Международная классификация электромагнитных волн по частотам

Естественное электрическое поле Земли создается избыточным отрицательным зарядом на ее поверхности. Напряжение поля Земли на открытой местности обычно находится в диапазоне от 100 до 500 вольт на метр (В/м). Грозовые облака могут увеличивать напряжение этого поля до десятков и даже сотен киловольт на метр (кВ/м).

Электромагнитное излучение может оказывать биологическое воздействие. Воздействуя на человека, ЭМИ вызывает значительные функциональные и органические нарушения систем его организма. Поглощенная тканями энергия превращается в тепло. Перегревание тела отрицательно сказывается на состоянии организма человека, а повышение температуры тела более чем на 1 'С недопустимо.

Предельно допустимые уровни облучения и иные количественные оценки, связанные с опасностью пребывания человека в электромагнитных полях, для населенных мест приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Предельно допустимые уровни облучения для населенных мест (с учетом частоты и длины волны)

Изменения, происходящие в организме под влиянием ЭМИ, могут быть морфологическими (ожоги, кровоизлияния, обратимые поражения сосудов и т. п.) и функциональными (нарушения функций нервной системы, физиологических и биологических процессов в организме, работы сердечно-сосудистой системы).

По своему суммарному влиянию на нервную систему наиболее опасны дециметровые волны, а за ними по уровню опасности в порядке уменьшения эффекта идут: сантиметровые, декаметровые, миллиметровые и др. Для сердечно-сосудистой системы и крови самыми опасными являются сантиметровые и дециметровые волны.

Действие СВЧ-излучения на человека зависит от интенсивности и продолжительности облучения. При этом возникают головная боль, повышенная утомляемость, раздражительность, ухудшение памяти, нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы и др. Одним из серьезных эффектов от воздействия СВЧ-излучения могут стать повреждение органов зрения и слуховые дефекты. Ощущение звука получается даже при очень малой плотности потока энергии - при усредненной плотности (начиная с 0,1 МВт/см²) или при импульсной (с 300 МВт/см²).

Проблема электромагнитного фона окружающей среды в ряде регионов перешла в разряд экологически значимых; ЭМИ угрожают человеку и другим живым организмам в местах обитания, что требует разработки серьезных научных и практических мер по защите живого мира.

В зависимости от условий воздействия ЭМИ, характера и местонахождения источника излучения могут применяться следующие способы защиты: защита временем, защита расстоянием, снижение интенсивности излучения в самом источнике излучения, защита рабочего места от электромагнитного излучения, применение персоналом индивидуальных способов и средств защиты.

Защита временем предусматривает ограничение времени пребывания человека под воздействием ЭМИ и применяется в тех случаях, когда нет возможности уменьшить интенсивность излучения до допустимого уровня.

Защита расстоянием применяется, когда нет возможности ослабить интенсивность облучения в заданной зоне другими мерами, в том числе и сокращением времени пребывания человека в зоне облучения. Зашита расстоянием наиболее эффективна и может применяться как в производственных условиях, так и в условиях расположения на местности.

Экранирование источников излучения применяется для снижения его интенсивности на рабочих местах. Экранирование рабочего места применяется, когда невозможно осуществить экранирование аппаратуры.

Световое загрязнение (СЗ). Световое загрязнение - форма физического загрязнения окружающей среды, когда естественная освещенность местности нарушается в результате функционирования искусственных источников света, что приводит к аномалиям в жизни растений и животных.

Свет представляет собой электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Значения, характеризующие длину волны этого излучения, заключены в интервале от 0,38 до 0,77 микрометров (мкм).

Следует отметить, что электромагнитные волны близки по своим физическим свойствам к световым волнам, хотя первые наш глаз и не воспринимает. Являясь волной, свет тем не менее распространяется по узкому прямолинейному каналу. Закон прямолинейного распространения света, известен с глубокой древности.

В природе не существует скорости большей, чем скорость света в вакууме. По современным измерениям, эта скорость составляет около 300 000 километров в секунду (км/с) и не зависит от скорости движения источника.

Чувствительность человеческого глаза к видимому свету очень высока: от чрезвычайно малых световых потоков (от отдельных фотонов) до больших световых потоков, превосходящих наименьший световой поток, ощутимый глазом, в один триллион (10¹²) раз. Наш глаз хорошо различает цвета, то есть по-разному воспринимает излучение в зависимости от его длины волны.

Структура светового луча представляет собой совокупность двух распространяющихся перпендикулярно друг другу колебаний: колебаний электрического поля Е и колебаний магнитного поля Н. Частота колебаний того и другого поля равна скорости света, деленной на длину волны. За одну секунду как электрическое, так и магнитное поле, к примеру, в зеленом световом луче (λ = 0,555 мкм) совершает 600 млрд (6-10¹¹) колебаний.

Свет поглощается веществом и передает ему свою энергию. Кроме того, световой поток оказывает на тело и механическое воздействие - световое давление.

Измерение параметров света производится с помощью следующих единиц, установленных Международной системой единиц СИ: кандела (входит в число семи основных единиц), люмен, люкс, кандела на квадратный метр.

Кандела (кд) - единица силы света. Одна кандела - сила света, испускаемого с площади, равной 1/600 000 кв. метра (1,667 мм²) площади сечения полного излучателя при температуре затвердевания платины (2046 °К при нормальном атмосферном давлении).

Люмен (лм) - единица светового потока, испускаемого точечным источником силой в одну канделу в телесный угол, равный одному стерадиану (ср).

Люкс (лк) - единица освещенности, равная одной канделе на квадратный метр (кд/м²).

Все живое на Земле существует только благодаря лучистой энергии солнечного света. Солнце посылает на Землю колоссальную энергию, которая

большей частью поглощается и частично отражается атмосферой. За одну секунду солнечный свет приносит на нашу планету такое количество энергии, какое выделилось бы при сгорании 40 миллионов тонн каменного угля.

Благодаря солнечной энергии на Земле возникла жизнь. От дерева в костре первобытного человека и до топлива космической ракеты - все это была и есть световая энергия, запасенная когда-то растениями и животными. Остановись на месяц поток солнечных лучей - и на Землю выпадут дожди из жидкого азота и кислорода. Температура станет тогда почти равной абсолютному нулю, и Земля вся покроется семиметровым ледяным панцирем из смерзшихся атмосферных газов.

Солнечный свет обусловил само существование жизни на Земле, поэтому и мыслить, и говорить о каком-либо негативном воздействии солнца на человека и все живые организмы абсолютно абсурдно. И если в жизни мы порой сталкиваемся с некоторыми неприятностями, происходящими от избытка радиации, то виноват в этом прежде всего человек. Именно неразумная деятельность человека привела к климатическим изменениям, опустыниванию земель, образованию озоновых дыр, парниковому эффекту. Жара и засухи, таяние снегов, ливневые дожди и наводнения, смерчи и тайфуны весьма часто бывают обусловлены издержками хозяйственной и иной деятельности общества.

Гениальное достижение человека - овладение энергией атомных ядер - было направлено в первую очередь на создание ядерных боеприпасов, массированное применение которых может привести к уничтожению жизни на планете Земля.

Среди поражающих факторов ядерного взрыва световое излучение по доле энергии, приходящейся на его образование (30-35 процентов), занимает второе место после ударной волны. Источником светового излучения является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры паров конструкционных материалов и воздуха. Температура поверхности светящейся области в фазе развития составляет 5700-7700 °С, а длительность свечения - от долей секунды (для взрывов сверхмалой мощности) до 20 или 40 секунд (для взрывов сверхкрупной мощности). Диаметр светящейся области для крупных боеприпасов достигает 2-5 километров.

Поражающее действие светового излучения определяется световым импульсом, то есть количеством световой энергии, падающей на кв. сантиметр поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения лучей. Величина светового импульса, измеряемая в калориях на кв. сантиметр, прямо пропорциональна мощности взрыва и обратно пропорциональна квадрату расстояния до его центра.

Энергия светового излучения поглощается поверхностями освещаемых тел, которые при этом нагреваются вплоть до обугливания, оплавления и воспламенения. У людей световое излучение может вызвать ожоги открытых участков тела и поражение глаз. Различают четыре степени ожогового поражения:

· ожог первой степени представляет собой поверхностное поражение кожи - покраснение (при воздействии светового импульса величиной 2-4 кал/см²);

· ожог второй степени характеризуется образованием пузырей (при воздействии светового импульса величиной 4-9 кал/см²);

· ожог третьей степени вызывает омертвение глубоких слоев кожи (при воздействии импульса величиной 10-12 кал/см²);

· ожог четвертой степени характеризуется обугливанием кожи, подкожной клетчатки и более глубоких тканей (при импульсе величиной более 12 кал/см²).

Сроки заживления ожогов зависят от тяжести поражения: от 2-4 дней (ожог первой степени) и до 1-2 месяцев (ожоги третьей и четвертой степени). Ожог четвертой степени отличается необратимыми изменениями не только кожи, но и подкожной клетчатки, мышц, костей.

Защититься от светового излучения проще, чем от других поражающих факторов ядерного взрыва, поскольку любой непрозрачный объект может служить достаточной защитой. Все инженерные сооружения и военная техника полностью защищают от светового излучения. В целях повышения устойчивости военных объектов к световому излучению применяются: побелка их снаружи мелом, известью, покрытие поверхности красками светлых тонов, обмазка глиной, обсыпка грунтом, снегом, пропитка тканей огнезащитным составом; проведение противопожарных мероприятий (удаление сухой травы и других горючих материалов, создание просек и огнезащитных полос); использование в темное время суток средств защиты глаз (специальных очков, световых затворов и др.).

Необходимо учитывать, что результатами светового излучения могут быть образование массовых пожаров и, как следствие, длительное задымление больших площадей. Нередко это становится важным фактором боевой обстановки. При взрыве американской атомной бомбы над японским городом Хиросима 6 августа 1945 г. возник огненный шторм, который привел к поражению 70 процентов жителей города, подвергнутого первой в истории атомной бомбардировке.

Радиусы зон возгорания военной техники от светового излучения соизмеримы с радиусами зон поражения личного состава. У автомобилей, танков, бронетранспортеров в зонах поражения воспламеняются деревянные, резиновые, пластмассовые, тканевые детали. Хотя с приходом ударной волны открытое пламя может быть сбито с объектов техники, тлеющие куски органических материалов, оставшиеся на машинах, способны вызвать пожары вновь, особенно при повреждениях топливной системы и разливах горючего.

В повседневной деятельности войск на типовом военном объекте источником светового загрязнения являются световые приборы прожекторных установок, навигационных и посадочных маяков, вспомогательного освещения, функционирующей боевой, транспортной и другой техники.

Световое загрязнение относится к оптическим видам загрязнения, то есть к тем, которые меняют оптические свойства среды. Оно заключается в существенном увеличении степени освещенности объектов окружающей среды, а также во внесении в среду обитания несвойственного ей режима освещения объектов (локальное освещение, освещение в темное время суток, усиление контрастности освещения).

Световое загрязнение воздействует исключительно на живые организмы среды. Длительное воздействие может привести к временному ослеплению и даже к стойкой слепоте, к расстройствам центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.

Световое загрязнение резко меняет биоритмическую характеристику среды обитания, угнетая нервные реакции живых существ и уменьшая репродуктивную способность популяций. Высококонтрастное световое загрязнение является причиной массовой гибели птиц и насекомых – при столкновении их с ограждающими поверхностями осветительных приборов. Длительное воздействие потока ультрафиолетовых лучей может привести к практически полной потере зрения по причине необратимого разложения глазного пурпура.

Тепловое загрязнение (ТЗ). Тепловое загрязнение является формой физического (в основе своей антропогенного) загрязнения; оно возникает в результате повышения температуры среды в связи с выбросами промышленными и военными объектами нагретого воздуха, отходящих газов и вод, а также из-за крупных пожаров. Тепловое загрязнение может возникать и как вторичное явление - результат изменения химического состава атмосферы (парниковый эффект).

Тепловое загрязнение окружающей среды не характерно для функционирования большинства войсковых объектов по причине незначительности их тепловых выбросов. Но оно становится опасным фактором при применении ядерного оружия, зажигательных средств и с возникновением пожаров.

Сельскохозяйственные угодья, леса и другие природные экосистемы чрезвычайно уязвимы для воздействия излучения, испускаемого огненным шаром ядерного взрыва в видимой и инфракрасной области спектра. Тепловое излучение воспламеняет сухие горючие материалы и подсушивает влажные (в частности растительность), увеличивая их горючесть. Вторичные очаги пожаров возникают вследствие разноса горящих материалов ударной волной. Поваленные ударной волной и частично разрушенные строения, сбитые ветви и листва становятся дополнительным источником топлива для низовых пожаров. (Ударная волна от воздушного взрыва мощностью 1 мт оголяет лиственный лес на площади около 500 км², сбивает ветки с сухостойных и хвойных деревьев на площади примерно 350 км².)

Лесные пожары, инициированные ядерным взрывом, быстрее развиваются, поглощают больше топлива, и при этом горение происходит более интенсивно, чем при природных пожарах. Распространение огня за пределы зоны первичных возгораний может привести к значительному увеличению площади, охваченной пожарами.

Все типы зажигательных средств позволяют создавать на площади цели очаги пожаров, которые представляют особую опасность в силу их способности к самораспространению на местности. (Например, зажигательные средства, снаряженные напалмом, могут охватить очагами возгорания значительную площадь - около 6 м² на 1 кг напалма.) Опыт практического применения зажигательных средств в тропических листопадных лесах показывает, что для полного уничтожения растительности в пределах площади, одновременно охваченной очагами возгорания, достаточно трех авиабомб, снаряженных напалмом. Поражающий эффект значительно увеличивается при применении зажигательных средств после предварительной обработки лесного массива гербицидами и дефолиантами.

Возникновение пожаров на таких войсковых объектах, как склады и базы хранения горючего, также в итоге связано с массированным выделением тепловой энергии в окружающую среду, что приводит к опасному тепловому воздействию на экосистемы. Воздействие пожаров на экосистемы определяется как общим биоцидным действием теплового потока, так и, в меньшей степени, физическими изменениями, происходящими в почве при ее нагреве.

Другими источниками теплового загрязнения являются сбросовые воды на тепловых и атомных электростанциях, полях аэрации; выбросы нагретых газов теплоэнергетическими установками, боевой и транспортной техникой; утечки из тепловых коммуникаций. Тепловое загрязнение изменяет микроклимат в районах его воздействия, тепловой режим водных объектов, что приводит к сдвигу природного равновесия в данном биогеоценозе. В результате этого снижается продуктивность экосистемы в целом и в ней исчезает определенное количество видов.

Формирование теплового поля объектов с внутренним источником теплоты, по сути, зависит от того, какой вид теплопередачи преобладает между источником и излучающей земной поверхности. По этому признаку объекты условно разделяют на три группы.

В объектах первой группы передача теплоты от источника к земной поверхности происходит кондуктивным путем (благодаря теплопроводности). К этой группе объектов относятся: скрытые очаги самовозгорания в природных и антропогенных скоплениях горючего материала; места постоянных утечек из подземных водонесущих коммуникаций.

На полигонах по захоронению твердых промышленных, строительных и бытовых отходов, которые представляют собой площадки в несколько десятков гектаров, покрытые толстым слоем (более 10 метров в глубину) утрамбованных отходов, возможно возникновение очагов возгорания как от искр работающих механизмов, так и вследствие окисления некоторых видов отходов. Отмечались случаи возгорания от самопроизвольной фокусировки солнечного излучения отходами оптического производства.

От разных причин возникают очаги возгорания на торфяниках - в местах их естественного залегания, а также на торфоразрабатывающих предприятиях. Медленное горение, не достигающее температуры воспламенения (300 °С), на торфяниках может продолжаться несколько недель, создавая условия для теплового загрязнения экосистемы.

По характеру формирования тепловые аномалии вследствие утечек из подземных водонесущих коммуникаций могут быть прямыми и косвенными (при утечках соответственно из теплопроводов и из водопроводов и канализации).

Во второй группе объектов передача теплоты от источника к излучающей земной поверхности происходит путем конвективного теплообмена. К этой группе относятся объекты, формирующие тепловые сбросы в поверхностные воды и отдельные виды выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Примером таких тепловых выбросов в атмосферу могут служить выбросы из дымовых труб ТЭЦ, котельных, промышленных предприятий, жилых зданий. Поэтому есть все основания считать крупные города и промышленные центры участками с повышенной температурой - своего рода тепловыми островами на фоне экосистем с естественной температурой среды.

К объектам третьей группы относятся объекты с аварийными утечками из их подземных водонесущих коммуникаций. Регистрируемая аномалия формируется за счет кондуктивного теплового потока в грунте и конвективной теплопередачи со стороны движущейся теплофикационной воды. В случае выхода теплофикационной воды на земную поверхность решающая роль в формировании контраста принадлежит разности температур этой воды и естественного фона.

Если тепловое загрязнение окружающей среды, как правило, носит локальный характер и большой угрозы для природных экосистем не представляет, то накопление загрязнителей в атмосфере носит гибельный характер, так как вызывает изменение теплового режима в окружающей среде. Глобальное изменение температуры на 2-3 °С в любом направлении приведет к непредсказуемым результатам. В частности, растительный мир при этом не будет выполнять своих естественных функций.

В последнее время происходит резкое изменение климата в ряде районов, что сопровождается, с одной стороны, выпадением осадков ненормальной плотности и связанными с ними наводнениями, а с другой стороны - многолетними засухами, не менее вредными для экосистемы Земли. В Северной Африке засухи сопровождаются продвижением пустыни Сахары в южном направлении со скоростью 30 миль в год.

Избыток углекислого газа в атмосфере, как уже говорилось, способствует созданию парникового (тепличного) эффекта. Излучение Земли (λ = = 2-40 мкм) не может в этих условиях свободно проходить сквозь земную атмосферу: пары воды и углекислый газ поглощают инфракрасное излучение Земли, вызывая парниковый эффект. Учеными предсказано, что при сохранении тенденции к изменению химического состава атмосферы (прежде всего при росте концентрации углекислоты) уже в первой половине XXI в. можно ожидать небывалого потепления климата. Возможен и обратный процесс: наличие твердых частиц в атмосфере Земли может помешать проникновению к ее поверхности солнечной радиации, что в свою очередь приведет к охлаждению планеты.

Вся человеческая жизнь настроена на вполне определенные климатические условия. Цивилизация - в современном смысле слова - может существовать лишь в очень узком диапазоне температур.

Похолодание на 3-4 градуса (по Цельсию) приведет к тому, что снова наступит ледниковый период и большая часть планеты превратится в ледяную пустыню. Пригодные для жизни области будут занимать лишь узкую экваториальную зону.

Увеличение средней температуры на 4-5 °С вызовет необратимое таяние ледников и соответствующее повышение уровня Мирового океана на десятки метров. При этом произойдет затопление наиболее плодородных областей планеты. Конечно, подобный процесс будет длительным. Таяние ледников Антарктиды займет многие сотни лет. Следует добавить, что остальная, большая часть суши превратится в полупустыню.

Механическое загрязнение (МЗ). Под механическим загрязнением понимается засорение окружающей среды отходами, оказывающими неблагоприятное воздействие на среду обитания без физико-химических последствий. Его источниками являются отвалы, захоронения и полигоны, свалки отходов (шлаки, перемещенные грунты, строительный мусор, бой стекла, использованные изделия из полимерных материалов и другие трудно разлагаемые отходы).

Загрязнение трудноразлагаемыми отходами приводит в основном к изменению ландшафта, отчуждению земель, сокращению ареалов представителей окружающей флоры и фауны.

Запыление воздуха также является механическим загрязнением, а если его рассматривать как фактор уменьшения прозрачности воздуха, то оно может быть отнесено к оптическому виду загрязнения. Уменьшение видимости, а значит, и отражательной способности поверхности меняет микроклимат ареала. Следовательно, изменяются привычные условия обитания растений и животных.

Механическим загрязнением следует считать и уплотнение почвы на территории военного объекта и прилегающей территории от интенсивного перемещения техники и личного состава. Уплотнение почвы ведет к трансформации ее верхнего слоя и к гибели почвенных организмов.

Механическое загрязнение наносит эстетический вред окружающей среде, заключающийся в нарушении пейзажей и природных ландшафтов и в изменении экосистем в процессе природопользования и при проведении строительных, гидротехнических, оборонных работ, прокладке колонных путей, дорог, трубопроводов, линий связи, в ходе занятий, учений и других видов деятельности войск, особенно в мало затронутых антропогенным воздействием биотопах.

Date: 2015-08-06; view: 934; Нарушение авторских прав