Магнитные, электрические и электромагнитные поля и излучения

Организм человека, как показывают проведенные в последние годы ис­следования, реагирует на изменение напряженности магнитного поля. Так, магнитные бури, возникающие в период солнечной активности, вызывают нарушения сердечно-сосудистой системы.

Искусственные магнитные поля, создаваемые постоянным электрическим током большой силы, характеризуются напряженностью до нескольких ты­сяч ампер на метр.

Нормативная величина напряженности постоянного магнитного поля, образующегося вблизи установок и линий электропередач постоянного тока, в течение рабочего дня составляет 8000 А/м, предельно допустимый уровень напряженности не установлен.

При контактной сварке, где величина тока достигает 1000 А и более, воз­никает магнитное поле до 10 кА/м.

Наряду с магнитным постоянный электрический ток создает электричес­кое поле, называемое электростатическим. Электростатическое поле высокой напряженности оказывает негативное воздействие на организм человека, в ча­стности вызывает расстройства нервной системы, отрицательно влияет на ре­продуктивную функцию организма, особенно у мужчин. Нормативная величи­на напряженности электростатического поля в течение рабочего дня составля­ет 20 кВ/м, предельно допустимый уровень напряженности — 60 кВ/м.

Раздел 4. Воздушная среда города

Источником электромагнитных полей является переменный ток. Элект­ромагнитное поле характеризуется напряженностью (В/м) и плотностью по­тока мощности (Вт/м²). Создаваемые электромагнитным полем электромаг­нитные волны характеризуются частотой колебаний (Гц).

Переменный ток промышленной частоты (50 Гц) передается по линиям электропередач напряженностью 330, 500, 750 и 1150 кВ. Источниками низ­кочастотного (50 Гц) электромагнитного излучения являются также откры­тые распределительные устройства и электроустановки переменного тока. При частоте 50 Гц опасным считается электромагнитное излучение при напряже­нии тока свыше 400 кВ.

Для защиты населения от воздействия поля, генерируемого воздушными линиями электропередач, устанавливаются санитарно-защитные зоны по обе стороны трассы (табл. 4.9).

Таблица 4.9. Размеры санитарно-защитной зоны вдоль воздушных линий электропередач

Источниками электромагнитных излучений являются также радиотехни­ческие и электронные устройства: связь, локация, радио и телевидение. Элек­тромагнитные излучения этих установок находятся в диапазоне радиочастот от 10³ до 10¹² Гц.

Вокруг любого источника электромагнитного излучения образуются три зоны воздействия: ближняя (индукции), промежуточная (интерференции) и дальняя (волновая).

Зона индукции простирается от источника на расстояние R < "Kiln, где X — длина волны, м. Зона интерференции находится в пределах от Х/2п до 27Г X. Волновая зона начинается от R > 2л X.

По мере удаления от источника излучения интенсивность воздействия электромагнитного поля затухает.

В зоне индукции, где электрическое и магнитное поля существуют как бы независимо друг от друга, напряженность электрического поля (Е) умень­шается обратно пропорционально кубу расстояния от источника излучения, а напряженность магнитного поля (Н) — обратно пропорционально квадрату расстояния от источника. В волновой зоне, где существует строгое соотно­шение между электрической и магнитной составляющими электромагнитно-

Экология города

го поля: Е=377Н, напряженность электромагнитного поля снижается про­порционально расстоянию от источника излучения.

Интенсивность электромагнитного излучения характеризуется плотнос­тью потока энергии — количеством энергии, падающей на единицу поверх­ности: П=ЕН/2, Вт/м².

Для радиочастот: П — PQ/AnR², Вт/м², где Р — мощность излучателя, Вт; Q — коэффициент усиления антенны; R — расстояние между антенной и точкой наблюдения, м.

Воздействие электромагнитного излучения на жителей населенных пунк­тов зависит от мощности источника и частоты.

В табл. 4.10 приведены допустимые уровни воздействия электромагнит­ного излучения.

Таблица 4.10. Предельно допустимые уровни воздействия электромагнитных излучений для населенных пунктов

Для защиты населения от воздействия электромагнитного поля высокой частоты радиостанции, телецентры, ретрансляторы и другие источники радио­волнового излучения мощностью свыше 100 кВт должны размещаться за преде­лами населенных пунктов. Если источники радиоволнового излучения распо-

Раздел 4. Воздушная среда города

лагаются в городской черте, то вокруг них в обязательном порядке должна быть создана санитарно-защитная зона (СЗЗ), состоящая из зоны строгого режима и зоны ограниченного пользования. На внешней границе зоны строгого режима напряженность электромагнитного поля не должна превышать 20 В/м, а на внеш­ней границе зоны ограниченного пользования — 2 В/м. В зоне строгого режима находится источник радиоволнового излучения. Она, как правило, ограждена и охраняется. В пределах СЗЗ не допускается расположение жилых домов. Разме­ры СЗЗ определяются расчетом, исходя из суммарной мощности передатчиков, типа, высоты и коэффициента усиления антенны, рельефа местности. Расчет­ные размеры СЗЗ составляют от нескольких сот метров до 1—2 км. С увеличени­ем высоты антенн, в частности для локаторов непрерывного действия, напря­женность создаваемого электромагнитного поля возрастает по вертикали, что необходимо учитывать при установлении границ СЗЗ и этажности застройки в зоне влияния источника радиоволнового излучения (рис. 4.20 и 4.21).

Рис. 4.20. Схематическая диаграмма направленности излучения радиолокатора:

1 — направление максимального излучения, совпадающего с главным лепестком (2); 3 — боковые лепестки; 4 — задний лепесток

100 125 200

300 350 400 443 500 ^R'^м

Рис. 4.21. Контуры вертикального сечения санитарно-защитной зоны

и зоны ограниченной застройки, построенные по уровню АМП,

равному предельно допустимому:

1-8 — номер луча: А — контур постоянного уровня ЭМП, равного предельно допустимому, от источника СВЧ диапазона; Б — то же от источника ВЧ и СЧ диапазона

232 Экология города

4.8.3. Акустические воздействия и вибрация

Акустическое воздействие — шум представляет собой беспорядочные ко­лебания сложной спектральной структуры, часто смешанные с периодичес­кими акустическими колебаниями. Интенсивность и спектральный состав шума определяют качественные особенности восприятия его органами слуха человека и степень воздействия на организм в целом.

Акустические колебания в зависимости от частоты подразделяются на ультразвук, звук и инфразвук. При частоте от 16 до 20 000 Гц акустические колебания воспринимаются органами слуха человека. Колебания с частотой более 20 000 Гц относят к ультразвуковым, с частотой менее 16 Гц — к инфра-звуковым колебаниям. Выделяется также диапазон частот от 2-Ю⁴ до 10⁹ Гц, который получил название гиперзвуковых.

Громкость звука зависит от амплитуды звуковых колебаний, а сила (или интенсивность) звука / характеризуется мощностью звука, приходящейся на единицу площади, и выражается в Вт/м².

Звуковое воздействие оценивают относительной интенсивностью звука L, для числового выражения которой принята единица децибел (дБ).

Относительная интенсивность звука определяется выражением: L_p = 10 lg(I/I₀), где /₀ — стандартный порог слышимости, которому соответ­ствует пороговое стандартное давление Р_о = 2-Ю"⁵ Па.

Источники шума в городах разнообразны. Основной источник, ответ­ственный примерно за 80% общей акустической нагрузки, — транспорт.

На крупных транспортных магистралях уровень шума составляет 85—92 дБ с максимумом звукового давления в диапазоне частот 400—800 Гц. Интен­сивный шум создает железнодорожный транспорт. Даже на расстоянии 200 м от железнодорожной линии его уровень составляет примерно 60 дБ.

Мощными источниками шума, с которыми связано акустическое загряз­нение среды на большой территории, являются аэропорты. Особенно ин­тенсивный шум создается самолетами при взлете. Так, например, уровень шума на расстоянии 1 км от взлетной полосы при взлете самолета АН-24 достигает 107—110 дБ.

Уровень шума в городах за счет роста населения, увеличения скорос­тей и интенсивности движения транспортных средств возрастает пример­но на 0,5—1 дБ в год, а в некоторых крупных городах рост акустической нагрузки достигает 2 дБ в год.

Жилые помещения, особенно расположенные в многоэтажных домах, имеют большое число "внутренних" источников шума: работающие лифты, вентиляторы, насосы, телевизоры, магнитофоны могут создавать шум интен­сивностью от 70 до 95 дБ. Громкий разговор по телефону является источни­ком акустического воздействия интенсивностью до 70 дБ.

Сильный шум отрицательно воздействует на органы слуха человека, при­чем в первую очередь ухудшается восприятие высоких звуков, а затем и низ-

Раздел 4. Воздушная среда города 233

ких. Постоянное его воздействие снижает трудоспособность, может стать причиной неврозов и многих других заболеваний. Наиболее чувствительны к воздействию шума люди старших возрастов. Если в возрасте до 27 лет на шум реагируют примерно 46% людей, то в возрасте от 58 лет и старше — 72%. Более восприимчивы люди к акустическому воздействию в ночные часы.

Однако человек постоянно жил и живет в мире звуков, и абсолютная тишина его угнетает. Попытки создать "рабочую обстановку" в производ­ственных помещениях путем их полной звукоизоляции приводили к нервным срывам и потере работоспособности. Звуки определенной силы стимулируют процесс мышления. Эффект "тихого уличного шума", создаваемого музыкой и негромкими разговорами, наиболее благоприятствует рабочей обстановке.

Санитарные нормы, принятые в Украине, при определении допусти­мого уровня звука на территории жилой застройки учитывают специфику помещений (жилые дома, больницы, общежития и т.п.) и время суток, когда проявляется воздействие звуков. Для жилых домов средний допус­тимый уровень интенсивности звуков (£_Аэкв) в дневное время составляет 55 дБ, в ночное — 45 дБ, максимальный уровень (£_Амакс) соответственно 70 и 60 дБ. Для территорий, прилегающих к санаториям и больницам, значе­ние допустимого шумового воздействия на 10 дБ ниже, а для гостиниц и общежитий — на 5 дБ выше. Регламентации подлежат также условия за­стройки в зоне воздействия аэропортов.

Вибрация представляет собой механические колебания материальных си­стем с частотой обычно больше одного герца и с малой амплитудой.

Вибрационные воздействия связаны с акустическими колебаниями низ­ких частот и инфразвуковыми колебаниями. Инфразвуки генерируются мно­гочисленными природными источниками (ураганами, предштормовыми явлениями на море, действующими вулканами и т.д.) и способны распрост­раняться на огромные расстояния, огибая препятствия. Мощность инфра-звуковых колебаний естественного происхождения невелика.

Города являются сосредоточием техногенных источников инфразвуковых колебаний и связанной с ними вибрации. К ним относятся компрессорные станции, вентиляторы, виброплощадки, кондиционеры, градирни, турбины дизельных электростанций, внутридомовые технические устройства. Уровень инфразвукового давления достигает мощности от 80 дБ при работе неболь­ших компрессоров до сотен децибел при испытаниях реактивных двигателей. Вибрация и инфразвук негативно воздействуют на состояние людей, вызывая ощущение учащенного колебания внутренних органов и болевые ощущения, синдром морской болезни, а также чувство тревоги, страха, затрудняют ин­теллектуальную деятельность.

Нормирование уровня вибрации в жилых помещениях по показателям виброскорости, виброускорения и вибросмещения (в дБ) производится в диапазоне частот от 2 до 63 Гц с учетом времени суток, характера вибрации и ее продолжительности.

Меры по защите от акустического загрязнения среды и вибрации могут быть подразделены на те, которые связаны со снижением шума в самом ис-

234 Экология города

точнике, и те, которые обеспечиваются использованием определенных архи­тектурно-планировочных решений и специальных звукопоглощающих мате­риалов при строительстве.

При реконструкции городов одним из важнейших мероприятий по улуч­шению экологической обстановки является вынос аэропорта за пределы го­рода, перевод на специальные автодороги грузового и транзитного авто­транспорта. Для акустического комфорта жилых районов устраивается шу-мозащитное озеленение.

Акустический эффект снижения уровня шума зависит в основном от кон­струкции и ширины зеленой полосы и ее дендрологического состава. Наибо­лее эффективной формой поперечного сечения шумозащитной полосы явля­ется форма треугольника с пологой стороной, обращенной к источнику шума.

В условиях плотной застройки не всегда удается разместить зеленую по­лосу требуемой ширины. В этих случаях создаются шумозащитные экраны в виде вертикальных и наклонных стен из армированного бетона, профилиро­ванного листового металла, пластика или стекловолокна.

Аэропорты следует выносить за пределы города, используя специаль­ное акустическое озеленение их окрестностей и рациональную планиров­ку самого аэропорта.

В пределах города защита от транспортного шума обеспечивается внут-риквартальными зелеными насаждениями, функциональным зонированием застройки и специальной планировкой домов с ориентацией окон спален и большинства общих комнат в сторону дворового пространства.

Защита от внутридомового шума связана с использованием звукопогло­щающих материалов, звуконепроницаемых окон и четкой работой комму­нальных служб, обеспечивающих исправную работу оборудования.

Защита от вибрационного и инфразвукового воздействия должна быть ори­ентирована на совершенствование и регулирование источников воздействия.

Влияние на человека акустических колебаний ультра- и гиперзвукового диапазона нормируется только для рабочей зоны производственных помеще­ний: допустимые уровни звукового давления на расстоянии 0,5 м от контура источника колебаний и не менее 2 м от отражающих поверхностей — стен, а по высоте — 1, 5 м от пола не должны превышать 100 дБ при частоте 2-Ю⁴ Гц и 110 дБ при частоте 10⁵ Гц. Нормативы допустимого воздействия ультразву­ковых колебаний для населенных мест не установлены.

Контрольные вопросы

1. Состав атмосферного воздуха. Как изменяются его температура и давление с высо­
той? Какие функции выполняет атмосфера?

2. Нормативы качества атмосферного воздуха.

3. Классификация источников выбросов в атмосферу загрязняющих веществ.

4. Влияние метеоусловий на перенос и рассеивание примесей в атмосфере.

Раздел 4. Воздушная среда города 235

5. Расчет рассеивания примесей в атмосфере от одиночного точечного источника с
круглым устьем при неблагоприятных метеоусловиях.

6. Разработка нормативов ПДВ, ВСВ для стационарных источников.

7. Трансформация примесей в атмосфере.

8. Мероприятия по защите воздушного бассейна городской среды.

9. Методы и средства пылегазоочистки.

10. Контроль качества атмосферного воздуха.

11. Статистические характеристики загрязнения атмосферного воздуха населенных
пунктов.

12. Глобальные и локальные явления, связанные с загрязнением атмосферы.

13. Факторы, влияющие на формирование микроклимата города.

14. Виды вредных физических воздействий.

15. Шум в городской среде.

16. Защита от вредных физических воздействий.

Рекомендуемая литература

Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. — Л.: Гидрометео-издат, 1985. — 272 с.

Владимиров А.М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды.

— Л.: Гидрометеоиздат, 1991. — 423 с.

Державні санітарні правила планування та забудови населених пунктів. / Затверд­жено наказом Міністерства охорони здоров'я України від 19.06.96 №173. — К., 1996.

Заварина М.В. Строительная климатология. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 312 с.

Закон України "Про захист людини від впливу іонізуючих випромінювань" від 14 січня 1998 р. №15/98 ВР.

Климатология: Учебник / О.А.Дроздов, В.А.Васильев, Н.В.Кобышева и др. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989. — 568 с.

Норми радіаційної безпеки України: НРБУ-97. Київ, 1998 р.

Охрана и оптимизация окружающей среды / Под ред. А.АЛаптева. — К.: Лыбидь, 1990. - 256 с.

Радиация. Дозы, эффекты, риск: Пер. с англ. — М.: Мир, 1990. — 79 с.

Справочник по пыле- и золоулавливанию. / М.И.Биргер, А.Ю.Вальдберг, Б.И.Мягков и др. Под общ. ред. А.А.Русанова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоато-миздат, 1983. — 312 с.

Сытник К.М., Брайон А.В., Гордецкий А.В. Биосфера, экология, охрана природы. Справочное пособие. — К.: Наук, думка, 1987. — 523 с.

Тищенко Н.Ф. Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе: Справочник. — М.: Химия, 1991. — 362 с.

Шаприцкий В.Н. Справочник. Разработка нормативов ПДВ для защиты атмосферы.

— М.: Металлургия, 1990. — 416 с.

Щербань М.И. Микроклиматология. — К.: Вища шк., 1985. — 240 с.