Экология и окружающая природная среда

Рекультивация - совокупность работ по приведению почвы в пригодное для использования в народном хозяйстве состояние. Рекультивация осуществляется в два этапа:

1.Механическая рекультивация состоит в подготовке территории после окончания разработки месторождения или строительства путём планировки отвалов, засыпки выемок, придания откосам удобной формы, насыпания плодородной почвы, проведения мелиоративных работ и создания подъездных путей.

2.Биологическая рекультивация заключается в восстановлении первоначального плодородия земель путём их озеленения. Основные методы биологической рекультивации:

-внесение повышенных доз органических и минеральных удобрений, орошение;

-посадка многолетних бобовых культур;

-посадка улучшающих почву деревьев и кустарников, характерных для данной почвенно-климатической зоны.

Таблица 1. Основные направления рекультивации и виды последующего использования рекультивированных земель

Направление рекультивации	Вид использования рекультивированных земель
Лесохозяйственное	Лесопитомники, лесонасаждения общего хозяйственного и полезащитного направления
Сельскохозяйственное	Сенокосы, пастбища, многолетние насаждения, пашни, садовые участки
Водохозяйственное	Водоемы различного назначения, включая рыбоводческие
Рекреационное	Водоемы для оздоровительных целей, зоны отдыха, туристические базы и спортивные сооружения
Санитарно-гигиеническое	Насаждение газоустойчивых растений; участки, законсервированные или закрепленные техническими средствами
Строительное	Здания, сооружения и другие объекты промышленно-гражданского и иного назначения. Размещение отвалов производства

6. Природные ресурсы и их классификация

Природные ресурсы - это различные природные объекты и явления, которые используются или могут использоваться в социально-хозяйственной деятельности человека. В основу их классификации положены четыре признака.

Первый - по источникам происхождения: биологические, минеральные и энергетические. Биологические ресурсы (растения, животные) являются возобновляемыми ресурсами, если деятельность человека не лишила их необходимых условий для размножения и воспроизводства численности. Большинство минеральных ресурсов относится к невозобновляемым. Это - руды, глины, пески, нефть, газ и редкоземельные элементы.

Второй - по использованию в качестве производственных ресурсов: земельный фонд, лесной фонд, водные ресурсы, гидроэнергетические ресурсы, ресурсы животного мира, полезные ископаемые.

Третий признак - по степени истощаемости ресурсов:

-неисчерпаемые - атмосферный воздух, осадки, вода, солнечная радиация, энергия ветра, энергия морских приливов и отливов, энергия земных недр;

-исчерпаемые - расходуются при использовании человеком и подразделяются на возобновляемые (животный и растительный мир), относительно возобновляемые (деревья большого возраста, плодородие почв, некоторое минеральное сырье) и не возобновляемые (полезные ископаемые).

По четвертому признаку природные ресурсы можно различать также по степени возместимости или заменяемости:

-заменимые, например, могут быть открыты новые месторождения полезных ископаемых, найдены новые виды растений, один источник энергии может быть заменён другим;

-незаменимые (кислород и вода).

Основная масса минерально-сырьевых ресурсов, содержащихся в земной коре, составляет 0,4% от общей массы Земли. Бытующее мнение об опасности минерально-сырьевого кризиса сильно преувеличено, так как человечество в перспективе может эксплуатировать неперспективные на сегодняшний день отдельные месторождения полезных ископаемых, например Мировой океан - богатейшая кладовая минерального сырья, где содержится более 80 элементов периодической системы Менделеева.

7. Ресурсы полезных ископаемых в недрах

Под недрами понимают верхнюю часть земной коры, в пределах которой осуществляется добыча полезных ископаемых.

Полезные ископаемые - горная порода, непосредственно используемая в народном хозяйстве, и природные минеральные образования, из которых могут быть извлечены минералы. Природными ресурсами для основных видов продукции горных предприятий служат полезные ископаемые, которые делятся на металлические, неметаллические, горючие. Классификация полезных ископаемых:

-топливно-энергетические -нефть, газ, уголь, торф, горючие сланцы т.д.;

-рудные ресурсы - железная и марганцевая руда, хромиты, руды благородных металлов, медные, свинцово-цинковые и т.д. Руда - горная порода, содержащая металлы и их соединения или неметаллические минералы в количестве и виде, пригодном для их извлечения при современном состоянии техники.

-природные строительные материалы и нерудные полезные ископаемые (известняк, глины, песок, мрамор, гранит, яшма, агат, алмазы, гранат и т.д.);

-горно-химическое сырьё - апатиты, фосфориты, поваренная, калийная соль, сера и т.д.;

-гидроминеральные ресурсы - подземные пресные и минерализованные воды;

-минеральные ресурсы океана - рудоносные жилы, железомарганцевые конкреции на глубинах 3-6 км;

-минеральные ресурсы морской воды - железо, свинец, уран, золото и т.д.

Потребителями полезных ископаемых являются железорудная, угольная промышленности, цветная металлургия, промышленность горно-химического сырья и строительных материалов. Большинство добываемых полезных ископаемых в своём природном виде не соответствует требованиям потребителей в отношении качества. Соответствующее качество полезные ископаемые приобретают после обработки на горных предприятиях.

8. Основные положения охраны недр

1.Полное и комплексное геологическое изучение недр.

2.Соблюдение установленного порядка предоставления в пользование недр, исключая самовольное.

3.Полное извлечение из недр и рациональное использование запасов основных и совместно залегающих полезных ископаемых и содержащихся в них компонентов. Серьёзный ущерб наносит государству некомплексная переработка уже добытого минерального сырья, что приводит к потере ценных компонентов (ценные непрофильные компоненты сырья переводятся в отходы и теряются). Большой ущерб наносится стремлением предприятий к выборочной отработке лучших участков месторождений, приводящей к накоплению запасов полезных ископаемых худшего качества и потере их промышленного значения.

4.Охрана месторождений полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и других неблагоприятных воздействий, снижающих качество полезных ископаемых и промышленную ценность месторождений или осложняющих их разработку.

5.Запрещение необоснованной и самовольной застройки площадей залегания полезных ископаемых и соблюдение установленного порядка использования этих площадей для других целей.

6.Исключение вредного влияния работ, связанных с использованием недр, на сохранность эксплуатируемых и находящихся на консервации горных выработок, буровых скважин и подземных сооружений.

7.Запрещение загрязнения недр при подземном хранении нефти, газа и иных веществ, захоронении вредных веществ и отходов производства, а также при сборе сточных вод.

8.Разработка экономического механизма, стимулирующего рациональное использование недр (платежи, налоги, льготы и т.д.).

Для всех предприятий и организаций, осуществляющих добычу полезных ископаемых на территории РФ, её континентального шельфа и экономической зоны утверждены и введены специальные платежи. Указанные платежи не взимаются:

-с реализованных компонентов, попутно извлечённых при добыче полезных ископаемых;

-с продукции, получаемой при переработке вскрышных пород, отходов добычного, обогатительного и химико-металлургического циклов;

-при добыче нефти путём применения термических, физико-химических и микробиологических методов воздействия на продуктивные пласты.

Платежи за право на пользование недрами включают платежи за право на поиски и оценку месторождений полезных ископаемых, их разведку и разработку, а также платежи за право строительства и эксплуатации подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых. Регулярные платежи определяются как доля от стоимости добытого минерального сырья с учётом нормативных потерь полезных ископаемых в недрах и включаются в себестоимость его добычи.

Эти платежи могут взиматься в форме денежных платежей, части объёма добытого минерального сырья или иной производимой пользователем продукции, выполнения работ или предоставления услуг, зачёта сумм предстоящих платежей в бюджет России.

Тема 6. Физические факторы загрязнения окружающей среды

1. Физическое загрязнение окружающей среды

Физическое загрязнение подразделяется на:

-радиоактивное, связанное с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

-тепловое, возникающее в результате повышения температуры среды, главным образом, в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды;

-шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шумов сверх природного уровня;

-электромагнитное, появляющееся в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередач, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок);

-световое - нарушение естественной освещённости местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни животных и растений, или снижения уровня естественной освещённости из-за задымлённости нижних слоёв атмосферы;

2. Механические колебания и волны

Колебательные движения, или колебания, широко распространены в природе и технике. Колебания - это движение, которое повторяется через определенные промежутки времени. Одним из наиболее распространенных видов колебаний являются механические. Они заключаются в периодическом изменении координат тела и скорости его перемещения. С понятием «колебание» тесно связано другое понятие - «волна». Отдельные частицы любого твердого, жидкого или газообразного тела взаимодействуют друг с другом. Поэтому если какая-нибудь часть тела начинает совершать колебательные движения, то, благодаря взаимодействию между частицами, это движение с некоторой скоростью распространится во все стороны. Колебания, распространяющиеся в пространстве, называют волной. Таким образом, механические колебания обусловливают появление механических волн. Необходимым условием их распространения является наличие твердой, жидкой или газообразной среды. В вакууме механические волны отсутствуют.

Экологические характеристики вибраций

К числу механических колебаний, часто возникающих при реализации технологических процессов, относится вибрация. Вибрация и механические волны имеют общую природу, так как источником их являются колебания твердой, жидкой или газообразной сред.

Классификация вибраций осуществляется по нескольким признакам.

По способу передачи человеку различают вибрации локальные и общие. Первые передаются через руки (при работе с ручными машинами и органами управления), вторые - через опорные поверхности стоящего, сидящего или лежащего человека.

Локальные вибрации создают преимущественно ручные машины ударного, ударно-вращательного и вращательного действия: клепальные, рубильные, отбойные молотки, бурильные перфораторы, гайковерты, поверхностные и глубинные ручные вибраторы, шлифовальные машины, бензо- и электропилы, дрели и т.п.

Общую вибрацию инициируют:

-самоходные и прицепные машины (транспортная вибрация);

-экскаваторы, промышленные и строительные краны, горные комбайны, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт (транспортно-технологическая вибрация);

-станки металлорежущие и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, буровые станки, электрические машины (технологическая вибрация).

Особенно опасны колебания в режиме резонанса, когда резко возрастает их амплитуда. При резонансе совпадают частота так называемых вынужденных колебаний тела, обусловленная действием на него периодически изменяющихся внешних сил, и частота его свободных колебаний, возникающих в нем под влиянием внутренних сил после выведения тела из равновесия. Классическим примером резонанса является прохождение по мосту строевым шагом воинской части. В данном случае вероятно совпадение частоты свободных колебаний самого моста и вынужденных его колебаний под влиянием мерного шага воинской колонны. Как следствие можно получить недопустимо большую вибрацию моста и его разрушение. Именно поэтому при переходе через мост воинским частям запрещается идти «в ногу».

Характер воздействия вибраций на организм определяется их уровнями, спектром частот, физиологическими параметрами тела человека.

Местные вибрации малой интенсивности могут оказать даже благоприятное влияние: восстановить обмен веществ и питание тканей организма, улучшить функциональное состояние центральной нервной системы, ускорить заживление ран. Однако при увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия появляются изменения, в ряде случаев приводящие к развитию профессиональной патологии - вибрационной болезни, к ведущим проявлениям которой относятся нейро-сосудистые расстройства рук, сопровождаемые интенсивными болями после работы и по ночам, снижением всех видов кожной чувствительности и слабостью в кистях. Зачастую наблюдается феномен «мертвых», или белых, пальцев. Параллельно развиваются мышечные или костные изменения, неврозы.

Способы снижения вибраций на путях их распространения включают виброгашение, виброизоляцию и вибродемпфирование.

При виброгашении фундамент и установленное на него оборудование соединяют в единую систему с помощью болтов или цементной заливки. Этот метод требует больших затрат времени. В ряде случаев фундамент представляет собой сложное инженерное сооружение, по стоимости значительно более дорогое, чем оборудование.

Поэтому во всех случаях, когда это возможно, стараются установить оборудование без фундамента, непосредственно на виброизолирующих опорах. Такие опоры можно применять и при наличии фундамента. Их располагают между источником вибраций (машина) и фундаментом (основанием, опорной плитой) либо между фундаментом и грунтом. Виброизоляторами служат резиновые или пластмассовые прокладки, цилиндрические пружины, рессоры, комбинированные и пневматические (воздушные подушки) виброизоляторы.

В основе демпфирования лежит поглощение энергии колебания системы за счет увеличения в последней активных потерь. Вибродемпфирование реализуется применением материалов с большим внутренним трением: малоуглеродистых и малосернистых чугунов, сплавов цветных металлов. Перспективны вибродемпфирующие покрытия. К числу распространенных вибродемпфирующих покрытий относятся пенопласт, волосяной войлок, поролон, минерало-ватные плиты и губчатая резина.

Экологические характеристики механических волн

Механические волны, распространяемые в окружающей среде, имеют разную частоту. Различают волны с частотами менее 17 Гц (инфразвук), 17-20000 Гц (звук или акустические волны) и более 20000 Гц (ультразвук). Инфра- и ультразвуки не улавливаются человеческим ухом, колебания в диапазоне 17-20000 Гц воспринимаются как звучание.

Инфразвук. В природных условиях инфразвуковые волны возникают во время ураганов и землетрясений на море.

Инфразвуковое воздействие часто приводит к появлению у подвергшихся ему лиц многочисленных субъективных ощущений: страха, тревоги, слабости, дискомфорта, угнетенного состояния. Возникают также вполне объективные неприятные ощущения в брюшной и грудной полостях, чувство вибрации тела, головокружение и тошнота.

Энергетическое воздействие инфразвука воспринимается всем организмом и его рецепторными полями: слуховым, вестибулярным, рецепторами кожи, опорно-двигательного аппарата и внутренних органов. В соответствии с санитарными нормами уровни инфразвука на рабочих местах не должны превышать 105 дБ, а на территории жилой застройки - 90 дБ.

Средства защиты от инфразвука в значительной степени отличаются от применяемых в борьбе с другими видами механических волн. Это связано со значительно большей длиной инфразвуковых волн по сравнению с размерами препятствий на пути распространения.

Снижение интенсивности инфразвука может быть достигнуто изменением конструкции или режима работы устройств: акустической изоляцией источника; поглощением энергии при помощи глушителей, в том числе работающих на тех же принципах, что и глушители шума; использованием механических преобразователей частоты с переводом низкочастотных колебаний в менее опасные ультразвуковые.

Акустические волны. Как было отмечено, к акустическим относят механические волны с частотой 17-20000 Гц. Достигая человека, они приводят к вынужденным колебаниям барабанной перепонки ушей и воспринимаются как звук. Звуковую волну создает любое тело (твердое, жидкое или газообразное), колеблющееся с указанной частотой. Скорость распространения звука зависит от агрегатного состояния, плотности и температуры среды.

Весьма важной характеристикой звуковых волн является их интенсивность (громкость). Восприятие громкости субъективно, поскольку один и тот же звук кому-то может показаться громким, а другому - тихим, интенсивность же (сила) звука - критерий объективный. На практике для оценки интенсивности звуков обычно принимается логарифмическая шкала. Одна единица на ней, соответствующая увеличению звуковой энергии в 10 раз (логарифм 10 равен 1), получила название бел (Б). Однако практически более удобно использовать не бел, а в десять раз меньшую величину - децибел (дБ), которая примерно соответствует минимальному приросту силы звука, различаемому ухом.

В реальных условиях производства и быта чаще встречаются не звуковые волны определенной частоты, а шум, в котором одновременно присутствуют акустические волны всевозможных частот.

Шумовое воздействие - одна из форм вредного физического воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды шумом возникает в результате недопустимого превышения естественного уровня звуковых колебаний. С экологической точки зрения в современных условиях шум становится не просто неприятным для слуха, но и приводит к серьезным физиологическим последствиям для человека.

Известно несколько классификаций шума:

-по частотной характеристике - низкочастотные (до 350 Гц), среднечастотные (350-800 Гц) и высокочастотные (более 800 Гц);

-по временным характеристикам - постоянные, уровень интенсивности которых за 8-часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБ, и непостоянные, не соответствующие этому требованию.

В промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте имеется значительное число видов профессиональной деятельности, связанных с высоким уровнем шума. Это работа буровых станков, отбойных молотков, горных машин и комбайнов в горнорудной промышленности; дробление и измельчение в процессах обогащения полезных ископаемых; обрубка литья, механическая обработка и ковка в машиностроении; прядильно-ткацкое производство; клепка, сверление, сварка на предприятиях строительного профиля, работа транспорта и т.д.

Усредненный уровень шума, создаваемый некоторыми его источниками, выглядит следующим образом, дБ: гидроструйный транспорт в забоях - 140, ткацкие станки - 112, сельскохозяйственный трактор - 103, пылесос - 72, разговор - 60; транспортные средства: автобусы - 82-90, трамваи - 85-90, троллейбусы - 71-74; магистральные улицы - 90-95, кварталы вдоль магистралей общегородского значения - 67-77, поезд при скорости 70-80 км/ч на рельсах с деревянными шпалами - 125-130 дБ.

Характер восприятия человеком уровня громкости шума изменяется в зависимости от его интенсивности. Как болезненно громкий воспринимается шум 130-120 дБ, дискомфортно-громкий - 110-100, очень громкий - 90-80, умеренно громкий - 70-60, тихий - 50-40, очень тихий - 30-20 дБ. К наиболее опасным для здоровья относятся уровни свыше 80 дБ. Уровень 120-130 дБ вызывает болевые ощущения, при интенсивности 140 дБ может наступить потеря слуха. Замечено, что при силе шума в 180 дБ в металле появляются трещины.

Длительное воздействие интенсивного шума (свыше 80-85 дБ) приводит к частичной или полной потере слуха. По данным отечественных специалистов, профессиональной тугоухостью страдает ряд категорий работников, %: наземных служб аэродромов, компрессорных станций, испытателей двигателей, кузнецов - 77; ткацкого производства - 45-70; рудников и машиностроительных заводов, моряков, рыбаков - 42-43.

Наряду с этим шум может негативно отразиться на сердечнососудистой системе с развитием гипертонической болезни, вызвать системный атеросклероз сосудов, острое нарушение мозгового обращения, частые обострения язвенной болезни. Более 80% мигреней, 52% расстройств памяти также обусловлены шумом. Весьма существенно отрицательное влияние шума на зрение. Наблюдается утомление зрительного анализатора, снижается устойчивость остроты зрения и чувствительность глаза к различным световым спектрам и дневному свету.

Способы защиты от шума в настоящее время достаточно разнообразны (технико-технологические, градостроительные, архитектурно-планировочные и организационные). Выбор конкретного из них определяется тем, к какому виду он относится, является ли он, например, структурным или воздушным.

Структурный шум излучается в замкнутое пространство зданий и сооружений поверхностями колеблющихся конструкций стен, перекрытий и перегородок. При наличии источников структурного шума в большинстве случаев для его снижения требуется применение специальных технико-технологических мер. Одной из них является использование звукопоглощающих (ЗПМ) и вибродемпфирующих (ВДМ) материалов, а также изделий из них (базальтовое и стеклянное волокно, мастики). Большой эффект дает покрытие вибрирующей поверхности материалом со значительным внутренним трением (резина, пробка, битум и т.п.).

Одним из эффективных способов поглощения шумов является применение глушителей. В зависимости от принципа действия глушители делят на абсорбционные, реактивные и комбинированные.

Абсорбционные глушители, снижают шум за счет поглощения звуковой энергии в применяемых для них звукопоглощающих материалах, а реактивные глушители - в результате обратного отражения звука к его источнику. Комбинированные глушители обладают способностью как поглощать, так и отражать звук.

Воздушный шум распространяется в свободном воздушном пространстве на всем расстоянии от источника возникновения. Существенное снижение интенсивности такого шума может быть достигнуто с помощью градостроительных мер:

-зонирование с выносом источников шумов за пределы застройки;

-организация транспортной сети, исключающей прохождение шумных магистралей через районы жилой застройки;

-удаление источников шума и устройством защитных зон вокруг и вдоль источников шумового воздействия и организация зеленых насаждений;

-прокладка магистралей в туннелях, устройством шумозащитных насыпей и других поглощающих шум препятствий на путях распространения шума (экраны).

Архитектурно-планировочные меры предусматривают создание шумозащитных зданий, т. е. таких зданий, которые обеспечивают помещениям нормальный акустический режим с помощью конструктивных, инженерных и других мер (герметизация окон, двойные двери с тамбуром и облицовка стен звукопоглощающими материалами).

Определенный вклад в защиту среды от шумового воздействия вносит запрещение звуковых сигналов автотранспорта, авиаполетов над городом, ограничение (или запрещение) взлетов и посадок самолетов в ночное время и другие организационные меры.

Ультразвук. Как уже отмечалось, ультразвук отличается от звука лишь более высокой частотой, превышающей верхний порог слышимости (20 кГц). Он также способен распространяться в любых (твердой, жидкой, газообразной) средах. Ультразвук сильно поглощается газами и во много раз слабее - твердыми веществами и жидкостями, поэтому только в этих двух последних средах он может передаваться на значительные расстояния.

В производственных условиях ультразвук нередко образуется при аэродинамических процессах и сопутствует шуму (работа реактивных двигателей, газовых турбин, мощных пневмодвигателей и др.). Механические, термические, физико-химические эффекты, вызываемые ультразвуком, используют в медицине, промышленных технологиях, биологии и других случаях:

1.В медицине практическое применение получили высокочастотные колебания. Они внедрены в офтальмологии, оториноларингологии, гинекологии, терапии при лечении ряда заболеваний и для диагностики.

2.В промышленности ультразвук используют для анализа, контроля и интенсификации технологических процессов. Широкое применение в промышленности получили ультразвуковая очистка для предотвращения накипеобразования в котлах и очистки деталей от продуктов коррозии. Ультразвук используют для сверления и резания металлов, стекла, керамики, обработки драгоценных камней и других твердых и хрупких материалов.

3.Ультразвук лежит в основе гидролокационных установок определения расстояния в водной среде до различных объектов (встречных надводных и подводных судов, косяков рыб, айсбергов и т.п.).

4.Ультразвук оказывает сильное биологическое воздействие, в частности, в его поле погибают микробы. Поэтому он используется для стерилизации молочных и других продуктов, очистки сточных вод.

Влияние ультразвука на человека достаточно известно. Оно распространяется на весь организм, но непосредственно - на молекулярном и клеточном уровнях. Основной эффект - тепловой.

При интенсивности ультразвука выше установленных норм могут развиваться функциональные изменения центральной и периферической нервной, сердечно-сосудистой систем, слухового и вестибулярного анализаторов. Рабочие страдают от головных болей, головокружения, повышенной утомляемости, раздражительности и дневной сонливости. При систематическом воздействии ультразвукового поля отмечается повышение температуры тела и кожи, снижение уровня сахара в крови.

Все установки, при работе которых уровни ультразвука превышают допустимые, необходимо оборудовать звукоизолирующими устройствами (кожухи, экраны) из листовой стали или дюралюминия, покрытого звукопоглощающим материалом. Существенно снижает уровень ультразвука размещение установок в звукоизолированных помещениях или кабинах с дистанционным управлением.

3. Экологические характеристики электромагнитных волн

В отличие от механических, для распространения которых необходима газообразная, жидкая или твердая среда, электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме, т.е. в пространстве, не содержащем атомов. В настоящее время в зависимости от их длин и частот принято выделять ионизирующее излучение (гамма- и рентгеновское), излучение оптического диапазона (ультрафиолетовое, видимый свет, инфракрасное), радио- и низкочастотный диапазон.

Ионизирующее излучение

Гамма-излучение, наряду с б- и в-лучами, испускается радиоактивными веществами при их распаде. Проникая в вещество, г-излучение вызывает переход молекул в возбужденное состояние и их диссоциацию на атомы и радикалы, выбивает электроны из атомов, переводя часть вещества в ионизированное состояние. Воздействие г -излучения измеряется в рентгенах. Рентген является единицей, введенной специально для того, чтобы определять дозу облучения живых организмов рентгеновскими и гамма-лучами.

Гамма-излучение находит широкое применение во многих отраслях народного хозяйства, в частности для изучения структуры и износа материалов, разделения веществ, синтеза химических соединений и снятия статического электричества.

Поскольку гамма-излучение оказывает сильнейшее воздействие на все живые организмы и убивает микробы, то его используют для стерилизации инструментов, предохранения овощей, фруктов и мяса от порчи. Его эффективно применяют для подавления раковых опухолей.

Однако хорошо известно и вредное действие г-излучения. Под его влиянием в клетках организмов возможны такие патологические процессы, как разрывы молекул ДНК и РНК, хромосомные нарушения, изменение нормального процесса деления клеток и их гибель. Сильное и, как правило, неблагоприятное влияние г -излучение оказывает на наследственность.

Конечным этапом воздействия больших доз г-излучения на ткани, клетки и жидкие среды организма является развитие острой или хронической лучевой болезни. Она проявляется в изменении функций и нарушении регуляции деятельности нервной, эндокринной и других систем организма, клеточно-тканевых поражениях. Известно, что при кратковременном облучении человека доза в 20-50 рентген вызывает изменения в крови, 100-250 рентген приводят к лучевой болезни, доза в 600 рентген смертельна.

При обращении с г-источником необходимы меры защиты людей, самый простой способ защиты - это удаление персонала от источника излучения на достаточно большое расстояние. Наилучшим его поглотителем является свинец, но в этом случае для защиты требуется его слой толщиной более 20 см.

Рентгеновские лучи

Этот вид излучения возникает при торможении быстро летящих электронов. Рентгеновские лучи обладают высокой проникающей способностью по отношению ко многим веществам, непрозрачным для видимого света. Единицей дозы рентгеновского излучения служит рентген.

Рентгеновские лучи нашли ряд важных практических применений. Широко распространен рентгеноструктурный анализ - один из основных методов физико-химического исследования структуры кристаллических тел и определения их вещественного состава. Рентгеновское излучение используют в медицинской диагностике: различных заболеваний, характера перелома костей, обнаружения в теле инородных предметов. Его же в строго дозированных количествах используют для лечения злокачественных новообразований.

Однако продолжительное или слишком интенсивное воздействие на организм рентгеновских лучей, особенно жестких, вызывает тяжелые заболевания, аналогичные возникающим при г-облучении. По этой причине меры защиты от рентгеновского излучения аналогичны используемым против г-излучения.

Излучение оптического диапазона

Оптический диапазон включает область низкоинтенсивных волн сплошного и монохроматического спектров.

Сплошной спектр

Этот спектр включает в себя видимую (световую) часть электромагнитного поля и прилегающую к последней невидимую часть оптического диапазона, присутствующую в световом пучке, т.е. ультрафиолетовое и инфракрасное излучения:

1.Видимая часть оптического диапазона составляет его незначительную долю. Условно принято считать, что она включает семь основных цветов, хотя резкой разницы между ними нет.

Значение света для природы в целом и для человечества в частности невозможно переоценить.

Общеизвестно его тепловое действие. Энергия солнечного излучения значительно превышает используемую всей промышленностью земного шара. Наличие или отсутствие тепла определяют скорость биологических процессов в растениях, микроорганизмах, представителях животного мира. Решающее значение для существования жизни на Земле имеет фотосинтез в растениях, протекающий при участии света.

Человечество обладает не только природными (Солнце, звезды), но и созданными им искусственными источниками света. Хорошо известно использование света для получения изображений с помощью сферических зеркал и стекол, различные оптические приборы (фотографические аппараты, микроскопы, бинокли, телескопы), в современной науке и технике - для точных измерений длины и определения качества обработанной поверхности.

На квантовых свойствах света зиждется использование фотоэлементов и явления люминесценции (звуковое кино (воспроизведение звука) и телевидение (передача изображения), фототелеграф для передачи неподвижных изображений, в военном деле они необходимы в системах самонаведения снарядов, для сигнализации и локации, в науке их применяют для измерения силы света, яркости и освещенности.

Несмотря на неоценимую роль световой энергии в жизни человека, в некоторых случаях ее неумеренное воздействие может принести ощутимый вред.

С регулярностью чередования дня и ночи, светлых и темных периодов суток связаны многие физиологические ритмы человека. Обычно днем он бодрствует, ночью спит. Нарушение этих связей, например в ночных рабочих сменах, приводит к неполноценному отдыху в дневное время, ухудшению здоровья, увеличению раздражительности и т.п.

2.Ультрафиолетовое излучение в заметных количествах испускают тела, температура которых достигает нескольких тысяч градусов.

Ультрафиолетовое излучение используют в фотографии, для обнаружения скрытых надписей или стертого текста (многие вещества при поглощении ультрафиолета начинают испускать видимый свет), в лампах дневного света, для обнаружения дефектов в металлических изделиях. В настоящее время они находят все большее применение при обеззараживании питьевой воды и очистке сточных вод.

Действие ультрафиолетового излучения на окружающую среду и человека достаточно многообразно. Оно дает дезинфицирующий эффект, убивая многие бактерии, и в небольших дозах полезно для человека. Кроме прямого действия на ткани кожи (образование защитного пигмента - загара, витамина Д₂), ультрафиолетовые лучи влияют на центральную нервную систему, стимулируя ряд жизненно важных функций организма, поэтому их применяют при лечении некоторых заболеваний.

3.Инфракрасное излучение обладает ярко выраженным тепловым действием, поэтому часто называется тепловым. Им обладает любое нагретое тело, даже если оно не светится.

В народном хозяйстве инфракрасное излучение используют для сушки, например овощей, фруктов, окрашенных поверхностей автомобилей, в оптических приборах ночного видения (бинокли, прицелы), при фотографировании в темноте. В астрономии инфракрасное фотографирование применяют для определения температуры некоторых звезд и поверхности планет.

Санитарные разработки по защите от инфракрасного излучения исходят из того, что большая часть биологического материала для него непрозрачна. Однако наиболее короткие инфракрасные волны могут проникать в кожу на глубину до 5 мм и в прозрачные среды глаза.

Лазерное излучение.

Под лазерным излучением понимают монохроматический, т.е. одной определенной частоты, согласованный во времени и узконаправленный поток электромагнитных волн оптического диапазона.

Лазеры применяют в самых различных областях науки и техники. Их используют для сверхточного измерения расстояния, при прокладке тоннелей и трубопроводов, в навигации, в военном деле (лазерные прицелы, лазерное оружие), он пригоден для получения тончайших отверстий в керамике, сверхтвердых сплавах, алмазах, полупроводниковых материалах, для резки и сварки. С помощью лазеров получают объемные изображения предметов (голография).

Лазерные лучи применяют в медицине в качестве скальпеля при тончайших хирургических операциях, для достижения противовоспалительных и стимулирующих эффектов.

Вместе с тем эксплуатация различных лазерных систем порождает ряд факторов, неблагоприятных для окружающей среды:

-слепящий свет;

-вредные химические примеси в воздухе рабочего помещения, образующиеся при разрядке импульсных ламп (озон и оксиды азота) и испарении материала (монооксид углерода, свинец и ртуть);

-интенсивный шум, достигающий в момент работы лазера 95-120 дБ;

-воздействие магнитных полей;

-ультрафиолетовое излучение.

Лазерное излучение не встречается в естественных условиях, поэтому его биологическое воздействие на любой животный организм является раздражителем, по отношению к которому нет природных механизмов защиты. Под его влиянием в живом организме в целом возникает совокупность структурных, функциональных, биохимических и иммунологических изменений. Можно выделить термическое и нетермическое действия излучения, имеющие соответственно первичный и вторичный характер.

Термические эффекты, вызываемые лазерами непрерывного действия, имеют много общего с обычным нагревом. Под влиянием лазеров в облучаемых тканях происходит нагрев и мгновенное вскипание жидких сред, что приводит к механическим повреждениям тканей.

Вторичные нетермические эффекты сводятся к неспецифическим изменениям в организме, при этом вероятны функциональные расстройства центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, неврозы и патология вегетативно-сосудистой системы. Наблюдаются также изменения липидного, углеводородного и белкового обменов.

Безопасная работа на лазерных установках предусматривает выполнение определенных требований к технологическому процессу, размещению оборудования и организации рабочих мест. Для исключения облучения персонала нужно ограничивать лазерно-опасную зону или экранировать пучок излучений огнестойким светопоглощающим материалом.

Экологические характеристики радио- и низкочастотных волн

Работа с источниками сверхвысоких частот (СВЧ) осуществляется в радиолокации и радионавигации, в гидрометеорологии для обнаружения, наблюдения и определения места расположения облачных систем, грозовых облаков. УВЧ-частоты применяют в радиосвязи, радиовещании, телевидении, в медицине в физиотерапевтических кабинетах.

Энергетические импульсы низких частот применяют для штамповки, прессовки, литья, в технологических и бытовых осветительных и нагревательных приборах, электротранспорте и энергетических установках.

Воздействие на организм рассматриваемых ЭМП зависит от их частот, интенсивности, продолжительности, характера и режима облучения. Преобладающее влияние оказывают радиочастоты большой интенсивности. В этом случае общее биологическое действие проявляется в тепловом эффекте, который либо повышает температуру всего тела, либо избирательно нагревает отдельные ткани или органы.

В целом совокупность нарушений, вызванных в организме действием волн СВЧ-диапазона, известна как радиоволновая болезнь. Основные ее симптомы: ощущение тупой, ноющей, весьма стойкой головной боли, нарушение сна, повышенная раздражительность, нервозность, беспричинное беспокойство, вспыльчивость и резкость поведения.

Наиболее существенные источники радио- и низкочастотных волн в народном хозяйстве - это линии электропередач высокого и сверхвысокого напряжения, радио- и телевизионные станции, радиолокационные и навигационные средства, системы сотовой, мобильной, спутниковой связи, электротранспорт и др. В быту загрязняют окружающую среду радио- и телеаппаратура, компьютерная техника и электроприборы. Санитарные правила и нормы устанавливают ПДУ воздействия на людей ЭМИ в диапазоне 30 кГц-300 ГГц.

Для безопасной работы с источниками ЭМИ необходимы организационные, инженерно-технические, лечебно-профилактические меры и средства защиты.

Основной способ защиты от электромагнитных полей в окружающей среде - расстояние. На селитебной территории планировочные решения при размещении радиотехнических объектов (РТО) и источников низкочастотных излучений выбирают с учетом мощности передатчиков, характеристики направленности, высоты размещения и конструктивных особенностей антенн, рельефа местности и этажности застройки. Вокруг антенных сооружений различного назначения должны создаваться СЗЗ и зоны ограниченной застройки.

Внешняя граница СЗЗ определяется на высоте 2 м от поверхности земли и на расстоянии, при котором достигаются ПДУ электромагнитных полей.

Зона ограниченной застройки определяется как территория, где на высоте 2 м от поверхности земли ПДУ превышены.

Для ограничения воздействия промышленных ЭМП на окружающую среду необходимо использовать: экранирование оборудования - источника поля, использование поглотителей мощности (облицовка потолка и стен рабочих помещений материалами с большим содержанием углерода.). Экранирование может быть полным или частичным. Для него пригодны главным образом материалы с высокой электрической проводимостью (медь, латунь, алюминий и его сплавы), применяемые в виде листов или сеток.

4. Радиоактивное загрязнение окружающей среды

Радиоактивные вещества широко применяются во многих отраслях народного хозяйства. Искусственные радиоактивные изотопы используют при изучении структуры и износа материалов, синтезе химических соединений, в аппаратах и приборах медицинского назначения, в качестве меченых атомов (для исследования фотосинтеза растений, процессов кровообращения). Однако наиболее существенно для человечества применение радиоактивных веществ для производства электроэнергии (АЭС) и атомного оружия.

Радиоактивное загрязнение природных сред на территории России в настоящее время обусловлено следующими источниками:

-глобально распределенными долгоживущими, радиоактивными изотопами - продуктами испытаний ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей;

-выбросом радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле-мае 1986 г.;

-плановыми и аварийными выбросами радиоактивных веществ в окружающую среду от предприятий атомной промышленности;

-выбросами в атмосферу и сбросами в водные системы радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации;

-привнесенной радиоактивностью (твердые радиоактивные отходы и радиоактивные источники).

Основные мероприятия по защите населения от ионизационного воздействия сводятся к ограничению поступления в окружающую среду отходов производства, содержащих радионуклиды, и зонированию территории вне промышленных предприятий. Для последних при необходимости создают СЗЗ и зону наблюдения.

СЗЗ - территория вокруг источника радиоактивных выбросов, на которой уровень облучения может превышать ПД. В зоне наблюдения этот уровень не должен быть больше установленного ПД. Территория зоны наблюдения, как правило, в 3-4 раза превышает размеры СЗЗ.

Набор дополнительных мер безопасности зависит от того, закрытым или открытым является источник радиоактивного излучения. При закрытом источнике возможно только внешнее облучение, поэтому необходима прежде всего защита от его рентгеновской и гамма-составляющих.

При работе с открытыми источниками, когда создаются условия для попадания радиоактивных веществ внутрь организма, требуются еще более сложные меры защиты. Конкретные виды этих мер зависят от особенностей производственных и трудовых процессов. Наибольшее внимание должно уделяться сбору, удалению и захоронению твердых и высокоактивных жидких отходов, наличие которых увеличивает опасность радиоактивного облучения.

Тема 7. Влияние загрязнений окружающей среды на здоровье населения

1. Понятие "здоровье"

Согласно определению ВОЗ, под здоровьем понимается состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие болезни или физических дефектов.

Для оценки здоровья населения используют следующие показатели:

1)показатель рождаемости и смертности (естественный прирост населения);

2)показатель физического развития детей и подростков, а также показатель детской смертности;

3)показатель оценки функций организма: показатель физической и умственной работоспособности, показатель биохимического статуса, гормонального и иммунного статусов.

4)показатели утраты здоровья:

-приобретённая заболеваемость - зависит от человека или обуславливается условиями труда;

-приобретённая инвалидность - здоровье общества определяется по количеству групп инвалидов, а также по тому, как общество следит за здоровьем инвалидов;

5)показатель болезненности отражает распространённость заболеваний, которая определяется отношением числа заболеваний за год, умноженного на 1000 и отнесённого к средней численности населения области, города, района и др. территорий. Этот показатель умножается на 10, тогда получается реальная картина.

2. Факторы повышенной опасности, их влияние на здоровье населения

ФПО - опасность получения травмы, приобретения заболевания, возникновения экологического ущерба, ухудшения качества окружающей среды.

ФПО делятся на природные и антропогенные. Природные ФПО влияют своими физическими свойствами: усиление ветрового режима, солнечной и ультрафиолетовой радиации, колебания электромагнитных и гравитационных полей, усиление жёсткости климата с высотой и географическим положением, динамика осадков, частота и разнообразие стихийных явлений. Природные ФПО подразделяются на геохимические и биологические.

Природные геохимические факторы оказывают влияние на человека аномалиями качественного и количественного соотношения микроэлементов в почве, воде, воздухе и сельскохозяйственных продуктах.

Действие природных биологических факторов проявляется в изменениях фауны, флоры и микроорганизмов, наличии различных болезней животного и растительного мира, а также в появлении новых аллергенов естественно-природного происхождения. С этими факторами человек живет и в результате адаптируется к ним. За этими факторами следят сотрудники МЧС, которые должны в случае ЧС оповещать население, при необходимости эвакуировать его, по возможности предотвращать подобные ситуации.

Антропогенные представляют собой факторы, порождённые человеком и его хозяйственной деятельностью и оказывающие негативное воздействие на человека, условия его жизни и состояние здоровья.

Изменение в уровнях воздействия любого из перечисленных факторов может привести к нарушениям в состоянии здоровья. Кроме того, одновременное изменение сразу нескольких факторов природного или антропогенного характера, трудность в определении связи заболевания с конкретным фактором обусловлены ещё и тем, что формирование одного из трёх функциональных состояний организма может быть замаскировано (нормальное, пограничное, патологическое), так как организм человека одинаково реагирует на самые различные воздействия. Схожие по тяжести изменения могут быть вызваны в одном случае действием вредных, чаще всего антропогенных факторов окружающей среды, в другом случае чрезмерными физическими или умственными нагрузками. Более того, в зависимости от конкретных условий факторы могут оказывать на организм изолированное, комбинированное, комплексное или сочетательное действия.

Под комбинированным действием понимают одновременное или последовательное действие на организм факторов одной природы, например, несколько химических веществ при одном и том же пути поступления (с воздухом, водой, пищей и т.д.).

Комплексное действие проявляется при одновременном поступлении в организм одного и того же химического вещества различными путями (из воды, воздуха, продуктов и т.д.).

Сочетательное действие наблюдается при одновременном или последовательном действиях на организм факторов различной природы (физических, химических, биологических).

Кроме того, необходимо помнить о том, что в развитии патологических процессов в организме различные загрязнения окружающей среды могут играть роль факторов риска, то есть, они не являются непосредственной причиной возникновения болезни, но увеличивают вероятность её появления.

Таким образом, существенное влияние на изменение показателей здоровья оказывают изменившаяся окружающая среда и неправильное отношение к своему здоровью. По некоторым данным, с действием этих факторов связано до 77% всех случаев заболеваний и более 50% случаев смерти, а также до 57% случаев неправильного физического развития. При этом следует помнить, что под загрязнением понимают химические вещества, встречающиеся в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве. Вышеперечисленные чужеродные для человека загрязнители окружающей среды (ксенобиотики) проникают в организм по одной или нескольким экологическим цепям: ксенобиотики -воздух-человек, ксенобиотики - пищевые продукты-человек, ксенобиотики - почва - вода -человек, ксенобиотики - почва - растение -человек, ксенобиотики - почва - растение - животное-человек и т.д.

При этом практика показывает, что чем длиннее цепь, тем меньшую опасность для здоровья человека представляет ксенобиотик, так как при миграции химических веществ по экологическим цепям они также подвергаются процессам деструкции и трансформации. Считается, что из ядов, регулярно попадающих в организм человека, около 70% поступает с пищей, 20% - из воздуха, 10% - с водой.

3. Нормирование вредных примесей в пищевых продуктах

При нормировании пищевых продуктов используют следующие показатели вредности:

-органолептический;

-общегигиенический (предупреждает возможность снижения биологической ценности пищевого продукта, ухудшения технологических свойств в процессе обработки);

-технологический (присутствие веществ в обрабатываемом продукте в количествах, соответствующих технологическим регламентам его получения);

-токсикологический.

К чужеродным веществам, присутствующим в продуктах питания современного человека, относятся пестициды, тяжелые металлы, синтетические химические соединения, нитраты и нитриты, радионуклиды и лекарственные средства. Кроме того, пища может быть загрязнена биологическими контаминантами (бактерии, вирусы, грибы, простейшие и паразиты).

1.В пищевых продуктах гигиеническому регламентированию подвергают главным образом пестициды. Нормативы учитывают физико-химические свойства пестицидов, время сохранения их остатков в пищевых продуктах, способы применения, свойства почвы. Принимается во внимание вид обрабатываемого продукта (зерно, овощи, фрукты).

2. Тяжелые металлы:

а) загрязнение кадмием пищевых продуктов происходит вместе со сточными водами и другими отходами промышленных предприятий, связанных с производством и применением специальных сплавов, атомной и ракетной техники, антикоррозийных покрытий, а также при использовании фосфорных удобрений и пестицидов;

б) ртуть применяется в производстве каустической соды, бумажной массы, синтезе пластмасс и в электротехнической промышленности. Широкое применение ртуть имеет в качестве фунгицида для протравливания посевного материала;

в) основным источником загрязнения окружающей среды соединениями свинца является использование этилированного бензина. Естественно, что наибольшие концентрации свинца обнаруживаются в атмосферном воздухе вдоль крупных автострад, в зеленой массе, растениях и плодах. В дальнейшем при включении в пищевые цепи свинец может поступать в организм человека с продуктами как растительного, так и животного происхождения.

Тяжелые металлы, попадая в организм человека, взаимодействует в нем с белком и блокирует различные ферментные системы. Первые неспецифические симптомы отравления тяжелыми металлами характеризуются повышенной активностью и бессонницей, которые затем сменяются утомляемостью, депрессией, нарушениями деятельности кишечника, расстройствами со стороны системы крови и заболеваниями нервной системы.

...