ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Заведующий кафедрой – к.м.н., «Заслуженный врач РФ» А.П.Гаврилов
Раздел: «КОММУНАЛЬНАЯ ГИГИЕНА»
Методическая разработка
Для проведения практического занятия со студентами У курса
По теме № 3: «Характеристика атмосферных загрязнений.
Закономерности их распространения в атмосферном воздухе.
Факторы, влияющие на дальность распространения и концент
Рацию аэрозолей в атмосферном воздухе»
Рассмотрена на заседании кафедры
Гигиена и эпидемиология
«____»____________2005г
Г.Челябинск
Общая цель занятия: Изучить закономерности и факторы влияющие на распространение атмосферных загрязнений в атмосферном воздухе
Конкретные цели занятий:
1) получить представление о закономерностях распространения атмосферных загрязнений
2) получить представление о факторах влияющих на дальность распространения и концентрацию аэрозолей в атмосферном воздухе
3) приобрести навык отбора проб в факеле выброса
4) освоить методику расчета рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий
Перечень практических навыков, которыми должны овладеть студенты:
1.Организовать отбор проб в факеле выброса
2.Составить санитарно-эпидемиологическое заключение по прогнозным расчетам максимальной концентрации промышленных выбросов в атмосфере населенных мест
Вопросы, подлежащие изучению
1.Вещества загрязняющие воздух населенных мест
2.Закономерности распространения атмосферных загрязнений в атмосферном воздухе
3.Загрязнение атмосферного воздуха промышленной пылью
4.Формирование факела выбросов
5.Отбор проб в факеле выбросов
6.Расчет максимальной приземной концентрации вредных веществ выбрасываемых одиночным (точечным) источником
В ремя занятия: 4 часа (180 минут)
М етод проведения: практическое занятие
Место проведения: учебная аудитория кафедры гигиены и эпидемиологии
Материально-техническое оснащение
1. Электроаспираторы (модель 822) - 2 шт
2.Патроны – 6 шт. 3.Фильтры – АФА – 10 шт
4.Поглотители с растворителями № 10 шт
Л и т е р а т у р а
Основная
1.Коммунальная гигиена/ под ред. К.И.Акулова,К.А.Буштуевой- М.: Медицина,1986-С.276-279, 310-326
2.Руководство к лабораторным занятиям по коммунальной гигиене / под ред. Е.И.Гончарука- М: Медицина, 1990- С.280-283, 288-294
Дополнительная
1. Федеральный Закон «Об охране атмосферного воздуха»- М, 1999
2.СанПиН 2.1.6.1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест». М, 2001
3.СП 2.2.1.1312-03 «Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся и реконструируемых промышленных предприятий» – М, 2003
4.Мельниченко П.И., Кошелев М.Ф. Атмосферный воздух и его гигиеническое значение// Общая и военная гигиена / под ред В.И.Жолуса)- СПб, 1997- С.103-167
5.Руководство по гигиене атмосферного воздуха/ под ред. К.А.Буштуевой-М.,1978- С.26-42, 166-202
6.Справочник по контролю вредных веществ в атмосферном воздухе /С.И.Муравьева, Н.И.Казнина, Е.К.Прохорова- М: Химия,1988
7.Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха, источники и контроль-М,1990
Организационно-методические указания
Тема разбирается на 4-х часовом практическом занятии. После рассмотрения учебно-целевых вопросов (особое внимание уделяется изучению закономерностей распространения атмосферных загрязнений в атмосферном воздухе и факторам влияющим на дальность распространения и концентрацию аэрозолей в атмосферном воздухе) студенты ознакомившись с методикой отбора проб и методикой прогнозных расчетов максимальных приземных концентраций вредных веществ решают ситуационные задачи на расчет максимальных приземных концентраций загрязнителей для различных типов источников выбросов.
П Л А Н
Распределения учебно-целевых вопросов и времени на
Изучение темы: «Характеристика атмосферных загряз
Нений. Закономерности их распространения в атмосфер
Ном воздухе. Факторы влияющие на дальность распро
Странения и концентрацию аэрозолей в атмосферном
Воздухе
1.Вступительное слово 5мин
П. Контроль исходного уровня знаний студентов 15мин
Ш. Учебно-целевые вопросы 90мин
1.Вещества загрязняющие воздух населенных мест 10мин
2.Закономерности распределения атмосферных загрязнений
в атмосферном воздухе 20мин
3.Загрязнение атмосферного воздуха промышленной пылью 10мин
4.Формирование факела выбросов 10мин
5.Методы отбора проб воздуха 10мин
6.Расчет максимальной приземной концентрации вредных
веществ выбрасываемых точечным источником при небла
гоприятных метеорологических условиях 30мин
1У.Самостоятельная работа студентов 65мин
1.Освоение методики отбора проб в факеле выброса 30мин
2.Решение ситуационных задач по расчету максимальной
концентрации выбросов в приземном слое атмосферы 35мин
У.Заключительная часть занятия 5мин
Итого: 180мин
После проверки наличия студентов на занятии, преподаватель объявляет тему занятия, порядок ее изучения, цели и учебно-целевые вопросы, обращая внимание студентов на важность темы для будущей практической деятельности студентов.
1.Вступительное слово.
Атмосферный воздух является жизненно важным компонентом окружающей природной среды, неотъемлемой частью среды обитания человека, растений, животных и представляет собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.
Без него человек может существовать лишь в течение нескольких минут.
В процессе эволюции человек приспособился к существованию в воздушной среде с определенными свойствами, и поэтому вполне понятно, что изменение химического состава этой среды или ее физических свойств сказывается на состоянии здоровья, самочувствии и работоспособности.
Состояние атмосферного воздуха в населенных местах существенно изменяется за счет включения разных посторонних примесей. Под загрязнением атмосферного воздуха мы понимаем поступление в атмосферный воздух вредных (загрязняющих) веществ или образование в нем вредных веществ в концентрациях, превышающих установленные государством гигиенические и экологические нормативы качества атмосферного воздуха.
П. Контроль исходного уровня знаний студентов проводится путем тестового контроля
Ш.Учебно-целевые вопросы
Вещества загрязняющие воздух населенных мест
Урбанизация ведет к росту потребления энергии, увеличению содержания в атмосфере углекислого газа, окислов серы, азота, аэрозольных примесей, что оказывает наибольшее действие на окружающую среду и здоровье людей.
В городах наиболее распространены загрязнения воздуха в виде твердых частиц (пыли, сажи, металлов) и газообразных веществ (окись углерода, двуокись серы, окислы азота и др.) составляющих до 98% промышленных выбросов, достигая по объему десятков и сотен тысяч тонн в год.
Транспортные загрязнения возрастают в связи с широким использованием низкосортного топлива, этилированного бензина, отсутствием жестких экологических требований к транспорту и т.д.
Совокупный отрицательный экологический эффект промышленных и транспортных загрязнений усиливается продуктами фотохимических реакций составляющих их веществ.
Газообразные примеси промышленных предприятий и автотранспорта распространяются на прилегающую местность (на десятки и сотни километров) приводя к загрязнению сельскохозяйственной продукции потребляемой населением. По загрязнению воздушной среды города России превосходят сельскую местность в десятки, а крупные в сотни раз.
Наряду с газами в атмосферу выбрасывается огромное количество аэрозолей различного происхождения (предприятия строительной индустрии, транспорт и др.) Многие загрязняющие вещества, попадая в воздух, подвергаются химическим или фотохимическим превращениям с участием компонентов воздуха. Конечные продукты химических превращений удаляются из атмосферы с осадками или выпадают на поверхность Земли с аэрозолями и интенсифицируют разрушение органических и неорганических материалов.
Развитие современной экономической базы городов сопровождается повышением концентрации, кооперирования, комбинирования и интенсификации производственного процесса промышленных предприятий. Следствием стремительного роста производства, характеризующегося многоотходной технологией, является многокомпонентное загрязнение атмосферы. Масштабы загрязнения весьма значительны: выброс углекислого газа составляет 20 млрд. т/год (приблизительно 0.7% углекислого газа, содержащегося в атмосфере); выброс двуокиси серы – 200 млн т/год (более чем в 2 раза превышает естественное поступление в атмосферу серы в форме газообразных соединений); выброс фреонов- 1 млн.т/год; выброс свинца-0,4 млн.т/год (более чем на 2 порядка превышает поступление из естественных источников). За последние 100 лет выбросы углекислого газа в атмосферу возросли в 30 раз, свинца – в 20 раз., двуокиси серы – в 15 раз.
Таким образом, мировое производство стало сопоставимым по своим масштабам с геологическими процессами, а техногенные по своим масштабам с геологическими процессами, а техногенные потоки веществ превышают в ряде случаев природные. Например, техногенное поступление в окружающую среду широко используемых в производстве и быту химических соединений (более 100 тыс. из 3 млн. известных) в 10-100 раз превышает их естественное поступление при вулканизации и выветривании горных пород. Если все вулканы Земли ежегодно выбрасывают на поверхность около 3 млрд.т вещества, то человек извлекает из земных недр более 120 млрд. т различных руд, горючих ископаемых, строительных материалов.
Таблица 1
Соотношение между естественным и антропогенным поступлением
Некоторых веществ в воздух
| Вещество | Природное поступление, т/год | Антропогенное поступле ние,т/год |
| Озон | 2х109 | Незначительно |
| Двуокись углерода | 7 х 1010 | 1,5 х 1010 |
| Окись углерода | - | 2 х 108 |
| Сернистый газ | 1,42 х 108 | 7,3 х 107 |
| Соединения азота | 1,4 х 109 | 1,5 х 107 |
| Взвешенные вещества | 770-2200 х 106 | 960-2615 х 106 |
Россия не является основным поставщиком загрязняющих веществ в атмосферу по сравнению с промышленно развитыми странами. В частности, ее вклад составляет по диоксиду серы- 12% (США-21%), оксидам азота – около 6% (США- -более 20%), оксиду углерода – 10% (США-70%) и т.д. (Алексеев С.В., Пивоваров Ю.П.,2001).
Большинство реакций газообразных загрязнений в атмосфере связано с термическим или фотоокислением. Точно время пребывания различных веществ в атмосфере населенных мест определить не представляется возможным, так как на этот процесс оказывает влияние множество факторов.
Большая часть фотохимических превращений атмосферных загрязнений относится к бимолекулярному типу. Предполагается, что в верхних слоях атмосферы на уровне более 30 км от земной поверхности, где фотохимические реакции протекают при участии солнечного излучения с длиной волн меньше 290 нм, происходит полный распад как органических, так и неорганических веществ, попавших из биосферы. Сложные молекулы распадаются, возвращаясь в приземный слой в виде углекислого газа, воды, кислорода, азота и пр.
В приземном слое, где УФ-участок спектра ограничен и начинается с 290 нм, первичные фотохимические реакции могут происходить с веществами, характеризующимися спектральными полосами поглощения, соответствующими указанной длине волн. При образовании фотохимического тумана наиболее важной первичной реакцией является разложение двуокиси азота под действием УФ-излучения солнечной радиации (с длиной волн 400 нм) на окись азота и атомарный кислород.
NO2 NO + O
Такая первичная реакция дает толчок к множеству вторичных реакций, появлению свободных радикалов, образованию озона, полимеризации. Далее при окислении углеводородов образуются вещества с карбонильной группой (альдегиды, кетоны). Конечными продуктами фотохимического разложения являются окись и двуокись углерода, а также органические аэрозоли. Совместное окисление углеводородов и окислов азота приводит к образованию продуктов, вступающих в реакцию с образованием пероксиацилнитратов (ПАН) и пероксибензилнитратов (ПБН), обладающих сильным токсическим действием. Характерны для ПАН резкое слезоточивое действие, повреждение растительности и разрушение резины, проявляющиеся при очень низких его концентрациях (0,2-1,5-2,5 мг/м3).
В настоящее время установлено, что основой причиной фотохимических превращений в приземном слое атмосферы современных городов является высокая степень загрязнения воздуха органическими веществами (преимущественно нефтяного происхождения) и окислами азота (результат процессов горения) за счет связывания их с молекулярным кислородом. Суммарная концентрация окислителей, так называемых оксидантов, образующихся в атмосферном воздухе в результате фотохимических превращений, в ряде случаев используется в качестве гигиенического показателя интенсивности протекания их, связанной со степенью загрязнения воздуха углеводородами.