6 Промышленная экология

В процессе эволюции и жизнедеятельности человек испытывает влияние естественного электромагнитного фона, характеристики которого используются как источник информации, обеспечиваю­щий непрерывное взаимодействие с изменяющимися условиями внешней среды. Результаты современных исследований свидетель­ствуют, что все живые организмы - от одноклеточных до высших животных и человека - обнаруживают исключительно высокую чув­ствительность к электрическим и магнитным полям, параметры ко­торых близки к естественным параметрам полей биосферы.

Источниками электромагнитных полей могут быть:

1) Электромагнитные поля естественных источников. Все естественные источники ЭМП разделяют на две катего­рии: земные и внеземные. К первым относят электрические и маг­нитные квазистатические поля Земли, атмосферные разряды, а также излучения живых организмов, ко вторым - излучения звезд, планет и галактик.  Внеземные источники включают излучения за пределами зем­ной атмосферы.

2) Электромагнитные поля искусственных источников Любое техническое устройство, использующее либо выраба­тывающее электрическую энергию, является источником ЭМП, излучаемых во внешнее пространство. К их источникам относятся:

2.1) Низкочастотные ЭМП. Поверхности с электростатическим зарядом Источниками электростатических полей в бытовых условиях могут быть любые поверхности и предметы, легко электризуемые при трении: ковры, линолеумы, лакированные покрытия, одежда из синтетических тканей, обувь.

2.2) Воздушные линии электропередачи (50 Гц). Интенсивности ЭМП от данного источника во многом зависят от напряжения ли­нии (110, 220, 330 кВ и выше.

2.3) Высокочастотные и сверхвысокочастотные ЭМП СВЧ-печи.  СВЧ-печи работают на частоте 2450 МГц. Колебательная мощность магнетронных генераторов подобных устройств зави­сит от емкости печи и может достигать до 800 Вт.

3) Радиопередающие устройства. Радиопередающие устройства, используемые для радиолокации, радионавигации и связи, рабо­тают в очень широком частотном диапазоне: от 9 кГц до сотен гигагерц. Мощности, излучаемые передающими антеннами, так­же весьма разнообразны.

4) Мониторы с электронно-лучевыми трубками персональных ЭВМ. Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) являются источниками электромагнитных излучений весьма широкого диапазона частот. Основными источниками электромагнит­ных полей в НЧ- и ВЧ-диапазонах являются: экран монитора (электростатические поля); питающие провода и системный блок (частота 50 Гц); система строчной развертки (диапазон частот 15...130 кГц); система кадровой развертки (диапазон частот 50... 150 Гц).

Виды воздействия электромагнитных полей:

1) Биологические эффекты электромагнитных воздействий Биологический эффект электромагнитного облучения зависит от частоты, продолжительности и интенсивности воздействия, площади облучаемой поверхности, общего состояния здоровья человека.

2) Тепловые эффекты. Наиболее хорошо исследованным эффек­том воздействия ЭМП на биологические ткани является процесс преобразования падающей на ткани энергии в кинетическую энергию молекул, что приводит к нагреву среды (проявляется в диапазонах ВЧ и СВЧ). Наиболее уязвимы ткани с плохой циркуляцией крови и термо­регуляцией (хрусталик глаза, семенные железы, желчный пузырь, участки желудочно-кишечного тракта).

3) Нетепловые (информационные) эффекты. Последствия данных эффектов весьма разноречивы[39].

Нормативной базой дозы излучения в Казахстане являются санитарные правила и нормы. Среди зарубежных национальных органи­заций, работающих в области нормирования ЭМП, следует на­звать:

- Институт американских национальных стандартов (ANSI);

- Британский национальный центр радиологической защиты (NRPB);

- Немецкий электротехнический союз (VDE). Среди международных организаций, разрабатывающих нормы и рекомендации в этой области, надлежит отметить:

- Всемирную организацию здравоохранения (ВОЗ);

- Международную электротехническую комиссию (МЭК);

- Международный комитет по защите от неионизирующей радиации (ICNIRP).

В соответствии с СанПин РК рекомендуются следующие допустимые значения:

Таблица 6.1

Допустимые значения уровней неионизирующих электромагнитных излучений

Наименование параметров	Контрольное расстояние, см	Допустимое значение
Напряженность электростатического поля для взрослых пользователей - на клавиатуре - от монитора	1,0 на уровне головы (70см)	20 кВ/м
Напряженность электростатического" поля для детей дошкольных учреждений и учащихся . средних и высших. ..учебных заведения - на клавиатуре - от монитора	1,0 на уровне головы (70см)	15 кВ/м

Продолжение таблицы 6.1

Напряженность электромагнитного поля вокруг ВДТ по электрической составляющей не более - в диапазоне частот 5Гц - 2 кГц - в диапазона частот 2-400 кГц - в диапазоне частот 3-300 МГц - на клавиатуре - от монитора	1,0 на уровне головы (70 см)	25 В/м 2,5 В/м 2,5 В/м
Плотность магнитного потока вокруг ВДТ не более - в диапазоне частот 5Гц -2 кГц - в диапазона частот 2-4 0 кГц - на клавиатуре - от монитора	1,2 на уровне головы (70см)	250 нТл 25 нТл
Поверхностный эл.стат. потенциал не более	30	500 В

Основным нормативным документом являются «Санитарные нормы электромагнитных полей, создаваемых бытовыми машинами, приборами и материалами № СН 3.01.003-96».

Мероприятия по защите биологических объектов от ЭМП под­разделяют на организационные; инженерно-технические; медицинско-профилактические и лечебные. К основным организационным мероприятиям относят:

- нормирование параметров электромагнитных воздействий;

- периодический контроль облучаемости;

- рациональное размещение источников и приемников излу­чения (территориальный разнос);

- ограничение времени пребывание в ЭМП;

- предупредительные надписи и знаки.

К основным инженерно-техническим мероприятиям относятся уменьшение мощности излучения непосредственно в источнике и электромагнитное экранирование.

При возбуждении колебаний в воздухе или каком-либо другом газе говорят о воздушном звуке (воздушная акустика), в воде - подводном звуке (гидроакустика), а при колебаниях в твердых телах - звуковой вибрации.

В узком смысле под акустическим сигналом понимают звук, то есть упругие колебания и волны в газах, жидкостях и твердых телах, слышимых человеческим ухом. 

В соответствии с СанПин РК обязательными считается следующее нормирование уровня шума:

Таблица 6.2

Уровни звука, эквивалентные уровни звука и уровни звукового давления в октавных полосах частот

Уровни звукового давление, дБ									Уровни звука, дБа
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
31, 5	63	12 5	250	500	1000	2000	4 000	8000
86	71	61	54	4 9	45	42	40	38		50
93	79	70	63	58	55	52	50	49		60
96	83	74	68	63	60	57	55	54		65
103	91	83	77	73	70	68	66	6,4		75

В качестве способов защиты от акустического воздействия следует рассматривать:

- выявление источников шума антропогенного происхождения и снижение уровня шумоизлучения промышленных объектов, транспортных средств и различного типа устройств;

- правильное планирование застройки территорий, предназначенных для размещения предприятий и жилых домов, широкое использование при этом защитных озеленительных посадок (деревья, трава и пр.);

- использование при конструировании зданий и отдельных помещений специальных звукопоглотителей и звукопоглощающих конструкций;

- демпфирование звуковых вибраций;

В условиях производства стало повседневной практикой применение оборудования, машин и механизмов, являющимися источниками электромагнитных излучений высокочастотных и сверхвысокочастотных диапазонов, что оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека.

Одной из таких машин является ПК с электронно-лучевыми, жидкокристаллическими и плазменными трубками, используемыми во всех типах электронно-вычислительных машин, персональных компьютеров.

Работа сотрудников, непосредственно связанных с компьютером, а соответственно с дополнительным вредным воздействием целой группы факторов, существенно снижает производительность их труда. К таким факторам необходимо отнести:

• повышенный уровень шума при работе ПЭВМ и периферийных устройств;

• электромагнитное излучение;

• ионизирующее излучение от экрана дисплея ПЭВМ;

• возможность повышенной запыленности рабочей зоны;

• изменение микроклимата и тепловыделение;

• наличие опасного значения напряжения в электрической цепи, из-за контакта с которой может произойти поражение человека;

• перенапряжение зрительных анализаторов.

В помещениях, где работа на ВДТ и ПЭВМ является основной (диспетчерские, операторские, расчетные, посты управления, залы вычислительной техники, офисы и др.) 50 дБА. При выполнении инженерно-технических работ, при осуществлении лабораторного, аналитического и измерительного контроля уровень шума в помещений с ВДТ и ПЭВМ не должен превышать 60 дБА. В помещениях операторов ЭВМ (без дисплеев) уровень шума не должен превышать 65 дБА. На рабочих местах в помещениях, где размещены шумные агрегаты вычислительных машин (АЦПУ и т.п.), уровень шума не должен превышать 75 дБА. Допустимые уровни шума и вибрации регламентируются «Санитарными правилами и нормами» (СанПин № 1.01.004.01) и «Гигиеническими нормами допустимых уровней звукового давления и уровней звука на рабочих местах». В соответствии с этими правилами уровень шума на рабочем месте, при длительном воздействии, не должен превышать 50 дБ.

Электромагнитные поля, характеризующиеся напряженностями электрических и магнитных полей, наиболее вредны для организма человек. Основным источником этих проблем, использующих в своей работе автоматизированные информационные системы на основе персональных компьютеров, являются дисплеи (мониторы), особенно дисплеи с электронно-лучевыми трубками. Они представляют собой источники наиболее вредных излучений, неблагоприятно влияющих на здоровье программиста[39].

ЭВМ являются источниками таких излучений как:

• мягкого рентгеновского;

• ультрафиолетового 200-400 нм;

• видимого 400-700 нм,

• ближнего инфракрасного 700-1050 нм;

• радиочастотного З кГц-ЗО МГц;

• электростатических полей;

Отходы — разнообразные по составу и физикохимическим свойствам остатки, характеризующиеся потенциальной потребительской ценностью (пригодностью для полезного использования) и являющиеся по своей природе вторичными материальными ресурсами, использование которых в материальном производстве, как правило, требует определенных дополнительных операций с целью придания им необходимых свойств или четкой фиксацией этих свойств.

Компьютерные отходы создают серьезную экологическую проблему в первую очередь из-за его токсичности. Источниками могут быть:

• электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), в большинстве компьютерных мониторов и телевизионных экранов, которые содержат от 4 до 8 фунтов свинца, в основном встроенные в стекло. Выбросы мониторов и телевизоров считаются крупнейшими источниками свинца в свалках. ЭЛТ считаются опасными источниками отходов в рамках федерального и государственного права и должны рассматриваться как таковое.

• центральный процессор ПК (CPU) - модуль, содержащий чип и диск - как правило, содержит определенное количество токсичных тяжелых металлов, таких как ртуть (в переключателях), свинец (в припой на печатных платах) и кадмий (в аккумуляторных батареях). [30]

• пластмассы используются для размещения компьютерного оборудования и покрытия стальных канатов, часто содержат полибромированные антипирены, класс химических веществ, аналогичных с ПХД, которые могут увеличить риск рака, поражения печени и иммунной дисфункции системы

Свинец, ртуть, кадмий и полибромированные антипирены все стойкие, биологически накапливающиеся токсины (СБТ), которые могут создать окружающую среду и риск для здоровья, когда компьютеры производятся, сжигаются или переплавляются в процессе рециркуляции. СБТ, являются особенно опасным классом химических веществ, который задерживается в окружающей среде и накапливаются в живых тканях. Потому что увеличение концентрации СБТ может достигнуть опасного уровня для жизни живых существ - даже тогда, когда присутствует в ничтожно малых количествах. СБТ являются вредными для здоровья человека и окружающей среды, и вызывают повреждение нервов, нарушения репродуктивной функции и другие серьезные проблемы со здоровьем.

Сейчас в развитых странах проблема утилизации персональных компьютеров и электронной техники стоит очень остро: куда девать тонны компьютерного железа, устаревшего еще несколько лет назад?

Срок службы компьютерной техники не так уж велик: как правило, он не превышает 4 -5 лет. Учитывая, сколь велико количество эксплуатируемых в мире компьютеров и коммуникационных систем в ближайшее время утилизация отработавшей свое электронной техники станет серьезной экологической проблемой[40].

Моральное устаревание компьютерной техники — это неизбежное последствие технического прогресса. В настоящее время очень остро стоит вопрос об утилизации устаревшей компьютерной техники. По мнению экологов, в течение ближайших лет устаревшее компьютерное оборудование станет основным твердым мусором, загрязняющим планету.

В принципе, любой компьютер или телефон можно переработать и пустить во вторичное использование. При грамотной утилизации около 70 – 80% отходов техники способны вернуться к нам в том или ином виде.

Сам процесс несложен. Сначала прибор разбирают, насколько это, возможно. Сортируют металлы (черные, цветные, драгоценные), пластмассу и т. д. То, что разобрать уже нельзя, загружают в дробильный станок. Мелкая крошка попадает на движущийся транспортер. Воздухоотсосы заглатывают пластмассовую пыль и таким образом отделяют ее от металла. А металлическую смесь в дальнейшем подвергают плавке. При определенной температуре из нее выплавляется тот или иной металл — алюминий, медь, цинк, а также золото, серебро, металлы платиновой группы.

Рассчитаем уровень шума и интенсивность электромагнитного излучения в помещении отдела , схема которого изображена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Схема помещения

Условные обозначения предметов, изображенных на рисунке 6.1:

1 – стол;

2 – системный блок;

3 – монитор жидкокристаллический;

4 – клавиатура;

5 – кресло офисное;

6 – шкафы для документов.

Источником шума в кабинете оператора является персональный компьютер. Согласно технической документации, данные компьютеры создают шум на уровне 28 дБ.

Шум в РТ замкнутого объема определяется свойствами пространства и помещения. Шум в замкнутом объёме определяется по формуле 6.1:

(6.1)

Где – акустическая мощность источника звука;

– пространственный угол излучения шума ( );

– коэффициент, учитывающий размеры источника шума (рисунок 6.2);

– коэффициент, учитывающий характер звукового поля в

помещении (рисунок 6.3);

Ф – фактор направленности источника звука (для ненаправленных

источников Ф=1), определяемый экспериментально;

r – расстояние от источника шума до РТ, м;

В_пом – акустическая постоянная помещения.

В кабинете 1 источник шума, он создает

дБ

Расстояние r от РТ до компьютеров составляет 3 м. Максимальный линейный размер компьютера – длина его корпуса – 0,65м. По графику зависимости определяем коэффициент, учитывающий размеры источника шума:

Рисунок 6.2 - Зависимость коэффициента от отношения расстояния R

к максимальному линейному размеру источника l_max

Акустическая постоянная определяется по формуле 6.2: [13]

, м2;

(6.2)

Где – средний коэффициент звукопоглощения в помещении;

S_огр – суммарная площадь поверхностей, ограждающих помещение, м².

Средний коэффициент звукопоглощения в помещении определяется по формуле 6.3:

(6.3)

Где – суммарная площадь поверхностей, ограждающих помещение;

– коэффициент звукопоглощения i-й ограждающей поверхности помещения площадью S_i , м².

Для расчета необходимо определить, поверхности ограничивающие помещение. В данном случае это: стены ( ), пол ( ), потолок ( ), передние и боковые поверхности стола ( ), боковая и передняя поверхности двух шкафов для документов ( ), окна ( ). Длина помещения – 4м (5,5), ширина – 3м(3,5), высота – 2,6м(2,5). Посчитав, получаем:

=45м² , =19,25м², =19,25м², =4,8м², =5,8м², =2м².

Примем =0,1, =0,02, =0,05, =0,1, =0,13, =0,01.

Подставим значения в формулу 6.3 и вычислим коэффициент звукопоглощения:

Подставим значения в формулу 6.2 и рассчитаем акустическую постоянную помещения:

м²

По графику зависимости определяем коэффициент, учитывающий характер звукового поля в помещении:

Рисунок 6.3 - Зависимость коэффициента от отношения акустической

постоянной помещения В_пом к его площади S_пом

По формуле 6.1 найдем шум в замкнутом объёме (рисунок 6.1):

дБ

Уровень шума в помещении отдела кадров, согласно таблице 6.4, основанной на СПиН от18 августа 2004 года (приказ №631), не превышает санитарных норм установленных в РК. Поэтому рекомендаций по изменению уровня шума не предлагаю. Рекомендую лишь в соответствии с санитарными нормами установить кондиционер и повторно пересчитать ПДУ шума.

ЭМП характеризуется интенсивностью излучения W_s (поверхностная плотность потока энергии или вектор Умова-Пойнтинга), выражаемой в Вт/м² (или Вт/см²).

Интенсивность излучения одного компьютера – 0,017 Вт/см².

Уровень излучения ЭМП в помещении отдела соответствует допустимым нормам, поэтому рекомендации отсутствуют.

В данном разделе рассмотрены источники загрязнения окружающей среды, способы предотвращения её загрязнения, влияние ЭВМ и другого оборудования на окружающую среду, их опасные отходы, а также утилизация ЭВМ, которая предотвращает загрязнение окружающей среды этими отходами. В конце раздела на примере конкретного помещения произведены расчеты уровней шума и излучения ЭМП[41].