Учеба  ->  Науки  | Автор: | Добавлено: 2015-05-28

Определение уровня атмосферного загрязнения на основании изучения пылевой нагрузки снегового покрова

Загрязнение воздуха оказывает влияние на климат, здоровье людей, состояние биоты. Негативное воздействие при этом происходит двумя путями: в результате прямого контакта с загрязненным воздухом и в результате выпадения загрязняющих веществ из атмосферы и вторичного загрязнения окружающей среды.

Село Тегульдет было основано в 1911 году. Долгое время основными источниками загрязнения атмосферы являлись доменные печи. Первые катальные появились в 70-х годах прошлого века. С развитием автомобильного транспорта уровень загрязнения значительно увеличился. И не смотря на то, что наше село расположено вдали от крупных источников загрязнения атмосферы (заводы, города), мы решили выяснить, насколько безопасен для нашего здоровья воздух в деревне.

Выяснить уровень атмосферного загрязнения территории с. Тегульдет, на основании изучения пылевой нагрузки снегового покрова.

Задачи:

  • Научиться рассчитывать пылевую нагрузку
  • Выявить самые загрязненные районы села Тегульдет
  • Выяснить причины загрязнения этих районов
  • Теоретически обосновать оценку прогноза заболеваемости
  • Оценить степень загрязнения территории по величине пылевой нагрузки с. Тегульдет.
  • Провести сравнительную характеристику пылевой нагрузки в зимнее-весенний период в 2004-2005 гг.
  • Определить ионный состав талой воды.
    • Атмосферные загрязнения

      Как среда обитания человека и всей биологической жизни земная атмосфера представляет собой сравнительно тонкую воздушную оболочку планеты, составляя менее одной сотой доли от радиуса Земли и менее одной миллионной доли по массе. Еще более тонкий слой приземной атмосферы оказывает непосредственное влияние на условия жизни и хозяйственной деятельности человека. Но именно этот атмосферный слой и подвергается наибольшим воздействиям в результате бытовой и хозяйственной деятельностью человека, определяя экологические условия для такой деятельности, всей жизнедеятельности биоты и для климатических изменений в локальных, региональных и глобальных масштабах.

      В последние десятилетия большое значение придается изучению проблеме техногенной нагрузки на окружающую среду и в связи с этим - вопросу о влиянии уровня загрязнения на здоровья людей. В настоящее время – загрязнение атмосферы – самый острый вопрос современной экологической ситуации планеты Земля.

      Атмосферные аэрозоли

      В земной атмосфере рассеяно громадное количество различных веществ в виде микроскопических и субмикроскопических частиц. Они переносятся горизонтальными и вертикальными воздушными течениями, участвуют в разных физико-химических процессах, совершают замкнутые циклы в природе. Общая масса диспергирующих в атмосфере веществ, вовлеченных в планетарный круговорот, исчисляется многими тысячами тонн. В столбе тропосферы (0-10 км) с основанием 1 см2 содержится 108- 109 частиц аэрозолей. Аэрозоли – это взвешенные в газообразной среде жидкие или твердые частицы, которые являются опаснейшими элементами химического загрязнения атмосферы. Основными источниками частиц, образующие атмосферный аэрозоль, являются почвы, растения, поверхность морей и океанов, вулканы, космическая пыль, лесные пожары, химические и фотохимические реакции в атмосфере и, наконец, хозяйственная деятельность человека. Основные источники промышленных загрязнений атмосферы связаны с четырьмя отраслями хозяйственной деятельности человека: энергетической, транспортной, химической и металлургической промышленностями.

      В результате хозяйственной деятельности человека к этому добавляется еще более 300 млн т аэрозольных веществ искусственного происхождения.

      В зависимости от происхождения аэрозоли, прежде всего, разделяются на космические и земные. Большая часть тропосферных аэрозолей земного происхождения. Их в свою очередь можно разделить в зависимости от источников или процессов образования. В соответствии с этим различают три группы аэрозолей:

      1. Дисперсионные (в основном твердые частицы);
      2. Конденсационные (промышленные дымы, облачные элементы);
      3. Смешанные.

      Кроме того, множество частиц имеет органическую природу (микроорганизмы, споры или пыльца растений), они составляют «аэропланктон». В исследованиях в области механики аэрозолей принято разделение аэрозолей на два класса:

      1. Более крупные, или грубодисперсные аэрозоли с радиусом частиц более 1 мкм;

      2. Мелкодисперсные с радиусом менее 1 мкм.

      Последний класс частиц в метеорологии получил название ядер конденсации, предельный размер их можно принять равный 5 мкм. Все естественные и связанные с деятельностью человека источники аэрозолей действуют непрерывно, но при этом одновременно действуют и процессы, удаляющие аэрозоли из атмосферы. Количество вновь появляющихся и исчезающихся частиц находится в своеобразном динамическом равновесии. Процессы способствующие удалению из атмосферы частиц:

      • Коагуляция (слипание), слипание происходит при любом столкновении;
      • Выпадение (под действием силы тяжести);
      • Вымывание осадками.

      Все эти три процесса в совокупности непрерывно перемещают частицы к поверхности Земли, что препятствует неограниченному возрастанию их общего числа в атмосфере. Следует отметить, что слабо вымываются самые мелкие частицы, так называемые ядра Айткена (радиус менее 2*10-5). Не вызывает сомнения, что содержание частиц в атмосфере по крайней мере в нижней тропосфере, за последние десятилетия возросло. Пока еще трудно сказать, каков этот рост и каково влияние его на климат.

      Влияние аэрозолей на здоровье человека

      Большинство подразделов дыхательного тракта заметно различается по структуре, размеру, функции и реакции относительно осажденных частиц. Они также обладают различными механизмами и скоростью удаления частиц. Полное определение эффективной тканевой дозы ингалированных аэрозолей зависит от:

      • Области осаждения;
      • Времени удержания на участке осаждения и времени пребывания на путях удаления;
      • Физических и химических свойств частиц и их биологических эффектов.

      Частицы оседают в разных участках дыхательного тракта по различным физическим причинам. Эффективность осаждения в каждом участке зависит от аэродинамических свойств частиц, анатомии дыхательных путей и от геометрических и временных характеристик потока в воздушных путях. Скорость движения воздуха также важный параметр дыхания, влияющий на осаждение. Струя воздуха в гортани может заметно влиять на форму потока и на осаждение частиц. Средняя длина человеческого бронха примерно только в 3 раза больше его диаметра, так что поток ни когда не достигает полностью развитого профиля. Некоторая доля ингалированных частиц осаждается в воздушных путях между точкой входа около губ и гортанью. Внутри носовых дыхательных путей очень большое осаждение происходит до участков ноздрей, покрытых волосами, и там частицы удерживаются до тех пор, пока не удалятся механически. Далее ингалированный воздух следует по разветвляющимся дыхательным путям легких. В раздваивающемся канале наибольшая плотность осаждения будет на месте бифуркации (раздвоения) или около него. Воздух, поступающий в начале каждого вдоха, проходит в легкие глубже и остается там дольше, чем поздние порции воздуха. Чем глубже воздух проходит в легкие и чем дольше там остается, тем сильнее он очищается от ингалированных частиц. Основная доля ингалированных частиц будет удаляться при выдохе. Высокое накопление изотопов в трахеобронхеальной области происходит из-за большой эффективности осаждения в этой области. Далее воздух поступает к альвеолам. При дыхании ртом в альвеолах осаждаются частицы размером около 3 мкм, а при дыхании через нос – от 0,1- 4 мкм. Альвеолы или легочные пузырьки находятся на концах самых маленьких бронхов, которые снаружи оплетены густой сетью капилляров и так тесно прилегают друг к другу, что капилляры оказываются зажатыми между ними. Стенки капилляров и пузырьков настолько тонки, что расстояние между воздухом и кровью не превышает тысячных долей миллиметра, а их общая поверхность, через которую осуществляется обмен газов, огромна - около 100 м2. Это создает отличные условия для проникновения газов сквозь стенки капилляров и легочных пузырьков. Внутри альвеол находится вещество сурфактант, который не позволяет спадаться альвеолам. Некоторые химические агенты, попадая с воздухом, накапливаются в альвеолах. Они разрушают сурфактант, это ведет к потере эластичности стенок альвеол, а растворимые части этих частиц всасываются в кровь и оказывают вредное воздействие на системы и органы человека.

      Автомобильный транспорт

      Автомобильный транспорт сжигает кислород атмосферы, поднимает в воздух массу пыли, выбрасывает огромное количество газов, являющихся продуктами неполного сгорания топлива. Так при движении современного автомобиля за несколько часов расходуется столько кислорода, сколько его хватило бы для дыхания одного человека в течение целого года. В выхлопе отработанных двигателем газов содержатся окислы азота, двуокись серы, окись углерода, несгоревшие углеводороды, канцерогенный бензопирен и другие вредные вещества. В случаях, когда в бензин добавляется тетраэтилсвинца, вместе с выхлопными газами автомашины в воздух попадают ядовитые соединения этого металла. Подсчитано, что выброс свинца составляет около одного килограмма на автомобиль в год.

      Автомобиль в среднем на 1км. пробега выбрасывает в атмосферу 31 г. угарного газа (R(СО) = 3г/км), 4 г. диоксида азота (R(NO2 ) = 4г/км), 2г. бензина (R(бензин) = 2г/км). При холостом ходу на стоянке за 1 минуту автомобиль выбрасывает 30 г. угарного газа (Q (СО) = 30г/мин). Кроме того, каждый автомобиль в среднем за год выбрасывает в атмосферу 1 кг. свинца (R(Рb) = 1 кг/год) в виде пыли.

      Отбор проб снега и пробоподготовка

      Снеговые пробы отбирались методом шурфа. На площадке намечался квадрат, в зависимости от глубины 30х30, 50х50. Для предотвращения попадания в пробу частичек почвы исключали с низу пятисантиметровый слой. Далее пробы к анализам готовят следующим образом:

      1. Пробу помещают в емкость для таяния; выделяют два вида таяния: 1) быстрое - температура >25* С. 2) медленное - температура 20-22* С.

      2. Отстаивание, очистка, необходимо произвести сброс воды и удалить крупные частицы сверху.

      3. Фильтрация через фильтр. Предварительно фильтр необходимо взвесить. Высушивание.

      4. Просеивание с помощью сита ячейки диаметром 1 мм.

      5. Фильтр взвешивается. : a) Природные загрязнители, составляющие кварца, КПШ, слюды.

      б) Техногенные загрязнители сферулы белого и черного цвета.

      Расчет пылевой нагрузки

      Пылевая нагрузка рассчитывается по формуле:

      Pn=Po/(S*t), где: Pn - величина пылевой нагрузки, мг/м2х сут или кг/км2х сут;

      Po - вес твердого снегового осадка, мг(кг);

      S - площадь снегового шурфа, м2 (км2); t - количество суток от начала снегостава до дня отбора проб. Снегостав 30 октября 2003г.

      §3. Оценка степени загрязнения

      Среднесуточная пылевая нагрузка по свои значениям делится на уровни загрязнения:

      0-250 мг/м2*сут. – низкий уровень загрязнения;

      251-450 мг/м2*сут. – средний уровень загрязнения;

      451-850мг/м2*сут. – высокий уровень загрязнения;

      > 850 мг/м2*сут. – очень высокий уровень загрязнения

      Вещественный состав снега

      Вещественный состав проб в среднем представлен в таблице 6 из которой видно, что частицы техногенного происхождения доминируют над природными частицами и основная масса в пылевых аэрозольных выпадениях снега приходится на частицы сажи и шлака (50-70%), но в некоторых пробах (№9, 26, 27) значительный процент приходятся частицы деревообработки (30-50%). Все это может объясняется тем, что в с. Тегульдет находятся дома в основном с печным отоплением и отапливаются не только дровами, но и углем.

      В результате работы были определены наиболее загрязненные участки нашего села Тегульдет. Такими оказались центральные районы, где расположены источники загрязнения. Большую часть нашего села можно отнести к территории низкой степени загрязнения.

      В результате анализа к средней степени загрязнения относятся районы: Тегульдетской средней общеобразовательной школы, детского сада «Ромашка», улицы: Советская, Пушкина, Октябрьская. Данные территории – наиболее опасны для здоровья жителей. В этих районах повышен уровень заболеваемости систем органов дыхания, органов чувств.

      Территории низкой степени загрязненности улицы: Ленина (участок ЦРБ), Школьная, Партизанская, Комсомольская.

      На территории с умеренной степенью загрязнения повышена вероятность заболевания бронхиальной астмы и конъюнктивитом.

      Незначительная степень загрязнения: улицы Береговая, Сибирская, Строительная.

      Для улучшения экологической обстановки в наиболее загрязненных участков было проведено озеленение территории около Тегульдетской средней общеобразовательной школы учащимися 10-11 классов. Через местную газету «Таежный меридиан» было опубликована статья «Экология-для всех»

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)