ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕХНОСФЕРЫ.
Промышленные предприятия, объекты энергетики, связи и транспорта являются основными источниками энергетического загрязнения промышленных регионов, городской среды, жилищ и природных зон.
К энергетическим загрязнениям относят:
- вибрационное воздействие;
- акустическое воздействие;
- электромагнитные поля и излучения;
- ионизирующие излучения.
Метрополитены, трамваи, рельсовый транспорт предприятий, железнодорожный транспорт, строительные машины и тяжелый автотранспорт создают энергетические загрязнения и относятся к источникам вибрации.
Распространение вибраций идет по грунту и конструкциям зданий. Через опорные поверхности общая вибрация передается на тело человека, а локальная через конечности рук и ног. Общая вибрация оказывает отрицательное действие на нервную систему человека, его вестибулярный, зрительный, тактильный анализаторы. Действие вибрации проявляется в головокружении, расстройстве координации движений, появляются симптомы укачивания, снижается болевая, тактильная, вибрационная чувствительность. Нарушаются обменные процессы – изменяется углеводный, белковый обмен, биохимические показатели крови.
Наиболее распространенной является локальная вибрация, образующаяся при работе с ручным механизированным инструментом. Опасность её заключается в том, что она вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, действует на нервные окончания, мышечные и костные ткани, способствует отложению солей в суставах пальцев.
Защита от вибрации
Для защиты от вибрации применяют следующие методы:
- снижение виброактивности машин;
- отстройка от резонансных частот;
- вибродемпфирование;
- виброизоляция;
- виброгашение;
- индивидуальные средства защиты.
Снижение виброактивности машин (уменьшение Fm) достигается:
- изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, ускорениями и т. п., были бы исключены или предельно снижены, например, заменой клепки сваркой;
- хорошей динамической и статической балансировкой механизмов, смазкой и чистотой обработки взаимодействующих поверхностей;
- применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности, например, шевронных и косозубых зубчатых колёс вместо прямозубых;
- заменой подшипников качения на подшипники скольжения;
- применением конструкционных материалов с повышенным внутренним трением.
Отстройка от резонансных частот заключается в изменении:
- режимов работы машины и соответственно частот возмущающей вибросилы;
- собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы (например, установкой ребер жесткости) или изменения массы системы (например, путем скрепления на машине дополнительных масс).
Вибродемпфирование − это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция.
Вторым фактором энергетического загрязнения техносферы является акустический шум – беспорядочные звуковые колебания в атмосфере. Создается он одиночными или комплексными источниками, которые могут находиться как внутри, так и снаружи здания. Привычным и не беспокоящим человека будет шум с уровнем звукового давления до 30…35 дБ. Если его повысить до уровня 40…70 дБ, то возникнет нагрузка на нервную систему, сопровождающаяся ухудшением самочувствия. Уровень шума выше 75 дБ приводит к потере слуха. При уровне шума 140 дБ возможен разрыв барабанных перепонок, а уровень более 160 дБ приводит к смерти. В жилых домах, школах, больницах имеют место высокие уровни шума, приводящие к повышенному нервному напряжению. С ростом уровня шума увеличивается число нервных заболеваний.
Защита от шума
Для защиты от шума применяют следующие методы:
- снижение звуковой мощности источника шума;
- размещение источника шума относительно рабочих мест и населенных зон с учетом направленности излучения звуковой энергии;
- акустическая обработка помещений;
- звукоизоляция;
- применение глушителей шума; применение средств индивидуальной защиты.
Снижение звуковой мощности источников шума
Для снижения шума механизмов и машин необходимо снижать вибрацию источников шума, так как последняя является источником шума.
Аэродинамический шум, вызываемый движением потоков газа и обтеканием ими элементов механизмов и машин, − наиболее мощный источник шума, снижение которого в источнике наиболее сложно.
Для уменьшения шума улучшают аэродинамическую форму элементов машин, обтекаемых газовым потоком, и снижают скорость движения газа.
Изменение направленности излучения шума.
При размещении установок с направленным излучением необходима соответствующая ориентация этих установок по отношению к рабочим и населенным местам.
Величина эффекта изменения направленности может достигать 10...15 дБ. Например, отверстие воздухозаборной шахты вентиляционной установки или устье трубы сброса сжатого газа необходимо располагать так, чтобы максимум излучаемого шума был направлен в противоположную сторону от рабочего места или жилого дома.
Акустическая обработка помещения − это мероприятие, снижающее интенсивность отраженного от поверхностей помещения (стен, потолка, пола) звука.
Для этого применяют звукопоглощающие облицовки поверхностей помещения и штучные (объемные) поглотители различных конструкций, подвешиваемые к потолку помещения.
Поглощение звука происходит путем перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту за счет потерь на трение в пористом материале облицовки или поглотителя.
Для большей эффективности звукопоглощения пористый материал должен иметь открытые со стороны падения звука и незамкнутые поры.
Звукопоглощающие материалы характеризуются коэффициентом звукопоглощения α, равным отношению звуковой энергии, поглощенной материалом, к энергии, падающей на него.
Звукопоглощающие материалы должны иметь коэффициент звукопоглощения более 0,2.
Звукопоглощающие свойства пористых материалов определяются толщиной слоя, частотой звука, наличием воздушной прослойки между материалом и поверхностью помещения.
Установка звукопоглощающих облицовок снижает уровень шума на 6...8 дБ в зоне отраженного звука (вдали от его источника) и на 2...3 дБ в зоне преобладания прямого шума (вблизи от источника).
Несмотря на такое относительно небольшое снижение уровня шума, применение облицовок целесообразно по следующими причинам:
- во − первых спектр шума в помещении меняется за счет большей (8...10 дБ) эффективности облицовок на высоких частотах. Шум делается более глухим и менее раздражающим;
- во − вторых, становится более заметным шум оборудования, а, следовательно, появляется возможность слухового контроля его работы, становится легче разговаривать, улучшается разборчивость речи.
По этим причинам помещения концертных залов подвергают акустической обработке.
Помимо вибраций и акустического шума к энергетическим загрязнениям относятся инфразву к и ультразвук.
Инфразвук – это колебания по частоте не превышающие 20 Гц нижней границы слухового восприятия человека. Возникнуть такие колебания могут в разных условиях, например, ветер обдувает здания, металлические конструкции, работают какие-либо машины, механизмы, извергаются вулканы, дуют штормовые ветры. Даже небольшая мощность инфразвука болезненно сказывается на ушах и заставляет колебаться внутренние органы человека, приводит к головокружению, вялости, потере равновесия. Не только в машиностроении и металлургии, но и в современной медицине широко применяется ультразвук. Он имеет 2 способа распространения – воздушный и контактный. Длительное его распространение в воздухе приводит к функциональному нарушению нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной систем. При контактном воздействии ультразвука на руки нарушается их капиллярное кровообращение, снижается болевая чувствительность.
Ультразвуковые колебания, как было установлено, могут вызвать изменение костной структуры и разрежение плотности костной ткани. Работающие с ультразвуком имеют профессиональные заболевания.
Электромагнитные поля и излучения
Создав много вещей для своего комфорта, человек создал и новые проблемы для своего здоровья и окружающей среды. В списке вредных предметов быта стоят разнообразные источники электромагнитного излучения – компьютеры, мобильные телефоны, трансформаторы, акустическая техника и др.
В зависимости от энергии фотонов (квантов) излучения подразделяют на неионизирующие (электрические и магнитные поля, электростатическое поле, инфракрасное, ультрафиолетовое, световое и лазерное излучение) и ионизирующие.
Электромагнитные поля представляют собой особую форму материи, через которую происходит воздействие между электрическими заряженными частицами. Специалисты в этой области ввели понятие «электромагнитный смог» – фон от излучений, который создают электроприборы, но в него вливаются ещё и искусственные электрические поля, и магнитное поле Земли.
Электромагнитные поля оказывают на организм человека тепловое и биологическое воздействие.
Тепловое: нагрев хрящей, сухожилий, хрусталика глаза, желчного, мочевого пузыря.
Биологическое: изменения со стороны ЦНС и сердечно-сосудистой системы (вялость, расстройство сна, снижение памяти, раздражительность, апатия, боли в области сердца).
Низкие частоты 5-35 Гц и сверхвысокие в пределах 42-67 Гц действуют на организм человека особенно разрушительно. В живом организме при воздействии электромагнитного излучения происходит четыре группы изменений:
- Дистрофические изменения в тканях и органах, при которых возникает нарушение питания тканей и органов;
- Геморрагические проявления, проявляющиеся в повышенной кровоточивости; Опустошение кроветворных органов, проявляющееся в малокровии, снижение иммунной защиты;
- Инфекционные осложнения.
Разрушенная иммунная система создает благоприятные условия для размножения в организме бактерий, вирусов, грибов, глистов и др. Больше всего от электромагнитного излучения страдают активные органы – сердце и мозг. Особенно чувствительна к электромагнитным полям нервная система человека, и прежде всего, высшая нервная деятельность. В течение длительного времени воздействия электромагнитные поля накапливаются и имеют свой биологический эффект, который может проявиться в перспективе. К таким проявлениям можно отнести:
- Дегенеративные процессы ЦНС;
- Лейкозы;
- Опухоли мозга;
- Гормональные заболевания.
Особую опасность электромагнитные поля несут для детей и беременных женщин, людей с аллергическими реакциями и с ослабленным иммунитетом. Как воздействуют электромагнитные поля на организм человека до конца ещё не известно. Несмотря на это, сегодня можно назвать те объекты, которые значительно влияют на здоровье человека – мобильные телефоны, планшеты, компьютеры, ноутбуки, оргтехника, телевизоры и др. Опасными являются и объекты инфраструктуры – линии электропередач, метро, самолеты, радио - и телестанции. Мобильные телефоны и компьютеры считают насущными источниками электромагнитного излучения.
Основные источники электромагнитных полей в техносфере:
- радиотехнические объекты;
- телевизионные и радиолокационные станции;
- высоковольтные линии;
- телевизоры, дисплеи, печи СВЧ.
Методы защиты от электромагнитного излучения:
- увеличение расстояния между источником и рабочим местом;
- уменьшение мощности излучения генератора;
- установка отражающего или поглощающего экрана между антенной и рабочим местом;
- ИСЗ;
- рациональный режим работы оборудования и обслуживающего персонала.
Ионизирующее излучение действуя на вещество ионизирует и возбуждает атомы и молекулы, входящие в состав вещества. В результате ионизации живой ткани происходит разрыв молекулярных связей и изменение химической структуры различных соединений, что приводит к гибели клеток.
Источники излучения – естественные и антропогенные :
- космическое облучение;
- природные источники;
- медицинское обслуживание;
- АЭС, ТЭС;
- испытания ядерного оружия.
Нарушения биологических процессов могут быть обратимыми (нормальная работа клеток облучённой ткани полностью восстанавливается) или необратимыми (поражения отдельных органов или всего организма, лейкозы, злокачественные образования, раннее старение, лучевая болезнь).
Острые поражения развиваются при однократном равномерном гамма-облучении всего тела в поглощённой дозе выше 25 р.
· лёгкая форма – 100 – 200 р (рвота в первые сутки после облучения в 30 -50 случаев);
· средней тяжести – 200 – 400 р (почти у всех облучённых в первые сутки рвота, тошнота, резкое снижение содержания лейкоцитов в крови, подкожные кровоизлияния, в 20% возможен смертельный исход через 2 – 6 недель);
· тяжёлая – 400 – 600 р (50% облучённых погибает в течение первого месяца);
· крайне тяжёлая форма – дозы облучения свыше 600 р (почти в 100% случаев оканчивается смертью вследствие кровоизлияния или инфекционных заболеваний в случае отсутствия лечения).
Хроническая лучевая болезнь может развиваться при непрерывном или повторяющемся облучении в дозах, существенно ниже тех, которые вызывают острую лучевую болезнь. Наиболее характерные признаки изменения в крови, ряд симптомов со стороны нервной системы, локальные поражения кожи, хрусталика, снижение иммунитета.
Лазерное излучение
В современном мире широкое применение нашли лазеры. Они используются в промышленности, медицине, в системе мониторинга состояния окружающей среды, в разнообразных научных исследованиях. Танцующие и переливающиеся лазерные лучи стали очень притягательными в эстрадных представлениях и шоу.
Лазерное излучение – это есть распространяющиеся почти параллельно друг другу электромагнитные волны.
Лазерный луч имеет острую направленность, малый угол рассеяния и большую интенсивность воздействия на облучаемую поверхность. Очень плотно воздействием лазерного излучения на человеческий организм, занимались специалисты разных областей медицины.
Проведенные исследования установили, что этот вид излучения имеет свои свойства:
- Повреждающими факторами при работе с лазером являются прямые, рассеянные и отраженные излучения;
- Параметры электромагнитной волны и локализация облучаемой поверхности влияют на степень поражения;
- Энергия может поглощаться этой поверхностью и приводить к негативным эффектам – тепловому, световому и др.
Биологическое действие лазерного излучения имеет такую последовательность:
- Температура тела резко повышается и сопровождается ожогом; Затем происходит вскипание межтканевой и клеточной жидкости;
- В результате образуется пар, создающий огромное давление и приводящий к взрыву – происходит разрушение окружающих тканей.
Наибольшую опасность представляют прямое и зеркально отраженное излучение, вызывающие патологические изменения в работе важнейших систем организма человека. Лазерное излучение очень сильно воздействует на органы зрения человека, вызывая поражение сетчатки глаза, роговицы, радужной оболочки и хрусталика. Причины этого: За короткий по времени импульс защитный мигательный рефлекс не успевает сработать; На сосудах сетчатки отсутствуют болевые рецепторы, поэтому лазерное излучение, попав на сосудик сетчатки, может его закупорить. В этом случае повреждение сетчатки заметно не сразу; Когда выжженная лучом область увеличивается, изображения, попавшие на неё, становятся невидимыми, т.е. исчезают; Веки пораженных глаз отекают, появляются спазмы, боль, помутнение и кровоизлияние сетчатки. Клетки сетчатки после повреждения не восстанавливаются.
https://spravochnick.ru/ekologiya/energiya_v_ekosistemah/energeticheskie_zagryazneniya_tehnosfery/ (24.12.2018).