Параметрические загрязнения окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Южно - Уральский Государственный университет

Факультет Сервиса и легкой промышленности

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Выполнила: Бернштейн М.И.

группа С - 282

Проверил: Антоненко В.В.

Челябинск

Оглавление

Введение

1. Параметрические (физические) загрязнения

1.1 Шум

1.2 Вибрация

1.3 Электромагнитные излучения

1.4 Ионизирующие загрязнения

1.5 Тепловые загрязнения

1.6 Световые загрязнения

Вывод

Список используемой литературы

Введение

Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде. Так как объектом загрязнения всегда является биогеоценоз (экосистема), наличие вредных веществ означает применение режимов воздействия экологических факторов, что приводит к нарушению в экологической нише (или звена в пищевой цепи). Это в свою очередь приводит к нарушению обмену веществ, снижению интенсивности ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивности биоценоза в целом.

Загрязнения можно классифицировать следующим образом:

Ў Ингредиентное (химическое) загрязнение, представляющее собой совокупность веществ, чуждым естественным биогеоценозом;

Ў Параметрическое (физическое) загрязнение среды, связано с изменением качественных параметров окружающей среды: шумовых, радиационных, световых, температурных, электромагнитных и т. п.;

Ў Биологическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций и отдельных ее представителей - биологических агентов.

1. Параметрические (физические) загрязнения

1.1 Шум

Шумовое загрязнение отрицательно воздействует на организм человека, вызывая:

- повышенную утомляемость,

- снижение умственной активности,

- понижение производительности труда,

- развитие сердечно-сосудистых заболеваний

- нервных заболеваний.

По мнению ученых, шум сокращает продолжительность жизни человека в больших городах на 8 - 12 лет. В древнем Китае существовала даже звуковая казнь за богохульство. Физиолого-биохимическая адаптация человека к шуму не возможна.

Сильный шум является для человека физическим наркотиком. Поэтому часть людей и прежде всего молодежь, увлекаясь современной музыкой с большой интенсивностью ее звучания, подвергает свое здоровье опасности в следствии воздействия на организм физического наркотика. Женщины менее устойчивы к сильному шуму, который быстрее приводит их к неврастении. А слабые бытовые шумы в доме, обусловленные плохой звукоизоляцией квартир, разрушительнее действуют на нервную систему мужчин.

В транспортном комплексе источниками шума являются процессы механического, аэродинамического, электромагнитного, гидродинамического происхождения, прежде всего шум от вибрации корпусных деталей, систем газообмена, охлаждения двигателей, агрегатов трансмиссии, а так же аэродинамический шум и шум шин транспортных средств, строительно-дорожных машин, технологического оборудования. Под шумом объекта транспорта понимается акустическое излучение, производимое им при работе. Транспортное средство как источник акустического излучения характеризуют значением излучаемой акустической мощности, ее спектром и диаграммой направленности излучения.

Звук - механические колебания частиц упругой среды, образующиеся под воздействием какой-либо возмущающей силы. Акустические колебания в диапазоне 16 - 20 000 Гц, воспринемаемые слуховым аппаратом человека, называются звуковыми, а пространство их распределения - звуковым полем. Колебания ниже 16 Гц - инфразвуковые, а выше 20 000 Гц - ультразвуковые.

Известно, что звуковое давление Р в звуковой волне равно разности давлений среды в присутствии и отсутствии волны. Уровнем шума называют двадцатикратный логарифм отношения звукового давления к пороговому значению:

Р = 2. 10 ^-5 Н\м². Если предположить, что источник шума (двигатель) находится в точке О (рис. 1) и излучает шум в окружающее пространство, то, выделив полусферу S радиуса r и единичную площадку А на ней, можно определить, что сила звука I - количество звуковой энергии, прошедшее через единичную площадку, перпендикулярную радиусу r, в единицу времени.

Размещено на http://www.allbest.ru/

рис. 1 Прохождение звука через единичную площадку

Сила звука пропорциональна квадрату звукового давления и ее выражают в Вт\м^2. Поэтому уровень шума иногда определяют как десятичный логарифм отношения силы звука к пороговому значению:

I₀ = 10^-12 Вт\м^2. В результате уровень шума (дБ) определяется по формуле

L = 10^.lg(I\I_o)=20^.lg(P\P_o) (1)

Акустическая мощность W (Вт) объекта - общее количество энергии, излучаемой транспортным средством в окружающее пространство в виде звука и прошедшей через поверхность полусферы радиуса r в единицу времени; вычисляется по формуле

W = 10^{0.1Lw -12} (2)

Уровни акустической мощности называют величину

L_w = 10lg(W/W₀), (3)

где W₀ = 10^-12 Вт^.

Уровень мощности связан с уровнем шума выражением

L_w=L+20lgr+10lgЩ-10lgФ, (4)

где Щ - телесный угол, в котором осуществляется излучение с учетом допущения о том, что акустическое излучение объекта происходит из центра О полусферы, 10lgЩ ? 8, Ф - фактор направленности излучения, представляющий собой величину P_r²/P_ср.², т.е. отношение квадрата звукового давления, в произвольной точке полусферы радиуса r к квадрату звукового давления, осредненному по всем точкам измерения на поверхности S.

Обычно шум измеряют в точке L с помощью шумомера, при использование линейной частотой характеристики прибора по шкале А, учитывающей особенности восприятия человеком звуков различной частоты. Орган слуха человека различает не разность, а кратность изменения абсолютных значений звуковых давлений. Поэтому шум оценивают не абсолютной величиной - звуковым давлением, а его уровнем, то есть отношением создаваемого звукового давления к пороговому давлению (по формуле 1). В работающем двигателе транспортного средства причина возникновения акустического излучения является осуществление рабочего процесса, связанного с подводом теплоты Q₁ к рабочему телу в цилиндре. Для сравнения качества конструкций ДВС, заключающегося в способности преобразовать часть тепловой энергии Q₁ в энергию звукового излучения, служит коэффициент акустического излучения двигателя n _ak = W/ Q₁ > min. (5)

Если у одного из двигателей этот коэффициент выше, то его конструкция акустически менее совершенна. Современные поршневые ДВС, используемые в автомобилях и дорожно-строительных машинах, при работе на номинальном режиме излучают 2-3 Вт акустической мощности. В точках пространства на расстояние 1м вокруг поверхности работающего двигателя возникают уровни шума 104-120 дБ.

Важной характеристикой шума является его спектр. Орган слуха человека неодинаково реагирует на звуки с одной амплитудой, но разной частоты. Спектр шума объекта показывает распределение энергии излучения по частотному диапазону. В них присутствуют дискретные составляющие, кратные частоте вращения, числу цилиндров двигателя, и сплошная область (рис.2). Октавные спектры звуковой мощности служат основной характеристикой шума машины.



Размещено на http://www.allbest.ru/

рис. 2 Шум дизеля в точке пространства около двигателя на расстояние 1м от его боковой поверхности. 1-режим частичных нагрузок 2-режим холостого хода

Причинами возникновения звука являются: взаимодействие колеблющегося тела со средой; «быстрое» выделение энергии в конечном объеме среды; подведение (отток) конечного количества вещества в определенную область среды; обтекание потоком вещества твердого тела.

Акустическое излучение является следствием возмущений колебательной системы, распространение в ней колебаний и последующего процесса излучения энергии колебаний в окружающее пространство. Акустическое излучение объектов транспорта концентрируется преимущественно в диапазоне 20-8 000 Гц.

Рассмотрим это явление на примере поршневого ДВС. На такте впуска из области перед горловиной впускного патрубка (рис. 3) будет происходить отток вещества.



Размещено на http://www.allbest.ru/

рис. 3 Схема конструкции двигателя и возникновения акустического излучения

Движущийся по впускному тракту свежий заряд будет взаимодействовать со стенками, впускным клапаном и другими элементами конструкции. Возникает акустическое излучение, которое называют шумом впуска. Излучаемая при этом акустическая мощность обозначается W_ВП. При сжатии, сгорании и расширении происходит деформация стенок камеры сгорания, что приводит к колебаниям наружных стенок двигателя. Энергия колебаний стенок в виде звука W_ДЕФ излучается в окружающее пространство. Помимо того, подвод теплоты к рабочему телу в цилиндре двигателя так же приводит к появлению акустического излучения при сгорании W_СГ. Опрокидывающий момент будет вызывать колебание двигателя на подвеске, энергия которых W_П в виде звука, частично будет излучаться в окружающее пространство. В механизмах двигателя при работе могут возникать удары сопрягаемых деталей (клапан-седло), что приводит к шуму W_УД. Работа агрегатов, размещаемых на двигателе (вентилятор, топливоподающий насос и др.), приводят так же к появлению шума W_АГ. При выпуске происходит приток вещества в области, прилегающей к выпускному патрубку; здесь выделится так же какое-то количество энергии. Это приводит к возникновению шума выпуска W_ВЫП.

Если суммировать перечисленные составляющие акустической мощности, то получим уравнение акустического баланса двигателя «по рабочему циклу» (Вт):

W_Д = W_ВП + W_ВЫП + W_ДЕФ + W_П + W_УД + W_АГ. (6)

Акустическое излучение двигателя осуществляется горловинами впускного и выпускного тактов в примеси трактов и всей поверхностью. Причем элементы поверхности двигателя излучают разные количества акустической энергии. Уравнение акустического баланса двигателя «по поверхности» (Вт) имеет вид:

W_Д = W_ВП + W_ВЫП +? W_i, (7)

где W_i - акустическое излучение, осуществляемое i-м элементом поверхности двигателя; n - число элементов, на которую разбита вся поверхность объекта. Удельная акустическая мощность, излучаемая поверхностью современного двигателя, составляет 90-115 дБ/м^2.

Акустическое излучение участков поверхности двигателя, горловин трактов впуска и выпуска иногда отождествляют с действием простейших излучателей нулевого и первого порядка. Отсюда третья разновидность акустического баланса двигателя «по излучателям» (Вт):

W_Д = ? W₀ +? W_i, (8)

где W₀ - излучение нулевого порядка; k - число излучателей нулевого порядка; l - число излучателей первого порядка.

Составление акустического баланса двигателя или любого другого объекта транспорта по формулам (6-8) дает возможность определит наиболее существенные составляющие шума, указать причины возникновения, и изучит процесс формирования. найти наиболее рациональные пути его подавления.

1.2 Вибрация

Вибрация - движение точки или механической системы под воздействием какой-либо внешней силы, при котором происходят колебания характеризующих ее скалярных величин (виброперемещение, виброскорость, виброускорение).

Колебания в механических системах передаются от дорожной поверхности как через элементы конструкции на находящихся в салоне водителя и пассажиров, а так же через грунт, воздействуя на биоту и инженерные сооружения.

Вибрация может измеряться с помощью абсолютных и относительных величин. Абсолютные параметры - виброперемещение, виброскорость и виброускорение. Общие и локальные вибрации оцениваются средними квадратичными и корректированными значениями (вертикальными, продольными, поперечными) виброскорости (м/с) и виброускорение (м/с²). Основной относительной величиной является уровень виброскорости L_V (дБ), который определяется по формуле:

L_V = 20lgv/v₀, (9)

где v₀ - пороговое значение виброскорости, и v - среднеквадратичное значение виброскорости, м/с.

Первая производная по скорости - виброускорение формирует ограничения на конструкцию транспортного средства, так как при его движении генерируются частоты вынужденных колебаний до 20 Гц, при которых входят в резонанс с частотой собственных колебаний отдельные внутренние органы человека.

Основные источники вибрации - технологическое оборудование ударного действия (молоты, прессы, грохоты), энергетические установки (насосы, компрессоры, двигатели), транспортные средства. Вибрации распространяются по грунту и достигают фундаментов общественных и жилых зданий, часто вызывая и звуковые колебания, которые разрушают конструкции, которые разрушают конструкции и сооружения. Они затухают в грунте с темпом примерно 1дБ/м и на расстоянии 50-60 м от транспортной магистрали уже не ощущаются. Ощутимое воздействие вибрации при работе оборудования кузнечно-прессовых цехов распространяются на 150-200 м.

1.3 Электромагнитные излучения

Устройства, генерирующие, передающие и использующие электрическую энергию в транспортном комплексе, создают в окружающей среде электромагнитные поля (ЭМП). ЭМП распространяется в окружающей среде со скоростью, приближающейся к скорости света, и характеризуется напряженностью электрической и магнитной составляющих поля.

Измерителями электромагнитного излучения являются:

Ў Напряженность электрической составляющей (В/м). Служит для оценки интенсивности ЭМП в диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц;

Ў Плотность потока энергии (Вт/м²) - количество энергии, переносимой магнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Служит для оценки интенсивности ЭМП в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц.

Для оценки биологического воздействия ЭМП различают зону индукции (ближнюю) и зону излучения (дальнюю). Ближняя расположена на расстоянии от источника, равном 1/6 от длины волны. Здесь магнитная составляющая напряженности поля выражена слабо, поэтому ее действие на организм не значительно. В дальнейшей зоне проявляется эффект обеих составляющих поля.

Основным источником низкочастотных электромагнитных колебаний являются воздушные линии электропередач, системы транспортных средств (электрооборудования, зажигание, управление, охранной сигнализации). ЭМП высокой частоты используются в металлургии для плавления метала в индукционных печах, в машиностроении для термообработки. Электротранспорт является источником значительных электромагнитных колебаний низкой и высокой частоты. Электромагнитную УВЧ - и СВЧ - энергию применяют в радиовещании, телевидении и других областях.

В последнее время уделяется большое внимание искусственным ЭМП. О биологическом влиянии ЭМП опубликовано много материалов. Наблюдаемые при этом эффекты до сих пор не ясны, поэтому тема остается актуальной уже третье десятилетие.

Многие компании из 14-ти стран мира постоянно проводят исследования на живых организмах, но до сих пор не могут прийти к единому мнению.

Основная частота в контактной сети 50 Гц и для этой частоты проведено большое количество опытов на животных. Данные варьируют от опыта к опыту и бывают как отрицательные (биологическое изменение крови у крыс) так и положительные (увеличение выживаемости при спонтанно развивающейся лейкемии у мышей). ЭМП вызывают у животных колебания шерсти на спине (около 1мм) и значительно большее колебания усов. Эти факты способны вызвать беспокойство, потерю ориентации, нервное напряжение и развитие ряда заболеваний.

Очень мало известно о действиях слабых ЭМП. Не существует научно обоснованных пределов воздействия ЭМП для распространенных в быту приборов и аппаратов: компьютеров, телевизоров и т.п. По полученным данным можно предположить, что длительное воздействие слабых ЭМП заметно скажется лишь в 4-ом - 10-ом поколении. Однако известно, что у работающих за компьютерами до шести часов в сутки, заболевание органов зрения, поражение ЦНС и сердечно-сосудистой системы происходит в пять раз части, чем в контрольных группах. Не стоит так же слишком часто пользоваться радио- и электроприборами, так как из-за воздействия ЭМИ опасность заболеть раком крови возрастает на 20-40%.

1.4 Ионизирующие загрязнения

Ионизирующее излучение - любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образования электрических зарядов разных знаков (ионов, нуклидов).

Радиоактивность - самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида в нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений.

Основными видами ионизирующих излучений являются:

Ў б - частицы: ядра гелия, несущие два элементарных положительных заряда; испускаются при распаде некоторых элементов с большим массовым числом (радий, торий, уран и т. д. ); длина пробега в воздухе 2,5 - 9см, в биологических тканях - до 0,1 мкм. Представляют опасность при попадании радионуклидов внутрь организмов.

Ў в - частицы: ядерные частицы, близкие по физической природе к электронам; возникают при радиоактивном распаде и сразу же излучаются. Максимальный пробег в воздухе - несколько метров, в тканях - несколько миллиметров. Опасны при попадании радионуклидов на кожные покровы и внутрь организма. Все радионуклиды, находящиеся в таблице Менделеева до свинца, обладают только в - распадом, а радионуклиды, которые тяжелее свинца имеют как б -, так и в - распад

Ў г - кванты: самые коротковолновые электромагнитные излучения (до 10^-9 см), которые образуются в ходе ядерных реакций и при распаде осколков деления; близки к рентгеновским лучам, но у г - квантов короче длина волны и они несут большой энергетический заряд. Пробег в атмосфере измеряется сотнями метров, свободно проникает через преграды.

Воздействие ионизирующего излучения приводит к повреждению клеток человеческого организма двумя способами. Один из них наносит генетические повреждения, которые изменяют гены и хромосомы. Другой способ вызывает соматические повреждения: ожоги, выкидыши, гладкие катаракты, раковые заболевания костей, щитовидной и молочной желез, легких.

Излучаемая радиоактивными веществами энергия поглощается окружающей средой, вызывая ионизацию атомов и молекул вещества, в результате чего молекулы и клетки тканей разрушаются. Биологический эффект ионизирующего излучения зависит от суммарной дозы, продолжительность воздействия, виды излучений, размеров излучаемой поверхности и индивидуальных особенностей организма.

облучение загрязнение ионизирующий шумовой

Таблица 1

Возможные последствия для человека различных доз облучения всего организма за короткий промежуток времени

Доза (миллирентген)	Последствия
1	2
0-50	Нет достоверных симптомов
50-200	Уменьшение количества белых кровяных клеток, тошнота, рвота. Около 10% погибают в течение нескольких месяцев при уровне 200 миллирентген.
200-400	Потеря кровяных клеток, высокая температура, кровотечение, выпадение волос, тошнота, рвота, диарея, усталость, кожные нарывы. Около 20% погибают в течение нескольких месяцев.
400-500	Такие же симптомы, как и при уровне 200-400 миллирентген, но в более тяжелом проявлении, рост числа инфекционных заболеваний из-за недостатка белых кровяных клеток. Уровень смертности достигает 50% при уровне излучения 450 миллирентген.
500-1000	Тяжелое расстройство желудочно-кишечного тракта, острая сердечно-сосудистая не достаточность, поражение ЦНС. При дозе превышающей 700 миллирентген гибель в течение нескольких недель.
10 000	Смерть в течение нескольких часов.
100 000	Смерть в течение нескольких минут.

Природные и строительные материалы являются источником радиоактивного излучения: из грунта выделяются радиоактивные газы, в частности радон. Это излучении, фиксируемое в конкретном месте, называют фоновым ионизирующим излучением. Оно складывается из:

- природного естественного радиоактивного фона, вызванного присутствием в биосфере радионуклидов;

- технически повышенного естественного фона, вызванного деятельностью человека;

- искусственных источников излучения (радиоизотопные приборы, гамма - дефектоскопы и др.).

Источниками сверхфонового радиоактивного загрязнения являются:

Ў Долгоживущие радиоактивные изотопы - продукты испытаний ядерного оружия;

Ў Плановые и аварийные выбросы радиоактивных веществ в окружающую среду от предприятий атомной промышленности и транспортных средств с атомными и энергоустановками;

Ў Твердые и жидкие радиоактивные отходы

Средние мощности фонового г - излучения на планете составляет 1290 Кл/(кг^.ч). Но на отдельных территориях она может доходить до 59 340 Кл/(кг^.ч). Значимым для здоровья людей уровень эквивалентной дозы составляет 0,25 Зв. Но много зависит от интенсивности излучения и времени экспозиции. Последствия однократного облучения: до 0,5 Зв - отсутствуют клинические симптомы; 0,5 -1,0 Зв - незначительные недомогания; 1 - 2 Зв - легкая степень лучевой болезни; 2 - 4 Зв - тяжелая степень лучевой болезни; более 6,0 Зв - летальный исход.

На территориях, подверженных радиоактивному загрязнению, при движении автомобилей, происходит осаждение на транспортных средствах радиоактивной пыли. В результате, в замкнутых системах водообеспечения транспортных предприятий вода после многократного (более 40 раз) использования по данным Липецкого технического университета получает уровень радиоактивности, существенно превышающий установленные нормативы. Поэтому транспортные средства и объекты инфраструктуры, а так же природные строительные материалы могут быть источниками радиоактивного излучения.

1.5 Тепловые загрязнения

Тепловое загрязнение является результатом повышения температуры среды, возникающее пи отводе воды от систем охлаждения в водные объекты, при выбросе потоков дымовых газов или воздуха. Тепловое загрязнение водоемов приводит к последовательной схеме видового состава биоценоза водорослей. Известны факты, когда сброс теплых вод создавал тепловой барьер для рыб на путях к нерестилищам.

1.6 Световые загрязнения

Световое загрязнение создается при нарушении естественного режима освещенности в результате воздействия искусственных источников света приводит к аномалиям в жизни животных и растений.

Вывод

В этом реферате я попыталась описать основные виды параметрических (физических) загрязнений окружающей среды.

Параметрическим загрязнением называют загрязнение, которое связано с изменением физических параметров среды: шумовых, радиационных, световых, температурных, электромагнитных и т.д.

Параметрические загрязнения наносят большой вред здоровью человека. Они могут привести к: росту числа инфекционных заболеваний, повышению температуры тела человека, выпадению волос, кровотечениям, диареи, кожным нарывам, острой сердечно-сосудистой недостаточности, поражению центральной и нервной системы и даже к летальному исходу.

Необходимо помнить об этом и применять более серьезные меры по уменьшению воздействия параметрических загрязнений.

Список используемой литературы

1. Луканин В.Н, «Промышленно транспортная экология», М.: 2001.

2. Гарин В.М., «Экология для технических вузов», Ростов на Дону: 2001.

3. Мандринина, «Загрязнение и охрана окружающей среды», Новосибирск: 2002.

4. Юсорин Ю.С., «Промышленность и окружающая среда», М.: 2002.

Размещено на Allbest.ru

...