Влияние экологических факторов на человека

Влияние экологических факторов на человека

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

Контрольная работа

По дисциплине: Экология

Новосибирск, 2013 г.

Задания

Задание 1

Дать ответ на два вопроса по своему варианту.

. Какова роль озонового слоя в жизни Земли и почему он разрушается?

. Каковы права граждан РФ согласно закону “Об использовании атомной энергетики”?

Задание 2

Решить задачу 1. Расчет влияния электромагнитных полей на человека

На поле с травяным покровом расположена радиолокационная станция, имеющая следующие характеристики излучения: импульсная мощность излучения Ри кВт, длительность импульса τ, мкс, частота повторения импульсов F, Гц. Коэффициент усиления вращающейся антенны G. На расстоянии S, м, от этой станции находятся дачные участки. Рассчитать, на каком расстоянии от радиолокационной станции можно находиться людям постоянно, т.е. размер санитарно-защитной зоны.

Задание 3

Решить задачу 2. Анализ промышленного загрязнения озера

На берегу озера площадью S км2 и средней глубиной H м расположено промышленное предприятие, использующее воду озера для технических нужд и затем сбрасывающее загрязнённую воду в озеро. Цикл работы предприятия непрерывный (круглосуточный). Объём сброса сточной воды - L л/сек.

Рассчитать, каким будет загрязнение озера через 1 год. Сделать выводы о промышленном загрязнении озера и дать рекомендации по сохранению озера.

Задание 1

. Какова роль озонового слоя в жизни Земли и почему он разрушается?

Озон - трёхатомный кислород (О3), газ довольно редкого интенсивного синего цвета, при низких температурах (-112° С) превращается в темно-синюю жидкость, а при более низком охлаждении образует темно-фиолетовые кристаллы. Озон чрезвычайно ядовит (даже больше, чем угарный газ), предельно допустимая концентрация его в воздухе 0.00001 %. Отчасти голубой цвет атмосферы Земли обязан озону. Озон присутствует в атмосфере над Землёй от 15 до 50 км, очень в незначительной концентрации - даже до высоты 70 км. Максимальная его концентрация находится на высоте около 40 км над поверхностью Земли.

Большая часть озона образуется в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетового излучения. Его концентрация зависит от интенсивности ультрафиолетового излучения Солнца в различных длинах волн. Ультрафиолетовое излучение Солнца с длиной волны менее 230 нм приводит к увеличению озона. Возрастание излучения в волнах с большей длиной вызывает повышение температуры и, наоборот, разрушает озон.

Ультрафиолет разбивает на атомы молекулы обыкновенного кислорода, и эти свободные атомы присоединяются к молекулам кислорода, образуя полезный озон в несколько миллиметров на высоте от 19 до 40 км над поверхностью Земли. Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы.

Об озоновом слое атмосферы учёные узнали в 70е годы ХХ столетия. Наряду с видимым светом, Солнце излучает ультрафиолетовые волны. Особую опасность представляет коротковолновая часть жёсткого ультрафиолетового излучения. Всё живое на Земле защищено от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, обладающего высокой биологической активностью, т.к. свыше 90% его поглощается озоновым слоем, так называемым озоновым экраном.

Озоновый экран - слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7-8 км (на полюсах) и 17-18км (на экваторе) и 50 км над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией озона, отражающий жёсткое коротковолновое /ультрафиолетовое/ космическое излучение, опасное для живых организмов. Основная масса озона находиться в стратосфере. Толщина стратосферного озонового слоя, приведенная к нормальным условиям давления атмосферы (101.3 МПа) и температуры (0°С) на поверхности Земли, составляет около 3 мм. Но реальное количество озона зависит от времени года, от широты, долготы и многого другого. Этот слой защищает людей и живую природу так же и от мягкого рентгеновского излучения. Благодаря озону стало возможно возникновение на Земле жизни и её последующая эволюция. Озон сильно поглощает солнечную радиацию в различных участках спектра, но особенно интенсивно - в ультрафиолетовой части (с длиной волн менее 400 нм), а с большей длиной волн (более 1140 нм) - значительно меньше.

Озон, образуемый близко от поверхности Земли, называют вредным. В приземных слоях озон образуется под действием случайных факторов. Он возникает во время грозы, при ударе молнии, работе рентгеновского оборудования, его запах можно ощутить возле работающей копировальной техники. В загрязнённом оксидами озона воздухе под действием солнечных лучей образуется озон, способствующий образованию опасного явления, называемого фотохимическим смогом. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных дымах, тоже образуется озон. Жарким туманным днём в загазованной местности уровень озона может достигнуть угрожающих величин. Дыхание озоном очень опасно, так как он разрушает лёгкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, задыхаются и ощущают боль в груди. Деревья и кусты, растущие у загазованных магистралей, при высоких концентрациях озона перестают нормально расти.

Но если озон находится на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. До поверхности земли доходит всего 47% солнечной радиации, около 13% солнечной энергии поглощает озоновый слой в стратосфере, остальное поглощают облака (по материалам справочной и учебной литературы).

В последнее время ученые сильно озабочены загрязнением атмосферы и состоянием озонового слоя. Космические ракеты, высотная авиация, испытания ядерного вооружения, глобальное истребление лесов, применение фреонов, а также загрязнение воздуха - факторы, разрушающие озоновый слой Земли. Фактором, сильно воздействующим на состояние атмосферы, является извержение вулканов. Все эти факторы могут нарушить нормальное функционирование озонового слоя Земли. Антропогенные факторы, т.е. появляющиеся в результате деятельности человека, несут большой вред состоянию озонового слоя нашей планеты. Глобальное загрязнение атмосферы фреонами (синтезируемыми людьми соединениями - фторхлоруглеродами), оксидами азота и другими веществами - возможно уменьшить.

Впервые фреоны начали применять в 20-х годах прошлого века. Фреоны - инертные, негорючие, несложные в производстве вещества, получили широкое распространение в аэрозолях как растворители, их используют в огнетушителях, при эксплуатации холодильного оборудования в качестве охлаждающих жидкостей, при изготовлении одноразовой посуды из полистирола и упаковок для фасовки и хранения продуктов.

Одной молекулы хлора хватает, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона и тем самым уменьшить его количество в атмосфере. В мире ежегодно производится более миллиона тонн фреонов. Фреоны летучи и поднимаются в стратосферу. Озон вступает в активные фотохимические реакции с фреонами, оксидами азота. Фреоны разлагаются, высвобождая атомарный хлор, который разрушает озоновый слой. В месте такого взаимодействия озоновый слой исчезает.

Темпы загрязнения атмосферы некоторыми озоноразрушающими веществами начали замедляться. К 2030г их производство должно быть полностью прекращено. За последние 15 лет количество фреоновых выбросов резко сократилось: с 1,1 млн. тонн до 160 тыс. тонн на сегодняшний день. Фреоны очень медленно выводятся из атмосферы и живут в ней десятки лет.

Так значительное истощение озона каждой весной было установлено сначала над Антарктидой, а затем над Арктикой. Площадь каждой “озоновой дыры” составляет около 10 млн. км2. В настоящее время выяснено, как образуется антарктическая озоновая дыра: это происходит в результате сочетания многих процессов в атмосфере Антарктики. Решающую роль здесь играют фреоны, доставляющие хлор и его окислы, и так называемые полярные стратосферные облака, образующиеся в период полярной ночи в очень холодной стратосфере. Таким образом, если выбросы фреонов будут продолжаться, можно ожидать расширения «дыр» над полюсами.

Уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы всего на 1% в масштабах планеты вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3-6 % у людей и животных, до 150 тысяч случаев катаракты, так как на 2% увеличивается проницаемость атмосферы для ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая его более восприимчивым к инфекционным заболеваниям (например, к малярии). Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений - от деревьев до злаков, снижают скорость роста фитопланктона, ускоряют вымирание животных морских и океанических форм жизни из-за уменьшения количества растительной пищи. Прорыв через озоновую дыру солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50 - 100 раз, увеличивает число лесных пожаров.

Ещё тревожит и то, что истощение озонового слоя может непредсказуемо изменить климат Земли. Озоновый слой задерживает тепло, рассеивающееся с поверхности Земли. При разложении озона выделяется тепло, которое повышает температуру стратосферы, создает «одеяло» вокруг Земли. По мере уменьшения количества озона в атмосфере температура воздуха снижается, изменяется направление господствующих ветров и меняется погода. Результатом могут стать засухи, неурожаи, нехватка продовольствия и голод.

. Каковы права граждан РФ согласно закону “Об использовании атомной энергетики”?

По Федеральному закону от 21 ноября 1995 г. N 170-ФЗ «Об использовании атомной энергии”

Согласно статье 2:

Законом разрешается участие граждан, в обсуждении государственной политики, проектов федеральных законов и иных правовых актов Российской Федерации, а также в практической деятельности в области использования атомной энергии;

Государством осуществляется обеспечение социальной защиты граждан, проживающих и (или) осуществляющих трудовую деятельность в районах расположения этих объектов.

Согласно статье 13:

Граждане имеют право бесплатно получать информацию о радиационной обстановке в данном регионе от организаций системы государственного контроля за радиационной обстановкой на территории Российской Федерации.

Граждане, подвергшиеся облучению, имеют право на получение соответствующего документа о дозе полученного облучения. Порядок получения такого документа и его форма определяются федеральными органами здравоохранения.

За отказ от предоставления информации, за умышленное искажение или за утаивание объективных данных по вопросам безопасности при использовании атомной энергии руководители организаций, в том числе общественных организаций (объединений), и средств массовой информации несут ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Граждане Российской Федерации имеют право на посещение в ознакомительных целях ядерных установок, радиационных источников и пунктов хранения. Порядок посещения объектов использования атомной энергии устанавливается Правительством Российской Федерации.

Согласно статье 15:

Граждане, которым причинены убытки и вред в результате радиационного воздействия при использовании атомной энергии, имеют право на возмещение указанных убытков и вреда в полном объеме в соответствии со статьями 53-60 настоящего Федерального закона и другими законодательными актами Российской Федерации.

Согласно статье 19:

Гражданину по его требованию предоставляется полная информация о величине планируемой и фактически полученной им дозы при обследовании или лечении. Право на принятие решения о применении ионизирующего излучения в ходе проведения медицинских процедур предоставляется гражданину или его законному представителю.

Задание 2

озоновый атомный электромагнитный загрязнение

Решить задачу 1. Расчет влияния электромагнитных полей на человека

На поле с травяным покровом расположена радиолокационная станция, имеющая следующие характеристики излучения: импульсная мощность излучения Ри кВт, длительность импульса τ, мкс, частота повторения импульсов F, Гц. Коэффициент усиления вращающейся антенны G. На расстоянии S, м, от этой станции находятся дачные участки. Рассчитать, на каком расстоянии от радиолокационной станции можно находиться людям постоянно, т.е. размер санитарно-защитной зоны. Определить, опасна ли близость радиостанции, и дать рекомендации садоводам.

Решение. Средняя по времени мощность излучения вычисляется по формуле:

=PиτF (4)

Данные к задаче:

Решение.

Средняя по времени мощность излучения вычисляется по формуле:

=PиτF (4)

.Вычисляем среднюю мощность излучения по формуле (4):

2. Вычисляем размер санитарно-защитной зоны по формуле (1), т.е. определяем радиус r, учитывая, что допустимое значение ППЭ=1,0 Вт/м²:

ППЭ=PG/4πr²

это расстояние равно 1197 м.

. Определим значение ППЭ на дачных участках. Для этого по формуле (1) вычислим ППЭ для расстояния 0,5 км:

ППЭ=600*3*104/4π*500²=5,73 Вт/м2

ППЭ=5,73 Вт/м², что в 5,73 раз превышает допустимую величину.

. Определим, сколько времени можно находиться на этих садовых участках, по формуле (2):

=W/ППЭ=20/5,73=3,5ч

получается 3,5 часа в сутки.

Ответ: При наличии указанной радиолокационной станции дачные участки можно располагать только на расстоянии 1,2 км от неё. На рассматриваемых дачных участках уровень электромагнитного излучения превышает допустимый в 5,7 раз. Это может повлиять на здоровье (Особенно чувствительны органы с недостаточно развитой сетью кровообращения - хрусталик глаза и др. ЭМП влияет на биофизические процессы в клетках и тканях, поражает центральную нервную и сердечно - сосудистую системы. В начальной фазе повышается возбудимость, затем происходит снижение биоэлектрической активности мозга, ухудшение проводимости сердечной мышцы. В дальнейшем появляются головная боль, слабость, повышенная утомляемость, угнетенное состояние, нарушение сна, раздражительность, истощение нервной системы, изменения состава крови, ломкость ногтей, облысение. Эти изменения способны накапливаться, но обратимы, если исключить воздействие ЭМП.). На этих дачах можно находиться только 3,5 часа в сутки.

Контрольные вопросы

. Каковы источники ЭМП?

. Как влияют ЭМП на организм человека?

. Как определяется энергетическая нагрузка на организм человека?

. Что такое “санитарно-защитная зона”?

. Как определяется допустимое время нахождения в зоне влияния ЭМП?

Ответы на контрольные вопросы:

. Источники электромагнитных полей (ЭМП) - антенные устройства, линии электропередач и др. Степень вредности зависит от времени действия, интенсивности и длины волны источника.

. Влияние ЭМП с большой интенсивностью связано с тепловым эффектом, приводит к усиленному кровотоку во внутренних органах, спасая их от перегрева. Особенно чувствительны органы с недостаточно развитой сетью кровообращения - хрусталик глаза и др. ЭМП влияет на биофизические процессы в клетках и тканях, поражает центральную нервную и сердечно - сосудистую системы. В начальной фазе повышается возбудимость, затем происходит снижение биоэлектрической активности мозга, ухудшение проводимости сердечной мышцы. В дальнейшем появляются головная боль, слабость, повышенная утомляемость, угнетенное состояние, нарушение сна, раздражительность, истощение нервной системы, изменения состава крови, ломкость ногтей, облысение. Эти изменения способны накапливаться, но обратимы, если исключить воздействие ЭМП.

. Энергетическая нагрузка на организм человека определяется через мощность излучения радиотехнического устройства P (среднюю по времени для радиолокационных станций), а если антенна направленная, то и через коэффициент ее усиления G, а также через расстояние r между антенной и точкой наблюдения: ППЭ=PG/4πr²

4. Санитарно-защитная зона - это территория вокруг предприятия, за пределами которой вредное влияние от предприятия (загрязнение воздуха, почвы, электромагнитные, радиоактивные излучения и т.д.) не превышает допустимое значение, т.е. за пределами санитарно-защитной зоны проживание и вообще нахождение человека безопасно. В данном случае допустимое значение ППЭ=0,10 Вт/м² (или 1,0 Вт/м2). Размер (радиус) санитарно-защитной зоны определяется расстоянием r между антенной и точкой, в которой ППЭ=0,10 Вт/м² (1,0 Вт/м2), по формуле ППЭ=PG/4πr²

5. Допустимое время T пребывания человека в зоне облучения ЭМП определяется по формуле: T=W/ППЭ

Из этого соотношения можно определить значение допустимой энергетической нагрузки при любом времени нахождения человека в ЭМП: ППЭ=W/T

Допустимое значение ППЭ для территории жилой застройки и мест массового отдыха, т. е. при пребывании человека в ЭМП весь день составляет 0,10 Вт/м² (10 мкВт/см²), при облучении от вращающихся и сканирующих антенн - 1, 0 Вт/м2.

Задание 3

Решить задачу 2. Анализ промышленного загрязнения озера

На берегу озера площадью S км2 и средней глубиной H м расположено промышленное предприятие, использующее воду озера для технических нужд и затем сбрасывающее загрязнённую воду в озеро. Цикл работы предприятия непрерывный (круглосуточный). Объём сброса сточной воды - L л/сек.

Рассчитать, каким будет загрязнение озера через 1 год. Сделать выводы о промышленном загрязнении озера и дать рекомендации по сохранению озера.

ПДК вредных веществ (ВВ) в воде водных объектов:

Мышьяк - 0,05 мг/л

Ртуть - 0,005 мг/л

Свинец - 0,1 мг/л

Общее загрязнение определяется по формуле:

С = С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + С3/ПДК3 = ∑ Сi/ПДКi (3)

где Сi - концентрация ВВi в озере после годичного сброса сточных вод в озеро;

ПДКi - ПДК этого ВВi.

Данные к задаче:

Решение:

. Определим объем озера и вычислить объём сточной воды, поступающей в озеро за 1 год:

оз.=S*H=3*106*2,8=8,4*106 м3стоков.=L*t=0,02*3600*24*364,25=0,63*106 м3

. Определим количество каждого ВВ, поступившего в озеро со сточной водой за год:

Мышьяк - 0,96 г/м3*0,63*106 м3=0,604*106 г=604 Кг

Ртуть - 0,49 г/м3*0,63*106 м3=0,3087*106 г=308,7 Кг

Свинец - 1,43 г/м3*0,63*106 м3=0,9009*106 г=900,9 Кг

. Вычислим концентрацию каждого ВВ в озере после годичного сброса сточных вод по формуле:

Для мышьяка C1= 604Кг/8,4*106 м3=6.04*108/8,4*109 л3=0,072 мг/л

Для ртути C2= 308,7Кг/8,4*106 м3=3,087*108/8,4*109 л3=0,0367 мг/л

Для свинца C3= 900,9Кг/8,4*106 м3=9.009*108/8,4*109 л3=0,107 мг/л

. Определим общее загрязнение озера предприятием по формуле (3);

С = С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + С3/ПДК3 = ∑ Сi/ПДКi

С = 0,072/0,05 + 0,0367/0,005 + 0,107/0,1 = 9,85

Вывод: суммарное загрязнение озера сточными водами превышает допустимое почти в 10 раз!

Контрольные вопросы

. Что такое ПДК?

. Какие мероприятия следует выполнять при повышенном загрязнении водного объекта?

Ответы на контрольные вопросы:

. ПДК (предельно допустимая концентрация) - это максимальная концентрация (количество вредных веществ в единице объёма: мг/мл, мг/кг, мг/м3), которая при воздействии на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного воздействия, включая отдалённые последствия.

. Суммарное загрязнение при наличии нескольких вредных веществ однонаправленного воздействия определяется как сумма концентраций вредных веществ С = С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + С3/ПДК3 = ∑ Сi/ПДКi

. При повышенном загрязнении водного объекта следует выполнять следующие мероприятия:

необходимо уменьшить сбросы сточных вод или исключить их совсем, поставить надежные улавливающие фильтры на производстве, а также произвести очистку загрязненных вод с помощью спец. реагентов и других средств);

необходимо до полной очистки исключить возможность поедания зараженной рыбы из данного водоема людьми и животными и запретить купание в данном водоеме.