Промышленная экология

Промышленная экология

Целью раздела  является экологическое обоснование  разработки модели формообразования смесей с неорганическими связующими

Задачами раздела является:

1. Обзор существующих источников электромагнитного излучения.
2. Анализ биологических эффектов действия электромагнитного загрязнения на живые организмы и экосистемы.

Интенсивное использование электромагнитной и  электрической энергии в современном  информационном обществе привело к  тому, что в последней трети XX века возник и сформировался новый  значимый фактор загрязнения окружающей среды - электромагнитный. К его появлению  привело развитие современных технологий передачи информации и энергии, дистанционного контроля и наблюдения, некоторых  видов транспорта, а также развитие ряда технологических процессов. В  настоящее время мировой общественностью  признано, что электромагнитное поле искусственного происхождения является важным значимым экологическим фактором с высокой биологической активностью.

Проблема  электромагнитной безопасности и защиты окружающей природной среды от воздействия  ЭМП приобрела большую актуальность и социальную значимость, в том  числе на международном уровне. Целью данной дипломной работы является изучение воздействия электромагнитного излучения на окружающую среду.

Экологические аспекты. Технологическое развитие информационного общества привело  к тому, что в условиях постоянного  воздействия ЭМП находится значительная часть экосистем, особенно в условиях городов, на прилегающих к городам  территориях, а также локально в  практически незаселенных условиях. Анализ опубликованных данных показывает наличие высоких уровней ЭМП, в том числе тепловых значений, в местах недоступных для человека, но заселенных представителями флоры  и фауны. Однако нормирование ЭМП  как физического фактора внешней  среды проводится только с целью  его санитарно-гигиенической оценки для человека, а экологические  нормативы для источников ЭМП  в нашей стране отсутствуют.[1] Проведенный  анализ экспериментальных работ  показывают, что ЭМП является весьма чувствительным фактором для всех элементов  экосистем от человека до простейших.

Электромагнитное  излучение (электромагнитные волны) — распространяющееся в пространстве возмущение электрических и магнитных полей. Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту и длину волны. Длина волны зависит от скорости распространения излучения. Скорость распространения электромагнитного излучения (фазовая) в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше. Электромагнитные волны — это поперечные волны (волны сдвига), в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, но они существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приемнику, в том числе и через вакуум.[5]

Электромагнитное  излучение принято делить по частотным  диапазонам. Между диапазонами нет  резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения  излучения постоянна, то частота  его колебаний жёстко связана  с длиной волны в вакууме.

Распространение электромагнитных волн, временны́е зависимости  электрического E (t) и магнитного H (t) полей, определяющий тип волн (плоские, сферические и др.), вид поляризации и прочие особенности зависят от источника излучения и свойств среды.

Таблица 1. Диапазоны электромагнитного излучения

Электромагнитные  излучения различных частот (таблица 1) взаимодействуют с веществом  также по-разному. Процессы излучения  и поглощения радиоволн можно описать с помощью соотношений электродинамики; а для волн оптического диапазона и жестких лучей необходимо учитывать их квантовую природу.

Видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение  составляет так называемую оптическую область спектра в широком смысле этого слова. Выделение такой области обусловлено не только близостью соответствующих участков спектра, но и сходством приборов, применяющихся для её исследования и разработанных исторически главным образом при изучении видимого света (линзы и зеркала для фокусирования излучения, призмы, дифракционные решётки, интерференционные приборы для исследования спектрального состава излучения и пр.).

Частоты волн оптической области спектра  уже сравнимы с собственными частотами  атомов и молекул, а их длины —  с молекулярными размерами и  межмолекулярными расстояниями. Благодаря  этому в этой области становятся существенными явления, обусловленные  атомистическим строением вещества. По этой же причине, наряду с волновыми, проявляются и квантовые свойства света.

Самым известным  источником оптического излучения  является Солнце. Его поверхность (фотосфера) нагрета до температуры 6000 градусов и светит ярко-жёлтым светом. Излучение  оптического диапазона возникает  при нагревании тел (инфракрасное излучение  называют также тепловым) из-за теплового  движения атомов и молекул. Чем сильнее  нагрето тело, тем выше частота  его излучения. При определённом нагревании тело начинает светиться  в видимом диапазоне (каление), сначала красным цветом, потом жёлтым и так далее. И наоборот, излучение оптического спектра оказывает на тела тепловое воздействие.

Кроме теплового  излучения источником и приёмником оптического излучения могут  служить химические и биологические  реакции. Одна из известнейших химических реакций, являющихся приёмником оптического  излучения, используется в фотографии.

Системы производства, передачи, распределения и потребления  электроэнергии постоянного и переменного  тока

1) Линии электропередачи.

Провода работающей линии электропередачи (ЛЭП) создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров.

Дальность распространение электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит  в названии - например, ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение - тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течении времени работы линии электропередачи.

Дальность распространения магнитного поля зависит  от величины протекающего тока или  от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и  с изменением сезонов года, размеры  зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.

Границы санитарно-защитных зон для линий  электропередачи на действующих  линиях определяются по критерию напряженности  электрического поля - 1 кВ/м.

К размещению воздушных линий ультравысоких  напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются  дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых воздушных  линий электропередачи 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.[20]

2) Бытовые электроприборы.

Наиболее  мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой "без инея", кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры, компьютеры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа.

Все ниже приведенные данные относятся к  магнитному полю промышленной частоты 50 Гц.

Значения  магнитного поля тесно связаны с  мощностью прибора - чем она выше, тем выше магнитное поле при его  работе. Значения электрического поля промышленной частоты практически  всех электробытовых приборов не превышают  нескольких десятков В/м на расстоянии 0,5 м, что значительно меньше ПДУ 500 В/м.[20]

Биологические эффекты  электромагнитного загрязнения  окружающей среды

Электромагнитное загрязнение – это разновидность антропогенного или природного физического загрязнения, возникающего при модификации электромагнитных свойств среды (под действием линий электропередач высокого напряжения, работы некоторых промышленных установок, природных явлений – магнитных бурь и других источников ЭМИ). В результате многочисленных исследований, показано, что электромагнитные волны оказывают существенное воздействие на биологические объекты, проявляющиеся в многообразии индуцированных эффектов.

Электромагнитные излучения техногенного происхождения являются, источниками  физического загрязнения окружающей среды. Возрастание уровня электромагнитного  загрязнения в последнее время  говорит об электромагнитном смоге (по аналогии с химическим смогом). Электромагнитное загрязнение окружающей среды и химическое загрязнение имеют общие черты: и тот и другой вид предполагает более или менее постоянные уровни, и оба смога могут оказать неблагоприятное влияние на животный и растительный мир.

Электромагнитный  смог можно классифицировать на три  вида:

– смог открытой местности (уличный),

– смог в помещениях (от осветительной системы),

– смог от устройств мобильной связи.

Электромагнитное  загрязнение открытой местности  возможно от различных передающих радиотехнических объектов (ПРТО), высоковольтных линий  электропередачи, от использования  неоновой и иной рекламы, проводов электротранспорта, электрифицированных железных дорог. Чтобы создать достаточно высокие  уровни поля на открытой местности, необходимы очень мощные источники. Другое дело, если источником излучения являются антенны с очень узким "коэффициентом направленности действия" и высокой энергией.

Электромагнитный  смог от функциональных передатчиков отличается по источнику и по действию, основным источником являются средства сотовой связи – сотовые телефоны и базовые станции связи.

Причиной  внутреннего смога в помещениях являются паразитарные наслоения на синусоиду тока промышленной частоты. Известно, что в нашей стране используется две системы электроснабжения: промышленная, трехфазная (380 В), и осветительная, двухфазная (220 В). Правила эксплуатации, соответствующие стандарты требуют заземления всех элементов силовой промышленной сети. Для осветительной сети требование заземления или зануления распространяется только на распределительные устройства – от подстанций 0,4 кВ до распределительных коробок. Розетки, выключатели, большинство приборов не подлежат этому заземлению, и они становятся излучателями паразитарных токов, а практически, источниками электромагнитного смога.[14]

Существующая  в нашей стране осветительная  сеть до сих пор рассчитана на "линейных" потребителей, которые не требуют каких-либо особых устройств, отводящих лишнюю энергию – она у них не образуется. К категории "линейный потребитель" следует отнести устройства с медленным нагревом и относительным постоянством потребления энергии: ламповые приемники, электрические плитки, утюги и т.д. С конца 50-60-х годов прошлого века в стране появляются "импульсные потребители" – газоразрядные лампы, компьютеры, сканеры и другая оргтехника. Этот вид приборов и устройств отличается тем, что они потребляют электроэнергию импульсами. При этом каждый импульс вызывает ответные возмущения в самой осветительной сети, что и приводит к паразитарным наслоениям на синусоиду электрического тока.

Характерной чертой электромагнитного загрязнения  городов становиться его многочастотность и многофакторность [3], когда на определенный участок городской территории оказывают  воздействие несколько источников излучения с разными частотами, интенсивностью и местами расположения. Имеющаяся в распоряжении специализированных подразделений санэпидемнадзора измерительная  аппаратура обладает существенным недостатком - ее применении в случае многочастотного  воздействия весьма проблематично. Проведение достоверных измерений  становится возможным лишь при отключении всех ПРТО за исключением контролируемого, что в пределах крупного урбанизированного  центра практически невозможно.

Недооценка  электромагнитных полей, как загрязняющего  окружающую среду фактора, привела  к ухудшению экологической ситуации в стране, что следует связывать  также: с недостаточностью до 1994–1996 гг. научно обоснованной нормативно-методической базы оценки степени загрязнения  окружающей среды электромагнитными  полями; с преобладанием ведомственных, коммерческих и потребительских  подходов к использованию технических  средств, излучающих электромагнитную энергию в окружающую среду; со слабой материально-технической базой электромагнитного  мониторинга; с отсутствием должного внимания к экологическому воспитанию, образованию и просвещению не только населения, но и специалистов.[9]

Проведенный анализ литературы показал, что до настоящего времени в РК не проводилось комплексных и методически грамотных исследований воздействия ЭМП различных источников на окружающую среду. Как правило, в работах изучается реакция отдельных особей или различных видов живых организмов на воздействие ЭМП.

Основное  внимание в проведенных исследованиях  уделялось изучению непосредственного  влияния электромагнитного излучения  на биологические объекты и обработке  данных медицинской статистики в  районах повышенного электромагнитного  риска, но нет работ по изучению состояния  и функционирования экосистем в  целом в условиях действия ЭМП.. Комплексным  оценкам влияния "вклада" каждого  конкретного источника электромагнитного  загрязнения с учетом экологической, ландшафтной, демографической, градостроительной  и иных особенностей должного внимания не уделялось. А именно эти оценки позволяют определить зоны воздействия  каждого конкретного источника загрязнения, возможный экономический ущерб, разработать комплекс мер по его предотвращению, что отвечает условиям дальнейшей экологизации социально-экономических отношений. [1]