Мониторинг среды обитания

Введение

уществование человечества и обеспечение его устойчивого развития невозможно без использования природных ресурсов и самого потенциала природной среды и в то же время без воздействия самого человека на природную среду и последующих за этим эффектов (нередко весьма негативных).

Научный анализ иногда очень тонких, небольших эффектов дает возможность выявить новые неизвестные эффекты различных антропогенных воздействий и прогнозировать их. Такой анализ в настоящее время осуществляется в рамках экологического мониторинга – информационной системы наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, созданной с целью выделения антропогенной составляющей на фоне природных процессов.

Дисциплина «Экологический мониторинг» является обязательной для студентов, поскольку призвана помочь будущим специалистам разобраться и свободно ориентироваться в вопросах оценки и всестороннего анализа воздействий на объекты окружающей среды и реакциях отдельных природных сред, а также сложных экологических систем.

Для изучения дисциплины «Экологический мониторинг» необходимы базовые знания дисциплин: «Общая экология», «Учение об атмосфере», «Учение о гидросфере», «Учение о биосфере», «Почвоведение», «Геоэкология», «Биогеография», «Экология организмов», «Радиационная экология», «Экологическое право», «Экосистемный анализ», «Химия».

В объеме дисциплины рассматриваются основные объекты экологического мониторинга:

– природные среды (атмосферный воздух, поверхностные воды суши, морские воды, почва и земной покров, ландшафты, геологическая среда);

– источники антропогенного воздействия, приводящие к поступлению в окружающую среду токсичных, опасных и экологически вредных веществ (сточные воды, промышленные выбросы и т.д.), к изменению сложившегося или естественного состояния природных сред, изменению ландшафта территорий;

– природные ресурсы (водные, земельные, лесные и прочие);

– факторы воздействия среды обитания (шум, тепловое загрязнение, физические поля);

– состояние биоты, ее ареалов и экосистем.

Рассмотрены вопросы оценки антропогенного воздействия на биосферу и ряд проблем экологического мониторинга: радиационного, поверхностных вод и фонового загрязнения атмосферы, экосистемных изменений в океане

Актуальность темы. Интенсивное техногенное воздействие на окружающую среду приводит к резкому обострению экологической ситуации, что требует создания систем экологической безопасности и мониторинга среды обитания. Наиболее сильному антропогенному воздействию подвергается природно-ресурсный потенциал густонаселенных районов России, например, Центральное Черноземье, в том числе Воронежская область. Деградация состояния окружающей среды на рубеже XX-XXI столетий в определенной степени связана с падением эффективности систем регионального экологического контроля, недостаточным вниманием к обоснованию современных принципов и технологий экологического мониторинга как инструмента информационной поддержки и повышения эффективности сохранения биоразнообразия, а также управления природопользованием. Несмотря на многочисленные работы в сфере мониторинга, оценки качества и управления охраной окружающей среды (Munn, 1973; Израэль, 1977, 1984; Реймерс, 1983; Бурдин, 1985; Викторов, 1994; Осипов с соавт., 2001) не получила достаточной разработки проблема регионального мониторинга состояния окружающей среды. Исследования нередко узкорегиональны, обладают ведомственной разобщенностью и не направлены на создание системы, обладающей универсальным характером, но при этом адаптированной к условиям конкретного региона.

1. Экология электромагнитного излучения

Измерения компонент вектора напряженности электрического поля, возникающего у экрана работающей электронно-лучевой трубки, которые были выполнены с помощью ВЕ-метра показали, что на частоте 2кГц Е_х = 6 В/м, а Е_у = 4 В/м. Вычислите, чему равна при этом плотность мощности электромагнитного излучения. Сравните полученные результаты с санитарными нормами, регламентирующими воздействие электромагнитного излучения на оператора ЭВМ. Укажите, какие мероприятия (технического, медицинского, профилактического характера) осуществляется для снижения риска неблагоприятного воздействия электромагнитных полей на оператора.

Принцип действия ВЕ-метра состоит в преобразовании колебаний электрического и магнитного полей в колебания электрического напряжения, частотной фильтрации и усилении этих колебаний с последующим автокомпенсационным анализом и детектированием. Конструктивно измеритель состоит из датчиков электрического и магнитного полей, блока ВЧ и НЧ фильтров, раздельных по ВЧ и НЧ каналам, блоков операционных усилителей, блоков среднеквадратического детектирования сигналов, блока процессорной обработки результатов измерения, жидкокристаллического дисплея для отображения измеренных величин и блока питания.

Измеритель электрического и магнитного полей ВЕ-метр-АТ-002 предназначен для аттестации рабочих мест операторов ЭВМ в соответствии с СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 и для сертификации видеотерминалов по стандарту MPR и TCO 92/95. Одновременные измерения электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в двух полосах частот: от 5 Гц до 2 кГц и от 2 кГц до 400 кГц. Поставляется с зарядным устройством и сумкой для транспортировки.

ВЕ-метр-АТ-002 широко используется для контроля норм по электромагнитной безопасности видеодисплейных терминалов и для проведения комплексного санитарно-гигиенического обследования жилых помещений и рабочих мест.

Электромагнитные излучения, излучаемые видеодисплейным терминалом, имеют широкий диапазон частот. Согласно стандартам, электромагнитное излучение должно быть измерено в диапазоне частот от 5 Гц до 400 кГц.

Для выделения требуемых полос частот в измерительной установке предусмотрены фильтры верхних и нижних частот, имеющие магазины затуханий.

Переменные магнитные поля, излучаемые всеми сильноточными элементами видеодисплейного терминала (источником питания, отклоняющей системой, высоковольтными трансформаторами и т.д.), имеют преимущественно несинусоидальный характер и характеризуются большим числом гармоник. Поэтому прибор, измеряющий излучаемые магнитные поля, должен иметь широкий частотный спектр. Значения измеряемой плотности магнитного потока: в диапазоне частот 5 Гц … 2 кГц (диапазон I) – от 200 до 5000 нТл; в диапазоне 2 … 400 кГц (диапазон II) – от 10 до 1000 нТл.

Измеряемые уровни напряженности электрического поля: в диапазоне I – 10 … 1000 В/м, в диапазоне II – 1 … 100 В/м.

Уровень фона (магнитные поля, излучаемые сетевой проводкой и другими при-борами) не должен превышать 40 нТл для диапазона I и 5н Тл для диапазона II.

Результаты тестирования в сильной степени зависят от типа используемых проводов электропитания и от того, каким образом эти провода размещаются. Поэтому чрезвычайно важным является понимание того, что полученные в результате тестирования данные могут быть «перенесены» на конкретно используемый в работе пользователем видеодисплейный терминал только в том случае, если его подключение выполняется аналогично тестированному с использованием того же самого типа проводов электропитания и того же способа подключения

В любом помещении (соответственно, и на рабочих местах в этом помещении) присутствуют электрические и магнитные поля промышленной частоты 50 Гц. Эти поля присутствуют в помещении даже тогда, когда в нем не расположена или не включена компьютерная техника. Требования к полям промышленной частоты 50 Гц установлены в иных нормативных документах – в СанПиН 2.2.4.723-98 «Переменные магнитные поля промышленной частоты в производственных условиях» для магнитных полей (норма при 8 часовом рабочем дне – 100 000 нТл) и СанПиН 5802-91 «Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты» для электрических полей промышленной частоты 50 Гц (норма при 8-часовом рабочем дне – 5 000 В/м). Таким образом, при установлении электромагнитной безопасности рабочего места с компьютерной техникой должно быть подтверждено его соответствие трем нормативным документам:

•СанПиН 2.2.2.542-96 по требованиям к электрическим и магнитным полям дисплеев и ПЭВМ;

•СанПиН 5802-91 по требованиям к электрическим полям промчастоты 50 Гц;

•СанПиН 2.2.4.723-98 по требованиям к магнитным полям промчастоты 50 Гц.

Физическая природа и механизмы воздействия на человека этих полей различны. Электрические и магнитные поля промчастоты 50 Гц – это синусоидальные поля с низким уровнем гармоник. Электрические и магнитные поля ПЭВМ – это в значительной степени импульсные и (что является особенно значимым) низкочастотные модулированные поля.

До тех пор пока не установлено, какой вклад в суммарное измеренное электрическое или магнитное поле дают собственные поля дисплеев и ПЭВМ, а какой - поля промышленной частоты 50 Гц, делать заключение о невыполнении на рабочем месте требований СанПиН 2.2.2.542-96 по уровням электрических и магнитных полей и выдавать официальное предписание о приостановлении работ неправомерно. Аналогичный подход должен быть и при аттестации рабочих мест с компьютерной техникой по условиям труда…»

В заключение рассмотрения вопроса об оценке электромагнитных излучений на рабочих местах с компьютерной техникой в той же статье было сделано одно замечание. Уровни допустимых фоновых магнитных полей промышленной частоты 50 Гц, регламентированных для производственных помещений действующими в настоящее время нормативными документами (СанПиН 2.2.4.723-98), составляют 80 А/м (100 мкТл) . Однако опыт авторов в аттестации рабочих мест с компьютерной техникой по условиям труда показывает, что уже при напряженности магнитного поля 0,8 А/м (1 мкТл) возникают эффекты нестабильности изображения на экранах дисплеев ПЭВМ. Эти эффекты в равной степени присущи как старым типам дисплеев, так и современным дисплеям, прошедшим весь установленный комплекс сертификационных испытаний по требованиям электромагнитной совместимости (по требованиям восприимчивости их к внешним электромагнитным помехам и помехам по цепям питания).

Источниками магнитных полей в этой ситуации могут быть магниты громкоговорителей, установленные в акустические колонки, или поля рассеивания мощных трансформаторов, в том числе установленных в телевизорах старых типов. Поэтому не стоит ставить ПК рядом с телевизорами, особенно старых моделей.

ВЕ-метра показал, что на частоте 2кГц Е_х = 6 В/м, а Е_у = 4 В/м. Вычислите, чему равна при этом плотность мощности электромагнитного излучения

Плотность мощности электромагнитного излучения вычисляется по формуле П = Е² / 3,77 [стр. 16, 7]где Е- значение напряженности электрического поля.

Е_с == 7,21 В/м,

П=52/3,77 = 13,2626 мкВт/см².

Диапазоны частот	Предельно допустимая энергетическая экспозиция
	По электрической составляющей, (В/м)2 × ч	По магнитной составляющей, (А/м)2 × ч	По плотности потока энергии (мкВт/см2) × ч
30 кГц - 3 МГц	20000,0	200,0	-
3 - 30 МГц	7000,0	Не разработаны	-
30 - 50 МГц	800,0	0,72	-
50 - 300 МГц	800,0	Не разработаны	-
300 МГц - 300 ГГЦ	-	-	200,0

В нашем случае при частоте 2кГц вполне допустимое значение излучения.

  2. Радиационная экология

В кровь человека ввели небольшое количество раствора, содержащего ²³₁₁Nа с активностью А₀ = 2,0 10³ Бк. Активность V= 1 см³ крови через t = 5,0 часов оказалась А = 0,267 Бк/см^{3 .}.Период полураспада данного радиоизотопа T_0.5 = 15 часов. Найти объем крови человека. Приведите еще примеры использования радиоизотопов в медицине.

Невозможно, нецелесообразно отказываться от достижений человечества: атомной энергетики, химической отрасли промышленности… Необходимо правильно понимать, как воздействуют новые виды техники на окружающую среду, и разработать систему взаимодействия с ней человека. Специалисты отмечают, что современный человек мало подготовлен к той мере ответственности, к тому уровню требований, которые предъявляет сейчас состояние окружающей среды. Современный выпускник школы слабо вооружен знаниями в области экологических взаимодействий разного уровня, их влияния на здоровье человека.

Радиоактивность – это не дьявольское изобретение человека, а природное явление. Мы постоянно находимся под ее влиянием. Солнце представляет собой огромную термоядерную бомбу, которая распространяет радиоактивность. Земная магма также является источником радиоактивности. Сама земная кора содержит скопления радиоактивных веществ.

Радиоактивность – триумф и проклятие XX в. С одной стороны, мирный атом АЭС, установки для лечения онкологических больных, атомные ледоколы, с другой – Хиросима, Чернобыль, ядерные боеголовки…