Окружающая и бытовая среда

 

Бурное развитие производственных сил, вызванное НТР, сопровождается стремительным ростом отрицательного антропогенного воздействия на окружающую среду, "биосферу", что приводит к деградации биосферы.

Элементы окружающей среды, оказывающие существенное влияние на живой организм, называются экологическими факторами. Их подразделяют на две группы: абиотические (факторы неживой среды) и биотические (связанные с влиянием живых существ). К абиотическим факторам относятся климатические, топографические, гидрофизические, гидрохимические, эдафизические (совокупность свойств почвы).

Возникновение и развитие опасных и вредных факторов в среде обитания связано с процессами, идущими в обществе. К числу основных процессов, определяющих формирование опасных и вредных факторов следует отнести: демографический взрыв, урбанизацию, научно-технический прогресс, развитие энергосистем и промышленного производства и др.

Проблема отношения человека и окружающей среды - это одна из наиболее сложных проблем общества: человек - биосоциальное существо. Его взаимодействие с природой необходимо рассматривать через систему общественных отношений. Благодаря НТР человечество вовлекает в производство природные ресурсы во всевозрастающем масштабе. Этому способствует стремительный рост численности населения; в 1650 г. население Земли составляло порядка 500 млн. человек, а сейчас свыше 4 млрд.

Воздействие 4 млрд. человек сегодня по своим масштабам равно воздействию 30-40 млрд. людей каменного века. В процессе производственной деятельности человек освоил 55% территории суши, а на 1/5 части суши изменил ландшафт. Во многих странах использование водных ресурсов достигло 50-65%.

Промышленная революция ускорила процесс урбанизации - сосредоточение промышленности и населения в крупных городах. Так, с 1920 г. по 1960 г. городское население мира увеличилось втрое и к 2000 г. предположительно составит 3 млрд. человек. Следствием урбанизации явилось возникновение гигантских жилых и промышленных районов с населением в десятки миллионов человек (Рур, Токио, Донбасс и др.). В больших городах на 15% меньше солнечной радиации, на 10% больше дождя и снега, на 10% больше облачных дней, на 30-100% больше тумана. В городах изменяются все компоненты природной среды, в том числе гравитационного, электромагнитного и термического полей Земли.

Быстро растет потребление энергии. Через каждые 10 лет ее выработка удваивается, а это влечет истощение запасов топлива. Развитие гидроэнергетики повлекло затопление большого количества сельскохозяйственных площадей, образование больших мелководных зон. Использование АЭС создало проблему получения ядерного топлива, удаления отходов, а также опасность аварий. Помимо этого, АЭС являются источниками теплового загрязнения водоемов, что ухудшает санитарное состояние рек. Использование геотермальной воды создает некоторые факторы, отрицательно действующие на окружающую среду: выделение сероводорода, содержащегося в паре, а также отработанные высокоминалиэированные воды.

Основными источниками опасных и вредных факторов окружающей среды являются технологическое оборудование и технологические процессы промышленных предприятий. Промышленные загрязнения составляют группу биотических факторов, которая включает физические, химические, биологические и психофизиологические факторы. Эти факторы влияют на все элементы биосферы.

О катастрофическом масштабе промышленных загрязнений свидетельствует практика. Так, от сжигания различных видов топлива в атмосферу ежегодно поступает до 150 млн.т SO. Растущее содержание в атмосфере углекислого газа создает "парниковый эффект" и нежелательные климатические изменения. Возрастающее использование промышленностью пресной воды с последующим сбросом в виде сточных вод ведет к быстрому загрязнению гидросферы. На долю машиностроения приходится порядка 13% общего сброса сточных вод, причем известно, что на долю пресной приходится всего 2% от общих запасов воды. На больших территориях РФ уже теперь ощущается острый дефицит пресной воды.

Литосфера загрязняется неутилизированными твердыми отходами (шлаки, зола, шламы, промышленный и строительный мусор и т.п.). Почва земель, используемых для устройства свалок, безвозвратно погибает. Площади почв, уничтоженных таким образом, достигают громадных величин. А технология очистки загрязненной почвы сегодня отсутствует. Но известно, что суша занимает 29% поверхности Земли, и только 12% суши занято сельско-хозяйственными угодьями. Сегодня обществу неизвестны уровни естественной концентрации органических и неорганических веществ в природе. А количество, например, синтетических органических веществ, произведенных в 1983 г., составило 250 млн.т. Причем состав их изучен недостаточно. В состав пластических масс входят различные добавки (400 тыс.т), о влиянии которых на природу ничего неизвестно. Производство хлорозамещенных углеводородов составляет 270 тыс.т в год.

Все эти загрязнения оказывают ощутимое воздействие как на биотические, так и на абиотические системы.

Загрязнения окружающей среды машиностроительными предприятиями имеют определенную специфику. Основными источниками загрязнения атмосферы на машиностроительном предприятии являются сталеплавильные и чугуноплавильные агрегаты литейных цехов, печи и котельные. В воздушный бассейн выбрасываются разнообразные загрязнения: пыль различного химического и гранулометрического состава, дым, газы, сернистый ангидрид от сгорания топлива, окись углерода, окислы азота, сероводород, соединения фтора и др. Воздушная среда загрязняется масляным и сварочным аэрозолями, растворителями ароматического ряда (бензолом, толуолом, ксилолом, ацетоном), испарениями гальванических ванн, углеводородами жирного ряда (бензином, уайт-спиритом) и т.п.

Основными видами загрязнений сточных вод на машиностроительных предприятиях являются механические взвеси (песок, окалина, металлические стружка, пыль, флюсы и т.п. и минеральные масла). Концентрация взвесей может достигать 3000 мг/л, а содержание нефтепродуктов до 1200 мг/л. Эмульсированное масло в воде отличается высокой устойчивостью. В общем стоке машиностроительного завода возможно присутствие многих тяжелых металлов. Опасность для водоемов представляют отработанные моющие растворы и эмульсии, приготовленные на основе эмульгаторов, которые затрудняют очистку от нефтепродуктов.

Твердые отходы машиностроительных предприятий имеют ограниченную номенклатуру и довольно постоянны по составу. Основную массу твердых составляют шлак, окалина, зола, горелая формовочная смесь, далее идут шламы, флюсы, древесина (опилки, обрезки, стружка), пластмассы. К твердым отходам относятся значительные количества разнообразной пыли (металлической, формовочной, абразивной и др.). Из твердых отходов утилизируются металлы, окалина. Большая часть отходов вывозится я; на свалку либо сжигается.

Помимо перечисленных загрязнений, в окружающую среду поступают энергетические загрязнения в виде шума, вибрации, электромагнитных долей, радиоактивных излучений.

Машиностроительные предприятия являются источником значительного шума в жилых кварталах городов. Нарушение акустического режима отмечается в случаях, когда территория завода непосредственно примыкает к жилым массивам. Обычно шум машиностроительного предприятия по характеру звучания постоянный и широкополосный. Наиболее значительные уровни наблюдаются на частотах 500-1000 Гц, то есть в зоне наибольшей чувствительности органа слуха. Для характеристики распространения шума на территории составляются шумовые карты, на которые наносят существующие источники шума. Карта позволяет выявить наиболее опасные в акустическом отношении участки, судить об эффективности мероприятий снижения шума (шумопоглощающих полос, рациональной застройки).

В природе действует естественное электромагнитное поле (ЭМП) Земли, которое находится в непрерывном изменении. Быстрые изменения ЭМП получили название магнитных бурь. В ходе научно-технического прогресса уровни ЭМП, созданные человеком, в сотни раз превышают уровень естественного ЭМП. Сильными источниками ЭМП являются токи промышленной частоты (50 Гц). В районе прохождения высоковольтной линии электропередач к машиностроительному предприятию напряженность поля может достигать несколько тысяч вольт на метр. Часто высоковольтные линии проходят рядом с жилыми застройками. Наибольшая напряженность поля наблюдается в местах максимального провисания проводов.

Другим источником электромагнитных излучений в окружающей среде являются радио- и телепередающие центры, радиолокаторы. Разме­ры опасных зон зависят от мощности и количества передатчиков, типа и диаграммы направленности антенн, коэффициента усиления антенн, рельефа местности.

При совместном воздействии промышленных загрязнений на окружающую среду имеет место явление синергизма, которое заключается в том, что совместное воздействие различных загрязнений оказывается гораздо более вредным, чем если бы они действовали независимо друг от друга. Например, при увеличении концентрации сернистого ангидрида и канцерогенного вещества в атмосфере в 2 раза опасность, которую они представляют, возрастает более чем в 2 раза. Диоксиды серы ослабляют защитный механизм легких и делает их более восприимчивыми к канцерогенам. Никель относительно нетоксичен, но если он попадает в воду "с медистым стоком", то его токсичность возрастает в 10 раз. Возможен и обратный эффект, когда совокупное воздействие на биосферу нескольких загрязнений оказывается менее вредным, чем если бы они действовали порознь. Это явление называется антагонизм.

Важной особенностью некоторых живых организмов является способность к аккумуляции определенных химических (например, ДДТ) и радиоактивных веществ, то есть к накоплению их в своих телах. Многие водоросли способны повышать концентрацию радиоактивных веществ в своем теле по сравнению со средой в сотни и тысячи раз. Аккумулируют вредные вещества многие рыбы и птицы.

Концентрация вредных веществ в окружающей среде постоянно изменяется во времени, следствием этого является ослабление или усиление их вредного воздействия. Указанное явление получило название интермиттирующего действия.

Все опасные для здоровья человека промышленные загрязнения в окружающей среде нормируются. Так, основным параметром ограничения загрязнения атмосферного воздуха и воды в водоемах является ПДК - предельно допустимая концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе или воде водоема. ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе регламентированы санитарными нормами [СН 245-71], они значительно ниже ПДК в рабочей зоне производственных помещений. Для загрязнения атмо­сферного воздуха устанавливается среднесуточные предельно допустимые концентрации и максимальные разовые концентрации. Разовые концентрации устанавливаются с целью предупреждения загрязнения атмосферы, могущего вызвать рефлекторную реакцию органов дыхания. Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (4630-88) регламентируются показатели свойств и состава воды для водоемов питьевого и культурно-бытового назначения, а также для вод, используемых в рыбохозяйственных целях. Особо высокие требования предъявляются к воде, предназначенной для питья. Она должна быть бесцветной, свободной от различных веществ, запахов и привкусов, а главное - от болезнетворных микробов и вредных примесей, на которые установлены ПДК.

Допустимый уровень шума на территории жилой застройки, в жилых помещениях и общественных зданиях регламентируется ГОСТ 12.1.003-83 и санитарными нормами "Санитарные нормы допустимого шума в жилых и общественных зданиях и на территории жилой застройки". Нормируемыми параметрами шума являются уровни звуковых давлений в активных полосах частот. В зависимости от характера шума, места расположения объекта и времени суток нормативные значения уровней звукового давления корректируются.

Нормирование ЭМП определяется ГОСТ 12.1.006-84. Гигиенические рекомендации базируются на предельно допустимом уровне напряженности ЭМП. Нормами определяются размеры санитарно-защитных зон, которые обеспечивают предельно допустимые уровни напряженности ЭМП в населенных пунктах. Защитная зона делится на зону строгого режима, на внешней границе которой напряженность не должна превышать 20 В/м, и зону ограниченного пользования с напряженностью ниже 20 В/м.

Принципы нормирования вредных веществ в почве отличаются от принципов нормирования загрязнений атмосферы и водоемов, так как поступление вредных веществ через почву в организм человека имеет более сложный механизм. Загрязнения из почвы в организм поступают через воздух, воду, растения, по биологическим цепям и т.д. Поэтому при нормировании учитывается опасность как непосредственного контакта с почвой, так и вторичные загрязнения контактирующих с почвой объектов.

Нормативами установлены ПДК загрязнения почвы некоторыми веществами (ДДТ, хлорофос, карбофос и др.). Помимо этого, регламентируются показатели санитарного состояния почвы (бактериальные загрязнения, содержание почвенного белка и др.).

Под влиянием деятельности человека начали изменятся химическое и физическое состояние атмосферы и океана, что влечет изменения во всех компонентах биосферы. Нерегулируемое воздействие человека на крупномасштабные процессы в атмосфере и океане могут привести к глобальному экологическому кризису.

Исследования показывают, что для человека существует максимально допустимая нагрузка (МДН) воздействия факторов окружающей среды, которая не оказывает вредного воздействия на организм. Точно так же и для окружающей природной среды установлена предельно допустимая экологическая нагрузка (ПДЭН), которая не меняет качества окружающей среды, не нарушает экологическую систему. Однако в настоящее время известны случаи нарушения допустимого антропогенного воздействия в отдельных регионах, причиняющие ущерб популяции, экосистеме и даже биосфере в целом (регион Арала, Чернобыль). Для предотвращения нежелательных последствий в биосфере необходима служба наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды (мониторинг). Она должна охватывать человека, геосистемы и биосферу.

В бытовой среде получили широкое применение разнообразная бытовая техника, продукты бытовой химии. Бытовая сфера непрерывно взаимодействует с окружающей средой. В силу указанных обстоятельств в ней действуют те же опасные и вредные факторы, что и в производственной среде.

Известно, что если на производстве ежегодно погибает 15 тыс. человек, то в целом по стране погибает около 500 тыс. человек. Отсюда следует, что если риск гибели человека на производстве 10^-4, то риск гибели жителя страны 10^-3. То есть риск гибели человека вне производства на порядок выше, чем на производстве. Причиной является несовершенство защиты человека в быту, его неосведомленность в вопросах безопасности.

Приведенное положение подтверждается зарубежной статистикой. В Англии коэффициент смертельного травматизма в быту почти в 4 раза превышает этот коэффициент на производстве. Причем на юношей в возрасте 15-24 лет приходится 1/3 смертельных исходов в ДТП, в то время как 80% несчастных случаев со смертельным исходом в быту приходится на людей старше 65 лет. При этом соотношение женщин и мужчин составляет 2:1.

Особенностью бытовой среды является ее химическая загрязненность. По данным института Склифосовского ежегодно от химических отравлений погибает 50 тыс. человек. Причем только два человека из ста травятся на производстве. С отравлениями в больницу ежегодно попадают свыше 1 млн. человек, каждый десятый ребенок. У нас в стране отсутствует мониторинг химического здоровья людей. Плохо организовано санитарное просвещение, изготовители химической продукции не сообщают токсических свойств продуктов, признаков отравления. А в бытовой химии имеет место изобилие ядохимикатов, которые относятся к той же группе химических соединений, что и химическое оружие. Ряд ядов выпускается на спиртовой основе. Многие синтетические химические вещества чужеродны природе человека, против которых организм беззащитен. Нам известны ПДК химических веществ, но неизвестно их действие за пределами ПДК. У нас не установлена юридически ответственность государства и производителей за опасность химической продукции.

 

Электромагнитное поле.

 

Естественным электромагнитным полем является магнитное поле Земли. Современные данные об изменениях геомагнитного поля удовлетворительно объясняются гипотезой о гидромагнитном динамо: в жидком ядре Земли происходят интенсивные движения, приводящие к самовозбуждению магнитного поля. Магнитное поле Земли имеет напряженность около 24-40 А/м. Оно удерживает электроны и протоны, которые образуют вокруг Земли радиационный пояс. Изменения в геомагнитном поле связаны в основном с солнечной активностью. Быстрые изменения магнитного поля получили название магнитной бури. Во время магнитных бурь напряженность магнитного поля может возрастать в тысячи раз. Электромагнитное поле Земли - всеохватывающий физический фактор, оказывающий влияние на процессы, происходящие на Земле, в том числе и на все живое. В период магнитных бурь увеличивается количество сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшается состояние больных.

Научно-технический прогресс сопровождается резким увеличением электромагнитных полей (ЭМП), созданных человеком, которые в отдельных случаях в сотни раз выше уровня естественных полей.

Спектр электромагнитных колебаний включает волны длиной (λ) от 1000 км до 0,001 мкм и по частоте (f) от 3-10² до 3-10²⁰ Гц. Электромагнитное поле характеризуется совокупностью электрических и магнитных составляющих. Разные диапазоны электромагнитных волн имеют общую физическую природу, но различаются энергией, характером распространения, поглощения, отражения и действием на среду, человека. Чем короче длина волны, тем больше энергии несет в себе квант.

Основными характеристиками ЭМП являются:

- Напряженность электрического поля Е, В/М.

- Напряженность магнитного поля Н, А/м.

- Плотность потока энергии, переносимый электромагнитными волнами 1, Вт/кв.м.

Связь между ними определяется зависимостью

 

I = E + H

 

Связь энергии (I) и частоты (f) колебаний определяется как

 

 

где f = С/λ, а С = 3∙10⁸ м/с (скорость распространения электромагнитных волн), h = 6,6 - 10^-34 Вт/см² (постоянная Планка). Около источника излучения выделяют 3 зоны:

1. Ближайшая зона (индукции), где электрическая и магнитная составляющая рассматриваются независимо. Граница зоны R < λ/2π.

2. Промежуточная зона (дифракции), где волны накладываются друг на друга, образуя максимумы и стоячие волны. Границы зоны λ/2π < R < 2πλ. Основная характеристика зоны суммарная плотность потоков энергии волн.

3. Зона излучения (волновая) с границей R > 2πλ.

Характеристикой зоны является плотность потока энергии, т.е. количество энергии, падающей на единицу поверхности (Вт/кв.см).

Электромагнитное поле по мере удаления от источников излучения быстро затухает. В зоне индукции напряженность электрического поля убывает обратно пропорционально расстоянию в третьей степени, а магнитного поля обратно пропорционально квадрату расстояния.

Для измерения напряженности ЭМП используют измеритель напряженности ближнего поля типа (NEM-1), а для измерения плотности потока прибор типа ПЗ-9.

ЭМП при действии на организм вызывает поляризацию атомов и молекул тканей, ориентацию полярных молекул, появление в тканях ионных токов, нагрев тканей за счет поглощения энергии ЭМП. Это нарушает структуру электрических потенциалов, циркуляцию жидкости в клетках организма, биохимическую активность молекул, состав крови.

В машиностроении широко используется магнитно-импульсная и электрогидравлическая обработка металлов низкочастотным импульсным током 5-10 кГц (резка и обжатие трубчатых заготовок, штамповка, вырубка отверстий, очистка отливок). Источниками импульсного магнитного роля на рабочих местах являются открытые рабочие индукторы, электроде; тоководящие шины.

Импульсное магнитное поле оказывает влияние на обмен веществ в тканях головного мозга, на эндокринные системы регуляции.

Источниками электрических полей (ЭП) промышленной частоты являются линии электропередач высокого напряжения, открытые распределительные устройства. Опасность воздействия линии растет с увеличением напряжения вследствие возрастания заряда сосредоточенного на фазе. Напряженность электрического поля в районах прохождения высоковольтных линий электропередач может достигать нескольких тысяч вольт на метр. Волны этого диапазона сильно поглощаются почвой и на удалении 50-100 м от линии напряженность падает до нескольких десятков вольт на метр. При систематическом воздействии ЭП наблюдаются функциональные нарушения в деятельности нервной и сердечно-сосудистой системы. С возрастанием напряженности поля в организме наступают стойкие функциональные изменения в ЦНС. Наряду с биологическим действием электрического поля между человеком и металлическим предметом могут возникнуть разряды, обусловленные потенциалом тела, который достигает нескольких киловольт, если человек изолирован от Земли. Допустимые уровни напряженности электрических полей устанавливаются ГОСТом 12.1.002-84 "Электрические поля промышленной частоты". Предельно допустимый уровень напряженности ЭП устанавливается 25 кВ/м. Пребывание в ЭП напряженностью более 25 кВ/м без средств защиты не допускается, а в ЭП напряженностью до 5 кВ/м пребывание допускается в течение дня. Для расчета допустимого времени пребывания в ЭП при напряженности 5-20 кВ/м используется формула:

 

Т = 50 / Е 2,

 

где Т - допустимое время в часах, Е - напряженность ЭП в кВ/м. Измерения напряженности электрического поля осуществляются прибором NEM-1 (ФРГ).

Электромагнитные поля (ЭМП) радиочастотной части спектра подразделяются по длине волн на диапазоны: длинные (10-1 км), средние (1 км-100 м), короткие (100-10 м), ультракороткие (10-1 м), сверхвысокие (СВЧ от 1 м до 1 мм). Работающие с источниками КВЧ и СВЧ находятся в волновой зоне.

ЭМП используются для термообработки, плавки металлов, в радиосвязи, медицине. Источниками ЭМП в производственных помещениях являются ламповые генераторы, в радиотехнических установках – антенные системы, в СВЧ-печах - утечки энергии при нарушении экрана рабочей камеры.

Биологический эффект ЭМП зависит от его параметров: длины волны, интенсивности и режима излучения (импульсный, непрерывный, прерывистый), от площади облучаемой поверхности, продолжительности облучения. Электромагнитная энергия частично поглощается тканями и превращается в тепловую, происходит локальный нагрев тканей, клеток. Порог интенсивности теплового воздействия тем меньше, чем выше частота. Так, для волн СЧ порог 8000 В/м, для СВЧ 150 В/м. ЭМП радиочастот оказывает неблагоприятное действие на ЦНС, вызывает нарушения в нервно-эндокринной регуляции, изменения в крови, помутнение хрусталика глаз, нарушения обменных процессов.

Гигиеническое нормирование ЭМП радиочастот осуществляется согласно ГОСТ 12.1.006-84 "Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля". Для ЭМП радиочастот от 60 кГц до 300 МГц регламентируется напряженность электрической и магнитной составляющей поля в зависимости от диапазона частот: чем выше частоты, тем меньше допускаемая величина напряженности. Например, электрическая составляющая ЭМП для частот 60 Кгц - 3МГц составляет 50 В/м, а для частот 50 МГц + 300 МГц только 5 В/м. В диапазоне частоты 300 МГц + 300 ГГц регламентируется плотность потока энергии излучения и создаваемая им энергетическая нагрузка, т.е. поток энергии, проходящий через единицу облучаемой поверхности за время действия. Максимальное значение плотности потока энергии не должно превышать 10 Вт/кв.м.

Уровни ЭМП на рабочих местах контролируются измерением в диапазоне частот 60 кГц-300 МГц напряженности электрической и магнитных составляющих, а в диапазоне частот 300 МГц-300 ГТц плотности потока энергии ЭМП с учетом времени пребывания в зоне облучения.

Электростатическое поле (ЭСП) - это поле неподвижных электрических зарядов, взаимодействующих между собой. ЭСП характеризуется напряженностью (Е), то есть отношением силы, действующей в поле на точечный заряд, к величине этого заряда. Напряженность ЭСП измеряется в В/м. ЭСП возникают в энергетических установках, в электротехнологических процессах. ЭСП используется в электрогазоочистке, при нанесении лакокрасочных покрытий. ЭСП оказывает негативное влияние на ЦНС; у работающих в зоне ЭСП возникает головная боль, нарушение сна и др. В источниках ЭСП, помимо биологического воздействия, определенную опасность представляет аэроионы. Источником аэроионов является корона, возникающая на проводах при напряженности Е >50 кВ/м. Концентрация аэроионов, превышающая 10 см, оказывает негативное влияние на человека. Допустимые уровни напряженности ЭСП установлены ГОСТ 12.1.045-84 "Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля". Допустимый уровень напряженности ЭСП устанавливается в зависимости от времени пребывания на рабочих местах. ПДУ напряженности ЭСП устанавливается равный 60 кВ/м в течение 1 часа. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется. Допустимое время пребывания в ЭСП без средств защиты (t_доп) в часах определяется по формуле:

 

t_доп = Е_пр/Е_фак

 

где Е_фак - фактическое значение напряженности электрического поля, кВ/м.

Для измерения напряженности ЭСП используются измеритель напряженности ЭСП ИНЭП-20Д и измеритель ИЭ-П.

 

123456

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: