâíèêà âñåîáùåãî ïîòåïëåíèÿ, ñòîèò îêðóæàþùåé ñðåäå 24 äîëëàðà ÑØÀ.
Ïðàêòè÷åñêèé ýôôåêò ýòèõ öèôð â òîì, ÷òî ïåðâîíà÷àëüíî äåøåâûå âàðèàíòû ïîëó÷åíèÿ ýíåðãèè, íàïðèìåð, ñæèãàíèå óãëÿ, îêàçûâàþòñÿ çíà÷èòåëüíî áîëåå äîðîãèìè.  êà÷åñòâå ïðèìåðà ìîæíî ïðèâåñòè ýëåêòðîñòàíöèþ, ðàáîòàþùóþ íà óãëå, êîòîðóþ ïðåäïîëàãàåòñÿ ïîñòðîèòü â ã. Òàóíòîíå (øòàò Ìàññà÷óñåòñ). Åå äåÿòåëüíîñòü åæåãîäíî áóäåò íàíîñèòü óùåðá îêðóæàþùåé ñðåäå â ðàçìåðå 48,7 ìèëëèîíà äîëëàðîâ, â îñíîâíîì èç–çà îæèäàåìûõ âûáðîñîâ äèîêñèäà óãëåðîäà â ðàçìåðå 1,7 ìèëëèîíà òîíí â ãîä.
Äëÿ ñðàâíåíèÿ, U. S. Wind Power, ïðåäëîæèâøàÿ ïðîäàâàòü ýëåêòðîýíåðãèþ, ïîëó÷åííóþ íà âåòðÿíûõ äâèãàòåëÿõ, ôèðìå Boston Edison, íå áóäåò ïëàòèòü íè÷åãî çà çàãðÿçíåíèå âîçäóõà. Êîìïàíèè, ïðîäàþùèå ñðåäñòâà ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè – òàêèå, êàê óñòàíîâêà âûñîêîýôôåêòèâíûõ ëàìï îñâåùåíèÿ, òàêæå ïîëó÷àò òîë÷îê äëÿ ñâîåãî ðàçâèòèÿ áëàãîäàðÿ íîâîìó çàêîíîäàòåëüñòâó, òàê êàê êîììóíàëüíûå ñîîðóæåíèÿ è ïðåäïðèÿòèÿ áóäóò èñêàòü ïóòè, íå çàãðÿçíÿþùèå ïðèðîäó, ïî ñîêðàùåíèþ ñïðîñó íà ýíåðãèþ. Çàêîí áóäåò òàêæå ñïîñîáñòâîâàòü ðàçâèòèÿ êîìïàíèé, èñïîëüçóþùèõ ïðèðîäíûé ãàç.
Òðàíñïîðòíàÿ ïðîáëåìà
Ó÷èòûâàÿ ïîòðåáíîñòè ÷åëîâåêà â òðàíñïîðòå, ýêîëîãèþ òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ ìîæíî âûäåëèòü îòäåëüíîé ñòàòüåé.  1989 ãîäó â ÑØÀ êàæäûé äåíü íà íóæäû òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ ðàñõîäîâàëîñü îêîëî 11.000.000 áàððåëåé ñûðîé íåôòè (1.738.000.000 ëèòðîâ â äåíü) [2].
Ïî äàííûì íà 1975 ãîä [3], èç 200 ìèëëèîíîâ òîíí ÿäîâèòûõ ãàçîâ, åæåäíåâíî ïîïàäàþùèõ â âîçäóõ, îêîëî 95 ìèëëèîíîâ ïðèõîäèòñÿ íà îòðàáîòàâøèå ãàçû àâòîìîáèëåé. Íàïðèìåð, äâèãàòåëè àâòîìîáèëüíîãî ïàðêà ÔÐÃ â 1970 ãîäó âûáðîñèëè â àòìîñôåðó 3900 òîíí óãàðíîãî ãàçà, 500 òûñÿ÷ òîíí óãëåâîäîðîäîâ, 28 òûñÿ÷ òîíí îêèñëîâ àçîòà, 50 òûñÿ÷ òîíí ñàæè è 6 òûñÿ÷ òîíí ñâèíöîâûõ ñîåäèíåíèé.
 ÔÐà óñòàíîâëåíû äëÿ 1971 ãîäà ñëåäóþùèå íîðìû íà òîêñè÷íîñòü îòðàáîòàâøèõ ãàçîâ:
óãàðíûé ãàç – íå áîëåå 25 ã íà 100 ãðàìì òîïëèâà;
óãëåâîäîðîäû – íå áîëåå 1,5 ã íà 100 ãðàìì òîïëèâà.
Ìîæíî ñðàâíèòü ñ êàëèôîðíèéñêèìè ñòàíäàðòàìè, ãäå ñ 1975 áûëè ââåäåíû ñëåäóþùèå îãðàíè÷åíèÿ:
óãàðíûé ãàç – íå áîëåå 7,5 ã/êì;
îêèñëû àçîòà ïëþñ óãëåâîäîðîäû – íå áîëåå 8,1 ã/êì;
òâåðäûõ ÷àñòèö – 0,625 ã/êì.
Òå æå ñòàíäàðòû ïðåäóñìàòðèâàþò, ÷òî ê 1998 ãîäó 2%, à ê 2003 10% âñåõ àâòîìîáèëåé áóäóò èìåòü íóëåâóþ òîêñè÷íîñòü îòðàáîòàâøèõ ãàçîâ [4].
Äàííûå ñòàíäàðòû ÿâëÿþòñÿ ÷àñòüþ àìåðèêàíñêîé íàöèîíàëüíîé ïðîãðàììû, ïîëó÷èâøåé íàçâàíèå ZEVs (Zero Emission Vehicle). Äàííàÿ ïðîãðàììà ïðåäóñìàòðèâàåò âçàèìîäåéñòâèå è ñîòðóäíè÷åñòâî íà ìåæäóíàðîäíîì óðîâíå. Îñíîâíûìè íàïðàâëåíèÿìè ïî ðàçðàáîòêå ýêîëîãè÷åñêè ÷èñòîãî äâèãàòåëÿ ÿâëÿþòñÿ:
ïðèìåíåíèå êåðàìè÷åñêèõ äåòàëåé â êàìåðàõ ñãîðàíèÿ àâòîìîáèëåé ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû äâèãàòåëÿ – óïðàçäíÿåòñÿ ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ, îáåñïå÷èâàåòñÿ áîëåå ïîëíîå è ýôôåêòèâíîå ñãîðàíèå;
ñîçäàíèå äâóõòàêòíûõ äâèãàòåëåé;
ñîçäàíèå ãèáðèäíûõ óñòàíîâîê òèïà:
òóðáèíà–ýëåêòðîãåíåðàòîð;
äèçåëü–ýëåêòðîãåíåðàòîð;
ýëåêòðîìîáèëåé ñ èñïîëüçîâàíèåì òîëüêî àêêóìóëèðîâàííîé ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèåé;
ïðèìåíåíèå âîçîáíîâëÿåìûõ òîïëèâíûõ ñìåñåé, òàêèõ êàê:
ðàïñîâîå ìàñëî èëè åãî ýôèð;
ýòèëîâûé ñïèðò.
Ìîòîðû (ïî êîíñòðóêöèè íàèáîëåå áëèçêèå ê äèçåëüíûì äâèãàòåëÿì), èñïîëüçóþùèå â êà÷åñòâå òîïëèâà ðàïñîâîå ìàñëî, òàê íàçûâàåìûå Elsbett–ìîòîðû [5], ïðèçíàíû íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûìè äëÿ ñòðàí Çàïàäíîé Åâðîïû. Òåîðåòè÷åñêè, åñëè îäíó ïÿòóþ âñåõ ïîñåâíûõ ïëîùàäåé Çàïàäíîé Åâðîïû èñïîëüçîâàòü äëÿ âûðàùèâàíèÿ ðàïñà, òî ïîëó÷àåìîãî èç íåãî òîïëèâà áóäåò äîñòàòî÷íîãî äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ âñåõ àâòîòðàíñïîðòíûõ íóæä.
Êîíñòðóêòèâíûìè îñîáåííîñòÿìè Elsbett–ìîòîðîâ ÿâëÿåòñÿ çàïàòåíòîâàííûé ïðîöåññ ñãîðàíèÿ DuoTherm, îáåñïå÷èâàåìûé ñïåöèàëüíîé ôîðìîé êàìåðû ñãîðàíèÿ è îñîáûì ðàñïîëîæåíèåì ôîðñóíêè, ÷òî ïîçâîëÿåò íå äîïóñêàòü êîíòàêòà òîïëèâíîé ñìåñè ñî ñòåíêàìè öèëèíäðà.
 ðåçóëüòàòå èñïîëüçîâàíèÿ Elsbett–ìîòîðîâ íà ðåàëüíûõ àâòîìîáèëÿõ áûëè äîñòèãíóòû ñëåäóþùèå ðåçóëüòàòû: àâòîìîáèëü Mercedes–Benz èìååò ðàñõîä 5,5 ëèòðîâ ðàïñîâîãî ìàñëà íà 100 êèëîìåòðîâ, ìàêñèìàëüíóþ ñêîðîñòü – 170 êì/÷. Èçìåðåíèÿ íà ñòåíäå äàëè ñðåäíèé ðåçóëüòàò â 4,9 ë/100 êì. Îñåíüþ 1993 ãîäà ýòîò àâòîìîáèëü ïðèíèìàë ó÷àñòèå â ýêîòóðå Eco Tour of Europe è íà îòðåçêå 2330 êì èçðàñõîäîâàë 88 ëèòðîâ, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ðàñõîäó â 3,78 ë/100 êì.
È âñå–òàêè îäíèì èç îñíîâíûõ äîñòîèíñòâ Elsbett–ìîòîðîâ ñëåäóåò ïðèçíàòü ìèíèìàëüíîå ñîäåðæàíèå òîêñè÷íûõ âåùåñòâ â îòðàáîòàâøèõ ãàçàõ. Ïðè÷èíû ýòîìó ñëåäóþùèå:
êàê è ëþáîé äèçåëü, äàííûé ìîòîð ðàáîòàåò ñ èçáûòêîì âîçäóõà – îòñþäà íèçêîå ñîäåðæàíèå ìîíîîêñèäà óãëåðîäà è íåñãîðàåìûõ óãëåâîäîðîäîâ ÑÍ;
â ðàñòèòåëüíîì ìàñëå íå ñîäåðæèòñÿ ñåðû – äèîêñèä ñåðû íå îáðàçóåòñÿ ïî îïðåäåëåíèþ.
Çàêëþ÷åíèå
Öåëüþ äàííîãî ðåôåðàòà áûëî ïðîäåìîíñòðèðîâàòü íà êîíêðåòíûõ ïðèìåðàõ, ÷òî îäíèì èç ãëàâíûõ ñòèìóëîâ ðàçâèòèÿ ñîâðåìåííîé íàóêè è òåõíèêè ñòàëà ýêîëîãèÿ. Íîâåéøèå èçîáðåòåíèÿ ÷åëîâåêà íàïðàâëåíû íà óðåãóëèðîâàíèå êîíôëèêòà ìåæäó åãî õîçÿéñòâåííîé äåÿòåëüíîñòüþ è îêðóæàþùåé ñðåäîé.
Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü ñëåäóþùåå: èäåàëüíûì âàðèàíòîì ìèðíîãî ñîñóùåñòâîâàíèÿ ïðèðîäû è ÷åëîâåêà áûëî áû èñïîëüçîâàíèå ïîñëåäíèì áûñòðîâîññòàíàâëèâàåìîé ýíåðãèè ñîëíöà è, êàê ñëåäñòâèå, îòêàç îò èñïîëüçîâàíèÿ â êà÷åñòâå ýíåðãîíîñèòåëåé èñêîïàåìûõ ìèíåðàëîâ, íåôòè, ãàçà; ìèíèìèçàöèÿ èëè ïîëíîå èçáàâëåíèå îò îòõîäîâ ïðîìûøëåííûõ ïðîèçâîäñòâ; ïîëíàÿ óòèëèçàöèÿ îòõîäîâ æèçíåäåÿòåëüíîñòè ÷åëîâåêà è òàê äàëåå.
Ôàêòû, óêàçàííûå âûøå, ïîçâîëÿþò íàäåÿòüñÿ, ÷òî èìåííî ýòîìó âàðèàíòó ðàçâèòèÿ áîëüøèíñòâî ñòðàí ìèðà îòäàþò ïðåäïî÷òåíèå.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
Àâòîìîáèëüíàÿ ïðîìûøëåííîñòü ÑØÀ, 1993, ¹3.
Ðåôåðàòèâíûé æóðíàë, 1993, ¹39, 6 “Äâèãàòåëè âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ”.
Ê. Ê. Ïàïîê, Í. À. Ðàãîçèí Ñëîâàðü ïî òîïëèâàì, ìàñëàì, ïðèñàäêàì, ñìàçêàì è ñïåöèàëüíûì æèäêîñòÿì (õèììîòîëîãè÷åñêèé ñëîâàðü): Ñïðàâî÷íèê –Ì.: “Õèìèÿ”, 1975, 392 ñ.
Ðåôåðàòèâíûé æóðíàë, 1993, ¹39, 2 “Äâèãàòåëè âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ”.
Àâòîìîáèëüíàÿ ïðîìûøëåííîñòü ÑØÀ, 1994, ¹3.
Äëÿ ïîäãîòîâêè äàííîé ðàáîòû áûëè èñïîëüçîâàíû ìàòåðèàëû ñ ñàéòàhttp://www.ef.wwww4.com/