Антропогенные воздействия на атмосферу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Карагандинская государственная медицинская академия

Специальность: 051101 "Лечебное дело", 051102 "Педиатрия"

051106 "Восточная медицина"

Кафедра гигиены № 1 (Общая гигиена с курсом гигиены питания)

Методические указания для студентов

Тема: Антропогенные воздействия на атмосферу. Интегральная оценка загрязнения атмосферного воздуха. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на здоровье и условия проживания человека.

Курс: II, III

Составитель: С.И. Рогова

Утверждены зав. Кафедрой

к.м.н., М.Г. Калишевым

Караганда - 2005



1. Тема: Антропогенные воздействия на атмосферу. Интегральная оценка загрязнения атмосферного воздуха. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на здоровье и условия проживания человека.

2. Количество учебных часов: 90 минут

3. Актуальность темы (мотивация изучения): Экономическая и политическая стабильность Республики Казахстан, ее экологическая и национальная безопасность невозможны без решения экологических проблем, важнейшей составной частью которых является экологическое образование населения. Стихийное развитие взаимоотношений общества с природой поставило человечество на грань экологической катастрофы. Дефицит экологического воспитания и образования приводит ко многим непоправимым ошибкам как в сфере производства, науки и в целом всей хозяйственной деятельности, так и в сфере охраны здоровья. Поэтому экологическая образованность должна стать неотъемлемым компонентом в становлении и профессиональной деятельности медицинского работника любого профиля.

4. Цель занятия: экологизация сознания и воспитание экологической культуры, позволяющие будущему специалисту использовать экологические знания не только в узкопрофессиональных интересах, но и содействовать выходу общества из экологического кризиса и движению по пути устойчивого развития.

Студент должен знать:

основные виды антропогенного воздействия на атмосферу

экологические последствия глобального загрязнения атмосферы (парниковый эффект, озоновые дыры, кислотные дожди)

влияние загрязнителей атмосферного воздуха на здоровье человека и условий жизни

Студент должен уметь:

оценивать уровень и степень опасности для здоровья населения загрязнения атмосферного воздуха

5. Вопросы для подготовки к занятию:

По базисным знаниям

- Биосфера как глобальная экосистема.

- Основные свойства биосферы.

- Эволюция биосферы.

По теме настоящего занятия

- Атмосфера - элемент биосферы, важнейшие свойства.

- Естественное и антропогенное загрязнения атмосферного воздуха.

- Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы.

- Влияние загрязнений атмосферного воздуха на здоровье человека.



6. Информационно-Дидактический Блок

6.1 Естественное загрязнение атмосферы

Атмосфера загрязняется различными газообразными либо мелкодисперсными веществами естественного происхождения. К природным источникам загрязнения относятся пыльные, или черные, бури, вулканические извержения, космическая пыль и т. д. Естественные источники загрязняют атмосферу продуктами в основном земного происхождения, которые на 3/4 состоят из неорганических веществ. Это продукты выветривания горных пород, частицы почвы, пепел, соль, которая попадает в воздух при разбрызгивании и испарении морской воды, частички органических веществ, микроорганизмы и др. Естественные источники загрязнения атмосферы чаще всего действуют периодически и обычно они не ядовиты.

Воздушный бассейн, особенно в приземном слое, постоянно насыщается большим или меньшим количеством неорганических и органических примесей, включая газы, пары и твердые частицы. Они образуются при распаде органических веществ на дне мелких водоемов, на земной поверхности и в почве, прижизненном выделении организмов, геологических и геохимических процессах в литосфере и т. п.

Важным источником поступления в атмосферу разнообразных органических примесей являются прижизненные выделения растений, животных и микроорганизмов, характеризующиеся весьма сложным химическим составом. Организмы от бактерий и грибов до цветковых растений выделяют в окружающий воздух разнообразные углеводороды, спирты, органические кислоты, эфиры, альдегиды, кетоны. Часть этих соединений обладает стимулятивным эффектом и успешно используется многими организмами для своих жизненных потребностей. Такие фитогенные химически активные газообразные продукты выделения были названы известным советским ботаником Н. Г. Холодным атмовитаминами. Однако ряд летучих веществ действует на микроорганизмы угнетающе или губительно, а на человека и животных неоднозначно. Летучие органические вещества растений, губительно действующие на бактерии, микроскопические грибы, простейшие получили название фитонциды. Количество таких газообразных выделений с явно выраженной фитонцидной активностью возрастает при измельчении или повреждении растительных тканей. Их концент-рация в приземном слое обычно невысока, и нет оснований считать их загрязнителями атмосферы в полном смысле этого слова.

Периодически большое количество различных газов и паров поступает в атмосферу из действующих вулканов, гейзеров, геотермальных и других подземных источников, а также при лесных и степных пожарах. При извержении вулканов выделяются так называемые эруптивные газы, в состав которых входят углекислый газ, сероводо-род, сернистый газ, соединения фтора, хлора. В спокойном состоянии вулканы выбрасывают фумарольные газы - сернистый, сероводород, углекислый, метан.

Разнообразен состав газовых выделений из гейзеров и геотермальных источников. По данным Р. Экстманна, геотермальные электростанции, использующие подземные горячие воды, выделяют в атмосферу пары, содержащие 0,15-30 % неконденсирующихся газов - углекислый газ, сероводород, водород, метан, аммиак. Так, одна такая станция мощностью 100 МВт использует в качестве теплоносителя 100 млн т. высокотемпературной подземной воды, с которой выносится из недр и попадает в среду 100 тыс. т хлора, 100-1000т аммиака, фтора и серной кислоты, 1000-10 000 т сероводорода. Общее количество выбрасываемых геотермальными источниками оксидов углерода и серы приравнивается к выбросам тепловых электростанций.



6.2 Искусственное загрязнение атмосферы

Источники искусственного загрязнения атмосферы - различные промышленные предприятия, в частности теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газы и другие соединения; металлургические предприятия, особенно предприятия цветной металлургии, которые выбрасывают в газообразном состоянии окислы азота, сероводород, сероуглерод, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения различных металлов, в том числе таких вредных для здоровья, как ртуть и мышьяк; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопле-ния жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов, а также непосредственно из газохрани-лищ, трубопроводов, при авариях и т. д.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращений послед-них. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который активно взаимодействует с водяным паром и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с газообразным аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония и т. п. Подобным образом в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы образуются другие вторичные загрязнители.

Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции и металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого или жидкого топлива. Второй крупный источник пирогенного загрязнения - отопительная система жилищ, которая, сжигая 25% топлива, выделяет в атмосферу более 30% вредных веществ. Основными вредными примесями пирогенного происхожде-ния являются следующие:

Оксид углерода (СО) получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает главным образом с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий, а также при сжигании твердых отходов. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн т., из них на долю выхлопных смесей автотранспорта приходится 60%. В биосфере не происходит глобального накопления оксида углерода. Значительная часть его поглощается почвой, точнее - почвенными микроорганизмами. Известны 16 видов почвенных грибов, которые используют его в своем биологическом цикле. Однако в закрытых помещениях (гаражах, транспортных тоннелях) или при скоплении большого количества автомобилей на перекрестках временно может создаваться опасная для здоровья людей концентрация оксида углерода.

Соединения серы поступают в атмосферу в большом количестве. Среди них преобладает сернистый газ (диоксид серы, сернистый ангидрид - SO₂), который выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива (в количестве до 200 млн т./год) или переработки сернистых руд (до 70 млн т./год). Часть соединений серы выделяется при горе-нии органических остатков в горнорудных отвалах (терриконах).

В атмосфере сернистый газ через некоторое время окисляется до серного ангидрида (SO₃) или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, которая под-кисляет почву, ускоряет процессы коррозии материалов, обостряет заболевания дыхательных путей человека и животных.

Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химиче-ских предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влаж-ности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания на них капель серной кислоты.

Пирометаллургическими предприятиями цветной, черной металлургии и теплоэлектростанциями так же ежегодно выбрасывается в атмосферу десятки миллионов тонн сернистого газа. По отдельным отраслям производства эти выбросы распределяются так: теплоэлектростанции - 58%, цветная металлургия - 22%, черная металлургия - 16%, остальные отрасли (нефтехимическая, химическая промышленность и др.) - 40%.

Сероводород и сероуглерод поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы, но в относительно меньшем количестве, чем сернистый газ. Основными источниками выброса их являются предприятия по изготовлению искусственного, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. Сероводород и сероуглерод обладают резким раздражающим запахом и высокой токсичностью для человека и животных. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями они подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

Соединения азота, поступающие в атмосферу, представлены оксидами в виде оксида, диоксида, гемиоксида, а также аммиачными источниками загрязнения ими воздуха, кроме установок для сжигания топлива, являются предприятия, производящие туковые удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количе-ство оксидов азота, ежегодно поступающих в атмосферу от индустриальных источников, составляет около 20 млн т.

Соединения фтора. Источниками загрязнения воздуха соедине-ниями фтора являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтористого водорода, четырехфтористого кремния или пылевидных частиц.

Соединения фтора характеризуются особенно сильным токсическим эффектом. Интоксикация теплокровных животных обычно происходит за счет поглощения растительного корма, в котором фтор может накапливаться в количествах до 2000 мг/кг сухой фитомассы. Питание домашних животных растениями, насыщенными соединениями фтора, приводит к увеличению в их тканях содержания фтора, что, в конце концов, вызывает хроническую интоксикацию, называемую флуорозом. Первыми признаками флуороза является уменьшение прочности зубов, деформация костей, потеря массы, снижение деятельности молочных желез. В дальнейшем происходит некроз по-чек и надпочечников, повреждение кишечника.

Очень чувствительны к фтору насекомые. Производные фтора яв-ляются сильными инсектицидами.

Соединения хлора поступают в атмосферу от многих источников, но в наибольшем количестве - от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречается как примесь молекулярный хлор и хлористый водород. Токсичность хлора для растений и животных определяется видом образуемых им соединений и их концентрацией.

Распределение газообразных воздушных загрязнителей над разными регионами земного шара крайне неравномерно и представляет собой следующий возрастающий ряд: над акваторией Мирового океана - 0,1%, над сельской местностью - 1%, над городами - 12,9%, а над крупными промышленными районами - 86% суммарного количества в атмосфере.

Прочие газообразные загрязнения. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных загрязняющих веществ. Так, в расчете на 1т передельного чугуна выделяется, кроме 2,7 кг сернистого газа и 4,5-5,0 кг пылевых частиц, определенное количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистого водорода и смолистых веществ.

При коксовании 1 т угля образуется 300-320 м³ коксового газа. В его состав входят: водород - 50-62% (по объему), метан - 20-34, оксид углерода - 4,5-4,7, углекислый газ - 1,8-4, азот - 5-10, углеводороды - 2-2,6 и кислород - 0,2-0,5%. Основная масса коксового газа улавливается и направляется на химическую переработку и утилизацию. Однако около 6% поступает в атмосферу вследствие потерь во время загрузки и выгрузки печей и негерметичности аппаратуры.

Воздушные выбросы нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, заводы синтетического каучука содержат большие количества углеводородов, сероводорода и других газов (стирол, дивинил, толуол, ацетон, изопрен и др.).

Основными загрязнителями воздуха в сельских районах являются животноводческие, птицеводческие фермы и комплексы, энергетические предприятия, склады, в которых происходит протравливание семян пестицидами, и поля, на которые в том или ином виде вносятся пести-циды и минеральные удобрения. В районе расположения помещений для содержания скота и птицы в атмосферу поступают и распростра-няются на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие газы.

Источниками загрязнения атмосферы являются также практиче-ски все средства современного транспорта: автомобильный, железнодорожный, морской и речной, а также воздушный. Среднегодовой пробег каждого автомобиля составляет 15 тыс. км. В среднем он обедняет при этом атмосферу на 4350 кг кислорода и насыщает ее 3250 кг углекислого газа, 530 кг оксида углерода, 93 кг углеводородов, 27 кг оксидов азота и не менее 1 кг свинца.

Автомобильные выбросы представляют собой смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды - продукты неполного сгорания топлива, оксид углерода, альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим действием, акролеины и формальдегид (последний оказывает особенно сильное действие), оксиды азота, соединения свинца и др. Соединения неорганического свинца образуются при сгорании в двигателе автомобиля тетраэтилсвинца, который добавляют к бензину в качестве антидетонатора. В 1 л бензина содержится до 1 г тетраэтилсвинца, который выбрасывается с выхлопными газами.

6.3 Атмосфера и здоровье

Первые документированные трагические последствия загрязнения атмосферного воздуха относятся к концу XIX в. Ноlland и соавторы отмечают, что в течение 5 лет с 1887 г. по 1892 г. в Лондоне в результате возникновения смога произошел ряд массовых поражении людей. Почему произошла эта трагедия? Ведь известно, что тепло, газы, аэрозоли, пыль и другие загрязнители воздуха всегда поступали в атмосферу. Эти вещества распылялись и перерабатывались экосистемами. Однако в результате человеческой деятельности и развития техники в атмосферу стали выбрасываться все формы загрязняющих веществ, включая множество новых, в количествах, далеко превосходящих способность экосистем их переработать.

Результатом увеличения содержания в атмосфере углекислого газа является глобальное повышение ее температуры. Двуокись углерода - мощный поглотитель длинноволновой инфракрас-ной радиации.

Коротковолновое солнечное излучение, достигая Земли, преобразуется в более длинноволновое инфракрасное, или тепловое. Двуокись углерода поглощает часть этого тепла и возвращает его на Землю. Такое удержание тепла в атмосфере названо парниковым.

Суть явления парникового эффекта на Земле заключается в отражении определенной части излучаемой земной поверхностью длинноволновой радиации газами, содержащимися в атмосферном воздухе в небольших количествах, и поступлении ее на планету. Без парникового эффекта температура Земли была бы на 33°С ниже. Однако с началом промышленной революции в атмосфере стало увеличиваться содержание парниковых газов. По оценкам 1990 г., среднегодовые темпы этого увеличения колебались от 0,25% (оксида азота) до 4% (фреон-11 и -12). Предполагается, что вследствие этого средняя глобальная температура на Земле в течение XXI в. будет увеличивать-ся каждое десятилетие на 0,3°С, что приведет к таянию части вечных льдов и подъему уровня Мирового океана к началу XXII в. на 0,65 м.

Тем не менее, связанное с деятельностью человека на Земле увеличение концентрации СО₂ в атмосфере считается главной причиной глобального потепления. В работе, выполненной метеорологическим обществом Японии, систематизированы, обобщены и статистически обработаны данные наземных наблюдений за температурой воздуха на поверхности Земли, количеством осадков и концентрацией СО; за период 1880-1990 гг. Результаты усреднения данных измерений свидетельствуют о том, что средний уровень осадков на Земле за 100 лет не изменился, в т.ч. в Северном полушарии наблюдалось снижение на 2,3%, а в Южном полушарии увеличение на 2,2%, в Японии уменьшилось на 5,1%.

Выбросы диоксида углерода на душу населения в странах Северной Америки в 2,5 раза выше чем в Западной Европе и почти в 5 раз выше чем в мире. Однако темп роста выбросов СОз значительно выше во многих развивающихся странах, например, в Индии. В соответствии с прогнозами роста мирового энерго-потребления, выбросы СО₂ к 2015 г. могут увеличиться до 9400 млн т./год (рост на 54% по сравнению с 1990 г.), в т.ч. в развивающихся странах до 5400 млн т.

Все же полной ясности относительно причин произошедшего за последнее столетие глобального потепления нет. Межправительственная группа экспертов по проблемам климата (МГЭИК) рекомендовала для оценки глобальных выбросов парниковых газов учитывать дифференцированные оценки объемов выбросов и стоков по каждой из стран. Эти оценки должны учитывать квоты государств в балансе парниковых газов (рассчитанные по подушному показателю) по отношению к таким общепланетарным факторам как тропосфера и Мировой океан. Группа определила приемлемый глобальный уровень суммарных выбросов парниковых газов за 1985-2100 гг. - не долее 300 млрд. г эквивалентного углерода (т.е. примерно 2,6 млрд. т в год). Достигнуто международное соглашение о необходимости снижения выбро-сов С0₂. Япония является одной из тех стран, где этой проблеме уделяется серьезное внимание и предпринимаются большие усилия по разработке технологий связывания С0₂. Технологии можно разделить на два больших класса: 1) утилизации С0₂; 2) хранения и использования утилизированного С0₂. Наиболее развитыми методами утилизации являются методы химической абсорбции, пленочной сепарации и биотехнологические методы. Исследователи США считают наиболее приемлемым методом закачку С0₂ в водную толщу океана. Наиболее близок к практической реализации в настоящее время метод химической абсорбции.

Может возникнуть вопрос об уменьшении содержания в атмосфере кислорода, другой половины цикла кислород - двуокись углерода.

Ответ здесь пока что достаточно оптимистичен: за последние столетия количество содержащегося в атмосфере кислорода остается довольно постоянным. Важнейшая проблема состоит не в истощении запасов кислорода, а в накоплении в атмосфере Земли вредных газов и пыли. Одними из наиболее вредных газов являются углеводороды, окислы азота и серы. Основными источниками выбросов этих газов являются транспорт, промышленность и сжигание ископаемого топлива на электростанциях. Все эти газы выделяются в атмосферу естественным путем и в гораздо больших количествах, чем производится человеком. Однако все источники выброса этих газов в результате деятельности человека сосредоточены вокруг городов и промышлен-ных центров, и именно здесь их влияние наиболее заметно. Важность окислов азота и углеводородов заключается в их способности соеди-няться в присутствии солнечного света, образуя еще более вредные загрязняющие вещества. Основное азотсодержащее загрязняющее вещество в атмосфере - двуокись азота при воздействии ультрафиолета преобразуется в окись азота и атомарный кислород. После этого атомарный кислород вступает в реакцию с кислородом воздуха и образует озон. Озон соединяется с окисью азота, давая двуокись азота и кислород. В присутствии солнечного света выделившийся из двуокиси азота атомарный кислород вступает в реакцию с рядом углеводородов и образует ряд вторичных загрязняющих веществ (формальдегид, альдегиды и пероксиацетиловые нитраты, известные как РАМ). Все они совместно образуют фотохимический смог.

В декабре 1930 г. вследствие температурной инверсии в узкой долине р. Мез возникла высокая концентрация выбросов в атмосферу из металлургических, химических и других промышленных предприятий, расположенных в этой долине. Несколько сотен человек были поражены респираторными заболеваниями. Еще 62 человека (в основном пожилые люди и страдающие от болезней сердца или легких) умерли. Анализы, проведенные после этого события, показали, что причиной поражения легких была смесь двуокиси серы и серной кислоты.

Примерно такие же условия возникли 26-31 октября 1948 г. в Доноре (штат Пенсильвания, США). В течение двух дней более 40% населения заболели и у 10% появились резко выраженные расстройства здоровья: кашель, рвота, головные боли, тошнота, раздражение слизистых глаз, носа, горла. Умерло 20 человек, в основном на 3-й день (на18 человек больше чем в обычный день в Доноре). Причиной поражения людей явилась смесь диоксида серы с взвешенными частицами.

В Лондоне 5-9 декабря 1952 г. в результате резкого понижения температуры воздуха и появления инверсии отмечался увеличенный расход угля для отопительных целей. Это дополнительное к промышленным выбросам загрязнение воздуха вызвало почернение белого смога в результате образования смеси диоксида серы (3830 мкг/м³) и взвешенных частиц (4460 мкг/м³). В течение 5 дней умерли 5000 человек, первыми умирали пожилые люди и страдающие от легочных болезней Заболеваемость бронхитом возросла в 10 раз, пневмонией - в 5 раз, респираторными заболеваниями - в 6 раз, болезнями сердца - в 3 раза. Заполняемость коек службы неотложной помощи в течение не-дели возросла в 2 раза и стала нормальной только между 2-ой и 3-ей неделями после того, как воздух стал чистым. Подобные же чрезвычайные происшествия повторялись в Лондоне в 1956, 1957, 1959 и 1962 гг., когда умерли соответственно 1000, 750, 250 и 700 человек.

Многочисленные эпидемиологические исследования показали существование связи между смертностью и уровнем взвешенных частиц в воздухе. Совершенно очевидно, что взрослое население, страдающее острыми или хроническими респираторными заболеваниями, является наиболее чувствительным к атмосферному загрязнению взвешенными частицами. Такой же тип связи между смертностью и атмосферным загрязнением обнаружен в городах, резко отличающихся между собой по географическим и климатическим характеристикам.

Загрязнение атмосферы SO₂, SО₃, взвешенными частицами и сульфатными соединениями приводит к росту числа сердечно-сосудистых и легочных заболеваний в некоторых городах США, особенно среди взрослого населения.

Фермерское хозяйство тропиков также может сильно загрязнять атмосферу, как и транспорт высокоразвитых стран. Смоги над Бразилией, Борнео или Центральной Африкой могут иметь худшие последствия, чем лондонские. В климатических условиях Южного полушария выбросы СО превышают таковые в Северном полушарии. Основной источник выбросов -сжигаемые биомассы. Ежегодные выбросы С (млрд. т) составляют: сжигание остатков при севообороте - 0,5-1,0; сведение лесов для расширения посевов - 0,2-0,7; пожары саванны - 0,3-0,6; пожары лесов - 0,3-0,6; сжигание сельскохозяйственных отходов - 0,5-0,8. Основными продуктами сгорания являются СО, СО_з, NН₄ и NО_х, а одним из побочных продуктов - Оз. В сухой сезон на пастбищах Бразилии концентрация Оз достигает 90 ч/млрд. (в Европе это было бы достаточно для создания опасности здоровью населения столиц). Это тем более опасно, что именно тропики являются областью самоочищения атмосферы и глобального снабжения чистым воздухом, наряду с лесными массивами европейской части России и Сибири ("легкие планеты").

Исследована мутагенность частиц смога, образующихся при сжигании различных органических материалов (поливинилхлорида, полиэтилена, полиэтилентерефталата, полистирена). Подтверждено, что мутагенность тестируемых частиц позитивно ассоциирована с содержанием в них таких компонентов, как изомеры динитропирена и некоторых других. Полученные данные обсуждаются в связи с репрезентативностью их экстраполяции на естественные условия - например, состояние атмосферы в крупных тайваньских городах.

Украинские ученые подтвердили наличие суммарной мутагенной активности химических загрязнителей атмосферы городов с преимущественным развитием металлургической промышленности, с преимущественным развитием химической промышленности и условно чистых городов. Пробы атмосферного воздуха "металлургических" городов выявили мутагенность "средней" силы, причем как с метаболической активацией, так и без нее. Атмосферный воздух первых пяти "химических" городов также имел "среднюю" мутагенную активность, пробы воздуха остальных городов из этой группы показали "слабую" мутагенность. Частицы воздуха группы условно "чистых" городов показали только "слабую" мутагенную активность.

Следует обратить внимание на то, что, если вблизи поверхности Земли озон является загрязняющим веществом, то в более высоких слоях атмосферы он необходим для предохранения Земли от избыточного ультрафиолетового излучения. Фреон - газ, которым заправляют аэрозольные упаковки и который при известных обстоятельствах проникает в верхние слои атмосферы, а также окислы азота, содержащиеся в стратосфере в результате полетов самолетов, могут настолько нарушить озоновый слой, что ультрафиолетовое солнечное излучение может нанести вред Земле.

В 1995 г. исполнилось 10 лет со времени принятия Конвенции по защите озонного слоя от воздействия антропогенных выбросов некоторых химических веществ, согласно которой намечено постепенное запрещение использования хлорфторуглеродов (ХФУ). Из 15 видов ХФУ, которые использовались в холодильном оборудовании, в настоящее время осталось только 2, которые также должны быть запрещены в ближайшее время. Основными заменителями являются хлорфторуглеводороды (40 видов) и бромфторуглеводороды (34 вида).

До 85-90% атмосферного О₃ - антропогенного происхождения. На концентрацию О₃ в атмосфере оказывают влияние температура, сила и направление ветра, топографические особенности и др. Высокие концентрации О₃ в атмосфере отмечаются не только в промышленно развитых регионах, но и в сельской местности. Отмечается, что снижение интенсивности дорожного движения не всегда приводит к немедленному уменьшению концентраций О₃. Наблюдаются значительные индивидуальные колебания чувствительности к воздействию О₃. Считается, что О₃ не представляет опасности для здоровья населения при концентрациях менее 360 мкг/м³. Воздействие озона может вызывать ухудшение респираторной функции, особенно при выполнении физической нагрузки и в сочетании с другими факторами. При воздействии озона в концентрациях 400-500 ч. на млрд. в течение 2 ч в промывной жидкости из полости носа обнаруживаются белки, медиаторы воспаления. Аналогичный эффект у больных астмой отмечается уже при концентрации озона 120-240 ч. на млрд. К влиянию озона более чувствитель-ны больные астмой и аллергическим ринитом. Считается, что женщины более чувствительны к воздействию озона.

Загрязняющие воздух вещества воздействуют и на продукты питания. Озон особенно вреден для таких важных растений, как помидоры, бобы, шпинат и картофель. Вредному воздействию двуокиси серы подвержены пшеница и бобы. Устойчивы к ее воздействию картофель, кукуруза, лук, сельдерей. Подверженность растений влиянию загрязняющих веществ часто приводит к тому, что в радиусе сотен миль от городов невозможно выращивать нужные сельскохозяйственные культуры.

Одним из загрязняющих веществ, которое при определенных условиях может войти в пищевую цепь, является свинец. Основным источником поступления в биосферу свинца служит сжигание автомобильного горючего, содержащего свинцово-алкиловые добавки. Менее значительными источниками его поступления в атмосферу являются металлоплавильные предприятия и сельское хозяйство (мышьяковистым свинцом опрыскивают сады). Свинец иногда выпадает и землю с атмосферными осадками или пылью, загрязняя почву и растения. Известно также, что значительные количества свинца могут связывать бактерии. Наиболее высокие концентрации свинца в растениях и животных наблюдаются в придорожных полосах. В связи с длительным процессом роста содержания свинца в атмосфере значитель-ные его количества находят в крови людей, дышащих этим воздух. Поскольку свинец несет в себе угрозу здоровью людей, его добавки стремятся вывести из бензина.

Загрязняющим веществом, заслуживающим большого внимания, является сера. В глобальном масштабе ежегодно выбрасывается в атмосферу 147 млнт двуокиси серы (около 70% в результате сжигания угля). Попав в атмосферу, двуокись серы не остается в газообразном состоянии, а, соединяясь с водой, образует серную кислоту. При концентрации в несколько частей на миллион она раздражает дыхательные пути. В туманную погоду, оседая на мелких твердых частичках, она может проникать глубоко в легкие и поражать чувствительные ткани. Высокие концентрации окислов серы являются основной причиной многих бедствий, приносимых загрязнением воздуха (повышение смертности, увеличение заболеваемости бронхиальной астмой). Выбросы в атмосферу серы являются причиной выпадения в некоторых районах мира кислотных дождей.

Ученые-медики и практические врачи обращают внимание на взрывообразное увеличение частоты заболеваний астмой. Приводятся данные о связи частоты заболеваний астмой с уровнем загрязнения воздушной среды SO₂, углеводородами и частицами выхлопа автомобильных двигателей. антропогенный атмосферный загрязнение воздух

По мнению ученых многих стран, загрязнение воздуха вызвало настоящую эпидемию аллергических заболеваний среди населения.

По данным Национального комитета по борьбе с астмой, в Великобритании около 3 млн. людей страдает этим заболеванием и каждые 25 лет число их удваивается. Аллергические заболевания (астма, поллиноз, дерматит и пищевая аллергия) поражают более 20% населения.

Наиболее незащищенными от вредного воз-действия загрязнителей воздуха являются дети и подростки. Под воз-действием загрязняющих атмосферный воздух веществ у детей, стра-дающих аллергией, наблюдается угнетение клеточного и гуморального звеньев иммунитета.

Техногенные загрязнения влияют на биохимические показатели крови детей дошкольного возраста, свидетельствуя об интоксикации организма. Уровень глутатиона и гамма-глутамилтрансферазы может служить тестом для выяснения влияния загрязнений, выбрасываемых в атмосферу предприятиями, на детский организм.

В условиях загрязнения атмосферного воздуха промышленными серосодержащими загрязняющими веществами происходит нарушение нормальных росто-весовых соотношений во всех детских возраст группах, что обусловливает дисгармоничность физического развития детей. В местностях, где атмосферный воздух загрязнен Ni, Сr и Se существенно повышена заболеваемость детей (болезни органов дыха-ния, сердечно-сосудистой системы, ЛОР органов, центральной нервна системы и почек).

Экологические факторы влияют на некоторые звенья иммунной системы, что создает благоприятные условия для хронизации патологических процессов, в частности, ЛОР-органов.

У 96,1% 12-13-летних девушек, проживающих в районе с интенсивной аэрогенной нагрузкой, обнаружена гиперплазия щитовидной железы; у 14-15-летних школьниц в районах производства галоидорганического синтеза, где на организм действуют соединения F и Вг, встречаемость гиперплазии щитовидной железы достигает 85,7-90,8%. В районах аэрогенных загрязнений у девушек наблюдались нарушения менструальной функции.

Загрязнение воздуха приводит к повышению доли женщин с высокой степенью перинатального риска (токсикозы беременности с угрозой ее прерывания). У этих женщин чаще рождаются недоношенные дети, значительно чаще - дети с врожденными аномалиями развития. В загрязненных районах у детей на первом году жизни отмечается высокая заболеваемость обструктивным бронхитом, а также перинатальной энцефалопатией.

Согласно медицинским исследованиям, твердые частицы смога потенциально канцерогенны. Имеются наблюдения, показывающие, что в районах с загрязненным атмосферным воздухом заболеваемость раком прямой и ободочной кишок выше по сравнению с чистыми районами.

Следует отметить, что к настоящему времени установлены достаточно определенные уровни последствий для человека превышения ПДК и ПДУ загрязнителей окружающей среды. Пороговым уровнем загрязнения окружающей среды является 1,2-1,5 ПДК/ПДУ, выше которого отмечаются достоверные изменения иммунологических, биохимических и физиологических параметров организма. Статистически значимые изменения показателей острой заболеваемости выявляются при уровне загрязнения среды, превышающем допустимый в 2-3 раза. Дальнейшее увеличение степени загрязнения (в 4 раза и более) обусловливает изменение показателя заболеваемости хроническими видами патологии, а при 6-кратном и более превышении гигиенических нормативов отмечается и увеличение частоты множественной хронической патологии.

В целях уменьшения болезнетворного воздействия на здоровье людей вредных веществ, находящихся в атмосфере, наиболее эффективная очистка воздуха возможна лишь при проведении комплексных мероприятий, основанных на сочетании двух способов ограничения выбросов: непосредственного ограничения количества выбрасываемых загрязняющих веществ и путем изменения используемых технологий.

7. Содержание занятия:

Самостоятельная работа студентов:

1. Решение тестовых заданий для определения исходного уровня знаний.

2. Решение тестовых заданий для определения заключительного уровня знаний.

3. Контрольная работа по данной теме.

Работа с преподавателем по теме занятия:

1. Оценка исходного уровня знаний по исходным вопросам.

2. Совместная работа с преподавателем по теме занятия:

Атмосфера - элемент биосферы, важнейшие свойства.

Естественное и антропогенное загрязнения атмосферного воздуха.

Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы.

Влияние загрязнений атмосферного воздуха на здоровье человека.

3. Оценка заключительного уровня знаний студентов (контрольные вопросы)

4. Обсуждение результатов СРС

5. Подведение итогов занятия

Контроль исходного и итогового уровня знаний

Тестовые задания для определения исходного уровня знаний студентов

1. Одна из оболочек Земли, состав и энергетика которой в существенных своих чертах определены работой живого вещества называется……………….

2. Этап эволюции биосферы, который характеризуется ведущей ролью разумной и сознательной деятельности человеческого общества в развитии биосферы называется…………

3. Газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли называется:

А). гидросфера

Б). литосфера

В). атмосфера

Г). биосфера

4. Атмосферу делят на:

А). тропосферу

Б). стратосферу

В). экзосферу

Г). термосферу

Д). все перечисленное верно

5. Атмосферу делят на:

А). стратосферу

Б). стратосферу

В). мезосферу

Г). термосферу

Д). все перечисленное верно

6. Главными составными частями атмосферы являются:

А). азот

Б). кислород

В). аргон

Г). аргон

Д). все перечисленное верно

7. Совокупность всех вод Земли называется:

А). гидросфера

Б). литосфера

В). атмосфера

Г). биосфера

8. Верхняя "твердая" оболочка Земли, постепенно переходящая с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества называется:

А). гидросфера

Б). литосфера

В). атмосфера

Г). биосфера

9. Всю совокупность организмов на планете В.И. Вернадский назвал:

А). косное вещество

Б). живое вещество

В). биогенное вещество

Г). Биокосное вещество

10. Совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют называется:

А). косное вещество

Б). живое вещество

В). биогенное вещество

Г). биокосное вещество

11. Геобиосфера состоит из:

А). террабиосферы

Б). литобиосферу

В). аквабиосферу

Г). верно А, Б

Д). верно А, Б, В

12. Укажите уровни существования живого вещества:

А). молекулярный

Б). клеточный

В). тканевый

Г). органный

Д). все перечисленное верно

13. Укажите уровни существования живого вещества:

А). организменный

Б). популяционно-видовой

В). биоценоз

Г). биосферный

Д). все перечисленное верно

14. По способу питания живые организмы подразделяются на:

А). автотрофные

Б). гетеротрофные

В). биоавтотрофные

Г). верно А,Б

Д). верно А, Б, В

15. Автотрофы подразделяются на:

А). фотоавтотрофы

Б). хемоавтотрофы

В). биотрофы

Г). верно А, Б

Д). верно А, В

16. Гетеротрофы подразделяются на:

А). сапротрофы

Б). биотрофы

В). фотоавтотрофы

Г). верно А, Б

Д). верно А, В

Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний

1. Биосфера как глобальная экосистема.

2. Основные свойства биосферы.

3. Место человека в биосферных процессах.

4. Среда, окружающая человека и ее специфика.

5. Проблемы роста и развития человеческой популяции.



Тестовые задания для определения заключительного уровня знаний

студентов

1. Атмосфера это- ...

А). смесь газов, состав, который изменяется в зависимости от высоты

Б). газовая оболочка земли и связанная с ней сила тяжести, принимающая участие в ее суточном и годовом вращении

В). среда, где происходят химические и фотохимические превращения веществ

Г). первый от земли слой

Д). газы, состоящие из углекислого газа (СО2), окиси углерода (СО), неона, криптона, ксенона и родона

2. Загрязнение это ...

А). объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в объекты окружающей среды вредных веществ

Б). это все то, что находится не в том месте, не в то время и не в этом количестве, какое естественно для природы, что выводит ее из состояния равновесия и отличает от обычно наблюдаемой нормы

В). это все то, что находится не в том месте, но в определенном количестве

Г). распространение определенных, как правило нежелательных с точки зрения людей веществ на территории, где они ранее не наблюдались

Д). загрязнение, возникшее в результате природных, как правило катастрофических процессов

3. Что является основной причиной возникновения парникового эффекта?

А). фотохимические реакции

Б). разрушение озонового слоя

В). накопление углекислого газа в атмосфере

Г). накопление в атмосфере окислов серы и азота

Д). накопление в атмосфере водорода

4. Какой фактор учитывается при расчете предельно-допустимого выброса объектов - источников загрязнения атмосферного воздуха?

А). климатические особенности

Б). расстояние до жилой зоны

В). величина санитарно-защитной зоны

Г). преобладающее направление ветров

Д). высота трубы

5. Какой фактор учитывается при расчете предельно-допустимого выброса объектов - источников загрязнения атмосферного воздуха?

А). дисперсность пылевых частиц

Б). расстояние до жилой зоны

В). величина санитарно-защитной зоны

Г). преобладающее направление ветров

Д). высота трубы

6. Какой фактор учитывается при расчете предельно-допустимого выброса объектов - источников загрязнения атмосферного воздуха?

А). температура пыле-газовоздушной смеси

Б). расстояние до жилой зоны

В). величина санитарно-защитной зоны

Г). преобладающее направление ветров

Д). высота трубы

7. Какой фактор учитывается при расчете предельно-допустимого выброса объектов - источников загрязнения атмосферного воздуха?

А). средняя температура самого жаркого месяца

Б). расстояние до жилой зоны

В). величина санитарно-защитной зоны

Г). преобладающее направление ветров

Д). высота трубы

8. Предельно допустимая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе выбирается из:

А). максимальных недействующих концентраций, установленных по рефлекторному, резорбтивному и общесанитарному признакам вредности

Б). минимальных действующих концентраций, установленных по рефлекторному, резорбтивному и общесанитарному признакам вредности

В). максимальных недействующих концентраций, установленных по рефлекторному и резорбтивному признакам вредности

Г). максимальных недействующих концентраций, установленных по общесанитарному признаку вредности

Д). средних концентраций, установленных по рефлекторному, резорбтивному и общесанитарному признакам вредности

9. Поддержание концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе на уровне ПДК гарантирует:

А). отсутствие прямого и опосредованного действия на организм, с учетом отдаленных последствий, но допускает незначительные обратимые изменения в самочувствии человека

Б). отсутствие прямого и опосредованного действия на организм, некоторое снижение работоспособности и ухудшение самочувствия, но гарантирует отсутствие отдаленных последствий для нынешнего и последующих поколений

В). отсутствие прямого и опосредованного действия на организм, допуская отдаленные последствия для нынешнего, но полное отсутствие для последующих поколений

Г). отсутствие прямого и косвенного влияния на организм, включая отдаленные последствия для нынешнего и последующих поколений, ухудшения самочувствия и снижения работоспособности

Д). отсутствие выраженного прямого при нерезко выраженных симптомах косвенного воздействия на организм в виде ухудшения самочувствия и снижения работоспособности

10. Какие из перечисленных методов исследования характеризуют показатели вредности загрязнений атмосферного воздуха?

А). органолептический

Б). санитарно-токсикологический

В). санитарно-химический

Г). рефлекторный

Д). общесанитарный

Контрольные вопросы для определения заключительного уровня знаний

Атмосфера - элемент биосферы, важнейшие свойства.

Естественное и антропогенное загрязнения атмосферного воздуха:

Типы загрязнения атмосферы в зависимости от масштабов распространения;

Источники антропогенного загрязнения атмосферы городов и сельских населенных пунктов в различных регионах Казахстана;

Основные факторы загрязнения атмосферного воздуха;

Гигиеническое значение валовых и залповых выбросов предприятий.

Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы:

Парниковый эффект;

Нарушение озонового слоя;

Кислотные дожди.

Воздействие атмосферных загрязнений на различные объекты окружающей среды.

Влияние загрязнений атмосферного воздуха на здоровье человека:

Острые отравления при смогах;

Хронические отравления; сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, эмбриотоксические и тератогенные эффекты;

Нарушения репродуктивной функции;

Снижение сопротивляемости организма, рост общей заболеваемости и смертности, хронизация заболеваний;

Ухудшение физического развития детей и др.

Литература

Основная

Шилов И.А. Экология.- М.: Высш. шк.,2000, 512 с.

Одум, Ю. Основы экологии: Учеб. для вузов / Ю. Одум. - М.: Мир, 1975, 740 с.

Экология. Юнита 1. Основы экологии. М.: Современный гуманитарный университет, 2001, С.64 -67.

Дополнительная

Биосфера и ее ресурсы (сборник статей под редакцией В.А. Ковды). - М., Наука, 1971, 312 с.

Голуб А. Меры по ограничению выбросов должны быть поддержаны обществом и промышленниками//Экология. - № 9(31), 2003, с. 18.

Дювиньо П., Танг М. Биосфера и место в ней человека. - М.: Прогресс, 1975, 150 с.

Киотский протокол//Экология. - № 5(51), 2005, с. 27.

Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Популярный экологический словарь/Под ред. А.М. Гилярова. - М.: Устойчивый мир, 1999, 304 с.

Мокроусов В. Электронная модель управления качеством воздушного бассейна города//Экология. - № 11(30), 2003, с. 16.

Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и природы: Учеб. пособие для вузов / К-М. Петров. - СПб.: Химия, 1997, 352 с.

Уандыков Э. Воздушный бассейн Алматы загрязняется//Экология. - № 9 (43), 2004, с. 6-8.

Размещено на Allbest.ru

...