Какой антропогенный фактор оказывает сильное влияние на изменение газового состава атмосферы

Билет № 8. Вопрос 1. Антропогенные изменения состояния атмосферы и их последствия (изменения альбедо, влагооборота, климата городов)

К основным процессам изменяющим состояние атмосферы относятся появление и развитие городов (снижение альбедо, повышение средней температуры, снижение времени солнечного сияния, снижение относительной влажности, но повышенная облачность и осадки), распашка и орошение земель (увеличение испарения, повешенние осадков), образование пастбищ и водохранилищ (снижение альбедо, рост испарения, повышение осадков) – локальные изменения состояния л-ов ведут к локальным изменениям климата. Кроме того можно выделить крупномасштабные антропогенные изменения, связанные с обезлесением (рост альбедо, снижение испарения и осадков), опустыниванием, иссушением крупных водоемов (рост альбедо, снижение испарения и осадков).

Крупномасштабные антропогенные изменения поверхности Земли (например, обезлесение, опустынивание, деградация внутренних морей и озер и др.) также обуславливают изменения теплового и водного режима на больших территориях и акваториях, хотя и пока еще менее заметные.

Наряду с изменениями физических особенностей атмосферы с вытекающими отсюда последствиями, происходят антропогенные изменения ее газового состава. По-видимому, в настоящее время роль человека проявляется сильнее в этой области, и химические трансформации в атмосфере создают ряд серьезных г/э проблем – антропогенное изменение климата, нарушение естественного состояния озонового слоя, асидификация, включая кислотные осадки.

Атмосферный воздух у земной поверхности содержит существенное количество влаги, в среднем от 0,2% в полярных районах до 2,5% на экваторе. Под термином влагооборот понимается сумма процессов накопления, отдачи и переноса влаги, определяющих особенности увлажнения данного места.

Состав атмосферы: азот 78%, кислород 21%, аргон 1%, углекислый газ 0,03%.

Влагооборот. Потоки влаги в ландшафте отличаются высокой чувствительностью к антропогенным факторам. С этим связана возможность их антропогенного регулирования, что и осуществляется при водных мелиорациях. При недостаточном учете сложных закономерностей структуры водных потоков в геосистеме мелиорация часто приводит к неблагоприятным или катастрофическим экологическим последствия. Так, существенно изменяются водные потоки при осушении земель. Здесь основная опасность – переосушение. Поскольку понижение уровня грунтовых вод ниже некоторой критической глубины может способствовать дефляции, обмелению рек и т.д.

При орошении геосистем происходит усиление нисходящих потоков влаги в почве, которые могут достигнуть засоленных горизонтов пород или минерализованных грунтовых вод, где насыщаясь солями и поднимаясь к поверхности, засоляют почвенную толщу. При орошении водообеспечение растений улучшается, но так как почвенно-ирригационные воды насыщены солями, то использование почвенной влаги уменьшается и может быть даже меньшим, чем в богарных условиях. Так появляется антропогенная физиологическая сухость растений, т.е. невозможность использовать воду при ее достаточном количестве. Кроме изменения водного режима, орошение приводит и к изменению других процессов в геосистеме. Например, почвенных (развиваются процессы оглеения, заболачивания, вторичного засоления почв), геоморфологических (эрозия) и т.д.

Антропогенное влияние на изменение климата

Антропогенное влияние на изменение климата, выражающееся в изменении газового состава атмосферы, уменьшении биоразнообразия и ухудшении функционирования экосистем, обусловленное увеличением концентрации парниковых газов и аэрозолей в атмосфере.

Рубрика	Экология и охрана природы
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	08.06.2010
Размер файла	24,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Содержание

1.Антропогенное влияние на изменение климата

2.Влияние антропогенных факторов на изменение климата

Список используемой литературы

Введение

В последние десятилетия появляется все больше свидетельств и доказательств возникновения и усиления роли антропогенного фактора в результатах функционирования климатической системы и, в первую очередь, в глобальном изменении климата, причем эта роль оказывается чреватой негативными эффектами (усиление парникового эффекта и сопряженные с этим природно (экологические эффекты), представляющими угрозу устойчивости развития человечества (о климатической системе и глобальном изменении климата. Это требует выработки и принятия мер по адаптации к этим изменениям и смягчению их последствий. По сравнению с другими глобальными экологическими проблемами климатическую проблему отличает особенно сложный комплексный многокомпонентный характер. Для обеспечения эколого(экономической эффективности разрабатываемых мер по адаптации к климатическим изменениям и смягчению их последствий полезно, в частности, провести их рассмотрение и анализ в рамках экономики природопользования.

1.Антропогенное влияние на изменение климата

Со времени проведения Конференции ООН по вопросам окружающей среды, состоявшейся в 1972г. в Стокгольме, представления об изменениях, происходящих в окружающей среде, претерпели кардинальные изменения. От понятия о непосредственном ущербе, наносимом благосостоянию человека, был сделан шаг к пониманию природной среды как «естественного» капитала, от которого зависит удовлетворение человеком своих потребностей. Отсюда следовало, что «капитал» должен использоваться рационально, на основе эффективных технологий, при увязке потребностей человека и потенциальных возможностей природы. В соответствии с этими пределами развития проводился расчет истощения таких природных ресурсов, как нефть, металлы и т. п. В области охраны окружающей среды все чаще стали использовать превентивные, а не исправительные меры.

И все же пройденный почти за три десятилетия после Стокгольмской конференции путь показал, что основные тенденции быстрого ухудшения глобальных и региональных экологических условий не изменились, хотя за эти годы в природоохранные мероприятия были вложены сотни миллиардов долларов. Несмотря на заметные успехи развитых стран в области охраны природной среды и совершенствовании энерго- и ресурсосберегающих и природоохранных технологий, в глобальных масштабах продолжается деградация всех природных систем жизнеобеспечения.

Ныне становится ясно, что природа — это не капитал человечества, а его естественное окружение, где человек лишь один из множества элементов. Вся же природная система поддерживает стабильные условия окружающей среды, благоприятные для жизни в целом и жизни человека в частности. Следовательно, пределы развития человечества определяются степенью экологических нарушений, а не простым потреблением ресурсов. Стало очевидным, что вмешательство человека в естественные природные процессы зашло уже так далеко, что связанные с этим изменения окружающей среды могут оказаться необратимыми, а разрушительные последствия не могут быть преодолены лишь природоохранными мероприятиями.

Многочисленные программы охраны окружающей среды, принимавшиеся после Стокгольмской конференции на глобальном, региональном и местном уровнях, оказались недостаточными и неэффективными. Однако это не означает, что они были плохими. Просто исходили они из неверных посылок и оценок реальной экологической ситуации. Очевидно, в природе действует более универсальный механизм, ведущий к разрушению биосферы и экосистем, поэтому принимаемые меры в условиях действия этого механизма всегда оказываются недостаточными. Этот механизм теперь становится все понятнее: рост населения и его потребностей, удовлетворить которые возможно только на базе расширяющегося потребления с использованием опережающего развития энергетики и разрушения бионты.

За последние 20-30 лет отрицательные тенденции изменений окружающей среды и условий жизни человека не только не уменьшились, но, скорее, увеличились, и в перспективе можно ожидать их усиления, или, в лучшем случае, сохранения.

Изменяется газовый состав атмосферы (усиливается воздействие парниковых газов на климат), на тысячи километров от источников загрязнений переносятся кислотные осадки. Несмотря на провозглашенную ООН задачу обеспечить всех жителей Земли чистой питьевой водой, около трети человечества, включая значительную часть населения Азии (и, увы, России), не имеет к ней доступа.

Все это требует понимания механизма планетарных изменений и выделения тех главных его составляющих, которые управляют глобальными законами, определяющими состояние окружающей среды и его изменения со временем. Именно на это направлена Международная геосферно-биосферная программа, исследования по которой ведутся уже более десяти лет. Вместе с тем следует подчеркнуть, что сложные процессы в природе не могут быть просто сведены к небольшому числу фундаментальных законов, они должны учитывать локальные модификации, а региональные особенности, в свою очередь, оказывают решающее влияние на перераспределение потоков тепла в рамках общего баланса, обусловленного меняющимся положением Земли относительно Солнца.

Важную роль в природных процессах играет углеродный цикл, в частности, эмиссия парниковых газов в атмосферу, обусловленная разностью между первичной их продукцией и поглощением. Степень влияния на климат углеродного цикла определяется тенденциями, охватывающими, как минимум, несколько десятилетий, причем баланс углерода в экосистемах далек от нуля даже за длительный промежуток времени. Например, болота, в которых накапливается торф, имеют значительный положительный баланс углерода.

В настоящее время углеродный цикл наземных экосистем находится в приблизительном глобальном равновесии по отношению
к поглощению и эмиссии углекислоты. Однако в XXI в. наземная
атмосфера может заметно обогатиться углекислым газом. Этому способствует быстрый рост человечества, что приводит к стремительному расширению посевных площадей (как правило, за счет сведения лесов) в Азии и Африке и, как следствие, к избыточному выделению углекислоты. Существуют серьезные опасения, что сокращение площади лесов в этих регионах может превысить возможное увеличение их площади в Европе и Северной Америке. Кроме того, за последние 30 лет в северных широтах значительно потеплело, а поэтому здесь гораздо чаще случаются засухи и пожары, что ведет к увеличению выбросов углекислоты в атмосферу.
Биоразнообразие и функционирование экосистем, т. е. накопление биомассы или органического углерода, не связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью. Эта связь гораздо сложнее. Разнообразная экосистема не всегда продуктивнее. Однако с увеличением антропогенного давления биоразнообразие имеет тенденцию к уменьшению, а это, в свою очередь, ухудшает функционирование экосистем.

Впрочем, каковы бы ни были антропогенные изменения климата, они накладываются на его естественные вариации, масштаб которых все еще сильно превосходит влияния, обусловленные изменением облика поверхности Земли и эмиссией парниковых газов. Детальные исследования керна из глубоких скважин, пробуренных на ледниковых покровах Антарктиды (прежде всего на российской станции Восток) и Гренландии, позволяют сделать важные заключения.

Во-первых, понимание и предсказание последствий роста концентрации парниковых газов в атмосфере (так называемое глобальное потепление вследствие парникового эффекта) требует понимания естественной изменчивости природных процессов, на которые накладывается антропогенное влияние.

Во-вторых, концентрация парниковых газов и глобальная температура в прошлом изменялись параллельно, как это следует из анализа ледяных кернов, но содержание газов резко возросло за последние 100 лет, тогда как изменения температуры не выходят за рамки ее естественных флуктуаций.
В-третьих, ряд данных свидетельствует о том, что климат в прошлом менялся гораздо сильнее, чем в период регулярных инструментальных наблюдений, т. е. за последние 150 лет. В климатах прошлого отмечены значительные колебания уровня озер, режима рек, экстремальные засухи и наводнения.

Если события такого масштаба повторятся в будущем, они могут иметь настолько серьезные социально-экономические последствия, что к ним могут и не адаптироваться социальные и экономические системы.
Если десять и более лет назад главным фактором изменения климата считали увеличение выбросов парниковых газов, что повлекло за собой политические решения о квотах на выбросы, то сейчас позиция большинства ученых претерпела серьезные изменения. Главный вывод заключается в том, что неожиданные изменения климата в прошлом, очевидно, связаны с нелинейными процессами, в частности теми, которые влияют на формирование глубоких вод в Атлантике. Неустойчивость теплого климата может значительно расширить свои границы. В кернах сохранились следы быстрого потепления: подъем температуры на 5°С мог происходить за немногие десятилетия.

Если глобальный тепловой баланс Земли серьезно зависит от парникового эффекта, накладывающегося на космические закономерности поступления энергии от Солнца с присущими им изменениями (а именно таков главный вывод анализа керна из скважины на станции Восток), то региональные особенности климата определяются прежде всего колебаниями циркуляции вод океана в масштабах десятилетий. В оценке глобальных изменений циркуляции и их связи с климатом интерес сейчас в значительной мере смещается от циркуляции в атмосфере к циркуляции в океане. Океан играет важную роль в меридиональном переносе тепла к полюсам, меняя глобальный климат. Неверным оказалось предположение, что изменения в океане происходят очень медленно. Например, по Атлантическому океану к западу от Англии прокатываются тепловые волны с периодом 10 лет и амплитудой 0,05°C.

Из анализа циркуляции воды в океане следует, что в нескольких критических зонах небольшие колебания плотности воды, обусловленные образованием или таянием льда, могут существенно влиять на движение воды и, соответственно, на перенос тепла и климат. В частности, выяснилось, что критической для климата европейской части России оказывается глобальная циркуляция вод океана.

Таким образом, исследования последних лет показывают, что климатическая система — одна из сложнейших на Земле, требующая взаимосвязанного изучения глобальных изменений в океане, атмосфере, криосфере, почве, лесах и других системах. Невозможно вычленить из нее выбросы парниковых газов и сконцентрироваться только на квотах, как нельзя допускать чрезмерной политизации этой далекой еще от решения научной проблемы.

2.Влияние антропогенных факторов на изменение климата

В основу развития человечества должна быть положена стратегия адаптации к природе и, в частности, к меняющемуся климату. В числе ключевых проблем должны быть: использование земель и изменение растительного и почвенного покрова, доступность воды, здоровье человечества, «устойчивое развитие» природы и общества М.В. Котляков. Глобальные изменения климата: антропогенное воздействие или естественные вариации // Климатология — оценка экологических экосистем. 2006г. .

По-видимому, основными факторами антропогенного воздействия на климат являются увеличение концентрации парниковых газов, а также увеличение выбросов аэрозолей в атмосферу. Основные парниковые газы — это водяной пар (Н2О), углекислый газ (СО2), метан (СН4), окись азота (N2O), озон (О3) и, в меньшей степени, ряд хлорфторуглеводородных соединений. Увеличение концентрации этих газов приводит к увеличению поглощения излучения от Земли, которое имеет место в инфракрасной области спектра, (максимум излучения в области 8 — 13 мк). Это вызывает подогрев атмосферы и, следовательно, в свою очередь, поверхности Земли.

Влияние главных парниковых газов: водяного пара и углекислого газа, с одной стороны, являющихся главным условием существования жизни на Земле, а с другой стороны, на долю которых приходится более 95 % всего парникового эффекта, подогревающего атмосферу на 33 о С. Между ними есть принципиальная разница. Водяной пар в атмосфере является наименьшей по массе частью свободной воды, находящейся в гидросфере и криосфере в основном в жидкой и твердой форме. Масса водяного пара определяется притоком солнечной радиации и температурой воздуха и не может существенно изменяться при постоянстве этих факторов. Так как в геологическом прошлом происходили заметные изменения климата, количество водяного пара в атмосфере также изменялось в соответствии с колебаниями глобальной температуры. Однако эти изменения массы водяного пара были следствием, а не причиной изменения климата. Вследствие положительной обратной связи водяной пар при каждом очередном похолодании или потеплении климата лишь усиливал этот процесс. Точно так же, водяной пар является следствием, а не причиной существования морей и океанов. Его прямое влияние на биосферу несущественно по сравнению с его косвенным влиянием как источника воды, выпадающей в виде осадков.

Углекислый газ, как в климатических условиях геологического прошлого, так и в условиях современного климата может существовать только в газообразном состоянии. При этом его концентрация в атмосфере может меняться в широких пределах вне зависимости от внешней температуры. Наоборот, рост концентрации СО2 вследствие парникового эффекта неизбежно должен приводить к повышению глобальной температуры Земли. Наличие углекислого газа является необходимым условием существования жизни на Земле. Почти все живое вещество, создаваемое в биосфере, возникает из углекислого газа и воды в результате процесса фотосинтеза. Еще большее, чем в атмосфере (2,6 ? 1018 г), количество СО2 содержится в водоемах, где масса этого газа достигает 130 ? 1018г. Углекислый газ гидросферы используется в ходе фотосинтеза водных растений. Основная часть углекислого газа, израсходованного автотрофными растениями, возвращается в атмосферу и гидросферу в ходе процессов деструкции органического вещества, которые происходят при участии бактерий и других гетеротрофных организмов. Сравнительно небольшая часть органического углерода, полученного в результате фотосинтеза, сохраняется длительное время в составе почвенного гумуса, сапропеля, торфа и других органических веществ, масса которых частично расходуется в ходе окисления, но частично сохраняется и захороняется в литосфере в виде каменного угля, нефти, горючих газов и рассеянного органического углерода.

Еще больший расход углекислого газа атмосферы и гидросферы связан с образованием карбонатных отложений. Процесс формирования карбонатов наиболее активно происходит в мелких водоемах, куда потоки воды выносят с поверхности континентов продукты эрозии, включающие различные соединения углерода. Из этих продуктов образуются отложения известняка, мела, доломита и других минералов, содержащих углерод. Большую роль в процессе карбонатообразования играют водные организмы, скелеты которых создаются из содержащихся в воде соединений углерода. На активное участие живых организмов, выступающих в качестве геологических факторов эволюции земной коры и тропосферы, впервые обратил внимание академик Вернадский. Открытая Вернадским роль биоты как геологической силы была обобщена Перельманом в виде закона Вернадского: суммарный эффект деятельности живого вещества за всю геологическую историю огромен, т.к. живые организмы определили геохимические особенности верхней части земной коры.

Очевидно, что без постоянного притока СО2 из глубоких слоев Земли сохранение более или менее стабильной концентрации атмосферного углекислого газа в течение интервала времени, сравнимого с геологическими эпохами, невозможно. Углекислый газ поступает в атмосферу из глубоких слоев Земли в результате дегазации верхней мантии, а также более высоких слоев земной коры. Значительная часть СО2, получаемого атмосферой, выбрасывается при вулканических извержениях. Наряду с СО2 вулканические газы обычно содержат некоторое количество окиси углерода (СО), которая в относительно короткое время окисляется и превращается в углекислый газ. Из сказанного выше следует, что скорость прихода углекислого газа как для длительных, так и для сравнительно коротких интервалов времени может изменяться в широких пределах главным образом из-за колебаний уровня вулканической активности. Планета Земля стареет, и наряду с ритмическими колебаниями имеется общая тенденция к уменьшению вулканической активности, что должно вызвать, соответственно, снижение количества СО2 Влияние астрофизических и антропогенных факторов на глобальные изменения климата Земли/Ю. Ю. Балега; В. В. Власюк // Оценка экол. состояния экосистем. 2000 . Вып. 3. — С. 28-32 .

В настоящее время является общепризнанным, что возрастание парниковых газов на протяжении ХХ века является следствием человеческом активности. Однако нет четкой корреляции между изменением температуры Земли и возрастанием концентрации парниковых газов в ХХ веке. Так, как видно из рис.1, глобальная температура между 1945г. и 1979г. немного понизилась. В то же время это был период быстрого роста мировой экономики. В докладе IРСС, 1996 это несоответствие объясняется эффектом охлаждения за счет отражения части солнечной радиации, вызванной сульфатными аэрозолями при горения угля и другого топлива. Однако это объяснение не может рассматриваться как удовлетворительное. Влияние аэрозолей — фактор очень неопределенный и недостаточный в данном случае. Температура особенно быстро возрастала в два последние десятилетия. Однако, количество СО2 увеличивалось монотонно, а концентрация метана вообще стабилизировалась.

Истощение стратосферного озона, наблюдаемое в последние два десятилетия ХХI века, вызваны, по-видимому, не антропогенным эффектом, а объясняется циклическими процессами в атмосфере. По данным последних измерений, общее содержание озона, как и предсказывалось, начало возрастать. И к 2040 — 2050г.г. глобальный озон снова достигнет своего максимума, а озоновая «дыра» над Антарктидой, соответственно, сократится до минимума Глобальные изменения климата: антропогенная и космогенная концепции А.А. Пабат (Национальный университет, г. Днепропетровск, Украина) .

Естественно, что локальное влияние на климат антропогенной и техногенной деятельности человека (создание искусственных водохранилищ, плотин на реках, вырубка лесов и др.) может быть существенно большим. Однако и здесь не стоит переоценивать человеческие возможности по сравнению с природными факторами, такими, как извержение вулканов, землетрясения, колебания уровня воды морей и внутренних водоемов (озер) и т.д.

Предельный случай самого мощного антропогенного воздействия на климат, которое бы произошло в случае тотального ядерного конфликта. За годы холодной войны в мире было накоплено 50 000 единиц ядерного оружия, мощность которых оценивается в 1,3 ?104 Мгт тротила. При этом с 1945 по 1980 гг. было проведено 541 атмосферных взрывов с общим эквивалентом 440 Мгт. Обсуждение возможных последствий ядерной войны были предметом широкой дискуссии в СССР и США в 70-е — 80-е годы. Были рассчитаны модели, согласно которым в случае ядерного конфликта гигантские облака аэрозолей (сажа, пыль и др.) на многие месяцы должны закрыть обширные районы Земли от Солнца. Произойдет резкое снижение температуры. Согласно расчетам при взрыве ядерных зарядов суммарной мощностью 104 Мгт так называемая «ядерная зима » в средних широтах северного полушария будет длиться полтора месяца. Причем температура у поверхности Земли снизится до — 15 о С ? — 25 о С и даже, согласно до — 23 о? -53 о С. Однако есть серьезное основание сомневаться в правильности этих модельных расчетов. Дело в том, что в прошлом Земли уже были неоднократно естественные катастрофы, по масштабам сопоставимые с ядерной войной. Только за последние сто с небольшим лет таких катастроф было три: взрыв вулкана Кракатау (август 1883 г.), падение Тунгусского метеорита (июнь 1908) и взрыв вулкана Катмай на Аляске (июнь 1912 г.). Энергия, выделившаяся при взрыве Тунгусского метеорита, оценивается в 1016 — 1017 джоулей, что соответствует 10 — 100 Мгт тротила.

Однако после падения Тунгусского метеорита никаких заметных аномалий в климате северного полушария Земли не было зарегистрировано. Взрыв вулкана Кракатау характеризовался гигантским выбросом в атмосферу вулканической породы, пепла и др. продуктов (» 19 км 3 ). Это соответствует энергии взрыва порядка 10 3 — 104 Мгт. Пыль, попавшая в высокие слои атмосферы (до 80 км), распространилась по всему земному шару, вызывая необычные оптические эффекты. Однако ни после взрыва Кракатау, ни после сравнимого по силе взрыва вулкана Катмай существенных отклонений в глобальной температуре Земли также отмечено не было. Несоответствие между теоретическими моделями и реальными последствиямикрупных природных катастроф заставили теоретиков быть более осторожными в прогнозах. Так, в более поздней работе было получено, что взрыв мощностью 10 5 — 10 6 Мгт (что, в принципе, невозможно сделать искусственным способом) вызовет понижение глобальной температуры Земли только на несколько градусов.

Список используемой литературы

1. Глобальные изменения климата: антропогенная и космогенная концепции А.А. Пабат (Национальный университет, г. Днепропетровск, Украина)

2. Влияние астрофизических и антропогенных факторов на глобальные изменения климата Земли/Ю. Ю. Балега; В. В. Власюк // Оценка экол. состояния экосистем. 2000 . Вып. 3. — С. 28-32

3. М.В. Котляков. Глобальные изменения климата: антропогенное воздействие или естественные вариации // Климатология — оценка экологических экосистем. 2006г.

4. Гринпис «Глобальное потепление», М.: Изд-во МГУ, 1993.

5. Лосев К.С. Климат: вчера, сегодня. и завтра? Л.: Гидрометеоиздат, 1985г.

6. Периодическая печать о проблемах климата Природа, 1992. № 6. Новости науки. С. 117.

бжд. БЖД. Задание 2 Каков состав атмосферы

Единственный в мире Музей Смайликов

Самая яркая достопримечательность Крыма
Скачать 32.99 Kb.

1. Каков состав атмосферы?

Атмосфера является одним из необходимых условий существования жизни на Земле, она определяет климат и многие другие факторы существования жизни на планете.

Основной компонент атмосферы – азот (N) – 78,09%, содержание кислорода около 21%, на долю CO2 приходится 0,03%, остальное – инертные газы: аргон, неон, криптон, гелий и др. Кроме того, в атмосфере всегда есть вода. Очень часто в атмосфере присутствуют посторонние вещества-загрязнители: пыль, аэрозоли, микроорганизмы, химические соединения и т. д., которые оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека, растений, животных, на состояние воды, почвы, архитектурных сооружений и даже климата. По происхождению загрязнители бывают природные, образующиеся при выветривании горных пород, почвы, в результате вулканической деятельности и т.д., и антропогенные, вызванные активной деятельностью человека. Антропогенные загрязнения можно подразделить на локальные, региональные и глобальные.

Все загрязнители делятся на химические, биологические, физические и физико-химические.

Самыми распространенными загрязнителями являются пыль, окислы углерода – CO и CO2, окислы серы, азота, углеводороды. Основной путь поступления атмосферных загрязнителей в организм человека – органы дыхания и кожные покровы.

Частицы пыли могут вызывать различные заболевания органов дыхания – пылевой бронхит, пневмокониоз, силикоз, асбестоз и др. Поэтому содержание пыли в воздухе рабочих помещений, учебных аудиторий и жилья строго нормируется.

Окислы азота и серы, соединяясь в атмосфере с водой, образуют т.н. кислотные дожди, которые, попадая в почву и гидросферу, изменяют их кислотность, а попадая на кожу человека, вызывают серьезные ожоги. Соединения хлора и сам хлор поражает органы дыхания человека. Соединения фтора вызывают вымывание кальция из костей и 60 становятся причиной флюорозов. Соли тяжелых металлов – свинец кадмий алюминий и др. – обладают общетоксическим действием. Угарный газ (СО) препятствует переносу кислорода кровью, что приводит к кислородному голоданию и даже смерти. Окислы серы поражают кожу. Различные углеводороды вредны для органов зрения, дыхания, являются сильными наркотическими веществами и обладают достаточно мощным канцерогенным действием. Фенолы, органические сульфиды поражают ЦНС. В населенных пунктах атмосферные загрязнители являются причиной многих заболеваний человека.

Загрязнение атмосферы отрицательно влияет на растительный покров, снижает продуктивность сельскохозяйственных растений. Изменение климата, т.н. «парниковый эффект», состояние озонового экрана Земли также связывают с загрязнением атмосферы.

2. Что понимают под термином «нормирование качества атмосферы»?

Дайте понятие о ПДК загрязнителей.

Для контроля безопасности воздушной среды введен норматив ПДК – предельно допустимая концентрация. ПДК – это количество вредного вещества в среде, практически не влияющая на здоровье человека при постоянном контакте с ним или при воздействии его на организм человека за определенное время практически не влияющее на здоровье человека и не вызывающее неблагоприятных последствий у его потомства.

Различают ПДК – максимальную разовую, среднесуточную дозы, для рабочей зоны и населенного пункта соответственно. Обобщенной характеристикой веществ – загрязнителей является класс опасности. По степени воздействия вредных веществ на организм человека выделяют 4 класса опасности: I – чрезвычайно опасные; 2 – высоко опасные; 3 – умеренно опасные; 4 – малоопасные.

3. Факторы, изменяющие состав и качество атмосферы – физические, химические и др. Укажите их влияние на здоровье человека.

Воздушная оболочка, окружающая земной шар называется атмосферой. В атмосфере постоянно происходят разнообразные процессы: химические, физические, биологические и др. В результате данных процессов происходит изменение как нижних, так и верхних слоев атмосферы.

Происходящие в атмосфере процессы происходят закономерно и взаимосвязано. На атмосферу оказывает воздействие космическое пространство, поверхность земли, водоемов, растительного и снежного покрова. Происходит взаимообмен газами, теплом, влагой, жидкими и твердыми частицами. Солнечное излучение является основным источником энергии для атмосферных частиц. В атмосфере, благодаря происходящим в ней различным процессам, происходят некоторые химические реакции, которые изменяют ее состав. Развиваются движения воздушных масс, образуются облака, осадки, наблюдаются электрические, акустические и оптические явления. Состояние атмосферы постоянно изменяется во времени и в пространстве.

Микробиологические факторы

Патогенные агенты

Вода, продукты питания и органические материалы могут содержать патогены, обычно бактерии; хорошо известно и о биологическом загрязнении, переносимом воздушным путем. Инфекции, вызываемые такими бактериями, встречающимися в продуктах питания,как, например, кампилобактерии и сальмонелла, могут также непосредственно образовываться в окружающей среде: сальмонелла – вполне обычна для навоза, а кампилобактерии встречаются в поверхностных водах. Тем не менее, чаще всего воздействие на человека происходит через прием пищи и питья и реже – это воздействие окружающей человека среды (например, при попадании воды в органы пищеварения при купании или плавании).

Микробиологические агенты

В целом, микроорганизмы составляют огромное «царство» разнообразных бактерий, вирусов, грибков, простейших, планктона и других характерных видов. Хорошо известным примером микробиологического фактора, влияющего на здоровье, является цветение сине-зеленых водорослей, выделяющих в окружающую среду токсичные соединения.

В последние годы в некоторых странах было разрешено использовать в окружающей среде генетически модифицированные организмы (ГМО), и риски, связанные с ГМО, могут также классифицироваться в данной категории. Плазмины и другие элементы субклеточного уровня также могут рассматриваться как экологические факторы, потенциально оказывающие негативное воздействие на окружающую среду и/или здоровье человека, хотя объем знаний в этой области в настоящее время ограничен.

Физические факторы

Шум и излучение отличаются от большинства других экологических факторов тем, что они имеют волновое распространение и, скорее, физическую природу, нежели химическую или биологическую.

Шум должен рассматриваться как один из наиболее важных физических факторов среды, и это не потому, что он оказывает самое большое воздействие, а потому, что человек воспринимает шум, серьезно недооценивая возможные дозы шума, которые могут иметь серьезные последствия для здоровья человека. Шум может служить источником раздражения в широких пределах уровня своего воздействия, а также может вызывать и такие отрицательные последствия для здоровья, как нарушение покоя и сна, стресс, повышенное кровяное давление и ишемическую болезнь сердца.

Излучения представляют собой другие факторы, также имеющие волновое распространение. Излучения не могут восприниматься непосредственно органами чувств человека и поэтому иногда могут вызвать более серьезные последствия, т.к. их не замечают до тех пор, пока ситуация не зашла слишком далеко. Эти факторы включают в себя излучение радиоактивных соединений и материалов; продукцию, испускающую радиочастоты или ультрафиолетовое излучение (УФ). Воздействие УФ света может быть косвенно связано с использованием и выбросами химических веществ (хлорфторуглеродов – ХФУ), которые являются катализаторами разрушения озонного слоя в стратосфере, который обычно поглощает УФ излучение солнца и защищает нас от отрицательных последствий его воздействия.

Твердые частицы

Еще одним часто регулируемым фактором, который тоже можно отнести к физическим в том смысле, что он представляет собой материальный объект, является концентрация частиц в воздухе. Значительные усилия, особенно в городской местности, прилагаются для измерения и контроля содержания твердых частиц в воздухе. В настоящее время неясно, что у частиц является основным фактором, вызывающим отрицательные последствия для здоровья, — сами частицы как физические объекты (и их количество) или их химический состав (или же сочетание того и другого).

Химические факторы

Считается, что на мировом рынке существует примерно 100 000 химических веществ. Оценка для рынка Дании составляет 20 000 веществ, 100 000 химических продуктов и 200 000 товаров/промышленных изделий.

Это огромное количество веществ может быть организовано по-разному, в зависимости от необходимого уровня детализации и знаний. Можно провести общую классификацию этих веществ, разделив их на природные и произведенные человеком (антропогенные), органические и неорганические, производимые в больших и малых количествах. Однако существует множество способов организации рассмотрения этого предмета. В нормативных документах вещества обычно распределяются по категориям в соответствии со степенью их опасности и областью применения. Об этом будет подробно изложено в Главе 10, посвященной химическим веществам и препаратам.

4. Как происходит изменение состава атмосферы под влиянием природных и антропогенных факторов?

Причины изменения состава атмосферы

антропогенный;
естественный.

Деятельность человека, так или иначе, сказывается на состоянии окружающей среды – постройка промышленных предприятий, вырубка лесов, загрязнение водоемов, обработка почвы. Кроме этого, следует учитывать и последствия его жизнедеятельности – переработка мусора, выхлопные газы автомобилей, разработка и использование оборудования, которое содержит фреон, также являются причиной разрушения озонового слоя, а вместе с тем и состава атмосферы.

Наиболее пагубным является выброс в атмосферу СО2 – именно это вещество крайне негативно сказывается не только на состоянии окружающей среды, но и на состоянии здоровья людей. Более того – в некоторых городах жители вынуждены в час пик ходить в специальных защитных масках – настолько сильно загрязнен воздух.

Само собой разумеется, что в атмосфере содержится не только углекислый газ. В результате промышленной деятельности предприятий в воздухе содержится повышенная концентрация свинца, оксида азота, фтора и других химических соединений.

Также крайне негативно сказывается на состоянии атмосферы вырубка лесов под пастбища. Таким образом, провоцируется усиление парникового эффекта, так как не будет растений, которые поглощают углекислый газ, а вырабатывают кислород.

Естественное воздействие

Данный фактор менее разрушителен, но все же он имеет место. Причиной образования огромного количества пыли и других веществ является падение метеоритов, действующие вулканы, ветры в пустынях. Также ученые установили, что периодически в озоновом экране появляются дыры – по их мнению, это результат не только негативного человеческого воздействия на окружающую среду, но и естественного развития географической оболочки планеты. Справедливости ради стоит отметить, что такие дыры периодически то пропадают, то образуются снова, поэтому к критическим факторам это относить не следует.

К сожалению, разрушающее действие на атмосферу оказывает именно человек, не понимая, что тем самым делает хуже только себе. Если такая тенденция будет иметь место и в дальнейшем, то последствия могут быть непредсказуемыми, но не в положительном смысле этого слова.

5. Какие меры по предотвращению загрязнения атмосферы и способы ее очистки Вам известны?

Меры по предотвращению загрязнений атмосферы.

Основными путями снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы служат: разработка и внедрение очистных фильтров на предприятиях, использование экологически безопасных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение городов и поселков.

Очистные фильтры являются основным средством борьбы с промышленным загрязнением атмосферы. Промышленные выбросы в атмосферу очищаются путем пропускания их через различные фильтры (механические, электрические, магнитные, звуковые и др.). Такими способами улавливаются пыль, копоть, пары и газы.

Эффективность работы очистных сооружений зависит от физико-химических свойств загрязнителей и от совершенства применяемых методов и аппаратов. При грубой очистке промышленных выбросов устраняется от 70 до 84% загрязнителей, при средней очистке – до 95 – 98% и при тонкой – 99% и выше.

Очистка промышленных отходов не только предохраняет атмосферу от загрязнений, но и дает дополнительное сырье и прибыли предприятиям.

Безотходная технология производства. Решить проблему охраны атмосферы только с помощью очистных сооружений невозможно. Необходимо применение комплекса мероприятий и прежде всего внедрение в промышленную практику безотходных технологий.

Безотходная технология эффективна в том случае, если она строится по аналогии с процессами, происходящими в биосфере: отходы одного звена в экосистеме используются другими звеньями. Цикличное безотходное промышленное производство, сопоставимое с циклическими процессами в биосфере, — это будущее промышленности, идеальный путь сохранения чистоты окружающей среды.

Один из способов предохранения атмосферы от загрязнения – переход на новые экологически безопасные источники энергии. Например, строительство электростанций, использующих энергию приливов и отливов, тепло недр, применение гелиоустановок и ветряных двигателей для получения электроэнергии.

Защита воздуха от выхлопных газов автомобилей. Частные решения этой проблемы – установка фильтров для очистки выхлопных газов и дожигающих углеводороды устройств, замена содержащих свинец антидетонаторных добавок, такая организация движения транспорта, которая уменьшает и исключает частую смену режимов работы двигателей: создание дорожных развязок, расширение дорожного полотна, строительство переходов и т.д. кардинально проблема может быть решена при замене двигателей внутреннего сгорания на электрические. Для уменьшения токсических веществ в выхлопных газах автомобилей предлагается замена бензина другими видами горючего, например, смесью различных спиртов. Перспективны газобаллонные автомобили.

Озеленение городов и промышленных центров . Зеленые насаждения за счет фотосинтеза освобождают воздух от диоксида углерода и обогащают его кислородом. На листьях деревьев и кустарников оседает до 72% взвешенных в воздухе частиц пыли и до 60% диоксида серы. Поэтому в парках, скверах и садах в воздухе содержится пыли в десятки раз меньше, чем на открытых улицах и площадях. Многие виды деревьев и кустарников выделяют фитонциды, убивающие бактерии. Зеленые насаждения в значительной мере регулируют микроклимат города, «гасят» городской шум, приносящий огромный вред здоровью людей.

Для поддержания чистоты воздуха большое значение имеет планировка города. Фабрики и заводы, транспортные магистрали должны отделяться от жилых кварталов буферной зоной, состоящей из зеленых насаждений. Следует учитывать направление основных ветров (розы ветров), рельеф местности и наличие водоемов. Лучше располагать жилые кварталы с подветренной стороны и на возвышенных участках. Промышленные зоны необходимо помещать вдали от жилых кварталов или за пределами города.

1. Как определить кратность воздухообмена, необходимую для удаления выбросов вредных веществ в рабочей зоне?

В реальных производственных помещениях в воздушную среду непрерывно выделяется большое количество разнообразных вредных веществ, пары воды и большое количество тепла. Одним из методов оздоровления воздушной среды в производственном помещении является вентиляция. Наиболее распространенный вид вентиляции — общеобменная, основанная на принципах естественного или искусственного (механического) движения воздуха во всем объеме помещения.

Общеобменная вентиляция — это система, в которой воздухообмен, найденный из условий борьбы с вредностью, осуществляется путем подачи и вытяжки воздуха из всего помещения [16, 17]. При общеобменной вентиляции не важно, поступает ли воздух в помещение через системы воздушного душирования, или он удаляется через системы отсосов, зонтов, вытяжных проемов. Главное, что работает принцип: сколько воздуха поступило в помещение, столько и было из помещения удалено.

Расчет воздухообмена при общеобменной вентиляции основан на принципе неразрывности среды. При расчете общеобменной вентиляции искомое количество (объем) приточного воздуха при наличии в воздушной среде паров или газов в установившемся режиме воздухообмена определяется из баланса поступающих в помещение и удаляемых из него вредных веществ: G L+ Ч пр С L пр = Ч уд Суд , (3.1.1) где G — количество поступающих вредных веществ, мг/ч; Lпр, Lуд — количество приточного и удаляемого воздуха соответственно, м3 /ч; Спр, Суд — концентрация вредных веществ в приточном и удаляемом воздухе, мг/м3 . Исходя из условия неразрывности, очевидно, что количество приточного воздуха Lпр должно быть равно количеству удаляемогоLуд.Тогда искомое количество воздуха для разбавления вредных веществ до санитарных норм (ПДК) находится по формуле: L G С С пр уд пр = — , м3 /ч. (3.1.2) Чтобы не было нарушения санитарных норм, концентрация Суд не должна превышать предельно допустимую концентрацию, т. е. Суд ≤ ПДК. В расчетах принимаем Судравным ПДК. Концентрация Спр должна быть по возможности минимальной (по санитарным нормам Спр ≤ 0,3 ∙ ПДК).

2. Как можно улучшить микроклимат в рабочей зоне при выделении в нее избыточного тепла?

Важнейшими способами нормализации микроклимата в производственных помещениях и в зонах рабочих мест являются: отопление и кондиционирование воздуха, вентиляция помещений

Отопление может быть местным и центральным. Чаще всего это центральные системы отопления (водяные, паровые. воздушные). В качестве нагревательных приборов в системах центрального отопления применяются радиаторы различного типа, трубы расположенные под окнами. Система отопления должна обеспечивать равномерное нагревание воздуха, иметь возможность регулирования, быть взрыво- и пожаробезопасными , не загрязнять воздух. В сельской местности на небольших предприятиях допускается печное отопление (местное). Одной печью допускается отапливать не более трех помещений.

Кондиционирование воздуха предназначено для автоматического регулирования всех или части параметров микроклимата в пределах, обеспечивающих комфортные условия в зонах пребывания людей, а также для оптимизации техпроцессов. При полном кондиционировании воздуха контролируются такие его параметры как температура, влажность, подвижность, чистота, степень озонирования и ионизация.

Системы кондиционирования бывают центральные, обслуживающие несколько помещений, и местные, обеспечивающие необходимый микроклимат в одном помещении.

Наиболее эффективным и широко используемым на практике методом оздоровления воздушной среды в помещениях различного назначения является вентиляция

Производственная вентиляция — это система средств, обеспечивающая регулярный воздухообмен в производственном помещении.

Она предназначена для удаления из помещения избыточного тепла, влаги, пыли, вредных газов и паров и создания наиболее благоприятного (отвечающего санитарно-гигиеническим требованиям) микроклимата

Воздухообмен в помещении можно осуществлять естественным путем через форточки или вентиляционные каналы за счет разности температур и давлений внутри помещения и вне его. Такая вентиляция называется естественной или аэрацией.

Более эффективна искусственная механическая вентиляция, осуществляемая с помощью вентиляторов и эжекторов.

Сочетание естественной и искусственной вентиляции образует смешанную систему вентиляции.

Естественная вентиляция делится на неорганизованную (инфильтрация) и организованную (аэрация). инфильтрация представляет собой обмен воздуха в помещении через щели и конструктивные . Естественная вентиляция может быть не организованной, когда воздух подается в помещение и удаляется из него за счет инфильтрации через неплотности и поры наружных ограждений. Естественная вентиляция считается организованной, если она имеет устройства, позволяющие регулировать направление воздушных потоков и величину воздухообмена (вытяжные каналы, шахты, форточки и фрамуги зданий, аэрационные фонари и др.).

Естественная вентиляция позволяет подавать и удалять из помещений большие объемы воздуха без применения вентиляторов. Недостатком является зависимость ее эффективности от температуры наружного воздуха, силы и направления ветра

Искусственная механическая вентиляция , осуществляемая за счет вентиляторов и эжекторов, позволяет в отличие от естественной вентиляции, подавать воздух в любую зону помещения или удалять его из мест образования различных вредностей: пыли, влаги, тепла, газов. В системах механической вентиляции можно предусматривать устройства для подогрева, увлажнения и очистки воздуха от пыли.Механическая вентиляцияможет применяться как для подачи воздуха в помещение, тогда она называется приточной, так и для удаления воздуха из помещения, тогда она называется вытяжной.

Приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает приток воздуха в помещение и одновременно его удаление из помещения.

По месту действия вентиляция может быть общеобменной, местной и комбинированной. Общеобменная вентиляция осуществляет воздухообмен во всем помещении, а местная — лишь в определенных местах.

Системы механической вентиляции состоят из вентиляторов, устройств для забора и подачи воздуха, воздуховодов, фильтров и т.д.

Общеобменная механическая вентиляция применяется при равномерном расположении источников вредностей в помещении, а также при одно- или двустороннем их расположении.

Местная приточная вентиляция служит для создания требуемых условий воздушной среды в ограниченной зоне производственного помещения.

К установкам местной приточной вентиляции относятся воздушные души, оазисы и завесы.Воздушные оазисы позволяют улучшить метеорологические условия на ограниченной площади помещения, которая для этого отделяется со всех сторон легкими передвижными перегородками и затапливается воздухом более холодным и чистым, чем воздух помещения.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы устраиваются для защиты людей от охлаждения проникающим через ворота холодным воздухом.

3. Как можно оценить световую среду в производственном помещении?

По источнику излучения светового потока различают естественное, совмещенное (комбинированное) и искусственное освещение. Естественное освещение изменяется в очень широких пределах и зависит от времени суток, времени года, облачности и т.д. Поэтому принято характеризовать его не абсолютным значением освещенности на рабочем месте, а относительным в виде коэффициента естественной освещенности (КЕО). Фактическое значение КЕО (еф) представляет собой отношение естественной освещенности внутри помещения в точках ее минимального значения на рабочей поверхности к одновременно замеренному значению освещенности наружной горизонтальной поверхности, освещенной диффузным светом полностью открытого небосвода (непрямым солнечным светом): е Е Е ф вн нар = 100 %, (3.2.1) где Евн — освещенность внутри помещения, лк; Енар — наружная освещенность, лк. Нормативом освещенности рабочего места от естественного света является нормативный коэффициент естественной освещенности (еN), который зависит от разряда и подразряда зрительной работы. Кроме того, учитывается коэффициент светового климата помещения [18]. Окончание табл. 14 65 3.2. Оценка световой среды производственных помещений Нормируемое значение КЕО (еN) следует определять по формуле: еN = ен ∙ mN, (3.2.2) где N — номер группы обеспеченности естественным светом; ен — нормативное значение КЕО, соответствующее разряду и подразряду зрительной работы,%, mN — коэффициент светового климата помещения.

4. Какие параметры используются для оценки шума и вибрации в производственных помещениях?

Слышимый звук (шум)— это среднеквадратичные колебания звукового давления относительно атмосферного с частотами от 20 до 20000 Гц и временем усреднения 30…100 миллисекунд. Слуховое воздействие шума вызывает утомление звукового анализатора, кратковременную или постоянную потерю слуха, ухудшение четкости речи и восприятия звука

Внеслуховое воздействие шума вызывает ухудшение показателей переработки информации, снижается темп и ухудшается качество выполняемой работы. Звуковой анализатор человека обладает неодинаковой чувствительностью к звуковым колебаниям разной частоты, поэтому при оценке шума принято разбивать весь его диапазон на октавные полосы и для каждой полосы определять уровень звукового давления [19].

Гигиеническая оценка шума: частотный диапазон разбивают на 9 октавных полос со среднегеометрическими частотами соответственно 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц, измеряют уровни звукового давления и строят спектр шума. При оценке шума удобно использовать логарифмический показатель, который называется уровнем звука и измеряется в единицах дБ. Причем размерность этой величины «бел» названа по имени изобретателя телефона А. Белла (1847–1922).

Получила распространение более мелкая единица измерения: одна десятая часть бела — децибел (1 дБ = 0,1 Б). При этом на практике применяют два разных параметра: уровень интенсивности звука LJ и уровень звукового давления LP. Уровень интенсивности звука LJ в дБ определяют по формуле: L J J J = Ч 10 0 lg , (3.3.1) где J — интенсивность в точке измерения, Вт/м2 ; J0 — интенсивность, соответствующая порогу слышимости, 10–12 Вт/м2 . При гигиенической оценке и нормировании шума чаще используется параметр уровень звукового давления LР в дБ, который рассчитывается по формуле: L P P P P P = Ч 10 = Ч 20 2 0 2 0 lg lg , (3.3.2) где Р — звуковое давление в точке измерения, Па; Р0 — порог слышимости 2 · 10–5 Па. Значения LJ и Lр численно совпадают при нормальных физических условиях.

В производственном помещении, как правило, расположено несколько источников шума. Суммарный уровень звукового давления нескольких различных источников звука определяется по формуле: L L L Ln = Ч 10 10 + + 10 +10 1 2 10 10 10 lg[ ] ( / ) ( / ) ( / )  ; где L1, L2, …, Ln — уровни звукового давления, создаваемые каждым из источников шума в исследуемой точке пространства. Если все источники шума в производственном помещении одинаковы по своему уровню звукового давления, то суммарный уровень шума равен: LΣ = Li + 10 lg (n), (3.3.4) где Li— уровень звукового давления одного источника, дБ; n — количество источников шума. Например, два одинаковых источника совместно создадут уровень шума на 3 дБ больше, чем каждый из них в отдельности. Суммарный уровень шума от двух различных по своему уровню источников можно определить по формуле: LΣ = Lmax + DL, (3.3.5) где Lmax — максимальный уровень звукового давления одного из двух источников; DL — поправка, зависящая от разности между максимальным и минимальным уровнем звукового давления

5. Как можно защититься от избыточного шума в производственном помещении?

В настоящее время для снижения шума и вибрации в рабочей зоне производственных помещений применяются следующие методы: ◊ снижение шума в источнике: применение глушителей шума на коробах и трубопроводах; ◊ покрытие стен и потолков помещений звукопоглощающими материалами; ◊ установка оборудования на виброизолирующих опорах.

Для расчета глушителя шума, установленного на коробе вентиляции, необходимо, зная измеренные значения уровней звукового давления шума в 9 октавных полосах, выбрать звукопоглощающий материал (ЗПМ) для облицовки глушителя. Звукопоглощающий материал, применяемый в глушителях, должен обладать высоким звукопоглощением в требуемом диапазоне частот, т. е. характер изменения коэффициентов звукопоглощения ЗПМ в октавных полосах частот должен быть подобен частотной характеристике требуемого снижения шума.

6. Как можно оценить опасность электромагнитного излучения?

Оценку состояния электромагнитной обстановки на объектах АПК с источниками электромагнитных излучений (ЭМИ) можно проводить по картине опасности в виде карты допустимого времени пребывания человека в различных зонах исследуемого пространства, полученной по результатам ограниченного числа измерений вблизи источников ЭМИ, моделирования электромагнитного поля (ЭМП) и преобразования узловых значений шкал напряженности электрического и магнитного полей или плотности потока энергии в узловые значения допустимого времени пребывания в опасных зонах.

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет особую форму материи. Всякая электрически заряженная частица окружена электромагнитным полем. Оно может существовать и в свободном состоянии в виде движущихся со скоростью 3·108 м/с фотонов или в виде электромагнитных волн. 79 3.4.

Электромагнитные поля Движущееся ЭМП (электромагнитное излучение — ЭМИ) характеризуется векторами напряженности электрического Е, В/м, и магнитного Н, А/м, полей, которые определяют силовые свойства ЭМП. Длина волны λ, частота колебаний f искорость распространения электромагнитных волн в воздухе с связаны соотношением с = λ·f. Например, для промышленной частоты f = 50Гц длина волны λ = 3·108 /50 = 6000 км, а для ультракоротких (УКВ) частот f = 3·108 Гц длина волны равна 1 м. В ЭМП существует три зоны, которые различаются по расстоянию от источника. Зона индукции I (ближняя зона) имеет радиус R ≤ λ/2π. В этой зоне электромагнитная волна не сформирована, и поэтому на человека действует независимо друг от друга напряженность электрического и магнитного полей. Зона интерференции II (промежуточная) имеет радиус λ/2π

Антропогенные воздействия на атмосферу и ее защита

Антропогенное воздействие на атмосферу проявляется, прежде всего, в загрязнении атмосферного воздуха.

Атмосферный воздух –естественная смесь газов атмосферы, находящаяся за пределами жилых, производственных и иных помещений (Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха», 1999).

Загрязнение атмосферного воздуха – привнесение в него или возникновение в нем новых (обычно не характерных для него) вредных химических, физических, биологических компонентов. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами (вулканическая деятельность, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.). Антропогенное загрязнение связано с выбросом загрязняющих веществ в результате деятельности человека.

По масштабам загрязнение воздуха может быть местным – повышение содержания загрязняющих веществ на небольших территориях (город, район и др.), региональным – загрязнение атмосферного воздуха значительных территорий (областей, регионов и др.), и глобальным – изменения, затрагивающие всю атмосферу Земли.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются следующим образом:

1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);

2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);

3) твердые (тяжелые металлы, канцерогенные вещества, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др.).

Главные (приоритетные) антропогенные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха – диоксид серы (SO₂), диоксид азота (NO₂), оксид углерода (СО), твердые частицы (пыль, сажа, зола). На их долю приходится около 98% выбросов вредных веществ в атмосферу. Кроме них в атмосферу поступает еще более 70 наименований вредных веществ: тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий и др.); углеводороды, среди которых наиболее опасен бензпирен, альдегиды (в первую очередь формальдегид), сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Особо опасным видом загрязнения атмосферы является радиоактивное загрязнение, вызванное радиоактивными изотопами. Его источники – производство и испытания ядерного оружия, отходы и аварийные выбросы АЭС. Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ в результате аварии четвертого блока на Чернобыльской АЭС в 1986 г . Их суммарный выброс в атмосферу составил 77 кг . Для сравнения при атомном взрыве над Хиросимой их образовалось только 740 г .

1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Антропогенное воздействие на атмосферу проявляется, прежде всего, в загрязнении атмосферного воздуха.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются следующим образом:

1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);

2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);

2. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Основными антропогенными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются следующие отрасли экономики: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), автотранспорт, черная и цветная металлургия, нефтедобывающее и нефтеперерабатывающее производство, машиностроение, производство стройматериалов, сельское хозяйство и т.д.

Энергетика. При сжигании твердого топлива (каменного угля) в атмосферный воздух поступают оксиды серы, оксиды азота, твердые частицы (пыль, сажа, зола). Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO₂ и SO₃; 120-140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа); 200 т оксидов азота. Использование жидкого топлива (мазута) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Газовое топливо загрязняет атмосферный воздух в 3 раза меньше, чем мазут и в 5 раз меньше, чем уголь.

Атомная энергетика в случае безаварийной работы еще более экологична, но и она загрязняет воздух такими токсичными веществами, как радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. В то же время АЭС представляет собой значительно большую потенциальную опасность по сравнению с предприятиями традиционной энергетики. Опасность несут аварии атомного реактора и отходы ядерного топлива.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксида серы, 0,05 т оксида углерода, а также в меньших количествах свинец, фосфор, марганец, мышьяк, пары ртути, фенол, формальдегид, бензол, аммиак и другие токсичные вещества. В выбросах предприятий цветной металлургии, кроме того, содержатся тяжелые металлы, такие, как свинец, цинк, медь, алюминий, ртуть, кадмий, молибден, никель, хром и др.

Химическая промышленность. Выбросы химической промышленности характеризуются значительным разнообразием, высокой концентрированностью и токсичностью. Они содержат оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическую пыль и т.д.

Автотранспорт. В настоящее время в мире эксплуатируется несколько сот миллионов автомобилей. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания содержат огромное количество токсичных соединений: бензпирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (из этилированного бензина). В настоящее время в крупных городах России выбросы от автотранспорта превосходят выбросы от стационарных источников (предприятий промышленности).

Сельское хозяйство. Сельскохозяйственное производство приводит к загрязнению атмосферного воздуха пылью (при механической обработке почв), метаном (домашние животные), сероводородом и аммиаком (промышленные комплексы по производству мяса), пестицидами (при их распылении) и т. д.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработке минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах и т.д.

3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Воздействие загрязнения воздуха на организм человека. Физиологическое воздействие на человеческий организм загрязнителей атмосферного воздуха различно. Оксид углерода (угарного газа) прочно соединяется с гемоглобином крови, что препятствует нормальному снабжению органов и тканей кислородом, в результате ослабляются процессы мыслительной деятельности, замедляются рефлексы, возникает сонливость, возможны потери сознания и смерть от удушья. Диоксид кремния (SiO₂), содержащийся в пыли, вызывает тяжелое заболевание легких – силикоз. Диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань. Оксиды азота раздражают и разъедают слизистые оболочки глаз и легких, увеличивают восприимчивость к инфекционным заболеваниям, вызывают бронхит и пневмонию. Если в воздухе содержатся совместно оксиды азота и диоксид серы, то возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газообразной смеси. Частицы размером менее 5 мкм способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки.

Незначительные по объему выбросы такие, как бенз(а)пирен, соединения свинца, кадмия, ртути, мышьяка, кобальта, фосфора и др., могут оказывать воздействие, растянутое во времени. Они обладают канцерогенным действием, вызывают дефекты у новорожденных, снижают иммунитет, угнетают кроветворную и нервную системы и т.д.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата.Парниковый (тепличный, оранжерейный) эффект – разогрев нижних слоев атмосферы, вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволновое тепловое излучение земной поверхности. Водяной пар задерживает около 60% теплового излучения Земли и углекислый газ – до 18%. В отсутствие атмосферы средняя температура земной поверхности была бы -23°С, а в действительности она составляет +15°С.

Парниковому эффекту способствует поступление в атмосферу антропогенных примесей ( диоксида углерода, метана, фреонов, оксида азота и др. ) . За последние 50 лет содержание углекислого газа в атмосфере возросло с 0,027 до 0,03%. Это привело к повышению среднегодовой температуры на планете на 0,6°С. Существуют модели, согласно которым, если температура приземного слоя атмосферы поднимется еще на 0,6 — 0,7°С, произойдет интенсивное таяние ледников Антарктиды и Гренландии, что приведет к повышению уровня воды в океанах и затоплению до 5 млн. км 2 низменных, наиболее густо заселенных равнин.

Отрицательные для человечества последствия парникового эффекта заключаются в повышении уровня Мирового океана в результате таяния материковых и морских льдов, теплового расширения океана и т.п. Это приведет к затоплению приморских равнин, усилению абразионных процессов (процесс механического разрушения и сносагорных породв береговой зоне водоёмов волнами и прибоем, а также воздействием переносимого водойобломочного материала), ухудшению водоснабжения приморских городов, деградации мангровой растительности и т.п. Увеличение сезонного протаивания грунтов в районах с вечной мерзлотой создаст угрозу дорогам, строениям, коммуникациям, активизирует процессы заболачивания, термокарста и т.д.

Положительные для человечества последствия парникового эффекта связаны с улучшением состояния лесных экосистем и сельского хозяйства. Повышение температуры приведет к увеличению испарения с поверхности океана, это вызовет возрастание влажности климата, что особенно важно для аридных (сухих) зон. Повышение концентрации углекислого газа увеличит интенсивность фотосинтеза, а значит, продуктивность диких и культурных растений.

Разрушение «озонового слоя».Озоновый слой (озоносфера) – слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона (О₃) на высоте 20–25 (22–24) км. Содержащееся в озоновом слое количество озона невелико: в приземных условиях атмосферы (при давлении 760 мм и температуре +20° С) он образовал бы слой толщиной всего 3 мм . В атмосфере озон образуется из кислорода под действием ультрафиолетового излучения.

Озоновая дыра – значительное пространство в озоносфере планеты с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона. Считается, что основной причиной возникновения «озоновых дыр» является значительное содержание в атмосфере фреонов. Фреоны (хлорфторуглероды, или ФХУ) – высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, широко применяемые в производстве и быту в качестве хладагентов (холодильники, кондиционеры, рефрижераторы), пенообразователей и распылителей (аэрозольные упаковки). Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон.

Истощение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (стимуляция роста и развития клеток, бактерицидное действие, синтез витамина В и т. д.), в больших дозах губительны из-за способности вызывать раковые заболевания и мутации.

Кислотные дожди.Кислотный дождь – дождь или снег, подкисленный до рН < 5,6 из-за растворения в атмосферной влаге антропогенных выбросов (оксиды серы, оксиды азота, хлороводород, сероводород и др.).

Отрицательное воздействие кислотных дождей на растительность проявляется как в прямом биоцидном воздействии на растительность, так и в косвенном через снижение рН почв. Выпадение кислотных дождей приводит к ухудшению состояния и гибели целых лесных массивов, а также снижению урожайности многих сельскохозяйственных культур. Кроме того, отрицательное воздействие кислотных дождей проявляется в закислении пресноводных водоемов. Снижение рН воды вызывает сокращение запасов промысловой рыбы, деградацию многих видов организмов и всей водной экосистемы, а иногда и полную биологическую гибель водоема. Негативные последствия кислотных дождей зафиксированы в Канаде, США, Европе, России, Украине, Белоруссии и других странах.

Смог – ядовитая смесь дыма, тумана и пыли. Различают два типа смога: лондонский и лос-анджелесский.

Лондонский (зимний) смог образуется зимой в крупных промышленных центрах при неблагоприятных погодных условиях: отсутствии ветра и температурной инверсии. Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой (в слое 300–400 м) вместо обычного понижения. В результате дым и загрязняющие вещества (пыль, оксиды серы и углерода) не могут подняться вверх и рассеяться, а образуют туманную завесу.

Лос-анджелесский (летний, фотохимический) смог возникает летом также при отсутствии ветра и температурной инверсии, но обязательно в солнечную погоду. Он образуется при воздействии солнечной радиации на оксиды азота и углеводороды, поступающие в воздух в составе выхлопных газов автомобилей и выбросов предприятий. В результате образуются высокотоксичные загрязнители – фотооксиданты, состоящие из озона, органических пероксидов, пероксида водорода, альдегидов и т.д.

Смог вызывает обострение респираторных заболеваний, раздражение глаз, ухудшение физического состояния и т.д. вплоть до летального исхода. В 1952 г . в Лондоне от смога за две недели погибло более 4000 человек. Рассеять смог может только ветер, а бороться с ним можно путем сокращения выбросов загрязнителей в атмосферу.

4. ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ

В целях защиты атмосферы от загрязнения применяют следующие экозащитные мероприятия:

– экологизация технологических процессов;

– очистка газовых выбросов от вредных примесей;

– рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

– соблюдение нормативов допустимых выбросов вредных веществ;

– устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения и др.

Экологизация технологических процессов – это в первую очередь создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Кроме того необходима предварительная очистка топлива или замена его более экологичными видами, применение гидрообеспыливания, рециркуляция газов, перевод различных агрегатов на электроэнергию и др.

Актуальнейшая задача современности – снижение загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автомобилей. В настоящее время ведется активный поиск альтернативного, более «экологически чистого» топлива, чем бензин. Продолжаются разработки двигателей автомобилей, работающих на электроэнергии, солнечной энергии, спирте, водороде и др.

Очистка газовых выбросов от вредных примесей. Нынешний уровень технологий не позволяет добиться полного предотвращения поступления вредных примесей в атмосферу с газовыми выбросами. Поэтому повсеместно используются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли) и токсичных газо- и парообразных примесей (NО, NО₂, SO₂, SO₃ и др.).

Для очистки выбросов от аэрозолей применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки: сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры), мокрые пылеуловители (скрубберы и др.), фильтры, электрофильтры (каталитические, абсорбционные, адсорбционные) и другие методы для очистки газов от токсичных газо- и парообразных примесей.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере – это снижение их опасных концентраций до уровня соответствующего ПДК путем рассеивания пылегазовых выбросов с помощью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. К сожалению, этот метод позволяет снизить локальное загрязнение, но при этом проявляется региональное.

Устройство санитарно-защитных зон и архитекгурно-планировочные мероприятия.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина этих зон составляет от 50 до 1000 м в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделяемых в атмосферу веществ. При этом граждане, чье жилище оказалось в пределах СЗЗ, защищая свое конституционное право на благоприятную среду, могут требовать либо прекращения экологически опасной деятельности предприятия, либо переселения за счет предприятия за пределы СЗЗ.

Архитектурно-планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса и населенных мест с учетом направления ветров, выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами и т. д.