Физическое загрязнение

Физическое загрязнение связано с изменением физических параметров: тепловых, световых, электромагнитных, звуко­вых, радиационных. В определенных условиях воздействие физических полей на биоту и человека может оказать не меньший отрицательный эффект чем химическое загрязнение ОС.

Тепловое загрязнение связано с промышленными выброса­ми теплой воды и газов. В настоящее время ежегодное мировое потребление энергетических ресурсов возросло до 13 млрд т нефтяного эквивалента. Суммарное техногенное поступление в ОС тепловой энергии приближается к значению 10 ТВт. Основными способами снижения теплового загрязнения ОС яв­ляются уменьшение энергопотребления, улучшение конструкции преобразователей энергии и увеличение эффективности использования солнечной энергии.

При производстве 1 кВт ч электроэнергии на тепловой станции в атмосферу и воду поступает соответственно 400 и 135 ккал тепла, на АЭС — 130 и 1900 ккал. Для рассеивания тепла станции мощностью 3000 МВт требуется 1800 га водной поверхности.

Основные последствия теплового загрязнения водного объекта следующие:

• усиливается испарение воды;

• уменьшается содержание растворенного кислорода и одновременно растет потребность в кислороде для дыхания орга­низмов;

• происходит смена обычной флоры сине-зелеными водо­рослями, продукты отмирания которых токсичны.

Для экосистемы водоема критической считается темпера­тура 28 °С. Единственным нормативом, ограничивающим теп­ловое загрязнение водных объектов, можно отнести требование не увеличивать среднюю температуру воды более чем на 3°С.

Шумовое загрязнение относится к категории основных ви­дов вредных воздействий на ОС и на человека. Любые звуки, генерируемые неприродными источниками, могут рассматри­ваться как шумовые, поскольку отсутствовали в период эволюции человека. Шумовое загрязнение в зависимости от его мощ­ности сокращает продолжительность жизни до 8…12 лет.

Единицы измерения шума — децибелы (дБ). Один децибел — это уровень звукового давления р, для которого выполняется соотношение

где р₀ — пороговое звуковое давление, принимаемое равным 2 10^-5 Па. Территория, на которой уровень шума составляет менее 55 дБ, считается по данному показателю комфортной. Шум интенсивностью более 130 дБ может вызвать акустичес­кие травмы.

Характеристики основных источников шумового загрязнения следующие (дБ):

• промышленные предприятия 80…110;

• железная дорога 85…100;

• автотранспорт 80…88;

• буровая установка при бурении 104 дБ.

Человек воспринимает звук в широком интервале частот— от 16 Гц до 20 кГц. Шум одного уровня, но с различными частотами человек воспринимает по-разному: высокие звуки кажутся более громкими, чем низкие. Поэтому предельно допустимые уровни (ПДУ) постоянного шума устанавливаются в зависимости от частоты по девяти градациям.

В России около 10 млн населения подвержено постоянно­му шумовому воздействию высокой интенсивности. Шумовое воздействие приводит к неточностям при выполнении техно­логических операций. Производительность труда при работе в тишине на 9% выше. Предельно допустимый уровень (ПДУ) шумового воздействия для выполнения физической работы, свя­занной с точностью равен 80 дБ, умственная операторская рабо­та требует 65 дБ, творческая работа и преподавание — 40 дБ.

Электромагнитное загрязнение выходит на уровень, ха­рактерный для загрязнения ОС вредными химическими веществами. Сформировался новый существенный фактор ОС — электромагнитные поля антропогенного происхожде­ния. Электромагнитное поле (ЭМП) — это особая форма материи, которая характеризуется вектором напряженности элек­трического поля и магнитной индукцией. Человек находится в естественном ЭМП Земли — геомагнитном поле. В период солнечной активности воздействие ЭМП проявляется в увеличении количества сердечно-сосудистых заболеваний и в ухудшении самочувствия гипертоников.

В России разработаны предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия для двух типов ЭМП:

• поле промышленной частоты, действующее на человека в производственных и бытовых условиях;

• поле в радиочастотном диапазоне (0,06—300 МГц), возникающее при работе антенн передающих и радиолокационных станций.

Их физиологическое воздействие обусловлено индуцированными токами в тканях организма. Неблагоприятный диа­пазон частот для человека оценивается от 20 Гц до 60 кГц. Под воздействием ЭМП в организме человека возникают потенци­алы до 15 мВ. Отмечены поведенческие эффекты воздействия переменного поля на людей и животных. Есть данные о кан­церогенном воздействии ЭМП. Допускается пребывание в поле напряженностью до 5 кВ/м в течение рабочего дня, при на­пряженности 20 кВ/м — не более 10 мин.

В диапазоне ЭМП радиочастот от 60 кГц до 300 МГц нормируется как напряженность электрического поля, так и напряженность магнитного поля. Для жилой зоны ПДУ электрической напряженности для радиочастот следующие:

• длинные волны (30—300 кГц) — 20В/м;

• средние волны (0,3—3 МГц) — 10В/м;

• короткие волны (3—30 МГц) — 4 В/м;

• УКВ (30—300 МГц) — 2 В/м;

• микроволны (300 МГц—300 ГГц) — 5 мкВ/м.

В последние годы осуществляется нормирование систем сотовой радиосвязи.

Радиационное загрязнение биосферы вызвано естественными радиоактивными элементами, космическими факторами, а также техногенными источниками излучения. При распаде радиоактивных элементов испускается излучение трех типов: α -,β-частицы (электроны и позитроны), γ -излучение. К сильно проникающим излучениям относятся γ кванты.

Одному ядерному превращению в секунду соответствует единица радиоактивности Беккерель (Бк). Внесистемной единицей активности является Кюри (Ки), соответствующая 3,7•10¹⁰ Бк. Активность радионуклидов в почве, воде, в осадках измеряется в Бк/кг или Бк/л.

Для оценки опасности ядерных излучений необходимо знать количество энергии, поглощенной тканями облучаемо­го организма, или величину поглощенной дозы D грей (Гр). 1 Гр соответствует поглощению энергии 1 Дж/кг вещества. На уровне моря мощность дозы за счет космических лучей составляет 1,15 10^-11Гр/с.

Виды излучений неравноценны по радиобиологической эффективности. При одинаковой поглощенной дозе излучение α -частиц вызывает больший эффект, чем β- γ- частицы и рентгеновское излучение. Для учета этого фактора введено понятие эквивалентная поглощенная доза Н, измеряемая в единицах зиверт (Зв). Эквивалентная доза (Зв) равна поглощенной дозе (Гр), умноженной на коэффициент качества излучения. Для β- γ- излучения этот коэффициент равен единице, для нейтронов от 2 до 12, для α -частиц — 20.

Основной вклад во внешнее облучение вносят изотопы⁴⁰К, ¹⁴С, ³Н, которые активно вовлекаются в геохимический круго­ворот элементов и поступают во все объекты биосферы. Радио­активность воды зависит от содержания растворимых соединений урана, тория и радия, поступающих с почвенными растворами, а также газообразных продуктов их радиоактивных превращений, например, радона. Минеральные воды обычно обогащены радиоактивными элементами.

Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) 70 мЗв. Доза выше 200 мЗв в течение года рассматривается как потенциально опасная.