Контрольная работа по "Экология "

4. Основные закономерности превращения энергии

в природных экосистемах

Солнечная энергия — это  единственный возобновляемый и экологически дружественный вид энергии. Поэтому  переход к устойчивому обществу в первую очередь требует перехода от ископаемого топлива — основного  источника энергии в индустриальном веке — к использованию энергии  солнца.

Солнце обогревает нашу планету  уже миллиарды лет, и практически  все наши источники энергии —  дрова, уголь, нефть, природный газ, ветер, падающая вода — происходят от него. Однако не все эти виды энергии  являются возобновляемыми. В нашем  обсуждении мы будем использовать термин «солнечная энергия» только по отношению  к неисчерпаемым или возобновляемым ее источникам — солнечному свету, используемому для непосредственного  нагрева или выработки фотоэлектричества, ветру, гидроэнергии и биомассе (органической материи). Наиболее эффективным оказывается  использование гелио-энергетических технологий в малогабаритных устройствах  для местных условий. Использование  солнечной энергии, как и применение других принципов экодизайна, снижает  загрязнение окружающей среды, одновременно увеличивая занятость людей. Наиболее благотворным переход на солнечную  энергию был бы для жителей  Юга, где солнце светит особенно щедро.

В последнее время стало  как никогда ясно, что переход  к солнечной энергии необходим  не только потому, что запасы ископаемого  топлива — угля, нефти и природного газа — ограничены и невозобновляемы, но и прежде всего из-за значительного  ущерба, который наносится природе  при их сжигании. Выводы ученых о  том, что углекислый газ (СО 2) играет ключевую роль в глобальном изменении  климата, — а человек в весьма значительной мере ответствен за его  выбросы в атмосферу, — сделали  очевидной связь между загрязнением окружающей среды и долей углерода в энергии ископаемого топлива. Углеродонасыщенность стала важным показателем устойчивости нашего общества. Как выразился Сет Данн из Института  наблюдения за миром, нам следует  «декарбонизировать» нашу энергетику.

 К счастью, это уже  происходит. Цитируемый Данном эколог  промышленности Джесси Осебел показал, что в течение последних 200 лет имеет место прогрессирующая декарбонизация источников энергии. Тысячелетиями основным таким источником была древесина, сгорание которой приводит к высвобождению десяти молекул углерода (в виде сажи или СО 2) на каждую молекулу водорода (в водяных парах). Когда основным промышленным источником энергии стал уголь, это соотношение снизилось до 2:1. К середине XX века уголь уступил первенство нефти, что еще более способствовало декарбонизации, так как сгорание нефти высвобождает всего одну молекулу углерода на две молекулы водорода. К дальнейшему ускорению декарбонизации привел и выход на первые роли природного газа (метана) в последние десятилетия прошлого века, который снизил углеродо-водородное соотношение до 1:4. Таким образом, к его снижению приводил каждый новый основной источник энергии. Последним же шагом в процессе декарбонизации станет переход на солнечную энергию, так как использование энергии из возобновляемых источников вообще не вызывает выбросов углерода в атмосферу.

5. Источники и особенности загрязнения

атмосферного воздуха  в зоне аэропорта

Загрязнение воздушной среды в  зоне аэропорта и прилегающей  к нему местности определяет валовый  выброс загрязняющих веществ в зоне данного аэропорта (региона) и концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта  и прилегающей к нему населенной местности. Применительно к воздушным судам предельно допустимыми выбросами является масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателем воздушного судна в течение взлетно-посадочного цикла, определенная в соответствии с ГОСТ 17.2.2.04-86 и отнесенная к величине взлетной тяги двигателя.

Поле загрязнения воздушной  среды (уровни равной концентрации) в  зоне аэропорта и прилегающей  к нему населенной местности, рассчитанные с помощью модели загрязнения  аэропорта, может быть уточнено выборочными  измерениями в отдельных точках в зоне распространения примеси  загрязняющих веществ от двигателей ВС, выполняющих операции в данном аэропорту.

По данным модельных исследований устанавливаются область распространения  и концентрации загрязняющих веществ  от двигателей ВС в зоне и окрестности  аэропорта при наиболее неблагоприятных  условиях распространения (скорость и  направление ветра) примеси загрязнения, определяющих загрязнение примыкающей к аэропорту населенной местности, или отдельных зон аэропорта, в которых могут находиться авиапассажиры, или других зон, защищаемых от загрязнения.

Превышение предельно  допустимой концентрации загрязняющих веществ в зоне данного аэропорта  и прилегающей к нему населенной местности определяется по данным измерений  максимально разовой концентрации загрязняющих веществ в отдельных  точках, где можно ожидать превышения установленных нормативов чистоты  воздуха.

Применительно к зоне аэропорта  контролю подлежат выбросы оксидов  углерода (СО), углеводородов (НС) и оксидов  азота (NOx). При этом выбросы СО и НС, характерны для зоны, в которой производится запуск двигателя ВС, зоны руления ВС при подготовке взлета и после посадки и зоны ожидания взлета ВС, а выброс NОx – для зоны разбега и взлета ВС. Механизм распространения СО в зоне аэропорта аналогичней механическому распространению НС. Допускается проведение контроля одного из компонентов.

Настоящая методика устанавливает  методы выполнения измерений концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта  и прилегающей к нему местности.

В качестве стандартного прибора для  измерения концентрации ЗВ в атмосферном  воздухе используются универсальный  газовый монитор, представляющий собой  количественный газоанализатор с управлением  от микропроцесса, позволяющий проводить  с высокой точностью, надежностью  и стабильностью определение  содержания газов.

Принцип работы основывается на методе фотоакустического инфракрасного  анализа, позволяющего регистрировать в атмосферном воздухе газы, поглощающие  инфракрасный свет. Прибор должен быть оснащен соответствующими оптическими  фильтрами (максимум 5 фильтров), что  позволяет селективно определить концентрацию пяти газов и водяного пара, содержащихся в пробах воздуха.

Имея одинаковую базовую  концентрацию, оптические фильтры имеют  различные характеристики. Каждый фильтр содержит комбинацию трех инфракрасных фильтров: полосового фильтра, длинноволнового  заграждающего фильтра и коротковолнового заграждающего фильтра. Общая характеристика пропускания оптического фильтра  определена характеристикой полосового фильтра и характеристиками заграждающих фильтров, предотвращающих прохождение  света с более длинными и короткими  длинами волн, при этом полосовой  фильтр определяет среднюю длину  волны и ширину полосы пропускания  оптического фильтра, и благодаря  этому поддающийся выявлению  газ или газы.

Водяной пар, который почти  всегда присутствует в окружающем воздухе, поглощает инфракрасный свет практически  во всем диапазоне спектра. Специальный  оптический фильтр в диске прибора  способствует определению содержания водяного пара во время каждого измерительного цикла, осуществляя тем самым  автокомпенсацию влияния водяного пара.

Проба воздуха с помощью насоса отсасывается через два воздушных  фильтра в измерительную камеру, герметично закрываемую с помощью  впускного выпускного клапана.

Моделированный свет от источника  проходит через один из оптических фильтров и селективно поглощается  контролируемым газом. Поглощение света  вызывает изменение температуры  газа, которая повышается и понижается вследствие пульсаций света, что  приводит к соответствующему повышению  и понижению давления газа в закрытой камере. Два микрофона, установленных  в камере, воспринимают изменение  давления, которое прямо пропорционально  концентрации контролируемого газа, находящегося в камере.

Длительность рабочего цикла  при измерении содержания только одного газа или водяного пара (проба  отбирается из окружающего прибор воздуха) около 30 сек, а при анализе пяти газов и водяного пара приблизительно до 105 сек.

6. Результаты воздействий авиационного шума

и электромагнитных излучений на здоровье человека

В России с её огромными  расстояниями воздушному транспорту отводится  особая роль. Прежде всего, он развивается  как пассажирский транспорт и  занимает второе (после железнодорожного) место в пассажирообороте всех видов  транспорта в междугороднем сообщении. Ежегодно осваиваются новые воздушные  линии, вводятся в строй новые  и реконструируются действующие  аэропорты. Доля воздушного транспорта в грузовых перевозках невелика. Но среди грузов, перевозимых этим видом  транспорта, основное место занимают различные машины и механизмы, измерительные  приборы, электротехническое и радиотехническое оборудование, аппаратура, особо ценные, а также скоропортящиеся грузы.

Серьёзные проблемы возникают  из-за недопустимо высокого шумового воздействия воздушных судов  на прилегающие к аэропортам гражданской  авиации территории жилой застройки. Характеристики шума современных отечественных  самолётов, длительное время находящихся  в эксплуатации, существенно уступают аналогичным характеристикам зарубежных самолётов. Это приводит к заметному  росту доли населения, страдающего  от географии аэропортов, принимающих  самолёты более шумных типов (Ил-76Т, Ил-86 и другие) по сравнению с типами воздушных судов, эксплуатирующихся  в них ранее.

В настоящее время примерно 2-3% населения России подвержены воздействию  авиационного шума, превышающие нормативные  требования.

Эксплуатация самолётов  большого тоннажа с мощными турбореактивными и турбовинтовыми двигателями, увеличение интенсивности их полётов, рост парка  и расширение сферы применения гражданских  вертолётов приводят к значительной «зашумлённости» окрестностей аэропортов и территорий под воздушными трассами.

В некоторых городах по уровням создаваемого шума и общей  площади зашумлённости территории первое место среди всех источников шума занимает воздушный транспорт. Аэродромы местных воздушных  линий расположены, как правило, в черте города, непосредственно  среди жилой застройки, что создаёт  крайне неблагоприятные акустические условия для населения.

Жители домов, расположенных  в окрестностях аэропорта, отмечают, что стали нервными, раздражительными. Внезапный шум от пролетающих  самолётов нарушает сон: многие не могут  долго заснуть или часто просыпаются. Жалобы на ощущение тревоги, страха, на вибрацию дома или посуды предъявляют  жители домов, близко расположенных  к трассе взлётов и посадок  самолётов и к площадкам опробования  двигателей. Городские жители чаще, чем сельские, жалуются на шум самолётов, что, по-видимому, можно объяснить  повышенной чувствительностью горожан  к шуму, вследствие воздействия на них ещё и промышленного, транспортного, коммунального шумов.

Наибольшее беспокойство испытывают люди, страдающие заболеваниями  нервной и сердечно-сосудистой систем, желудочно-кишечного тракта и др. процент жалоб от этой части населения  намного больше, чем от здоровых людей.

Электромагнитные волны  – это взаимосвязанное распространение  в пространстве изменяющихся электрического и магнитного полей. Совокупность этих полей, неразрывно связанных друг с  другом, называется электромагнитным полем. Несмотря на то, что длина  электромагнитных волн и их свойства различны, все они, начиная от радиоволн  и заканчивая гамма-излучением, –  одной физической природы. Исследованный  в настоящее время диапазон электромагнитных волн состоит из волн с длинами, соответствующими частотам от 103 до 1024Гц. По мере убывания длины волны в диапазон включаются радиоволны, инфракрасное излучение, видимый  свет (световые лучи), ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение  и гамма-излучение.

Источниками электромагнитных полей являются атмосферное электричество, космические лучи, излучение солнца, а также искусственные источники: различные генераторы, трансформаторы, антенны, лазерные установки, микроволновые  печи, мониторы компьютеров и др. На предприятиях источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), измерительные приборы, устройства защиты и автоматики, соединительные шины и др.

Переменные электромагнитные поля способны оказывать негативное воздействие на организм человека, последствия которого зависят от напряженности электрического и магнитного полей, частоты излучения, плотности потока энергии, размера облучаемой поверхности тела человека и индивидуальных способностей его организма. Ткани человеческого организма поглощают энергию электромагнитного поля, в результате этого происходит нагрев тела человека. Интенсивнее всего электромагнитные поля воздействуют на органы и ткани с большим содержанием воды: мозг, желудок, желчный и мочевой пузырь, почки. При воздействии электромагнитного излучения на глаза человека возможно помутнение хрусталика (катаракта).

Воздействие электромагнитных полей с интенсивностью, меньшей  теплового порога, также небезопасно  для здоровья человека. Оно нарушает функции сердечно-сосудистой системы, ухудшает обмен веществ, приводит к  изменению состава крови, снижает  биохимическую активность белковых молекул. При длительном воздействии  на работающих электромагнитного излучения  различной частоты возникают  повышенная утомляемость, сонливость или нарушение сна, боли в области  сердца, торможение рефлексов и т.д.

Произошедшие под действием  электромагнитных полей нарушения  в организме обратимы, если в нем  не произошло патологических изменений. Для этого необходимо либо прекратить контакт с излучением, либо разработать  мероприятия по защите от него.

При воздействии на организм человека постоянных магнитных и  электростатических полей с интенсивностью, превышающей безопасный уровень, могут  развиться нарушения в деятельности сердечно-сосудистой системы, органов  дыхания и пищеварения, возможно изменение состава крови и  др. Электрические поля промышленной частоты (f = 50 Гц) воздействуют на мозг и центральную нервную систему.

Между человеком, находящимся  в таком поле и обладающим определенным потенциалом, и металлическим проводником  с меньшим потенциалом может  возникнуть электрический заряд, приводящий к судорожным сокращениям мышц или  иным, более тяжелым последствиям.