Энергетическое загрязнение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Классификация энергетических загрязнений

Биосфера подвергается воздействию многих факторов, имеющих как естественное, так и техногенное происхождение.

Одним из распространенных и всеобъемлющих факторов, пронизывающих биосферу и постоянно воздействующих на человека и другие живые организмы, являются физические поля околоземного пространства (электромагнитные излучения, статические электрические и магнитные поля, радиация, шумы, вибрация и т.п.).

Промышленные предприятия, объекты энергетики, связи и транспорт - основные источники энергетического загрязнения промышленных регионов, городской среды, жилищ и природных зон.

К энергетическим загрязнениям относятся вибрационные и акустические воздействия, электромагнитные поля и излучения, ионизирующее излучение радиоактивных веществ, тепловое излучение, ультрафиолетовое и видимое излучения, возникающие в результате антропогенной деятельности

По своей природе энергетические загрязнения условно можно разделить на три группы механические, электростатические (магнитостатические) и электромагнитные.

К первой группе относятся энергетические загрязнения, представляющие собой колебательно-волновое движение частиц упругой среды газовой, жидкой, твердых фаз: различные шумы, вибрации, инфразвук, ультразвук.

Ко второй и третьей группам относятся техногенные загрязнения, представляющие собой постоянные и переменные электромагнитные поля различных длин волн, от промышленной частоты до электромагнитных колебаний очень высокой частоты, вплоть до рентгеновского и г-диапазонов. В свою очередь, в каждой из этих групп в зависимости от различных свойств техногенных энергетических загрязнений может быть применена классификация по другим признакам.

Производственная среда - это часть техносферы, обладающая повышенной концентрацией негативных факторов, в том числе и физических. Основными носителями вредных физических факторов в производственной среде являются машины и другие технические устройства, источники энергии. Травмирующие и вредные энергетические факторы производственной среды включают повышенные уровни шума и вибраций, электромагнитных и ионизирующих излучений, повышенный уровень статического электричества, повышенное значение напряжения в электрической цепи. Основные источники этих факторов приведены в табл..1.

Таблица 1. Источники вредных энергетических факторов

Вредные энергетические факторы	Источники и зоны действия факторов
Вибрации: Общие локальные	Виброплощадки, транспортные средства, строительные машины Виброинструмент, рычаги управления транспортных машин
Акустические колебания: инфразвук шум ультразвук	Зоны около виброплощадок, мощных двигателей внутреннего сгорания и других высокоэнергетических систем Зоны около технологического оборудования ударного действия, устройств для испытания газов, транспортных средств, энергетических машин Зоны около ультразвуковых генераторов, дефектоскопов, ванны для ультразвуковой обработки
Статическое электричество	Зоны около электротехнического оборудования на постоянном токе, зоны окраски распылением, синтетические материалы
Электромагнитные поля и излучения	Зоны около линий электропередач, установок ТВЧ и индукционной сушки, электроламповых генераторов, телеэкранов, дисплеев, антенн, магнитов
Инфракрасная радиация	Нагретые поверхности, расплавленные вещества, излучение пламени
Лазерное излучение	Лазеры, отраженное лазерное излучение
Ультрафиолетовая радиация	Зоны сварки, плазменной обработки
Ионизирующие излучения	Ядерное топливо, источники излучений, применяемые в приборах, дефектоскопах и при научных исследованиях
Электрический ток	Электрические сети, электроустановки, распределители, трансформаторы, оборудование с электроприводом и т.д.

2. Акустическое загрязнение

загрязнение электромагнитный радиационный энергетический

Среди глобальных проблем современной экологии (парниковый эффект, разрушение озонового слоя, загрязнение воды и атмосферы, радиоактивные отходы и др.) акустическое загрязнение - одно из наиболее тревожных, поскольку влияет на людей не меньше, чем, например, разрушение озонового слоя или кислотные дожди. Широкое внедрение в промышленность новых интенсивных технологий, рост мощности и быстроходности оборудования, широкое использование многочисленных средств наземного, воздушного и водного транспорта, повсеместное применение разнообразного электрифицированного бытового оборудования - все это привело к тому, что человек на работе, в быту, на отдыхе, при передвижении подвергается многократному воздействию вредного шума.

Основные источники акустического загрязнения окружающей среды - транспорт, строительство, промышленные предприятия. Удельный вклад этих источников варьируется в определенных пределах для различных городов и населенных пунктов, но основным остается автомобильный транспорт. Население большинства крупных городов (не менее 60%) живет в условиях акустического загрязнения, параметры которого существенно превышают допустимые нормы.

Звук - волнообразно распространяющиеся колебания частиц упругой среды: твердого тела, жидкости, газа. Периодически и достаточно часто чередующиеся избыточные по сравнению с атмосферными давления создают звуки. Звук имеет частоту колебаний, определяющую субъективное восприятие высоты, амплитуду колебаний, обусловливающую громкость тона и ряд гармонических колебаний, сопутствующих основному тону, которые создают тембр или окраску звука. Кроме того, звук (или шум) характеризуется своей продолжительностью во времени.

Различают биологическое и физическое понятия звука. К биологическому понятию звука относят колебания и волны, которые воспринимаются человеческим органом слуха. Ощущение звука проявляется только в том случае, когда частота колебаний и их интенсивность лежат в определенных пределах. Для человеческого уха спектр слышимых звуковых колебаний лежит в диапазоне от 15…20 Гц до 20 кГц.

Физическое понятие о звуке объединяет как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред (условно от 0 до 1013 Гц). Колебания с частотами ниже 20 Гц называются инфразвуком. Нижний предел частот инфразвука не ограничен. В окружающей нас природной среде встречаются инфразвуковые колебания с частотами в тысячные доли Гц.

Колебания упругих сред с частотами более 20 кГц называют ультразвуком, который тоже не вызывает слуховых ощущений. Ультразвук широко применяют в современной технологии (дефектоскопии, ультразвуковой технологии обработки материалов и т.п.), медицине (диагностике, хирургии и т.п.), радиотехнике и многих других областях науки и техники.

В диапазоне частот 109…1013 Гц находятся колебания упругих сред, называемые гиперзвуком. Верхний предел частот гиперзвука в газах ограничен частотой 10 Гц, а в твердых телах и жидкости - 1012…1013 Гц.

Источники звука можно разделить на следующие основные типы:

колебательные или автоколебательные системы, в которых под действием локального источника энергии возникают либо собственные затухающие колебания, либо незатухающие автоколебания (все музыкальные инструменты, человеческий голос, паровые и пневматические свистки и т.п.);

вращательные системы, в которых периодические изменения давления и скорости среды вызываются от вращающихся тел (винт самолета или корабля; ротор электромеханического устройства; турбины; сирены, создающие звук в результате периодических изменений скорости газовой струи, и т.п.);

электроакустические преобразователи (телефоны, громкоговорители, эталонные источники звука - термофоны и т.п.).

Для описания колебательных процессов упругой среды в акустике приняты следующие объективные характеристики и понятия.

Звуковая энергия W_ЗВ, Дж, состоит из кинетической энергии колеблющихся частиц и потенциальной энергии упругой деформации.

Плотность звуковой энергии W_ЗВ, Дж/м³, определяет звуковую энергию, отнесенную к единице объема упругой среды.

Поток звуковой энергии (звуковая мощность) Ц_ЗВ, Вт, определяет энергию, переносимую в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению распространения.

Звуковое давление р_а, Па, в упругой среде при наличии звуковых колебаний складывается из давления в невозмущенной среде и переменного дополнительного давления, возникающего в каждой точке среды в данный момент времени. При этом звуковое давление в течение периода колебаний изменяет свою величину и знак между положительными и отрицательными амплитудными значениями.

Интенсивность звука (сила звука) У, Вт/м², определяется средней по времени энергией, переносимой звуковой волной в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению распространения волны:

Сила звука является одной из основных энергетических характеристик.

Качественная характеристика звука определяется его частотой. Основным интервалом в музыке и технической акустике является октава. Величина этого интервала определяется граничными частотами, отношение которых равно двум. Разные звуки воспринимаются человеческим ухом как равноотстоящие по высоте, если отношения их частот равны.

Звуковые колебания, как и всякое волновое движение, подчиняются законам интерференции и дифракции. Процесс наложения друг на друга нескольких звуковых волн называется интерференцией. Если два колебания одинаковой частоты и амплитуды складываются в одной фазе, то наблюдается усиление колебаний. Если фазы противоположны, то колебания аннигилируются, т.е. прекращаются.

Явление дифракции заключается в том, что звуковые волны огибают преграды, линейные размеры которых меньше длины волны. Короткие волны отражаются от таких препятствий, образуя за ними звуковую тень (рис. 5.3). На этом принципе основывается применение шумозащитных экранов, геометрические размеры которых определяются частотой звука, а также расстоянием до источника шума. Кроме того, благодаря дифракции звуковые волны легко проникают в малые по сравнению с длиной волны отверстия, что сильно снижает звукоизоляцию ограждений.

Когда размер неоднородностей и препятствий в среде распространения значительно превосходит длину волны звука, наблюдаются явления преломления и отражения звуковой волны.

Непрерывная упругая поверхность, все точки которой находятся одновременно в одинаковой фазе колебательной скорости, называется фронтом волны. В зависимости от вида фронта различают сферические (шаровые), цилиндрические и плоские волны.

Следует отметить, что все виды волн по мере удаления от источника приближаются к плоским.

По мере удаления от источника звук затухает в пространстве, причем в результате расширения площади фронта волны S(м²) звуковое давление сферической волны изменяется обратно пропорционально расстоянию r:

S = ?r²

где ? - пространственный угол излучения звука (? = 4р при излучении в пространство, Щ = 2р при излучении в полупространство).

Пространство, в котором звуковые волны свободно распространяются, не встречая отражающих поверхностей, называется свободным акустическим полем.

Если источником звука является пульсирующая сфера или полусфера, то интенсивность звука в свободном поле убывает пропорционально квадрату расстояния от источника.

При цилиндрических (или полуцилиндрических) волнах интенсивность звука уменьшается пропорционально первой степени расстояния. Примером этого случая является прохождение звука через щель.

3. Шумовое загрязнение

Шум - случайное сочетание звуков различной интенсивности и частоты; мешающий, нежелательный звук. Различают источники шума естественного и техногенного происхождения.

Шум в городской среде и жилых зданиях создается транспортными средствами, промышленным оборудованием, санитарно-техническими установками. На городских магистралях и в прилегающих к ним зонах уровни звука могут достигать 70…80 дБА, а в отдельных случаях 90 дБА и более. В районе аэропортов уровни звука еще выше.

Шумы, в особенности техногенного происхождения, вредно воздействуют на организм человека. Степень вредного воздействия шума зависит от его интенсивности, спектрального состава, времени воздействия, местонахождения человека, характера выполняемой им работы и индивидуальных особенностей человека.

Техногенные шумы часто представляют собой смесь случайных и периодических колебаний. К источникам шума техногенного происхождения относятся все применяемые в современной технике механизмы, оборудование и транспорт, которые создают значительное шумовое загрязнение окружающей среды.

Техногенный шумовой фон создается источниками, находящимися в постройках, сооружениях, зданиях и на территории между ними.

Источниками излучения шума в окружающую среду являются автомобили, самолеты, суда, строительные машины и установки, пневмоинструмент, воздухозаборные шахты, компрессоры, трамваи, троллейбусы и т.д. Шум, в основном, возникает в результате совершения работы или движения.

Классификация шумов. В зависимости от среды, в которой распространяется звук, условно различают структурные, или корпусные, и воздушные шумы. Структурные шумы возникают при непосредственном контакте колеблющегося тела с частями машин, их корпусом, трубопроводами, фундаментами, строительными конструкциями и т.д. Колебательная энергия, сообщаемая источником шума жестко связанным с ним предметам (в зависимости от формы связи и их линейных размеров), распространяется по ним в виде продольных или поперечных волн (или тех и других одновременно). Колеблющиеся поверхности, приводя в колебание прилегающие к ним частицы воздуха, образуют звуковые волны. Если источник не связан с какими-либо конструкциями, то шум, излучаемый им в воздух, называется воздушным.

Чтобы представить, в какой области слухового восприятия находятся окружающие человека звуки, рассмотрим табл. 5.2. При этом следует помнить, что снижение (увеличение) уровня звука (УЗ) на 5 дБА означает снижение (увеличение) воспринимаемой слухом субъективной громкости в 1,5 раза, на 10 дБА - в 2 раза, 15 дБА - в 3 раза, 20 дБА - в 4 раза и т.д.

Источниками шумов техногенного происхождения являются рельсовый, водный, авиационный и колесный транспорт, техническое оборудование промышленных и бытовых объектов, вентиляционные установки, санитарно-техническое оборудование, теплоэнергетические системы, электромеханические устройства, газотурбокомпрессоры, электротехнические приборы и оборудование, аэрогазодинамические установки и т.п.

Характер шума зависит от вида источника. Техногенные шумы по физической природе происхождения подразделяют на следующие группы:

механические, возникающие при взаимодействии различных деталей в механизмах (одиночные или периодические удары, возникающие при некоторых технологических процессах, например при ковке, штамповке, клепке), в результате движения отдельных деталей и узлов машин или механизмов с неуравновешенными массами, особенно сильный в неисправных системах, а также при вибрациях поверхностей устройств, машин, оборудования и т.п.;

электромагнитные, возникающие вследствие колебаний деталей и элементов электромеханических устройств под действием электромагнитных полей (дроссели, трансформаторы, статоры, роторы и т.п.);

Степень вредного воздействия шума зависит от его интенсивности, спектрального состава, времени воздействия, местонахождения человека, характера выполняемой им работы и индивидуальных особенностей человека. Шум, уровень которого составляет 35…40 дБА, в ночное время является серьезным беспокоящим фактором при нахождении человека в квартире. Шум с уровнем 50…60 дБА создает ощутимую нагрузку на нервную систему, особенно если человек занимается умственной деятельностью. Шум с уровнем выше 70 дБА вызывает физиологическое воздействие, а при 85…90 дБА может привести к ухудшению слуха.

4. Ультразвуковые загрязнения

Ультразвук - это упругие колебания звуковой волны частотами от 16 кГц до 100 МГц и выше. Ультразвук как упругие волны не отличается от слышимого звука, но высокая частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний вследствие трансформации звуковой энергии в теплоту.

Источниками ультразвука являются производственное оборудование, в котором генерируется ультразвук для выполнения технологических процессов, контроля и измерений, производственное оборудование, при эксплуатации которого ультразвук возникает как сопутствующий фактор, а также медицинское ультразвуковое оборудование.

По частотному составу ультразвуковой диапазон следует подразделять на низкочастотный - от 1,12 · 104 до 1,0 · 105 Гц и высокочастотный - от 1,0 · 105 до 1,0 · 109 Гц.

По способу распространения ультразвук подразделяют на распространяющийся воздушным путем (воздушный ультразвук); распространяющийся контактным путем при соприкосновении рук или других частей тела человека с источником ультразвука, с твердыми и жидкими средами, обрабатываемыми деталями, аппаратурой (контактный ультразвук).

Низкочастотные ультразвуковые колебания распространяются воздушным и контактным путем, высокочастотные - контактным путем.

По режиму генерирования ультразвуковых колебаний выделяют постоянный и импульсный ультразвук, а по способу излучения ультразвуковых колебаний - источники ультразвука с магнитострикционным генератором и с пьезоэлектрическим генератором.

При действии ультразвука на биологические объекты (в том числе и на человека) в органах и тканях на расстояниях, равных половине длины волны, может возникать разность давлений от 0,01 до 0,1 Па. При небольших интенсивностях ультразвука механические колебания способствуют лучшему обмену веществ и лучшему снабжению тканей кровью и лимфой. Повышение интенсивности ультразвука может привести к возникновению акустической кавитации, сопровождающейся механическим разрушением клеток и тканей. Контактное воздействие ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности. При уровне звукового давления 120 дБ наступает поражающий эффект.

Вибрационные воздействия

Вибрация - механические колебания упругих тел, проявляющиеся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве, а также в периодическом изменении ими формы, которую они имели в статическом состоянии.

Основными источниками вибраций являются рельсовый транспорт (трамвай, метрополитен, железная дорога), различные технологические установки (компрессоры, двигатели), кузнечно-прессовое оборудование, строительная техника (молоты, пневмовибрационная техника), системы отопления и водопровода, насосные станции и т.д. Особенность действия вибраций заключается в том, что эти механические упругие колебания распространяются по грунту и оказывают свое воздействие на фундаменты различных сооружений, вызывая затем звуковые колебания в виде структурного шума.

Вибрации, источником которых являются технологическое оборудование, рельсовый транспорт, строительные машины и тяжелый автотранспорт, распространяются по грунту. Протяженность зоны воздействия вибрации определяется величиной их затухания в грунте, которая составляет 1 дБ/м. Чаше всего на расстоянии 50…60 м от магистралей рельсового транспорта вибрации затухают. Зоны действия вибраций около кузнечнопрессовых цехов, оснащенных молотами с облегченными фундаментами, значительно больше и могут иметь радиус до 150…200 м.

Вибрации делятся на вредные и полезные. Вредные вибрации создают не только шумовые загрязнения окружающей среды, неблагоприятно воздействуя на человеческий организм, но и представляют определенную опасность для различных инженерных сооружений, вызывая в ряде случаев их разрушение. Полезные вибрации используют в ряде технологических процессов (виброуплотнение бетона, вибровакуумные установки и т.д.), но и в этом случае необходимо применять соответствующие меры защиты.

Действие вибрации на организм проявляется по-разному в зависимости оттого, как действует вибрация. Общая вибрация воздействует на весь организм. Этот вид вибрации проявляется на транспорте, в ряде производственных и строительных работ (например, виброуплотнение бетона).

Локальная (местная) вибрация воздействует на отдельные части тела (например, при работе ручным пневмоинструментом, виброуплотнителями и т.д.). В зависимости от продолжительности воздействия вибрации, частоты и силы колебаний возникает ощущение сотрясения (паллестезия), а при длительном воздействии возникают изменения в опорно-двигательной, сердечнососудистой и нервной системах.

Биологическое действие вибраций в диапазоне частот до 15 Гц проявляется в нарушении вестибулярного аппарата, смещении органов. Вибрационные колебания до 25 Гц вызывают костно-суставные изменения. Вибрации в диапазоне частот от 50 до 250 Гц вредно воздействуют на сердечнососудистую и нервную системы, часто вызывают вибрационную болезнь, которая проявляется болями в суставах, повышенной чувствительностью к охлаждению, судорогах. Эти изменения наблюдаются вместе с расстройствами нервной системы, головными болями, нарушениями обмена веществ, желез внутренней секреции. Наиболее опасны для человека частоты колебаний 6…9 Гц, так как они совпадают с собственной частотой колебаний внутренних органов человека.

Одной из основных причин появления низкочастотных вибраций при работе различных механизмов является дисбаланс вращающихся деталей, возникающий в результате смещения центра масс относительно оси вращения.

Как и при всяком колебательном движении, параметрами вибрации являются частота (Гц); амплитуда смещения (м или см); виброскорость (м/с); виброускорение (м/с2); период колебаний (с).

Воздействие вибрации на человека классифицируется по способу передачи вибрации на человека; по направлению действия вибрации; по временной характеристике вибрации.

По способу передачи на человека различают общую и локальную вибрацию. Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, локальная - через руки человека. Вибрация, воздействующая на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, может быть отнесена к локальной.

По источнику возникновения различают:

локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей);

общую вибрацию I категории - транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности, агро-фонам и дорогам (в том числе при их строительстве);

общую вибрацию II категории - транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок;

общую вибрацию III категории - технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

По частотному составу выделяют:

низкочастотные вибрации (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1…4 Гц для общих, 8…16 Гц - для локальных вибраций);

среднечастотные вибрации (8…16 Гц - для общих, 31,5…63 Гц - для локальных вибраций);

высокочастотные вибрации (31,5…63 Гц - для общих, 125… 1000 Гц - для локальных вибраций).

По временным характеристикам различают:

постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;

непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при изменении с постоянной времени 1 с, в том числе:

колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;

прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;

импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.

Вибрации подчиняются всем физическим законам, относящимся к звуковым колебаниям. Вибрации в инженерном деле рассматриваются отдельно от звуковых колебаний и в общем случае аппроксимируются колеблющейся системой с шестью степенями свободы. В тех случаях, когда вибрирующая поверхность имеет размеры, соизмеримые с половиной длины волны, и вибрации ее происходят с звуковой частотой, в воздухе возникает шум.

Вибрации данной круговой частоты щ характеризуются тремя основными параметрами: амплитудой смешения о, амплитудой скорости о и амплитудой ускорения о. В случае гармонических колебаний эти величины связаны между собой соотношением

5. Электромагнитное загрязнение

В процессе эволюции и жизнедеятельности человек испытывает влияние естественного электромагнитного фона, характеристики которого используются как источник информации, обеспечивающий непрерывное взаимодействие с изменяющимися условиями внешней среды.

Однако вследствие научно-технического прогресса электромагнитный фон Земли в настоящее время не только увеличился, но и претерпел качественные изменения. Появились электромагнитные излучения таких длин волн, которые имеют искусственное происхождение в результате техногенной деятельности (например, миллиметровый диапазон длин волн и др.).

Спектральная интенсивность некоторых техногенных источников электромагнитного поля (ЭМП) может существенным образом отличаться от эволюционно сложившегося естественного электромагнитного фона, к которому привыкли человек и другие живые организмы биосферы.

Источники электромагнитных полей:

К основным источникам ЭМП антропогенного происхождения относятся телевизионные и радиолокационные станции, мощные радиотехнические объекты, промышленное технологическое оборудование, высоковольтные линии электропередач промышленной частоты, термические цехи, плазменные, лазерные и рентгеновские установки, атомные и ядерные реакторы и т.п. Следует отметить техногенные источники электромагнитных и других физических полей специального назначения, применяемые в радиоэлектронном противодействии и размещаемые на стационарных и передвижных объектах на земле, воде, под водой, в воздухе.

Любое техническое устройство, использующее либо вырабатывающее электрическую энергию, является источником ЭМП, излучаемых во внешнее пространство. Особенностью облучения в городских условиях является воздействие на население как суммарного электромагнитного фона (интегральный параметр), так и сильных ЭМП от отдельных источников (дифференциальный параметр).

Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цехи и участки в зонах, примыкающих к предприятиям. Воздействие ЭМП промышленной частоты связано с высоковольтными линиями (ВЛ) электропередач, источниками постоянных магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях. Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками которых могут быть РТО и РЛС, имеют размеры до 100…150 м. При этом внутри зданий, расположенных в этих зонах, плотность потока энергии, как правило, превышает допустимые значения.

6. Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовое излучение (УФИ) - электромагнитное излучение оптического диапазона с длиной волны л от 200 до 1000 нм и частотой от 10¹³ до 10¹⁶ Гц. УФИ представляет собой невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее в электромагнитном спектре промежуточное положение между светом и рентгеновским излучением. Относится к области не ионизирующих излучений.

Любое тело, нагретое до 3000 К и выше, имеет в своем спектре ультрафиолетовую компоненту. Чем выше температура тела, тем в большей степени проявляется ультрафиолетовая составляющая спектра.

По способу генерации УФИ относится к тепловому излучению, по характеру воздействия на вещества - к ионизирующим излучениям. По биологическому эффекту выделяют три области УФИ: УФ-А (л = 400…280 нм); УФ-В (л = 315…280 нм); УФ-С (л = 280…200 нм). УФИ более короткого диапазона (от 180 нм и ниже) сильно поглощается всеми материалами и средами, в том числе и воздухом, и поэтому может иметь место только в условиях вакуума.

Исходя из специфической биологической эффективности, область УФИ-С также называют бактерицидной областью спектра, УФИ-В-эритемной и УФИ-А - общеоздоровительной.

Ультрафиолетовые лучи обладают способностью вызывать фотоэлектрический эффект, проявлять фотохимическую активность, вызывать люминесценцию и обладают значительной биологической активностью.

Источники ультрафиолетового излучения (УФ-излучения) можно разделить на естественные и искусственные.

Основным источником УФ-излучения естественного происхождения является Солнце. Из всего спектра УФ-излучения Солнца только небольшая длинноволновая часть достигает земной поверхности (л > 0,29 мкм). Остальная часть УФ-спектра, в особенности коротковолновая, поглощается атмосферой, что оказывает сильное влияние на атмосферные процессы. Общий поток УФ-излучения в областях А и Ј составляет 3…4% общей энергии солнечных лучей.

Большое количество источников УФ-излучения имеет техногенное происхождение: техногенные источники, имеющие температуру выше 2000°С (лазерные установки, электрические дуги от сварочных работ, плазма, расплавленный металл, кварцевое стекло и т.п.), ртутные выпрямители; люминесцентные источники (лампы газоразрядные и ртутные), используемые в полиграфии, химическом и деревообрабатывающем производстве, сельском хозяйстве, при кино- и телесъемках, дефектоскопии и других отраслях производства, а также в здравоохранении.

Интенсивным источником УФ-излучения с непрерывным спектром являются электронные потоки синхротронов, линейных ускорителей, мощных приборов СВЧ.

К техногенным источникам УФ-излучения относятся более 70 различных лазерных систем, работающих в ультрафиолетовом и вакуумном ультрафиолетовом диапазоне.

К техногенным источникам УФ-излучения относятся некоторые металлургические печи и домны по выплавке высокотемпературных металлов и сплавов с применением кислородного дутья, мощных электронных и плазменных потоков и т.п.

Величины УФ-излучения различаются по энергетической природе и по эффективности воздействия на биологические объекты. Для биологических объектов оценивают бактерицидные и эритемные величины излучений.

В зависимости от интенсивности и длины волны УФ-излучение действует двояко на живые организмы. С одной стороны, малые дозы УФ-облучения оказывают благотворное влияние на человека и животных, способствуя образованию витаминов группы D. С другой стороны, УФ-облучение оказывает вредное (губительное) действие на живые организмы. Установить границу дозволенного и губительного в ряде случаев бывает очень сложно. Физиологическое действие УФ-излучения проявляется в следующем: УФ-А приводит к флюоресценции; УФ-В вызывает изменения в составе крови, кожи, воздействует на нервную систему; УФ-С действует на клетки. УФ-излучение от производственных источников, в первую очередь электросварочных дуг, может стать причиной острых и хронических профессиональных поражений. Наиболее подвержен действию УФ-излучения зрительный анализатор. УФ-излучение производственных источников способны изменять газовый состав атмосферного воздуха вследствие его ионизации. При этом в воздухе образуются высокотоксичные газы озон и оксиды азота, представляющие большую профессиональную опасность, особенно при сварочных работах в ограниченных, плохо проветриваемых помещениях.

7. Радиационное загрязнение

Человек существует в условиях постоянно действующего облучения, создаваемого источниками ионизирующего излучения естественного происхождения, образующего естественный радиационный фон. Эти источники подразделяются на источники земного и внеземного (космического) происхождения.

Особое место в процессах загрязнения атмосферного воздуха, воды, почвы, всей окружающей человека природной среды занимает радиоактивное загрязнение. Радиоактивное загрязнение характеризуется присутствием радиоактивных веществ на поверхности, внутри материала, в воздухе, в теле человека или в другом месте в количестве, превышающем устаноаленные уровни.

Различают ионизирующее излучение двух видов: корпускулярное и электромагнитное. Потоки частиц с ненулевой массой покоя (электроны, протоны, нейтроны и многие другие) относятся к первому виду, а потоки частиц с нулевой массой покоя (фотоны) - ко второму. К. ионизирующему излучению не относятся ультрафиолетовое излучение и видимый свет. Основные виды ионизирующих излучений: б-, в-, г-излучение, нейтронное и рентгеновское излучение.

б-Излучение представляет собой поток ядер гелия (⁴₂Не), испускаемых при распаде радиоактивного вещества или при ядерных реакциях. Энергия б-частиц составляет несколько МэВ. В воздухе эти частицы поглощаются слоем толщиной 8…9 см. При увеличении энергии б-частицы возрастает вызываемая ею ионизация в поглощаемой среде. Вследствие большой массы эти частицы быстро теряют свою энергию, поэтому проникающая способность этого вида излучения невысокая.

Излучение - поток электронов (или позитронов), возникающих при радиоактивном распаде. Энергия этих частиц составляет несколько МэВ. Максимальный пробе г в воздухе достигает более 15 м, а в живых тканях - 2,5 см. Обладая значительно меньшей массой, чем б-частицы, в-частицы имеют более высокую проникающую способность.

г-Излучение, как и рентгеновское, имеет электромагнитную природу и обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием. Оно возникает в результате естественной радиоактивности, а также в искусственных ядерных реакциях, при соударении частиц высоких энергий и т.п. Энергия фотона г-излучения может достигать очень больших значений, во много раз превосходящих энергию фотона рентгеновского диапазона.

Нейтронное излучение преобразует свою энергию в результате соударения с ядрами вещества. При неупругих взаимодействиях возможно возникновение вторичных излучений, которые могут иметь как заряженные частицы, так и г-излучения. При упругих столкновениях возможна ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов в значительной степени зависит от их энергии.

Рентгеновское излучение возникает при воздействии в-частиц на окружающую среду или при бомбардировке электронами анодов рентгеновских трубок, ускорителей и т.п. Энергия фотонов рентгеновского излучения составляет примерно 1 МэВ. Рентгеновское излучение обладает большой проникающей и малой ионизирующей способностями.

Радиоактивное загрязнение характеризуется присутствием радиоактивных веществ на поверхности, внутри материала, в воздухе, в теле человека или в другом месте, в количестве, превышающем установленные уровни.

Радиоактивные вещества (радионуклиды) обладают различной степенью устойчивости. За определенное время они или распадаются, или переходят в другое состояние. Для оценки устойчивости радионуклидов введено понятие периода полураспада Т1/2 - время, в течение которого распадается половина исходного числа атомов радионуклидов.



Список литературы

1. Наша Планета; Москва; 1985 год.

2. Пьер Агесс; Ключи к экологии; Ленинград; 1982 год.

3. В.З. Черняк; Семь чудес и другие; Москва; 1983 год.

4. Френц Щебек; Вариации на тему одной планеты; 1972 год.

5. Экономическая и социальная география мира.

Размещено на Allbest.ru

...