Практична робота №3 - Забруднення атмосфери аерозолями та його вплив на здо­ров'я людини

Тема: Техногенні небезпеки та їх наслідки.

Мета: Усвідомити небезпеку для здоров'я людини антропогенно­го забруднення атмосфери аерозолями.

Короткі теоретичні відомості

Атмосферою (від грецького «атмос»- пара, «сфера- куля) називають зовнішню газову оболонку Землі. Чисте суже атмосферне повітря є сумішшю газів, яка складається переважно з азоту (78%), кисню (21%), аргону (0,9%), вуглекислого газу (0,03%). Склад атмосферного повітря дуже швидко змінюється за рахунок надходження в атмосферу твердих частин (попіл і пил) та різноманітних газоподібних речовин.

Існує фізичне і хімічне забруднення атмосфери. Внаслідок господарської діяльності у повітряний басейн сучасних промислових зон та великих міст надходять домішки антропогенного характеру, органічних кислот, ефірів, нітросполук, ароматичних вуглеводі тощо. Для більшості з них встановлені норми ГДК (гранично-допустимі концентрації).

Хід роботи

Завдання 1: Знайти відносну частку площі легень людини, яку можуть покрити тверді частинки пилу протягом років проживання на територіях з різним рівнем за­бруднення атмосфери аерозолями. Для проведення розрахунків вихідними умовами служать:

—вік людини, щодо якого проводимо розрахунок;

—концентрація частинок пилу в повітрі;

—середній розмір частинок пилу;

—середній об'єм повітря, яке вдихає людина за рік (див. табл. 11).

 

Таблиця 11 - Середній об'єм повітря, який вдихає людина

Вік	Об'єм повітря за рік, мЗ	Кількість років	Всього, мЗ
до 1 року
1-2 роки
2-7 років
до 1 року
1-2 роки
2-7 років
7-12 років
12-17 років
> 17 років		п	8109 п

 

Частку площі легень, вкриту пилом, розраховують за фор­мулою:

 

Р = S1/S₂, (4)

де S1- середньостатистична площа легень людини, яка при­близно рівна 125 м;

S2- площа, яку можуть вкрити одинарним шаром частинки пилу, що потрапили в легені.

Ця площа визначається за формулою:

S₂=S₀·N₀(5)

де S о - площа, яку покриває одна частинка;

N - кількість частинок, які містяться у легенях.

Площа, яку покриває одна сферична частинка пилу радіусом г, рівна

 

 

S₀ = π r ²(6)

а кількість частинок, які осідають у легенях, визначається за об'ємом повітря V, що вдихає людина за Т років, а саме:

N₀ = С·V·к₁(1-к₂)(7)

де С - концентрація частинок пилу в повітрі, шт./м;

V- середній об'єм повітря, який вдихає людина протягом Т

років, м (визначається за табл. 11);

к1 - коефіцієнт, що враховує, яка частка пилу, що потрапляє

в легені, залишається в них (к1=0,1);

к2 - коефіцієнт, що враховує частку пилу, яка потрапивши у

легені, з часом розсмоктується (к2=0,9).

 

Варіанти завдань наведені у табл. 12. У кінці заняття тре­ба зробити висновок про вплив запиленості атмосферного повітря на стан легенів людини, порівнявши здобуті результати розрахунків для різного ступеня запиленості атмосфери.

 

 

Таблиця 12 - Варіанти індивідуальних завдань

№з/п	Радіус часточок г, мкм	Концентрація пилуС, шт./смЗ	Вік людиниТ, роки	Р
	0,10	0,5 103
	0,11	1,0 103
	0,12	5,0 103
	0,13	10,0 103
	0,14	30,0 103
	0,15	50,0 103
	0,16	60,0 103
	0,17	100,0 103
	0,18	200,0 103
	0,19	400,0 103
	0,20	0,5 103
	0,21	1,0 103
	0,22	5,0 103
	0,23	10,0 103
	0,24	30,0 103
	0,25	50,0 103
	0,26	60,0 103
	0,27	100,0 103
	0,28	200,0 103
	0,29	400,0 103
21	0,5	0,5 103
	0,31	1,0 103
	0,32	5,0 103
	0,33	10,0 103
	0,34	30,0 103
	0,35	50,0 103
	0,36	60,0 103
	0,37	100,0 103
	0,38	200,0 103
ЗО	0,39	400,0 103

Завдання 2. Знайти відносну частку площі легень людини, яку додатково можуть покрити частинки диму від паління цигарки протягом і років. Вихідні дані для проведення обчислень:

—кількість років, протягом яких людина палить;

—маса смоли, що утворюється при спалюванні однієї цигар­ки;

—кількість цигарки, яку в середньому випалює один курець за один день;

—середній розмір частинок диму.

Спочатку знаходимо скільки сферичних частинок смоли радіусом г, які утворюються при спалюванні однієї сигарети, за формулою:

 

n = M/m (8)

 

де М- маса смоли, що утворюється при спалюванні однієї ци-уарки;

р - густина смоли, яку приймаємо рівною 110 кг/м;

m - маса однієї частинки диму радіусом r.

Далі визначаємо кількість цигарки, яку випалює курець за tроків при викурюванні g цигарок за один день, за формулою:

 

n1= 365gt (9)

 

Потім знаходимо кількість частинок смоли, що осідають у легенях, за формулою:

де к1 - коефіцієнт, який враховує частку диму, що потрапляє влегені та залишається в них (к1=0,1), і к2 - коефіцієнт, що враховує частку диму, який, потрапивши в легені, з часом розсмоктується (k2 =0,5).

Далі знаходимо площу, яку покривають частинки диму, за формулою:

 

S3= π r ² ·N1 = 274 M·g·t·k1(1-k2) / pr ³ (10)

 

Звідси, частка легень, покрита частками диму, рівна:

 

P=S3/S1 (11)

Варіанти завдань наведені в табл. 13. При проведенні роз­рахунків приймаємо, що частинки диму мають радіус 0,1 мкм.

№ з.п	Маса смоли, утворюється при спалювані однієї цигарки, M	Кількість цигарок, які випалює курець за один день, g	Кількість років куріння, t	Р
	0,50
	0,51
	0,52
	0,53
	0,54
	0,55
	0,56
	0,57
	0,58
	0,59

 

Запитання для самоконтролю

1. Опишіть складові природного середовища.

2. Опишіть біологічний кругообіг речовин.

3. Дайте характеристику атмосфери.

4. Дайте характеристику гідросфери.

5. Дайте характеристику літосфери.

6. Опишіть гігієнічне значення сонячної радіації.

7. Опишіть гігієнічну роль повітря.

8. Опишіть гігієнічну роль прісної води.

9. Опишіть гігієнічну роль ґрунтів.

10.Наведіть класифікацію природних ресурсів.

11. У чому виявляється експлуатація біологічних ресурсів?

12. Які проблеми виникли під час розробки паливно-енерге­тичних та мінеральних ресурсів?

13.Назвіть основні види забруднення гідросфери.

14.Назвіть основні види забруднення літосфери.

15.Опишіть екологічні проблеми, які виникли унаслідок за­бруднення природного середовища.

16.У скільки разів загальні витрати енергії в середньому на одну людину в світі перевищують такі витрати первісної людини?

а) у 2-3 рази;

б) у 5-6 разів;

в) у 10-20 разів;

г) у 40-50 разів.

18. В якій послідовності проходить потік сонячної енергії через глобальну екосистему Землі?

а) редуценти - консументи - продуценти;

б) продуценти - редуценти - консументи;

в) консументи - редуценти -продуценти;

г) продуценти - консументи - редуценти.

19. Якими шляхами відбувається теплообмін організму лю­дини з навколишнім середовищем?

а) шляхом випаровування та конвекції;

б) шляхом конвекції та випромінювання;

в) шляхом випаровування;

г) шляхом конвекції;

д) шляхом випромінювання, випаровування та конвекції;
є) шляхом випромінювання.

20. Які екологічні проблеми, що пов'язані з забрудненням атмосфери, відносяться до глобальних?

а) утворення смогів та випадання кислотних дощів;

б) випадання кислотних дощів та підвищення середньої температури Землі;

в) зменшення вмісту озону в верхніх шарах атмосфери та підвищення середньої температури Землі;

г) зменшення вмісту озону в верхніх шарах атмосфери та ут­ворення смогів;

д) випадання кислотних дощів та зменшення вмісту озону в верхніх шарах атмосфери.

 

Література: [3],[4]