Социо - эколого -экономический анализ воздействия СВЧ-излучений на окружающую среду и технологии изготовления диодов ганна

Федеральное агентство  по образованию

 

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Московский государственный  университет тонких химических технологий

имени М.В.Ломоносова»

 

Кафедра Эколого-экономического анализа технологий

Рег. №____________

 

 

 

 

            Кочеткова Виктория Дмитриевна

 

СОЦИО-ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ   АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИОДОВ ГАННА( НА ПРИМЕРЕ ПРЕДПРИЯТИЯ «ЭКСИТОН» г.ПАВЛОВСКИЙ ПОСАД).

 

 

Квалификационная работа бакалавра

по направлению 280200.62 «Защита  окружающей среды»

 

 

Заведующий кафедрой ЭЭАТ

д.т.н., профессор                                                                         Г.А.Ярыгин

 

Руководитель

доцент каф. ММОНЭ

к.х.н., доц.                                                                                   В.Н.Лиходед

 

Консультант по социо-эколого-экономической  части

профессор каф. ЭЭАТ

д.э.н., проф.                                                                          С.М.Сухорукова

 

 

Студент гр. З-41                                                                  В. Д. Кочеткова

 

 

 

 

Москва 2012

 

Содержание

 

Введение 1

1. Литературный обзор 8

1.1. Свойства СВЧ-излучения 8

1.2. Области применения СВЧ-излучения 9

1.3. Источники СВЧ- излучения 9

1.3.1. Диоды Ганна 11

1.3.2.Технология изготовления диодов Ганна 12

1.4 Отходы, образующиеся при изготовлении диодов Ганна. 1

1.4.1 Физико-химические свойства арсенида галлия 8

1.5. Инновация. Обезвреживание мышьякосодержащих отходов в полупроводниковом производстве. 8

1.6. Термическая диссоциация твердых отходов арсенида галлия…………………………...

2. Социально-эколого-экономический эффект внедрения природоохранной химико-технологической инновации 75

2.1 Нормативно-правовые основы внедрения природоохранной химико-технологической инновации 75

2.2 Расположение ОКБ " Экситон"…………………………………………………………….

2.3 Субъект-объектные отношения при внедрении природоохранной химико-технологической инновации……………………………………………………………………

2.4 Дерево целей по определению социально-эколого-экономического ущерба от внедрения природоохранной химико-технологической инновации……………………………………..

2.5.Социально-эколого-экономический расчет эффективности внедрения данной природоохранной химико-технологической инновации……………………………………..

    2.5.1. Укрупненная оценка величины предотвращенного ущерба от выбросов веществ в атмосферный воздух……………………………………………………………………………..

     2.5.2 Расчет возможных доходов в результате реализации мышьяка и галлия…………..

     2.5.3 Расчет эколого-экономической эффективности………………………………………

Заключение………………………………………………………………………………………

Список используемой литературы……………………………………………………………….

 

   

 

 

 

 

 

 

Введение

Актуальность темы определяется тем, что в связи с интенсивным использованием электромагнитной и электрической энергии в современном информационном обществе 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 (ЭМП) искусственного происхождения является важным значимым экологическим фактором с высокой биологической активностью.

Анализ планов отраслей связи, передачи и обработки информации, транспорта и ряда современных технологий показывает, что в ближайшем будущем  будет нарастать использование  технических средств, генерирующих электромагнитную энергию в окружающую среду.

С начала 90-х годов произошли  изменения в структуре источников ЭМП, связанные с возникновением их новых видов (сотовой и других видов персональной и мобильной  коммуникации), освоением новых частотных  диапазонов теле- и радиовещания, развитием  средств дистанционного наблюдения и контроля и т.д. Особенностью этих источников является создание равномерной  зоны "радиопокрытия", что является ничем иным, как увеличением электромагнитного фона в окружающей среде.

Термин "глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды" официально введен в 1995 году Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ), включившей эту  проблему в перечень приоритетных для  человечества. В числе немногих всемирных  проектов ВОЗ реализует Международный  электромагнитный проект (WHO International EMF Project ), что подчеркивает актуальность и значение, придаваемое международной  общественностью этой теме. В свою очередь практически все технически и культурно развитые страны реализуют  свои национальные программы исследования биологического действия ЭМП и обеспечения  безопасности человека и экосистем  в условиях нового глобального фактора  загрязнения окружающей среды.

Живые организмы в процессе эволюции приспособились к определенному  уровню ЭМП, однако, резкое значительное повышение (в историческом аспекте) уровня ЭМП вызывает напряжение адаптационно-компенсаторных возможностей организма, долговременное действие этого фактора может привести к их истощению, что повлечет необратимые последствия на системном уровне.

В связи с достаточно разнообразными вариантами применения СВЧ-излучений, такими как радиолокация, связь, спутники связи, термообработка пищевых продуктов, научные исследования, исследования космического пространства, медицина остро встает вопрос о социо-эколого-экономическом  воздействии СВЧ-излучений на окружающую природную среду и непосредственно  на человека.

Главной целью является выявление  возможных последствий использования  мощных источников электромагнитного  поля. Влияние СВЧ полей на биологические объекты до конца еще не изучены. Основным биологическим воздействием микроволнового излучения в настоящее время считается повышение температуры тела за счет поляризационных эффектов.

Микроволновое излучение  по шкале частот расположено ниже инфракрасного, поэтому никакого ионизирующего  воздействия на вещество не оказывает. Однако это вовсе не означает, что  оно вообще не представляет опасности.

К основным последствиям воздействия  СВЧ радиоволн можно отнести:

1)возможность получения  внутренних ожогов;

2)глазная катаракта;

3) временное бесплодие;

4) сдвиги в нервно-психической  и физиологической деятельности;

Чувствительность человеческого  тела к микроволновому излучению  зависит от его частоты. Излучение  миллиметрового диапазона и более  высокочастотное почти полностью  поглощается кожным покровом и может  ощущаться при плотности мощности в несколько милливатт на квадратный сантиметр.

 

На частоте работы микроволновой  печи (2450 МГц) проникновение излучения  внутрь тела составляет несколько сантиметров  и производимый им нагрев чувствуется  при плотности мощности 20 — 50 мВт/см2 в течение нескольких секунд. Опасность  такого излучения заключена в  возможности получения внутренних ожогов, которые могут быть гораздо  более опасны, чем обычные ожоги, поскольку организм к ним менее  приспособлен. Особенно чувствительны  к таким ожогам глаза и яичники, поскольку низкий поток крови  в этих частях тела практически не рассеивает тепло. Заметим, что необратимые изменения в организме могут наступать при достижении внутренними тканями тела температуры выше 43°С. Минимальная плотность излучения, при которой это может  произойти, составляет 20 мВт/см2. Например, плотность излучения 100 мВт/см2 в течение продолжительного времени может служить причиной глазной катаракты и временного бесплодия. При плотностях мощности, в десять и более раз меньших, излучение считается полностью безопасным. Воздействие мощных электромагнитных полей на человека приводит к определенным сдвигам в нервно-психической и физиологической деятельности.

Имеются сведения о положительном  воздействии микроволн на семена сельскохозяйственных культур. Существуют медицинские аппараты, использующие микроволновую энергию для лечения  различных заболеваний.

Кроме теплового действия радиоволн СВЧ на живой организм, оказывает влияние и специфическое их действие. Наиболее общим эффектом действия радиоволн на организм человека (электромагнитных излучений малых уровней) является дезадонтация - нарушение функций механизма, регулирующих приспособительные реакции организма к изменениям условий внешней среды ( к теплу, холоду, шуму, психологических травм т. п. ) т. е. СВЧ поле является типичным стрессом.

К специфическим эффектом воздействия поля также относятся:

1)Кумуляция - приводит  к тому, что при воздействии  прерывистого облучения суммарных  эффект накапливается и зависит  от величены эффекта с самого  начала воздействия.

2)Сенсибилизация - заключается  в повышении чувствительности  организма после слабого радио  облучения к последующим воздействиям.

3)Стимуляция - улучшение  под влиянием поля общего состояния  организма или чувствительности  его органов.

                          В России проводятся широкие  исследования, направленные на выяснения  профессиональной вредности СВЧ  радиоволн. Исследования позволили  выявить у лиц, подвергающихся  хроническому СВЧ воздействию,  определенные изменения со стороны  нервной и сердечно-сосудистой  систем, эндокринных желез, крови  и лимфы, хотя в подавляющем  большинстве случаев эти изменения  носят обратимый характер. При  хроническом действии СВЧ поля  были обнаружены также случаи  помутнения хрусталика и снижения  обонятельной чувствительности  человека.

Изучаются генетические последствия  воздействия радиоволн.

Целью данной квалификационной работы является анализ областей применения СВЧ-излучений, анализ последствий воздействия СВЧ-излучения на окружающую среду и непосредственно на человека и выбор оптимального режима использования СВЧ-приборов. А так же изучение различных методов защиты от электромагнитных излучений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Ознакомиться с нормативно-правовой документацией по защите окружающей среды;
2. Изучить состояние экологической ситуации на предприятии и в целом в городе Павловский Посад;
3. Изучить области применения электромагнитных излучений;
4. Рассмотреть технологию создания СВЧ-диодов Ганна;
5. Рассмотреть возможные меры защиты от свч-излучения;
6. Представить расчет предотвращенного экологического ущерба в результате внедрения инновации
7. Представить расчет возможных доходов в результате реализации приборов работающих на основе электромагнитного излучения.
8. Представить расчет эколого-экономической эффективности.
9. Построить дерево целей по определению возможного социо-эколого-экономического эффекта от внедряемой химико-технологической инновации.

Объект исследования. Завод «Экситон» города Павловский Посад, СВЧ-диоды Ганна, социально-эколого-экономические аспекты, меры защиты от СВЧ-излучений.

Методы исследования, которые использовались в работе, – методы системного анализа, метод сравнения и аналогий. Применительно к предмету исследования для достижения поставленной цели использовались: методы прикладной экологии и инженерной защиты окружающее среды.

1. Литературный обзор

1.1. Свойства СВЧ – излучения

 

Диапазон СВЧ-частотный  диапазон электромагнитного излучения (100-300 000 млн. герц), расположенный в спектре между ультравысокими телевизионными частотами и частотами дальней инфракрасной области. Этот частотный диапазон соответствует длинам волн от 30 см до 1 мм; поэтому его называют также диапазоном дециметровых и сантиметровых волн. В англоязычных странах он называется микроволновым диапазоном; имеется в виду, что длины волн очень малы по сравнению с длинами волн обычного радиовещания, имеющими порядок нескольких сотен метров.

  Так как по длине волны излучение СВЧ-диапазона является промежуточным между световым излучением и обычными радиоволнами, оно обладает некоторыми свойствами и света, и радиоволн. Например, оно, как и свет, распространяется по прямой и перекрывается почти всеми твердыми объектами. Во многом аналогично свету оно фокусируется, распространяется в виде луча и отражается. Многие радиолокационные антенны и другие СВЧ-устройства представляют собой как бы увеличенные варианты оптических элементов типа зеркал и линз.

  В то же время СВЧ-излучение сходно с радиоизлучением вещательных диапазонов в том отношении, что оно генерируется аналогичными методами. К СВЧ-излучению применима классическая теория радиоволн, и его можно использовать как средство связи, основываясь на тех же принципах. Но благодаря более высоким частотам оно дает более широкие возможности передачи информации, что позволяет повысить эффективность связи. Например, один СВЧ-луч может нести одновременно несколько сотен телефонных разговоров. Сходство СВЧ-излучения со светом и повышенная плотность переносимой им информации оказались очень полезны для радиолокационной и других областей техники.

1.2.Области применения СВЧ – излучения

Радиолокация.

Волны дециметрово-сантиметрового диапазона оставались предметом  чисто научного любопытства до начала Второй мировой войны, когда возникла настоятельная необходимость в  новом и эффективном электронном  средстве раннего обнаружения. Только тогда начались интенсивные исследования СВЧ-радиолокации, хотя принципиальная ее возможность была продемонстрирована еще в 1923 в Научно-исследовательской лаборатории ВМС США. Суть радиолокации в том, что в пространство испускаются короткие, интенсивные импульсы СВЧ-излучения, а затем регистрируется часть этого излучения, вернувшаяся от искомого удаленного объекта – морского судна или самолета.