Виды загрязнений окружающей среды в современной городской среде

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВИДЫ загрязнений окружающей среды в СОВРЕМЕННОЙ ГОРОДСКОЙ СРЕДЕ

Алькова Т.А.

Summary

Al'kova T.A. student Rudjuk M.Ju. candidate of technical science, assistant professor

Grigor'eva A.P. student Penza State Technical University

TYPES of environmental pollution in the MODERN URBAN ENVIRONMENT

Acute noise, electromagnetic radiation, geomagnetic field distortions, vibrations, and radiation exposure have acquired the greatest sharpness in terms of the degree of adverse effects on human health; in the proposed work, modern data on their effects on the human body are systematized. The state of monitoring and the maximum permissible levels of physical pollution in the Russian Federation are reflected in accordance with the current regulatory documents, and the results of instrumental measurements of acoustic noise levels on the streets of Penza with heavy traffic are presented. Key words: acoustic noise, vibration, electromagnetic radiation, distortion of the geomagnetic field, normalization, maximum permissible levels of physical pollution.

Аннотация

акустический шум физический загрязнение

Наибольшую остроту, по степени неблагоприятного воздействия на здоровье человека, в настоящее время приобрели акустический шум, электромагнитные излучения, искажения геомагнитного поля, вибрации, радиационные воздействия; в предложенной работе систематизированы современные данные по их действию на организм человека. Отражено состояние мониторинга и предельно допустимые в соответствии с действующими нормативными документами уровни физических загрязнений в РФ, приведены результаты инструментальных измерений уровней акустического шума на улицах г. Пензы с оживленным движением.

Ключевые слова: акустический шум, вибрация, электромагнитные излучения, искажения геомагнитного поля, нормирование, предельно допустимые уровни физических загрязнений.

Актуальность

Под физическим загрязнением окружающей среды подразумевают выбросы любых видов энергии. Проблема физического загрязнения стала нарастать в последней четверти ХХ века в связи с быстрым ростом численности транспортных средств, бурного развития систем мобильной связи и компьютеризации практически всех сфер деятельности, внедрения многочисленных видов оргтехники и бытовой электроники, укрупнения городов и мегаполисов, роста плотности объектов производства, инфраструктуры.

Преобладающими видами физического загрязнения стали акустический шум (АШ), вибрации, электромагнитные излучения (ЭМИ), радиоактивные и радиационные загрязнения в целом, выбросы теплоты низкого потенциала. Значительную экологическую проблему представляют искажения геомагнитного поля Земли (ГМП) под воздействием зданий, металлических конструкций и сооружений, линий электропередач (ЛЭП), явлений в ионосфере Земли.

Методы исследования

Исследование проводилось с использованием таких методов, как исследование литературных источников, теоретический анализ, измерение, наблюдение, обобщение.

Цель исследования

Авторы ставили задачи:

- обобщения данных по наиболее значимым видам загрязнений;

- сравнения уровня загрязнений в типичной городской среде с законодательно установленными предельно допустимыми уровнями загрязнений;

- измерения и анализа уровня акустического шума на крупных автомагистралях г. Пензы.

Изложение основного материала

Акустический шум. По данным Всемирной организации здравоохранения безвредным является уровень акустического шума до 30 дБА, что соответствует шуму листвы, тиканью часов, журчанию ручья. С ростом уровня шума более 35 дБА (бытовые электроприборы) при длительном воздействии возникают нарушения сна, усталость, понижение работоспособности. Обычный городской фоновый шум (40-50 дБА) вызывает изменения в вегетативной нервной системе; шум спокойных городских улиц (50-65 дБА) нарушает коммуникацию людей, является причиной трудностей в обучении и концентрации внимания. Шум шоссейной дороги со средней интенсивностью движения (более 250 авт/ч) примерно в 40 м от человека характеризуется уровнем 70-75 дБА и вызывает нарушения нормального речевого общения, при длительном воздействии - расширение зрачков, нарушение сердечного ритма с преобладанием брадикардии, нарушение моторики желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), нарушения в работе эндокринной системы.

Шум с уровнем 80-85 дБА, характерный для метрополитена, вокзалов, аэропортов, смещает порог слышимости, вызывает сужение кровеносных сосудов и изменения функционального состояния лейкоцитов крови.

При 90 дБА, характерных для городского транспорта в час пик, работе электроники, тяжёлой техники, АШ при длительном воздействии может привести к необратимой потере слуха, нарушению работы вестибулярного аппарата, неврозу, повышению артериального давления, стойкой сосудистой гипотонии, заболеваниям нервной системы, расстройствам работы ЖКТ.

При воздействии шума с уровнем 100-110 дБА, наблюдающегося на дискотеках и рок-концертах, углубляются поражения систем человеческого организма, описанные выше.

Шум пневматических молотков (120 дБА) может вызвать потерю слуха даже при кратковременном воздействии.

По данным исследований врачей-физиологов США, проведенных с 2005 г., шум является ведущим фактором развития нервной депрессии у 62% взрослого населения мегаполисов старше 40 лет.

По указанным причинам в большинстве стран ЕЭС, в США и Японии проводится постоянный мониторинг уровня шума в городах и, особенно, в мегаполисах, на основе которого разрабатываются практические решения по снижению шумовых нагрузок (применение звукопоглощающих экранов вдоль авто- и железнодорожных магистралей, использование специальных шумопоглощающих покрытий зданий и автодорог), всё жестче нормируются шумовые характеристики автомобилей, самолётов и других транспортных средств.

Гигиенические нормативы безопасных уровней шума, установленные в ХХ в., в том числе и в СССР, составляют для жилых массивов - 45 дБА днем и 35 дБА ночью. Тем не менее они оказались невыполнимыми для большинства стран, поэтому современными нормами [1, 2] в РФ установлены, соответственно, 55 и 45 дБА, однако и эти нормативы в большинстве городов РФ превышаются. Таким образом, большинство городского населения живёт в экологически неблагоприятных по шуму условиях. Мониторинг шумовых воздействий в РФ стал развиваться в начале ХХ1 в. в Петербурге и медленно внедряется в практику других городов с целью составления карт районов, отражающих их шумовые характеристики. Измеренные нами в 2018 г. эквивалентные уровни звукового давления на ул.

Терновского, ул. Калинина, пр. Победы и пр. Строителей г. Пензы составили от 65-70 дБА до 8489 дБА в зависимости от времени суток и интенсивности движения. Измерения проводились сертифицированным шумомером АТТ 9000 в соответствии с требованиями стандарта [3,4]. Полученные результаты подтверждают общую тенденцию неуклонного повышения шумовой нагрузки в средних и крупных городах с ростом численности автомобилей: в Пензе около 310 ед. на 1000 жителей на 2018 г.

Вибрации и инфразвук. Вибрации и инфразвуки обладают столь же неблагоприятным действием [5], что и шум, поэтому при мониторинге шумов одновременно проводится измерение их параметров. В результате значительно повышается качество экологических исследований и оценок в мониторинге физических загрязнений в целом. Источниками инфразвуков, оказывающих неблагоприятное действие на альфа- и бета- ритмы мозга, являются аэродинамические шумы транспортных систем, железнодорожные составы и автопоезда, двигательные установки с турбонадувом, газовые горелки, воздуховоды и вентиляционные системы в целом, ветроэнергетические установки и ряд других объектов. Особенностью инфразвуков является их низкое поглощение поверхностью земли и большинством строительных материалов, а также резонансное взаимодействие с пустотными плитами перекрытий и другими элементами зданий и сооружений, что значительно обостряет экологическую ситуацию [6].

Главными источниками вибрации в окружающей среде являются транспортные системы. Вибрации от полотна дороги, поездов легко передаются через грунты на основания зданий и сооружении и, как следствие, на все помещения и объекты в них вследствие использования монолитных железобетонных конструкций. Воздействие характеризуется истощением нервной системы и системными поражениями организма человека и животных. К сожалению, контроль шума и вибрации в производственных и непроизводственных сферах в настоящее время в Российской Федерации практически отсутствует, хотя определенные шаги в этом направлении предпринимаются [7].

Электромагнитные поля. Электромагнитные поля (ЭМП) переменных характеристик и ЭМИ образуются вокруг всех приборов, машин и устройств, работающих на электрическом токе, а так же ЛЭП. С ростом их количества, плотности, возникла проблема электромагнитного смога, то есть человек и экосистемы в целом стали подвергаться всё более опасному воздействию ЭМИ.

Особенностью ЭМП и ЭМИ в настоящее время стало преобладание высокочастотных излучений: 2-400 кГц - ПЭВМ, 870/900-1800/1900 МГц - системы мобильной связи, а также широкий спектр частот специальных устройств военного и гражданского назначения.

Действие на организм человека высокочастотных излучений в значительной степени отличается от действия низкочастотных, так как с ростом частоты ЭМИ растёт уровень поглощения энергии излучения биологическими тканями, достигая максимума в микроволновых печах - 2,43-2,67 ГГц. Однако, кроме теплового повреждения тканей, особенно мозга, преобладает «информационное» действие магнитных составляющих излучений на генетические структуры и действие на клеточные мембраны, в том числе, излучений низкой частоты. В результате выявляется всё больше данных о канцерогенном и мутагенном действии ЭМИ. В частности, слабоинтенсивные ЭМИ высокой частоты МГц- диапазона значительно повышают заболеваемость населения онкологическими заболеваниями. По этой причине Международное агентство по изучению рака с 2012 г. включило мобильную связь к канцерогенным факторам. Кроме того, выявлено канцерогенное и мутагенное действие излучений высоковольтного оборудования промышленной частоты. По данным Американского общества врачей, частота онкологических заболеваний у электриков, обслуживающих высоковольтное оборудование и ЛЭП, в 7,5 превышает средние показатели по работникам других отраслей [8].

В последнее время растёт количество отклонений в здоровье активных пользователей системы беспроводного общения Wi-Fi, подвергающихся длительному воздействию ЭМИ частотой 1900 МГц. При этом наблюдаются нарушения сна, головные боли, беспокойство, страх (фобии), брадикардия и др.

Нормирование электромагнитных воздействий производится с середины ХХ в. Основными показателями предельно допустимых уровней (ПДУ) ЭМП являются плотность потока энергии Вт/(м²с), напряжённость электрического поля (В/м), плотность магнитного потока (нТл, мкТл; А/м).

Для территории жилой застройки в РФ в соответствии с ГН 2.1.8/2.2.4.2262-07 [9] ПДУ для магнитных полей установлен равным от 8 до 100 мкТл; в Швеции и других Скандинавских странах - 0,3 мкТл, ПДУ ЭМП ЛЭП напряжением менее 330 кВ в РФ практически не нормируется. В то же время, даже электропроводка с напряжением 220 В характеризуется магнитным потоком до 100 мкТл на расстоянии 3 см и до 4 мкТл на расстоянии 30 см. Большинство электробытовой техники и электроинструмента также характеризуется опасным для здоровья уровнем ЭМИ на расстоянии 3 см: фены - от 6 до 2000 мкТл, пылесосы - от 200 до 800 мкТл, переносные электрообогреватели 10180 мкТл, электроутюги до 30 мкТл.

Для ПЭВМ и видеомониторов ПДУ напряжённости электрического поля в низкочастотном диапазоне от 5 Гц до 2 кГц установлен равным 25 В/м [10], в диапазоне 2 кГц- 400 кГц - 2,5 В/м. Плотность магнитного потока - 250 нТл (0,25 мкТл) при низких частотах 5 Гц - 2 кГц и 25 нТл в диапазоне 2 кГц - 400 кГц, а напряженность электростатического поля - 15 кВ/м ;для природных условий - до 500 В/м.

Указанные нормативы для ПЭВМ в низкочастотном интервале целесообразны и для ПДУ в жилых районах и помещениях.

Гигиенические нормативы магнитных полей частотой 50 ГЦ установлены [11] для жилых помещений - 5 мкТл; для селитебных территорий - 10 мкТл, что, однако, более чем в 10 раз превышает нормативы стран ЕЭС и российские нормативы при работе на ПЭВМ.

Геомагнитное поле. Геомагнитное поле Земли характеризуется уровнем магнитной индукции, зависящей от географической широты и местных условий, связанных, главным образом, с наличием месторождений железных руд. Величина индукции постоянного ГМП на поверхности Земли находится в пределах от 26 до 68 мкТл, на территории РФ 45-55 мкТл, а в районе Курской магнитной аномалии - до 190 мкТл. ГМП характеризуется периодическими вариациями: длительными вековыми периодами (8000, 600 лет) и более короткими (60, 22, 11 лет), а также короткими, большей частью, устойчивыми, суточными вариациями от единиц до сотен нТл (менее 1 мкТл), сильно влияющими на биологические ритмы живых организмов.

В период возмущений (магнитных бурь) наблюдается глобальное возбуждение микропульсаций, и тогда они могут регистрироваться по всему земному шару в течении десятков часов. Магнитные бури являются результатом проникновения в атмосферу летящих от Солнца со скоростью 1000-3000 км/с заряженных частиц, так называемого солнечного ветра, интенсивность которого обусловлена солнечной активностью (солнечными вспышками и др.). Период устойчивых колебаний геомагнитного поля определяется также величиной межпланетного магнитного поля, а их интенсивность - его направлением.

Геомагнитное поле как экологический фактор привлекает все более пристальное внимание исследователей. Показано, что у различных организмов (от бактерий до человека) выявляется целый ряд реакций со стороны различных систем организма на изменение ГМП. Накоплено значительное количество данных, которые не только подтверждают чувствительность организмов к геомагнитному полю, но и не исключают у многих из них способности воспринимать содержащуюся в нем пространственно-временную информацию. Это свидетельствует о том, что геомагнитное поле является существенным компонентом среды обитания. Наличие в некоторых органах у различных живых организмов (пчелы, голуби, моллюски, человек) биогенного магнетита, позволяет сделать заключение о возможности прямой магниторецепции, в отличие от косвенной, осуществляемой посредством наведенных электрических полей. Изучение магниторецепции у человека дало основание считать, что она представлена как в структурах мозга, так и в надпочечниках.

Следует отметить, что на состояние организма могут оказывать влияние не только колебания величины ГМП под влиянием вспышек на Солнце (магнитные бури), но и его аномалии земного происхождения.

Показана гигиеническая значимость ослабления геомагнитного поля - одного из факторов естественной электромагнитной среды и научно обоснован принцип его регламентации в производственных условиях, разработан гигиенический норматив - временный допустимый уровень ослабления ГМП на рабочих местах [12, 13], равный отношению напряженности ГМП открытого пространства к его напряженности внутри помещения. Определяющим при расчете Ко^гмп является минимальное из всех зарегистрированных в каждой точке помещения значение напряженности ГМП.

Временный допустимый уровень ослабления ГМП на рабочих местах не должен превышать двух (Ко^гмп<2) [14].

Продолжительная работа в помещениях с коэффициентом ослабления геомагнитного поля, превышающим установленный гигиенический норматив, оказывает выраженное влияние на функциональное состояние центральной нервной, сердечно-сосудистой, иммунной систем и системы крови, особенно на фоне негативного комплекса факторов производственной среды (техногенные ЭМП, отсутствие естественного освещения, низкие концентрации аэроионов и др.). Так, выявлен высокий относительной риск развития артериальной гипертензии и ишемической болезни сердца, а также формирование этих форм патологии в более молодом возрасте у персонала, подвергающегося воздействию ЭМИ СВЧ - диапазона в сочетании с гипогеомагнитными условиями. Выявлены изменения, свидетельствующие о нарушении неспецифических факторов защиты и иммунологической реактивности организма с формированием количественнофункционального иммунодефицита. При этом показано, что частота заболеваний, входящих в синдром иммунологической недостаточности среди обследованных лиц составляют 40,5%, что существенно превышает частоту данных заболеваний среди практически здоровых лиц (не более 10%).

Неблагоприятные последствия для здоровья человека происходят как раз при ослаблении ГМП более чем в 2 раза. Такие условия характерны для зданий с использованием железобетонных конструкций (ослабление ГМП в 1,3-2,5 раза), кабин и салонов автобусов, троллейбусов, поездов, легковых автомобилей (ослабление ГМП в 1,2-4 раза) и во многих производственных условиях.

Выводы и предложения

Как показано в данной работе, соблюдению ПДУ по всем видам загрязнений в целом уделяется недостаточно внимания. Есть еще один аспект данной проблемы - значения уровней ПДУ, которые не всегда достаточно обоснованы, а некоторые из них указаны со значительным коэффициентом запаса, что в психологическом плане создает ощущение «необязательности» их соблюдения. Далее, население проявляет больший интерес к таким видам загрязнений, которые трудно оценить без специальной аппаратуры и по которым изначально отсутствует полная информация. Речь идет, например, о ЭМП и ЭМИ, в аспекте чего в настоящее время происходят конфликты при установке вышек мобильной связи, как правило, безосновательные. Таким образом, значения ПДУ, указанные в стандартах, должны тщательно обосновываться с использованием наблюдений и статистических данных. Среди населения, персонала предприятий должна проводиться активная разъяснительная работа по важности соблюдения ПДУ и способам правильного измерения уровня загрязнений.

Список литературы

1. Санитарные правила СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.

2. СП 51.13330.2011 Свод правил. Защита от шума.

3. ГОСТ 31296.1-2005 (ИСО 1996-1:2003) Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 1. Основные величины и процедуры оценки.

4. ГОСТ 20444-85 Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики.

5. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.566-96 Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.

6. Оценка интенсивности шумового загрязнения городским транспортом и эффективности средств защиты от шума на территории жилой застройки: методические указания по выполнению лабораторных работ [Электронный ресурс]: методические указания / сост. Е.Г. Раковская, М.В. Павлова, А.Д. Цветкова. Электрон. дан. Санкт-Петербург: СПбГЛТУ, 2010. 32 с..

7. Постановление Правительства РФ от 31 марта 2003 года № 177 «Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)».

8. Другов, Ю.С. Мониторинг органических загрязнений природной среды. 500 методик [Электронный ресурс] / Ю.С. Другов, А.А. Родин. Электрон. дан. Москва: Издательство «Лаборатория знаний», 2015. 896 с.

9. Гигиенические нормативы ГН 2.1.8/2.2.4.2262-07. Предельно допустимые уровни (ПДУ) магнитных полей частотой 50 Гц в помещениях жилых, общественных зданий и на селитебных территориях.

10. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронновычислительным машинам и организации работы».

11. ГН. 2.1.8/2.2.4.2262-07 Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц в помещениях жилых, общественных зданий и на селитебных территориях.

12. СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях».

13. ГОСТ Р 51724-2001 «Экранированные объекты, помещения, технические средства. Поле гипогеомагнитное. Методы измерений и оценки соответствия уровней полей техническим требованиям и гигиеническим нормативам».

14. Разяпов, А.З. Методы контроля и системы мониторинга загрязнений окружающей среды [Электронный ресурс]: монография / А.З. Разяпов. Электрон. дан. Москва: МИСИС, 2011. 220

Размещено на Allbest.ru