Озоновый слой: местонахождение, защитные функции, динамика

2 Озоновый слой: местонахождение, защитные функции, динамика

 

Атмосфера – газовая оболочка Земли. Она подразделяется на слои в соответствии с их температурой: тропосфера(10-12км), стратосфера(40-50 км), мезосфера(70 км), термосфера(80 км), экзосфера (800-1600км)

Выше тропосферы расположен слой шириной около 40 км, который называют стратосферой. Воздух в ней разрежен, влажность невысока. Температура до отметки 30 км постоянна, около -50⁰, затем повышается до +10⁰С на отметке 50 км. В стратосфере сконцентрирована основная часть атмосферного озона, и именно это обстоятельство обусловливает такое повышение температуры. Дело в том, что озон поглощает ультрафиолетовые лучи Солнца, что и вызывает разогрев атмосферы.

Озоновый слой очень тонок. Если этот газ сосредоточить у поверхности Земли, то он образовал бы пленку толщиной всего 2-4 мм, однако эта пленка служит нам защитой. Именно озоновый слой поглощает, не пропуская к поверхности Земли, губительное ультрафиолетовое излучение Солнца («диапазона Б »).

Уже ряд лет отмечается ослабление озонового слоя, что связано с попаданием в верхние слои атмосферы закиси азота, хлорсодержащих газов и хлорорганических соединений (фреона). Хлорсодержащие газы в стратосфере под воздействием мощности коротковолновой радиации разлагаются и выделяют свободный хлор. Один его атом способен разрушить 100тыс. молекул озона, и так ведут себя йод, фтор и многие другие элементы. Ученые считают их основными виновниками появления «озоновых дыр». Человечество выбрасывает в атмосферу ежегодно 0,5 млн. т хлорсодержащих веществ и около 30 млн. т других «пожирателей» озона.

В последние годы мировую общественность все больше волнует обнаруженная озоновая дыра над Антарктидой. Ее расширение связывают с возможной гибелью всего живого на Земле под губительным воздействием ультрафиолетовых лучей. Особую озабоченность вызывает тот факт, что на протяжении последних двух лет содержание озона меньше климатической нормы на 5-20%.

Наиболее опасным последствием продолжающегося истощения озонового слоя является рост облученности поверхности Земли биологически активным ультрафиолетовым излучением (УФ-излучение), представляющим непосредственную угрозу экологической безопасности, здоровью людей, развитию сельскохозяйственных культур, лесным массивам, фитопланктону. Рост облученности увеличивает опасность образования фотохимического смога в промышленных центрах, ускоряет старение ряда стройматериалов.

Увеличение дозы УФ-излучения приводит к следующим неблагоприятным последствиям.

1.  Ущерб здоровью населения: рост заболеваемости раком кожи, поражение иммунной системы, рост числа заболевания органов дыхания, рост числа заболеваний глаз.

2.  Ущерб производству продовольствия: снижение урожайности сельскохозяйственных культур, уменьшение запасов Мирового океана.

3.  Глобальные изменения состава атмосферы и климата, нарушение экосистем: изменение радиационного баланса Земли; изменение газового состава атмосферы (тропосферы), изменение в микробиологии почв, ведущее к ослаблению азотфиксации и утилизации органических веществ, т.е. к снижению плодородия.

Из перечня последствий воздействия УФ-излучений видна необходимость контроля за состоянием озонового слоя, чтобы своевременно информировать население, здравоохранение, сельское хозяйство.

Для огромной территории России необходима система УФ-мониторинга, которая позволит:

·  Оперативно информировать население об опасных уровнях облученности;

·  Представлять органам здравоохранения информацию для планирования необходимых профилактических и лечебных мероприятий;

·  Получать исходные данные для необходимой коррекции районирования сельскохозяйственных культур;

·   Продолжить исследования по оценке влияния УФ-излучения на биоту;

·  повысить качество прогнозирования неблагоприятных последствий истощения озонового слоя и обоснованно определить позицию России при разработке дальнейших мероприятий по его охране и тем самым обеспечить экологическую безопасность.

Задача 15/5. В дачном домике с объемом жилых помещений V =100м³ топится дровами печь. Теплота сгорания дров Q_сг = 6,5 МДж/кг, К.п.д. печи Х=35%. Через каждый интервал времени t=25 мин. В печь взамен выгоревших подбрасывают новую охапку дров массой m = 1,1 кг. Уличная температура t_ул = -8⁰С. Какова должна быть кратность воздухообмена, чтобы в помещении установилась комфортная температура? Насколько реальна такая кратность воздухообмена? Каковы способы регуляции интенсивности воздухообмена в помещениях?

Решение. Мощность Р, развиваемая печью для обогрева помещения, определяется формулой

P,Вт = XQ_сг m/t

где X – коэффициент полезного действия печи,=35% = 0,35

Q_сг- теплота сгорания дров, = 6,5 МДж/кг=6,5*10⁶ Дж/кг

m - масса сгораемых дров, = 1,1 кг

t – время сгорания дров. = 25 мин =0,42 час

Р = 0,35* 6,5*10⁶ * 1,1/0,42 = 596* 10⁴ Вт

Уличная температура t _ул, температура в помещении t_п, мощность нагревателя P и воздухообмен L связаны между собой следующим соотношением

P+  c L(t⁰_ул – t⁰_п) =0

где - плотность воздуха, равная 1,29 кг/м³,

c- удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж/(кг*К)=1*10³ Дж/(кг*С)

Кратность воздухообмена К определяется по формуле

К,1/ч = L/V поступают в водоемы с промышленными

Где V - объем помещения, =100 м³

Отсюда можно определить воздухообмен L

L = K* V

комфортной температурой в помещении считается температура, равная 20⁰С отсюда :

К= -P/  c V (t⁰_ул – t⁰_п)

К = -596*10⁴/ 1,29*1000*100(-28) =1,65 1/ч

При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть в пределах 1-10. В помещениях с площадью более 100 м³ и при наличии естественной вентиляции воздухообмен не рассчитывают.

Интенсивность воздухообмена в помещениях можно регулировать с помощью естественной и механической вентиляции.

Естественная вентиляция реализуется в виде инфильтрации (проветривания) и аэрации (через фрамуги окон, фонари).

Механическая вентиляция реализуется с помощью отсосов, вытяжных шкафов, кондиционеров.

Задача 26/5. Воды трех водоемов, А, В и С, расположенные рядом с городом N, имеют различные загрязнения. Виды загрязнений и их концентрации приведены ниже. Определить, какой из водоемов наиболее и наименее пригоден для общественного и бытового использования. Воду каких водоемов нельзя использовать и почему? Опишите потенциально возможные источники соответствующих загрязнений и методы очистки.

Водоем А

C(CH₃COOH),мг/л =0,202

C(Mn), мг/л =0,046

C(Cu), мг/л =0,211

C(CH₃OH), мг/л =1,71

Водоем В

C(CH₃COOH),мг/л =0,118

C(Mn), мг/л =0,0199

C(Cu), мг/л =0,303

C(CH₃OH), мг/л =0,965

Водоем С

C(CH₃COOH),мг/л =0,328

C(Mn), мг/л =0,0135

C(Cu), мг/л =0,0991

C(CH₃OH), мг/л =2,088

Решение.

Суммарная приведенная концентрация загрязнений (С_^пр) будет определятся как

С^пр_{ =}

где n – общее число загрязнителей

С_i- концентрация i – го загрязнителя,

ПДК_i - предельно допустимая концентрация i-го загрязнителя

 

Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в водоемах хозяйственно-питьевого и бытового пользования

Вещество	Химическая формула	ПДК, мг/л
Кислота уксусная	CH3COOH	1,2
Марганец	Mn	0,1
Медь	Cu	1
Метанол	CH3OH	3

Для водоема А

С^пр_{ == =} 0,409 мг/л

Для водоема В

С^пр_{ == =} 0,265 мг/л

Для водоема С

С^пр_{ == =} 0,477 мг/л

Водоем В наиболее пригоден для общественного и бытового использования, т.к. суммарная приведенная концентрация загрязнений =0,265 мг/л

Водоем С наименее пригоден для общественного и бытового использования, т.к.суммарная приведенная концентрация загрязнений = 0,477 мг/л

Воду всех водоемов можно использовать, так как концентрации вредных веществ меньше допустимых ПДК.

Водоемы загрязняются сточными водами различных отраслей промышленности (металлургической, нефтеперерабатывающей, химической и др.), сельского и жилищно-коммунального хозяйства.

Загрязнители делятся на биологические (органические микроорганизмы), вызывающие брожение воды, химические, изменяющие химический состав воды, физические, изменяющие ее прозрачность (мутность), температуру и другие показатели.

Биологические загрязнения попадают в водоемы с бытовыми и промышленными стоками, в основном предприятий пищевой, медико-биологической, целлюлозно-бумажной промышленности.

Химические загрязнения поступают в водоемы с промышленными поверхностными и бытовыми стоками. К ним относятся: нефтепродукты, тяжелые металлы, минеральные удобрения, пестициды, моющие средства.

Физические загрязнения поступают в djhs.VV  с промышленными стоками, при сбросах из выработок шахт, карьеров, при смывах с территорий промышленных зон, городов, транспортных магистралей, за счет осаждения атмосферной пыли.

Защита гидросферы от вредных выбросов осуществляется применением следующих методов и средств: рациональным размещением источников сбросов и организацией водозабора и водоотвода, разбавлением вредных веществ в водоемах до допустимых концентраций с применением специально организованных и рассредоточенных выпусков, использованием средств очистки стоков. Методы очистки сточных вод подразделяются на механические, физико-технические и биологические.

Задача 29/5. Человек, ремонтируя неисправный утюг, предварительно не отключив его от электропитания, коснулся рукой детали, находящейся под напряжением (т.е. фактически коснулся фазного провода). Определить значение тока, проходящего через тело человека, при различной влажности воздуха и пола. Описать ощущения, которые при этом будет испытывать человек. Определить значения напряжения прикосновения при различной влажности. Сделать выводы о влиянии различных параметров на величину тока, проходящего через человека. Какие средства защиты Вы можете предложить? Как оказать первую помощь при поражении электрическим током.

Исходные данные		Значения,кОм
Сопротивление обуви	Rоб	35
Сопротивление фундамента	Rфун	15
Сопротивление пола, мокрый	Rп	0,5
Сопротивление пола, сухой	Rп	30
Сопротивление тела человека, влажно	Rч	1,1
Сопротивление тела человека, сухо	Rч	8

 

Решение

В условиях задачи человек попадает под действие тока, текущего через человека в землю, величина которого определяется выражением:

J_ч,A = U_ф/(R_ч+R_об+R_п+R_фун),

Где U_ф – фазное напряжение, равное 220 В;

 Напряжение прикосновения (U_пр) рассчитывается по формуле

U_пр, В=J_ч*R_ч.



Рассчитываем значения тока при различных условиях:

пол и воздух влажные J_ч = 220/ (1,8+ 35+0,5+15)* 10³ = 4,07*10^-3 А

пол и воздух сухие J_ч = 220/ (3,1+35+30+15)*10³ = 2,65*10^-3 А

Определяем значения напряжения прикосновения при различной влажности:

пол и воздух влажные U_пр = 4,07*1,1= 4,477*10^-3 В

 пол и воздух сухие U_пр =2,65*8= 21,2*10^-3 В

Характер воздействия тока на человека зависит от силы и рода тока. Для переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 220 В и пути тока – «рука-нога» сила тока ),6-1,5 мА является ощутимой, появляется легкое дрожание пальцев. При силе тока 2,0-2,5 мА возникают болевые ощущения, а при 5,0-7,0 мА – судороги в руках, 20,0-25,0мА – это неотпускающий ток, человек не может самостоятельно оторвать руки от электродов, наблюдаются сильные судороги и боли, затрудненное дыхание, а при 50,0-80,0мА – паралич дыхания, при90-100 мА – наступает фибрилляция сердца при действии тока в течение 2-3 с и паралич дыхания.

Неблагоприятный микроклимат (повышенная температура и влажность, недостаточная подвижность воздуха) увеличивает опасность поражения током, так как влага (пот) понижает сопротивление кожных покровов.

Для защиты от поражения электрическим током применяют следующие технические меры защиты: малые напряжения, электрическое разделение сети, контроль и профилактика повреждения изоляции, зашита от случайного прикосновения к токоведущим частям, защитное заземление, зануление, защитное отключение, применение индивидуальных средств.

К средствам индивидуальной защиты (СИЗ) от поражения электрическим током относят изолирующие средства, которые делят на основные и дополнительные. Первые выдерживают длительное время действия напряжения, вторые – нет. К основным СИЗ относятся: изолирующие штанги, изолирующие электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолированными рукоятками, указатели напряжения. К дополнительным СИЗ относятся: диэлектрические галоши, коврики, изолирующие подставки, перчатки, боты. Изолирующие свойства СИЗ подлежат периодической проверке в установленные сроки. Спасение жизни человека, попавшего под действие электрического тока. Проводится в два этапа: освобождение пострадавшего от воздействия тока и оказание ему первой помощи.

Освободить пострадавшего от действия электрического тока можно несколькими способами. Наиболее простой и верный способ- выключить соответствующую часть электроустановки, а если выключатель находится далеко, то перерезать провода, оттянуть пострадавшего от токоведущей части или отбросить лежащий на нем провод. Перерезать провода можно только инструментом с изолированными рукоятками. Для отбрасывания провода, которого касается пострадавший, можно воспользоваться сухой деревянной палкой, доской. После освобождения пострадавшего от действия тока нужно немедленно оказать ему помощь. Если он находится в сознании, но до этого был в обмороке, ему необходимо обеспечить полный покой до прибытия врача или отправить в лечебное учреждение. Если пострадавший потерял сознание, но у него сохранилось дыхание, нужно удобно уложить его на ровную мягкую подстилку, освободить от стесняющей одежды, обеспечить приток свежего воздуха, дать понюхать нашатырный спирт, обрызгать лицо водой, растереть и согреть тело. Если пострадавший дышит редко и судорожно, следует начать массаж сердца и сделать искусственное дыхание.

Пришедшего в сознание необходимо согреть, напоить теплым чаем, дать 15-20 капель настойки валерианы. Во всех случаях поражения электрическим током независимо от состояния пострадавшего вызов врача является обязательным.

Литература

 

1.Белов С.В. Девисилов В.А. и др. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для ВУЗов, М.: Высш. Школа,2003.

2. Боголюбов С.А. Экология. Учебное пособие. – М.: Знание,1999.

3.Кукин П.П. и др. Безопасность жизнедеятельности. М.: Высш. Школа,1999.

4.Безопасность жизнедеятельности: Методические указания и задания контрольной работы – Новосибирск: СибУПК,2002.