Материал: Основы экологической безопасности и эксплуатации зданий, сооружений и инженерных систем. Скрыпник А.И., Яременко С.А

2.4. Шумовые, электромагнитные и радиационные загрязнители,

влияние запахов

Физические загрязнители, как и химические, оказывают как непосредственное, так и отдаленное по времени влияние на здоровье городского населения. Степень их влияния зависит от интенсивности и длительности воздействия, отклика организма человека на раздражения.

Механические и аэродинамические колебания в промышленных процессах передаются в атмосферную среду в виде упругих звуковых волн с частотами от 4 до 20000 Гц, характеризующихся интенсивностью звука I, Вт/м², и звуковым давлением Р, Па. Мощность воздействия L, дБ по шкале А, определяется зависимостью

L = 10lg(I/I_o) = 20 lg(P/P_o) , (4)

где I_o = 1∙10 ^{– 12}Вт/м², Р_о = 2∙10 ^-5Па – пороги ощущения звука. К примеру, шум листвы леса равен 10-20 дБА. Шум менее 250 Гц считается низкочастотным, 250-2000 Гц ‑ среднечастотным, более 2000 Гц – высокочастотный. Нормируется шум в 8-октановых полосах при частотах, Гц: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000.

Шум оказывает вредное воздействие на нервную систему человека: возникает утомляемость, бессонница, гипертоническая болезнь. Предельно допускаемый уровень звука у стен зданий, где находятся люди, равен 70 дБА, в помещениях ‑ 55 дБА.

Важным показателем является шумовая экспозиция Е , как и для химических веществ, при продолжительности воздействия Т, час, равной

Т = 80/(L – 85), (5)

Е = (Т/40)∙10 ^{(L -70)}. (6)

В табл. 2.7 приведены значения шумовых экспозиций Е [9].

Проникающая с улицы в помещение интенсивность шума делится на 3 категории:

- не мешающая сну человека и пассивному его отдыху – 45 дБА,

- не нарушающая бодрствование – 55 дБА,

- болевое ощущение – 90 дБА.

Таблица 2.7

Соотношения между экспозицией и эквивалентным уровнем шума представлены в табл. 2.8.

Таблица 2.8

Частота звука 4-7 Гц (инфразвук) для внутренних органов, 8 Гц (инфразвук) для биотоков, 20-30 Гц для головы, 60-90 Гц для глаз и 110-150 Гц для органов пищеварения может привести к нервным расстройствам, влиянию на зрение, травмам почек, вестибулярного аппарата и т.д.

Звук с частотой колебаний 10 ГГц – 1МГц (10⁹ - 10⁶) Гц называется высокочастотным, он быстро затухает в воздухе, хорошо проникает во внутренние органы человека, преобразуясь в тепловую энергию. Он расщепляет молекулу воды на ионы ОН и Н, вызывая процессы окисления. От его действия нарушается капиллярное кровообращение, происходит кровоизлияние.

Окно с двойным переплетом и толщиной стекла 4-5 мм снижает городской шум на 35 дБА, при открытой форточке снижается шум только на 10 дБА.

Деревья с кустарниками могут снизить шум на 20-40 % при многорядной посадке, однорядная посадка малоэффективна, она снижает шум только до 3 дБА.

Эффективный метод борьбы с шумами - звукоизоляция за счет звукопоглощения строительными конструкциями при переходе колебательной энергии звука в теплоту от трения о звукоизолирующую поверхность.

Защита от транспортного шума обеспечивается разрывом между зданиями и дорогой. Для 4-й категории дороги (интенсивность до 100 авт./час) расстояние должно быть 90 – 170 м, 3 –й категории (до 400 авт./час) 320 – 580 м, 2-й категории (до 800 авт./час) - 800 – 1050 м, 1-й категории (до 2000 авт./час) 1800 – 2000 м.

Расстояние от дороги общегородского значения до жилой застройки должно быть не менее 22 – 30 м [27].

Напряженность электромагнитных полей (ЭМП) значительна вблизи линий электропередач, средств радиосвязи, радиолокации. ЭМП воздействует на центральную нервную, эндокринную и сердечно-сосудистую системы, вызывая болезни Паркинсона, рака, угнетение половой функции. Электромагнитные волны разделяются: инфранизкие с частотой f = (0,003 – 0,3) Гц и длиной волны до λ = 10⁶ км, ультракороткие с f = 300 – 30 МГц и λ = (10 – 100) м, сверхвысокие с f = (30 – 300) ГГц и λ = (1 – 10) мм [27].

Установлены санитарные разрывы от высоковольтных линий электропередачи при превышении напряженности электрического поля более 1 кВ/м: при напряжении 330 кВ расстояние 20 м, 500 кВ – 30 м, 750 кВ – 40 м, 1150 кВ – 55 м.

При плотности электромагнитного поля (ЭМП) 0,1 Вт/м² допустимое время воздействия на человека до 8 часов, до 1 Вт/м² – до 2-х часов, до 10 Вт/м² – не более 20 мин. При напряженности поля 10 кВ/м допустимое время воздействия не более 180 мин, при 25 кВ/м – не более 5 мин.

При использовании синтетической одежды возникает электростатический потенциал до 500 В (например, из полиэтилена, полипропилена и др.).

К радиоактивным излучениям относятся: альфа-, бета- и гамма-излучение, рентгеновское излучение. Под их влиянием происходит разрыв молекулярных связей в организме человека и образование новых. Нормальная клетка может перерождаться в злокачественную с образованием опухолей, наследственной болезни, возникновением бесплодия [8].

Показателями интенсивности излучения и поглощения являются:

- Беккерель (Бк) – за 1 секунду происходит спонтанный переход из энергетического состояния радионуклида;

- объемная активность нуклида, 1Бк/м³;

- доза радиации – Зиверт (Зв) , 1 Зв = 1Дж/кг = 100 бэр,

- бэр – биологический эквивалент рентгена, 1бэр = 0,01Дж/кг,

- Кюри (Ки) = 3,7∙10¹⁰ Бк,

- Грей (Гй) – доза поглощения радиации, 1Гй = 1Дж/кг = 100 рад.

Однократное воздействие дозы в 50 бэр или многократное облучение с интенсивностью 15 бэр в год не вызывают лучевых поражений. Средняя годовая доза облучения составляет 0,4 – 0,5 бэр. За 70 лет жизни человек получает около 35 бэр, при этом 1/3 от выделения из почвы и строительных материалов, 1/3 от других природных источников и 1/3 от медицинских обследований.

В земной коре находится уран 3 г/т, радиоактивный калий - до 3 мг/т, торий 10 г/т, радий до 40 г/т. При их распаде годовая доза составляет от 50 до 130 мбэр. Из недр Земли выделяются различные газы. В Древнем Китае перед началом строительства дома выявлялись места с выделением "зубов дракона", в России такие места называли "водяными жилами". В таких зонах отмечалось увеличение в два раза частоты заболеваний ишемической болезнью, раком (по данным исследований в С.Петербурге в 1998 г.).

Космическое облучение составляет 30 – 80 мбэр/год.

Радиоактивность используемых пищевых продуктов, считающихся экологически чистыми, составляет 15 – 20 мбэр/год.

Радиационный фон на территории России составляет около 1000 мкЗв.

В США установлено, что заболевшие раком необлученные люди составляют 0,25 %, облученные 0,35 %. Вместе с этим необлученные лица, но курящие и употребляющие алкоголь 1 - 4 раза в неделю в 3 раза чаще заболевают раком.

Установлено, что источником радиации является также радон – продукт естественного распада изотопа ²³⁸U.

В среднем, по данным США, поступление радона в жилые дома составляет 200 мбэр/год [25, 26]. Выделяется радон строительными материалами: мергелем, известняком, гранитом, мрамором. Норма по радону - 0,1 бэр/год, норма его содержания в воздухе - 100 Бк/м³.Он накапливается преимущественно в подвальных помещениях зданий от выделения из глин, щебня, гранитных плит.

В соответствии с ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные» определение удельной эффективной активности радионуклидов» допустимой предельной нормой радиоактивности строительных материалов является величина А_эф ≤ 370 Бк/кг. Не допускается нахождение людей в помещении при А_эф ≥ 400 Бк/м³, допустимая величина не более 100 Бк/м³.

Содержание радионуклидов, Бк/кг, в строительных материалах: глина ‑ 48, гравий ‑ 28, цемент ‑ 41, песок ‑ 9,6, кирпич силикатный ‑ 14, гипс ‑ 9, ячеистый бетон ‑ 55, керамзитобетон ‑ 22, керамический кирпич ‑ 100. Имеются глины в Курской и Ульяновской областях со значениями А_эф > 370 Бк/кг.

Неприятно пахнущий запах – воспринимаемая форма загрязнения воздуха, ощущаемая органами обоняния человека. Вещества, обладающие запахом, называются одорантами.

Интенсивность запаха имеет логарифмическую зависимость от концентрации паров вещества в воздухе. Сильный запах имеется при показателе интенсивности 3, умеренный – 2, слабый – 1, пороговый ощущения – 0,2 при 50% -м распознавании. Интенсивность запаха определяется тренированными наблюдателями путем разбавления концентрации воздухом. Так, интенсивность 2,12 продуктов горения отходов определена при отношении расхода продуктов сгорания, м³/с, к расходу воздуха, м³/с, равном 0,0026, а при отношении 0,0001 интенсивность равна 0,41.

Для этих веществ установлены пороговые концентрации. Для некоторых веществ они приведены в табл. 2.9.

Таблица 2.9

Глава 3. Состав водной среды города, влияние антропогенной деятельности

В древности воду называли "великим маховиком жизни", поскольку она существует во всех веществах планеты, формирует наземные ландшафты, аккумулирует солнечную энергию, определяет глобальный климат. Все живое на Земле содержит воду. У мужчин до 50 лет тело состоит из 61 % воды, у женщин ‑ из 54 %. Кровь человека содержит 79 % воды, мозг ‑ 85 %, кости ‑ 25 %, мышцы ‑ 75 %. За всю жизнь человек выпивает (50 – 77) м³ воды, за сутки он теряет (2 – 2,5) л воды. При расходовании до 8 % влаги от веса тела человек впадает в полуобморочное состояние, при дефиците 10 – 12 % наступает смерть [14].

Вода в капиллярах поднимается вверх вопреки силе притяжения Земли или гравитации. В крупном песке вода поднимается на высоту 2 м, в глине - на 12 м. Продолжительность подъема до 5 – 10 суток для крупных капилляров. В связи с высокой теплоемкостью воды водоем в 5 раз медленнее прогревается, чем песчаная почва и во столько же раз сохраняет теплоту [12, 15]. Серебряная вода подавляет размножение бактерий (факт был известен еще 2,5 тыс. лет назад персидскому царю Киру). Намагниченная вода сокращает затвердение бетона с 28 до 7 дней, ускоряет растворение веществ. В дождевой воде кислорода в 2 раза больше, а углекислого газа в 33 раза, чем в воздухе.

По составу изотопов, т.е. молекул ¹Н₂¹⁶О, ²Н₂¹⁶О, ¹Н₂¹⁸О, вода имеет 36 разновидностей. В их числе, так называемая легкая вода, тяжелая водородная, тяжелая кислородная, дейтерий, живая и мертвая вода.

В городе на одного человека приходится 200 – 300 л воды в сутки. Водоснабжение обеспечивается на 78 % от поверхностных водоемов и на 32 % от подземных водоносных горизонтов. На питьевые нужды используется подземная вода на 76 % и 24 % поверхностная.

Чистой воды в природе не бывает, в ней содержатся минеральные и органические вещества. Чистая дистиллированная вода безжизненна. Осадки над сушей не превышают 21 % относительно их общего количества [14].

Талая вода лучше усваивается живыми организмами в сравнении с водой при средней температуре окружающей среды.

Пресной воды на Земле 4,12 % относительно общей воды и при этом ¾ её труднодоступны для использования. В пресной воде минерализация составляет до 1 г/л, в морской воде от 3 до 35 г/л, в подземной воде содержание солей доходит до 15 % от её массы.

Содержание минеральных ионов в воде определяет её соленость, г/кг или промилле ^о/_оо, т.е. 1/10 части процента. Жесткость определяется содержанием ионов кальция и магния. Считается, что при солености менее 0,5 ^о/_оо – вода пресная, 0,5 – 30 ^о/_оо – вода солоноватая, > 40 ^о/_оо – пересоленная. Например, вода в Черном море имеет соленость 18 ^о/_оо, Каспийского моря - 13 ^о/_оо. Содержание солей магния и натрия придает воде запах малины или фиалки. Такую соль получали из воды Малинового озера возле г. Астрахани, которую доставляли в Санкт-Петербург в царский двор.

Вода с водородным показателем рН = 3,4 – 6,95 называется кислой, рН = 6,96 – 7,3 нейтральной, более 7,3 щелочной [14].

Как подземные, так и поверхностные воды содержат различные примеси в виде суспензий и эмульсий. Качество воды определяется концентрацией примесей.

Физические и санитарные показатели качества воды:

- допустимая концентрация взвешенных веществ – не более 0,25 мг/л с размером частиц до 10 ^-3 – 10 ^-5 см;

- цветность (окраска) – по установленной шкале,

- запах и вкус определяются по пятибалльной шкале: 0 - никакой, 1 - очень слабый, 2 - слабый, 3 - заметный, 4 - отчетливый, 5 - очень сильный.

Химические показатели определяются содержанием ионов, растворенных газов, биогенных газов, микроэлементов и органических веществ.

Содержатся: анионы гидрокарбонатов ^-НСО₃, CO₃^2-, сульфаты SO₄^2-, хлор Cl^-, гидрокремний HSiO₃^- и катионы Na⁺,Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Fe²⁺. В воде растворяются газы кислорода, углекислого газа, сероводорода, метана и др.