Цели и задачи дисциплины БЖД. Цели преподавания дисциплины
 Скачать 2.66 Mb.
|
|
ТЕМА 6. Экологические чрезвычайные ситуации Изучив тему 6, студент должен знать: строение и характеристики Солнечной системы; строение и характеристики Земли; строение и характеристики биосферы; состояние атмосферы; классификацию загрязнений атмосферы; классификацию загрязнителей атмосферы; состояние водных ресурсов; запасы пресных вод; санитарно-гигиенические показатели природных вод; загрязнение водных ресурсов; состояние водных объектов в РФ; влияние загрязненной воды на организм человека; состав почв; загрязнение почвы; влияние загрязнения почвы на организм человека. Содержание темы: 1. Строение Солнечной системы и Земли. 2. Строение биосферы. 3. Атмосфера и ее загрязнение. 4. Классификация загрязнений атмосферы. 5. Загрязнители атмосферы. Антропогенные процессы в атмосфере. 6. Вода и ее загрязнение. 7. Характеристика состояния водных объектов. 8. Виды загрязнения воды. 9. Почва и ее загрязнение. 10. Состав почвы. 11Цели и задачи изучения темы: Ознакомление студентов с экологическими чрезвычайными ситуациями. Изучая тему, необходимо акцентировать внимание на следующих понятиях: Земля, ядро, мантия, Земная кора, биосфера, стратосфера, тропосфера, биоценоз, ат- мосфера, компонент воздуха, атмосферное загрязнение, природные загрязнения, антропоген- ные загрязнения, локальные загрязнения, глобальные загрязнения, механические загрязнения, физические загрязнения, биологические загрязнения, парниковый эффект, вода, почва, почвен- ный покров. Порядок изучения темы Распределение бюджета времени по теме: количество часов, отведенных на лекции — 2; количество часов, отведенных на практические занятия — 2; количество часов, отведенных на самостоятельную работу — 8. Виды самостоятельной работы студентов: изучение учебного пособия «Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях»; подготовка к участию в форуме по теме «Экологические чрезвычайные ситуации»; изучение дополнительной литературы; выполнение тестовых заданий. Методические указания по изучению вопросов темы При изучении темы 6: изучить тему 6 в учебном пособии «Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях»; ознакомиться с дополнительными материалами; принять участие в форуме по теме «Экологические чрезвычайные ситуации». При изучении темы необходимо читать литературу: 1. «Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях. Учебное пособие. 2. Антюхин Э. Мелихова Ю.Ф., Сулла М.Б., Основы безопасности жизнедеятельности. 2-е издание, М. 2001. 3. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности, М. 2001. 4. Буланенков С.А. Воронков С.И. и др. Защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, Калуга. 2001. 5. Гринин А.С. Безопасность жизнедеятельности. М. 2002. 6. Кривошеин Д.А. и др. Экология и безопасность жизнедеятельности. М. 2000. 7. Крючек Н.А., Безопасность и защита населения в чрезвычайных ситуациях. М. 2001.. Виды загрязнений почвы. 8. Муравей Л.А. Экология и безопасность жизнедеятельности. М. 2000. 9. Шойгу С.К. Чрезвычайные ситуации. М. 2004. ссылки на ресурсы Интернет: 1. http://www.informeco.ru/ 2. http://ariom.ru/litera/2002-html/antonov/antonov-01.htm 3. http://www.ecolife.ru/index.shtml 4. http://www.regnum.ru/news/ecology/ 6.1. Человек и среда обитания Земля — это планета Солнечной системы. Ее возраст составляет примерно 4,7 миллиарда лет. Земля имеет форму шара и находится в постоянном движении. Она вращается вокруг Солнца со средней скоростью 30 км/с. Период полного обращения вокруг Солнца составляет 365,25 суток. Земля также вращается вокруг собственной оси. Скорость вращения на экваторе равна 465 м/с, по мере удаления от него скорость уменьшается, а на полюсах она равна нулю. Полный оборот Земли вокруг оси занимает 23 часа 56 минут. На расстоянии 384400 километров вокруг Земли вращается ее спутник — Луна. Земля обладает магнитным, электрическим, гравитационным полем. В центре Земли находится ядро. Оно представлено веществом, раскаленным до 5 — 6 тысяч градусов Цельсия. Радиус ядра примерно равен 3,5 тысячи километров. Ядро составляет 16% общего объема Земли. Давление в центре ядра — 3,7 миллиона атмосфер. Ядро окружено толстым слоем мантии, которая составляет 83% общей массы Земли. Далее идет сравнительно тонкая земная кора. Р Земная кора ис. 6.1. Строение Земли          Мантия   Ядро Суша представлена материками: Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Антарктида, Австралия и множеством островов. Она возвышается над поверхностью Мирового океана в среднем на 875 метров. Леса занимают 30% суши, саванны и редколесье — 20%, ледники — 10%, прочие ландшафты — 10%, пахотные земли и урбанизированные территории — 10%. Масса Земли — 5976 1021 кг. Объем Земли — 1083 109 км3. Средний радиус — 6371,0 км. Длина окружности по экватору — 40075,7 км. Общая площадь — 510,2 млн. км2, в том числе: суша — 149,1 млн. км2 (29,2%); вода — 361,1 млн. км2 (70,8%). Самая высокая точка планеты — гора Эверест — 8848 метров. Средняя глубина Мирового океана 3711 метров, наибольшая — 11022 метра. Средняя температура приземного слоя воздуха составляет на планете 14°С. Среднегодовое количество осадков — 1000 мм. Жизнь на Земле зародилась 3,5 миллиарда лет назад. Человек появился на планете примерно 3 миллиона лет назад. На Земле проживает более 6 миллиардов человек. Земля окутана сплошным толстым слоем атмосферы, которая состоит из смеси газов, водяного пара, капелек влаги, кристалликов льда. Толщина атмосферы составляет примерно 20 тысяч километров. Четкой верхней границы у атмосферы нет, поскольку она постепенно переходит в безвоздушное, межпланетное пространство. С увеличением высоты плотность атмосферы и ее давление убывают. Атмосфера состоит из пяти слоев: тропосферы до 10 километров, стратосферы до 50 километров, мезосферы до 80 километров, термосферы до 800 километров, экзосферы. Примерно половина всей массы атмосферы сосредоточена в околоземном пространстве на высоте до 5 километров. Биосфера (греч. bios — жизнь, sphaira — шар) возникла под влиянием солнечной энергии в результате длительных биохимических процессов. Она является оболочкой Земли, включающей как область распространения живого вещества, так и само это вещество. В биосферу входят: атмосфера, состоящая из тропосферы и нижней части стратосферы, гидросфера — глубины Мирового океана, и литосфера – верхняя часть оболочки Земли. Верхней границей служит защитный озоновый экран, который предохраняет живые организмы на Земле от вредных влияний ультрафиолетовых лучей. К биосфере относится и человек. Биосфера представляет собой грандиозную равновесную систему с непрерывным круговоротом вещества и энергии, в котором активную роль играют микроорганизмы. Для биосферы характерно: присутствие живого вещества; наличие значительного количества жидкой воды; восприятие мощного потока энергии солнечных лучей; присутствие поверхностей раздела между веществами, находящимися в трех фазах (твердой, жидкой и газообразной). Развитие биосферы определяет Космос, откуда поток энергии поступает на Землю. Доминирующим источником энергии для Земли является Солнце. Энергия Солнца расходуется на: физические и химические процессы, происходящие в атмосфере, гидросфере и литосфере; перемещение воздушных масс; испарение воды; выделение и поглощение газов; растворение веществ. В биосфере энергия солнечного излучения расходуется, трансформируется, связывается. Накопителями энергии являются органические вещества. Общее количество солнечной энергии, достигающей верхней границы атмосферы, составляет в среднем 700 ккал/см2 в сутки. Около 55 ккал/см2 в год видимой части солнечного спектра достигает поверхности Земли и используется организмами. Составные части биосферы можно условно разделить на живую и неживую природу. Системы взаимодействий живой (биоценоз) и неживой природы получили название экологических систем или биогеоценозов. Основными компонентами биоценоза являются три группы организмов: растения, животные и микробы. В экосистему леса входят все деревья, кустарники, травы, лишайники, грибы, животные, микроорганизмы, почва с ее обитателями, газы атмосферы и соли, растворенные в почвенной воде. Экосистему озера или моря составляют все растения, животные и микробы водоема, вся водная масса с растворимыми в ней веществами, грунты с органическими и минеральными частицами. Вещества движутся от одного компонента к другому, отражая известную общую закономерность круговорота веществ в природе, например, движение атмосферного кислорода. Все организмы потребляют его при дыхании, а выделяют кислород в окружающую среду только растения. Весь запас свободного кислорода, необходимого для жизни на нашей планете, создают растения в процессе фотосинтеза, т. е. под воздействием солнечной энергии. Ежегодно зеленый покров Земли усваивает 170 млрд. т. воды и выделяет около 115 млрд. т. кислорода. Используя ядовитую для большинства живых существ углекислоту, зеленые растения создают органические вещества, т. е. пищу для всех других групп организмов. В биосферу входят: атмосфера, состоящая из тропосферы и нижней части стратосферы, гидросфера — глубины Мирового океана, и литосфера – верхняя часть оболочки Земли. Верхней границей служит защитный озоновый экран, который предохраняет живые организмы на Земле от вредных влияний ультрафиолетовых лучей. К биосфере относится и человек. Биосфера представляет собой грандиозную равновесную систему с непрерывным круговоротом вещества и энергии, в котором активную роль играют микроорганизмы. Рис 6.2. Строение биосферы 30000 СТРАТОСФЕРА    ТРОПОСФЕРА 20000 Граница распространения животных 8848 м   Граница распространения растений      Почва 0,1 – 0,5 м    0 м   Мировой океан      - 11022   - 13000 Для биосферы характерно: присутствие живого вещества; наличие значительного количества жидкой воды; восприятие мощного потока энергии солнечных лучей; присутствие поверхностей раздела между веществами, находящимися в трех фазах (твердой, жидкой и газообразной). Развитие биосферы определяет Космос, откуда поток энергии поступает на Землю. Доминирующим источником энергии для Земли является Солнце. Энергия Солнца расходуется на: физические и химические процессы, происходящие в атмосфере, гидросфере и литосфере; перемещение воздушных масс; испарение воды; выделение и поглощение газов; растворение веществ. В биосфере энергия солнечного излучения расходуется, трансформируется, связывается. Накопителями энергии являются органические вещества. Общее количество солнечной энергии, достигающей верхней границы атмосферы, составляет в среднем 700 ккал/см² в сутки. Около 55 ккал/см² в год видимой части солнечного спектра достигает поверхности Земли и используется организмами. Составные части биосферы можно условно разделить на живую и неживую природу. Системы взаимодействий живой (биоценоз) и неживой природы получили название экологических систем или биогеоценозов. Основными компонентами биоценоза являются три группы организмов: растения, животные и микробы. В экосистему леса входят все деревья, кустарники, травы, лишайники, грибы, животные, микроорганизмы, почва с ее обитателями, газы атмосферы и соли, растворенные в почвенной воде. Экосистему озера или моря составляют все растения, животные и микробы водоема, вся водная масса с растворимыми в ней веществами, грунты с органическими и минеральными частицами. Вещества движутся от одного компонента к другому, отражая известную общую закономерность круговорота веществ в природе, например, движение атмосферного кислорода. Все организмы потребляют его при дыхании, а выделяют кислород в окружающую среду только растения. Весь запас свободного кислорода, необходимого для жизни на нашей планете, создают растения в процессе фотосинтеза, т. е. под воздействием солнечной энергии. Ежегодно зеленый покров Земли усваивает 170 млрд. т. воды и выделяет около 115 млрд. т. кислорода. Используя ядовитую для большинства живых существ углекислоту, зеленые растения создают органические вещества, т. е. пищу для всех других групп организмов. В реальных экосистемах круговорот обычно бывает незамкнутым, так как часть веществ уходит за пределы экосистемы, а часть — поступает извне. В целом же круговорот в природе сохраняется. Более простые экосистемы объединены в общую планетарную экосистему (биосферу), в которой круговорот веществ проявляется в полной мере. Жизнь на Земле возникла около 3 млрд. лет назад. Если бы не было замкнутого потока необходимых для жизни веществ, запасы бы давно исчерпались и жизнь прекратилась. Развитие биосферы связано с появлением человека на Земле. Жизнь живых организмов, в том числе и человека, невозможна без окружающей среды, без природы. Человеку свойственен обмен веществ с окружающей средой, который является основным условием существования любого живого организма. Организм человека во многом связан с компонентами биосферы — растительностью, насекомыми, животными, микроорганизмами. Он входит в глобальный круговорот веществ. Человеческий организм, как и организмы других животных, подвержен суточным и сезонным ритмам, реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, активности солнечной радиации. Человек обладает уникальной способностью самопознания, познания и преобразования окружающего мира. Человек стал главной силой, изменяющей процессы в биосфере. Научно-технический прогресс значительно опередил наши знания законов биосферы, что привело к заметному нарушению биосферного равновесия, превышению возможностей природных систем по самоочищению. Необходимо изучать законы природы, чтобы предотвратит ее разрушение, найти пути разумного использования природных ресурсов и сбалансированного природопользования. 6.2. Атмосфера и ее загрязнение Атмосфера является одним из необходимых условий возникновения и существования жизни на Земле. Она участвует в формировании климата на планете, регулирует ее тепловой режим, способствует перераспределению тепла у поверхности. Часть лучистой энергии Солнца поглощает атмосфера, а остальная энергия, достигая поверхности Земли, частично уходит в почву, водоемы, а частично отражается в атмосферу. Из общего количества солнечной энергии атмосфера отражает — 35%, поглощает — 19% и пропускает к Земле — 46%. Атмосфера предохраняет Землю от резких колебаний температуры. При отсутствии ат- мосферы и водоемов температура поверхности Земли в течение суток колебалась бы в интер- вале 2000 С. Благодаря наличию кислорода атмосфера участвует в обмене и круговороте ве- ществ в биосфере. В современном состоянии атмосфера существует сотни миллионов лет, все живое при- способлено к строго определенному ее составу. Газовая оболочка защищает живые организ- мы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Атмосфера предо- храняет Землю от падения метеоритов. В атмосфере распределяются и рассеиваются солнечные лучи, что создает равномер- ное освещение. Она является средой, где распространяется звук. Из-за действия гравитацион- ных сил атмосфера не рассеивается в мировом пространстве, а окружает Землю, вращается вместе с ней. Основной (по массе) компонент воздуха — азот. В нижних слоях атмосферы его содержа- ние составляет 78,09%. В газообразном состоянии азот инертен, а в соединениях в виде нит- ратов он играет важную роль в биологическом обмене веществ. Самый активный в биосферных процессах газ атмосферы — кислород. Содержание его в атмосфере составляет около 20,94%. Кислород поглощают животные в процессе дыхания и выделяют растения как обычный продукт фотосинтеза. Важная составляющая часть атмосферы — диоксид углерода (СО2), который составляет 0,03% ее объема. Он существенно влияет на погоду и климат на Земле. Содержание диоксида в атмосфере не постоянно. Он поступает в атмосферу из вулканов, горячих ключей, при дыха- нии человека и животных, при лесных пожарах, потребляется растениями, хорошо растворяет- ся в воде. В небольших количествах в атмосфере содержатся: оксид углерода (СО), инертные газы (аргон, гелий, неон, криптон, ксенон). Из них больше всего аргона — 0,934%. В состав атмо- сферы входят также водород и метан. Инертные газы попадают в атмосферу в процессе непре- рывного естественного радиоактивного распада урана, тория, радона. Помимо газов в атмосфере имеются вода и аэрозоли. В атмосфере вода находится в твердом (лед, снег), жидком (капли) и газообразном (пар) состоянии. При конденсации водяных паров образуются облака. Полное обновление водяных паров в атмосфере происходит за 9 — 10 суток. Первичным источником энергии атмосферного тепла для Земли служит Солнце. Поверхности Земли достигает малая доля лучистой энергии Солнца. Часть энергии, достигшей поверхности, отражается, а остальная поглощается, превращаясь в тепловую. Эта энергия вызывает конвек- тивное движение в атмосфере. Так как 71% поверхности Земли заняты водой, поглощение сол- нечной энергии сопровождается испарением. Теплота, затраченная на испарение, освобожда- ется в атмосфере, способствуя ее перемещению. Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, час- тиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагопри- ятно влияют на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и со- оружения. По происхождению загрязнения делят на природные, вызванные естественными, часто аномальными процессами в природе, и антропогенные, связанные с деятельностью человека. Рис. 6.3. Классификация загрязнений атмосферы Загрязнения атмосферы   Природные Антропогенные   Локальные Глобальные С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении атмосферы приходится на антропогенные загрязнения. Их подразделяют на локальные и гло- бальные. Локальные загрязнения связаны с городами и промышленными регионами. Глобаль- ные загрязнения влияют на биосферные процессы в целом на Земле и распространяются на огромные расстояния. Так как воздух находится в постоянном движении, вредные вещества пе- реносятся на сотни и тысячи километров. Глобальное загрязнение атмосферы усиливается в связи с тем, что вредные вещества из нее попадают в почву, водоемы, а затем снова посту- пают в атмосферу. Загрязнители атмосферы разделяют на механические, физические и биологические. Рис. 6.4. Классификация загрязнителей атмосферы Загрязнители атмосферы    механические физические биологические Механические загрязнения — пыль, фосфаты, свинец, ртуть. Они образуются при сжигании органического топлива и в процессе производства. К физическим загрязнениям относят: тепловые (поступление в атмосферу нагретых газов); световые (ухудшение естественной освещенности местности под воздействием искусст- венных источников света); шумовые (как следствие антропогенных шумов); электромагнитные (от линий электропередач, радио и телевидения, работы промышлен- ных установок); радиоактивные, связанные с повышением уровня поступления радиоактивных веществ в атмосферу. Биологические загрязнения в основном являются следствием размножения микроорга- низмов и антропогенной деятельности (теплоэнергетика, промышленность, транспорт, действия вооруженных сил). Экологи предупреждают, что если не удастся уменьшить выброс в атмосферу уг- лекислого газа, то нашу планету ожидает катастрофа, связанная с повышением температуры вследствие так называемого парникового эффекта. Сущность этого явления заключается в том, что ультрафиолетовое солнечное излучение достаточно свободно проходит через атмосферу с повышенным содержанием СО2 и метана СН4. Отражающиеся от поверхности инфракрасные лучи задерживаются атмосферой с повы- шенным содержанием СО2, что приводит к повышению температуры, а следовательно, и к из- менению климата. Загрязняющие вещества проникают в организм человека через органы дыхания. Суточ- ный объем вдыхаемого воздуха для одного человека составляет 6 — 12 м3. При нормальном дыхании с каждым вдохом в организм человека поступает от 0,5 до 2 литров воздуха. Вдыхаемый воздух через трахею и бронхи попадает в альвеолы легких, где происходит газообмен между кровью и лимфой. В зависимости от размеров и свойств загрязняющих ве- ществ их поглощение происходит по-разному. Грубые частицы задерживаются в верхних дыхательных путях и, если они не токсичны, могут вызывать заболевание, которое называется полевой бронхит. Частицы пыли могут при- вести к профессиональному заболеванию, которое носит общее название пневмокониоз. Человек может долго жить без пищи 30 — 45 суток, без воды — 5 суток, без воздуха — только 5 минут. Вредные воздействия разнообразных и пылевидных промышленных выбросов на человека определяются количеством загрязняющих веществ, поступающих в организм, их состоянием, составом и временем воздействия. Атмосферные загрязнения могут оказывать на здоровье человека малое влияние, а могут привести к полной интоксикации организма. Разрушительное воздействие промышленных загрязнений зависит от вида вещества. Хлор наносит урон органам зрения и дыхания. Фториды, попадая в организм человека, вымы- вают кальций из костей и снижают содержание его в крови. При вдыхании фториды отрица- тельно воздействуют на дыхательные пути. Гидросулъфид поражает роговицу глаз и органы ды- хания, вызывает головные боли. При высоких концентрациях возможен летальный исход. Ди- сульфид углерода является ядом нервного действия и может вызвать психическое расстройство. Острая форма отравления приводит к наркотической потере сознания. Опасны для вдыхания пары или соединения тяжелых металлов. Вредны для здоровья соединения бериллия. Диоксид серы поражает дыхательные пути. Оксид углерода препятствует переносу кислорода, отчего наступает кислородное голодание организма. Продолжительное вдыхание оксида углерода может оказаться смертельным для человека. Опасны в малых концентрациях в атмосфере альдегиды и кетоны. Альдегиды оказывают раздражающее воздействие на органы зрения и обоняния, являются наркотиками, разрушаю- щими нервную систему, нервную систему поражают также фенольные соединения и органиче- ские сульфиды. Загрязнения атмосферы вредно сказываются и на растениях. Разные газы оказывают различное влияние на растения, причем восприимчивость растений к одним и тем же газам неодинакова. Наиболее вредны для них сернистый газ, фтористый водород, озон, хлор, диок- сид азота, соляная кислота. Загрязняющие атмосферу вещества отрицательно влияют на сельскохозяйственные рас- тения, как за счет непосредственного отравления зеленой массы, так и интоксикации почвы. Загрязнение атмосферы промышленными выбросами существенно усиливает эффект коррозии. Кислотные газы способствуют коррозии стальных конструкций и материалов. Диок- сид серы, оксиды азота, гидрохлорид при соединении с водой образуют кислоты, усиливая хи- мическую и электрохимическую коррозию, разрушают органические материалы (резину, пла- стмассы, красители). На стальные конструкции отрицательно действуют озон и хлор. Даже не- значительное содержание нитратов в атмосфере вызывает коррозию меди и латуни. Аналогич- но действуют и кислотные дожди: снижают плодородие почв, отрицательно воздействуют на флору и фауну, сокращают сроки службы электрохимических покрытий, особенно хромонике- левых красок, снижается надежность работы машин и механизмов, под угрозой находятся бо- лее 100 тыс. используемых видов цветного стекла. Изменение климата оказывает влияние на сельское хозяйство. При потеплении увели- чивается продолжительность вегетационного сезона (на 10 дней при повышении температуры на 10С). Повышение концентрации диоксида углерода приводит к повышению урожайности. К антропогенным процессам относятся разрушения озонного экрана, которые вы- зываются: • работой холодильников на фреоне и аэрозольных установках; • выделением NO2 в результате разложения минеральных удобрений; • полетами самолетов на большой высоте и запусками ракетоносителей спутников (вы- брос оксидов азота и паров воды); • ядерными взрывами (образования оксидов азота); • процессами, способствующими проникновению в стратосферу соединений хлора ан- тропогенного происхождения, а также метилхлороформа, четыреххлористого углерода, хлористого метила. По оценкам ученых, в настоящее время содержание озона уменьшается ежегодно при- мерно на 0,1%. Это существенно может изменить климат и вызвать другие негативные последствия. Развитие техники сопровождается ростом числа и мощности источников ионизирующего излучения, к которым относятся АЭС, предприятия, добывающие и перерабатывающие ядерное топливо, хранилища отходов, научно-исследовательские институты, испытательные полигоны. Развитие атомной энергетики сопровождается ростом радиоактивных отходов, обра- зующихся при добыче и переработке ядерного топлива. Активность этих отходов нарастает с каждым годом, и в недалеком будущем составит серьезную опасность для окружающей среды. |