Электромагнитное загрязнение окружающей среды

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Электромагнитное загрязнение окружающей среды

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к выпускной квалификационной работе

(обозначение документа)

Уфа 2007

Содержание

 

Реферат

Введение

1. Современное состояние проблемы электромагнитного загрязнения окружающей среды

1.1 Электромагнитное излучение

1.1.1 Радиоволны

1.1.2 Оптическое излучение

1.1.3 Жёсткое излучение

1.2 Характеристика естественных источников ЭМП

1.2.1 Радиоизлучения Солнца и галактик

1.2.2 Геомагнитное поле

1.2.3 Электрическое поле Земли

1.3 Характеристика антропогенных источников ЭМП

1.3.1 Системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии постоянного и переменного тока

1.3.2 Функциональные передатчики

1.4 Гипомагнитное поле

1.5 Биологические эффекты электромагнитного загрязнения окружающей среды

1.5.1 Электромагнитный смог

1.5.2 Возможные механизмы биологического действия

1.5.2.1 Воздействие электромагнитного излучения на химические реакции

1.5.2.2 Воздействие электромагнитного поля на клетку

1.5.2.3 Воздействие электромагнитного поля на ткани

1.5.2.4 Воздействие электромагнитного поля на микроорганизмы

1.5.2.5 Воздействие электромагнитного поля на растения

1.5.2.6 Воздействие электромагнитного поля на насекомых

1.5.2.7 Воздействие электромагнитного поля на птиц и млекопитающих

1.5.2.8 Воздействие электромагнитного поля на человека

1.5.3 Воздействие электромагнитного поля на водные экосистемы

1.5.4 Воздействие электромагнитного поля на почвенные экосистемы

2. Правовые основы и методы обеспечения природоохранного законодательства в области электромагнитного загрязнения

2.1 Зарубежный и российский опыт правового регулирования уровней электромагнитного излучения

2.1.1 Критерии экологического нормирования

2.1.2 Концепции экологического нормирования электромагнитного излучения

2.2. Основные нормативно-правовые документы, регулирующие нормирование ЭМП в России

3. Расчет зоны ограничения застройки вокруг базовой станции сотовых средств связи

Выводы

Список использованной литературы

Реферат

АНТРОПОГЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭМП, БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ, ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ, ЕСТЕСТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭМП, МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, МОБИЛЬНАЯ СВЯЗЬ, МОЩНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ, РАДИОЧАСТОТНЫЕ (РЧ) ИЗЛУЧЕНИЯ, ЭКОСИСТЕМА, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.

Объект исследования – электромагнитное излучение

Цель работы – изучение воздействия электромагнитного излучения на окружающую среду.

Задачи:

1)         Произвести обзор существующих источников электромагнитного излучения.

2)         Проанализировать биологические эффекты действия электромагнитного загрязнения на живые организмы и экосистемы.

3)         Изучить зарубежный и российский опыт нормирования электромагнитного излучения, а также правовых основ обеспечения электромагнитной безопасности.

4)         Произвести расчет зоны ограничения застройки вокруг базовой станции сотовых средств связи.

Пояснительная записка: 66 стр., 4 табл., 2 рис., 22 лит. ист.

Введение

Интенсивное использование электромагнитной и электрической энергии в современном информационном обществе привело к тому, что в последней трети XX века возник и сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды - электромагнитный. К его появлению привело развитие современных технологий передачи информации и энергии, дистанционного контроля и наблюдения, некоторых видов транспорта, а также развитие ряда технологических процессов. В настоящее время мировой общественностью признано, что электромагнитное поле искусственного происхождения является важным значимым экологическим фактором с высокой биологической активностью.[14]

Проблема электромагнитной безопасности и защиты окружающей природной среды от воздействия ЭМП приобрела большую актуальность и социальную значимость, в том числе на международном уровне. Целью данной дипломной работы является изучение воздействия электромагнитного излучения на окружающую среду. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1)         Произвести обзор существующих источников электромагнитного излучения.

2)         Проанализировать биологические эффекты действия электромагнитного загрязнения на живые организмы и экосистемы.

3)         Изучить зарубежный и российский опыт нормирования электромагнитного излучения.

4)         Произвести расчет зоны ограничения застройки вокруг базовой станции сотовых средств связи.

Экономические аспекты. Новые промышленные технологии привели к созданию и повсеместному распространению источников электромагнитного излучения. Применение радиотехнических приборов и систем, новых технологических процессов приводит к излучению электромагнитной энергии в окружающую среду . В основном повышение уровня ЭМИ связано с ускоряющими темпами развития средств связи и информатизации, без которых дальнейший научно-технический прогресс стал невозможен.

С начала 90-х годов произошли изменения в структуре источников ЭМП, связанные с возникновением их новых видов (сотовой и других видов персональной и мобильной коммуникации), освоением новых частотных диапазонов теле- и радиовещания, развитием средств дистанционного наблюдения и контроля и т.д. Особенностью этих источников является создание равномерной зоны "радиопокрытия", что является ничем иным, как увеличением электромагнитного фона в окружающей среде.

Анализ планов отраслей связи, передачи и обработки информации, транспорта и ряда современных технологий показывает, что в ближайшем будущем будет нарастать использование технических средств, генерирующих электромагнитную энергию в окружающую среду.

В условиях перехода к рыночной экономике крайне необходимо введение экономических механизмов регулирования ЭМИ Введение экологического налога за воздействие ЭМИ предусмотрено проектом соответствующей главы Налогового кодекса РФ.[13]

Экологические аспекты. Технологическое развитие информационного общества привело к тому, что в условиях постоянного воздействия ЭМП находится значительная часть экосистем, особенно в условиях городов, на прилегающих к городам территориях, а также локально в практически незаселенных условиях. Анализ опубликованных данных показывает наличие высоких уровней ЭМП, в том числе тепловых значений, в местах недоступных для человека, но заселенных представителями флоры и фауны. Однако нормирование ЭМП как физического фактора внешней среды проводится только с целью его санитарно-гигиенической оценки для человека, а экологические нормативы для источников ЭМП в нашей стране отсутствуют.[1] Проведенный анализ экспериментальных работ показывают, что ЭМП является весьма чувствительным фактором для всех элементов экосистем от человека до простейших.

Социально- политические аспекты. ХХI век характеризуется ведущей ролью научно-технического прогресса и интеллектуализацией всего процесса промышленного развития.

Загрязнение окружающей среды электромагнитным излучением приняло угрожающий характер и практически выходит из-под контроля. Если раньше воздействию гигиенически значимых уровней электромагнитного излучения подвергался ограниченный круг людей и это было в основном связано с их профессиональной деятельностью, то в настоящее время можно говорить о воздействии ЭМИ на все население. Возникла актуальная проблема определения оптимальных соотношений между последствиями научно-технического прогресса и правами человека на благоприятную окружающую среду. Действующие в России нормативные документы, регламентирующие воздействие ЭМИ различных источников, неадекватно отражают сущность произошедших перемен, являются по ряду вопросов спорными и противоречивыми.

Учитывая сказанное, одной из важнейших задач Правительства России на ближайшие годы должна быть разработка новых Санитарных норм и правил, регламентирующих воздействие ЭМИ. [20]

1 Современное состояние проблемы электромагнитного загрязнения окружающей среды

В последние годы на Земле сложились новые экологические условия, характеризующиеся термином "электромагнитное загрязнение среды", введенным в обиход Всемирной Организацией Здравоохранения.

В связи с этим в данной главе рассматриваются основные естественные и антропогенные источники электромагнитного излучения, а также биологические эффекты действия электромагнитного излучения на живые организмы.

1.1    Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) — распространяющееся в пространстве возмущение электрических и магнитных полей. Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту и длину волны. Длина волны зависит от скорости распространения излучения. Скорость распространения электромагнитного излучения (фазовая) в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше. Электромагнитные волны — это поперечные волны (волны сдвига), в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, но они существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приемнику, в том числе и через вакуум.[5]

Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам. Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.

Распространение электромагнитных волн, временны́е зависимости электрического E (t) и магнитного H (t) полей, определяющий тип волн (плоские, сферические и др.), вид поляризации и прочие особенности зависят от источника излучения и свойств среды.

Таблица 1. Диапазоны электромагнитного излучения

Вид излучения	Длина волны, м	Частота волны, Гц
радиоволны	103 – 104	3·105 – 3·1012
световые волны: 1) Инфракрасное излучение 2) Видимый свет 3) Ультрафиолетовое излучение	5·10-4 – 8·10-7 8·10-7– 4·10-7 4·10-7 – 10-9	6·1011 – 3,75·1014 3,75·1014 – 7,5·1014 7,5·1014 – 3·1017
рентгеновское излучение	2·10-9 – 6*10-12	1,5·1017 – 5·1019
гамма-излучение	<6·10-12	>5·1019

Электромагнитные излучения различных частот (таблица 1) взаимодействуют с веществом также по-разному. Процессы излучения и поглощения радиоволн можно описать с помощью соотношений электродинамики; а для волн оптического диапазона и жестких лучей необходимо учитывать их квантовую природу.[15]

1.1.1   Радиоволны

Из-за больших значений λ распространение радиоволн можно рассматривать без учёта атомистического строения среды. Исключение составляют только самые короткие радиоволны, примыкающие к инфракрасному участку спектра. В радиодиапазоне слабо сказываются и квантовые свойства излучения.

Радиоволны возникают при протекании по проводникам переменного тока соответствующей частоты. И наоборот, проходящая в пространстве электромагнитная волна возбуждает в проводнике соответствующий ей переменный ток. Это свойство используется в радиотехнике при конструировании антенн.

Естественным источником волн этого диапазона являются грозы. Считается, что они же являются источником стоячих электромагнитных волн Шумана.[22]

1.1.2   Оптическое излучение

Видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение составляет так называемую оптическую область спектра в широком смысле этого слова. Выделение такой области обусловлено не только близостью соответствующих участков спектра, но и сходством приборов, применяющихся для её исследования и разработанных исторически главным образом при изучении видимого света (линзы и зеркала для фокусирования излучения, призмы, дифракционные решётки, интерференционные приборы для исследования спектрального состава излучения и пр.).

Частоты волн оптической области спектра уже сравнимы с собственными частотами атомов и молекул, а их длины — с молекулярными размерами и межмолекулярными расстояниями. Благодаря этому в этой области становятся существенными явления, обусловленные атомистическим строением вещества. По этой же причине, наряду с волновыми, проявляются и квантовые свойства света.

Самым известным источником оптического излучения является Солнце. Его поверхность (фотосфера) нагрета до температуры 6000 градусов и светит ярко-жёлтым светом. Излучение оптического диапазона возникает при нагревании тел (инфракрасное излучение называют также тепловым) из-за теплового движения атомов и молекул. Чем сильнее нагрето тело, тем выше частота его излучения. При определённом нагревании тело начинает светиться в видимом диапазоне (каление), сначала красным цветом, потом жёлтым и так далее. И наоборот, излучение оптического спектра оказывает на тела тепловое воздействие.[15]

Кроме теплового излучения источником и приёмником оптического излучения могут служить химические и биологические реакции. Одна из известнейших химических реакций, являющихся приёмником оптического излучения, используется в фотографии.

1.1.3 Жёсткое излучение

В области рентгеновского и гамма-излучения на первый план выступают квантовые свойства излучения. Рентгеновское излучение возникает при торможении быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и пр.), а также в результате процессов, происходящих внутри электронных оболочек атомов. Гамма-излучение появляется в результате процессов, происходящих внутри атомных ядер, а также в результате превращения элементарных частиц. Оно появляется и при торможении быстрых заряженных частиц.[15]

1.2   Характеристика естественных источников ЭМП

На протяжении всей эпохи эволюции живых организмов электромагнитные излучения существуют в среде их обитания – биосфере.

Основные естественные источники ЭМП : 1) атмосферное электричество; 2) радиоизлучение Солнца и галактик (реликтовое излучение, равномерно распространенное во Вселенной); 3) Электрическое и магнитное поля Земли (грозы - испускание низких ЭМИ). [12]