Экология: проблемы и решения

В зависимости от времени суток  шум может приводить к более  или менее стрессовому состоянию человека, что может разладить внутренние часы, так как деятельность нашего организма подчиняется определенному ритму, в котором на протяжении 24 ч происходят различные физиологические процессы: кроветворные, создание гормонов, изменение чувствительности и активности ЦНС, обменные процессы, выделение желудочного сока, изменение температуры тела, артериального давления и т. д. Все эти процессы в течение суток периодически колеблются от максимума к минимуму.

В режиме отдыха нервная система  находится на среднем уровне активации, и звуковые раздражители могут резко поднять этот уровень, помешать снятию нервного напряжения. Если такие шумовые помехи повторяются, то они наносят вред здоровью человека, особенно больным, ослабленным людям, которые нуждаются в отдыхе. Шум мешает во время отдыха, особенно во время сна. Шум затрудняет засыпание, может будить человека ночью и даже если человек не проснется от шума, сон становится беспокойным.

Шум действует на человека активизирующе  и нарушает фазу засыпания вечером и засыпание ночью после пробуждения. Особенно человеку мешает немонотонный шум с большими скачками громкости (самолеты, автомобили, шум водопроводных труб, шумы, несущие информацию: радио, телевидение, разговоры и т. д.). К особо мешающим шумам относятся внезапные кратковременные шумы — хлопанье дверей, выстрелы, лай собак, звонки и т. д., уровень которых превышает нормальный фоновый шум на 10–15 дБ. Очень неприятен беспрерывный шум, не делающий пауз для отдыха.

Вероятность пробуждения от шума зависит от фазы сна человека. При неглубоком сне пробуждение может наступить даже при негромком шуме. Высота порога пробуждения индивидуальна и зависит от возраста человека. С возрастом порог пробуждения падает, и фаза глубокого сна занимает все меньше времени. Исследования показывают, что при уровне шума 40–45 дБ сон ухудшается или вообще прекращается у 10% спящих. Определенные реакции у спящих вызывают шумы с уровнем 25 дБ, При шуме в 50 дБ сон ухудшается у 50% спящих, а при шуме в 70 дБ люди, как правило, просыпаются.

Влияние шума на работоспособность  человека. Привычные и ожидаемые шумы не ухудшают выполнения заученных как умственных, так и механических действий, а часто и улучшают работоспособность благодаря реакции активации организма на привычный шум. Так, тихая, мелодичная музыка способствует повышению работоспособности, но неожиданный, непривычный шум может снизить результативность работы, требующей концентрации внимания человека (такой шум оказывает отвлекающее действие). Конкретное действие шума зависит от колебаний его уровня, информационного содержания, личности человека и трудности работы.

Считалось, что на вегетативную нервную  систему оказывают влияние шумы громче 65–90 дБ, но исследования последних  лет показали, что на вегетативную нервную систему оказывают влияние  шумы с интенсивностью ниже 65 дБ(А).

Помехи для передачи информации. Разборчивость речи, восприятие сигналов предупреждения нарушаются при шуме тем сильнее, чем выше уровень шума. Так шумовая помеха при разговоре должна быть на 10 дБ ниже речи собеседника. При сложных или иноязычных текстах разница между уровнями разговора и шума должна составлять не менее 20 дБ.

Чем больше расстояние между говорящим  и слушающим, тем ниже должен быть уровень шума или выше уровень  речи. Спокойный разговор на расстоянии 1 м имеет громкость порядка 55 дБ, а разговор на “повышенных тонах” — 65 дБ. В помещениях для речевого общения уровень мешающего шума не должен превышать 35–45 дБ(А).

Глухота, тугоухость. Глухота, вызванная шумом, относится к числу профессиональных заболеваний. Опасность глухоты возникает в случаях, если продолжительное время в течение рабочего дня на человека действует шум со средним уровнем выше 85 дБ. Такой шум достигается на некоторых производствах, в аппаратных залах объектов связи.

По статистике 10–15% работающих в  промышленности подвергаются шуму с  уровнями выше 90 дБ, a 15–20% — выше 85 дБ.

Больше всего от постоянного  действия шума страдают рабочие и  служащие, занятые в прядильном производстве, в металлорежущих, кузнечных цехах, аппаратных залах и кабинах некоторых объектов связи, в помещениях, где размещаются дизель-электрические агрегаты и др. Здесь отмечаются шумы с интенсивностью выше 100 дБ.

В повседневной жизни повреждения  слуха могут вызываться слишком  громкой музыкой, выстрелами в тире и т. д.

Следует отметить, что такие источники  шума, как аэродромы, оживленные магистрали редко вызывают потери слуха у людей, которые находятся вблизи этих объектов незначительное время.

Если человек находится в  радиофицированной машине, то слышит постоянный шум радиоприемника, пока не включен передатчик корреспондента. Если же человек длительное время прослушивает информацию при помощи головных телефонов (радиооператоры, телефонистки и др.), то шумы принимаемой информации ведут к ослаблению слухового нерва, а отсюда и профессиональное заболевание операторов-телефонистов, радистов: тугоухость.

Контрольные вопросы

1. Понятие о шуме.

2. Общая характеристика шума.

3. Источники шума.

4. Действие шума на организм  человека (мешающее, активация организма  человека; влияние на работоспособность; помехи для передачи информации и нарушение общей ориентации в звуковой среде; повреждения слуха.

Электромагнитная  экология

На антропогенные электромагнитные поля (ЭМП), как значимый фактор среды  обитания человека, ученые обратили внимание в послевоенные годы, т. е. более 50 лет назад. Это было обусловлено бурным развитием радиолокационной техники, средств радиосвязи, телевидения, с одной стороны, и полученными первыми клиническими данными о повреждающем действии ЭМП на организм человека — с другой. Первые предельно допустимые уровни воздействия ЭМП были приняты в Советском Союзе уже в 50-е гг. XX в.

В настоящее время электромагнитное загрязнение окружающей среды является объективной реальностью и приобретает  все большие масштабы. Линии электропередачи, подстанции, радиопередающие центры вещания и связи (в том числе мобильной и сотовой), радары ГАИ, электротранспорт, радиолокационные станции, технологическое, медицинское, научное оборудование, электробытовые приборы, компьютеры — это далеко не полный перечень источников ЭМП. Особенно актуальна проблема электромагнитного загрязнения окружающей среды в крупных городах, для которых характерна насыщенность разнообразными источниками ЭМП и высокая плотность населения.

Медицинскими исследованиями убедительно  показано, что систематическое воздействие ЭМП определенных уровней может вызывать нарушения в нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной системах. Установлено отрицательное влияние фактора на иммунитет, половую функцию, систему крови, показана способность ЭМП ухудшать адаптацию живого организма к другим неблагоприятным факторам. Получены некоторые свидетельства генетических и онкологических эффектов электромагнитных излучений.

Общие физические характеристики ЭМП

Электромагнитное поле — это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. ЭМП, являясь видом материи, обладает массой, энергией и импульсом, которые перемещаются в пространстве в виде электромагнитных волн.

Основными параметрами электромагнитных волн являются частота f (МГц), длина волны l (м) и скорость распространения c (м/с), связанные соотношением

f = c/l.

Это соотношение справедливо для  свободного пространства, где распространение  волны происходит со скоростью света c =3× 10⁸ м/с.

Естественный электромагнитный фон и его значение в жизнедеятельности человека

Эволюция всех форм живой материи  на Земле с момента ее зарождения протекала на фоне действия естественного  электромагнитного излучения. Как  любой экологический компонент, ЭМП естественного происхождения участвуют в формировании живой материи, т. е. наряду с другими воздействующими факторами играют роль определенного регулятора в эволюции живого вещества. Жизнь протекает в постоянной подстройке внутренних электрических процессов и биологических ритмов живых организмов к изменениям естественного электромагнитного фона.

Основными естественными электромагнитными  полями являются атмосферное электричество, постоянное магнитное поле Земли  и геомагнитные поля, возникающие при взаимодействии земного магнитного поля с межпланетной средой. Атмосферное электричество — это электрические явления в земной атмосфере. В воздухе всегда имеются положительные и отрицательные электрические заряды — ионы, которые возникают под действием лучей радиоактивных веществ, космических лучей и ультрафиолетового излучения Солнца. Ионы подвижны и поэтому могут переносить электрические заряды, т. е. создают электропроводность воздуха. Земной шар заряжен отрицательно; между ним и атмосферой имеется большая разность потенциалов. Электростатическое поле атмосферы обусловлено совокупным действием электрических зарядов, находящихся на земной поверхности, и объемных зарядов в атмосфере. Для электростатического поля атмосферы характерны суточные и годовые изменения. Напряженность электростатического поля резко возрастает в период грозовой деятельности. Физически природа атмосферного электричества обусловлена колебаниями поверхностей заряженных капель с одной стороны, и их дроблением и коагуляцией (слияние мелких капель в более крупные) с другой. Излучают ЭМП различные светящиеся объекты, имеющие, как правило, плазменное происхождение (“огни св. Эльма”, “огненные шары” при извержении вулканов).

Постоянное магнитное поле Земли  генерируется токами, текущими на глубинах гораздо ниже земной коры. Величина геомагнитного поля меняется по земной поверхности от 35 мкТл на экваторе до 65 мкТл вблизи полюсов. Солнечная активность и связанные с ней возмущения межпланетной среды генерируют изменяющиеся во времени магнитные поля общепланетарного масштаба главным образом в ультранизкочастотном диапазоне. Пульсации геомагнитного поля в частотной области 0,001–10 Гц часто наблюдаются по всему земному шару с амплитудами 0,1–100 мкТл.

В конце 50-x – начале 60-х гг. XX в. обратили внимание на существование взаимосвязи между геологической активностью земной коры и появлением электромагнитного фона (литосферный земной ЭМ фон).

Биологический электромагнитный фон

Биологические объекты, как и другие физические тела, при температуре  выше 0° К излучают ЭМП в диапазоне 10 кГц–100 ГГц. Это объясняется тем, что субстанции, содержащиеся в теле человека, излучают энергию, вследствие хаотического движения зарядов — ионов. Для биологического тела с температурой 300° К такое излучение происходит наиболее интенсивно в инфракрасном диапазоне частот (мощность излучения составляет »  10 мВт/см², что для взрослого человека »  100 Вт). Тепловое излучение инфракрасного диапазона не является чисто гармоническим и промодулировано различными биологическими процессами, происходящими в организме, что используется в медицине для диагностики заболеваний внутренних органов человека.

Характеристика основных источников ЭМП 

Устройства, создающие электромагнитные поля, используются практически во всех направлениях профессиональной деятельности человека и в быту.

Источники постоянных магнитных полей находят широкое применение в металлургических процессах. При всем разнообразии технологий, общим для них является использование электролизных ванн, в которые по шинопроводам подается постоянный ток большой силы. Кроме систем шинопроводов, магнитное поле создается непрерывно распределенными токами внутри электролизных ванн, а также вторичными источниками магнитного поля — ферромагнитными элементами.

Источниками статических электрических  полей являются электризующиеся  диэлектрические материалы, установки постоянного тока и воздушные высоковольтные линии (ВЛ) постоянного тока. Заряды статического электричества возникают при производстве и эксплуатации изделий из полимерных материалов, транспортировке сыпучих материалов, сжиженных газов и нефтепродуктов, смешении композиций в смесительном оборудовании, переработке расплавов полимеров литьем под давлением.

Трение и деформация изделий  практически всегда сопровождаются электризацией поверхности, которая  усиливается вследствие интенсификации технологических процессов, увеличения мощности агрегатов. Воздействию интенсивных статических электрических полей могут подвергаться люди, работающие в целлюлозно-бумажной промышленности, в прядильно-ткацком производстве. При высоких уровнях статических электрических полей и низкой относительной влажности возникают электрические разряды, вызывающие болевые ощущения.

Источником постоянных электрических  полей являются высоковольтные линии  постоянного тока. Пока применение техники передачи электроэнергии постоянным током в единой энергетической системе России не получило широкого применения. Имеются лишь опытные линии электропередачи (ЛЭП) (например, Экибастуз – центр), но использование передач и поставок постоянного тока в ЕЭС России и других стран перспективно. Вблизи ЛЭП постоянного тока необходимо учитывать эффекты, которые связаны с объемными зарядами, создаваемыми короной на проводах, и заполняющими все пространство от проводов до земли. В силу этого наблюдается значительное увеличение напряженности электрического поля вблизи Земли, зарядка изолированных объектов до высокого напряжения и повышение концентрации ионов у земли.

В спектре частот 0–50 Гц наиболее значимыми  являются магнитные поля, генерируемые электрифицированным транспортом, оборудованием контактной сварки и электромагнитные поля, создаваемые электроэнергетическими системами.

Большинство электрифицированных  транспортных систем России работают на постоянном токе. Питание подводится, как правило, через подвесной  провод. Магнитные поля, создаваемые  электротранспортом, отличаются от почти синусоидальных магнитных полей промышленной частоты тем, что являют собой сложную смесь иррегулярных изменений квазипостоянного магнитного поля (0–0,01 Гц) и колебаний с более высокими частотами (0,01–50 Гц) с наибольшими амплитудами в области частот менее 15 Гц. Измерения показали, что водители трамваев и троллейбусов, машинисты поездов метрополитена и электролокомотивов, а также пассажиры электротранспорта подвергаются воздействию импульсных магнитных полей широкого спектра частот. Биологические эффекты их практически не исследованы. В различных отраслях промышленности применяется контактная сварка переменным током частотой 50 Гц (точечная, шовная, рельефная, стыковая и их разновидности). Эксплуатация оборудования контактной сварки сопровождается созданием на рабочих местах сварщиков ряда неблагоприятных факторов, одним из которых является магнитное поле частотой 50 Гц. Основными источниками ЭМП являются сильноточные цепи, т. е. элементы вторичной цепи сварочного трансформатора.