Воздействие ЭМИ на окружающую среду

Автор: Пользователь скрыл имя, 13 Сентября 2013 в 19:15, реферат

Краткое описание

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

Оглавление

Введение
1. Современное состояние проблемы электромагнитного загрязнения окружающей среды
1.1 Электромагнитное излучение
1.1.1 Радиоволны
1.1.2 Оптическое излучение
1.1.3 Жёсткое излучение
1.2 Характеристика естественных источников ЭМП
1.2.1 Радиоизлучения Солнца и галактик
1.2.2 Геомагнитное поле
1.2.3 Электрическое поле Земли
1.3 Характеристика антропогенных источников ЭМП
1.3. Системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии постоянного и переменного тока
1.3.2 Функциональные передатчики
1.4 Гипомагнитное поле
1.5 Биологические эффекты электромагнитного загрязнения окружающей среды
1.5.1 Электромагнитный смог
1.5.2 Возможные механизмы биологического действия
1.5.2.1 Воздействие электромагнитного излучения на химические реакции
1.5.2.2 Воздействие электромагнитного поля на клетку
1.5.2.3 Воздействие электромагнитного поля на ткани
1.5.2.4 Воздействие электромагнитного поля на микроорганизмы
1.5.2.5 Воздействие электромагнитного поля на растения
1.5.2.6 Воздействие электромагнитного поля на насекомых
1.5.2.7 Воздействие электромагнитного поля на птиц и млекопитающих
1.5.2.8 Воздействие электромагнитного поля на человека
1.5.3 Воздействие электромагнитного поля на водные экосистемы
1.5.4 Воздействие электромагнитного поля на почвенные экосистемы
2. Правовые основы и методы обеспечения природоохранного законодательства в области электромагнитного загрязнения
2.1 Зарубежный и российский опыт правового регулирования уровней электромагнитного излучения
2.1.1 Критерии экологического нормирования
2.1.2 Концепции экологического нормирования электромагнитного излучения
2.2. Основные нормативно-правовые документы, регулирующие нормирование ЭМП в России
3. Расчет зоны ограничения застройки вокруг базовой станции сотовых средств связи
Выводы
Список использованной литературы

Файлы: 1 файл

Введение ЭМИ.docx

— 166.42 Кб (Скачать)

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.

 
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.[11]

 
Геомагнитное  поле

Земля обладает магнитным  полем, неоднородным по своей структуре  и динамическим свойствам. По классификации  Б.М.Яновского[1], геомагнитное поле является суммой нескольких полей:

– Поля, создаваемого однородной намагниченностью земного шара.

– Поля, создаваемого неоднородностью  глубоких слоев земного шара, материкового поля.

– Поля, обусловленного различной  намагниченностью верхних частей коры, аномального поля.

– Поля, источник которого находится  вне Земли, внешнего поля.

– Поля вариаций, вызванного причинами, лежащими вне Земли.

Геомагнитное поле может  искажаться, при этом возникают аномалии:

– Материковые, площадь которых сопоставима с континентами.

– Региональные, занимающие площадь в десятки или сотни  квадратных километров.

– Локальные – возникают там, где магнитные породы залегают у поверхности Земли.

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. Вопрос о биологической  значимости геомагнитного поля дискуссионен. Исследования показали, что колебания функционально-динамических параметров живых организмов не случайны, а упорядочены. Сравнительный анализ обнаружил наличие синхронности и синфазности самых разнообразных проявлений жизнедеятельности в биосфере. [4]

 
1.2.4 Электрическое  поле Земли

В атмосфере Земли существует электрическое поле (ЕЗ), 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 ЕЗ убывает примерно по экспоненциальному закону (около 5 В/м на высоте 9 км).[9]

Величина ЕЗ 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  Ез 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 Ез связано ещё и с местной грозовой деятельностью и может значительно варьировать в зависимости от времени года. [13]

 
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 плотности 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]

 
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.[20]

2) Бытовые электроприборы.

Наиболее мощными следует  признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой "без инея", кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры, компьютеры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа.

Все ниже приведенные данные относятся к магнитному полю промышленной частоты 50 Гц.

Значения магнитного поля тесно связаны с мощностью  прибора - чем она выше, тем выше магнитное поле при его работе. Значения электрического поля промышленной частоты практически всех электробытовых приборов не превышают нескольких десятков В/м на расстоянии 0,5 м, что значительно меньше ПДУ 500 В/м.[20]

 
1.3.2 Функциональные  передатчики

1) Радары. Радиолокационные  системы работают на частотах  от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные  системы могут работать на  частотах до 100 ГГц. Создаваемый ими ЭМ-сигнал принципиально отличается от излучения иных источников. Связано это с тем, что периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости облучения. Временная прерывистость облучения обусловлена цикличностью работы радиолокатора на излучение. Время наработки в различных режимах работы радиотехнических средств может исчисляться от нескольких часов до суток. Так у метеорологических радиолокаторов с временной прерывистостью 30 мин - излучение, 30 мин - пауза суммарная наработка не превышает 12 ч, в то время как радиолокационные станции аэропортов в большинстве случаев работают круглосуточно. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости обычно составляет несколько градусов, а длительность облучения за период обзора составляет десятки миллисекунд.[21]

Радары метрологические  могут создавать на удалении 1 км ППЭ ~ 100 Вт/м2 за каждый цикл облучения. Радиолокационные станции аэропортов создают ППЭ ~ 0,5 Вт/м2 на расстоянии 60 м. Морское радиолокационное оборудование устанавливается на всех кораблях, обычно оно имеет мощность передатчика на порядок меньшую, чем у аэродромных радаров, поэтому в обычном режиме сканирование ППЭ, создаваемое на расстоянии нескольких метров, не превышает 10 Вт/м2.

Возрастание мощности радиолокаторов различного назначения и использование  остронаправленных антенн кругового  обзора приводит к значительному  увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона  и создает на местности зоны большой  протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные  условия отмечаются в жилых районах  городов, в черте которых размещаются  аэропорты: Иркутск, Сочи, Сыктывкар, Ростов-на-Дону и ряд других

2) Сотовая связь. Основными  элементами системы сотовой связи  являются базовые станции (БС) и мобильные радиотелефоны (МРТ). Базовые станции поддерживают  радиосвязь с мобильными радиотелефонами,  вследствие чего БС и МРТ  являются источниками электромагнитного  излучения в УВЧ диапазоне.

Важной особенностью системы  сотовой радиосвязи является весьма эффективное использование выделяемого  для работы системы радиочастотного  спектра (многократное использование  одних и тех же частот, применение различных методов доступа), что  делает возможным обеспечение телефонной связью значительного числа абонентов. В работе системы применяется  принцип деления некоторой территории на зоны, или "соты", радиусом обычно 0,5–10 километров.

Базовые станции поддерживают связь с находящимися в их зоне действия мобильными радиотелефонами  и работают в режиме приема и передачи сигнала. В зависимости от стандарта, БС излучают электромагнитную энергию  в диапазоне частот от 463 до 1880 МГц.[20]

БС являются видом передающих радиотехнических объектов, мощность излучения которых (загрузка) не является постоянной 24 часа в сутки. Загрузка определяется наличием владельцев сотовых  телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для  разговора, что, в свою очередь, коренным образом зависит от времени суток, места расположения БС, дня недели и др. В ночные часы загрузка БС практически  равна нулю.

Мобильный радиотелефон (МРТ) представляет собой малогабаритный приемопередатчик. В зависимости  от стандарта телефона, передача ведется  в диапазоне частот 453 – 1785 МГц. Мощность излучения МРТ является величиной  переменной, в значительной степени зависящей от состояния канала связи "мобильный радиотелефон – базовая станция", т. е. чем выше уровень сигнала БС в месте приема, тем меньше мощность излучения МРТ. Максимальная мощность находится в границах 0,125–1 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05 – 0,2 Вт.

Вопрос о воздействии  излучения МРТ на организм пользователя до сих пор остается открытым. Многочисленные исследования, проведенные учеными  разных стран, включая Россию, на биологических  объектах (в том числе, на добровольцах), привели к неоднозначным, иногда противоречащим друг другу, результатам. Неоспоримым остается лишь тот факт, что организм человека "откликается" на наличие излучения сотового телефона.[21]

3) Спутниковая связь. Системы  спутниковой связи состоят из  приемопередающей станции на  Земле и спутника, находящегося  на орбите. Диаграмма направленности  антенны станций спутниковой  связи имеет ярко выраженной  узконаправленный основной луч  - главный лепесток. Плотность потока  энергии (ППЭ) в главном лепестке  диаграммы направленности может  достигать нескольких сотен Вт/м2 вблизи антенны, создавая также значительные уровни поля на большом удалении. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км ППЭ равное 2,8 Вт/м2. Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.[9]

4) Теле- и радиостанции. Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для измерения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную энергию, генерируемую передатчиком.

Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно  условно разделить на две части.

Первая часть зоны - это  собственно территория ПРЦ, где размещены  все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Это  территория охраняется и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны - это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны.

Расположение ПРЦ может  быть различным, например, в Москве и московском регионе характерно размещение в непосредственной близости или среди жилой застройки. [21]

Высокие уровни ЭМП наблюдаются  на территориях, а нередко и за пределами размещения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты. Детальный анализ электромагнитной обстановки на территориях ПРЦ свидетельствует  о ее крайней сложности, связанной  с индивидуальным характером интенсивности  и распределения ЭМП для каждого  радиоцентра. В связи с этим специальные  исследования такого рода проводятся для каждого отдельного ПРЦ.

Информация о работе Воздействие ЭМИ на окружающую среду