Воздействие техносферы на здоровье человека

Городской округ Электросталь Московской области

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Гимназия  №17»,

 

 

 

Исследовательская работа

«Воздействие техносферы на здоровье человека»

 

 

 

 

Автор работы: Сорокина Кристина,

ученица 10 «а» класса

                                    Руководитель: Писковатскова Татьяна Васильевна, учитель биологии

 

 

 

 

 

г. о. Электросталь

2012 г

Введение

Резкое увеличение антропогенного давления на природу привело к  нарушению экологического равновесия и вызвало деградацию не только среды обитания, но и здоровья людей. Биосфера постепенно утратила свое господствующее значение и в населенных регионах стала превращаться в техносферу. Техносфера — это регион биосферы в прошлом, преобразованный людьми в технические и техногенные объекты, т. е. среда населенных мест.

 

 

К новым, техносферным относятся условия  обитания человека в городах и  промышленных центрах, производственные и бытовые условия жизнедеятельности. Практически все урбанизированное население проживает в техносфере, где условия обитания существенно отличаются от биосферных, прежде всего повышенным влиянием на человека техногенных негативных факторов. Соответственно изменяется соотношение между природными и техногенными опасностями, доля техногенных опасностей возрастает.

Загрязнение автотранспортом окружающей среды. 
Основными источниками загрязнения атмосферы на территории городского округа Электросталь  являются градообразующие предприятия: ОАО «Металлургический завод «Электросталь», ОАО «Электростальский завод тяжелого машиностроения», ОАО «Машиностроительный завод», ОАО «Электростальский химико-механический завод», а также предприятия топливно-энергетического комплекса и автотранспорт.

       Общий валовый  выброс загрязняющих веществ  в атмосферу  хозяйствующими  субъектами за 2007 год составил -7411,446 т.  (разрешенный выброс -9692,037т.) из них твердых загрязняющих веществ-1567,26т. (21,15%), жидких и газообразных -5844,183т.(78,85%).[17].

         Нагрузка  на жителя городского округа  составила 50,76кг. 141 хозяйствующий субъект выбрасывал загрязняющие вещества в атмосферу. Автомобильный транспорт наиболее агрессивен в сравнении с другими видами транспорта по отношению к окружающей среде. Он является мощным источником ее химического, механического, шумового и теплового загрязнения. На автотранспорт приходится порядка 80-85% загрязненности атмосферного воздуха. По данным РЭП ОГИБДД УВД г.о. Электросталь зарегистрировано 37779 единиц (из них 3500 единиц у населения городского округа). [12, стр. 21]      

 Следует подчеркнуть, что с увеличением автомобильного парка уровень вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду интенсивно возрастает. Так, если в начале 70-х годов ХХ века ученые-гигиенисты определяли долю загрязнений, вносимых в атмосферу автомобильным транспортом  в среднем равной 13%, то в настоящее время она достигла уже 50% и продолжает расти. А для городов и промышленных центров доля автотранспорта в общем объеме загрязнений относительно выше и доходит до 80-85% и более, что создает серьезную экологическую проблему, сопровождающую процесс урбанизации. При этом в отличие от промышленных предприятий, выброс которых концентрируется в определенной зоне, автомобиль рассеивает продукты неполного сгорания топлива практически по всей территории городов, непосредственно в приземном слое атмосферы. [16, стр.16]      

Исходя из этого:

объект исследования - здоровье человека и воздействие на него техносферы.

предмет исследования – химическое загрязнение воздушного бассейна и почв микрорайона, в котором находится гимназия №17.

Цель исследования - провести расчет токсичных выбросов автомобилей в атмосферу и рассмотреть их влияние на здоровье человека.

Для достижения цели и проверки гипотезы в процессе исследования решались следующие задачи:

1. определить параметры загрязнения атмосферного воздуха токсичными компонентами отработавших газов на различном удалении от дороги;
2. рассчитать параметры загрязнения почв вдоль автомобильной дороги;
3. исследовать резервные возможности дыхательной, сердечнососудистой и других адаптационных систем организма;
4. разработать мероприятия по улучшению здоровья.

гипотеза исследования: если систематически проводить экологический мониторинг воздуха и почв, используя разнообразные, доступные методики исследования, то можно оценить степень газового загрязнения микрорайона и придорожных зон,  разработать мероприятия по снижению концентрации вредных веществ и снизить их влияние на организм.

Для проверки гипотезы и реализации поставленных задач, были использованы следующие методы и методики исследования:

• эмпирические - включают изучение литературы по теме эксперимента,
• теоретические -  сравнение, обобщение, анализ;
• математические;
• химические,
• методики рекомендованные Министерством здравоохранения Российской Федерации (Приложение  4 к приказу Минздрава Российской Федерации и Министерства  образования Российской Федерации  от 30.06. 92. №186272)

 

    Сроки исследования:  с сентября 2011г  по декабрь 2012г. При получении ожидаемого результата эксперимент может быть продолжен, а опыт обобщен.

Критерии оценки ожидаемых результатов исследования:

• определение мощности эмиссии загрязняющих веществ;
• минимальный расход времени на проведение мониторинга;
• улучшение здоровья.

1.1. Химическое загрязнение  воздушного бассейна.

Теоретически предполагается, что  при полном сгорании топлива в результате взаимодействия углерода и водорода (входят в состав топлива) с кислородом воздуха образуется углекислый газ и водяной пар.

Вредные выбросы двигателей внутреннего  сгорания (ДВС) можно разделить на регулируемые (нормируемые) и нерегулируемые (ненормируемые).

К нормируемым вредным выбросам относятся: СО, дымность (дым) и сажа, а также твердые частицы (ТЧ, для  зарубежных стандартов). [14, стр. 2]      

     Оксид углерода (СО — угарный  газ) — прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха. При воздействии СО на организм человека нарушаются функции центральной нервной системы (ЦНС), в результате кислородного голодания появляются слабость, головная боль, боли в области сердца, тошнота и рвота. Это происходит потому, что СО изменяет состав крови, способствует снижению образования гемоглобина, т.к., вступая с ним в реакцию, угарный газ нарушает окислительные процессы в организме. Поглощаемость СО кровью в 240 раз выше поглощаемости кислорода. Повышенная концентрация СО опасна для водителей, т.к. в результате кислородного голодания снижается работоспособность организма, ослабляется внимание, замедляется реакция, что повышает возможность дорожнотранспортных происшествий.

     Оксиды азота (NО, NО₂, N₂О,N₂О_З, N₂О₅, из которых в отработавших газах ДВС более 90% составляет NО) — раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, т.к. при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную  и азотистые кислоты. Как правило, отравление организма человека NО проявляется не сразу, а постепенно, причем каких-либо нейтрализующих средств нет.

     Углеводороды (  этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен, 3,4-бенз(а)пирен и др. — более 200 различных соединений) — оказывают наркотическое действие на ЦНС, могут являться причиной хронических заболеваний, а некоторые ароматические углеводороды обладают отравляющими и канцерогенными свойствами.

    Углеводороды (олефины)  и оксиды азота при определенных атмосферных условиях активно способствуют образованию смога (ядовитого тумана, состоящего из дыма, тумана, пыли, частиц сажи и капель жидкости).             Дымность (дым) — оптическая непрозрачность отработавших газов, которая вызвана наличием в них мельчайших частиц сажи, механических частиц, находящихся во взвешенном состоянии, несгоревших паров и капель топлива, масла и других аэрозолей. Человеком дымность отработавших газов воспринимается визуально (наглядно) и непосредственно.

 Сажа (твердый углеродистый продукт, содержащий свыше 90% углерода) — засоряет дыхательные пути, вызывает хронические заболевания носоглотки и легких (частицы размером 0,5-2 мкм задерживаются в легких). Сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость на дорогах и самое главное — частицы сажи, имея очень разветвленную поверхность (около 92 м² на 1 грамм сажи при среднем диаметре частиц около 0,3 мкм), адсорбируют на своей поверхности канцерогенные вещества, которыми являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

Ненормируемые вредные компоненты включают твердые частицы, основные элементы (углерод, водород, азот), следы металлов, летучие соединения, сульфаты, диоксид серы, сероводород, цианиды, альдегиды, аммиак, фенолы,    индивидуальные ПАУ и пахучие вещества. [14, стр. 21]      

        На территории  городского округа наблюдения  за загрязнением атмосферного  воздуха проводятся на двух  стационарных станциях Центральным  управлением по гидрометеорологии  и мониторингу окружающей среды  (территориальный орган Росгидромета).

        Станции подразделяются  на «городские фоновые»  и «промышленные».   «Городская фоновая» станция  (станция 2) находится в жилом  районе городского округа по  адресу: ул. Поселковая, д.4А. Станция  3, расположенная на улице Мичурина, д.2, является «промышленной», т.к. вблизи станции находятся предприятия. Это деление является условным, так как застройка городского округа и размещение предприятий не позволяют сделать четкого разделения.

         Измеряются  концентрации взвешенных веществ,  диоксида серы, растворимых сульфатов, оксида углерода, диоксида и оксида азота, хлора, хлорида водорода, бен(а)пирена, углеводородов, ацетона, бензола, ксилола, толуола, а также тяжелых металлов.

         Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно варьируют, и ширина придорожных аномалий содержания свинца в почве может достигать 100-150 м. Лесные полосы вдоль дорог задерживают в своих кронах потоки свинца от автотранспорта. В условиях города размеры свинцовых аномалий определяются условиями застройки и структурой зеленых насаждений. В сухую погоду происходит накопление свинца на поверхности растений; после обильных дождей значительная его часть (до половины) смывается. С атмосферным воздухом поступает незначительное количество свинца - всего 1-2%, но при этом большая часть свинца абсорбируется в организме человека. В атмосферном воздухе большинства городов, где Росгидрометом проводится контроль за содержанием свинца, среднегодовая концентрация варьирует в пределах 0,01-0,05 мкг/м³, что значительно ниже ПДК - 0,3 мкг/мз. В таких условиях живет ориентировочно до 44 млн. горожан. Около 10 млн. человек проживает в городах с более высоким содержанием свинца - от 0,1 до 0,2 мкг/м3. ффекты воздействия cвинца на здоровье детского населения рассмотрены по отдельным системам организма, на состояние которых этот металл оказывает наиболее выраженное влияние.

      Неврологические эффекты. У маленьких детей изменения психомоторных реакций связывают с повышенным поступлением cвинца в организм при облизывании пальцев рук и игрушек, побывавших на загрязненной почве. Для детей школьного возраста характерно изменение показателя IQ. Влияние cвинца проявляется также в изменениях двигательной активности, координации движений, времени зрительно - и слухомоторной реакции, слухового восприятия и памяти. Эти изменения в психоневрологическом статусе ребенка возможны и в более старшем возрасте, что выражается в трудностях обучения и поступления в высшие учебные заведения.

      Воздействие свинца вызывает определенные изменения в сердечно-сосудистой системе. Патогенез поражения сердца при действии свинца связывается с поражением митохондрий, в частности с ингибированием поглощения ионов кальция. У детей с повышенным содержанием cвинца в крови (более 20 мкг/дл), проживающих вблизи металлургических заводов выявлены функциональные изменения сердечно-сосудистой системы. В структуре загрязнения улиц свинцом на их долю приходится 40%.

           Для того чтобы уменьшить загрязнение среды свинцом необходимо уменьшить использование этилированного бензина, т.к. этот бензин и является источником выбросов свинца в атмосферу. Также необходимо создать ряд установок, которые бы задерживали свинец, т.е. количество свинца оседало в этих установках. Естественной такой установкой являются любые виды растительности. Создание хотя бы незначительных преград не намного, но уменьшило бы степень отравления свинцом населения нашей планеты. Таким образом, проблема загрязнения свинцом атмосферы является в настоящее время весьма актуальной и для снижения риска заболеваемости населения необходимо предпринимать ряд мер как на правительственном, так и общенародном уровне.

4. Методика исследования. 

4.1. Расчет токсичных выбросов  в атмосферу при эксплуатации    автомобилей. [5, стр.7]      

Цель: Определить концентрации загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода(2), оксидами азота и углеводородами в солнечную и дождливую погоду в расчетном поперечнике на расстояниях от кромки автомобильной дороги.

Исходные данные: 

1. скорость господствующего ветра составляет З м/с;
2. интенсивность движения      авто/час;
3. средняя скорость потока движения      30 км/ч;
4. расстояние от края дороги до зоны жилой застройки 190 м;
5. угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги 90 град.
6. коэффициент, учитывающий дорожные и транспортные условия       0,6 (принимается в зависимости от средней скорости транспортного потока)