Шумовые и радиационные загрязнения окружающей среды

Санкт-Петербургский государственный  политехнический университет

Институт Прикладной математики и механики

Кафедра гидроаэродинамики

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад на тему:

 «Шумовые и радиационные загрязнения окружающей среды».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка группы 4054/2           Куняшева З. Ф.

 

 

 

 

Проверил  д. ф.-м.н., профессор                         Смирнов Е. М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

    2013

 

Содержание:

 

1. Виды загрязнений окружающей среды
2. Радиационное загрязнение
3. Источники радиационного загрязнения
4. Распространение вредных веществ в окружающей среде
5. Распространение радиационного загрязнения
6. Эффекты воздействия радиации на человека
7. Шумовое загрязнение
8. Уровни шума
9. Воздействия шума
10. Борьба с шумовым загрязнением.

 

 

 

1. Виды загрязнений окружающей среды

Загрязнение окружающей среды - ущерб, наносимый  природе, среде обитаниявредными веществами, выбросами, отходами.  На  всех стадиях развития человек влиял на окружающую его природную среду, использовал ее богатства, приспосабливал ее под себя, видоизменял. И если на ранних этапах воздействие носило незначительный и очаговый характер, то с развитием науки и техники оно возросло до ужасающих пределов.

Загрязнение окружающей среды –  это привнесение в окружающую среду новых, не характерных для  нее физических, химических и биологических  агентов, не характерных для неё. Законом «Об охране окружающей среды» (10.01.2002) определено, что загрязнение окружающей среды - это поступление в окружающую среду вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или количество которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду.

Все загрязнения окружающей среды можно разделить на:

  - Материальные (химические):

выбросы в атмосферу;

сточные воды (сбросы);

твёрдые отходы.

   - Энергетические (физические):

электромагнитные загрязнения,

тепловые загрязнения,

радиационные загрязнения,

акустические (шумовые) загрязнения.

    - Биологические.

 

2. Радиационное загрязнение

Радиационное загрязнение –  наиболее опасный вид физического  загрязнения окружающей среды, связанный  с воздействием на человека и другие виды организмов радиационного излучения. В развитых странах в настоящее  время радиационное загрязнение  окружающей среды представляет наибольшую опасность вследствие того, что один из основных источников этого вида загрязнения – ядерная энергетика в последнее время развивается  наиболее быстрыми темпами. По оценкам  экспертов, этот вид загрязнения  среды в нашей стране и в  других государствах СНГ находится  на втором месте после химического  загрязнения.

К радиационному загрязнению  относятся:

1) собственно радиационное загрязнение,  под которым понимается физическое  загрязнение среды, связанное  с действием α- и β-частиц и γ-излучений, возникающих в результате распада радиоактивных веществ,

2) загрязнение окружающей среды  радиоактивными веществами, т.е.  химическое загрязнение среды,  связанное с превышением естественного  уровня содержания (природного фона) радиоактивных веществ в окружающей  среде.

 

3. Источники радиационного загрязнения 

Источники радиационного  загрязнения делятся на:

1. естественные;
2. Искусственные (техногенные), созданные человеком.

Последние носят большую потенциальную  опасность для человека и всей биосферы.

Естественный радиационный фон  обусловлен рассеянной радиоактивностью земной коры, проникающим космическим  излучением, потреблением с пищей  биогенных радионуклидов и составлял  в недавнем прошлом 8—9 микрорентген в час (мкР/ч), что соответствует среднегодовой эффективной эквивалентной дозе (ЭЭД = НD) для жителя Земли в 2 миллизиверта (мЗв). Рассеянная радиоактивность обусловлена наличием в среде следовых количеств природных радиоизотопов с периодом полураспада (T1/2) более 105 лет (в основном урана и тория), а также 40К, 14С, 226Ra и 222Rn. Газ радон в среднем дает от 30 до 50% естественного фона облучения наземной биоты. Из-за неравномерности распределения источников излучения в земной коре существуют некоторые региональные различия фона и его локальные аномалии.

Указанный уровень фона был характерен для доиндустриальной эпохи и  в настоящее время несколько  повышен техногенными источниками  радиоактивности — в среднем  до 11— 12 мкР/ч при среднегодовой ЭЭД в 2,5 мЗв. Эту прибавку обусловили:

а) технические источники проникающей  радиации (медицинская диагностическая  и терапевтическая рентгеновская  аппаратура, радиационная дефектоскопия, источники сигнальной индикации  и т.п.);

б) извлекаемые из недр минералы, топливо  и вода;

в) ядерные реакции в энергетике и ядерно-топливном цикле;

г) испытания и применение ядерного оружия. Деятельность человека в несколько  раз увеличила число присутствующих в среде радионуклидов и на несколько порядков — их массу  на поверхности планеты.

 

Рис.1 «Вклад основных источников радиационного загрязнения в облучение населения»

 

4.  Распространение вредных веществ в окружающей среде 

Следующая картинка про то, как осуществляется радиационное заражение. Коротко: предприятия атомной промышленности имеют дело непосредственно с радиоактивными веществами, часть которых неизбежно попадает в окружающую человека среду в виде отходов либо рассеивается в почве, атмосфере, водоемах. Испытания ядерного оружия привели к распространению радиоактивных продуктов по всему земному шару. Продукты эти с осадками попадают из атмосферы в почву, грунтовые воды и, следовательно, в пищу человека и живых существ. Здесь, атомная промышленность воспринимается в следующем контексте. Атомная промышленность занимается добычей, переработкой и обогащением радиоактивного сырья, используемого далее либо как топливо в ядерной энергетике, либо для создания систем ядерного оружия (ядерные боеголовки). Следовательно, предприятия атомной промышленности имеют дело непосредственно с радиоактивными веществами, часть которых неизбежно попадает в окружающую человека среду в виде отходов либо рассеивается в почве, атмосфере, водоемах.

 

 Рис.2 Распространение вредных веществ в окружающей среде

 

Более подробно рассмотрим данную проблему. Главную радиационную опасность представляют запасы ядерного оружия и топлива, и радиоактивные осадки, которые образовались в результате ядерных взрывов или аварий и утечек в ядерно-топливном цикле – от добычи и обогащения урановой руды до захоронения отходов. В мире накоплены десятки тысяч тонн расщепляющихся материалов, обладающих колоссальной суммарной активностью.

Основными источниками загрязнения, конечно, послужили ПО «Маяк»(29.09.1957г.), ЧАЭС (Чернобыльская АЭС, 26.04.1986г.), «Фукусима-1»(11.03.2011г.).

Известно, что в России насчитывается  около 800 ядерных объектов. С 1938 по 1993 гг. в мире было добыто около 1,7–1,8 млн. т природного урана. Сейчас суммарные  запасы его оцениваются в 104–125 тыс. т в западных странах и 100 – 200 тыс. т в бывшем СССР. По экспертным оценкам, в мире произведено около 1100 т плутония (в том числе, 250–400 т оружейного плутония), из которых от 7 до 10 т распылено в окружающей среде.

Ядерные взрывы. По официальным данным, к началу 1993 года на существующих в мире пяти ядерных полигонах: Невада (США, Великобритания), Новая земля (СССР, ныне Россия), Семипалатинск (Казахстан), Муруроа (Франция), Лобнор (Китай) было произведено более 2000 ядерных взрывов.

Как известно, наибольший ущерб биосфере и человечеству был нанесен испытаниями  ядерного оружия в атмосфере, которые  продолжались до 1980 г. (Китай), хотя ведущие  ядерные державы завершили их в 1962 (СССР) и 1963 (США) годах. Особенно сильно способствовал радиоактивному загрязнению  Азиатского материка мощнейший (до 3 мегатонн) воздушный ядерный взрыв в  Китае, последствия которого на территориях  Средней и Центральной Азии, Сибири и Дальнего Востока прослеживаются до сих пор.

Испытания ядерного оружия привели  к распространению радиоактивных  продуктов по всему земному шару. Продукты эти с осадками попадают из атмосферы в почву, грунтовые  воды и, следовательно, в пищу человека и живых существ.

Ядерная энергетика. Первая в мире АЭС (атомная электростанция) была построена  в СССР в 1954 году в Обнинске под Москвой. В настоящее время уже около 30 стран производят электроэнергию на АЭС, а темпы прироста этого вида электроэнергии в мире в два раза превышают темпы прироста всех видов электроэнергии, несмотря на то, что ряд стран (Австрия, Россия, Швейцария) заморозили свои ядерно-энергетические программы после Чернобыльской катастрофы.

Медицина и наука. Использование  изотопов радиоактивных элементов  в медицине для диагностики и  в лечебных процедурах также способствует широкому территориальному распространению  радиационного загрязнения. Если ядерные  взрывы практически прекращены, то медицина остается действующим в  настоящее время фактором радиационной опасности.

 

5. Распространение радиационного загрязнения

Радиоактивное загрязнения воздушной среды:

Радиоактивные вещества, попадающие в атмосферу  при их добыче, и  эксплуатации атомных установок  и двигателей, могут представлять опасность. Однако при современном  уровне защитной техники этот источник незначителен. Наибольшее загрязнение  атмосферы радиоактивными веществами происходит в результате взрывов  атомных и водородных бомб. Каждый такой взрыв сопровождается образованием грандиозного облака радиоактивной  пыли. Взрывная волна огромной силы распространяет её частицы во всех направлениях, поднимая их более чем  на 30 км. Радиоактивная пыль представляет особую опасность. Даже при незначительном уровне радиоактивности, близком к  фоновому, микроскопические частицы  с высоким собственным уровнем  радиоактивности, попадая с током  крови во внутренние органы и «оседая» там, подвергают окружающую ткань локальному облучению, с высокой вероятностью вызывая развитие рака.

Радиоактивное загрязнение водной среды:

• Загрязнения от испытаний ядерного оружия (в атмосфере до 1963 г.);
• Загрязнения радиоактивными отходами, которые сбрасываются в море;
• Крупномасштабные аварии (ЧАОС, аварии судов с атомными реакторами);
• Захоронение радиоактивных отходов на дне (Израиль, 1994 г.).

Радиоактивное загрязнение почвы:

В связи с широким использованием в народном хозяйстве радиоактивных  веществ появилась опасность  загрязнения почв. Источники загрязнения  – ядерные установки,  испытания  ядерного оружия, отходы урановых шахт. Потенциальными источниками, загрязнения  могут стать аварии на ядерных  установках,  АЭС (Чернобыль). В верхнем  слое почвы концентрируются радиоактивные  элементы, которые попадают в организм животных и человека.  После взрыва в Японии на «Фукусиме-1» уровень  загрязнения почвы радиоактивными веществами в ряде районов вокруг аварийной АЭС сопоставим с показателями после аварии на Чернобыльской АЭС.

Радиоактивное загрязнение  растительного и  животного мира:

Биологическое накапливание свойственно  и растениям, которые, аккумулируя, определённые химические элементы, изменяют окраску хвои, листьев, цветков и  плодов. Например, береза и осина  в Восточной Сибири накапливает  в своей древесине значительные, содержания стронция-90, что приводит к появлению необычной окраски  – неестественно зелёного цвета.

Радионуклеиды, попадая в окружающую среду, часто рассеиваются  и разбавляются в водах, но они могут различными способами накапливаться в живых организмах при движении по пищевым цепям («биологическое накопление»). Поскольку содержание радионуклеида в виде принимается за 1, то его концентрация постепенно возрастает по пищевым цепям. В костях окуня и ондатры его содержание возрастает в 3000-4000 раз по сравнению с концентрацией в воде. Это имеет существенные негативные последствия для живых организмов, включая и человека, и биосферу в целом. Поэтому при оценке воздействия радионуклеидов на среду необходимо учитывать эффект биологического накопления их живыми организмами и последствия для естественных экосистем.

6. Эффекты воздействия радиации на человека

Воздействие ионизирующего излучения  приводит к повреждению клеток

человеческого организма двумя  способами. Один из них наносит генетические

повреждения, которые изменяют гены и хромосомы. Другой способ вызывает

соматические повреждения: ожоги, выкидыши, гладкие катаракты, раковые

заболевания костей, щитовидной и  молочной желез, легких.

Излучаемая радиоактивными веществами энергия поглощается окружающей средой,

вызывая ионизацию атомов и молекул  вещества, в результате чего молекулы и

клетки тканей разрушаются. Биологический  эффект ионизирующего излучения

зависит от суммарной дозы, продолжительность  воздействия, виды излучений,

размеров излучаемой поверхности  и индивидуальных особенностей организма.

 

7. Шумовое загрязнение

Шумовое загрязнение — раздражающий шум антропогенного происхождения, нарушающий жизнедеятельность живых организмов и человека.

Звуком называют такие механические колебания внешней среды, которые  воспринимаются слуховым аппаратом  человека (от 16 до 20 000 колебаний в  секунду). Колебания большей частоты  называют ультразвуком, меньшей - инфразвуком. Шум - громкие звуки, слившиеся в  нестройное звучание.

Для всех живых организмов, в том  числе и человека, звук является одним из воздействий окружающей среды. В природе громкие звуки  редки, шум относительно слаб и непродолжителен. Сочетание звуковых раздражителей  дает время животным и человеку, необходимое для оценки их характера  и формирования ответной реакции. Звуки  и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут  вызвать болевые ощущения и шок. Так действует шумовое загрязнение. Шумовое загрязнение в городах  практически всегда имеет локальный  характер и преимущественно вызывается средствами транспорта – городского, железнодорожного и авиационного. Уже  сейчас уровни шума на главных магистралях  крупных городов превышает 90 дБ и  имеет тенденцию к увеличению, что является наибольшей опасностью для окружающей среды. Шум – одна из форм физического загрязнения, адаптация  к которому невозможна. Шум - это комплекс звуков, вызывает неприятные ощущения органом слуха.

Шум бывает:

а) авиационный - создаваемый работой двигателя и аэродинамических характеристик самолета;

в) бытовой - возникает в жилых  помещениях в результате работы радиоаппаратуры, бытовых приборов и поведения  людей;

г) шум (и) информационный (и) - лишняя информация, дублированный или информация, которая  не несет полезной нагрузки;

д) шум производственный - создаваемый  в производственных помещениях работающими  механизмами и машинами;

е) шум транспортный - создаваемый  моторами, тормозами и аэродинамическими  особенностями транспортных средств;

ж) шум уличного движения - совокупность транспортного шума и всех звуков улицы;

 

8. Уровни шума

Количественный показатель шума - его мощность, измеряется в децибелах,

Децибел (дБ) – это логарифмическая  единица измерения шума выражающая степень звукового давления. 1дБ – самый низкий уровень шума, который едва способен улавливать человек.

 

Рис. 3 Уровни шума 

Шум измеряют по шкале силы звука (читай  со слайда и показывай на картинке):

а) допустимый - шум в зимнем лесу в безветренную погоду (0-5 дБ); шепот, 1 м (от 10 до 20 дБ); сельская местность (20-30 дБ); читальный зал (40-50 дБ); машбюро (60

б) предельно допустимый - выдает отбойный молоток (80-90 дБ); тяжелый грузовик (90-100 дБ)

в) недопустим - оркестр поп-музыки (110-120 дБ); раскаты грома (120-130 дБ); взлет  реактивного самолета, 25 м (130-140 дБ); старт космической ракеты (150 дБ); выстрел из винтовки (160 – дБ).

Уровень шума в 20-30 децибелов (дБ) практически  безвреден для человека, это естественный шумовой фон. Что же касается громких  звуков, то здесь допустимая граница  составляет примерно 80 децибелов, и  то при уровне шума 60-90дБ возникают  неприятные ощущения. Звук в 120-130 децибелов  уже вызывает у человека болевое  ощущение, а 150 становится для него непереносимым  и парой приводит к  необратимой потери слуха.

 

9. Воздействия шума

Шум относится к тем факторам, к которым нельзя привыкнуть. Человеку лишь кажется, что он привык к шуму, но акустическое загрязнение, действуя постоянно, разрушает здоровье человека. Шум, как вредный производственный фактор, ответственен за 15% всех профессиональных заболеваний. Акустическое загрязнение  оказывает неблагоприятное воздействие  на все системы организма. В первую очередь страдают нервная, сердечно-сосудистая системы и органы пищеварения. Существует зависимость между заболеваемостью и длительностью проживания в условиях акустического загрязнения. Рост болезней наблюдается после проживания в течение 8-10 лет при воздействии шума с интенсивностью выше 70 дБ. Городской шум можно отнести к причинам возникновения гипертонической болезни, ишемической болезни сердца. Под воздействием шума ослабляется внимание, снижается физическая и умственная работоспособность. Постоянное воздействие шума (более 80 дБ) приводит к гастриту и язвенной болезни желудка. Как видим, шум провоцирует появление всех самых ярких заболеваний индустриального общества.

 

10.  Борьба с шумовым загрязнением

Административно-организационные мероприятия:

• Ограничение движения грузовых видов транспорта на внутригородских автомобильных дорогах;
• Составление шумовых карт городов;
• Вынос автомобильных трасс, предназначенных для транзитного транспорта, за границы города;
• Своевременный ремонт и содержание в надлежащем состоянии дорог;
• Усиление контроля технического состояния личного и общественного транспорта (техосмотры с проверкой шумовых характеристик автотранспорта);
• Создание полос зелёных насаждений вдоль автострад
• Дифференциация дорог и улиц по их назначению, составу и скорости движения транспортных потоков.

 
Градостроительные мероприятия :

• Функциональное зонирование (выделение лечебной, рекреационной, селитебной зон) и отделение зон от шумных территорий;
• Размещение в селитебной зоне зданий с пониженным требованием по  шуму;
• Использование особенностей рельефа местности. Прокладывание дорог в закрытых эстакадах, в тоннелях. Сооружение объездных дорог. Обеспечение системы гаражей и парковки за пределами жилых районов;
• Сокращение количества перекрестков;
• Создание защитных конструкций (экранов).

 

Инженерно-технические  мероприятия :

• Возведение домов со специальной архитектурной структурой, пространственным и объемным решением, которое предусматривает ориентацию относительно источника шума;
• Возведение домов с балконами и окнами, имеющими повышенную звукоизоляцию, оснащенными специальными вентиляционными устройствами, которые глушат шум.