Проблемы загрязнения атмосферы города Борисоглебска

I.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Источники загрязнения атмосферы

1.2 Анализ антропогенного загрязнения воздушной среды в России

II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

IV. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ИССЛЕДОВАНИЯ В УЧЕБНО — ВОСПИТАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ ШКОЛЫ

ВЫВОДЫ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Жизнь начинается с дыхания и заканчивается с его прекращением. Человек может отказаться от приёма недоброкачественной пищи, не пить загрязнённую воду, но не дышать он не может. Стремительный рост численности человечества и его научно-технической вооружённости в корне изменили ситуацию на Земле. Современная цивилизация осуществляет невиданное воздействие на природу. Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное воздействие на людей, животных, растения, почву, здания, сооружения, снижает прозрачность атмосферы, повышает влажность воздуха, увеличивает число дней с туманами и т. д. [27, 30, 32, 34, 51, 52] .

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них — газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете [17,5,21] .

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Многие современные техногенные вещества при попадании в атмосферу представляют собой немалую угрозу для жизни человека. Они наносят большой ущерб здоровью людей и живой природе. Некоторые из этих веществ могут переноситься ветрами на большие расстояния. Для них не существует границ государств, вследствие чего данная проблема является международной [6,22,23 45, 47] .

Загрязнение атмосферного воздуха — одна из самых важных экологических проблем в мире. В своих исследованиях ее затрагивали ученые — экологи: Ю.В. Новиков[35], Пономарева И. Н., И. Ф. Реймерс [40], В. А. Ситаров М.Б. Cлавин [42], АС. Степановских [46], Яблоков и др. Если употребление загрязненной воды можно ограничить путем ее дополнительной домашней очистки, то от вдыхания не чистого воздуха уберечься нельзя. В Воронежской области эту проблему затрагивали в своих работах Л. В. Дорогань [16], О. П. Негробов, В. С. Маликов [26], С. В. Милашова и другие.

Новизна исследования заключается в том, что впервые проведен сравнительный анализ в отношении состояния атмосферного воздуха города Борисоглебска и общей заболеваемости населения г. Борисоглебска/

Актуальность данной проблемы привела к выбору темы исследования:

«Проблемы загрязнения атмосферы города Борисоглебска».

Цель работы — изучить экологические проблемы загрязнения воздуха города Борисоглебска.

Задачи исследования:

1. Провести анализ теоретических исследований по данной проблеме.

2. Изучить и проанализировать состояние атмосферного воздуха города Борисоглебска.

3. Провести анализ заболеваний населения г. Борисоглебска.

4. Провести сравнительный анализ между состоянием атмосферы и состоянием здоровья населения г. Борисоглебска.

5. Подготовить методические рекомендации к проведению уроков биологии с использованием материалов исследования.

База исследования: атмосфера г. Борисоглебска

Практическая значимость исследования:

Заключается в возможности информированности населения и администрации г. Борисоглебска об экологическом состоянии атмосферного воздуха с целью обеспечения экологической безопасности.

Разработка практических рекомендаций по улучшению экологии г. Борисоглебска (например, ужесточить контроль за выбросами в атмосферу загрязняющих веществ, увеличить количество зеленых насаждений в городе).

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Источники загрязнения атмосферы

Атмосфера — газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водных паров и пыли.

Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон и углекислый газ.

Любые изменения состава рассматриваются как загрязнение атмосферы. Вещества-загрязнители бывают трех видов: аэрозоли, газы и пыль. К основным загрязнителям атмосферы относятся углекислый газ, оксид углерода, диоксиды серы и азота, а также малые газовые составляющие, способные оказывать влияние на температурный режим тропосферы: диоксид азота, фреоны, метан и тропосферный озон. Основной вклад в высокий уровень загрязнения воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройиндустрии, энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, а в некоторых городах и котельные [11, 24].

У стоков раскрытия экологических проблем современности такие ученые как: В. И. Вернадский, Н. Н. Моисеев, Ревель П., Ревель Ч [39], И. Ф. Реймерс [40], Н. М. Мамедов, И. Т. Суравегина.

Проблему глобального загрязнения атмосферы поднимали в своих работах ученые экологи — В. И. Данилов — Данильян [13, 14], Н. А. Гладков [8], Н. И. Николайкин [34], А. С. Степановских [46], А. В. Яблоков [54], Ю. Л. Хотунцев [48, 49] и др.

Загрязнение атмосферы может иметь естественное (природное) и искусственное (антропогенное) происхождение (рис. 1).

Рис. 1. Источники загрязнения атмосферы [46]

Источники антропогенного загрязнения атмосферы — источники загрязнения атмосферы, обусловленные деятельностью человека.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека — диоксид серы (SO₂), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых — формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России (таблица 1).

Таблица 1. Выбросы в атмосферу главных загрязнителей в мире (1990 г.) и в России (1991 г.)

В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), далее предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранспорт, предприятия цветной металлургии и производство стройматериалов (таблицу2).

Таблица 2. Содержание основных загрязнителей, выбрасываемых в атмосферу (в %)

Роль различных отраслей хозяйства в загрязнении атмосферы в развитых промышленных странах Запада несколько иная. Так, например, основное количество выбросов вредных веществ в США, Великобритании и ФРГ приходится на автотранспорт (50—60%), тогда как на долю теплоэнергетики значительно меньше, всего 16—20%.

Тепловые и атомные электростанции. Котельные установки. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует до 20 тыс. т. угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO₂ и SO₃, 120— 140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.

Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологичное газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.

Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) — радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы — отопительная система жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали, в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ.

Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии при переработке свинцово-цинковых, медных, сульфидных руд, при производстве алюминия и др.

Химическое производство. Выбросы этой отрасли, хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека и всей биоты. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота, хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).

Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего, в крупных городах. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений — бенз (а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина).

Наибольшее количество вредных веществ в составе отработавших газов образуется при не отрегулированной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет снизить их количество в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработки минерального сырья, на нефтеи газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, распыление пестицидов и т. д.

«Каждый житель Земли — это и потенциальная жертва стратегических (трансграничных) загрязнений». Под трансграничными загрязнениями понимают загрязнения, перенесенные с территории одной страны на площадь другой. Только в 1994 г. на европейскую часть России из-за невыгодного ее географического положения выпало 1204 тыс. т. соединений серы от Украины, Германии, Польши и других стран. В то же время в других странах от российских источников загрязнения выпало только 190 тыс. т. серы, т. е. в 6,3 раза меньше.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива [2, 11,].

Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

1) оксид углерода — получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы, и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта;

2) сернистый ангидрид — выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн. т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах;

3) Серный ангидрид — образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ан гидрида;

4) сероводород и сероуглерод — поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида;

5) оксиды азота — основными источниками выброса являются предприятия, производящие; азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.;

6) соединения фтора — источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений — фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

7) соединения хлора — поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.

В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на I т. предельного чугуна выделяется кроме 2,7 кг сернистого газа и 4,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников на территории России составляет около 22 — 25 млн. т. в год [2, 11,13, 22] .

Аэрозоли — это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 11−51мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 км³ пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. [2, 22] .

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже — оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы — искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (1250−300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 12 тыс.куб.м. условного оксида углерода и более 1150 т. пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды — насыщенные и ненасыщенные. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха [1,15, 24] .

Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия — расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана. Он представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота — в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги — нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем [2, 15] .

В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов, тепловозов и самолетов.

Ведущую роль в загрязнении воздушного бассейна играет автомобильный транспорт, вклад которого составляет более 70%. Начиная с 1995 г. и по настоящее время в Воронежской области наблюдается резкий рост численности автотранспорта, в результате уровень выбросов достиг прежних значений. При этом наблюдается устойчивая тенденция увеличения загрязнения атмосферного воздуха в городах и промышленных центрах области из-за перегруженности автомагистралей, неправильной организации транспортных потоков и, как следствие, возросшего количества вынужденных остановок и работы автомашин на холостых оборотах, которые дают максимальные выбросы при сжигании топлива .

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью (из диапазона наиболее экономичных). Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота — при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.

Несмотря на то что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО, HnCm, NОx, выбрасывают не более, чем бензиновые, они существенно больше выбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего углерода), который к тому же обладает неприятным запахом создаваемым некоторыми несгоревшими углеводородами). В сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют среду, но и воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем бензиновые.

Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ двигателями самолетов сравнительно невелик (для города, страны), в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад в загрязнение среды. К тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительное количество примесей в аэропорту выбрасывают и наземные передвижные средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили.

1.2 Анализ антропогенного загрязнения воздушной среды в России

На уровне регионов России проблему и мониторинг загрязнения атмосферного воздуха изучали ученые — экологи: А. Д. Данилов [12], Д. О. Горлик [10], Н. М. Берлянд, П. Бертокс Б. В. Виноградов [5], В. А. Ковда в. п. Бондарев. Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха осуществляется во многих городах России. Наблюдения за качеством воздуха в России проводятся в 251 городе, на 696 станциях, из них регулярные наблюдения Росгидромета выполнялись в 229 городах на 629 станциях. Ежегодный мониторинг фиксируются в отчетах специальных служб [6,9,17,18,19, 50].

Влияние загрязнения атмосферы на здоровье населения отражены в работах: Э. Ю. Безуглой Дж. Ленихена В. А. Красилова В.А. Н. Н. Мельникова Д.Х. Медоуз, Д. Г. Тагдиси [44]

По Борисоглебскому району анализ загрязнения атмосферы проводится «Центром гигиены и эпидемиологии в Воронежской области».

Наблюдения за качеством воздуха в России проводятся в 251 городе, на 696 станциях, из них регулярные наблюдения Росгидромета выполнялись в 229 городах на 629 станциях.

Для характеристики качества воздуха используются показатели [11]:

· ИЗА — комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций. Показатель характеризует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха;

СИ — наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК. Она определяется по данным наблюдений на станции за одной примесью или на всех станциях рассматриваемой территории за всеми примесями за месяц или за год. В тексте приведено количество городов, в которых СИ > 5 или СИ > 10.

В соответствии с существующими методами оценки уровень загрязнения считается повышенным при ИЗА от 5 до 6, СИ < 5; высоким при ИЗА от 7 до 13, СИ от 5 до 10; очень высоким при ИЗА, равном или больше 14, СИ > 10.

В соответствии с существующими методами оценки уровень загрязнения считается повышенным при ИЗА от 5 до 6, СИ<5; высоким при ИЗА от 7 до 13, СИ от 5 до 10; очень высоким при ИЗА, равном или больше 14, СИ>10.

Приоритетный список городов с очень высоким уровнем загрязнения воздуха, для которых комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) равен или выше 14, в 2007 г. включает 38 городов (табл. 3) с общим числом жителей в них 14,9 млн. чел. В 2006 г. в подобный список вошли 36 городов с населением 14 млн. чел.

антропогенный загрязнение атмосфера здоровье Таблица 3. Приоритетный список городов с наибольшим уровнем загрязнения воздуха в 2007 г.

Примечание: Ф — формальдегид, ВВ — взвешенные вещества, БП — бенз (а)пирен, HF — фторид водорода, NO — оксид азота, NO₂ — диоксид азота, CS₂ — сероуглерод, NH₃ — аммиак, HCl — хлористый водород; ЭБ — этилбензол.

* - по данным многолетнего мониторинга и данным о выбросах загрязняющих веществ.

Города Приоритетного списка не ранжируются по степени загрязнения атмосферы.

По сравнению с 2006 г. из списка исключены 9 населенных пунктов: Волгодонск, пос. Восточный, Златоуст, Казань, Калининград, Комсомольск-на-Амуре, Краснотурьинск, Нижнекамск, Рязань. Вновь включены в Приоритетный список 2007 г. 11 городов: Барнаул, Белоярский, Карабаш, Красноярск, Минусинск, Новокуйбышевск, Пермь, Петровск-Забайкальский, Соликамск, Ставрополь, Уссурийск. Почти во всех этих городах очень высокий уровень загрязнения атмосферы связан со значительными концентрациями бенз (а)пирена и формальдегида, в 22 — диоксида азота, в 13 — взвешенных веществ, в 5 — фенола. В Приоритетный список вошли 10 городов с предприятиями цветной и черной металлургии, 7 — с предприятиями химии и нефтехимии, добычи и транспортировки нефтепродуктов, многие города топливно-энергетического комплекса. В Волгограде, Карабаше, Первоуральске и Челябинске очень высокий уровень загрязнения воздуха определяют повышенные концентрации фторида водорода, связанные с выбросами металлургических предприятий.

В 135 городах Российской Федерации (55% городского населения) уровень загрязнения воздуха характеризуется как высокий и очень высокий. В Красноярском крае, Иркутской, Оренбургской, Ростовской, Самарской, Свердловской областях имеется 5−7 городов с таким уровнем загрязнения воздуха, в Пермском крае и Сахалинской области — 4 города (табл. 1.2). В 34 субъектах Российской Федерации, где наблюдения проводятся только в 1−3 городах, в каждом из них наблюдается высокий и очень высокий уровень загрязнения воздуха.

В 38 субъектах Российской Федерации более 55% городского населения находится под воздействием высокого и очень высокого загрязнения воздуха, из них в 6 (Москва и Санкт-Петербург, Камчатский край, Новосибирская, Омская, Оренбургская области) — 75% и более численности городского населения. В Башкортостане, Оренбургской и Самарской областях, Ханты-Мансийском автономном округе — Югра такие уровни загрязнения атмосферного воздуха связаны, в основном, с деятельностью нефтегазодобычи, переработки сырья, в Свердловской области — с выбросами металлургических предприятий.

В 210 городах России средняя за год концентрация одного или нескольких веществ превышает ПДК (Q > 1 ПДК). В республиках Башкортостан и Саха (Якутия), Красноярском и Приморском краях, Ленинградской, Новосибирской, Оренбургской, Ростовской, Самарской, Сахалинской, Свердловской и Читинской областях, Ханты-Мансийском автономном округе — Югра имеется 5−7 таких городов, в Московской области — 9, в Иркутской области — 13 (таблица 4).

Таблица 4. Характеристики уровня загрязнения воздуха в субъектах Российской Федерации в 2007 г. 17]

Примечание: * - по данным многолетнего мониторинга и данным о выбросах загрязняющих веществ.

Выделены регионы, в которых 75% и более городского населения испытывают воздействие высокого и очень высокого уровня загрязнения воздуха.

Во многих субъектах Российской Федерации есть города, в которых максимальная концентрация какого-либо вещества в течение года превышала 10 ПДК (СИ > 10). Всего в Российской Федерации таких городов 30 с населением 11,7 млн. чел (таблица 5).

Таблица 5. Список городов с максимальными концентрациями загрязняющих веществ 10 ПДК и более в атмосферном воздухе в 2007 г.

Примечание:

Приведены наибольшие разовые концентрации примеси, деленные на максимально разовую ПДК.

Приведена наибольшая из среднесуточных концентраций, деленная на максимально разовую ПДК.

Приведены среднесуточные (среднегодовые) концентрации, деленные на среднесуточные ПДК.

Приведены среднемесячные концентрации, деленные на среднесуточные ПДК.

Приведена максимальная из разовых концентрация, деленная на ПДКм.р. леса.

Средние и средние из максимальных концентрации основных загрязняющих веществ, полученные по данным регулярных наблюдений, превышены: по пыли — в 226 городах, диоксиду азота — в 240, оксиду азота — 133, диоксиду серы — 231, оксиду углерода — 206, по бенз (а)пирену — в 166 городах.

Данные наблюдений показывают, что уровень загрязнения атмосферы остается высоким. В 67% городов (135 городов), где оценен уровень загрязнения, степень загрязнения воздуха очень высокая и высокая (рис. 1) и в 20% городов — низкая.

В городах с высоким и очень высоким уровнем загрязнения атмосферы проживает 58 млн. чел. В городах, где уровень загрязнения не оценивался из-за отсутствия наблюдений или их недостаточного количества, проживает около 38 млн. чел.

Средние концентрации в целом по городам России по содержанию формальдегида были выше ПДК в 3 раза, бенз (а)пирена — в 2,3, сероуглерода — в 1,4 раза, диоксида азота — превысили 1 ПДК, других веществ — не превышали 1 ПДК.

В 210 городах (82% городов, где проводятся наблюдения) средние за год концентрации какого-либо вещества превышают 1 ПДК. В этих городах проживает 65,9 млн. чел. (рис. 2). Превышают 1 ПДК средние за год концентрации взвешенных веществ в 67 городах, бенз (а)пирена — в 165 городах, диоксида азота — в 101 городе, формальдегида — в 122 городах.

Рис. 2. Распределение городов (%) по уровню загрязнения воздуха и проживающему в них населению По данным регулярных наблюдений, за период 2003;2007 гг. количество городов, где средние концентрации какой-либо примеси превышают 1 ПДК, не изменилось (рис. 3), однако увеличилось на 4 города по сравнению с 2006 г. Количество городов, в которых максимальные концентрации превышают 10 ПДК, за 5 лет уменьшилось, но также увеличилось на 4 по сравнению с предыдущим годом.

Количество городов, в которых уровень загрязнения атмосферы оценивается (по показателю ИЗА) как высокий и очень высокий, за 5 лет уменьшилось на 10 (рис. 4), что обусловлено снижением за этот период концентраций бенз (а)пирена. Количество городов, включаемых в Приоритетный список городов с наибольшим уровнем загрязнения воздуха в России, за 5 лет сократилось на 7.

Рис 3. Число городов, в которых среднегодовые концентрации одного или нескольких веществ превышали 1 ПДК (1), отмечались значения СИ больше 10 (2)

Рис 4. Число городов, в которых уровень загрязнения высокий (ИЗА больше 7) (1). Городов в приоритетном списке ИЗА больше 14 (2)

Количество городов, где средние концентрации диоксида азота превышают 1 ПДК, не изменилось. Количество городов, где средние за год концентрации взвешенных веществ превышали 1 ПДК, за 5 лет увеличилось на 6. Максимальная концентрация взвешенных веществ выше 10 ПДК отмечена в двух городах.

Среднегодовые концентрации формальдегида, превышающие 1 ПДК, отмечены в 122 городах, бенз (а)пирена — в 165, т. е. количество таких городов увеличилось на 6. Вместе с тем, количество городов, в которых максимальные из средних за месяц концентрации бенз (а)пирена превышали 10 ПДК, в последние годы снизилось на 68%.

За период 2003;2007 гг. среднегодовые концентрации взвешенных веществ и выбросы твердых веществ повысились на 3%, диоксида серы снизились соответственно на 22%, выбросы — на 13%. Средние за год концентрации оксида углерода не изменились, а выбросы снизились на 9%. Средние концентрации диоксида азота увеличились на 5,1%, оксида азота снизились на 3%. Впервые за последние 5 лет средние концентрации бенз (а)пирена снизились на 26%.

II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование осуществлялось в период с 2007 по 2010 гг.

Объект исследования — атмосферный воздух города Борисоглебска.

Предмет исследования — проблемы загрязнения атмосферного воздуха города Борисоглебска.

Приоритетным фактором, оказывающим непосредственное воздействие на здоровье населения, является загрязнение атмосферного воздуха.

По данным из Центра гигиены и эпидемиологии в Воронежской области в Борисоглебском, Грибановском, Поворинском, Терновском районах на территории Борисоглебского района зарегистрировано 362 источника выбросов загрязняющих веществ. Газопылеочистными установками уловлено и обезврежено 0,9 тысяч тонн загрязняющих веществ, что составляет 51%. В структуре выбросов загрязняющих веществ 85% приходится на газообразные и жидкие вещества, 15% - твердые вещества. По сравнению с 2007 годом произошло снижение объема выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников на 15% за счет уменьшения выбросов серы диоксида, углерода оксида, азота диоксида.

Вопросы снижения выбросов от стационарных источников в Борисоглебском районе решаются путем газификации АБЗ и отопительных котельных, внедрения эффективных пылеулавливающих установок на АБЗ, использование установок по дожигу отходящих газов от окислительных установок и т. д.

Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят предприятия теплоэнергетики, машиностроения и транспортный комплекс. На территории Борисоглебского района зарегистрировано более 14 тысяч единиц транспортных средств, из них практически 62% автомобилей находятся в эксплуатации более пяти лет .

В ходе исследования по проблеме загрязнения атмосферного воздуха г. Борисоглебска были проведены:

1. Анализ проб превышающих ПДК (%) в г. Борисоглебске.

2. Анализ приоритетных загрязнители атмосферного воздуха (уд. вес) в г. Борисоглебске.

3. Анализ заболеваемости детей, проживающих на территории Борисоглебского городского округа от 0 до14 лет

4. Анализ показателелей общей заболеваемости населения Борисоглебского городского округа В работе использовались следующие методы:

Обобщение - метод предполагающий логический прогресс перехода от единичного к общему, от менее общего к более общему знанию, а результат этого процесса: обобщенное понятие, суждение, закон науки, теория. Получение обобщенного научного знания приводит к усилению парадигмы целостности (т.е.всестороннего взгляда на мир) путем развития комплексных исследований внутри конкретного направления науки, и также междисциплинарных исследований.

Анализ — метод, предполагающий исследование сходств и различий между явлениями или их классами с целью установления классификаций и типологий социальных явлений, а также проверки гипотез о случайных отношениях посредством исследования эмпирической связи и временной последовательности факторов

Статистика заболеваемости населения. Заболеваемость один из важнейших показателей здоровья, характеризующий уровень (частоту) распространения и структуру болезней в городе за определенный период времени. Причиной некоторых заболеваний могут быть экологически факторы. В частности загрязнение атмосферы может спровоцировать заболевания дыхательных путей, аллергии.

III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Лабораторный контроль за загрязнением атмосферного воздуха в 2006 — 2010 годах проводился Борисоглебским аккредитованным испытательным лабораторным центром (АИЛЦ) ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области» совместно со службой ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области». В 2010 году из исследованных 374 проб атмосферного воздуха 2,6% не отвечало гигиеническим нормативам по критериям безопасности для здоровья населения (таблица 1).

Таблица 1. Доля проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК (%) в г. Борисоглебске .

Из данных таблицы 1 видно, что процент проб атмосферного воздуха, не отвечающих гигиеническим нормативам по критериям безопасности для здоровья населения, в 2010 году увеличился в 3,7 раз по сравнению с 2006 годом.

Рис. 1. Доля проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК (%).

1−2006, 2−2007, 3−2008, 4−2009, 5−2010.

На рис. 2. представлен перечень территорий, где суммарный коэффициент загрязнения атмосферного воздуха превышает (Катм) среднеобластной показатель.

Рис. 2. Территории риска по уровню загрязнения атмосферного воздуха. .

Оценка особенностей формирования санитарно-эпидемиологической ситуации Борисоглебского района в период с 2006 -2010 года показала, что до 20% вклада в показатель комплексной антропотехногенной нагрузки вносит химическое загрязнение атмосферного воздуха.

Приоритетные загрязнители атмосферного воздуха представлены на рис. 3.

Наибольший процент (43%) от общего количества приоритетных загрязнителей атмосферного воздуха г. Борисоглебска вносит оксид азота. На втором месте диоксид серы 13%, на третьем формальдегиды 8%.

Рис. 2. Приоритетные загрязнители атмосферного воздуха (уд. вес) .

Загрязнение атмосферного воздуха наряду с другими факторами среды обитания оказывает неблагоприятное воздействие на состояние здоровья населения. Анализ заболеваемости детей, проживающих на территории Борисоглебского городского округа представлен в таблице 2.

Таблица 2. Динамика общей заболеваемости среди детей до 14 лет .

Рис. 2. Динамика общей заболеваемости среди детей до 14 лет.

1−2006, 2−2007, 3−2008, 4−2009, 5−2010.

Динамика общей заболеваемости для детей от 0 до 14 лет наоборот имеет четко выраженную зависимость к увеличению (см. рис 1). Из данных таблицы 2 видно, что заболеваемость детей до 14 лет возросла, что возможно связано с ухудшением состояния атмосферного воздуха.

В таблице 3. представлены показатели общей заболеваемости населения Борисоглебского городского округа.

Таблица 3. Показатели общей заболеваемости среди взрослого населения Борисоглебского городского округа (18 — 60 лет) (на 1000 нас.)[3] .

Анализ табличных данных 3 свидетельствует, что наибольший всплеск общей заболеваемости среди взрослого населения наблюдался в 2007 году (рис. 3). Отсутствует четкая тенденция динамики течения общей заболеваемости среди взрослого населения. Например, 2020 году заболеваемость снизилась почти в два раза по сравнению с предыдущим 2009 годом.

Рис .3. Общая динамика по заболеваемости для взрослых по годам (на 1000 нас.).

Из данных рисунка 4 видно, что наибольшее количество заболеваний приходится на болезни органов дыхания и системы кровообращения. Среднестатистические данные указывают на высокий процент (55%) заболеваний органов дыхания среди взрослого населения.

Рис. 4. Среднестатистические показатели общей заболеваемости за период (2006;2010).

За последние пять лет болезни органов дыхания населения г. Борисоглебска составляют 55% и находятся на первом месте. Из них преобладают хронические болезни миндалин и аденоидов, перитонзиллярный абсцесс (23%), на втором месте астма (6, 38%), астматический статус, на третьем — бронхит хронический и неуточненный, эмфизема (5,6%) (рис 5).

Рис 5. Среднестатистические показатели заболеваемости органов дыхания за период (2006;2010)

Одним из мероприятий, способствующих снижению влияния загрязняющих веществ атмосферного воздуха на здоровье населения Борисоглебского района, является организация санитарно-защитных зон (СЗЗ). Из 84 предприятий СЗЗ организованы на 68; на 8 предприятиях СЗЗ не организованы. В период с 2006 — 2010 год проведены экспертизы 3 проектов ПДВ (см приложение 2) .

IV. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ИССЛЕДОВАНИЯ В

УЧЕБНО — ВОСПИТАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ ШКОЛЫ

Результаты нашего исследования апробировались в практике школы МОУ СОШ № 5 г. Борисоглебска.

В рамках темы выпускной квалификационной работы нами были разработаны уроки по разделу экологии для учащихся 10 классов.

Для подготовки к уроку мы использовали дополнительные методические материалы: [25, 55, 56, 59, 61,62]

Мы разработали, организовали и провели комбинированные уроки по теме: «Глобальные проблемы современности: „парниковый эффект“ (экологическое занятие с использованием приемов технологии критического мышления)» и по теме: «Городская экосистема» для учащихся 10 класса.

После апробированных занятий была проведена проверочная тестовая работа. Результаты тестирования оказались положительными. Качество знаний учащихся по разделу экология составило 56%. Усвояемость материала была 100%. Тестировалось 26 учеников из них 3 учащихся — получило «5», 12 — хорошо и 9 учеников — «удовлетворительно».

Ниже приводятся конспекты уроков.

Конспект урока по теме:

«Глобальные проблемы современности: «парниковый эффект» (экологическое занятие с использованием приемов технологии критического мышления)«.

Дидактическая цель: создать условия для осознания и осмысления учебной информации посредством интерактивного включения учащихся в образовательный процесс.

Цели по содержанию:

образовательная — организовать изучение и обеспечить понимание учащимися причин и сущности глобальной экологической проблемы парникового эффекта, осмысление последствий данной проблемы путем собственных представлений;

развивающая — продолжить формирование умения устанавливать причинно-следственные связи, используя прием «знаю, хочу знать, узнал», «чтение с пометками», прием «дебаты»;

воспитательная — создать условия для понимания различных взглядов на проблему, способствовать развитию умения работать в группе, развивать взаимоуважение между партнерами, понимание и взаимодействие между детьми.

Тип урока: комбинированный (изучение нового материала и первичное закрепление).

Методы обучения: исследовательский, репродуктивный.

Формы организации познавательной деятельности: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Средства обучения:

1) «Большая энциклопедия природы» том 10, Мир книги, Современная педагогика — Москва, 2002.

2) Вронский В. А. Прикладная экология: учебное пособие. Ростов-на-Дону.: изд-во «Феникс», 1996.

3) Дидактические материалы для организации самостоятельной работы учащихся

4) Инструктивная карточка и оборудование для моделирования механизма «парникового эффекта» (2 прозрачные банки, 1 прозрачная крышка, 2 термометра, песочные часы, пульверизатор с водой, лампа).

Ход занятия