Реферат: Физические загрязнения

Последствия

Организм человека, находящегося в электромагнитном поле, поглощает его энергию, в тканях возникают высокочастотные токи с образованием теплового эффекта. Биологическое действие электромагнитного излучения зависит от длины волны, напряженности поля (или плотности потока энергии), длительности и режима воздействия (постоянный, импульсный). Чем выше мощность поля, короче длина волны и продолжительнее время облучения, тем сильнее негативное влияние ЭМП на организм. При воздействии на человека электромагнитного поля малой интенсивности возникают нарушения электрофизиологических процессов в центральной нервной и сердечно-сосудистой системах, функций щитовидкой железы, системы "гипофиз - кора надпочечников", генеративной функции организма.

Для предотвращения неблагоприятного влияния ЭМП на население установлены предельно допустимые уровни (ПДУ) напряженности электромагнитного поля, кВ/м:внутри жилых зданий - 0,5;на территории зоны жилой застройки - 1,0;в населенной местности вне зоны жилой застройки - 10;в ненаселенной местности (часто посещаемой людьми) - 15;в труднодоступной местности (недоступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) - 20.

Биологические эффекты от воздействия ЭМИ могут проявляться в различной форме: от незначительных функциональных сдвигов до нарушений, свидетельствующих о развитии явной патологии. Следствием поглощения энергии ЭМИ является тепловой эффект. Для длительного воздействия ЭМИ различных диапазонов длин волн при умеренной интенсивности (выше ПДУ) характерным считают развитие функциональных расстройств ЦНС с не резко выраженными сдвигами эндокринно-обменных процессов и состава крови. В связи с этим могут появиться головные боли, повышение и понижение давления, урежение пульса, изменение проводимости в сердечной мышце, нервно-психические расстройства, быстрое развитие утомления. Возможны трофические нарушения: выпадение волос, ломкость ногтей, снижение массы тела. Наблюдаются изменения возбудимости обонятельного, зрительного и вестибулярного анализаторов. На ранней стадии изменения носят обратимый характер, при продолжающемся воздействии ЭМИ происходит стойкое снижение работоспособности. В пределах радиоволнового диапазона доказана наибольшая биологическая активность микроволнового СВЧ-поля в сравнении с. ВЧ и УВЧ.

Острые нарушения при воздействии ЭМИ (аварийные ситуации) сопровождаются сердечнососудистыми расстройствами с обмороками, резким учащением пульса и снижением артериального давления. В последнее время особое беспокойство у специалистов в области электромагнитной безопасности человека вызывают сотовые телефоны и компьютеры, а также разнообразные радиоэлектронные и электрические изделия, широко используемые в быту: телевизоры, игровые приставки, микроволновые печи, электроплиты, электрочайники, холодильники, электроутюги, электрофены, электробритвы, электромассажеры, электрогрелки, электроодеяла, отопительные электрорадиаторы и другая бытовая техника.

Ситуация в России

Если в западных странах используется безопасная трехпроводная сеть, а панели и кожухи электроприборов тщательно заземлены, то в России все совсем иначе: сеть старая двухпроводная, без заземления. Естественно, и уровень излучения получается в разы больше.

В Санкт-Петербурге интенсивность ЭМП в 1000 раз превышает внегородской уровень, а средняя индукция техногенного низкочастотного магнитного поля составляет 0,6 мкТл в рабочие дни, а в субботу и воскресенье падает в 1,5 раза.

В Москве только за последние годы уровень электромагнитного загрязнения вырос в 20 - 30 раз. Напряженность же электромагнитных полей в крупных промышленных центрах России увеличилась за последние несколько десятилетий в тысячи раз.

Факты свидетельствуют, что обычный уровень низкочастотного электромагнитного поля крупного промышленного города соответствует ситуации природной "магнитной бури" (аномально высокой геомагнитной активности).

Большую опасность представляют электрические и магнитные поля токов промышленной частоты (50 Гц). Для электрического поля промышленной частоты существует гигиенический норматив 5 кВ/м, однако специалисты считают, что безопасным является уровень 0,5 кВ/м. Обычно в квартире уровень напряжения электрического поля от 5 до 80 В/м, что много меньше безопасного уровня 500 В/м. Под ЛЭП 400 - 753 кВ напряженность электрического поля превышает Е = 10 кВ/м. Гигиенические нормативы разрешают работнику находиться в зоне воздействия электрического поля с частотой 50 Гц и Е = 10 кВ/м не более 3 ч, а для Е = 20 кВ/м и выше не более 10 мин в день. Жить близко от ЛЭП опасно.

Вдоль трассы высоковольтной линии (ВЛ), проходящей через населенную местность, границу санитарно-защитной зоны выбирают в соответствии с размерами, представленными в табл. 20.

Таблица 20

Границы санитарно-защитной зоны

В пределах санитарно-защитной (охранной) зоны запрещается размещать жилые здания, стоянки и остановки транспорта, устраивать места отдыха, спортивные и игровые площадки.

Источниками опасных магнитных полей в наших квартирах являются все сильноточные приборы: грили, утюги, вытяжки, холодильники, телевизоры, компьютеры и блоки питания, общий силовой кабель подъезда или лифта.

Пальма первенства в списке опасных приборов принадлежит приборам для приготовления пищи - электроплите и микроволновой печи. Хозяйки проводят около плиты часы, а значения магнитного поля электроплиты на расстоянии 30 см составляют 0,4 - 4 мкТл. Магнитное поле микроволновой печи даже на расстоянии 1 м редко бывает ниже 0,5 мкТл. Высокие значения магнитного поля регистрируют также у посудомоечных машин и стиральных машин с сушкой белья.

Специалисты московского Центра электромагнитной безопасности провели измерения магнитного поля некоторых бытовых приборов. Приняв расстояния, на которых регистрируется поле 0,2 мкТл и более за зону риска, они составили таблицу результатов измерений (табл. 21). Заметим, что все эти приборы были не электрическими подделками неизвестных мастеров, а продукцией крупнейших фирм - производителей электроники и бытовой техники.

Измерения показали, что из-за силовых кабелей и распределительных щитов в некоторых комнатах от 60 до 90 % площади имеют уровень магнитного поля, превышающий 0,2 мкТл. Эти зоны нецелесообразно использовать для сна и отдыха, размещения детей.

Таблица 21

Зона риска бытовых приборов

Защита окружающей среды

Минимальное воздействие магнитного поля на окружающих можно обеспечить при соблюдении простых правил:

используйте типы электроприборов с меньшим уровнем электропотребления (чем меньшую мощность потребляет прибор, тем лучше);

размещайте наиболее опасные приборы на расстоянии не менее 1,5 м от мест продолжительного пребывания или сна. Переставьте кровати в комнатах так, чтобы они оказались на максимальном расстоянии от источников магнитного поля. Особое внимание уделите электромагнитной безопасности мест, которые облюбовали для игр и отдыха дети;

не включайте одновременно большое число электроприборов;

не делайте "кольца" и "петли" из проводов;

по возможности используйте приборы с автоматическим управлением, позволяющим не находиться рядом с ними во время работы.

Заметим, что внутриквартирные перегородки и даже несущие стены не служат защитой от низкочастотного магнитного поля. При планировке расположения электроприборов следует учитывать и то, какие источники магнитного поля могут быть установлены у соседей за стенкой.

В электропоездах (электричках, метро, трамваях, троллейбусах) уровень ЭМП превышает естественный фон в сотни тысяч раз, а напряженность магнитного поля может достигнуть 10 мТл и превысить безопасный уровень в 5000 раз. Воздействие таких полей может служить пусковым механизмом для патологических процессов у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, и может привести к инфаркту.

Особую озабоченность вызывает электромагнитная обстановка около радиопередающих центров (табл. 22). "Санитарные правила и нормы защиты населения г. Москвы от электромагнитных полей радиопередающих объектов" устанавливают, что напряженность переменного электрического поля, создаваемого радиотехническими объектами в диапазоне 30 - 300 МГц, не должна превышать 2 В/м для жилых зданий любого вида, детских образовательных учреждений и других помещений, предназначенных для круглосуточного пребывания людей. Предельная напряженность электрического поля на этих частотах составляет 80 В/м.

Определенную опасность представляют электромагнитные излучения сверхвысоких частот, которые способствуют повышенной утомляемости или, в зависимости от индивидуальных особенностей организма, излишней возбудимости, а также при воздействии сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения на глаза, развитию катаракты.

Таблица 22

Санитарно-защитные зоны радио- и телевизионных станций

Радиационное загрязнение

Биосфера формировалась вместе с ним и развивается под постоянным действием ионизирующей радиации. Естественный фон ее определялся, прежде всего, за счет рассеянных в горных породах, почвах, воде и воздухе радиоактивных химических элементов (уран, торий, радий и радон), а также космическим излучением. На протяжении миллионов лет радиоактивный фон не менялся, а дозы, получаемые биологическими объектами, не вызывали серьезных последствий. Однако, в последние несколько десятков лет поток естественных радионуклидов в биосфере стал намного интенсивнее. Кроме естественных, в окружающей среде появились антропические источники ионизирующих излучений - радиоактивные отходы атомных станций и радиоактивные выпадения от испытаний ядерного оружия, штатных и аварийных выбросов атомных электростанций.

Рисунок 23.1 - Факторы радиоактивного загрязнения

Установлено (О. М. Храмченкова, В. В. Валетов, В. Е. Шевчук и др., 1999), что любой живой объект при определенной дозе облучения погибает. Однако дозы облучений, приводящие к гибели разных объектов, различаются в очень широких пределах. Так, дозы фонового излучения, вызывающие 50% гибели организмов в облученной популяции, составляют: для обезьян 2,5-6 Гр., крыс 7-9, кроликов 9-10, птиц, рыб 8-20, насекомых 10-100, растений 10-1500, простейших 1000-3000 Гр. Каждому биологическому виду свойственна своя мера чувствительности к действию ионизирующей радиации, которая характеризует его радиочувствительность. Степень радиочувствительности сильно варьирует в пределах одного вида (индивидуальная радиочувствительность), а для определенного индивидуума зависит также от возраста и пола, даже в одном организме различные клетки и ткани сильно различаются по радиочувствительности. Энергия ионизирующего излучения при прохождении через биологическую ткань передается атомам и молекулам, что приводит к образованию ионов и возбужденных молекул. Это первый физический этап формирования биологического ответа клетки на лучевое воздействие. Следующий этап называется химическим. Образующиеся радикалы, окислители обладают высокой химической активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других структурных элементов биологической ткани, что приводит к изменению биологических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, подавляется активность ферментных систем, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму, - токсины. Это приводит к нарушению жизнедеятельности отдельных систем или организма в целом. Индуцированные свободными радикалами химические реакции вовлекают в этот процесс многие сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением. В этом состоит специфика действия ионизирующего излучения на биологические объекты.

Источники радиации и ситуация в России:

) Добыча и переработка радиоактивного минерального сырья

Из всего уранопроизводящего комплекса добыча и переработка урановых руд дает самый большой объем радиоактивных отходов. Специфическая особенность уранового и ториевого производства - наличие во всех видах отходов радионуклидов с большим периодом полураспада. В результате ветровой эрозии происходит сдувание твердых продуктов распада постоянно выделяющегося радона и перенос этого материала на значительные расстояния. Дополнительный источник загрязнения окружающей среды - жидкие отходы, к которым относятся шахтные воды, насыщенные радионуклидами.

Рис. 5.23. Пример ореола загрязнения подземных вод ураном в районе хвостохранилища. Естественная объемная активность воды 0.3 Бк/л: a - план; б - вертикальный разрез.

Другим звеном уранового производства являются обогатительные предприятия и заводы по гидрометаллургической переработке радиоактивных руд, где главный вид отходов - хвосты переработки рудной массы, насыщенные радиоактивными жидкостями. Весь этот материал удаляется в намывные хвостохранилища, которые являются неотъемлемой частью гидрометаллургического производства урана и тория и главным источником местного загрязнения окружающей среды радионуклидами.

) Уголь как источник естественной радиации

Уголь всегда содержит природные радиоактивные вещества уранового и актиноуранового рядов (238U и продукты его распада 234U, 226Ra, 222Rn, 210Pb, 210Po и т.д.; 235U и продукты его распада 219Rn и т.д.), ториевого ряда (232Th и продукты его распада 220Rn, 216Po), а также долгоживущий радиоактивный изотоп 40K. Таким образом, естественная радиоактивность угля формируется за счет природных радионуклидов. Уран в окислительных условиях земной поверхности, как правило, присутствует в виде хорошо растворимых соединений, и поэтому значительно более широко рассеян, чем торий, хотя среднее содержание урана в земной коре почти на порядок ниже, чем тория.
 Отметим, что торий и калий обычно связываются с неорганической фракцией, в то время как уран имеет тенденцию к связи с органикой, выбрасываемой в атмосферу с парогазовой фракцией, и концентрируется в аэрозолях.

) Ядерная энергетика

По состоянию на 2009 год в мире действовало 437 энергетических ядерных реактора, генерирующих почти 16 процентов мировой электроэнергии. Для обеспечения этих АЭС ядерным топливом необходимо ежегодно почти 4000 т природного урана.

Другой источник родионуклидов, попадающих в окружающую среду от функционирующих АЭС, - дебалансная и техническая вода. ТВЭЛы, находящиеся в активной зоне реактора, часто деформируются, и продукты деления попадают в теплоноситель. Дополнительным источником радиации в теплоносителе являются РН, образующиеся в результате облучения материалов реактора нейтронами. Поэтому периодически вода первого контура обновляется и очищается от РН.

Чтобы не произошло загрязнение окружающей среды, вода всех технологических контуров АЭС включается в систему оборотного водоснабжения. Тем не менее, часть жидких стоков сбрасывают в водоем-охладитель, имеющийся при каждой АЭС. Этот водоем является слабопроточным бассейном (чаще всего это искусственное водохранилище), поэтому сброс в него жидкостей, содержащих даже малое количество радионуклидов, может привести к опасной их концентрации. Сброс жидких радиоактивных отходов в водоемы-охладители категорически запрещен Санитарными правилами. В них можно направлять только жидкости, в которых концентрация радиоизотопов не превышает допустимые нормы.