8.1 Антропогенный шум

К физическим (или энергетическим) видам антропогенного воздействия на окружающую среду относятся шум, вибрации, электромагнитные и ионизирующие излучения. Особенно заметно их влияние на окружающую среду и здоровье населения в крупных поселениях.

Шум — это волновое колебание упругой среды. С физической точки зрения шумом является всякий нежелательный, неприятный для восприятия человека звук, т.е. любые звуки, выходящие за рамки тукового комфорта.

ВОЗ определила акустический шум как «звук, оцениваемый негативно и наносящий вред здоровью» [52].

К основным источникам шума относятся средства транспорта, промпредприятия, строительные работы. В отличие от иных источников вредных воздействий раздражающий эффект от шума проявляется немедленно.

Уровень шума, измеренный в децибелах, — это главная характеристика шума. В связи с тем, что шум относится к волновым колебаниям, важны и его частотные характеристики. Чем выше частота звука в области ультразвука и слышимого звука, тем тяжелее его последствия. Особенно тяжело переносятся внезапные резкие звуки высокой частоты. В области ультразвука картина обратная.

Ухо человека воспринимает звуки с частотой 16 — 20000 Гц. Неслышимые человеком колебания с частотой менее 16 Гц — инфразвук, а с частотой более 20000 Гц — ультразвук и гиперзвук. Физико-биологическая адаптация к шуму невозможна. На рисунке 28 представлены примерные уровни шума.

Шум с уровнем 30—40 дБ может явиться серьезным фактором беспокойства. Уровень шума 50—60 дБ неблагоприятно воздействует на нервную систему человека.

При шуме в 90—100 дБ притупляется острота зрения, появляются головные боли, психические расстройства, ухудшение пищеварения, нарушаются ритм дыхания и пульс, повышается давление. Такой шум может привести к гипертонии, гастриту, язвенной болезни и другим негативным последствиям.

Очень сильный шум (больше 110 дБ) ведет к так называемому «шумовому опьянению» (нередко к агрессивному, возбужденному состоянию), а затем к разрушению организма, прежде всего слухового аппарата. Звуковое «опьянение», возникает в результате резонанса клеточных структур как реакция на громкие звуки. Женщины более чувствительны к сильному шуму, у них в условиях звукового дискомфорта быстрее возникают признаки неврастении. Особенно вреден импульсный шум.

Принято считать, что территория с уровнем шума более 80 дБ относится к дискомфортной, равным 60—80 дБ - к относительно дискомфортной, 40 – 60 - относительно комфортной, ниже 40 дБ - комфортной.

Шум затрудняет общение, отрицательно влияет на психику, на производстве воздействие шума приводит к браку, росту травматизма, на 15 - 20% снижается производительность труда. При длительном воздействии шума сокращается продолжительность жизни

В шумных районах увеличивается на 10—20% заболеваемость гипертонической и ишемической болезнями. Значительно увеличивается общая заболеваемость.

Различают два вида шумов - воздушный и структурный. Воздушный шум распространяется в воздухе от источника возникновения до места наблюдения, структурный шум излучается поверхностями колеблющихся конструкций стен, перекрытий, перегородок зданий в звуковом диапазоне частот 20-20000 Гц. Рисунок 29 иллюстрирует пути проникновения воздушного и структурного шумов в здание при нахождении его источников как снаружи, так и внутри здания. От наружного источника 1 воздушный шум проникает в помещения через закрытые или открытые окна, форточки, а также стены (в меньшей степени); вибрации передаются по грунту или трубопроводам, идущим к строительным конструкциям, колебание которых вызывает появление структурного шума.

Рис. 29 Пути проникновения шума:

I — воздушный шум; II — структурный шум; 1,2 — источник шума и виб­раций

От наружного источника 1 воздушный шум проникает в помещения через закрытые или открытые окна, форточки, а также стены (в меньшей степени); вибрации передаются по грунту или трубопроводам, идущим к строительным конструкциям, колебание которых вызывает появление структурного шума.

Для снижения уровня антропогенного шума могут быть применены следующие мероприятия:

1. Уменьшение уровня звукового давления источника шума, что в условиях эксплуатации достигается заменой шумного, устаревшего оборудования, а при проектировании - выбором оборудования с лучшими шумовыми характеристиками, правильным расчетом режима его работы. Например, при подборе вентилятора необходимо стремиться к тому, чтобы сброс сжатого воздуха, газа или пара был как можно более растянут во времени.

2. Правильная ориентация источника шума по отношению к расчетной точке, т.е. таким образом, чтобы излучение шума шло в противоположную сторону от жилых и общественных зданий.

3. Размещение источника шума на возможно удаленном от расчетной точки расстоянии или, наоборот, жилой застройки от предприятия, т.е. за счет проведения архитектурно-планировочных мероприятий.

4. Использование средств звукопоглощения при выполнении акустической обработки шумных помещений, через окна которых шум излучается в атмосферу. Звукопоглощающие материалы и конструкции служат для поглощения звука как в помещении самого источника шума, так и в изолируемых от шума помещениях. В последнем случае методы звукопоглощения и звукоизоляции используются совместно. Свойством поглощения звука в большей или меньшей степени обладают все материалы, но коэффициент звукопоглощения зависит от пористости или рыхлости материала. Процесс поглощения звука происходит в результате превращения звуковой энергии в тепловую. Падающие на звукопоглощающую конструкцию звуковые волны вызывают колебания воздуха в узких порах материала. Вследствии вязкости воздуха эти колебания сопровождаются трением и переходом кинетической энергии в тепловую (рисунок 30).

5. Использование средств звукоизоляции. Эффект изоляции звука основан на его отражении. К основным средствам звукоизоляции относят звукоизолирующие кожухи и акустические экраны. Акустические экраны устанавливают на территории предприятия для снижения шума, создаваемого открыто установленными источниками в окружающей среде. Акустическая эффективность экрана зависит, прежде всего, от его размеров и формы, расстояния от источника шума и расчетной точки до экрана, частоты звука. Поскольку эффективность экранирования тем выше, чем больше высота и ширина экрана по отношению к длине звуковой волны, экраны целесообразно применять для снижения средне- и высокочастотного шума.

Для уменьшения шума в изолируемых помещениях метод звукоизоляции более эффективен. С помощью звукоизолирующих конструкций можно обеспечить снижение шума на 20-50 дБ в зависимости от типа конструкции и частоты звука.

6. Использование всевозможного вида глушителей.

В тех случаях, когда технические и планировочные мероприятия не обеспечивают достижения требований действующих нормативов, необходимо ограничение длительности воздействия шума и применение индивидуальных противошумов (вкладыши, наушники, шлемы).

Электромагнитные излучения

Повсеместно действует естественное магнитное поле Земли, напряженность которого увеличивается с широтой и мало меняется во времени. Однако известны и глобальные региональные аномалии этого поля в местах залежей железной руды. За счет широкого применения источников электромагнитной энергии резко возрос общий электромагнитный фон Земли, особенно в крупных городах.

Различают электрические и магнитные поля. Мерой их интенсивности является напряженность поля, измеряемая в В/м для электрических полей и в А/м — для магнитных. Источниками электрических нолей являются электрические заряды, магнитных полей — токи. Электрическое и магнитное поля Земли относятся к постоянным полям.

Переменные поля формируются установками, связанными с выработкой, передачей и потреблением электроэнергии. Электроустановки, работающие в диапазоне до нескольких килогерц, являются промышленными, в радиотехнике используется диапазон от десятков до сотен кГц [48].

Основные источники электромагнитных полей радиочастот антропогенного происхождения — радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цеха и участки (в зонах, примыкающих к промышленным предприятиям), сварочные трансформаторы, технологические установки, используемые в промышленности, научных и медицинских учреждениях. Зоны с повышенными уровнями электромагнитных полей, источниками которых могут быть РТО и РЛС, имеют обычно размеры до 100—150 м. При этом даже внутри зданий в этих зонах плотность потока энергии, как правило, выше допустимой. Электромагнитные поля промышленной частоты в основном поглощаются почвой, поэтому на небольшом расстоянии от линии электропередачи (50—100 м) напряженность этого поля падает с десятков тысяч до нескольких десятков вольт на метр.

Биологическое действие электромагнитных полей носит «тепловое» действие, поэтому характеризуется величиной плотности энергии на единицу площади (Вт/см2). Значения этого параметра зависят от мощности установок, конструктивного исполнения, расстояния от установок.

Неблагоприятное воздействие магнитного поля возникает при напряженности 160—200 А/м. При обслуживании даже самых мощных излучающих установок электромагнитные поля установок напряженность магнитного поля не превышает 20—25 А/м., поэтому оценка опасности электромагнитных излучений осуществляется, как правило, по величине напряженности электрического поля.

Последствия воздействий ЭМП на здоровье многообразны. Наиболее уязвимыми для полей промышленной частоты являются нервная, иммунная и сердечно-сосудистая системы.

Электрические разряды при переходе электрического потенциала с элементов, не имеющих связи с землей, приводят к травмам, пожарам и т.п. Новые научные данные свидетельствуют об усугубляющем влиянии электромагнитных полей на онкологические заболевания, эндокринную и воспроизводительную системы человека.

В зависимости от места и условий действия электромагнитных излучений различают четыре вида облучения:

- профессиональное;

- непрофессиональное;

- облучение в быту;

- облучение в лечебных целях.

Выявлено влияние электромагнитных излучений на структуру почв, по этой причине земли становятся непригодными для сельского хозяйства и лесных насаждений. Этот эффект проявляется в местах расположения линий электропередачи (ЛЭП).

Основной способ защиты населения от электромагнитного поля ЛЭП состоит в установлении санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижении напряженности электрического поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов. Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП на действующих линиях определяются по критерию напряженности электрического поля – 1кВ/м (таблица 16). Воздействие ЭМП в РФ регламентировано «Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты (СН 2971-84)».

Таблица 16 Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП согласно СН №2971-84

Напряжение ЛЭП	330 кВ	500кВ	750кВ	1150кВ
Размер санитарно-защитной (охранной) зоны	20 м	30 м	40 м	55 м

В пределах СЗЗ запрещается строительство жилых и общественных зданий, размещение стоянок автотранспорта, хранение нефтепродуктов, манипуляции с горючим, ремонт машин и механизмов. В СЗЗ можно выращивать сельскохозяйственные культуры, не требующие ручной обработки.

Наибольший вклад в электромагнитную обстановку жилых помещений в диапазоне промышленной частоты вносит электротехническое оборудование здания, а именно кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам, распределительные щиты и трансформаторы.

Все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока, являются источником электромагнитных полей. Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, кухонные вытяжки, холодильники с системой «без инея», электроплиты, телевизоры и т. д. (таблица 17). Значения электрического поля промышленной частоты практически всех электробытовых приборов не превышает нескольких десятков В/м на расстоянии, что значительно меньше предельно допустимого уровня. Значение магнитного поля тесно связано с мощностью прибора.

Таблица 17 Уровни магнитного поля промышленной частоты бытовых электроприборов на расстоянии 0,3 м.

Бытовой электроприбор	От, мкТл	До, мкТл
Пылесос	0,2	2,2
Дрель	2,2	5,4
Утюг	0,0	0,4
Миксер	0,5	2,2
Телевизор	0,0	2,0
Люминесцентная лампа	0,5	2,5
Кофеварка	0,0	0,2
Стиральная машина	0,0	0,3
Микроволновая печь	4,0	12
Электрическая плита	0,4	4,5

Персональные компьютеры. При работе монитора на экране кинескопа создается электростатическое поле (ЭСП). В разных исследованиях, при разных условиях измерения значения ЭСП колебались от 8 до 75кВ/м. Заметный вклад в общее электростатическое поле вносят электризующиеся от трения поверхности клавиатуры и мыши (от 2 до 12 кВ/м). На отдельных рабочих местах в области рук регистрировались напряженности статических электрических полей более 20 кВ/м.

Сотовая связь. В настоящее время во всём мире насчитывается более 85 млн. абонентов, пользующихся услугами этого вида связи (в России – более 600 тыс.).

Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции (БЗ) и мобильные радиотелефоны (МРТ).

Базовые станции поддерживают связь с находящимися в их зоне действия мобильными телефонами и работают в режиме приема и передачи сигнала. В зависимости от стандарта, БС излучают электромагнитную энергию в диапазоне частот от 463 до 1880 МГц.

В России неблагоприятная с точки зрения воздействия электромагнитных полей обстановка наблюдается вблизи аэродромов ряда городов.

Военные РТС оказывают негативное воздействие в Архангельской области, Ставропольском и Краснодарском краях. Вблизи аэропортов плотность потоков мощности электромагнитных полей радиорелейных линий связи в селитебных зонах в несколько раз превышает допустимые значения, вблизи военных объектов зачастую это превышение в десятки раз больше допустимых норм облучения.

Электромагнитные излучения теле-, радиостанций и линий электропередачи в некоторых жилых районах в 10 раз и более превышают допустимые уровни. Во многих городах передающие радиостанции и радиолокационные объекты оказались размещенными в зоне жилой застройки. Создаются источники электромагнитных излучений, работающие в широком диапазоне частот (от единиц Гц до 3000 ГГц) с различными режимами генерации излучения и мощности излучающих устройств, что приводит к дальнейшему повышению уровней электромагнитных излучений в окружающей среде.

Радиоактивное излучение

В окружающей нас природной среде насчитывается около 300 радионуклидов, как естественных, так и получаемых человеком искусственных. В биосфере Земли содержится более 60 естественных радионуклидов. При работе реакторов образуется около 80, при ядерных взрывах — около 200, промышленностью России выпускается более 140 радионуклидов [39]. Большинство радионуклидов техногенного происхождения является искусственными.

Радиоактивный фон нашей планеты складывается из четырех основных компонентов:

1) излучения, обусловленного космическими источниками;

2) излучения от рассеянных в окружающей среде первичных радионуклидов;

3) излучения от естественных радионуклидов, поступающих в окружающую среду от производств, не предназначенных непосредственно для их получения;

4) излучения от искусственных радионуклидов, образованных при ядерных взрывах и вследствие поступления отходов от ядерного топливного цикла и других предприятий, использующих искусственные радионуклиды.

Действие основных компонентов естественного радиационного фона на человека схематично изображено на рисунке 34.

Космическое излучение. Первичные космические частицы, представленные в основном высокоэнергетичными протонами и более тяжелыми ядрами, проникают до высоты около 20 км над уровнем моря и образуют при взаимодействии с атмосферой вторичное высокоэнергетическое излучение.

Частицы вторичного космического излучения вызывают ряд взаимодействий с ядрами атомов азота и кислорода, при этом образуются космогенные радионуклиды, воздействию которых подвергается население Земли. К этой категории относится 14 радионуклидов, из них основное значение с точки зрения внутреннего облучения населения имеют ³Н и ¹⁴С, внешнего — ⁷Ве, ²²Na, ²³Na [32].

Интенсивность космического излучения зависит от активности Солнца, географического расположения объекта и возрастает с высотой.

Рис. 34. Иллюстрация действия основных компонентов естест­венного радиационного фона: а) космических лучей; б) радиоактив­ности земной коры; в) радиоактивности, исходящей из строи­тельных материалов; г) радиоактивности, содержащейся в пище.

Области вблизи экватора, находящиеся на уровне моря, получают наименьшую дозу космического излучения, исчисляемую приблизительно как 0,35 мЗв/год. В географических областях, расположенных на уровне моря, но на значительном удалении от экватора, доза космического излучения составляет примерно 0,5 мЗвгод.

Внутреннее облучение человека обусловливается радионуклидами, поступающими внутрь организма через легкие, желудочно-кишечный тракт.

Наиболее значимыми с точки зрения внутреннего облучения являются 40К, 14C, 210Po, 226Ra, 222Rn, 220Rn.

Расчетные значения годовой эффективной эквивалентной дозы от природных источников для районов с нормальным фоном колеблется от 1 до 2,2 мЗв.