УМП ЭКОЛОГИЯ

самыми критическими для развития данной болезни являются вибрационные частоты в диапазоне 30 – 250 Гц. В процессе заболевания отмечаются изменения сосудов и костно-суставного аппарата конечностей, повышенная чувствительность их к холоду и ноющие боли. Спазмы сосудов, вызванные локальной вибрацией, распространяются от кистей рук на предплечья и могут отражаться даже на сосудах сердца.

ЭМИ. В целом негативное воздействие ЭМИ на человека проявляется сразу по нескольким направлениям. Прежде всего, основным физиологическим эффектом такого воздействия является резко неравномерный нагрев тканей организма, причем тем больший, чем значительнее водная составляющая этих тканей, а также пограничных зон, разделяющих ткани различной плотности. Так, для тканей с высоким содержанием воды поглощающая способность энергии примерно в 60 раз выше, чем для тканей с низким содержанием воды. В результате под действием ЭМИ в организме человека возникают значительные внутренние перепады температур. Особенно чувствительны к такому повышению температуры хрусталик и роговица глаза, мозг, почки, желудок, желчный пузырь, мочевой пузырь, кишечник. Помутнение хрусталика и катаракта, ожоги роговицы глаза вообще являются весьма характерными для СВЧ и КВЧ диапазонов ЭМИ, вызывающих весьма сильный нагрев поверхностных тканей организма, включая кожный покров. При этом высокочастотные ЭМИ сильно влияют и на энергетический уровень внутренних тканей, ведя к их деструкции. В то же время энергия более низкочастотных колебаний электромагнитного поля, обладая достаточной проницаемостью через ткани организма, в основном вызывает тепловой нагрев глубоко расположенных внутренних органов.

Химические вещества. Вещества, загрязняющие природную среду, очень разнообразны. В зависимости от своей природы, концентрации, времени действия на организм человека они могут вызвать различные неблагоприятные последствия. Кратковременное воздействие небольших концентраций таких веществ может вызвать головокружение, тошноту, першение в горле, кашель. Попадание в организм человека больших концентраций токсических веществ может привести к потере сознания, острому отравлению и даже смерти. Примером подобного действия могут являться смоги, образующиеся в крупных городах в безветренную погоду, или аварийные выбросы токсичных веществ промышленными предприятиями в атмосферу. Реакции организма на загрязнения зависят от индивидуальных особенностей: возраста, пола, состояния здоровья. Как правило, более уязвимы дети, пожилые и престарелые, больные люди.

Биологические загрязнители. Это болезнетворные микроорганизмы, вирусы, гельминты, простейшие. Они могут находиться в атмосфере, воде, почве, в теле других живых организмов, в том числе и в самом человеке.

Наиболее опасны возбудители инфекционных заболеваний. Они имеют различную устойчивость в окружающей среде. Одни способны жить вне

111

организма человека всего несколько часов; находясь в воздухе, в воде, на разных предметах, они быстро погибают. Другие могут жить в окружающей среде от нескольких дней до нескольких лет. Для третьих окружающая среда является естественным местом обитания. Для четвертых – другие организмы, например дикие животные, являются местом сохранения и размножения.

Часто источником инфекции является почва, в которой постоянно обитают возбудители столбняка, ботулизма, газовой гангрены, некоторых грибковых заболеваний. В организм человека они могут попасть при повреждении кожных покровов, с немытыми продуктами питания, при нарушении правил гигиены.

При воздушно-капельной инфекции заражение происходит через дыхательные пути при вдыхании воздуха, содержащего болезнетворные микроорганизмы.

К таким болезням относится грипп, коклюш, свинка, дифтерия, корь и другие. Возбудители этих болезней попадаю в воздух при кашле, чихании и даже при разговоре больных людей.

Особую группу составляют инфекционные болезни, передающиеся при тесном контакте с больным или при пользовании его вещами, например, полотенцем, носовым платком, предметами личной гигиены и другими, бывшими в употреблении больного. К ним относятся венерические болезни (СПИД, сифилис, гонорея), трахома, сибирская язва, парша. Человек, вторгаясь в природу, нередко нарушает естественные условия существования болезнетворных организмов и становится сам жертвой природно-очаговых болезней.

Люди и домашние животные могут заражаться природно-очаговыми болезнями, попадая на территорию природного очага. К таким болезням относят чуму, туляремию, сыпной тиф, клещевой энцефалит, малярию, сонную болезнь.

Лазерное излучение. При воздействии лазерного излучения в непрерывном режиме преобладают в основном тепловые эффекты, следствием которых является коагуляция (свертывание) белка, а при больших мощностях – испарение биоткани. Степень повреждения кожи зависит от первоначально поглощенной энергии. Повреждения могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи; значительные повреждения развиваются на пигментированных участках кожи (родимых пятнах, местах с сильным загаром). прямое облучение поверхности брюшной стенки вызывает повреждение печени, кишечника и других органов брюшной полости; при облучении головы возможны внутричерепные и внутримозговые кровоизлияния. Обычно различают локальное и общее повреждения организма.

Лазерное излучение представляет особую опасность для тех тканей, которые максимально поглощают излучение. Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза. Длительное хроническое действие

112

диффузно отраженного лазерного излучения вызывает неспецифические, преимущественно вегетативно-сосудистые нарушения; функциональные сдвиги могут наблюдаться со стороны нервной, сердечнососудистой систем, желез внутренней секреции.

2.4.2 Рекомендуемая литература

1. Николайкин Н. И. Экология : учебник для вузов / Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелихова. − 4-е изд. испр. и доп.

М. : Дрофа, 2005. − 622 с.

2. Степановских А. С. Экология : учебник для вузов / А. С. Степановских. – М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2003. − 703 с.

3.Экология : учеб. пособие для вузов / под ред. В. В. Денисова – изд. 3-е, испр. и доп. − М. : МАРТ, 2006. – 768 с.

4.Протасов В. Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды

вРоссии : учеб. и справочное пособие / В. Ф. Протасов. – 2-е изд. – М. : Финансы и статистика, 2000. – 672 с.

5.Шилов И. А. Экология : учебник для вузов / И. А. Шилов. − 4 изд. стер. − М. : Высшая школа, 2003. – 512 с.

2.4.3 Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение понятию среда жизни человека.

2.Какие компоненты входят в состав среды жизни человека?

3.Что такое качество жизни?

4.Перечислите основные показатели качества жизни.

5.Приведите классификацию болезней с примерами.

6.В чем различие между понятиями ксенобиотики, токсиканты, канцерогены.

7.Назовите основные виды устойчивости живых систем.

8.Каковы последствия экологических стрессов на уровне организмов?

9.Каким образом пыль влияет на организм человека?

10.Как влияют электромагнитные поля на организм человека?

2.4.4 Практические задания

Задание 1. Комплексная оценка качества атмосферы промышленного предприятия и города

Цель работы: овладение методикой комплексной оценки качества атмосферы промышленного предприятия и города.

113

Общие положения. В настоящее время известно немало различных подходов и показателей, применяемых для оценки загрязненности атмосферного воздуха. Для оценки степени загрязнения атмосферы средние и максимальные концентрации веществ относят к величине средней (максимальной) концентрации вещества-токсиканта или к санитарногигиеническому нормативу, например, к предельно-допустимой концентрации (ПДК).

Анализ критериев и моделей, описывающих экологическое состояние воздушной среды, показывает, что существует возможность системного анализа данных по качеству и состоянию воздушной среды. В основе такой системы могут находиться ряд параметров, используемых для характеристики антропогенного воздействия человека на среду.

Одним из основных параметров, характеризующих источники выбросов загрязняющих веществ, является категория опасности предприятия (КОП), которая учитывает суммарную массу выбросов вредных веществ в атмосферу от источника выбросов, приведенную к одному классу опасности. Физический смысл КОП заключается в некотором условном объеме загрязненного воздуха от предприятия, который разбавлен до ПДК и приведен к одной токсичности.

Расчет загрязнения атмосферы выбросами от промышленных предприятий

Категория опасности предприятия (КОП) используется для характеристики изменений качества атмосферы через выбросы, осуществляемые стационарными источниками, с учетом их токсичности.

КОП определяется через массовые характеристики выбросов в атмосферу:

m	m		M i	i
КОП КОВi					(2.3)
				,
i 1	i 1		ПДКi

где m – количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием; КОВi – категория опасности i-го вещества, м3/с;

Mi – масса выброса i-ой примеси в атмосферу, г/с;

ПДКi – предельно допустимая среднесуточная концентрация i-го вещества в атмосфере населенного пункта, мг/м3 (таблица 2.18);

i – безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью диоксида серы (таблица 2.19).

114

Таблица 2.18 – Предельно-допустимые концентрации и класс опасности для используемых загрязнителей

		ПДКм.р.	Класс
	Наименование вещества	ПДКс.с.
			опасности
		ОБУВ
	Диоксид серы	0,005	3
	Диоксид азота	0,04	2
	Бенз(а)пирен	1 10-6	1
	Зола бурого угля	0,3	ОБУВ
	Мазутная зола	0,002	2
	Оксид азота	0,40	3
	Хрома (VI) оксид	0,0015	1
	Взвешенные вещества	0,15	3
	Оксид углерода	3,00	4
	Пыль древесная	0,1	ОБУВ
	Ксилол	0,200	3
	Железа оксид	0,04	3
	Бутиловый спирт	0,100	3
	Толуол	0,600	3
	Бутилацетат	0,100	4
	Пыль неорганическая: 20 – 70 % SiO2	0,3	3
	Уайт-спирт	1,000	ОБУВ
	Марганец и его соединения	0,01	2
	Ацетон	0,350	4
	Этилацетат	0,1	4
	Корунд белый	0,04	ОБУВ
	Гидразин-гидрат	0,001	3
	2-этоксиканол	1,00	3
	Фториды хорошо растворимые	0,03	2
	Углерод черный (сажа)	0,15	3
	Углеводороды предельные С12 – С19	1,00	4
	Сероводород	0,008	2
	Этиловый спирт	5,00	4
	Керосин	1,2	ОБУВ
	Аммиак	0,20	4
	Бензин нефтяной	5,00	4
	Масло минеральное	0,05	ОБУВ
	Меди оксид	0,002	2
	Никеля оксид	0,001	2
	Серная кислота	0,30	2
	Хлористый водород	0,200	2
	Свинец и его соединения	0,001	1
	Смесь углеводородов предельных С1 – С5	50,00	ОБУВ

115

Таблица 2.19 – Значение коэффициента i					для	разного класса
опасности загрязняющих веществ
Класс опасности вещества		1	2		3	4
i		1,7	1,3		1,0	0,9

Значения КОП рассчитывают при условии, когда Мi / ПДКi > 1.

При Мi / ПДКi < 1 значения КОП не рассчитываются и приравниваются к нулю.

Для расчета КОП при отсутствии ПДКсс используют значения ПДКмр, ОБУВ или уменьшенные в 10 раз значения предельно-допустимых концентраций рабочей зоны. Для веществ, по которым отсутствует информация о ПДК или ОБУВ, значения КОП приравнивают к массе выброса данных веществ.

Предприятия по величине категории опасности делят на четыре категории. Граничные условия для деления предприятий на категории опасности приведены в таблице 2.20.

Таблица 2.20 – Граничные условия для деления предприятий по категории опасности

Категория опасности предприятия	Значения КОП
I	≥ 31,7 · 106
II	≥ 31,7 · 104
III	≥ 31,7 · 103
IV	< 31,7 · 103

Загрязнение городской среды от промышленных и транспортных источников определяется многими факторами, среди которых ключевые – мощность источника, высота его над рельефом, состав и температура отходящих газов, спектр примесей, внешние условия рассеивания (метеорологические данные, роза ветров), тип ландшафта и другие. С учетом этих факторов выделения в атмосферный воздух вредных веществ, отделяют от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Размер этих зон до границы жилой застройки устанавливают для предприятий, являющихся источниками загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами, выделяемыми непосредственно от источников загрязнения атмосферы сосредоточенными (через трубы, шахты) или рассредоточенными (через фонари зданий и другие) выбросами, а также для тепловых, электрических станций, производственных и отопительных котельных. В соответствии с санитарной классификацией предприятий, производств и объектов в настоящее время приняты следующие размеры санитарно-защитных зон для предприятий (таблица 2.21).

116

Таблица 2.21 – Зависимость размера санитарно-защитных зон от класса опасности предприятия

Класс предприятия	1	2	3	4	5
Расстояние, м	1000	500	300	100	50

Санитарно-защитная зона для предприятий и объектов может быть увеличена при необходимости не более чем в три раза в зависимости от ряда причин:

а) эффективности предусмотренных или возможных для осуществления методов очистки выбросов;

б) отсутствия способов очистки выбросов; в) размещения жилой застройки при необходимости с подветренной

стороны по отношению к предприятию; г) розы ветров и других неблагоприятных местных условий

(например, частые штили и туманы); д) строительства новых, еще недостаточно изученных, вредных в

санитарном отношении производств.

Результаты расчетов КОВ и КОП сводятся в таблицу 2.22.

Таблица 2.22 – Результаты ранжирования по массе выбросов и категории опасности вещества предприятия

	Характеристика выбросов в атмосферу
Показатель	Значения КОВ		Масса выбросов
	м3/с	%	т/год	%
ИТОГО:		100		100

Вывод по результатам расчетов включает в себя выбор приоритетной примеси по массе выброса и по категории опасности вещества, а также отнесение предприятия к определенной категории опасности и выбора соответствующего размера санитарно-защитной зоны.

Пример расчета

Исходные данные для расчета определяются согласно Приложению А по своему номеру варианта и заполняются в виде таблицы 2.23:

Таблица 2.23 – Количество выбросов загрязняющих веществ

Вещество	Масса выбросов, т/год	Предприятие
Диоксид азота	69,09	ГКС Медногорск
Углеводороды	2326,4	Медногорского ЛПУ и
Оксид углерода	139,5	Уралтрансгаз

117

По данным таблиц 2.18 и 2.19 для исследуемых загрязняющих веществ определяют величину ПДК, класс опасности и коэффициент i и сводятся в таблицу 2.24.

Таблица 2.24 – ПДК и класс опасности для используемых загрязнителей

Вещество	ПДК, мг/м3	Класс опасности	Коэффициент i
Диоксид азота	0,04	2	1,3
Углеводороды	50	ОБУВ	1,0
Оксид углерода	3	4	0,9

Выполнение:

КОВ = (Мi / ПДКi) i, м3/с

Перевод М из т/год в г/с: 1000 · 1000 · 1000 / 365 · 24 · 60 · 60 = 31,7 КОВNO2 = (69,09 · 31,7 / 0,04)1,3 = 1443000 = 1,44 · 106 м3/с

КОВУВ = (2326,4 · 31,7 / 50)0,9 = 1500 = 1,5 · 103 м3/с КОВСО = (139,5 · 31,7 / 3)0,9 = 711 м3/с

Расчет категории опасности предприятия:

КОП = КОВ1 + КОВ2 + … + КОВi, м3/с

КОП = 1440000 + 1500 + 711 = 1445211 = 1,45 · 106 м3/с

Полученные результаты сводим в таблицу 2.25.

Таблица 2.25 – Ранжирование по массе и категории опасности

		Характеристика выбросов в атмосферу
	Показатель	Значения КОВ		Масса выбросов
		м3/с	%	т/год	%
	Суммарный по	1,45 · 106	100	2535	100
	предприятию
	Диоксид азота	1,44 · 106	99,85	69,09	2,7
	Углеводороды	1,5 · 103	0,1	2326,4	91,8
	Оксид углерода	711	0,05	139,5	5,5

Вывод: Приоритетной примесью по массе выброса от предприятия ГКС Медногорск Медногорского ЛПУ и Уралтрансгаз являются углеводороды, на их долю приходится 91,85 %, по категории опасности вещества – диоксид азота (99,8 %). Суммарное значение категории опасности предприятия показывает, что исследуемое нами предприятие относится ко II категории опасности и размер санитарно-защитной зоны составляет 500 м.

118

2.4.5 Тестовые задания для контроля знаний

1.Дополните предложение.

Природная среда включает в себя __________.

2.Напишите определение. Токсикология – это …

3.Ответьте на вопрос.

Как влияет пыль на организм человека?

4.Дополните предложение.

Вид устойчивости «постоянство» проявляется в __________.

5.Верно ли утверждение.

Биоциды применяются преимущественно для обеззараживания поверхностей от микроорганизмов, грибков, водорослей.

а)	да;
б)	нет.

119

2.5 Тема Глобальные проблемы окружающей природной среды

2.5.1 Теоретические аспекты темы

1.«Парниковый эффект» и глобальные изменения климата.

2.«Озоновые дыры» и пути их предотвращения.

3.Кислотные дожди, их причины и методы устранения.

4.Истощение природных ресурсов и проблема отходов.

5.Энергетическая проблема и альтернативные источники энергии.

6.Загрязнение Мирового океана.

7.Деградация наземных экосистем и проблема нехватки пищевых ресурсов, современные пути решения проблем.

8.Проблема сохранения биоразнообразия.

9.«Демографический взрыв» как ведущий фактор возникновения глобальных проблем человечества.

10.Опасность ядерной войны и ее глобальные экологические последствия.

11.Стратегия ООН в области решения глобальных экологических

проблем.

1 «Парниковый эффект» и глобальные изменения климата

Парник – это участок земли, изолированный от окружающей среды прозрачной пленкой или стеклом. Как же он функционирует? Солнечные лучи нагревают землю, от нее нагревается воздух. Если бы пленки не было, то теплый воздух, как более легкий, поднялся бы вверх, а на его место поступил холодный. В результате такого перемешивания установилась бы какая-то средняя температура воздуха. Пленка же не дает воздуху перемешиваться, холодный воздух не поступает в парник, и температура внутри него становится выше, чем снаружи.

Атмосферный эффект, о котором идет речь, вызван аналогичными причинами, отсюда и его название – парниковый. Еще в 1827 году французский физик Ж. Фурье предположил, что атмосфера Земли выполняет функцию пленки (стекла) в парнике: воздух пропускает солнечную энергию, не давая ей при этом рассеяться обратно в космос. Солнце нагревает поверхность Земли. Как и всякое нагретое тело, Земля испускает невидимые глазом инфракрасные лучи, а так как главные газы атмосферы – кислород и азот – не поглощают их, они рассеиваются в космическом пространстве. Но в атмосфере в малых концентрациях содержатся водяные пары, углекислый газ (диоксид углерода), метан, оксиды азота и т. д. – парниковые газы, способные поглощать инфракрасное излучение. В результате такого поглощения часть энергии Солнца аккумулируется в атмосфере, что способствуют повышению ее средней температуры. Если бы этого не

120