Физическое загрязнение

Радиоактивное загрязнение.

Количество энергии излучения, переданной тканям организма называется дозой, а количество такой энергии, поглощенной единицей массы тела – поглощенной дозой, измеряемой в СИ в греях (Гр, 1Гр= 1 Дж/кг). Однако при одной и той же поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- и гамма-излучений. Пересчитанная с учетом этого доза называется эквивалентной и в СИ измеряется в зивертах (Зв). По современному российскому законодательству возможная годовая доза облучения – 20мЗв для работающих на производстве и 1 мЗв для населения.

Основную часть облучения (более 80% годовой эквивалентной дозы) население получает от естественных источников радиации. Среди них есть долгоживущие (уран и продукт его распада торий/ последний распадается до свинца/, калий-40), короткоживущие (радий, радон).

Не все районы Земли одинаково радиоактивны. Чем больше высота над уровнем моря, тем выше космическая радиоактивность. Аномальные радиационные земные поля образуются при обогащении ураном, торием, некоторых типов гранитов и др. магматических образований; на месторождениях радиоактивных элементов в различных породах. Высокой радиоактивностью часто характеризуются угли, глиноземы, фосфориты, некоторые глины и пески, в т.ч. пляжные. Зоны повышенной радиоактивности в России известны в европейской части, в Зауралье, на Полярном Урале, в Западной Сибири, на Дальнем Востоке, Камчатке, Прибайкалье.

Среди современных радионуклидов наибольшее радиационно-генетическое значение имеет радон и продукты его полураспада (радий и др.). Их вклад – до 50%. Опасность радона заключается в его широком распространении, высокой проникающей способности и подвижности. Период полураспада – 3,823 суток.

Радоновые пятна: Онежское, Ладожское озера и Финский залив, широкая зона от ср. Урала в западном направлении, южная часть Западного Приуралья, Амурская область, север Хабаровского края, Чукотка.

Ядерная энергетика. По данным МАГАТЕ (Международного агентства по атомной энергетике) число действующих реакторов достигло 426.

Антропогенными источниками являются радиоактивные аэрозоли, вносимые ядерными взрывами или предприятиями атомной энергетики, сбрасывающими отходы в гидросферу или литосферу.

В коммунальных условиях внешнее облучение практически полностью определяется радиоактивностью строительных материалов (граниты, бетоны).

Тепловое загрязнение.

Источниками теплового загрязнения в пределах городов служат теплотрассы (50-150 градусов Цельсия), подземные газоходы пром. Предприятий (140-160), сборные коллекторы, коммуникационные туннели (35-45), туннели метро и др. подземные сооружения (18-25). Искусственное промораживание грунтов при строительстве в сложных гидрогеологических условиях приводят к формированию временных криозон (-10 - -26). Регионы с хорошо развитой агрокультурой, где получают высокие урожаи, служат добавочной «грелкой» для городов, где продукция потребляется. Все это увеличивает контраст между прогреваемыми и охлаждаемыми регионами.

Реальные техногенные вариации температурных полей непосредственно на человека не влияют, однако влияют на формирование климата в отдельных местностях, а, кроме того, могут рассматриваться как нерациональное использование энергетических ресурсов.

Шум/вибрация.

Шум — физическое и физиологическое явление, оказывающее неблагоприятное воздействие на организм человека. Как проблему шум стали оценивать еще в древности, поэтому решение задач защиты от шума имеет глубокие исторические корни.

Шум — любой нежелательный звук, своеобразный «продукт-отход» цивилизации.

Шум — источник и причина многих болезней. Он раздражает, замедляет психические реакции, нарушает обмен веществ, вызывает быстрое утомление. Медики доказали, что чрезмерный шум ведет к избыточному образованию в артериях холестерола, а это вызывает развитие атеросклероза.

С точки зрения физики шум — механические колебания, распространяющиеся в воздухе и других упругих средах путем разрежения – сжатия среды (воздуха, воды, почвы). Звуковая волна оказывает на барабанную перепонку периодическое давление (звуковое давление) и вызывает её колебание, которое воспринимается слуховым нервом, передается в слуховые центры коры человеческого мозга и вызывает ощущение звука. В физическом отношении звук характеризуется громкостью, высотой его тона.

Физиологическое ощущение громкости и высоты звука определяется физическими свойствами звуковых волн: амплитудой звукового давления, частотой его изменений.

Человеческое ухо способно оценивать не абсолютное, а относительное изменение звукового давления, поэтому введено понятие «уровень звукового давления». Уровень звукового давления — десятикратный десятичный логарифм отношения интенсивности звуковой энергии к ее пороговому значению.

Для практических целей при определении изменений уровней звукового давления в акустике принято пользоваться международной величиной, равной 1/10 бела — децибелом (дБ).

Человек обладает чрезвычайно большим диапазоном чувствительности — от 20 до 120 дБ, что соответствует изменению интенсивности звуковой энергии в 10 раз. Уровень шума менее 55 дБ не причиняет вреда человеку. Выраженные психические реакции проявляются уже с уровня 30 дБ. Уровень шума от 55 до 60 дБА причиняет некоторые неудобства наиболее чувствительным людям; от 60 до 65 дБ (ночью) вызывает крайне неприятные ощущения; шум более 65 дБ причиняет существенные неудобства.

В зависимости от частоты звуковых волн выделяют инфразвук с частотой менее 16 Гц, слышимый звук — от 16 Гц до 20 кГц и ультразвук — более 20 кГц.

Шум как экологический фактор приводит к повышенной утомляемости человека, снижению умственной активности, неврозам, росту сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшению зрения и т.д. Шум, являясь постоянным раздражителем центральной нервной системы, способен вызывать ее перенапряжение. Поэтому жители шумных районов городов чаще страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями (на 20%), атеросклерозом и нарушением нервной системы (на 18...23%). Особенно отрицательно воздействует шум на функциональное состояние сердечной системы у детей.

Многолетнее воздействие шума ведет к повреждению органов слуха человека. В настоящее время шумовые раздражения относятся к важным причинам расстройства сна, при этом такие нарушения влияют на эффективность отдыха и могут приводить состоянию хронической усталости, сонливости со всеми вытекающими последствиями для работоспособности и восприимчивости к болезням.

Проблема защиты человека от шума сегодня стала международной. С 1954 г. функционирует Международная организация по борьбе с шумом. ВОЗ проработала комплексную программу мер по снижению шума в городах. Эти и другие организации разработали рекомендации и стандарты по методам измерений, оценки и нормирования ПДУ шума. Во всех странах приняты стандарты, в которых регламентированы требования к эксплуатации транспортных машин, определённые санитарные нормы допускаемого шума для различных градостроительных зон.

Так, допустимый шум уличного движения во дворах жилых домов не должен превышать, согласно СНиП 20444-85 «Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики»: днем — 50 дБ, ночью — 40 дБ. Общий уровень шума в жилых помещениях не должен превышать: днем — 40 дБ, ночью — 30 дБ. Шум до 40 дБ не оказывает отрицательного воздействия на человека, но 20% людей уже просыпаются при таком шуме.

Поскольку причиной шума может быть масса источников, защита от него достигается целым комплексом мер.

1. Наиболее рациональный способ – уменьшение шума в источнике его возникновения.

- В промышленности это: улучшение конструкций машин; замена металлических деталей на пластик; замена ударных технологий на безударные и др. технологические улучшения.

- Городской транспорт: установка глушителей; улучшением стыковки рельсов; амортизацией; замена колодочных тормозов на дисковые и пр.

2. Снижение шумовой нагрузки за счет рационального планирования размещения пром.предприятий, транспортных магистралей и жилых районов.

3. Уменьшение звуковой мощности на пути распространения волны.

- звукоизолирующие ограждения, боксы и кожухи;

- кабины и пульты управления;

- Шумозащитные экраны (здания вдоль магистралей, растения уменьшают шум от проезжающей машины в 10 раз). Растения даже более эффективны, чем кирпичная или бетонная стена.

4. Звукопоглощение и звукоизоляция.

- звукоизолирующие ограждения – стены, перегородки, окна;

- звукоизолирующие кожухи (из металла или пластмассы).

- звукопоглощающие кабины применяют для размещения пультов управления и рабочих мест в шумных цехах, используют для этого рыхлые волокнистые или пористые материалы.

Вибрация.

Вибрация – это низкочастотные механические колебания.

Вибрации являются источником вредных, в первую очередь инфразвуковых, волн. Воздействуя на скелет человека, передаются с малым затуханием в любую точку организма и приводят даже при относительно малых уровнях вибраций к значительным последствиям, связанным с резонансными явлениями в организме человека. Поэтому вибрация подлежит регламентированию.

Источником вибраций являются транспортные средства, промышленные агрегаты, строительные механизмы, рельсовый транспорт, автотранспорт.

Безопасный геологический уровень – 0,225 мм/с (виброскорость), безопасный физиологический уровень – 0,12 мм/с. При вибрации со скоростью перемещения частиц грунта 0,4-1,2 мм/с происходит осадка фундаментов зданий, разрушения – при виброскоростях – 5-8 мм/с.

Поскольку причин для возникновения вибрации также может быть много, защита от неё многообоазна и в общих чертах схожа с противошумовой.

1. Наиболее рациональный способ – уменьшение вибрации в источнике возникновения.

- тщательный выбор режима работы оборудования;

- балансировка вращающихся деталей;

- исключение возможности резонансного режима работы оборудования.

2. Если в источнике погасить не удалось, тогда:

- виброгашение (объединение корпусов машин в цельнолитые, закрепления с фундаментами;, крепление рельсов к массивным железобетонным шпалам).

- виброизоляция – уменьшение передачи колебаний от одного источника к другому (пружинные опоры; резиновые или пластмассовые прокладки, воздушные подушки, разделение протяженных деталей /трубопроводов, рельсов/ на отдельные детали с помощью гибких вставок.

- вибродемпфирование – увеличение активных потерь в колебательных системах (применение материалов с низким внутренним трением: низкоуглеродистые чугуны, сплавы цвет.мета).