Электромагнитное загрязнение

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования  Санкт-Петербургский государственный  горный  университет

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра Геоэкологии

 

 

 

 

 

Реферат

По дисциплине  __________________________________________________________

________________________________________________________________________

^{(наименование  учебной дисциплины  согласно учебному  плану)}

Тема:

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Автор: студент гр.   _______    ____________________  /_______________/

                ^{(подпись)   (Ф.И.О.)}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРОВЕРИЛ

Руководитель:                __________   ________________  /________________/

                                          ^{(должность)                         (подпись)                                               (Ф.И.О.)}

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2011 год

Введение

 

Интенсивное использование электромагнитной и электрической энергии в  современном информационном обществе привело к тому, что в конце 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.

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 т.д. Особенностью этих источников является создание равномерной зоны "радиопокрытия", что является ничем иным, как увеличением электромагнитного фона в окружающей среде.

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.

 

Высокие уровни ЭМП обнаруживают даже 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. 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. 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 векторы 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.

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 В (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.

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).

 

1. Атмосферное электричество

Атмосфериками называют ЭМП, создаваемые атмосферными разрядами. Частотный диапазон атмосфериков широк – от сотен герц до десятков мегагерц. Их интенсивность максимальна на частотах вблизи 10 кГц и убывает по мере возрастания частоты. В районах, близких к местам грозовых разрядов, напряжённости электрической составляющей ЭМП атмосфериков – порядка десятков, сотен и даже тысяч В/м на частотах, близких к 10 кГц.

Основными очагами атмосфериков являются континенты тропического пояса, а к высоким широтам интенсивность грозовой деятельности убывает.

Известна суточная и сезонная периодичность  грозовой деятельности. Грозовая деятельность связана также с солнечной  активностью: во время вспышек на Солнце атмосферики значительно усиливаются.

2. Радиоизлучения Солнца и галактик

Частотный диапазон радиоизлучения Солнца и галактик довольно широк – от 10 МГц до 10 ГГц. Интенсивность солнечного радиоизлучения напрямую связано с  солнечной активностью. Поток радиоизлучений из галактик на частоте 100 МГц составляет по порядку величины Вт/м²/ МГц.

Интенсивность этих радиоизлучений изменяется с суточной периодичностью, что связано  с вращением Земли относительно источников излучений. Кроме того, радиоизлучения изменяются по интенсивности с периодичностью 27-28 дней, связанной с вращением Солнца, и, наконец, с 11-летней периодичностью солнечной активности.

3. Геомагнитное поле

Земля обладает магнитным полем, неоднородным по своей структуре и динамическим свойствам.

Геомагнитное поле состоит из постоянного и переменного полей. Переменное геомагнитное поле может изменяться – это спокойные и возмущенные вариации, амплитуды и фазы которых изменяются в течение суток и на протяжении года в зависимости от солнечной активности; это геомагнитные пульсации – электромагнитные волны очень низкой частоты, наблюдающиеся на поверхности Земли. Следовательно, магнитное поле Земли находится в непрестанном изменении, сложность которого отражают изменения различных параметров.

1.2.4 Электрическое поле Земли

В атмосфере Земли существует электрическое  поле (Е), направленное вертикально  к земной поверхности так, что  эта поверхность заряжена отрицательно, а верхние слои атмосферы –  положительно. Напряжённость этого  поля зависит от географической широты: она максимальна в средних  широтах, а к экватору и полюсам  убывает. С увеличением расстояния от поверхности Земли Е убывает  примерно по экспоненциальному закону (около 5 В/м на высоте 9 км).

Величина Е испытывает периодические  годовые и суточные изменения. Суточные изменения носят как общепланетарный, так и местный характер. Над различными по широте областями океана и в полярных областях суточное изменение Е происходит по единому универсальному времени и называется унитарной вариацией. Эта вариация связана с суммарной грозовой деятельностью по Земному шару, претерпевающей такие же суточные изменения. Над остальными областями суши суточное изменение Е связано ещё и с местной грозовой деятельностью и может значительно варьировать в зависимости от времени года.

3. Характеристика антропогенных источников ЭМП

 

Антропогенные источники ЭМП можно  разделить на следующие группы:

– системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии постоянного и переменного тока (0-3 кГц): электростанции, линии электропередачи (ВЛ), трансформаторные подстанции, системы электроснабжения, бытовые приборы

– транспорт на электроприводе (0-3 кГц) : железнодорожный транспорт и его инфраструктура, городской транспорт - метрополитен, троллейбусы, трамваи и т. п. – является относительно мощным источником магнитного поля в диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. Максимальные значения потока магнитной индукции В в пригородных "электричках" достигают 75 мкТл при среднем значении 20 мкТл.

– функциональные передатчики: радиовещательные станции низких частот (30 - 300 кГц), средних частот (0,3 - 3 МГц), высоких частот (3 - 30 МГц) и сверхвысоких частот (30 - 300 МГц); телевизионные передатчики; базовые станции систем подвижной (в т. ч. сотовой) радиосвязи; наземные станции космической связи; радиорелейные станции; радиолокационные станции и т. п. [5]

 

1. Системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии постоянного и переменного тока

1) Линии электропередачи.

Провода работающей линии электропередачи (ЛЭП) создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров.

Дальность распространение электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии - например, ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение - тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течении времени работы линии электропередачи.

Дальность распространения магнитного поля зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку  нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.

Границы санитарно-защитных зон для  линий электропередачи на действующих  линиях определяются по критерию напряженности  электрического поля - 1 кВ/м.

К размещению воздушных линий ультравысоких  напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются  дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых воздушных  линий электропередачи 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.