Вплив двоокису сірки, двоокису азоту та неорганічного пилу на організм людини

Вплив двоокису сірки, двоокису азоту та неорганічного пилу на організм людини

МІНІСТЕРСТВО НАУКИ І ОСВІТИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Факультет природоохоронний

Кафедра прикладної екології

Курсовий проект

на тему: "Вплив двоокису сірки, двоокису азоту та неорганічного пилу на організм людини"

Виконала:

студентка групи Е -41

Кучанська І. О.

Керівник: Алєксєєнко О. А

Одеса - 2012 р.

Умовні позначення

ООН - організація об'єднаних націй

НПС - навколишнє природне середовище

ЦНС - центральна нервова система

КМІО - коефіцієнт можливого інгаляційного отруєння

ССК - середня смертельна токсодоза (концентрація)

ГДК - гранично допустима концентрація

ГДЕН - гранично допустимі екологічні навантаження

МДР - максимально допустимий рівень

ОБРВ - орієнтовно безпечний рівень впливу

ТПВ - тимчасово погоджені викиди

АЕС - атомна електростанція

с/г - сільськогосподарський

ЛК - летальна концентрація

СВЖ - середня втрата життя

Зміст

Вступ

Умовні позначення

1. Забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами

1.1 Класифікація шкідливих речовин

.2 Нормування якості атмосферного повітря

. Вплив шкідливих речовин на організм людини та навколишнє природне середовище

.1 Вплив діоксид сірки на організм людини та НПС

2.2 Вплив діоксид азоту на організм людини та НПС

2.3 Вплив неорганічного пилу на організм людини та НПС

3. Визначення розміру ризику скорочення тривалості життя

3.1 Порядок розрахунку ризику скорочення життя під впливом забруднюючих речовин атмосферного повітря

.2 Визначення величини ризику

Висновки

Перелік посилань

Вступ

Україна є однією з найбільших за територією, чисельністю населення та економічним потенціалом держав Європи. Станом на 2005 рік населення України становило 48 мільйонів осіб. На території України зосереджені величезні природні багатства, втім відсутність концептуальних підходів до забезпечення як національної безпеки в цілому, так і екологічної безпеки зокрема негативно позначились на рівні збереження та примноження природних ресурсів і багатств нашої країни.

Останніми роками в Україні зростають відносні та абсолютні показники смертності населення. Серед розвинених країн світу Україна посідає 2-е місце за рівнем смертності всього населення і 17-е - дитячої. Звертають на себе увагу зміни в структурі хвороб за останні десятиріччя. Поряд зі значним зниженням рівня захворюваності такими недугами, як поліомієліт, дифтерит, малярія спостерігається зростання випадків захворювань, спричинених вживанням неякісної питної води та продуктів харчування, забрудненим повітрям (гепатит, легеневі, онкологічні хвороби).

Відтак проблема забезпечення національної безпеки в екологічній сфері набула в нашій державі безпрецедентної гостроти. Для її розв'язання необхідно розробити наукові засади екологічної безпеки України, методологію забезпечення її реалізації.

Екологічна безпека - складова національної безпеки, процес управління системою національної безпеки, за якого державними і недержавними інституціями забезпечується екологічна рівновага і гарантується захист середовища проживання населення країни і біосфери в цілому, атмосфери, гідросфери, літосфери і космосфери, видового складу тваринного і рослинного світу, природних ресурсів, збереження здоров'я і життєдіяльності людей і виключаються віддалені наслідки цього впливу для теперішнього і прийдешніх поколінь.

Екологічна безпека може бути розглянута в глобальних, регіональних, локальних і умовно точкових межах, у тому числі в межах держав і будь-яких їхніх підрозділів.

Екологічна безпека на території України забезпечується здійсненням широкого комплексу взаємопов’язаних політичних, економічних, технічних, організаційних, державно-правових та інших заходів. За своїм змістом державно-правові заходи не однорідні. Їх можна розподілити на кілька видів залежно від спрямованості дій: організаційно-превентивні, регулятивно-стимулюючі, розпорядчо-виконавчі, охоронно-відновлювальні та забезпечувальні. Вони утворюють своєрідний правовий механізм, який слід розуміти як систему державно-правових засобів, спрямованих на регулювання діяльності, спроможної посилювати рівень екологічної безпеки, попередження погіршення екологічної обстановки та виникнення небезпеки для населення і природних систем, локалізацію проявів екологічної небезпеки.

Метою курсового проекту є визначення рівня ризику скорочення тривалості життя під впливом забруднення атмосферного повітря двооксидом сірки, діоксидом азоту та неорганічним пилом [1].

В першому розділі курсового проекту розглядається вплив шкідливих домішок на навколишнє середовище та організм людини, дається класифікація шкідливих речовин, розглядаються нормативи якості НПС та дається характеристика речовин, що розглядаються у даній роботі: сірчистий ангідрид та діоксин азоту.

Другий розділ представляє собою визначення розміру ризику скорочення тривалості життя. В цьому розділі описується порядок розрахунку ризику скорочення тривалості життя під впливом забруднювальних речовин атмосферного повітря. На підставі отриманих результатів міститься аналіз зміни тривалості скорочення життя та ризик цього в залежності від часу впливу забруднювальної речовини і в залежності від значення ризику визначаються умови проживання у даних умовах, а також рекомендації щодо поліпшення умов проживання.

У третьому розділі було визначено значення скорочення тривалості життя та розмір ризику скорочення тривалості життя, побудовані графіки залежності величини ризику та СПЖ від часу перебування в умовах забрудненого повітря. Також, по отриманих результатах був проведений аналіз розрахунків та побудованих графіків.

1. Забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами

Оточуюче нас повітря (атмосфера) є найважливішим фактором забезпечення нашого життя. Без повітря, що потрапляє через дихальні шляхи в легені, вже через декілька хвилин настає смерть. В природних умовах повітря, як правило, не забруднене отруйними речовинами і життю людини не загрожує. Тільки з того часу, коли людина почала використовувати в своїй діяльності шкідливі для її організму речовини, з'явилася загроза її життю. При цьому з'ясувалось, що наші органи чутливості не дозволяють з достатньою точністю визначати якість повітря і запобігати загрозі отруєння.

Наше відчуття на нюх нездатне сигналізувати про наявність у повітрі деяких шкідливих речовин, наприклад, оксиду та діоксиду вуглецю, оксидів азоту та інших речовин. В той же час, коли ми і відчуваємо присутність у повітрі незначної кількості отруйних речовин (таких, як синільна кислота), наш організм не відповідає на це захисною реакцією. Реакція організму настає з запізненням, коли отрута вже накопичилась в організмі в значній кількості і стала небезпечною для життя. Ступінь отруєння залежить як від кількості отрути, що потрапила в організм, так і від індивідуальної чутливості організму людини до дії конкретної шкідливої речовини.

Зважаючи на викладене, можна констатувати, що для створення здорових і безпечних умов праці потрібно мати гігієнічне нормування шкідливих речовин, надійні способи визначення їх концентрацій у повітрі і сучасне технічне та організаційне забезпечення їх знешкодження.

1.1    Класифікація шкідливих речовин

Залежно від ступеня токсичності, фізико-хімічних властивостей, шляхів проникнення в організм, санітарні норми встановлюють гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони виробничих приміщень, перевищення яких неприпустиме.

Гранично допустимимою концентрацією (ГДК) шкідливої речовини в повітрі робочої зони вважається така концентрація, вплив якої на людину в разі її щоденної регламентованої тривалості не призводить до зниження працездатності чи захворювання в період трудової діяльності та у наступний період життя, а також не справляє негативного впливу на здоров'я нащадків. Робочою зоною вважається простір заввишки 2 м над рівнем підлоги або робочої площини, на якій розташовані місця постійного або тимчасового перебування працюючих.

За ступенем дії на організм людини шкідливі речовини поділяються на чотири класи небезпеки:

- надзвичайно небезпечні;

- високонебезпечні;

- помірно небезпечні;

- малонебезпечні.

Для деяких речовин, що досить часто потрапляють у повітря виробничих приміщень, встановлюються так звані середньогодинні допустимі концентрації. Наприклад, для оксиду вуглецю, який постійно потрапляє у повітря топочних приміщень, встановлені такі допустимі середньогодинні норми:

мг/м3 - при тривалості роботи до 1 години;

мг/м3 - до ЗО хвилин;

мг/м3 - при роботі не більше 15 хвилин.

Повторні роботи можна виконувати при наведених концентраціях не раніше ніж через дві години.

ГДК деяких шкідливих газів, пари та пилу, що часто потрапляють у повітря робочої зони виробничих приміщень промислових підприємств.

У державних стандартах наведено більше 700 речовин, для яких встановлені значення ГДК.

Приклади речовин односпрямованої дії: оксид вуглецю і оксид азоту, сірчаний газ і сірчаний водень, або інші вуглеводневі сполуки.

Рідини та пил можуть бути присутні в повітрі робочої зони у вигляді аерозолю, тобто у вигляді краплин рідини або твердих часток, які рухаються у повітрі під дією повітряних потоків. При певних умовах аерозолі осідають і повітря очищується. Тверді частки, що випали із повітря на поверхню, називають аерогель. Гази та пара змішуються з повітрям на молекулярному рівні і видалити їх з повітря механічними методами досить важко.

При повітряних потоках гази та пара шкідливих речовин розповсюджуються разом з повітрям на великі відстані і можуть забруднювати зони приміщень, що не контролюються як робочі, і привести до неочікуваного отруєння людей.

Газові та парові забруднення повітря, як правило, не визначаються візуально і в багатьох випадках вони не мають запаху - тому небезпечні. Деякі досить поширені у виробничому процесі гази мають питому вагу більшу за питому вагу повітря і накопичуються у понижених ділянках приміщень (підвалах, шахтах, підземних галереях та ін.), досягаючи значних концентрацій. Це дуже небезпечно, бо може привести до отруєння, а якщо це горючий або вибухонебезпечний газ - до вибуху або пожежі.

1.2 Нормування якості атмосферного повітря

Якість атмосферного повітря - це сукупність його властивостей, що визначає ступінь впливу фізичних, хімічних і біологічних факторів на людей, рослинний і тваринний світ, а також на матеріали, конструкції й навколишнє середовище в цілому. Нормативи якості виражаються у гранично допустимих концентраціях (ГДК) шкідливих речовин (полютантів), гранично допустимих викидах (ГДВ), гранично допустимих екологічних навантаженнях (ГДЕН), максимально допустимому рівні (МДР), тимчасово погоджених викидах (ТПВ) та орієнтовно безпечних рівнях впливу (ОБРВ) забруднюючих речовин у різних середовищах. Якість атмосферного повітря може вважатися задовільною, якщо вміст домішок у ньому не перевищує гранично припустимих концентрацій (ГДК). Гранично допустимі концентрації (ГДК) належать до показників якості навколишнього середовища стосовно здоров’я людини. ГДК змісту шкідливих речовин, а також шкідливих мікроорганізмів та інших біологічних речовин належать до нормативів санітарно-гігієнічного характеру.Цей вид нормування охоплює не тільки екологічну, але й виробничу, житлово-побутову сфери життя людини.

Гранично допустима концентрація (ГДК) (норматив) - кількість шкідливої речовини в навколишньому середовищі, яка при постійному контакті або взаємодії за певний проміжок часу не впливає на здоров’я людини і не викликає небажаних наслідків у майбутніх поколінь.

ГДК - це максимальна концентрація домішок в атмосфері, віднесена до певного часу усереднення, що при періодичному впливі або протягом всього життя людини не має на неї і на навколишнє середовище в цілому прямого або непрямого впливу, включаючи віддалені наслідки.

Під прямим впливом розуміється нанесення організму людини тимчасової подразнюючої дії, що викликає відчуття запаху, кашель, головний біль. При нагромадженні в організмі шкідливих речовин вище певної дози можуть виникати патологічні зміни окремих органів або організму в цілому. Під непрямим впливом розуміються такі зміни в навколишньому середовищі, які, не маючи шкідливого впливу на живі організми, погіршують звичайні умови перебування: уражаються зелені насадження, збільшується число мрячних днів і т.д.

Гранично допустимі концентрації встановлюються головними санітарними інспекціями у законодавчому порядку або рекомендуються відповідними установами, комісіями на основі результатів комплексних наукових досліджень, лабораторних експериментів, а також відомостей, одержаних під час і після різних аварій на виробництвах, воєнних дій, природних катастроф з використанням тривалих медичних обстежень людей на шкідливих виробництвах (хімічні виробництва, АЕС, шахти, кар’єри, ливарні цехи). Були встановлені 2 норми ГДК, якими користуються і нині:

) максимально разова ГДК, яка викликає рефлекторні реакції (запах, тепло, світло тощо) внаслідок 20 хв. дії на людину;

) середньодобова ГДК, яка не має шкідливого впливу на людину у разі тривалої дії.

Нормативи ГДК у нашій країні єдині і обов’язкові для усіх підприємств і структур, незалежно від форм власності й підпорядкованості. Під час визначення ГДК враховують не лише ступінь впливу на здоров’я людини, але і їх дію на диких та свійських тварин, рослини, гриби, мікроорганізми й природні угруповання в цілому.

У данній роботі розглядається вплив на життя і здоров'я населення та на стан НПС діоксиду сірки, оксидів азоту та неорганічного пилу[2].

2. Вплив шкідливих речовин на організм людини та навколишнє природне середовище

2.1 Вплив діоксид сірки на організм людини та НПС

Діоксид сірки, або сірчистий ангідрид(сірчистий газ). Сірка потрапляє в атмосферу в результаті багатьох природних процесів, у тому числі випари бризок морської води, розвівання сірковмісних грунтів в аридных районах, емісії газів при виверженнях вулканів і виділення біогенного сірководня(Н2S).

Найбільш широко поширене з'єднання сірки - сірчистий ангідрид(SO2) - безбарвний газ, що утворюється при згоранні сірковмісних видів палива(в першу чергу вугілля і важких фракцій нафти), а також при різних виробничих процесах, наприклад плавці сульфідних руд.

Сірчистий газ особливо шкідливий для дерев, він призводить до хлорозу(пожовтінню або знебварвленню листя) і карликовості. У людини цей газ дратує верхні дихальні шляхи, оскільки легко розчиняється в слизі гортані і трахеї. Постійна дія сірчистого газу може викликати захворювання дихальної системи, що нагадує бронхіт. Сам по собі цей газ не завдає істотного збитку здоров'ю населення, але в атмосфері реагує з водяною парою з утворенням вторинного забрудника - сірчаної кислоти(Н2SО4).

Краплі кислоти переносяться на значні відстані і, потрапляючи в легені, сильно їх руйнують. Найбільш небезпечна форма забруднення повітря спостерігається при реакції сірчистого ангідриду із зваженими частками, що супроводжується утворенням солей сірчаної кислоти, які при диханні проникають в легені і там осідають.₂ (діоксид сірки) - безбарвний газ з гострим запахом. Токсична дія може виявлятися вже в малих концентраціях (20-30 мг/м3) і створює неприємний смак у роті, дратує слизові оболонки очей і дихальних шляхів Знижує опірність до респіраторних захворювань. При впливі на організм подразнює верхні дихальні шляхи, викликаючи запалення слизових оболонок носоглотки, бронхів. Високі концентрації оксиду сірки в повітрі викликають у людини задишку, можуть призвести до утрати свідомості. При надані першої медичної допомоги, постраждалого слід винести на свіже повітря, інгаляція киснем, промивання очей і носоглотки 2 відсотка розчином питної соди. Для захисту від парів оксиду сірки використовуються промислові протигази марки "У". Дегазують (знезаражують) його лугами, аміаком, гашеним вапном.

Поява SO₂ в атмосфері пов'язана, головним чином, із процесами опалення і промисловим виробництвом. Частина сполук сірки виділяється при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах.

Тому міста з розвинутою промисловістю найбільше піддаються такому забрудненню. Атоми кисню, що входять до складу молекул цього газу, мають високу реактивну здатність. Вони надають їм властивість легко вступати в хімічні реакції з молекулами, що утворюють структури клітин шкіри, і призводять, таким чином, до серйозних порушень у біохімічній рівновазі шкірного покриву. Двоокис сірки є причиною кислотних дощів.

Важливою екологічною проблемою стало випадання кислотних дощів. Щорічно при спалюванні палива в атмосферу надходить до 15 млн. т двоокису сірки, який, сполучаючись з водою, утворює слабкий розчин сірчаної кислоти, що разом з дощем випадає на землю. Кислотні дощі негативно впливають на людей, врожай, споруди і т. ін.

Ці дощі мають шкідливу дію на фактори навколишнього середовища:

. врожайність багатьох с/г культур знижується на 3-8% внаслідок ушкодження листя кислотами;

. кислі опади спричинюють вимивання з грунтів кальцію, калію та магнію, що веде до деградації флори і фауни;

. деградують і гинуть ліси;

. отруюється вода озер і ставків, у яких гине риба і численні види комах;

. зникнення комах у водоймах призводить до щезання птахів і тварин, які ними живляться;

. зникнення лісів у гірських районах зумовлює збільшення кількості гірських зсувів і селей;

. різко прискорюється руйнування памґятників архітектури, житлових будинків;

. вдихання людьми повітря, забрудненого кислотним туманом, спричинює захворювання дихальних шляхів, подразнення очей тощо.

2.2 Вплив діоксиду азоту на організм людини та НПС

Оксид азоту(I), що утворюється головним чином природним чином, нешкідливий для людини. Він є безбарвним газом із слабким запахом і солодкуватим смаком. Вдихання невеликих кількостей N2O призводить до притуплювання больової чутливості, внаслідок чого цей газ іноді в суміші з киснем застосовують для наркозу. У малих кількостях N2O викликає почуття сп'яніння(звідси назва "Звеселяючий газ"). Вдихання чистого N2O швидко викликає наркотичний стан і задуху.

Оксид азоту NO і діоксид азоту N2O в атмосфері зустрічаються разом, тому найчастіше оцінюють їх спільну дію на організм людини. Тільки поблизу від джерела викидів відзначається висока концентрація NO. При згоранні палива в автомобілях і в теплових електростанціях приблизно 90ксидов азоту утворюється у формі монооксиду азоту. Решта 10риходятся на діоксид азоту. Проте в ході хімічних реакцій значна частина NO перетворюється на N2O - набагато небезпечніше з'єднання. Монооксид азоту NO є безбарвним газом.

Він не дратує дихальні шляхи, і тому людина може його не відчути. При вдиханні NO, як і CO, зв'язується з гемоглобіном. При цьому утворюється нестійка нітрозосполука, яка швидко переходить в метгемоглобін, при цьому Fe2 переходить в Fe3 . Іон Fe3 не може оборотно зв'язувати O2 і таким чином виходить з процесу перенесення кисню. Концентрація метгемоглобіну в крові 60 - 70читается летальної. Але таке граничне значення може виникнути тільки в закритих приміщеннях, а на відкритому повітрі це неможливо.

У міру видалення від джерела викиду все більша кількість NO перетворюється на NO2 - бурий газ, що має характерний неприємний запах. Діоксид азоту сильно дратує слизові оболонки дихальних шляхів. Вдихання отруйної пари діоксиду азоту може привести до серйозного отруєння. Діоксид азоту викликає сенсорні, функціональні і патологічні ефекти. Розглянемо деякі з них. До сенсорних ефектів можна віднести нюхові і зорові реакції організму на дію NO2.

Навіть при малих концентраціях, що становлять всього 0,23 мг/м3, людина відчуває присутність цього газу. Ця концентрація є порогом виявлення діоксиду азоту. Проте здатність організму виявляти NO2 пропадає після 10 хвилин вдихання, але при цьому відчувається почуття сухості і першения в горлі. Хоча і ці ознаки зникають при тривалій дії газу в концентрації, в 15 разів що перевищує поріг виявлення. Таким чином, NO2 послабляє нюх.

Але діоксид азоту впливає не лише на нюх, але і послабляє нічний зір - здатність ока адаптуватися до темряви. Цей ефект же спостерігається при концентрації 0,14 мг/м3, що, відповідно, нижче порогу виявлення.

Функціональним ефектом, що викликається діоксидом азоту, є підвищений опір дихальних шляхів. Іншими словами, NO2 викликає збільшення зусиль, що витрачаються на дихання. Ця реакція спостерігалася у здорових людей при концентрації NO2 всього 0,056 мг/м3, що в чотири рази нижче порогу виявлення. А люди з хронічними захворюваннями легенів випробовують ускладненість дихання вже при концентрації 0,038 мг/м3.

Патологічні ефекти проявляються в тому, що NO2 робить людину сприйнятливішою до патогенам, що викликає хвороби дихальних шляхів. У людей, що піддалися дії високих концентрацій діоксиду азоту, частіше спостерігаються катар верхніх дихальних шляхів, бронхіти, круп і запалення легенів. Крім того, діоксид азоту сам по собі може стати причиною захворювань дихальних шляхів. Потрапляючи в організм людини, NO2 при контакті з вологою утворює азотисту і азотну кислоти, які роз'їдають стінки альвеол легенів.

При цьому стінки альвеол і кровоносних капілярів стають настільки проникними, що пропускають сироватку крові в порожнину легенів. У цій рідині розчиняється вдихуване повітря, утворюючи піну, що перешкоджає подальшому газообміну. Виникає набряк легенів, який частенько веде до летального кінця. Тривала дія оксидів азоту викликає розширення клітин в корінцях бронхів(тонких розгалуженнях повітряних шляхів альвеол), погіршення опірності легенів до бактерій, а також розширення альвеол.

Оксиди азоту NOx можуть впливати на рослини трьома шляхами:

·        прямим контактом з рослинами;

·        через кислотні опади, що утворюються в повітрі;

·        побічно - шляхом фотохімічного утворення таких окисників, як озон і ПАН.

Пряма дія NOx на рослини визначається візуально по пожовтінню або побурінню листя і голок, що відбувається в результаті окислення хлорофілу. Окислення жирних кислот в рослинах, що відбувається одночасно з окисленням хлорофілу, крім того, призводить до руйнування мембран і некрозу. Що утворюється при цьому в клітинах азотиста кислота чинить мутагенну дію. Негативна біологічна дія NOx на рослини проявляється в знебварвленні листя, в'яненні квіток, припиненні плодоносіння і зростання.

Така дія пояснюється утворенням кислот при розчиненні оксидів азоту в міжклітинній і внутрішньоклітинній рідинах.

Ботаніки вважають, що первинні симптоми ушкодження рослин оксидами азоту проявляються у безладному поширенні знебарвлювальних плям.

2.3 Вплив неорганічного пилу на організм людини та НПС

атмосферний повітря діоксид сірка

Неорганічний пил - це зола, що відноситься з тягою, вуличний пил( частки розміром приблизно 100 мкм) і дрібні частки сажі, розмір яких складає долі мікрометра. Найбільш шкідливою складовою частиною димових газів в промислових районах є продукти згорання сірки.

Небезпека шкідливої дії пилу на організм людини залежить від її походження, форми і розміру часток і хімічного складу. Особливо шкідливий неорганічний пил, що містить незграбні частки з гострими різальними гранями. Такий пил викликає мікроскопічні порізи слизових оболонок, що може привести до інфекційних захворювань.

За природою утворення пилу діляться на дві групи: органічну і неорганічну. У групу неорганічних пылей входять пил металів і їх оксидів, різних мінералів, неорганічних солей і інших хімічних сполук. Від походження пилу залежить також її хімічний склад, питома вага і ряд інших властивостей.

В повітрі робочих приміщень переважають в основному дрібні частки пилу розміром до 10 мк, причому основна маса часток має розміри менше 2 мк. Дрібніші частки має неорганічний пил.

Пил і дія хімікатів спричиняють за собою підвищений ризик респіраторних симптомів і захворювань, який варіюється залежно від місцевих умов і оброблюваних культур. Наприклад, в сухому кліматі неорганічний пил викликає хронічний бронхіт і захворювання легенів.

Характер дії на пилі залежить від ряду чинників : форми порошинок, її дисперсності, хімічного складу. Дисперсність грає велику роль при гігієнічній оцінці пилу. Розмір запорошених часток істотно впливає на тривалість перебування їх в зваженому стані в повітрі, глибину проникнення в дихальні шляхи, фізико-хімічну активність і інші властивості. Пил має здатність утримуватися довгий час в зваженому стані. У спокійному повітрі значно швидко осідають порошинки розміром 10 мкм і більше.

Порошинки розміром менше 10 мкм осідають повільно і разом з вдихуваним повітрям потрапляють на слизову оболонку дихальних шляхів і частково осідають там. А порошинки розміром до 5 мкм потрапляють в легені, Частки пилу розміром менше 0.1 мкм більшою мірою видаляються з легенів разом з повітрям, що видихається, більші порошинки віддаляються повільно і накопичуються в легенях, приводячи їх до поразки. У розвитку патологічних змін в організмі людини велике значення має як хімічний склад пилу, так і кількість, що міститься в повітрі.

При попаданні пилу в легені розвивається захворювання, що носить загальну назву - пневмоконіоз. Суть цього захворювання полягає в розвитку фіброзу, тобто в заміщенні легеневої тканини сполучною тканиною.

Проявляється він не відразу, а через 5 − 10, іноді через 15 років роботи, пов'язаної з вдиханням пилу кремнезему. Тяжкість захворювання ще посилюється тим, що воно робить вплив на організм в цілому(порушення серцево-судинної системи, центральної нервової системи та ін.). При тривалому вдиханні пилу може спостерігатися також поразка верхніх дихальних шляхів(катар, бронхіт, бронхіальна астма). Пил, осідаючи на шкірі і слизових оболонках очей, може викликати їх роздратування і запальні процеси(екзема і тому подібне).

При попаданні на шкіру порошинки можуть викликати закупорку сальних і потових залоз, а отже, порушити нормальну діяльність шкіри. Тверді порошинки з гострими краями можуть викликати травми очей, шкіри і верхніх дихальних шляхів.

3. Визначення розміру ризику скорочення тривалості життя

Реальні життєві ситуації нерідко не дозволяють ретельно керуватися гранично - допустимими концентраціями (ГДК) шкідливих речовин у повітрі, особливо якщо мова йде про час, який проводять за межами трудового процесу (за цими межами людина проводить велику частину свою життя).

Внаслідок цього виникає ризик скорочення тривалості життя за рахунок захворювань, оскільки фактичне забруднення атмосферного повітря у визначені періоди часу перевищує ГДК_с.с (середньодобова). Зрозуміло, що ступінь ризику буде визначатися акумулятивністю, концентрацією, токсичними показниками, конкретним набором шкідливих речовин - забруднювачів; при цьому визначення рівня ризику є важливим при аналізі небезпеки захворювання, яке скорочує тривалість життя.

3.1 Порядок розрахунку ризику скорочення життя під впливом забруднюючих речовин атмосферного повітря

У випадку забруднення атмосферного повітря першим кроком до визначення розміру концентрації, яка перевищує гранично припустимий рівень, яким є ГДК_с.с кожної речовини забруднювача, спроможної призвести до скорочення тривалості життя на визначений період часу.

Приступаючи до розгляду ризику скорочення тривалості житія, доцільно застосовувати два поняття: узвичаєна умовно-розрахункова тривалість життя , яка дорівнює 100 рокам, а також середня тривалість життя у сформованих природних умовах, обумовлена для населення країн і регіонів шляхом зіставлення статистичних розподілів виживання до визначеною віку. Середня тривалість життя коливається, і в даний час складає 0,6-0,8 від умовно розрахункової. Зазначені обставини роблять доцільним при визначенні розміру ризику скорочення тривалості життя в умовах підвищеного забруднення повітря враховувати імовірність смерті і виживання на визначеному році життя (тобто їхні статистичні розподіли)[7].

При оцінці впливу забруднюючих повітря шкідливих речовин враховуються функціональні і патоморфологічні зміни в організмі людини, а також урахування адитивності їхньої дії.

Для цього визначають так звані діючі концентрації (ефективні, токсичні), а також граничні концентрації. Перші викликають ознаки інтоксикації організму, при других - прояви дії шкідливих речовин знаходяться на грані фізіологічних змін і патологічних явиш. У другому випадку для визначення скорочення тривалості життя використовується ГДК_с.с.

Звичайно вважають, що такою питомою концентрацією є відношення середньої смертельної концентрації шкідливої речовини у повітрі до умовно-розрахункової тривалості життя 100 років:

К_забр. = ЛК₅₀ /365 *100 , (2.1)

де ЛК₅₀ - летальна доза;

100 - умовно-розрахункова тривалість життя, діб.

Далі визначається скорочення тривалості життя (СВЖ_забр.) як відношення фактичної концентрації шкідливої речовини (яка аналізується) до питомої. При цьому треба враховувати ступінь імовірності (Q_факт.) проживання людини визначеного віку в умовах зазначеної фактичної концентрації:

СПЖ = Q_факт.*К_факт./К_забр. , (2.2)

де Q_факт - імовірність перебування мешканця в умовах забрудненого атмосферного повітря;розраховується за формулою:

Q_факт. = (Т ) * t / 100* 24, (2.3)

де Т - тривалість життя, років;- час перебування в умовах забрудненого повітря, годин;

- умовно-розрахункова тривалість життя, років;

- тривалість доби в годинах.

К_факт. - фактична концентрація забруднювальної речовини, мг/м³.

Далі перевіряємо яку дію мають забруднювальні речовини, які розглядаються. За умов адитивності чи потенційності дії СВЖ речовин сумуються.

Після цього визначається ризик скорочення тривалості життя внаслідок забруднення атмосферного повітря:

спж_забр. = СПЖ_забр /100 365 (2.4)

Далі будуються графіки залежності СВЖ = f (t) і R_свж F (t).

Тут СВЖ_забр є функцією ступеня токсичності шкідливої речовини та її концентрацій в атмосферному повітрі, які обумовлені природними або антропогенними джерелами. Аналогічний підхід може бути застосований і у випадку токсичної домішки у воді, ґрунті і т.п.

Якщо при цьому виникає рівень концентрації, який перевищує ГДК_с.с і набуває стійкий незворотний характер, то це вказує на те, що СПЖ_забр.. стає постійним екологічним чинником і буде діяти в напрямку збільшення СПЖ_пр, впливаючи на статистику повного періоду життя населення, що є основою визначення СПЖ_пр.

Слід зазначити, що токсична дія шкідливих речовин, які надходять в організм у процесі дихання, за інших рівних умов, на декілька порядків вище, ніж при споживанні води і їжі, які забруднені ними , через полегшене транспортування їх у плазму крові.

Граничні значення Rспж_забр. визначають на основі результатів токсикологічних досліджень. Прийнятний ризик, який дорівнює 10-6, має місце при концентраціях у межах ГДК_с.с, а ризик, який дорівнює 1 (скорочення життя на 100 років) - при ЛК₅₀.

Визначення ризику для жителів регіону в зв'язку з забрудненням атмосферного повітря (як у розрахунковому робочому режимі, так і у випадку аварій) є необхідним при проектуванні будь-яких промислових об'єктів, особливо хімічних, металургійних і нафтохімічних. У результаті виникає можливість побудови на карті місцевості майбутньої забудови ліній ізоризику Rспжз_забр. з урахуванням токсичності всіх інгредієнтів пилегазових викидів в атмосферне повітря, а також троянд вітрів, висоти розташування джерел, і обсягу викидів. Висока трудоємність побудови таких схем і карт потребує ведення моніторингу і використання відповідних програм для комп'ютерного визначення розміру ризику [7].

3.2 Визначення величини ризику

. Розраховуємо ризик скорочення тривалості життя в умовах забруднення атмосферного повітря. За умови, що мешканець зони добровільного відселення з 20 років на протязі 2 годин знаходиться в умовах атмосферного повітря. Функціонування підприємства і створення автотранспортної системи викликало періодичне підвищення загазованості атмосфери.

Дані розрахунки проводилися згідно з вихідною інформацією, яка надається табл. 2.1.

Таблиця 2.1 - Вихідні дані

Визначаємо питому концентрацію кожного з забруднювачів згідно з формулою (2.1):

К_забр SO₂ = ЛК₅₀ SO₂/36500 = 5000/36500 = 0,137 мг/(м³*діб)

К_забр NO₂=ЛК₅₀ NO₂/36500=25000/36500=0,68 мг/(м³*діб)

К_забр н.п.=ЛК₅₀н.п./36500=50000/36500=1,37 мг/(м³*діб)

Розраховуємо імовірність перебування людини в забрудненому повітряному середовищі за формулою для 2 та 24 годин (2.3):

Q_факт= ((100-20)/100)*(2/24) = 0,066_факт= ((100-20)/100)*(24/24) = 0,8

Визначаємо скорочення тривалості життя від впливу кожного з забруднювачів згідно з формулою (2.2). Оскільки деякі наші речовини(SO₂ і NO₂) володіють ефектом сумації, то для розрахунку ризику для цих речовин необхідно у формулі 2.4 СВЖ_забр замінити на СВЖ_сум для двох речовин. Результати розрахунків представлені в таблиці 2.2, 2.3, 2.4 та таблиці 2.5.

Таблиця 2.2 - Результати розрахунку середньої втрати життя (СВЖ) та ризику (без ефекту сумації) для SO₂

Таблиця 2.3 - Результати розрахунку середньої втрати життя (СВЖ) та ризику (без ефекту сумації) для NO₂

Таблиця 2.4 - Результати розрахунку середньої втрати життя (СВЖ) та ризику для неорганічного пилу

Продовження таблиці 2.4

Таблиця 2.5 - Розрахунок ризику скорочення тривалості життя з урахуванням ефекту сумації SO₂ та NO₂

По результатам розрахунків були побудовані графіки залежності для місяців: січень та лютий. Графіки залежності СПЖ від часу перебування в умовах забрудненого повітря протягом 5 та 24 годин з урахуванням ефекту сумації для кожної з речовин ( для місяців окремо) представлені на рис.2.1 та 2.2 відповідно.

Рисунок 2.1 - Залежність СПЖ від часу перебування в умовах забрудненого повітря протягом 5 та 24 годин з урахуванням ефекту сумації для січня.

Рисунок 2.1 - Залежність СПЖ від часу перебування в умовах забрудненого повітря протягом 5 та 24 годин з урахуванням ефекту сумації для лютого.

Графіки залежності величини ризику від часу перебування на забрудненому повітрі протягом 5 та 24 годин, також з урахування ефекту сумації даних речовин (для січня і лютого відповідно) представлені на рис.2.3 та 2.4.

Рисунок 2.3 - Залежність величини ризику від часу перебування на забрудненому повітрі протягом 5 та 24 годин, також з урахування ефекту сумації для січня.

Рисунок 2.3 - Залежність величини ризику від часу перебування на забрудненому повітрі протягом 5 та 24 годин, також з урахування ефекту сумації для лютого.Графіки залежності СПЖ від часу перебування в умовах забрудненого повітря протягом 5 та 24 годин (для цілого року) з урахуванням ефекту сумації для кожної з речовин представлені на рис.2.5 та 2.6 відповідно.

Рисунок 2.5 - Залежність СПЖ від часу перебування в умовах забрудненого повітря протягом 5 годин за цілий рік

Рисунок 2.6 - Залежність СПЖ від часу перебування в умовах забрудненого повітря протягом 24 годин за цілий рік

Графіки розподілу ризику від перебування на забрудненому повітрі протягом 5 та 24 годин відповідно (для цілого року) з урахуванням сумації ЅО2 та NO2 представлені на рис.2.7 та 2.8 відповідно.

Рисунок 2.7 - Розподіл ризику від перебування на забрудненому повітрі протягом 5 годин за цілий рік

Рисунок 2.8 - Розподіл ризику від перебування на забрудненому повітрі протягом 24 годин за цілий рік

Аналіз графіку залежності СПЖ від часу перебування в умовах забрудненого повітря домішками ЅО₂ та NO₂ за місяць січень (рис.2.1)дає змогу зробити висновок, що залежність є прямо пропорційною. Це означає, що зі збільшенням часу перебування в умовах забрудненого повітря збільшується і показник скорочення тривалості життя. При цьому вклад газу SO₂ в СПЖ є більшим. Але, виходячи з того, що ці речовини володіють ефектом сумації, їх спільний вплив на СПЖ має більші показники і більш негативні наслідки. Аналогічна ситуація спостерігається і для лютого (рис.2.2).Аналіз графіку залежності ризику СПЖ від часу (рис.2.3) робиться відносно лінії значення ризику СПЖ 1*10^-6, вище якої умови середовища вважаються небезпечними, а нижче - допустимими. Знаходиться точка перетину цієї лінії з графіком залежності ризику СПЖ від часу. У даному випадку це точка, що відповідає значенню часу - 3,8 години (з урахуванням ефекту сумації) для січня і 3,5 години для лютого. Отже, перебування в умовах повітря, забрудненого газами ЅО₂ та NO₂ є безпечним лише протягом 3,8 годин в січні і 3,5 годин в лютому.

Аналіз графіків розподілу ризику СПЖ по місяцях відповідно 5-ти та 24-годинного перебування на "забрудненому" повітрі показує, що найбільш небезпечними умови середовища спостерігалися у лютому, а найбільш безпечними - у жовтні, які були відповідно найбільшими та найменшими за рік. Такі значення можуть бути пов'язані зі зміною кліматичних умов, а саме у лютому, різке зниження температури, призводить до інтенсивного викиду забруднюючих речовин в атмосферне повітря, через централізовану систему опалення міста, а інтенсивність дощових опадів у жовтні призводить до зниження концентрацій забруднюючих речовин, шляхом їх "змивання".

Аналіз графіків розподілу ризику від перебування на забрудненому повітрі протягом 5 та 24 годин (рис. 2.7 та рис. 2.8 відповідно), доводить, що перебування в умовах повітря, забрудненого газами ЅО₂ та NO₂ на протязі цілого року є небезпечним, особливо, враховуючи ефект сумації, яким володіють дані забруднюючі речовини.

Виходячи з даного варіанту, можна зробити висновок, що проживання людиною в таких умовах, на протязі років може призвести до небажаних негативних наслідків у зв’язку з впливом забруднюючих речовин в атмосферному повітрі, на стан здоров'я людини.

3.3 Порядок розрахунку та розрахунок ризику від негативного екологічного впливу водного транспорту

Використання методів теорії ризику потребує аналізу даних по теоретичним, фактичним, допустимим частотам і наслідкам відказів; заміни невиправданого ризику на економічно і екологічно обґрунтований з урахуванням всіх видів небезпеки ризику.

Для ситуацій з переломами корпусів ризик в абсолютному вигляді ( в грошовій формі ) може бути сформульований так:

 = ) (2.5)

де і - індекс категорії небезпеки, яка впливає на корпус судна небезпеки:

- перелом під час вантажної операції;

- перелом під час посадки на мілину;

- перелом при порушенні непроникненості корпуса;

- перелом під час ремонтних операцій.

k - індекс наслідку:

- ремонт конструкцій;

- шкода здоровю екіпажу;

- збитки від забруднення навколишнього середовища;

- втрата вантажу;

- втрата експлуатаційного часу.

Р_і - імовірність перелому при впливі і-ої небезпеки;

 - ваговий коефіцієнт к-го наслідку при впливі і-ої небезпеки в межах від 0 до 1,0;

С_к - грошова оцінка к-го наслідку.

В таблиці 2.5 наведені експертні оцінки величини вагового коефіцієнту к-го наслідку при впливі і-ої небезпеки. Указані величини отримані на основі раніш одержаних імовірностей й умовних оцінок наслідків, зокрема враховані рівні наслідків, визначені для кожної небезпеки. При визначені для збитків навколишньому середовищі врахована частота перевозок по річці Рейн небезпечних вантажів.

Таблиця 2.5 - Ваговий коефіцієнт к-го наслідку при впливі і-ої небезпеки

В таблиці 2.6 наведені результати розрахунку вартості наслідків переломів корпусів для несамохідних суден з небезпечними вантажами[7].

В таблиці 2.7 наведені результати розрахунку абсолютної величини річного ризику при переломах корпусів несамохідних суден системи ДМР з небезпечними вантажами.

Таблиця 2.6 - Вартість в дол.. США наслідків переломів для несамохідних суден з небезпечними вантажами

Таблиця 2.7 - Розрахунок ризику, дол.. США при переломах несамохідних суден системи ДМР з небезпечними вантажами

Загальна сума страхування життя людини складає 33,2 дол. США за рік. Враховуючи, що механік знаходиться на кораблі тільки 7 місяців, сума страхування життя дорівнює 33,2/12*7 = 19,4 дол. США.

Висновки

В курсовому проекті були розраховані: питомі концентрації кожного з забруднювачів, Кзабр SO2 - 0,137 мг/(м3*діб) Кзабр NO2 - 0,68 мг/(м3*діб), розрахована імовірність перебування людини в забрудненому повітряному середовищі для 5 та 24 годин: Qфакт - 0,131, Qфакт - 0,63 відповідно.

Також були розраховані значення скорочення тривалості життя та ризик скорочення тривалості життя в умовах, якщо повітря забруднене викидами підприємства, а саме ЅО₂ та NO₂, результати розрахунків занесені в таблиці 2.2 та 2.3 відповідно. Згідно з результатів розрахунків були побудовані: графіки залежності СПЖ та R від часу перебування в умовах забрудненого повітря протягом 5 та 24 годин з урахуванням ефекту сумації для січня і лютого, графіки залежності СПЖ та R від часу перебування в умовах забрудненого повітря протягом 5 та 24 годин за цілий рік.

Виходячи з аналізу графіків, перебування людини в таких умовах є безпечними протягом не більш ніж 3,5 години у той час, як фактично людина перебуває в таких умовах 5 годин. Отже, необхідно прийняти певні міри, наприклад, зменшити час перебування, рекомендувати встановити більш сильні і вдосконалені очисні газоочисні установки, якщо це можливо - переглянути технологічний процес, використовувати більш якісну сировину з меншим вмістом у ній сірки. Також була розрахована сума страхування життя від негативного екологічного впливу водного транспорту, яка склала 19,4 дол. США.

Перелік посилань

.          В.А. Кузьмина Екологічна безпека: Конспект лекцій. - Одеса: ТЕС, 2012. - 150 с.

2.      Кучерявий В.П. Екологія. - Львів: Світ, 2000. -500 с.

.        Журавлев В.Ф. Токсикология радиоактивніх веществ. - М.: Энергоиздат, 1990.

.        Іванов В. И. Курс дозиметрії. - М.: Атомиздат, 1978

.        Шаніна Т. П. Техноекологія.-Конспект лекцій,ОДЕКУ,2005-205с.

.        Гейнрих Д., Гегрт М. Экология: Москва, "Рыбари", 2003-288с.

7.        Екологічна безпека. Збірник методичних вказівок до практичних робіт з дисципліни "Екологічна безпека"/ А.Л. Цикало, В.А. Кузьміна. - Одеса, ОДЕКУ, 2005 р. - 49 с.

Хижняк М.І., Нагорна А.М. Здоровя людини та екологія. - К., 2000.

Кучерявий В. П. Екологія: Підручник для студ. вуз. - Львів: Світ, 2000. - 499 с.

. Бойчук Ю. Д. Екологія і охорона навколишнього середовища: Навчальний посібник. -Суми: Університетська книга, 2002. -283 с.

. Джигирей В. С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навчальний посібник для студ. вуз. -К.: Знання, 2004. -309 с.