Лекции по "Безопасности жизнедеятельности"

Естественные  факторы, воздействующие на биосферу

Геомагнитное поле

Магнитные силовые линии  образуют вокруг земного шара магнитосферу, которая защищает нас от солнечного ветра. При высокой солнечной  активности высоко энергетические частицы  солнечной плазмы вызывают магнитные бури, нарушающие стройную структуру магнитосферы.

Биомагнитное поле воздействует на все живое. Во время магнитных бурь ухудшается состояние больных, увеличивается количество сердечно-сосудистых заболеваний, изменяются показания приборов, что приводит к авариям самолетов.

То есть магнитное  поле Земли и магнитные бури следует  принимать во внимание при анализе  условий безопасности и расследовании  катастроф.

Космические излучения

Космические лучи – это  энергия из космоса в виде корпускулярных и электромагнитных составляющих. Основную опасность они представляют для космических полетов (в атмосфере они поглощаются), а так же для жителей семьи: при вспышках на солнце увеличивается число смертельных исходов от инфарктов и инсультов, обостряются хронические заболевания.

К границам биосферы подходят различные виды космических лучей: видимый свет, тепловые инфракрасные лучи, ультрафиолетовое и радиационное излучение, коротковолновое и R-е  излучение.

Радиоактивное фоновое излучение

Космические лучи, ионизирующее излучение, испускаемое природными р-ми веществами, содержащимися в почве и воде, образуют так называемое фоновое излучение, к которому адаптирована вся сущ-я биомасса. В различных частях биосферы естественное фоновое излучение может различаться в 3/4 раза.

Стихийные явления

Опасные природные процессы – землетрясения, засухи, извержения вулканов, ураганы, цунами, наводнения, град, развитие пустынь, снегопады, оползни, эррозия почв – приурочены к определенным районам земного шара, однако временные координаты этих явлений трудно предсказуемы. Ущерб мировой экономике от стихийных бедствий составляет около 30 млрд.долл. ежегодно. А число погибающих – 25 тыс. чел. следует учитывать при проектировании.

Антропогенное воздействие на биосферу

Загрязнение биосферы. Основные вещества, загрязняющие атмосферу делят на две группы: газы (90 %) и твердые частицы (10%). Определяющую роль в загрязнении атмосферы играет сжигание угля и нефти. Основными источниками загрязнения атмосферы являются природные и производственно-бытовые процессы. Природные источники загрязнения. Пыльные черные бури, вулканические извержения, космическая пыль и т.п. Следующие источники искусственного загрязнения: теплоэлектростанции (выбрасывают сернистый газ и СО2), металлургические предприятия (окислы азота, сероулерод, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, ртути, мышьяка), химические, цементные заводы и другие промышленные предприятия.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие  прямо в атмосферу и вторичные, являющиеся рез-том превращения последних. Так сернистый газ в атмосфере окисляется до серного андигрида, к-й, соединяясь с парами воды образует капельки H2SO4.

В атмосфере происходит процесс взаимодействия и трансформации  загрязнений с образованием более  токсичных соединений (смог, кислоты, парниковый эффект, разрушение озонового слоя). Общую схему реакции образования фотохимического смога в упрощенном виде можно представить

Смог весьма токсичен.

При концентрации смога 100 мкг/м3 и экспозиции в течение 4 часов повреждаются растения при 250 мкг/м3 в теч. 24 часов – обострение респераторных заболеваний, при 200 мкг/м3 – раздражение глаз.

Кислотные дожди

В атмосфере происходят реакции:

конц-я SO2 в городах  приблизит-но 50-1000 мкг/м3. Реакции образования H2SO4 и HNO# могут происходить через 2-10 суток. ХЗа это время соединения могут перенестись на расстояния от 1000 до 2000 км и там выпасть в виде кислотных дождей. Кислотные дожди представляют опасность для металлоконструкций (коррозия с S = 10 мкм/год), зданий, памятников, особенно из песчаника и известняка из-за разрушения карбоната кальция.

Наибольшую опасность  кислотные дожди представляют для  водоемов и почв, т.к. происходит изменение  их кислотности, от значения которой  зависит растворимость алюминия и других тяжелых металлов, которое накапливаются в корнеплодах, и, в конечном счете попадают в организм человека. Кроме того, изменение кислотности ведет к снижению плодородности почвы.

Парниковый  эффект

Основная доля солнечной  радиации передается Земле в оптическом диапазоне, а отраженная – в и/к области.

Пыль и газы задерживают  и/к излучение у земной поверхности, способствуя накоплению тепла и  возникновению парникового эффекта.

Техногенные парниковые газы способствуют повышению теплоты  биосферы примерно на 70·10²⁰ Дж/год, что в 16.6 раза больше влияния антропогенного поступления теплоты (ТЭС, транспорт, промышленность.) В 1880 – 1940 гг. средняя t в северном полушарии возросла на 0,4 градуса Цельсия, а в период до 2030 она может повысится еще на 1,5-4,5 гр.Ц., что приведет (после таяния льдов) к повышению уровня моря на 25-40 см, а к 2100 г. на 2 мт.е. затопится 5000000кв.км. суши, т.е. 3% суши и 30 %урожайных земель планеты.

Озоновый  слой

Разрушение озонового  слоя опасно для биосферы, т.к. оно  сопровождается значительным повышением доли уф-излучения с радиусом менее 290 км. Эти излучения губительны для растительности, особенно для зерновых культур, представляют источник концерогенной опасности для человека (увеличение числа раковых и кожных заболеваний, стимулируют рост глазных заболеваний).

Основными ве-вами, разруш. озон. слой являются соединения хлора  и азота. Одна молекула хлора может  разрушить до 10 (5) молекул О3, а  одна молекула NO до 10 молекул О3. Эти  газы поступают в атмосферу от сгорания топлива ракет, самолетов, вулканического газа, технологий с применением фрионов, атомных взрывов, бытовых баллончиков для распыления газов.

Нормативы для  оценки загрязнения воздуха

Основным док-том, регламентирующим деят-ть по охране возд. бассейна явл-ся закон «Об охране атмосферного воздуха».

В стране установлены  ПДК ряда вредных в-в в воздухе  раб. зоны и в атмосфере насел. мест, а так же ПДВ.

Выбросы токсич. в-в приводят, как правило, к превышению текущих конц-й в-в над ПДК. Чтобы этого не происходило имеются указания по расчету рассеивания в атмосфере вредных в-в, содержащихся в выбросах предприятий, где дается методика расчета и нахождения предельно допустимых выбросов вредного в-ва в атмосферу, при к-м обеспечивается не превышающая ПДК к-я его в приземном слое воздуха.

Основное требование/условие в этих расчетах – наибольшая к-я КАЖДОГО вредного в-ва в приземном слое атмосферы не должна превышать максим. разовой ПДК данного в-ва, установленной СН-245-71.

При одновременном совместном присутствии в атмосфере неск. в-в, обладающих суммацией действия, их безразмер.конц-я (для в-в однонаправленного действия) не должна превышать 1 :

Но, к сожалению. этих показателей не всегда удается достичь. Контроль состояния атмосферы в 448 городах страны на 1270 станциях показал, что уровень загрязнения в 1990 г. остается весьма высоким и в настоящее время. В среднем по городам больше ПДК конц. пыли, аммиака. фенола, NF, NO2, сажи. Превышение над ПДК нек-х в-в было 10 кратным.

Защита от токсических выбросов в атмосферу

1. Снижение массы выбросов, что дос-ся внедрением передовых технологий и очисткой выбросов.

2. При помощи высоких труб, высота к-х рассчитывается по спец. ф-лам с учетом параметров газов и окр. воздуха. При этом происходит рассеивание вред. в-в в атмосфере и приземном слое их См меньше ПДК.

3. Для понижения загрязненности воздуха прим-т хим. и физ. методы очистки.: сепарация, фильтрация через пористые материалы, мокрая очистка. Физ методы основаны на отделении тв. частиц и жидких примесей от газов. Хим. методы – улавливание газов путем их абсорбции жидкостями и тв. веществами, каталитического превращения примесей или дожигание их в топках.

4. Внедрение передовых технологий и совершенствование оборудования.

5. Организация санитарно-защитных зон, которыми жилые застройки отделяют от предприятий и сооружений. Ширина санитарно-защитных зон меняется от 50 до 1000 м. в зависимости от вида и мощности производства.

Загрязнение гидросферы

Выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнение  водоемов.

Химическое загрязнение  обуславливается повышением в воде неорганических и органических вредных примесей (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы, нефть, пестициды, ПАВ и т.д.).

Физическое загрязнение  связано с изменением физических параметров водной среды и определяется тепловыми, механическими и радио-активными примесями.

Биологическое загрязнение  заключается в изменении свойств  водной среды в результате увеличения в ней количества микроорганизмов, растений и животных (бактерии, грибы, черви), принесенных извне.

Неорганические загрязнения – в основном это химические соединения, токсичные для обитателей водной среды (соединения Al, Pb, Cd, Hg, Cr, Cu, F и т.д.). Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются о пищевой цепи более высокоорганизованным существам. Опасны для водной среды неорганические кислоты и щелочи, изменяющие pH среды. Они попадают с промышленными стоками (pH = 1.0 – 11.0). Рыба может существовать только интервале pH = 5.0 – 8.5. Воды рек приносят в океаны и моря ежегодно > 320 млн. т. Fe; 6.5 млн. т. фосфора. Из атмосферы на поверхность океана выпадает 200 тыс. т. Pb; 1 млн.

т. углеводородов, 5 тыс. т. Hg.

Органические  загрязнения

Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды водоемов, является содержание в  ней необходимого количества растворенного кислорода (~8 мг/л ). Вредны все загрязнения, которые способны уменьшить содержание кислорода в воде. ПАВ, жиры, масла, нефть, смазочные материалы образуют на поверхности пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что уменьшает насыщаемость воды кислородом.

Источники органических загрязнений: предприятия химической, пищевой и легкой промышленности, животноводческие хозяйства, речные и  морские суда, поверхностные стоки, бытовые отходы, аварии судов и  танкеров с нефтью.

Защита водной среды от загрязнений

Самое эффективное –  применение технологий, которые позволяют  многократно использовать техническую  воду. В настоящее время система  защиты водной среды включает следующие  элементы:

1. контроль за уровнем содержания вредных примесей;

2. очистка сточных вод от нежелательных элементов;

3. сокращение сброса в водную среду вредных примесей вплоть до перехода на безотходное производство.

Защита водных ресурсов регламентируется «Основами водного  законодательства СССР и союзных республик». Установлено ПДК на более чем 500 вредных веществ в водоемах.

Очистка сточных  вод

Очистка сточных вод  – это разрушение или удаление из них определенных загрязняющих веществ. Обеззараживание сточных вод  предусматривает удаление из них  патогенных микроорганизмов.

По химическому составу, количеству и скорости разложения загрязнители делят на 2 типа:

1. Стойкие (неразлогающиеся) загрязнители: соли ртути, дипольные соединения, ДДТ и др. Очистка от таких загрязнителей затруднена. Как правило, токсичность таких стоков уменьшают многократным разбавлением их водой. Применяется также огневой метод: испарение распыленных сточных вод при высокой температуре в продуктах горения органического топлива. При этом органические вещества окисляются с образованием продуктов полного сгорания, а минеральные вещества улавливаются.

2. Загрязнители поддающиеся органическому разложению.

Методы очистки  сточных вод

Механический, биологический, химический, дезинфекция.

1. Механическая очистка заключается в извлечении из сточных вод нерастворимых веществ. При этом используются решетки, песколовки, сита, улавливатели, отстойники. При механической очистке сточные воды разделяют только на жидкую и твердую фазы.

2. Химическая очистка состоит в добавлении в сточные воды реагентов, которые вступают в реакцию с загрязняющими веществами, образуя безвредные соединения или вещества, выпадающие в осадок. Разработаны способы химической очистки сточных вод от красителей, цианидов, хроматов, кислот и др. После химической очистки жидкая часть сточных вод обычно содержит еще значительное количество нежелательных компонентов. Для их удаления или обеззараживания загрязненную воду подвергают биологической очистке.

3. Биологическая очистка заключается в использовании естественных или искусственных водоемов, в которых под действием солнца и воздуха в присутствии соответствующих микроорганизмов происходит естественный процесс очистки сточных вод.

Очистка может быть естественная и искусственная. Естественная биологическая  очистка сточных вод осуществляется на полях фильтрации, полях орошения, в биологически окислительных прудах и т.д. Для искусственной биологической очистки применяют специальные сооружения. На них при очистке образуется биомасса микроорганизмов-деструкторов (активный ил), который периодически удаляют и обрабатывают. Эти сооружения называются биологическими фильтрами.

Биофильтр состоит из емкости из кирпича или железобетона, фильтрующей загрузки, распределительного устройства, днища с дренажем, через  которое отводится очищенная  вода. Проходя через фильтрующую загрузку, грязная вода оставляет в ней вследствие адсорбции взвешенные и коллоидные органические вещества, не осевшие в первичных отстойниках. Они образуют биопленку, густо населенную микроорганизмами, которые окисляют органические вещества и получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию. Так из сточной воды удаляют органические вещества, а в теле биофильтра увеличивается масса активной биологической пленки. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из емкости.