Защита от естественных опасностей, обеспечением комфортных условий жизнедеятелъности

2.1. ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРFДОЙ

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения и составляет от 85 Вт (в состоянии покоя) до 500 ВТ (при тяжелой работе). Чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву либо к переохлаждению организма и как следствие к потере трудоспособности, быстрому утомлению, потере сознания и тепловой смерти.

Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма является средняя тем-пература тела около 36,5 ⁰С; зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы средней тяжести и тяжелой при высо-кой температуре воздуха она может повышаться от нескольких десятых градуса до 1 – 2°С. Наивыс-шая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет 43 ⁰С, минимальная –25 ⁰С. Температурный режим кожи играет основную роль в теплоотдаче. Её температура меняется в довольно значительных пределах и под одеждой составляет·30 -34 ⁰С. При неблагоприятных погодных условиях на отдельных участках тела температура может понижаться 20 ⁰С, а иногда и ниже.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение человека полностью воспринимается окружающей средой т. е. когда имеет место тепловой баланс Q_тo = Q_тп. В этом случае температура внутренних органов остается постоянной. Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей, происходит рост температуры внутренних органов и тепловое самочувствие характеризуется понятием «жарко». Напротив, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем производит человек, то происходит охлаждение организма. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием «холодно».

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется конвекцией Q_к в результате омывания тела воздухом, излучением на окружающие поверхности Q_л и в процессе тепломассообмена О_тм при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами и при дыхании О_д.

Q_тп = Q_к + Q_л + О_тм + О_д

Анализ позволяет сделать вывод, что тепловое самочувствие человека, или тепловой баланс в системе человек - среда обитания зависит от температуры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки организма.

Параметры - температура окружающих предметов и интенсивность физической нагрузки организма - характеризуют конкретную производственную обстановку и отличаются большим многообразием. Остальные параметры -температура, скорость, относительная влажность атмосферное давление окружающего воздуха - получили название параметров микроклимата,

Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека.

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например, понижение температуры и повышение скорости воздуха способ-ствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. Повышение скорости воздуха ухудшает самочувствие, так как

способствует усилению конвективного теплообмена и процессу теплоотдачи при испарении влаги.

Количество теплоты, отдаваемое организмом человека различными путями, зависит от того или иного параметра микроклимата. Так, величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется в основном температурой окружающей среды, атмосферным давлением, подвижностью и влагосодержанием воздуха.

Излучение теплоты происходит в направлении окружающих человека поверхностей, имеющих более низкую температуру, чем температура поверхности одежды и открытых частей тела человека. При высоких температурах окружающих поверхностей (свыше 30 ⁰С) теплоотдача излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплоотдача излучением идет в обратном направлении — от горячих поверхностей к человеку.

Отдача теплоты при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами, зависит от температуры воздуха, интенсивности работы, выполняемой человеком, от скорости движения окружающего воздуха и его относительной влажности.

При повышении температуры воздуха возникают обратные явления. Исследователями установлено, что при температуре воздуха более 30 ⁰С работоспособность человека начинает падать. Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, около 116 ⁰С. Существенное значение имеет равномерность температуры. Вертикальный градиент ее не должен выходить за пределы 5 ⁰С.

Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при t_ос > 30 ⁰С, так как при этом почти все выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое проливное течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу.

Недостаточная влажность воздуха также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем и загрязнения болезнетворными микробами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30... 70 %.

ИК излучение оказывает на человека в основном тепловое действие. Поглощение в коже, тканях!!

Облучение организма малыми дозами лучистой теплоты полезно, но значительная интенсивность теплового излучения и высокая темпеpaтypa воздуха могут оказать неблагоприятное действие на человека. Тепловое облучение интенсивностью до 350 Вт/м² не вызывает неприятного ощущения, при 1050 BT/ м² уже через 3 – 5 мин на поверхности кожи появляется неприятное жжение (температура кожи повышается на 8... 10⁰С, а при 3500 вт/м² через несколько ceкунд возможны ожоги.

Интенсивность теплового облучения на отдельных рабочих местах может быть значительной. Например, в момент заливки стали в форму она составляет 12 000 BT/ м².

Атмосферное давление оказывает существенное влияние на процесс дыхания и самочувствие человека. Если без воды и пиши человек может прожить несколько дней, то без кислорода - всего несколько минут.

Параметры микроклимата воздушной среды, которые обуславливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущений и напряженности системы терморегуляции, называются комфортными или оптимальными; Зона, в которой окружающая среда полностью отводит теплоту, выделяемую организмом, и нет напряжения системы терморегуляции, называется зоной комфорта. Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными. При незначительной напряженности системы терморегуляции и небольшой дискомфортности устанавливаются допустимые метеорологические условия.

Гигиеническое нормирование параметров микроклимата npоизводственных помещений. Нормы производственного микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Они едины для всех производств и всех климатических зон с некоторыми незначительными отступлениями.

В этих нормах отдельно нормируется каждый компонент микроклимата в рабочей зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость воздуха в зависимости от способности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.

Для оценки характера одежды (теплоизоляции) и акклиматизации организма в разное время года вве-дено понятие периода года. Различают теплый и холодный период года. Теплый период года характе-ризуется среднесуточной температурой наружного воздуха + 10 ⁰С и выше, холодный -ниже +10 ⁰С.

В рабочей зоне производственного помещения согласно ГОСТ могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия. Оптимальные микроклиматuческие условия - это такое сочетание параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивает ощущение теплового комфорта и создает предпосылки для высокой работо-способности. Дoпycтuмыe микроклиматuческие условия - это такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать напряжение реакций терморегуляции и которые не выходят за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает нарушений в состоянии здоровья, не наблюдаются дискомфортные ощущения, ухудшающие самочувствие и понижение работоспособности. Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры - обычными системами вентиляции и отопления.

1.4. ПРОФИЛАКТИКА НЕБЛАГОПРИЯТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МИКРОКЛИМАТА

Методы снижения неблагоприятного влияния производственного микроклимата регламентируются «Санитар-ными правилами по организации технологических процессов и гигиеническими требованиями к производст-венному оборудованию» и осуществляются комплексом технологических, санитарно-технических, организационных и медико-профилактических мероприятий.

Ведущая роль в профилактике вредного влияния высоких температур, инфракрасного излучения принадле-жит технологическим мероприятиям: замена старых и внедрение новых технологических процессов и обору-дования, способствующих оздоровлению условий труда. Внедрение автоматизации и механизации дает возможность пребывания рабочих вдали от источника радиационной и конвекционной теплоты.

К группе санитарно-технических мероприятий относится применение коллективных средств защиты: локализация тепловыделений, теплоизоляция горячих поверхностей, экранирование источников либо рабочих мест; воздушное душирование, радиационное охлаждение, мелкодисперсное распыление воды; общеобменная вентиляция или кондиционирование воздуха. Общеобменной вентиляции при этом отводится ограниченная роль - доведение условий труда до допустимых с минимальными эксплуатационными затратами.

Уменьшению поступления теплоты в цех способствуют мероприятия, обеспечивающие герметичность оборудования. Плотно подогнанные дверцы, заслонки, блокировка закрытия технологических отверстий с работой оборудования - все это значительно снижает выделение теплоты от открытых источников. Выбор теплозащитных средств в каждом случае должен осуществляться по максимальным значениям эффективности с учетом требований эргономики, технической эстетики, безопасности для данного процесса или вида работ и технико-экономического обоснования.

Лекция№3.

НЕГАТИВНЫЕ ФАКТОРЫ ТЕХНОСФЕРЫ

ЗАГРЯЗНЕНИЕ РЕГИОНОВ ТЕХНОСФЕРЫ ТОКСИЧНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ Регионы техносферы и природные зоны, примыкающие к очагам техносферы, постоянно подвергаются активному загрязнению различными веществами.

Загрязнение атмосферы. Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающую при эрозии почвы, частицы морской соли); туман; дым и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного происхождения и др.

Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными, например выпадение космической пыли, либо локальными, например лесные и степные пожары, извержения вулканов. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.

Основное антропогенное загрязнение атмосферного воздуха создают автотранспорт, теплоэнергетика и ряд отраслей промышленности.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу Российской Федерации, тыс. т. 1992, 1996г.

Источники выбросов

Теплоэлектростанции 6645 4748;

Металлургические предприятия 8218, 6133

Нефтяная и газовая промьштенность 4532, 2699

Химическая промьштенность 1000, 454

Производства, выпускающие строительные материалы 1386,528

Предприятия, перерабатывающиеe древесину 751, 434

Автотранспорт —, 10955

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы SO₂, оксиды азота NO_X,, углеводороды C_nH_m и пыль.

Основные источники примесей атмосферы и их ежегодные выбросы:

Источники пыли: естественные:вулканические извержения, пылевые бури, лесные пожары и др.

антропогенные Сжигание топлива в промышленных и бытовых ycтaнoвках

Среднегодовая концентрацияв воздухе, мг/м³ в городах 0,04 – 0,4

Диоксид серы SO₂ естественные:вулканические извержения, пылевые бури, лесные пожары и др.

антропогенные Сжигание топлива в промышленных и бытовых ycтaнoвках

Среднегодовая концентрацияв воздухе, мг/м³ в городах до 1,0

Оксиды азота NO_X: естественные Лесные пожары

антропогенные промышленность, автотранспорт, теплоэлектростанции

Среднегодовая концентрацияв воздухе, мг/м³ в районах с развитой пром. до 0,2

Oксид углерода СОестественные Лесные пожары, выделения океанов

антропогенные Автотранспорт, промышленные энергоустановки, предприятия черной металлургии

Среднегодовая концентрация в воздухе, мг/м³ в в городах до 1….50

Кроме приведенных веществ и пыли в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные вещества. Так, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество увеличивается.

Выбросы токсичных веществ приводят, как правило, к превышению текущих концентраций над пдк. Контроль состояния атмосферы в городах страны показал, что уровень зarpязнения в 1996 г. остался весьма высоким. Максимальные концентрации зaгpязняющих веществ превышали 10 пдк в 70 городах.

Большая часть примесей атмосферного воздуха в городах проникает в жилые помещения. В летнее время (при oткpытых окнах) состав воздуха в жилом помещении соответствует составу вне помещения на 90%, зимой -на 50 %. Высокие концентрации и миграция примесей в атмосферном воздухе стимулируют их взаимодействие с образованием более токсичных образований (смога, кислот) или приводят к таким явлениям, как парниковый эффект» и разрушение озонового слоя. Смог весьма токсичен, так как его составляющие обычно находятся O₃ -60...75 %, Н₂О₂, нитраты, альдегиды и др.-25...40 %. Для образования смога в атмосфере в солнечную погоду необходимо наличие оксидов азота, углеводородов (их выбрасывают в атмосферу автотранспорт, промышленные предприятия). Фотохимический смог, впервые обнаруженный в Лос-Анжелесе в 40-х годах, теперь периодически наблюдается во многих крупных городах мира.

Кислотные дожди известны более 100 лет, однако проблема этих дождей возникла около 20 лет назад.

Источниками кислотных дождей служат газы, содержащие серу и азот. Наиболее важные из них: SO₂, NO_X, Н₂S. Кислотные дожди возникают вследствие неравномерного распределения этих газов в атмосфере. Например, концентрация SO₂ (мкг/м³) обычно в городе 50... 1000, на территории около города в радиусе около 50 км 10 – 50, в радиусе около 150 км 0,1 – 2, над океаном 0,1.

Источниками поступления соединений серы в атмосферу являются: естественные (вулканическая деятельность, действия микроорганизмов и др.) 31...41%, антропогенные (ТЭС, промышленность и др.) 59 – 69%; всего поступает 91 – 112 млн. т в год.

Концентрации соединений азота (мкг/м³) составляют: в городе 10 – 100, на территории около города в ради-усе 50 км 0,25 – 2,5, над океаном 0,25. Из соединений азота основную долю дают NO и N0₂. Источниками соединений азота являются: естественные (почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы и др.) 63 %, антропогенные (ТЭС, автотранспорт, промышленность) 37 %; всего поступает 51 – 61 млн. т в год.

Серная и азотная кислоты поступают в атмосферу также в виде тумана и паров от промышленных предприятий и автотранспорта. В городах их концентрация достигает 2 мкг/м³. Соединения серы и азота, попавшие в атмосферу, вступают химическую· реакцию не сразу, сохраняя свои свойства соответственно, в течение 2 и 8–10 суток. За это время они могут вместе с атмосферным воздухом пройти расстояния 1000... 2000 км и лишь после этого выпадают с осадками на земную поверхность.

Различают два вида седиментации: влажная и сухая. Влажная - это выпадение кислот, растворенных в капельной влаге, она возникает при влажности воздуха 100,5 %; сухая -реализуется в тех случаях, когда кислоты присутствуют в атмосфере в виде капель диаметром около 0,1 мкм. Скорость седиментации в этом случае весьма мала и они могут проходить большие расстояния (следы серной кислоты обнаружены даже на Северном полюсе).

Различают прямое и косвенное воздействие кислотных осадков на человека. Прямое воздействие обычно не представляет опасности, так как концентрация кислот в атмосферном воздухе не превышает 0,1 мкг/м³, т. е. находится на уровне ПДК (ПДК сухой седимент. = 0,1 и ПДК мокрой = 0,1 мкг/м³ для H₂SO₄. Такие концентрации нежелательны для детей и астматиков.

Прямое воздействие опасно для металлоконструкций (коррозия со скоростью до 10 мкм/год), зданий, памятников и т. д. особенно из песчаника известняка в связи с разрушением карбоната кальция.

Наибольшую опасность кислотные осадки представляют при попадании в водоемы и почву, что приводит к уменьшению рН воды (рР = 7 -нейтральная среда). от значения рН воды зависит растворимость алюминия и тяжелых металлов в ней и, следовательно, их накопление в корнеплодах, а затем и в организме человека. При изменении рН воды меняется структура почвы и снижается ее плодородность. Снижение рН питьевой воды способствует поступлению в организм человека указанных металлов и их соединений.

В нашей стране повышенная кислотность осадков (рН = 4 – 5,5) отмечена в отдельных промышленных регионах. Наиболее неблaгоприятны города Тюмень, Тамбов, Архангельск, Северодвинск, Вологда, Петрозаводск и др. Плотность выпадения осадков серы, превышающая 4 т/(км ² год), зарегистрирована в 22 городах страны, а более 8 – 12 т/(км ² год) в городах: Алексин, Новомосковск, Норильск, Магнитогорск.

Cостояние и состав атмосферы определяют во многом величину тепловой радиации тепловом балансе Земли. На ее долю приходится (99,8 %) часть поступающей в биосферу теплоты:

Основная доля солнечной радиации передается к поверхности Земли в оптическом диапазоне излучений, а отраженная от земной поверхности - инфракрасном (ИК). Поэтому доля отраженной лучистой энергии, поглощаемой атмосферой, зависит от количества многоатомных газов (С0₂, Н₂О, СН₄, O₃ др.) и пыли в ее составе. Чем выше концентрация газов и пыли в атмосфере, тем меньше доля отраженной солнечной радиации уходит в космическое пространство, тем больше теплоты задерживается в биосфере за счет парникового эффекта. ИК-излучение поглощается метаном, фреонами, озоном, оксидом диазота и т. п. в диапазоне длины волн 1 – 9 мкм, а парами воды и углекислым газом при длине волн 12 мкм и более. В последние годы наметилась тенденция к значительному росту концентраций С0₂, СН₄, N₂0 И других газов в атмосфере: в 1850г. 260 млн^-1 для С0₂, а 2000г. 380 млн^-1.

Аналогично изменяются концентрации метана, оксида азота, озона и других газов.

Источниками техногенных парниковых газов являются: теплоэнергетика, промышленность и автотранспорт, химические производства, утечки из трубопроводов. Гниение мусора и отходов животноводства определяют поступления СН₄; холодильное оборудование, бытовая химия -фреонов; автотранспорт, ТЭС, промышленность -оксидов азота и т. п.

Рост концентраций газов в атмосфере и как следствие повышение доли теплоты ИК-излучения, задерживаемой атмосферой, неизбежно сопровождается ростом температуры поверхности Земли. В период

с 1880 по 1940 г. средняя температура в северном полушарии возросла на 0,4 ⁰С, а в период до 2030 г. она может повыситься еще на 1,5-4,5 ⁰С. Это весьма опасно для островных стран и территорий, расположенных ниже уровня моря. Есть прогнозы, что к 2050 г. ypовень моря может повыситься на 25-40 см, а к 2100 -на 2 м, что приведет к затоплению 5 млн. км² суши, т. е. 3 % суши и 30 % всех урожайных земель планеты.

Парниковый эффект в атмосфере - довольно распространенное явление и на региональном уровне. Антро-погенные источники теплоты (ТЭС, транспорт, промышленность), сконцентрированные в крупных городах и промышленных центрах, интенсивное поступление парниковых газов и пыли, устойчивое состояние атмо-сферы создают около городов пространства радиусом 50 км и более с повышенными на 1-5 ⁰С темпера-турами и высокими концентрациями загрязнений. Эти зоны (купола) над городами хорошо просматриваются из космоса. Они разрушаются лишь при интенсивных движениях больших масс атмосферного воздуха.

Техногенные загрязнения атмосферы не ограничиваются приземной зоной. Определенная часть примесей поступает в озоновый слой и разрушает его. Это опасно для биосферы, так как оно сопровождается значи-тельным повышением доли ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего зем-ной поверхности. Эти излучения губительны для растительности, особенно для зерновых культур, представ-ляют собой источник канцерогенной опасности для человека, стимулируют рост глазных заболеваний.

Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора, азота. По оценочным данным, одна молекула хлора может разрушить до 10⁵ молекул озона, одна молекула оксидов азота до 10 молекул. Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой могут быть: вулканические газы; технологии с применением фреонов; атомные взрывы; самолеты («Конкорд», военные).

Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 лет. Источниками поступления фреонов являются: холодильники при нарушении герметичности контура переноса теплоты; технологии с использованием фреонов; бытовые баллончики для распыления различных веществ и т.д. По оценочным данным, техногенное разрушение озонового слоя к 1973г. достигло 0,4... 1 %; к 2000 г. ожидается 3 %, к 2050 г.-I0 %. Заметим, что один запуск «Шаттла» сопровождается разрушением около 0,3 % озона, что составляет около 10⁷ Т озона.

В результате антропогенного воздействия на атмосферу возможны следующие негативные последствия:

- превышение ПДК многих токсичных веществ (СО, N0₂, S0₂, С_nH_m, бенз(а)пирена, свинца, бензола и др.) в городах и населенных пунктах;

- образование смога при интенсивных выбросах NO_x, С_nH_m;

- выпадение кислотных дождей при интенсивных выбросах SO_X, NO_X;

- появление парникового эффекта при повышенном содержании С0₂, NO_x, О₃, СН₄, Н₂О пыли в атмосфере, что способствует повышению средней температуры Земли;

- разрушение озонового слоя при поступлении NO_x и соединений хлора в него, что создает опасность УФ-облучения.

Загрязнение гидросферы. Потребление воды в РФ в 1996 г. достигло 73,2 км³, в том числе на нужды, %: - производственные -53,1; - хозяйственно-питьевые -19,1; - орошение -14,3; - сельскохозяйственное водоснабжение - 4,3; - прочие -9.

При использовании воду, как правило, загрязняют, а затем сбрасывают в водоемы. Внутренние водоемы загрязняются сточными водами различных отраслей промышленности (металлургической, нефтеперера-батывающей, химической и др.), сельского и жилищно-коммунального хозяйства, а также поверхностными стоками. Основными источниками загрязнений являются промышленность и сельское хозяйство.

Загрязнители делятся на биологические (органические микроорганизмы), вызывающие брожение воды; химические, изменяющие химический состав воды; физические, изменяющие ее прозрачность (мутность), температуру и другие показатели.

Биологические загрязнения попадают в водоемы с бытовыми и промышленными стоками, в основном предприятий пищевой, медико-биологической, целлюлозно-бумажной промышленности. Целлюлозно-бумажный комбинат загрязняет воду так же, как город с населением 0,5 млн. чел.

Биологические загрязнения оценивают биохимическим потреблением кислорода - БПК. БПК₅ - это количество кислорода, потребляемое за 5 суток микроорганизмами - деструкторами для полной минерализации органических веществ, содержащихся в 1 л воды, Нормативное значение БПК₅ = 5 мг/л. Реальные загрязнения сточных вод таковы, что требуют значений БПК на порядок больше.

Химические загрязнения поступают в водоемы с промышленными, поверхностными и бытовыми стоками. К ним относятся: нефтепродукты, тяжелые металлы и их соединения, минеральные удобрения, пестициды, моющие средства. Наиболее опасны свинец, ртуть, кадмий.

В результате антропогенной деятельности многие водоемы мира и нашей страны крайне загрязнены. Уровень загрязненности воды по отдельным ингpедиентам превышает 30 пдк. Наиболее высокий уровень загpязненности воды наблюдается в бассейнах рек: Днестр, Печора, Обь, Енисей, Амур, Северная Двина, Волга, Урал. Антропогенное действие на гидросферу при водит к следующим негативным последствиям, IIIIIHM:

- снижаются запасы питьевой воды (около 40 % контролируемых водоемов имеют загрязнения, превышающие 10 ПДК);

- изменяется состояние и развитие фауны и флоры водоемов;

- нарушается круговорот многих веществ в биосфере;

- снижается биомасса планеты и как следствие воспроизводство кислорода.

Опасны не только первичные загрязнения поверхностных вод, но и вторичные, образовавшиеся в результате химических реакций веществ водной среде. Так, при одновременном попадании весной 1990 г. в р. Белая фенолов и хлоридов образовались диоксины, содержание которых в 147 тыс. раз превысило допустимые значения.

Большую опасность загрязненные сточные воды представляют в тех случаях, когда структура грунта не исключает их попадание в зону залегания грунтовых вод. В ряде случаев до 30...40 % тяжелых металлов из почвы поступает в грунтовые воды.

Зaгpязнение земель. Нарушение верхних слоев земной коры происходит при: добыче полезных ископаемых и их обогащении; захоронении бытовых и промышленных отходов; проведении вoeнных учений и испытаний и т. п. Почвенный покров существенно загрязняется осадками в зонах рассеивания различных выбросов в атмосфере, пахотные земли - при внесении удобрений и применении пестицидов.

Ежегодно из недр страны извлекается огромное количество горной массы, вовлекается в оборот около трети, используется в производстве около 7 % объема добычи. Большая часть отходов не используется и скапливается в отвалах.

По данным Госкомстата, в 1990 г. 10 тыс. промышленных предприятий образовали 302 млн. т отходов, из них 80 % отходы черной и цветной металлургии. Большая часть отходов шла на переработку, но около 9 млн. т вывозили в места неорганизованного складирования и на городские свалки.

Существенно загрязнение земель в результате седиментации токсичных веществ из атмосферы. Наибольшую опасность представляют предприятия цветной и черной металлургии. Зоны загрязнений их выбросами имеют радиусы около 20-50 км, а превышение ПДК достигает 100 раз. К основным загрязнителям относятся никель, свинец, бенз(а)пирен, ртуть и др.

Опасны выбросы мусоросжигающих заводов, содержащие тетраэтилсвинец, ртуть, диоксины, бенз(а)пирен и т. п. Выбросы ТЭС содержат бенз(а)пирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества. Зоны загрязнения почвы около трубы имеют радиусы 5 км и более.

Интенсивно загрязняются пахотные земли при внесении удобрений использовании пестицидов. В последние годы многие страны стремились к сокращению применения пестицидов. Так, в США их использование с 1976 по 1993 г. сократилось на 60 %, в России со 150 тыс. т в 1980 г. до 43,7 тыс. т в 1993 г., однако в 1987 г. около 30 % продуктов питания в РФ содержали концентрацию пестицидов, опасную для здоровья человека.

Внесение удобрений компенсирует изъятие растениями из почвы азота, фосфора, калия и других веществ. Однако вместе с удобрениями, содержащими эти вещества, в почву вносятся тяжелые металлы и их соединения, которые содержатся в удобрениях как примеси. К ним относятся: кадмий, медь, никель, свинец, хром и др. Выведение этих примесей из удобрений-трудоемкий и дорогой процесс. Особую опасность представляет использование в качестве удобрений осадков промышленных сточных вод, как правило, насыщенных отходами гальванического и других производств.

Антропогенное воздействие на земную кору сопровождается:

- отторжением пахотных земель или уменьшением их плодородия; по данным ООН, ежегодно выводится из строя около 6 млн. га плодородных земель;

- чрезмерным насыщением токсичными веществами растений, что неизбежно приводит к загрязнению продуктов питания растительного и животного происхождения; в настоящее время до 70 % токсичного воздействия на человека приходится на пищевые продукты;

- нарушением биоценозов вследствие гибели насекомых, птиц, животных, некоторых видов растений;

- загрязнением грунтовых вод, особенно в зоне свалок и сброса, сточных вод.

Энергетические загрязнения техносферы

К энергетическим загрязнениям относят вибрационное и акустическое воздействия, электромагнитные поля и излучения, воздействия радионуклидов и ионизирующих излучений.

Промышленные предприятия, объекты энергетики, связи и транспорта являются основными источниками энергетического загрязнения промышленных регионов, городской среды, жилищ и природных зон.

Вибрации в городской среде и жилых зданиях, источником которых является технологическое оборудование ударного действия, рельсовый транспорт, строительные машины и тяжелый автотранспорт, распростра-няются по грунту. Протяженность зоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грун-те порядка 1 дБ/м (в водонасыщенных грунтах оно несколько больше). Обычно на расстоянии 50-60 м от ма-гистралей рельсового транспорта вибрации затухают. Зоны действия вибраций около кузнечно-прессовых цехов значительно больше и могут иметь радиус до 150-200 м. Значительные вибрации и шум в жилых зданиях могут создавать расположенные в них технические устройства (лифты, трансформаторы и т. п.).

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

Источники инфразвука могут быть как естественного происхождения (обдувание ветром строительных сооружений и водной поверхности), так и антропогенного (подвижные механизмы с большими поверхностями - виброплощадки, виброгрохоты; ракетные двигатели, ДВС большой мощности, газовые турбины, транс-портные средства). В отдельных случаях уровни звукового давления инфразвука могут достигать норматив-ных значений, равных 90 дБ, и даже превышать их, на значительных расстояниях от источника.

Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цехи и участки. Воздействие ЭМП промышленной частоты чаще всего 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 даже внутри зданий, расположенных в зонах, примыкающих к этим предприятиям плотность потока энергии, как правило, превышает допустимые значения. ЭМП промышленной частоты в основном поглощаются почвой, поэтому на небольшом расстоянии (50–100м) от линий электропередач электрическая напряженность поля падает с десятков тысяч вольт на метр до нормативных уровней. Значительную опасность представляют магнитные поля, возникающие в зонах около ЛЭП токов промышленной частоты, и в зонах, прилегающих к электрифицированным железным дорогам. Магнитные поля высокой интенсивности обнаруживаются и в зданиях, расположенных в непосредственной близости от этих зон.

В быту источниками ЭМП и излучений являются телевизоры, дисплеи, печи СВЧ и другие устройства. Электро-статические поля в условиях пониженной влажности (< 70 %) создают паласы, накидки, занавески и т. д.

Микроволновые печи в промышленном исполнении не представляют опасности, однако неисправность их защитных экранов может существенно повысить утечки электромагнитного излучения. Экраны телевизоров и дисплеев как источники электромагнитного излучения не представляют большой опасности даже при дли-тельном воздействии на человека, если расстояния от экрана превышают 30 см. Однако операторы ЭВМ жалуются на недомогания при peгyлярной длительной работе в непосредственной близости от дисплеев.

Воздействие ионизирующего излучения на человека может происходить в результате внешнего и внутреннего облучения. Внешнее излучение вызывают источники рентгеновского и γ-излучения, потоки протонов и нейтронов. Внутреннее облучение вызывают α- и β-частицы, которые попадают в организм человека через органы дыхания и пищеварительный тракт.

Основные источники ионизирующего облучения человека в окружающей среде и средние эквивалентные дозы облучения для населения РФ на равнинной местности(в скобках):

Естественный фон (мкЗв/гoд):

космическое облучение 320(300)

облучение от пpиродных источников:

внешнее 350 (320)

внyтpeннee 2000 (1050)

Антропогенные источники:

медицинское обслуживание 400 – 700 (1500)

ТЭС в радиусе 20 км 3 – 5

АЭС в радиусе 10 км 1,35

радиоактивные осадки (главным образом последствия испытаний ядерного оружия в атмосфере) 75-200

телевизоры, дисплеи 4-5 при L=2м

керамика,стекло 10

авиационный транспорт на высоте 12 км 5 мкЗв/ч

Для человека, проживающего в промышленно развитых регионах РФ годовая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентгенодиагностических обследований достигает 3000-3500 мкЗв/год (средняя на Земле доза облучения равна 2400 мкЗв/год). Предельно допустимая доза для профессионалов (категория А составляет 50×10³ мкЗв/год. Доза облучения, создаваемая антропогенными источниками (за исключением облучений при медицинских обследованиях), невелика по сравнению с естественным фоном ионизирующего облучения, что достигается применением средств коллективной защиты. В тех случаях, когда на объектах экономики нормативные требования и правила радиационной безопасности не соблюдаются, уровни ионизирующего воздействия резко возрастают.

Рассеивание в атмосфере радионуклидов, содержащихся в выбросах, приводит к формированию зон загрязнения около источника выбросов. Обычно в зонах антропогенного облучения жителей, проживающих вокруг предприятий по переработке ядерного топлива на расстоянии до 200 км, колеблются от 0,1 до 65 % естественного фона излучения.

Миграция радионуклидов в водоемах и грунте значительно сложнее, чем в.атмосфере. Это обусловлено не только параметрами процесса рассеивания, но и склонностью радионуклидов к концентрации в водных организмах, к накоплению в почве.

Данные свидетельствуют о том, что вода, составляющая 85 % 1 массы Земли, содержит лишь 27 % радиоизотопов, а биомасса, составляющая 0,1 %, накапливает до 28 % радиоизотопов.

Мигpация радиоактивных веществ в почве определяется в основном ее гидрологическим режимом, химическим составом почвы и радионуклидов. Меньшей сорбционной емкостью обладают песчаная почва, большей - глинистая, суглинки и черноземы. Высокой прочностью, удержания в почве обладают ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs.

Опасность возникает лишь в случаях произрастания культур в зонах с повышенными радиоактивными загрязнениями.

Опыт ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС показывает, что ведение сельскохозяйственного производства недопустимо на территориях при плотности загрязнения выше 80 Ки/км², а на территориях, загрязненных до 40... 50 Ки/км², необходимо огpаничивать производство семенных и технических культур, а также кормов для молодняка и откормочного мясного скота. При плотности заrpязнения 15... 20 Ки/км² по ¹³⁷Cs сельскохозяйственное производство вполне допустимо.

Уровень радиоактивности в жилом помещении зависит от строительных материалов: в кирпичном, железобетонном, шлакоблочном доме он всегда в несколько раз выше, чем в деревянном. Газовая плита привносит в дом не только токсичные газы NO_x, СО и другие, включая канцерогены, но и радиоактивные газы. Поэтому уровень радиоактивности на кухне может существенно превосходить фоновый при работающей газовой плите.

В закрытом, непроветриваемом помещении человек может подвергаться воздействию радона-222 и радона-220, которые непрерывно высвобождаются из земной коры. Поступая через фундамент, пол, из воды или иным путем, радон накапливается в изолированном помещении. Средние концентрации радона обычно составляют (кБк/м^З): в ванной комнате· 8,5, на кухне 3, в спальне 0,2. Концентрация радона на верхних этажах зданий обычно ниже, чем на первом этаже. Избавиться от избытка радона можно проветриванием помещения. В этом отношении поучителен опыт Швеции: с начала 50-х годов в стране проводится кампания по экономии энергии, в том числе путем уменьшения проветривания помещений. В результате средняя концентрация радона в помещениях возросла с 43 до 133 Бк/м при снижении воздухообмена с 0,8 до 0,3 м^З /ч. По оценкам, на каждый 1 ГВт/год электроэнергии, сэкономленной за счет уменьшения проветривания помещений, шведы получили дополнительную коллективную дозу облучения в 5600 чел.×Зв.

Из рассмотренных энергетических загрязнений в современных условиях наибольшее негативное воздействие на человека оказывают радиоактивное и акустическое загрязнения.

Дата добавления: 2014-01-07