6. Физикалық ластану мәселесі

Әдебиеттерде, әсіресе экологиялық әдебиеттерде бұл ластаушылардың түрлері жеке қарастырылады. Бірақ физикалық көзқарастан бұл мүлдем дұрыс емес. Физикалық ластанулардың әртүрлеріне жатқанмен, физикалық негізі бір болып табылады. Бұны түсініп, дұрыс бағалау үшін, физикалық негізі мен электромагнитік сәулелену механизмін білу қажет. Сондықтан түрлі авторлардың бұл ұғымды сипаттауын айтқанда, назарымызды электромагниттік сәулеленудің физикалық негізіне аудару керек. Н.Ф.Реймерс(1990) бойынша физикалық ластану: 1. ортаның физикалық параметрлерінің өзгеруімен байланысты: температура-энергетикалық (жылулық), толқындық (жарықтық, шу және электромагниттік), радиациялық (радиациялық, радиоактивті).

И.И.Дедю бойынша электромагниттік ластану – ортаның электромагниттік құрамының модификациясы кезінде пайда болатын (кейбір өндірістік құрылғылардың жұмыс істеуі, табиғи құбылыстар-магниттік толқындар және т.б), физикалық ластанудың антропогенді және табиғи әртүрлілігі.

Н.Ф.Реймерс (1990) бойынша электромагниттік ластану – физикалық ластану формасы. Ортаның электромагниттік құрамының өзгеруінен пайда болады (электр өткізу желісі, радио, теледидар, кейдір өндірістік құрылғылардың жұмысы және т.б.), электрондық жүйелердің жұмысының бұзылуына әкеп соғады және клеткалыларда молекулалық биологиялық құрылысының өзгеруіне әкеледі. Электромагниттік аномалиялар да бар және т.б.

К.М.Сытник (1994) және басқаларының айтуы бойынша – бұл ортаның электромагниттік құрамының өзгеруі нәтижесінде пайда болатын, физикалық, антропогендік ластанудың бір түрі.

Көріп отырғандағыдай, бұл физикалық ластану түрлерінің, жеке аспектісі болғанмен, анықтамаларының айырмашылығы жоқ. Мысалы, К.М.Сытник бұл ластану түрін тек антропогендіге жатқызады т.б.

Радиоактивті ластану электромагниттік болып келеді, бұның да жеке анықтамасы бар.

И.И.Дедю (1990) биосфераның радиоактивті ластануы – қоршағанн ортада радиоактивті заттардың қажетті мөлшерден асып кетуін айтады.

К.М.Сытник (1994) айтуы бойынша радиоактивті ластану – ортада табиғи сәулелену фонынан асып түсетін мөлшерде радиактивті заттардың пайда болуы.

Н.Ф.Реймерс (1990) айтуынша, радиациялық ластану иондалушы сәулелену нәтижесінде пайда болған. Радиактивті ластану – ортадағы радиактивті заттардың табиғи мөлшерінен асып түсетін, физикалық ластану формасы.

Жарықпен ластану – физикалық ластану формасы, жасанды жарық көздерін пайдаланудан, табиғи жарықтанудың бұзылуы, бұл өсімдіктер мен жануарларда анамалиялар туғызуы мүмкін (Н.Ф.Реймерс,1990).

К.М.Сытник (1994) айтуы бойынша, жарықтық ластану – физикалық ластанудың бір түрі, жасанды жарық көздерінің әсер етуі нәтижесінде, белгілі бір территорияның табиғи жарықтануының интенсивтілігі мен ырғағының бұзылуы, бұл өсімдіктер мен жануарлар тіршілігінде түрлі аномалиялардың пайда болуына әкеп соғады. Мұндай территорияларға жылу комбинаттары, теміржол тоғыстары, стадиондар және т.б. жатады.

И.И.Дедю (1990) жарықпен ластану – жарықтың жасанды көздерінің әсері нәтижесінде, жердің табиғи жарықтануының бұзылуы.

Жылулық ластану (термальды) Н.Ф.Реймерс (1990) бойынша – ортаның температурасының жоғарылауы нәтижесінде болатын, физикалық ластану формасы (әдетте, антропогенді) басты түрде, өндіріс шығарындыларымен байланысты жылынған ауа, шыққан газ бен су.

К.М.Сытник (1994) және басқалары жылулық ластану - ортаның температурасының жоғарылауы нәтижесінде болатын, физикалық ластану формасы (әдетте, антропогенді) басты түрде, өндіріс шығарындыларымен байланысты жылынған ауа, ыстық газ бен суытқыш жүйелердің ыстық суы.

И.И.Дедю (1990) бойынша ластану орта температурасының жоғарылауымен пайда болған жылулық ластану. Және екінші реттік нәтиже ретінде ортаның химиялық құрамының өзгеруін айтуға болады.

Жоғарыда келтірілген анықтамалардың барлығын талдамай ақ қояйық, талдау жасауға студенттерге мүмкіндік берейік. Ал бұны кәсіпшілік сауатты түрде жасау үшін, электромагниттің сәулеленудің физикалық негізін қарастырып көрейік.

Электромагниттік сәулелену. Бізді қоршап тұрған кеңістікте физикалық табиғаты әртүрлі және түрлі шығу көздерін генерациялайтын сәулелену көп. Ретгендік және гамма сәулелену - өте жоғары энергиялы электронды толқындар; бетта сәулелер – жылдамдығы жарық жылдамдығына жақын электрондар ағыны. Радиациялық сәулеленудің ядролық түрге жататын элементарлы бөлшектерден (нейтрон, космостық сәулелену және басқа да нуклондар) немесе иондалған гелий атомдардан (а-сәуле) тұратын әртүрлі түрлері бар.

Барлық сәулелену, олардың электромагнитті толқын болуына немесе қозғалатын элементарлы бөлшектерден тұратынына тәуелсіз, мынадай жалпы заңдылықтары бар: олар көзге көрінбейді және өте үлкен жылдамдықта қозғалады.

Бізге белгілі, энергия – бұл жұмыс жасау қабілеттілігі. Энергияның көптеген түрлері бар: химиялық, жылулық, электрлік және механикалық. Жұмыс істеу барысында энергия бір объектіден екіншісіне ауысады немесе бір жерден басқаға: а) өткізгіштік; б) конвекция; в) сәулелену (электромагниттік энергия бір ортадан немесе вакумнан ауыса алатын жалғыз форма). Энергия ауысудың соңғы түрі түрлі объектілерді дистанционды зерттеуге көмегін тигізеді (біздің жағдайда – геожүйе).

Электромагниттік сәлеленудің маңызды ерекшеліктерін түсіндіріп, сипаттау үшін келесі екі модель қолданылады.

1. Толқындық модель. Сәулеленуді зарядталған бөлшекті қоршап тұратын, электрлік өрістегі жүйелі тербелу өзгерістерімен теңестіреді. Толқын шығу көзінен жарық жылдамдығымен таралады (3.10¹⁰ см.с^-1 ) және бөлшектің тербелуінен қозады. Бұл өзара байланысты өріс күштері өзара қозудың таралу бағытына ортогональды және перпендикулярлы.

2. Кванттық модель. Бұл модельде сансыз дискретті бөлшектер ағымын ұсынуын жорамалдауға мүмкіндік беретін зерттеуге барлық назар аударылады. Бұларды сәулелену кванттары деп атайды, немесе фотондар. Шығу көзінен тарай отырып, олар энергияны ауыстырады және бөлшекке сай қозғалу саны, бірақ басқа бөлшектерден ерекшелінетіні, тыныштық кезінде массасы 0 ге тең болады. Сондықтан, фотон элементар бөлектердің бір түрі болып табылады деген жорамал айтылған.

Табиғи сынаққа қарамастан электромагниттік сәулелену ылғида электрлік зарядтардың пайда болуына әкеледі. Толқындық моделі бойынша сәулеленудің толқын ұзындығы зарядталған бөлшек жылдамдату кезіндегі, уақыт үзіндісінің жалғасуымен анықталады. Сәулелену толқынының жиілігі сыналып отырған бөлшектердің секундына жылдамдатудың санына байланысты. Толқын ұзындығы λ, жиілігі f және жарық жылдамдығы (универсалды костанта С) арасындағы сәйкестік мына түрде болады: λf=С, немесе λ= С/ f, яғни, толқын жиілігі қайта толқын ұзындығына пропорционалды және оның қозғалу жылдамдығына тура пропорционалды болып келеді. Сәулелену толқынының ұзындығы үлкен болған сайын, энергия онымен аз байланысты болады, және керісінше, сәулелену жиілігі жоғары болған сайын, энергия көбейе түседі. Көрсетілген тәуелділіктердің табиғи электромагниттік сәулеленуді түсіндіруде фундаменталды мәні бар.

Электромагниттік сәулеленудің кең тараған түрі көрінетін жарық болып табылады. Адам көзімен қабылданатын сәулелену түрлі түстердің реттілігінен тұрады, қызылдан тоқсары, сары, жасыл, көк, көгілдір, күлгінге дейін. Бұл «көрінетін спектр» деп аталатын, түстер диапазонынын «электромагниттік спектрмен» шатастыруға болмайды: біріншісі екіншісінің мардымсыз бөлігін құрайды. «Адам көзі» жұйесі жарық жылдамдығымен таралатын, сәулеленудің толық спектрдің тек белгілі бөлігін ғана ажырата алады.

Спектр аумағында гамма сәулелену, рентгенді, ултракүлгін, инфрақызыл сәуле және радиотолқынға сәйкес бөлігін табамыз. Спектрдің үздіксіз екенін ұмытпау қажет сондықтан оны бөлудің шартты сипаттамалары бар: жеке участоктар арасындағы шекара дәл емес, көптеген жақын жатқан участоктар жабылып қалады, жалпы қабылданған термин жоқ, көптеген авторлар шекара аралық мәнәін түрліше жазады.

Зерттеліп отырған сұрақты неоэкологияда қарастырудың қажеттілігі соңғы бірнеше онжылдықтың ішінде бізді қоршаған ортада электромагниттік оріс деңгейі апаттық түрде өсуімен айтылған (Птицина Н.Г. және басқалар 1998), егерде ертеде адамға және басқа да тірі организмдерге тек табиғи магниттік өріс әсер еткен болса, бүгінгі күні оларға жасанды түрде шығатын электромагниттік сәулелену қосылды. Яғни, табиғи және жасанды электромагниттік өрістерді айыра білу қажет.

Табиғи магниттік өріс – бұл жердің тұрақты магниттік өрісі және жердің магниттік өрісі мен планета аралық ортаның әсерлесуінен туатын геомагниттік вариациялар.

Негізгі табиғи электромагниттік өріс болып атмосфералық электрлілігі, жердің тұрақты магниттік өрісі және геомагниттік вариациялары табылады. Тұрақты магниттік өріс жер қыртысының төменгі жағында өте реңде жүріп жататын, тоқпен генерацияланады. Жер бетінде оның тербелу өлшемі экваторда 35 мкТл дан 65 мкТл полюс маңында. Орташа, бізді қоршап тұратын өрістердің интенсивтілігі 300 Гц (~50 мкТл) жиілігін құрайды және бұлар «әлсіз» болып саналады. Экологиялық аспектіде толық электромагниттік спектрді 0 дан 10²⁰ дейін, қарастырудың қажеті жоқ, негізгі құраушылар электромагниттік ластаушылар төмен жиілікте жатыр (КНЧ:10-300 ГЦ) және ультра төмен жиілік (УНЧ: 0-10 ГЦ) диапазонда