Ecologie Generala Curs SS2008

1

© Ildiko Tulbure/UAB, 2008

Ecologie generalacurs

sem. II al anului univ. 2008

Ildiko Tulbure, conf. dr. ing. habil. (D)Universitatea "1 Decembrie 1918”, Alba Iulia

E-mail: [email protected]


Continutul cursului

1. Scopul si obiectivele cursului2. Problematica globala si conceptul dezvoltarii durabile3. Notiuni generale legate de ecologie4. Dinamica populatiei5. Sisteme energetice, resurse si efecte ale utilizarii lor6. Modelarea sistemelor ecologice7. Poluarea mediului si tehnici de protectie8. Monitorizarea si evaluarea mediului, indicatori de

mediu, studii de impact ecologic9. Concluzii finale

data: 05.03.2008

2


Bibliografie:• Tulbure, I.: Ecologie generala, foliile de curs, SV, UAB, 2008

• Tulbure, I.: Technikbewertung (Ingineria mediului), curs, Institutul pentru Mecanica Tehnica, Universitatea Tehnica Clausthal, 2008

• Tulbure, I., 1997: Zustandsbeschreibung und Dynamikumweltrelevanter Systeme (Descrierea starii si dinamicii sistemelorde mediu). Teza de doctorat. Clausthal-Zellerfeld. Germania,Editura Papierflieger. Seria CUTEC-Schriftenreihe; Nr. 25

• Jischa, M., F:, 2005: Herausforderung Zukunft (Descoperireaviitorului); Editura Spektrum, Heidelberg, Germania

• Schiopu, Dan, 1997: Ecologie si protectia mediului, EDP, Bucuresti

• Club of Rome: http://www.clubofrome.org• Diverse manuale de ecologie generala


1. Scopul si obiectivele cursului• Ecologia este stiinta care se ocupa cu studiul interactiunilor dintre

vietuitoare si mediul lor inconjurator.• Scopul cursului: cunoasterea fenomenelor legate de ecologie, adica de

interactiunea dintre vietuitoare si mediul lor ambient si factorii de influenta, cum ar fi conditiile naturale, poluarea mediului.

• Obiectivele cursului: – explicarea notiunilor de baza referitoare la ecologie si ecosisteme– analiza factorilor care determina problematica globala– explicarea conceptului dezvoltarii durabile– prezentarea catorva notiuni de modelare integrativa si simulare– prezentarea notiunilor legate de monitorizarea factorilor de mediu– prezentarea metodelor de evaluare a calitatii mediului– analiza unor tehnici de protectie a mediului

3



Cap. 2. Problematica globala si conceptul dezvoltarii durabile

2.1. Problematica globala2.2. Dezvoltarea durabila

Data: 12.03.2008


2.1. Problematica globala

- A aparut ca si concept definit in anii `70 de organizatia mondiala „Clubul de la Roma“ sub denumirea de „world problematique“.- Prima data s-a mentionat acest concept in anul 1972 in primul raport al Clubului de la Roma „Limitele cresterii“ („Limits to Growth“).- De atunci se rediscuta anual problematica globala, evidentiind elementele cele mai stringente ale problematicii globale si posibilele solutii existente.- Problematica globala este un rezultat al dezvoltarii activitatilor industriale si tehnologiilor, fara a lua in considerare posibilele efecte negative, in special asupra mediului si asupra societatii.

4


Problematica mondiala „World Problematique“definita de Clubul de la Roma (www.clubofrome.org)

• Cresterea disproportionata a populatiei• Cresterea cons. de energie si resurse• Poluarea mediului inconjurator• Saracia• Sansa inegala pentru educatie in lume• Sansa de dezvoltare inegala in lume• Schimbarea valorilor in societate • Societatea informationala• Globalizarea si guvernarea• Situatia locurilor de munca • Tehnologii noi• Dominatia noii ordini econ.-finaniciare

Definirea proble-maticii “regio-nale” considerand aceste elemente, dar cu pondere diferita:

- plan regional

- plan local

- plan sectoral


Varianta nou discutata a problematicii globale in cadrul forumului tt30 a Clubului de la Roma esteWeb of the Problematique (www.clubofrome.org/tt30),avand principalele elemente:

Acces inegal la bunuri, informatii si tehnologii

Lipsabunei guvernari

Conflicte ale sistemelorde valori

5


2.2. Dezvoltarea Durabila

Societate Mediu/ Ecologie

Tehnica/ Economie

Dezvoltarea durabila

Strategii de aplicare

concreta?

Problematica mondiala

Probleme „vechi“

Probleme „noi“

Crest. cons. de energie si res.

Poluarea mediului

Cresterea populatiei


Dezvoltarea durabila (DD) – Definitie si istoric

"Sustainable development means the ability of humanity toensure that it meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs."

(Raportul Brundtland, 1987)---------------------------------------------------------------------------------• Controversat discutat la Conferinta de la Rio in 1992 pentru

Mediu si Dezvoltare – documentul final „Agenda 21“• Protocolul de la Kyoto din 1997 cu privire la reducerea emisiilor

de CO2.• Conferinta Rio+10 de la Johannesburg din 2002• WSIS pentru „Societatea Informationala si Dezvoltarea

Durabila“: - prima faza: la Geneva dec. 2003 - a doua faza: la Tunezia noi. 2005

6


Institutionalizare• La nivel global: Commission on Sustainable Development (CSD) –

la ONU din 1995• La nivel european: Committee for Sustainable Development of the

European Commission din 1996• La nivel national: Comisia Prezidiala pentru Dezvoltare Durabila (pe

langa Presedentie ) din 2002, Biroul Roman al Programului UNDP alONU (National Centre for Sustainable Development) a elaborat Strategia Nationala de Dezv. Durabila (in 2001) si lucreaza la o noua versiune, revizuita dupa integrarea Romaniei in UE.

• La nivel regional: inca nu exista o anume institutie in acest scop.• La nivel local: inca nu exista o anume institutie in acest scop.• Exista centre de cercetare de sine statatoare in acest domeniu.• Exista cercetari individuale si neorganizate la nivel national.• CNCSIS incearca sprijinirea acestui domeniu: prioritate ale

activitatilor CDI in 2006.


• Din punctul de vedere al inginerilor aplicarea concreta aconceptului DD inseamna cerinte suplimentare pe care aplicatiile tehnologice trebuie sa le indeplineasca.– Criteriile de evaluare de pana acum la proiectarea aplicatiilor

tehnologice: aspecte tehnice (functionalitate si siguranta) si aspecte economice (eficienta, rentabilitate).

• Conceptul DD implica luarea in considerare si a altor criterii cumar fi calitatea mediului si calitatea vietii⇒Problema interdisciplinara

Cum se poate realiza aplicarea concreta a acestui concept?⇒Prin dezvoltarea de noi metode si instrumente care sa permita

analiza si evaluarea integrata a starii existente, precum si controlul evolutiei sistemului considerand concomitent domenii diferite.

7


− Prima etapa in acest sens este analiza si evaluarea integrata astarii existente: definirea indicatorilor dezvoltarii durabile –este o directie de cercetare prioritara la nivel global la ora actuala.

− Legat de dezvoltarea durabila este disciplina Technology Assessment (TA), care este o disciplina relativ noua, folositamai ales de ingineri (aparuta in USA, mai tarziu in Europa deVest) pentru evaluarea holistica a aplicatiilor tehnologice.


Societate Mediu/ Ecologie

Tehnica/ Economie

Dezvoltarea durabila

Aplicare

Indicatori ai dezv. durabile

Descrierea starii

Descrierea dinamicii

Modelarea siste -melor dinamice

Pregatirea deciziilor prin elaborare de scenarii si interpretarea lor (analiza

stabilitatii sistemelor)

Strategii/ Masuri

Problematica mondiala

Probleme „vechi“

Probleme „noi“

Crest. cons. de energie si res.

Poluarea mediului

Cresterea populatiei

Aplicarea conceptului Dezvoltarii Durabile

Dpdv matematic , dezvoltarea durabila aunui sistem inseamna evolutia care sa ii asigure stabilitatea. Instabilitatea poate duce la variatii mari si necontrolabile ale unor marimi vitale din sistem. Atentie mare trebuie acordata la neliniaritati, care poate duce la un comportament haotic pentru anumite valori initiale.

Technology Assessment

8


Dificultati metodice

• Dificultati metodice si deficite rezulta in special datorita complexitatii mari ale proceselor care se iau in considerare saudatorita complexitatii deosebite a marimilor care se considera pentru analiza proceselor, dar si in timpul evaluarii.

• In rezumat se poate vorbi de dificultati metodice datorita

• Complexitatii mari ale diferitelor procese si evolutii si nesigurantei aparitiei acestor evolutii

• Necesitatii integrarii in diversele analize ale aspectelor calitative

• Dezvoltarii de noi indicatori


a. Complexitate mare ale diferitelor procese si evolutii si nesiguranta aparitiei acestor evolutii

• Motive pentru complexitate mare:– Sistemul analizat are multe elemente;– Intre elementele sistemului exista numeroase interactiuni

complicate.• Motive pentru aparitia nesigurantei diferitelor evolutii:

– Neliniaritati →Evolutia sistemului nu se poate prezice cu exactitate.

– Neglijarea marimilor de ordin calitativ → Modele simplificate– Structura sistemului nu se poate recunoaste cu exactitate.

Relatiile dintre elementele sistemului nu se pot identifica in mod precis sau unele dintre aceste relatii nu exista in mod sigur (modificarea in timp ale acestor relatii) → Dinamicasistemului nu poate fi surprinsa in mod exact.

9


b. Necesitatea integrarii in diversele analize ale aspectelor calitative

• Sistemele tehnice – se pot modela satisfacator din punct de vedere matematic ⇒ Realizare de simulari ⇒ Identificarea efectelor nedorite

• Sisteme tehnice + alte sisteme – apar diverse interactiuni si marimi de influenta, care nu se pot descrie exact din punct de vedere matematic: este vorba despre marimi agregate si greu cuantificabile ca de exemplu riscul, calitatea vietii, acceptantaetc. – Deseori asemenea marimi sunt luate in considerare in modelele

matematice prin conditiile la limita sau chiar neglijate, ceea ce duce la imprecizii ale modelelor.


c. Dezvoltarea de noi indicatori

• Alegerea si definirea de noi indicatori• Faza poate fi destul de complicata, mai ales cand este vorba de

agregarea mai multor marimi. • Evaluarea alternativelor

– Evaluarea are loc pe baza unor criterii, care sunt de fapt reprezentate de indicatori. Indicatorii se folosesc atat in faza modelarii sistemelor (ca si variabile), cat si in faza evaluarii.

10


Indicator 1

Indicator n

Agregare cu: − Valori medii − Factori de pondere − Reprezentari grafice − Agregare cu logica

fuzzy

Indicator 2 Indicator/

Marime agregat/a

...

Posibilitati de agregare ale mai multor indicatori

∑∑

=i

ii

ii

Agg Iww

I 1Ex. de agregare cu factori de pondere :


Aplicare pentru un indicator de dezvoltaredurabila

Indicator al dezvoltarii

durabile

Indicator pentru aspecte

economice

Indicator pentru aspecte de

mediu

Indicator pentru aspecte sociale

Agregarea indicatorilor

11


Moduri de analiza Top-down si Bottom-up la dezvoltarea unui model integrativ pentru analiza DD

BO

TT

OM

-UP

Tema de analizat inteleasa ca un

sistem

Subsistem tehnic-

economic

Subsistem de mediu

Subsistem social

Detaliere ulterioara/segregare, daca este necesar

TOP

-DO

WN

Indicatori tehnico-

economici

Indicatori de mediu

Indicatori sociali

Baza de date

Model integrativ

Variabile tehnico-

economice

Variabile de mediu/

ecologice

Variabile in domeniul

social

Descrierea interactiunilor/relatiilor intre elemente

Agregare, daca este necesara


Asp

ecte

soc

iale

Aspecte ecologice

Aspecte economice

Domeniul de actiune (durabil)

D D

D

Domeniu necores-punzator

N

N

N

Dezvoltarea durabila inteleasa ca un proces de transformare cu conditii limita variabile

Domeniu periculos

Domeniu periculos

Necorespun-zator DD

Corespun -zator DD

Timpul

Des este necesara o schimbare a directiei de dezvoltare/evolutie→ masuri → Management al dezvoltarii durabile

12


• La aplicarea conceptului dezvoltarii durabile la nivel local sauregional se au in vedere urmatoarele aspecte: monitorizare, modelare si management.

• Analiza si evaluarea sistemica a efectelor aplicatiilor tehnologicein domeniile economie, mediu, societate:

1. Monitorizare 2. Modelare 3. Management

pentru a sprijini procesele decizionale si introducerea de masuri indirectia dezvoltarii durabile a societatii.


Functiile celor trei aspecte in cazul aplicarii si abordarii sistemice a conceptului dezvoltarii durabile:

Indicatori specifici relevanti

Pro-ces

Model Valori initiale ?

? Variabile

Variatia variabilelor

Model ? Evolutii dorite ale sistemului

Monitorizare

Modelare

Management (ce s-ar intampla daca)

Management (Optimizare)

13


University "1 Decembrie 1918" Alba Iulia, Romania,23 th - 25th February, 2006

Kick-off conference of the Network for Sustainability Strategies, Monitoring and Management in South

Eastern Europe (NESEE 06)

Conferinta de initiere a retelei regionale pentru strategie, monitorizare si managementul dezvoltarii durabile in

Sud-Estul Europei


Thursday, February 23th

17:00 Official opening of the conference Greetings by Ildiko Tulbure, Coordinator of the conference Welcome address by Moise Achim, Rector of the University "1 Decembrie 1918" Alba Iulia, the host of the conference; short introduction on the university and its activities Welcome address by Thomas Gerlach, German Consul General in Sibiu, Romania Welcome address by Susanna Lulé, DAAD-lecture in Sibiu, the German Academic Exchange Service DAAD being the main sponsor of the conference Greetings from the side of Regional Agency for Environmental Protection, County Alba Greetings from the side of the Regional Development Agency, ADR Alba Greetings from the side of the participants to the conference Short introduction of the conference by the organisers

18:00 Keynote Speech by Prof. Michael Jischa, Technical University of Clausthal, Clausthal-Zellerfeld, Germany and President of the German Association of the Club of Rome

Sustainable Development - Goals and Strategies, Visions and Realities

Discussions

From 19:00 Get-together-activity with conference dinner

14


University "1 Decembrie 1918" Alba Iulia, Romania,23th - 25th February, 2006

Kick-off conference of the Network for Sustainability Strategies, Monitoring and Management in South Eastern Europe (NESEE06)

Conferinta de initiere a retelei regionale pentru strategie, monitorizare simanagementul dezvoltarii durabile in Sud-Estul Europei

Thursday, Feb. 23th: Official opening of the conferenceDeschiderea oficiala a conferintei

Friday, Feb. 24th: Sustainable Development. Dezvoltare durabila1. Sustainable Development and Society, Institutionalisation, Networks

Dezvoltare durabila si aspecte sociale, Institutionalizare , Retele2. Energy/Environmental Aspects and Sustainable Development, Initiatives

Aspecte energetice/ambientale si dezvoltarea durabila, Initiative 3. Economy/Educational Aspects and Sustainable Development, Initiatives

Aspecte economice/educationale si dezvoltarea durabila, Initiative

Saturday, Feb. 25th: Future working wayLaunching the Network for Sustainability in South Eastern EuropeInitierea retelei regionale pentru dezvoltare durabila in S -E Europei



Cap. 3. Notiuni generale legate de ecologie3.1. Ecologia

3.2. Ecosistem Data: 26.03.2008

3.3. Mediul inconjurator3.4. Poluarea mediului inconjurator3.5. Protectia mediului inconjurator3.6. Modele matematice folosite in ecologie

15


3.1. Ecologia

- Ecologia dateaza din anul 1866, cand i s-au pus bazele de catre Ernst Haeckel- Ecologia provine de la cuvintele grecesti: oikos = casa,gospodarie si logos = stiinta- In anul 1870 ecologia a fost clar definita:

Ecologia este stiinta care se ocupa cu studiul interdependentelor dintre animale si plante cu mediul in care traiesc. - La inceput ecologia s-a dezvoltat ca o ramura a biologiei, apoi adevenit o stiinta de sine statatoare.


Ecologia (continuare)• Notiunea de mediu a fost introdusa de J. J. von Uexküll in

biologie la inceputul sec. XX• Mediul reprezinta totalitatea factorilor exteriori organismului

uman, ca de exemplu atmosfera, temperatura, relieful,lumina, precum si celelalte fiinte vii.

• O alta definitie dupa Larousse: Mediul este un ansamblu deelemente naturale si artificiale unde se desfasoara viata.

• De prin anul 1970 ecologia a cunoscut, impreuna cu notiunea de mediu inconjurator, o mare raspandire si dezvoltare, chiar si o schimbare a insemnatatii ei.

• Uneori se confunda notiunea de stiinta a „protectiei mediului“ cu cea de „ecologie“. In limbajul uzual ecologia se leaga astazi mai mult de notiuni legate de poluarea si protectia mediului.

16


Ecologia (continuare)

• Stiinta protectiei mediului are ca activitate de baza studierea interdependentelor dintre mediu, pe de o parte, si fenomenele, procesele naturale si artificiale (precipitatiile,degradarea stratului de ozon, incalzirea globala a Terrei,degradarea solului prin eroziune ) si fiintele vii, pe de alta parte, precum si luarea de masuri

• Stiinta ecologiei in intelesul ei clasic are ca scop final numai studierea interdependentei mediului cu fiintele vii, fara arecomanda masuri tehnice constructive pentru ameliorarea situatiei mediului.


3.2. Ecosistem

• Legat de ecologie este notiunea de ecosistem.• Ecosistemul este o parte de sine statatoare bine delimitata

geografic si functional a biosferei.– Structura si proprietatile sunt legate de fluxurile

masice, energetice – Ecosistemele au mai multe functii

• Ecosistem global cu cele mai importante interactiuni interne: fluxuri energetice si masice

• Fenomene externe ecosistemului: radiatia solara, radiatiacosmica, activitati vulcanice

17


Ecosistem

Atmosfera

Hidrosfera

CriosferaBiosfera

Geosfera


3.3. Mediul inconjurator

• Mediul inconjurator reprezinta ansamblul de elemente biotice si abiotice mai apropriate sau mai indepartate aflandu-se ininteractiune unele cu altele, care insotesc viata noastra de zi cu zi si au o influenta directa sau indirecta asupra noastra si asupra conditiilor noastre de viata.

• Cele mai intalnite elemente de mediu sunt : atmosfera, apa, solul, peisajul si zonele naturale, orasele, fabricile si uzinele, altifactori antropici, fauna si flora.

18


3.4. Poluarea mediului inconjurator

Poluarea mediului este schimbarea calitatii mediuluiinconjurator in primul rand datorita actiunii umane in diferitemoduri, in special prin dezvoltarea de diverse elemente antropice siactivitati economice, mai mult sau mai putin necesare vietii omului.

Poluarea mediului inconjurator se refera in special la poluarea aerului, poluarea apei si poluarea solului

Exemple.


19



20


Poluarea mediului inconjurator (cont.)

- Poluarea mediului imbraca mai multe forme, in functie de mediulafectat si de modul de exercitare a poluarii:

–Poluarea aerului–Poluarea apelor

- poluarea apelor curgatoare- poluarea apelor statatoare- poluarea apei potabile

–Poluarea solului–Poluarea sonora–Poluarea electromagnetica–Poluarea radioactiva


3.5. Protectia mediului inconjurator

- Refacerea si pastrarea calitatii corespunzatoare a mediului inconjurator este una din problemele principale cu care se ocupa stiinta protectiei mediului.

- Ca stiinta a aparut odata cu dezvoltarea conceptului „world problematique“ (Club of Rome) si cu inrautatirea calitatii mediului inconjurator (mai ales a aerului).

- Stiinta protectiei mediului este un rezultat al dezvoltarii activitatilor umane, mai ales industriale, fara a considera posibilele efecte negative asupra mediului inconjurator, ceea ce a condus la poluarea mediului si inrautatirea calitatii mediului inconjurator.

21


Protectia mediului inconjurator (continuare)

- Stiinta protectiei mediului incearca sa dezvolte solutii (sub forma de tehnici, tehnologii de protectie a mediului) pentru a micsora poluarea mediului si efectele negative ale activitatilor umane asupra mediului inconjurator, dar si pentru a evita aparitia unor asemenea efecte (noi mentalitati). Deci tendinta mai recenta a aceastei stiinte este de a cauta solutii pentru evitarea de la inceput a aparitiei efectelor negative si a poluarii mediului datorita aplicarii anumitor tehnologii.

- Protectia mediului se refera la tehnicile si tehnologiile folosite pentru protectia factorilor importanti de mediu, mai ales protectia aerului, apei, solului.


Protectia mediului inconjurator (continuare)

• Evaluarea succesului masurilor de protectie a mediului se face utilizand indicatori de mediu. • Acestia ofera informatii despre calitatea si starea mediului inconjurator la un moment dat, deci despre nivelul impactului utilizarii tehnicilor de protectie a mediului.• Indicatorii de mediu sunt in general utilizati pentru medii singulare, pentru aer, apa si sol.• Cei mai cunoscuti indicatori de mediu sunt indicatorii de calitate a aerului, indicatorii pentru calitatea apei incep si ei safie utilizati la ora actuala.• La noi in tara inca nu se foloseste nici un indicator pentru evaluarea calitatii aerului, cu atat mai putin pentru apa si sol.

22


Pe plan european se utilizeaza in cateva tari indicatori pentru calitatea aerului.

De exemplu in Germania se utilizeaza indexul de poluare aaerului UI (Umweltindex), propus de Asociatia Inginerilor Germani, VDI.

Interpretare:UI < 0,9 poluare slaba

UI = 0,9 - 1,4 poluare medieUI = 1,4 - 1,9 poluare tareUI > 1,9 poluare critica

∑=i iref

ireal

C

tzyxCtzyxUI

,

, ),,,(),,,(

unde:Creal,i – concentratia masica a poluantului i in aer in functie de spatiu si timp [ppm or mg/m3];Cref,i – valoarea limita admisibila pentru poluantul i [ppm or mg/m 3]

Poluantii considerati: NOx, SO2, CO, praf, Ozon


VDI-Umweltindex

23


3.6. Modele matematice folosite in ecologie

3.6.1. Generalitati3.6.2. Functia generala a unui model3.6.3. Modele matematice simple3.6.4. Modele matematice complexe, integrative


3.6.1. Generalitati• Realitatea din jurul nostru inglobeaza o serie de fenomene si

procese. Aceasta se transpune de cele mai multe ori in sisteme.• Sistemele se descriu cu ajutorul modelelor matematice prin

modelare matematica. Modelele sunt:– simple– complexe (integrative), ingloband un singur sau mai multe domenii.

• Modelarea matematica reprezinta transpunerea in ecuatii si relatii matematice a unui fenomen sau proces real.

• Bertalanffy a definit in cartea sa General System Theory (1968) notiunea de sistem (p.55): Un sistem poate fi definit ca un set de elemente aflate in relatii

de interdependenta.• Complexitatea poate fi data de numarul elementelor din sistem sau

de natura interdependentelor dintre elementele sistemului (sisteme complicate sau sisteme complexe).

24


3.6.2. Functia generala a unui model

VereinfachungStrukturierung

Systemisches Denken

BesseresVerständnis

Modell

Realität/Original

Mai bunaintelegere Simplificare,

structurare, gandire sistemica

Model

Realitate


Analiza sistemelor prin modelare matematica

• Fenomenele si procesele din jurul nostru pot fi analizate utilizand indeosebi doua metode:– Metoda de analiza analitica, liniara.– Metoda de analiza sistemica

25


3.6.3. Modele matematice simple

Sunt folosite in rezolvarea problemelor ingineresti uzuale. De mentio-nat ar fi cele legate de mecanica, mecanica fluidelor, geologie s.a. De exemplu, debitul de lichid scurs printr-o conducta in functie de viteza de curgere (v) poate fi calculat utilizand formula urmatoare:

Q = v . A , A - aria conductei

Exemple: 3.6.3.1. Variatia liniara• Rata de crestere rl este constanta. Cresterea liniara este

descrisa de relatia :

• c este valoarea functiei (populatiei) la inceput: c = xo.

ctrx l +⋅=


3.6.3.2. Variatia exponentiala

• Rata de crestere variaza liniar cu valoarea x: dx/dt = re.x.

Cresterea exponentiala este descrisa de relatia :

• xo este valoarea functiei la inceput.

tr

o

eexx ⋅⋅=

26


3.6.4. Modele matematice complexe, integrative

Integrarea diferitelor

aspecte

Tehnica Economie Mediu

Societate

Model matematic

Modelare integrativa

Analiza proceselor

- fizice - chimice - biologice - economice - sociale - informationale - ...

"Integrative Models are suchmodels which incorporate knowledge from more than one field of study.“

(M. Mesarovic)

• Modelarea integrativa inseam-na integrarea orizontala si ver-ticala a aspectelor de interes din domenii diferite →Teoria sistemelor joaca rol important.

• Ex.: World3, IFs, EPR, TERRA – modele complexe(multe elemente si interde-pendente intre elementele sistemului care stau la bazamodelului).


Ecologie generala= curs =

sem. II al anului univesitar 2007/2008

Conf. dr. ing. habil. (D) Ildiko TulbureUniversitatea "1 Decembrie 1918”, Alba Iulia


27


Continutul cursului





Cap. 4. Dinamica populatiei4.1. Evolutia populatiei globului4.2. Notiuni demografice4.3. Tranzitia demografica4.4. “Piramide” ale populatiei

Data: 09.04.2008

28


Cap. 4. Dinamica populatiei

4.1. Evolutia populatiei globului

• Raportul despre situatia populatiei globului

State of World Populationapare anual si este publicat de catre UNFPA (United NationsPopulation Fund), http://www.unfpa.org/

• Ultimul raport este

State of World Population 2007avand subtitlul:

Unleashing the Potential of Urban Growth


Evolutia populatiei globului

• Referitor la factori calitativi legati de dezvoltareapopulatiei globului apare tot anual Raportul de dezvoltare umana

Human Development Reportcare este publicat de catre UNDP (United Nations Development Programme), http://www.undp.org/

In acest raport sunt prezentate printre altele aspectereferitoare la educatia populatiei, starea de sanatate, mediulsocial si politic in fiecare tara din lume.

29


Date statistice referitoare la evolutia populatieiglobului

Data Populatia lumii

Timp de dublare a populatiei

Rata de crestere

+ 1 Mrd dupa xy ani

8000 ien anul 0 1600 1830 1890 1930 1950 1960 1974 1987

(12.10.)1999

5 mil 250 mil 500 mil 1 mrd

1,5 mrd 2 mrd

2,5 mrd 3 mrd 4 mrd 5 mrd 6 mrd

1600 ani 230 ani

100 ani

70 ani 44 ani 37 ani 39 ani

0,04% 0,3%

0,7%

1,0% 1,6% 1,9% 1,8%

~ 1 mil

100

30 14 13 12

ONU a declarat in mod simbolic 11 iulie 1987 ca fiind ziua de nastere a Nr. 5 000 000 000

(„Mohammed Wang“) si 12 octombrie 1999 ca fiind ziua de nastere a Nr. 6 000 000 000

(„Xue Lee“).


Evolutia populatiei globului

6 1999 Populatia lumii in Mrd. 1987 4 1974 1960 1950 2 1930 1890 1830 1600 0 8000 6000 4000 2000 0 Ani 2000

2

4

6

30


4.2. Notiuni demografice– interes pentru acestea de mai bine de 200 ani.

Malthus a publicat in 1798: Essay on the principle of population

El scria atunci ca

• Populatia creste respectand seria geometrica • Oferta de hrana creste respectand seria aritmetica

Exemplu dupa Malthus: Peste 10 generatii (corespunzator la 225 ani) se obtine plecand de la 1:

Populatia 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512

Oferta de hrana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Dupa 225 ani: relatia 512:10 Dupa 300 ani: relatia 4096:13 samd.

Colncluzie: O asemenea crestere nelimitata este imposibila ? factori de limitare a cresterii

populatiei

"Salvarea de azi": Productivitatea producerii hranei s-a imbunatatit revolutionar, prin

revolutiile tehnicii


4.3. Tranzitia demografica• Reprezinta trecerea de la un tip de evolutie la alt tip de evolutie a populatiei.• Este de fapt procesul de transformare a modului de evolutie a populatiei.

Rata de crestere a populatiei (r) este diferenta intre natalitate (b) si mortalitate (d) si se calculeaza dupa relatia:

r = b - d• Ca si exemplu se prezinta evolutia populatiei in Europa. Odata cu procesul de

industrializare in Europa se evidentiaza o scadere a ratei de crestere, dupa cum se vede in figura.

Faze reprezentative:– 1. Societatea agrara: numarul populatiei este stationar sau usor crescator– 2. Societatea industriala timpurie: crestere a populatiei, dat. scaderii lui d– 3. Faza de tranzitie : cresterea puternica, chiar exponentiala a populatiei– 4. Societatea industriala dezvoltata: scadere a ratei de crestere a populatiei– 5. Trecerea la societatea post-industriala: nr. populatiei este stationar sau

slab scazator

31


Tranzitia demografica (2)

Rate in % 5 b 4 3 d r 2 1 (1) (2) (3) (4) (5) 0 axa timpului sec. 18 prima jum a doua jum. prima jum.a doua jum. a sec. 19 a sec. 20


4.4. “Piramide” ale populatiei

Aceste piramide sunt niste reprezentari geometrice plane care evidentiaza repartizarea populatiei pe grupe de varsta

Grupe de varsta>65

Ex.: Piramida15-65 populatiei in tari in curs

de dezvoltare in 1990

Barbati Femei <15

300 200 100 0 100 200 300 Milioane

32


Tipuri ideale de „piramide“ ale populatiei

Forma ascutita Forma triunghiulara Forma de clopot Forma de urna (Tari in curs de (tari europene dezv. (tari europene (tari europe dezv. azi) prin 1910) azi) prin 2030)


Evolutia demografica mondiala

Rate in %5

Africa4 Asia, America Latina ° Natalitate si

China mortalitate3 Australia

America de Nord2 Europa

1

0 1. 2. 3. 4. 5. Faza

axa fictiva a timpului

33


Pentru anul 2002

America P r

USA

Brazilia

Mexic

Nicaragua

287,4

173,8

101,7

5,4

0,6

1,3

2,1

2,8

Africa

Nigeria

Egipt

Etiopia

Zair

Africa de Sud

Tanzania

Coasta de Fildes

129,9

71,2

67,7

55,2

43,6

37,2

16,8

2,7

2,0

2,5

3,1

1,1

2,7

2,0

Europa P r

Germania

Marea Britanie

Franta

Albania

82,4

60,2

59,5

3,1

-0,1

0,1

0,4

1,2

Asia

China

India

Japonia

Pachistan

Banglades

Afganistan

Arabia Saudita

1280,7

1049,5

127,4

143,5

133,6

27,8

24,0

0,7

1,7

0,2

2,1

2,2

2,4

2,9


Pentru anul 2004

America P r

USA

Brazilia

Mexic

Nicaragua

295,4

183,9

105,7

5,4

1,0

1,8

2,0

2,5

Africa

Nigeria

Egipt

Etiopia

Zair

Africa de Sud

Tanzania

Coasta de Fildes

128,7

72,6

75,6

55,9

47,2

37,6

17,9

2,7

2,1

2,7

2,9

2,1

2,9

3,4

Europa P r

Romania

Germania

Marea Britanie

Franta

Albania

21,8

82,6

59,5

60,3

3,1

0,1

0

0,2

0,5

0,9

Asia

China

India

Japonia

Pachistan

Banglades

Afganistan

Arabia Saudita

1308,7

1087,1

127,9

154,8

139,2

27,8

24,0

0,6

1,3

0

2,0

1,7

2,4

4,1

34



sem. II al anului univesitar 2007/2008

Conf. dr. ing. habil. (D) Ildiko TulbureUniversitatea "1 Decembrie 1918”, Alba Iulia



Continutul cursului



35



Data: 16.04.2008

Cap. 5. Sisteme energetice, resurse si efecte ale utilizarii lor

5.1. Sisteme de producere a energiei utilizate de om(dezvoltare istorica)

5.2. Resurse energetice5.3. Legea conservarii energiei5.4. Unitati de masura



5.5. Diferite forme de energie si transformarea lor5.6. Resurse energetice pe plan mondial5.7. Consum de energie pe plan mondial5.8. Efecte poluante ale sistemelor energetice

conventionale

36


5.1. Sisteme de producere a energiei utilizate de om (dezvoltare istorica)

Perioada de timp Sursa de energie Aplicatia tehnica---------------------------------------------------------------------------------------Perioada preistorica Forta musculara umana, Ciocanul, sapa,

lemnul focul__________________________________________________________Cca. 8000 ien: Forta musculara a Animale domesticeRev. Neolitica animalelor pentru arat si carat__________________________________________________________Cca. sec. 10 en: Folosirea energiei Inceputul mecani-prima faza a Rev. apelor zarii munciiIndustriale__________________________________________________________Cca. sec. 15 Carbune Aplicatii in minerit

Inceputul metalurgiei__________________________________________________________


Sisteme de producere a energiei (dezvoltare istorica) (cont.)

Perioada de timp Sursa de energie Aplicatia tehnica---------------------------------------------------------------------------------------Mijl. sec. 18: Carbune Masina cu aburRev. Stiintifica si Cocs (J. Watt)Industriala Prep. minereurilor

(faza a doua)___________________________________________Sf. sec. 19 si Petrol, gaz metan Motorul Diesel,

inc. sec. 20 motorul Otto,Electromotorul

(W. von Siemens)__________________________________________________________Sec. 20 Energia atomica Centrale

Resurse fosile termo-electriceEnergia apelor atomo-electrice

__________________________________________________________Sec. 21/Viitor Soare Tehnologii solare

Energia apelor Tehnologii bazate peEnergia eoliana hidrogen

__________________________________________________________

37


5.2. Resurse energetice

Resurse energetice primare:• resurse fosile: carbune, petrol, gaz metan, lemn, turba,

biomasa • resurse regenerative : soarele, vantul, apa, maree, caldura

marilor, caldura Pamantului• resurse atomice

Resurse energetice secundare:• resurse fosile prelucrate, carburanti• curentul electric• hidrogenul


5.3. Legea conservarii energiei

?E = ? Q + ? W

Änderung der Energie = zugeführte Wärme + geleistete Arbeit

Zustandsgröße Prozessgrößen

Arbeit = reversible Arbeit (z.B. Kompressionsarbeit)

plus irreversible Arbeit (z.B. Reibungsarbeit)

Fazit: Ein perpetuum mobile ist unmöglich.

Variatia energiei = caldura primita + lucrul mecanic efectuat

marime fizica de stare marimi fizice de proces

Lucru mecanic efectuat = lucru mecanic reversibil (ex. de comprimare) + lucru mecanic ireversibil (ex. de frecare)

Concluzie: Un perpetuum mobile este imposibil din punct de vedere al legilor fizicii.

38


5.4. Unitati de masura

Marimea fizica U.M. acceptatein SI (noi)

U.M. tolerate(vechi)

Forta Masa xAcceleratie

NewtonNs

kgmN 2

=

=2s

kgm81,9kp =

Presiunea Forta pe suprafata

PascalPamNPa

2

=

=

Atmosphäreatcmkp

at 2

=

=

EnergiaLucrul

mecanic

Forta x Distanta

JouleJNmJ

== kpm427kcal =

Putere Energia raportata latimp

WattWs

NmsJW

=

==s

kpm75PS =

Atmosfera


5.5. Diferite forme de energie si transformarea lor

• Forme de energie:– Mecanica (cinetica, potentiala)– Termica (interna, caldura unui corp)– Electrica– Magnetica– Chimica (energia de reactie din combustibili

fosili)– Radiata (unde radio, unde luminoase)– Atomica

39


Diferite forme de energie si transformarea lor (cont.)reversibila ireversibila

• Exemple:– 1. O sfera pica pe o suprafata

Sfera si suprafata sunt Sfera este dinideal elastice material plastic

Energie potentiala →energie cinetica Energie potentiala →→energie potentiala energie cinetica →

energie de deformare– 2. Franarea unui vehicul

TREN AUTOTURISMEnergie cinetica → energie electrica Energie cinetica →

(in retea) → energie cinetica energie interna

Alte exemple


5.6. Resurse energetice pe plan mondial

Resurse energetice primare:• resurse fosile: carbune, petrol, gaz metan, lemn, turba,

biomasa • resurse regenerative : soarele, vantul, apa, mareea, caldura

marilor, caldura Pamantului• resurse atomice

Resurse energetice secundare:• resurse fosile prelucrate, carburanti• curentul electric• hidrogenul

40


Resurse energetice pe plan mondial (cont.)

Energia avuta la dispozitie din combustibilii fosili/neregenerativi, in mil. t:

________________________________________________Tip combustibil Rezerve exploatabile Rezerve presupuse________________________________________________

carbune 1 200 000 4 250 000petrol 151 410 200 000 gaz metan (mil. m3) 153 000 180 000uraniu 3,645 1,11

________________________________________________


5.7. Consum de energie pe plan mondial

Evolutia aproximativa a consumului de energie in mid. MJ pe an:

___________________________________________Anul prin 1900 1940 1960 1980 1990 2000_________________________________________________Mid. MJ 30 000 60 000 120 000 260 000 310 000 360 000

41


Distributia pe resurse energetice pe plan mondialdupa programul pentru dezvoltare a ONU (www.undp.org)

Resursa energetica 1980 1989GJ % GJ %

________________________________________________– Carbune 79•109 30 97•109 31– Petrol 120•109 46 125•109 40– Gaz metan 55•109 21 73•109 24– Energie atomica 2,5•109 1 7•109 2– Energie hidraulica 6,5•109 2 8•109 3

________________________________________________Total 263•109 100 310•109 100


Consum de energie pe locuitor [t EP (echiv. petrol)] (1t EP = 42000 MJ)

0

1

2

3

4

5

6

7

Bel

gia

Bul

garia

Dan

emar

ca

Ger

man

ia

Finl

anda

Fran

ta

Gre

cia

GB

Italia

Ola

nda

Nor

vegi

a

Aus

tria

Pol

onia

Por

tuga

lia

Rom

ania

Rus

ia

Sue

dia

Elv

etia

Slo

vaci

a

Slo

veni

a

Spa

nia

Ceh

ia

Ucr

aina

Ung

aria

1990

1991

1992

1994

1996

1998

2000

2002

42


Consum de energie pe plan mondial (cont.)

• Consumul mediu anual de energie pe cap de locuitor lanivel global in prezent se afla la aproximativ:

60 000 MJ

Consumul anual de energie / locuitor in diferite tari pentru anul 2001 are aproximativ urmatoarele valori:

- SUA 330 000 MJ/loc - Japonia 150 000 MJ/loc- Germania 204 000 MJ/loc - Mexic 63 000 MJ/loc- Romania 84 000 MJ/loc - Brazilia 30 000 MJ/loc- Franta 176 400 MJ/loc - Banglades 1 500 MJ/loc- India 12 000 MJ/loc


Consum de energie pe plan mondial (cont.)

– Se observa foarte mari variatii in ceea ce priveste consumul de energie de la o regiune la alta, de ex. India - SUA, Banglades -Germania etc.

– Tendinta in viitorul apropiat este de crestere a consumului de energie / loc. la nivel global. La ora actuala exista o serie de tari care inregistreaza o intensa dezvoltare tehnico-economica.

– Este nevoie urgenta de masuri tehnice si socio-politice, care sa duca la limitarea consumului de energie a populatiei globului, indeosebi insa strategii de schimbare a mentalitatii existente la ora actuala referitor la consumul de energie.

– In viitor trebuie sa se puna accent mai mare pe resurse regenerative pentru a acoperi fara probleme cresterea consumului de energie

43


5.8. Efecte poluante ale sistemelor energetice conventionale

– Poluarea mediului inconjurator in aproape toate fazele procesului tehnologic clasic de producere a energiei termice si electrice bazat pe utilizarea resurselor fosile: poluarea aerului, apei si solului, datorita tehnologiilor folosite

– Emisiile de poluanti in atmosfera, indeosebi CO2, duc la efectul de sera si, implicit, la incalzirea globala

– Alte emisii de poluanti in atmosfera, cum ar fi oxizi de azot si dioxid de sulf conduc la aparitia ploilor acide

– Efecte nocive asupra faunei si florei datorita emisiilor de poluanti


Emisii de CO2 pe cap de locuitor pentru diferite tari

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Bel

arus

Belg

ia

Bos

nia-

Her

tego

vina

Dan

emar

ca

Ger

man

ia

Est

onia

Fin

land

a

Fra

nta

Gre

cia

GB

Italia

Ola

nda

Nor

vegi

a

Aust

ria

Pol

onia

Por

tuga

l

Rom

ania

Rus

ia

Sue

dia

Elv

etia

Slo

vaci

a

Slo

veni

a

Spa

nia

Ceh

ia

Ucr

aina

Ung

aria

1995 1996 1997

44


Emisii de CO2 pe cap de locuitor pentru diferite tari ale lumii in 2002:

Tara Emisia de CO2 pe cap de locuitor [t]------------------------------------------------------------SUA 20,1 Germania 11,9Marea Britanie 9,5Polonia 9,3Romania 6,5Bulgaria 8,3India 1,3



sem. II, an univ. 2007/2008

Ildiko TulbureUniversitatea "1 Decembrie 1918”, Alba Iulia


45


Continutul cursului




Cap. 6. Modelarea sistemelor ecologice

6.1. Modelarea sistemelor liniare6.2. Modelarea sistemelor exponentiale6.3. Modelarea sistemelor logistice6.4. Modelarea sistemelor avand populatii in concurenta6.5. Modele matematice integrative

Data: 23.04.2008

46


6.1. Modelarea sistemelor liniare

• Aceste sisteme sunt caracterizate printr-o variatie liniara a populatiei modelate

• Rata de crestere rl este constanta. Cresterea liniara este descrisa de relatia:

c este valoarea functiei la inceput : c = xo.

ctrx l +⋅=


6.2. Modelarea sistemelor exponentiale

• Rata de crestere variaza liniar cu valoarea x: dx/dt = re.x.

• Prin integrarea relatiei se obtine o functie exponentiala, care descrie variatia populatiei sistemului considerat.

• Cresterea exponentiala este descrisa de relatia :

xo este valoarea functiei in conditiile initiale.

tro

eexx ⋅⋅=

47


6.3. Modelarea sistemelor logistice

• 1845 Verhulst a descris sistemele logistice, in special variatia populatiei unui sistem ecologic, avand la baza orelatie de forma:

• Schimbarea valorii x a populatiei de la an la an depinde inmod neliniar de valoarea anterioara. Rata de crestere r esteparametrul de control, care controleaza evolutia numaruluipopulatiei.

)1(1 ttt xxrx −⋅=+


1.1)0('

2/1

)21('

)1()(1

===

=

−⋅=

−⋅==+

rptrf

xlaMaxim

xrf

xrxxfx

t

t

tttt

48


Marcarea grafica a iteratiei pentru valoarea de inceput xo.

Pentru: r < 1

Linia xt+1 = xt este in permanenta deasupraparabolei. Pentru oricevaloare de inceput xovaloarea populatiei x tinde catre 0: x → 0.

x = 0 este singurul atractor (punct de stabilitate, catre care tinde evolutia sistemului)al modelului.

Alte situatii se obtin pentru 1 < r < 3.


6.4. Modelarea sistemelor avand populatii in concurenta

Descriu de obicei acele populatii de vietuitoare care se concureaza reciproc, in general pentru asigurarea hranei. Exista mai multe tipuri de sisteme, care modeleaza populatii aflate in concurenta.

1. Concurenta pentru aceeasi sursa de hranaDoua specii x si y traiesc intr-un spatiu comun si concureaza pentru

aceeasi sursa de hrana. Oferta de hrana reprezinta capacitatea sistemului, aceasta este Kx pentru specia x si Ky pentru specia y. Amandoua populatiile evolueaza dupa o lege de variatie logistica. Specia x are nevoie de hrana sx · x, iar specia y necesita hrana sy · y . In total pentru supravietuirea ambelor specii este nevoie de cantitatea de hrana: N = sx · x + sy · yRezulta deci un sistem neliniar de ecuatii de forma:

x′ = x · [α - a · (sx · x + sy · y)]y′ = y · [β - b · (sx · x + sy · y)

⇒ in anumite conditii se reliefeaza principiul de selectie al lui DARWIN

a = α/Κx , b = β/Κy

xKα

49


6.5. Modele matematice integrative

Integrarea diferitelor

aspecte

Tehnica Economie Mediu

Societate

Model matematic

Modelare integrativa

Analiza proceselor

- fizice - chimice - biologice - economice - sociale - informationale - ...

"Integrative Models are suchmodels which incorporate knowledge from more than one field of study.“

(M. Mesarovic)

• Modelarea integrativa inseam-na integrarea orizontala si ver-ticala a aspectelor de interes din domenii diferite →Teoria sistemelor joaca rol important.

• Ex.: World3, IFs, EPR, TERRA – modele complexe(multe elemente si multe interdependente intre elementele sistemului carestau la baza modelului).


Exemplu: Model global regionalizat: TERRA - dezvoltat in cadrul proiectului de cercetare european (in FP6) TERRA, 2001-2004

Economic

Socio-Political

Population

Agriculture Energy

EnvironmentalImpact and

Quality

International Political

Labor

Demand, Supply,Prices, Investment

Resource Use,Carbon Production

Land Use,Water

GovernmentExpenditures Conflict/

Cooperation

FoodDemand

Income

Technology

Education

Pollutants Emissions

Networking

50


Cap. 7. Poluarea mediului si protectia mediului

7.1. Poluarea mediului7.2. Protectia mediului

Data: 07.05.2008


Cap. 7. Poluarea mediului si protectia mediului7.1. Poluarea mediului

Poluarea mediului reprezinta schimbarea calitatii si caracteristicilor mediului prin imbogatirea acesteia cu anumite substante sau elementeantropice, necesare vietii omului.

Poluarea mediului este un subiect complex.In functie de elementul asupra caruia se exercita actiunea se deosebeste:

– poluarea aerului– poluarea apei– poluarea solului

In functie de factorii care exercita poluarea se deosebeste:– poluarea masica– poluarea sonora– poluarea radioactiva

Este un fenomen legat de insasi viata si activitatea oamenilor pe Pamant.Intrebari legate de poluare: De unde apar poluantii? Ce sunt poluantii?

Cum se transmit poluantii? Ce se intampla cu emisiile de poluanti?

51


7.1. Poluarea mediului (cont.)

Ce sunt poluantii?• Poluantii sunt substante avand un efect negativ asupra vietuitoarelor

si obiectelor/produselor.• Poluantii isi pot exercita actiunea negativa singuri sau in combinatie

cu alte substante. Deseori actiunea negativa apare datoritatransformarii ulterioare in alte substante toxice.

• Omul preia substantele poluante prin respiratie, prin piele sau prin alimentatie.

• Prin activitatile umane pot rezulta si substante poluante artificiale, pentru care natura nu a dezvoltat inca mecanisme de inlaturare/reducere a actiunii lor: dioxine.

• Tot datorita activitatilor umane poate apare modificarea concentratiei naturale a unor substante, aceasta modificare avand efect negativ asupra ecosferei si sanatatii umane. Ex.: ozon, CO2.



De unde apar poluantii?Poluantii apar in mare masura datorita modului de viata al

umanitatii, in general fara a lua in considerare efectele negative asupra mediului inconjurator.

Poluarea mediului rezulta deci in special din mecanismeleprincipale ale civilizatiei umane: din Productie si Consum:– productie industriala, inclusiv producerea energiei termice si

electrice in centrale electrice– productie agricola si folosirea ingrasamintelor chimice– consum casnic– consum referitor la circulatie/transport pentru distribuirea

produselor (de la productie la consum)

Se vorbeste in acest context de masina “civilizatoare” a umanitatii.

52



Aprovizionare

Deseuri, gunoaie

Productie Consum Produse

Reciclare Reci-clare

Mediu, natura

Geo-, Atmo-, Hidro -, Crio- si Biosfera

De unde apar poluantii?Din masina “civilizatoare” a umanitatii


7.1.1. Poluarea aeruluiSurse pentru poluarea aeruluisunt indeosebi:

- procesele de ardere din centrale termoelectrice- industria- circulatia autovehiculelor- consumul casnic- inlaturare (mai ales prin ardere) a gunoaielor

Gazele de ardere contin elemente gazoase si solide: – CO2– NOx– SO2– CO– H2O (vapori)– oxizi de metal– praf, uneori continand urme de metale grele

La ora acutala cea mai discutata tema legata de poluarea aerului este cea legata de cresterea concentratiei de CO2 si efectul de sera.

53


Producerea de ozon O3 in stratosfera• Pana la 10 ppm O3 in stratosfera la 20-25 km – formeaza stratul de

ozon• 0,03-0,04 ppm O3 valoare normala in troposfera• 0,1 ppm O3 - concentratia maxima admisibila la locul de munca

(ozonul este o substanta foarte daunatoare sanatatii!)

• Stratul de ozon ne protejeaza de radiatiile ultraviolete. Fara acest strat de ozon ar apare defecte ale pielii, defecte de ochi, s-ar slabisistemul imunitar, anumite plante ar dispare etc.

• Gaura din stratul de ozon: scaderea rapida a concentratiei ozonului in stratosfera exprimata prin termenul de „gaura de ozon“.

• din 1980 pana in 2000 concentratia de ozon a scazut foarte mult.


Producerea de ozon O3 in stratosfera (cont.)

Problematica:

Cantitate de ozon Motiv Efecte__________________________________________scade in stratosfera Hidrocarburi ce Subtierea stratului

contin clor si fluor protector de ozoncreste in troposfera Circulatia autovehi- Amplificarea

culelor si avioanelor efectului de sera

54


Efectul de sera• Exista un efect de sera natural datorita atmosferei care inconjoara

Pamantul.• Temperatura medie pe Pamant

– ar fi –18 °C, daca Pamantul nu ar avea atmosfera;– este in mod real 15 °C (=-18 °C+33 °C) datorita efectului de

sera natural al atmosferei Pamantului• Efectul de sera natural asigura conditiile necesare vietii pe Pamant.

Efectul de sera cunoscut la ora actuala pentru diferite gaze din atmosfera: Substanta din atmosfera Concentratia atmosferica

in prezent Efectul de incalzire

produs de gazul respectiv

Aburi de apa

Dioxid de carbon CO2 Ozon, in aprop. Pam. O3

Oxid de azot N2O Gaz metan CH4

altele

Foarte variabila, in apropierea solului 2,6 %

350 ppm 0,03 ppm 0,3 ppm 1,7 ppm

20,6 °C

7,2 °C 2,4 °C 1,4 °C 0,8 °C

ca. 0,6 °C In total ca. 33,0 °C


Cum se transmit poluantii? Ce se intampla cu emisiile de poluanti? Traseul parcurs de emisiile de poluanti in atmosfera

d

GAZEProduse gazoase secundare

Partic. formatein atm.

Stropi deapa

Particuleemise

StratosferaTroposfera

ImisiiEmisii

Transmisia de poluanti

55


7.1.2. Poluarea apelor

Poluarea apelor are ca rezultat diminuarea calitatii apei raurilor, fluviilor, marilor si oceanelor, dar si a apei potabile.

Poluanti in apele reziduale• metale grele• hidrocarburi• cloruri• ingrasaminte chimice organice

• pot fi dizolvate sau nedizolvate in apele reziduale


Aciditatea sau alcalinitatea unei solutii

– Solutiile apoase reactioneaza acid, daca contin ioni de hidrogen Valoarea pH <7 acid; = 7 neutru; >7 alcalin

Valoare pH Locul de aparitie al fenomenului~5

6-7,5Ghetari, in Groenlanda, perioada inainteaindustrializarii

6,55,85,44

<4~2,52,4

Zonele de la tarmul marilor, aer curatMari cu apa "nedura"Zonele din interiorul continentelor, aer curatZona industrializata, aer poluatAnimalele de apa nu mai pot supravietuiOtetCea mai mica valoare, masurata in 1974 in Scotia

56


Poluarea solului apare in special prin depozitarea deseurilor industriale, a deseurilor/gunoaielor menajere, datorita curgerii apelor reziduale, datorita aerului poluat

• La ora actuala cantitatea de deseuri menajere este pentru tara noastra de cca. 6 mil. t/an. Pe cap de locuitor si an aceasta inseamna cca. 270 kg

• In comparatie, in Germania cantitatea de deseuri menajere este de cca. 24 mil. t/an, iar pe cap de locuitor de cca. 300 kg

7.1.3. Poluarea solului


7.2. Protectia mediuluiProtectia mediului se realizeaza pe mai multe cai:

- a) prin legislatia de mediu- b) ptin tehnici de protectie a mediului- c) prin schimbarea mentalitatii

a) Legislatia de mediuDin anii ´60 exista la nivel european o tendinta crescatoare in ceea ce

priveste legile, normativele, standardele de mediu referitoare la :- protectia naturii - protectia solului- protectia aerului - inlaturarea gunoaielor- protectia apelor - protectia de mediul radioactiv

Standarde de mediu sunt prescrieri, unele avand caracter legislativ- standarde de emisii- standarde de imisii

In prezent exista in Europa mai bine de 2000 de normative de mediu.

57


Este necesara schimbarea mentalitatii umane in ceea cepriveste poluarea mediului si producerea de deseuri.

Ordinea in care trebuie sa gandim este• Evitare inainte de Reducere• Reducere inainte de Revalorificare• Revalorificare inainte de Inlaturare

Instrumente de control ar trebuie sa actioneze : - la nivel industrial: certificate de mediu = licente pentru emisii- la nivel individual: amenzi dure- la nivel colectiv: licente de mediu, care sa se acorde

institutiilor

7.2. Protectia mediuluic) prin schimbarea mentalitatii


7.2. Protectia mediului (cont.) b) Tehnici de protectie a mediului

b) Tehnici de protectie a mediului - se refera in primul randla tehnicile de depoluare:

- 7.2.1. protectia /depoluarea aerului- 7.2.2. protectia /depoluarea apelor- 7.2.3. protectia /depoluarea solului

7.2.1. Depoluarea aerului inseamna aplicarea unor metode pentru separarea: - componentelor poluante solide

- componentelor poluante gazoase Se utilizeaza filtre fine pentru separarea particulelor de praf si procedee bazate pe reactii chimice pentru inlaturarea oxizilor de sulf si de azot. In discutie la ora actuala este efectul produs dioxidul de carbon, CO2, care este un oxid foarte stabil si nu se poate inlatura prin metode uzuale.

58


Pentru depoluarea apelor reziduale se folosesc instalatii hidraulice de curatire, care lucreaza in general in doua etape:– Etapa 1: mecanica - Apele reziduale se curata prin site, care

sunt montate pe traseul de curgere al apei. Sitele retin in primul rand obiectele transportate de ape.

– Etapa 2: biologica - Hidrocarburile si alte substante chimice poluante sunt retinute pe cale biologica cu ajutorul unor microorganisme.

• Problema generala aici: Produsul rezultat din procesul de curatarea apelor reziduale se putea folosi mai demult ca si ingrasamant in agricultura, fapt care astazi este posibil din ce in ce mai rardatorita continutului mare de metale grele.

Produsul rezultat se inlatura ca si deseu nedorit.

7.2.2. Depoluarea apelor


Astazi traim in societatea de consum, care are ca rezultat foarte multe deseuri/gunoaie.

• Multele exemple in acest sens reliefeaza ca in ceea ce privesteinlaturarea deseurilor/gunoaielor avem de-a face in primul rand cuo problema legata de cantitatea mare de deseuri.

Metode de inlaturare a deseurilor/gunoaielor sau minimizariicantitatii de deseuri/gunoaie :

- reciclare, refolosire- depunere - este nevoie de loc mult, metoda ieftina. Locul de

depunere devine un fel de reactor biochimic, unde componenteleorganice dispar pe cale microbiologica, apar insa gaze, ape reziduale. Problema mare este si cantitatea de depus.

7.2.3. Depoluarea solului

59


- arderea gunoaielor - mai scumpa ca a doua metoda. Din cauza problemelor legate de spatiul de depozitare pentru a doua metoda, aceasta este o metoda promitatoare in viitor, chiar daca apar probleme de curatare a gazelor de ardere si a depunerii produselor de ardere. Este inteleasa si ca o noua sursa de energie.

- inlaturarea deseurilor „pe mare“ sau „exportuldeseurilor“ - nu sunt solutii de dorit, iar la ora actuala la nivel global nu prea se mai practica aceasta varianta.

7.2.3. Depoluarea solului (cont.)



sem. II, 2008

Ildiko TulbureUniversitatea "1 Decembrie 1918”, Alba Iulia


60


Continutul cursului


mediu9. Concluzii finale



Cap. 8. Monitorizarea si evaluarea mediului, indicatori de mediu8.1. Monitorizarea si evaluarea mediului8.2. Indicatori de mediu

Cap. 9. Concluzii finaleData: 21.05.2008

61


Cap. 8. Monitorizarea si evaluarea mediului 8.1. Monitorizarea si evaluarea mediului

• Monitorizarea si evaluarea mediului reprezinta sistemul de masuratori, procedee de analiza si evaluare, cat si infrastructura necesara pentru reliefarea starii mediului inconjurator.

• Organizarea unui sistem de monitorizare a mediului este o conditieesentiala pentru controlul calitatii mediului.

• Sistemele de monitorizare si evaluare a mediului sunt parti componente ale sistemelor de informare asupra calitatii mediului.

• Evaluarea se realizeaza prin compararea valorilor masurate cu valorile maxime admisibile specificate in normele tehnice de mediu.

• Clasificarea sistemelor de monitorizare a mediului:– sisteme de monitorizare pentru aer– sisteme de monitorizare pentru apa– sisteme de monitorizare pentru sol


8.1. Monitorizarea mediului (cont.)Elementele unui sistem de monitorizare, evaluare si

informare:

Sistem de informare asupra calitatii mediulu

Informare

Monitorizarea si evaluarea mediului

Colectare Analiza Evaluare

62


Exemplu pentru vizualizarea datelor

Sursa:http://www.wtceng.com/ambient.htm#Data Monitoring & Control System (DMCS)

Continuous Emission Monitoring Systems (CEMS)


• Definitie: indicatorii de mediu sunt indicatori folositi pentrudescrierea starii mediului inconjurator.

• Indicatorii de mediu sunt elemente importante ale sistemului de monitorizare si evaluare a calitatii mediului, pentru a caracterizala un moment dat starea mediului cu privire la poluarea cuanumite substante poluante.

• Indicatorii de mediu joaca un rol important in evaluarea calitatii mediului si informarea cu privire la calitatea mediului.

• Un sistem de monitorizare si evaluare a calitatii mediului se afla in stransa legatura cu sistemul de informare asupra calitatii mediului, deoarece in general dupa fazele legate de efectuarea de masuratori de mediu, analiza si evaluare se trece la etapa de informare publica asupra calitatii mediului.

8.2. Indicatori de mediu

63


• Clasificare functionala :− indicatori Pressure (folosirea resurselor, emisii, cantitate

de deseuri)− indicatori State (concentratii de poluanti in aer, apa, sol)− indicatori Response (modificari in comportament

referitor la consumul de energie si de apa)• Clasificare structurala:

− indicatori specifici: concentratia de CO2 s.a.− indicatori combinati: API (Air Pollution Index) s.a.

• Clasificare in functie de mediul considerat:− indicatori pentru poluarea aerului− indicatori pentru poluarea apei− indicatori pentru poluarea solului

8.2. Indicatori de mediu (cont.)


Exemplu: Indicator folosit in prezent in Germania pentrudescrierea calitatii aerului: Index de mediu (Umweltindex)

Interpretare:UI=LBI < 0,9 poluare slabaUI=LBI = 0,9 - 1,4 poluare medieUI=LBI = 1,4 - 1,9 poluare considerabilaUI=LBI > 1,9 poluare critica

∑==i iref

ireal

CtzyxC

tzyxUItzyxLBI,

, ),,,(),,,(),,,(

unde:Creal,i - concentratia masica a poluantilor in aer

[ppm sau mg/m3];Cref,i - valoarea concentratiei admise pentru poluantul i [ppm

sau mg/m3]

Poluanti considerati: NOx, SO2, CO, Particule, Ozon

64


VDI-Umweltindex


Cap. 9. Concluzii finale

• Ecologia este o disciplina de interes general, fiecare persoana putand avea interes pentru anumite parti ale disciplinei.

• Descrierea problematicii globale este o tema de baza a cercetatorilor care lucreaza in domeniul ingineriei mediului. Clubul de la Roma a adus in discutie prima data problematica globala, care este strans legata de disciplina Ecologie generala.

• Dinamica populatiei lumii la ora actuala este o problema stringenta a umanitatii.

• Starea mediului inconjurator este o parte de baza a disciplinei Ecologie, influentand in mod hotarator calitatea vietii omului.

• Problema poluarii globale a mediului este o tema deosebit de complexa si mult discutata la ora actuala.

65


Cap. 9. Concluzii finale (cont.)

• Protectia mediului se aplica cu succes in prezent in unele zone ale lumii, dar in altele este practic inexistenta.

• Dezvoltarea mentalitatii pentru protectia mediului are loc intr-un ritm destul de lent, cu toate ca se simt deja efectele poluarii fara precedent a mediului inconjurator.

• Protectia mediului, pentru a fi practicata cu succes, trebuie sa evidentieze avantajele economice la nivelul intreprinderilor.

• Sistemele de monitorizare si evaluare a mediului sunt importantepentru colectarea datelor de mediu, analiza si evaluarea calitatiimediului

• La ora actuala exista mai multi indicatori de mediu, indeosebipentru poluarea aerului, care se utilizeaza in unele tari ale lumii.


Bibliografie suplimentara

• R. Carson: Primavara tacuta; Bilderstein, München (1963).• Club of Rome: Revolutia globala; Raport al Clubului de la Roma, Editura Spiegel,

Hamburg (1991).• Global 2000: Raportul catre Presedinte; Frankfurt (1980).• V. Hauff (Hrsg): Viitorul nostru comun; Raportul Bruntland al Comisiei globale

pentru Mediu si Dezvoltare; Eggenkamp , Greven (1987).

• D. si D. Meadows: Limitele cresterii; Rowohlt, Reinbeck (1973).• P.J. Opitz (Ed.): Probleme globale in secolul 21, Editura W. Fink, München(2001).• E. U. von Weizs äcker: Politica Mondiala; Editura Cartii Stiintifice, Darmstadt,

Editia a doua (1988)• Lengsfeld, T., Tulbure, I., Ali, V. (Ed): Exploring a worthwhile future for all

(Explorarea unui viitor demn pentru toti). Raport al tt30 al Clubului de la Roma. Asociatia Spaniola a Clubului de la Roma , Valencia , Spania (2003).

• Club of Rome: http://www.clubofrome.org

66


Subiecte pentru colocviu la „Ecologie generala“

1. Problematica globala 2. Definitia conceptului dezvoltarii durabile3. Institutionalizarea conceptului dezvoltarii durabile4. Aplicarea conceptului dezvoltarii durabile la nivel regional5. Definitia ecologiei si generalitati legate de ecologie6. Definitia notiunii de ecosistem7. Definitia mediului inconjurator8. Poluarea mediului inconjurator9. Notiunea de sistem10. Metoda de analiza analitica, liniara11. Metoda de analiza sistemica12. Modele matematice simple. Exemple


Subiecte pentru colocviu

13. Modele matematice integrative. Exemple14. Dinamica si evolutia populatiei globului15. Sisteme de producere a energiei utilizate de om16. Resurse energetice si poluarea mediului 17. Legea conservarii energiei18. Diferite forme de energie si transformarea lor19. Resurse energetice pe plan mondial20. Consum de energie pe plan mondial si poluarea mediului21. Modelarea sistemelor ecologice. Exemple22. Sisteme avand populatii in concurenta23. Surse de poluanti

67


Subiecte pentru colocviu

24. Emisii de poluanti in atmosfera25. Efectul de sera26. Protectia mediului inconjurator27. Tehnici de protectie a aerului28. Tehnici de protectie a apei si solului29. Monitorizarea si evaluarea starii mediului inconjurator30. Elementele unui sistemde monitorizare si evaluare a mediului31. Indicatori de mediu, clasificare

Documents

Ecologie Generala Curs SS2008