Основы экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Физическая экология - это раздел экологии, который изучает взаимодействие физических полей на биосферу, устанавливает допускаемый уровни этого воздействия и предлагает методы защиты от вредного действия физических (энергетических) загрязнений окружающей среды.

2. Главным задачей и объектом внимания дисциплины является Человек, его жизнь и деятельность в чистой природной среде. Изучает воздействие шумов, вибраций, ЭМП, УФ, ИК, ЛИ, радиоактивности на организм человека. Физические (энергетические) загрязнения: 1)Механические (шумы, вибрации, инфразвук, ультразвук, гиперзвук); 2)Электростатические (магнитостатические); 3)Электромагнитные излучения (промышленные частоты, радиочастоты, СВЧ диапазон, миллиметровый диапазон, ИК-излучения (тепловое загрязнение), видимые излучения, УФ-излучения, рентгеновские и г-излучения). К первой группе относятся энергетические загрязнения, представляющие собой колебательно-волновое движение частиц упругой среды газовой, жидкой, твердой фаз. Ко второй и третьей группам относятся техногенные загрязнения, представляющие собой постоянные и переменные ЭМП различных длин волн, от промышленной частоты до электромагнитных колебаний очень высокой частоты, вплоть до рентгеновского и г-диапазонов.

3. В окружающей нас природе имеются источники, которые создают шумовой, электрический, электромагнитный и естественный фон Земли. К основным источникам создающим электромагнитный и шумовой фон относятся: солнце, магнитосфера, атмосфера и электричество. Шумы естественного происхождения имеют широкий спектр и различную интенсивность. Основным источником электромагнитного фона является солнце. На солнце протекают термоядерные реакции при давлении до 250 миллиардов атмосфер и температуре до 1,5*10⁸К. Такие параметры возникают в следствие собственной гравитации солнца, которые определяются массой солнца. Основной реакцией протекающей на солнце является синтез легких ядер водорода в ядра гелия. Энергия возникающая в результате этой реакции (термоядерный синтез) распределяется следующим образом: часть на поддержание температуры в ядре солнца, а другая часть преобразуется в коротковолновые излучения , которые излучаются во вселенную. В процентном соотношении по спектральному химическому анализу химический состав солнца определяется следующим соотношением: 90%-водород, 10%-гелий. Эффективная температура поверхности солнца составляет примерно 5770С. Солнце теряет часть своей массы за счет излучения. Роль солнечного излучения является определяющей для биосферы Земли, так как является основным источником экологически-чистой энергии и источником жизни на Земле. Кроме того электромагнитный фон окружающий нас есть результат воздействия солнечного ветра, который представляет собой поток электромагнитной энергии и поток загрязненных частиц, который взаимодействует с магнитным полем Земли. Изменение интенсивности солнечного ветра влияет на динамику нагрева верхней атмосферы. В результате чего у нас появляются полярные сияния, магнитные бури и другие биофизические процессы; при вспышках на солнце увеличивается ультрафиолетовое излучение и наблюдается всплески рентгеновского и радиоизлучения. При среднем расстоянии от Земли до солнца полное количество падающего излучения за время 60 сек. на площадь в один квадратный сантиметр составляет около 1,959 кал или 1367 Вт/м². Эта величина названа солнечной постоянной и колебание ее не превышает одного процента.

4. При среднем расстоянии от Земли до солнца полное количество падающего излучения за время 60 сек. на площадь в один квадратный сантиметр составляет около 1,959 кал или 1367 Вт/м². Эта величина названа солнечной постоянной и колебание ее не превышает одного процента. По этой величине можно судить о постоянстве солнечного излучения. Если эта величина увеличилась бы на 10%, то наша Земля превратилась бы в пустыню, а в случае уменьшения этой постоянной на 10% - Земля покрылась бы тонким слоем льда. При общей мощности солнца, равной примерно 3,83*10²⁶Вт, на Землю приходится около 2*10¹⁷Вт. Спектральная интенсивность солнечного излучения: максимум излучения солнца приходится на середину видимого диапазона, причем 95% энергии солнечного излучения приходится на диапазон волн от ближнего ультрафиолетового до ближнего (включительно) инфракрасного диапазона волн, включая весь видимый диапазон. Солнечно-земные связи - междисциплинарный раздел астрофизики и геофизики, рассматривающий воздействия Солнца на процессы и явления, происходящие на Земле, начиная с его роли в формировании общего теплового режима планеты и ее атмосферы и вплоть до влияния на них самых разнообразных проявлений солнечной активности. Важнейшие из них - солнечные вспышки, - внезапные плазменные взрывы на Солнце, начинающиеся обычно в его хромосфере и привносящие в Солнечную систему огромную дополнительную энергию. Солнечная активность изменяется каждые 11 лет. В период солнечной активности интенсивность рентгеновского излучения увеличивается в 2 раза в диапазоне длин волн от 300 до 100 Ангстрем. В диапазоне в 100-10 Ангстрем возрастает в 5 раз, а в диапазоне до 10 Ангстрем в 100 раз. В среднем энергия получаемая от солнца остается постоянной, что позволяет на Земле поддерживать стационарность теплового баланса.

5. Магнитосфера -- область пространства вокруг планеты или другого намагниченного небесного тела, которая образуется, когда поток заряженных частиц, например солнечного ветра, отклоняется от своей первоначальной траектории под воздействием внутреннего магнитного поля этого тела. Форму, структуру и размеры магнитосферы Земли определяют два главных фактора: 1) внутреннее магнитное поле Земли 2) солнечный ветер. Магнитосфера Земли обладает собственным полем, его напряженность на полюсах больше напряженности магнитного поля на экваторе. Энергия МЗ имеет достаточно большие значения, что определяется размерами Земли. МС и ионосфера Земли очень чувствительны к любым изменениям, которые происходят в потоке солнечного ветра. При появлении изменения в солнечном ветре появляются эховые возмущения в МЗ, по длительности могут достигать 1-2 часа. Механизм действия возмущений в МС имеет сложный характер и получил название суббури. При наложении во времени суббури превращаются в магнитные бури МЗ. При этом возникает диссипация энергии в МЗ, достигающая величины примерно 10¹¹Вт. Это сопровождается джоулевым выделением теплоты в ионосферных токах, внедрением в верхнюю атмосферу земли потоков заряженных и нейтральных частиц, приводящих к возникновению интенсивных полярных сияний на высотах 100-200 км. МЗ является источником радиоволн. МЗ обладает собственным магнитным моментом. Различают собственную МС (СМС), наведенную МС (НМС) и комбинированную (КМС). СМС обладает таким магнитным моментом (ММ), который обеспечивает уравновешивание динамического давления солнечного ветра за пределы ионосферы и, таким образом, образуется собственная магнитная область с силовыми линиями магнитного поля и свободная от солнечного ветра. НМС обладает незначительным магнитным полем и плотной ионосферой. При взаимодействии последней с солнечным ветром под действием Лоренцева электрического поля индуцируются электрические токи, которые создают магнитное поле и, таким образом, образуют НМС (таким НМС обладает Венера и кометы). КМС имеет собственное магнитное поле по величине соизмеримое с величиной наведенного магнитного поля (предполагается, что Марс обладает КМС).

6. Атмосфера и биосфера всегда подвержены воздействию электромагнитного, солнечного и космического излучения кроме того атмосфера и биосфера подвержены воздействию статического электричества. Электрические свойства атмосферы и происходящие в ней электрические явления изучает специальный раздел науки геофизика. Атмосфера Земли представляет собой воздушную среду, которая вращается вместе с Землей. Масса атмосферы в миллион раз меньше массы Земли. Химический состав воздуха вблизи поверхности Земли: азот-78%, кислород-21%, аргон-1%, углекислый газ-3,5*10^-2%, также неон, гелий, метан, криптон, водород. На высоте около 25км от Земли располагается озоновый слой, который предохраняет живые организмы от воздействия УФ-излучения. Начиная с высоты около 100 км, увеличивается доля легких газов, а на высотах более 200 км в основном массу составляют водород и гелий. Источниками атмосферного электричества в локальных областях являются извержения вулканов, торнадо, метели, пылевые бури, разбрызгивание морских волн и водопадов, облака, осадки, паровые и дымовые образования природного и техногенного происхождения. Молнии представляют собой искровой разряд между изолированными друг от друга частицами воздуха. Молнии бывают линейными, четочными, и шаровыми. Среди линейных различают «наземные» (ударяющие об Землю) и внутриоблачные. Средняя длина молниевых разрядов достигает нескольких километров. Внутриоблачные молнии могут достигать 50-150 км. При наземных молниях импульсное значение тока может достигать от 20 до 500 кА. Внутриоблачные молнии сопровождаются разрядами порядка 5-15 кА. При молниевых разрядах возникают значительные электромагнитные помехи в широком диапазоне частот. Четочные молнии состоят из светящихся «пятен-четок», разделенных темными промежутками. Шаровые молнии представляют собой светящиеся образования овальной формы с диаметром примерно 10-20 см. Удельная плотность шаровых молний примерно равна плотности воздуха, поэтому они «парят» в воздухе. Они чаще возникают в облаках, чем у поверхности Земли. Продолжительность жизни шаровой молнии составляет от нескольких до десятков секунд. Все виды молний имеют вредное, а иногда и опасное воздействие на различные объекты и человека. Огни Эльма. При напряженности электрического поля более 500-1000 В/м у поверхности Земли в атмосфере возникает свечение, впервые увиденное в районе выступающих острых частей собора Эльма и получившее название огни Эльма. При этих значениях электрического поля начинается электрический разряд с острых, вытянутых вверх конструкций и предметов (труб, куполов, мачт), который сопровождается характерным шумом. При дальнейшем увеличении электрического поля свечение усиливается с переходом в коронную форму. Проявление огней Эльма наиболее эффективно ночью в горах и на море. На очень высоких конструкциях, например, радио и телемачтах, ток короны может превышать 10 мА при напряжении 10⁶В. При этом возникают существенные радиопомехи.

7. Основным источником ионизации атмосферы являются космические лучи, радиоактивные вещества Земли и воздуха, УФ и корпускулярное излучение Солнца. Космические лучи действуют по всей толще атмосферы. Радиоактивные вещества, находящиеся в Земле, в основном ионизируют приземный слой атмосферы, и с высотой этот источник ионизации редко убывает. Радиоактивные вещества, находящиеся в воздухе, ионизируют атмосферу до высот, примерно в несколько километров. Ионизирующее действие УФ и корпускулярного излучений солнца проявляется в слоях верхней атмосферы. В атмосфере в основном текут токи проводимости, конвекционные токи и токи диффузии.

8. Под звуком понимаются волнообразно распространяющиеся колебания частиц упругой среды (твердое тело, жидкость, газ). В технике различают биологическое и физическое понятие звука. К биологическому понятию звука относят колебания или волны воспринимающиеся органами слуха человека. Органы слуха человека воспринимают слышимый диапазон звуковых волн, который лежит в диапазоне от 15 Гц до 20 кГц. Физическое понятие звука объединяет как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред (условно от 0 до 10¹³Гц). Колебания с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком. Колебания с частотой более 20 кГц называются ультразвуком. Диапазон частот 10⁹-10¹³ Гц - гиперзвук. Длина волны упругих колебаний в жидкостях должна быть больше удвоенного межатомного или межмолекулярного расстояния. Спектральная чувствительность человеческого уха: в диапазоне частот от 1 до 4 кГц человеческое ухо обладает наибольшей чувствительностью. Отличительной особенностью слухового аппарата человека является то, что он может выбирать звуковые колебания нужной тональности и с достаточно высокой точностью определять направление распространения звука.

9. Объективные акустические характеристики. Для описания колебательных процессов упругой среды применяются следующие характеристики. Для периодических колебаний - это скорость (V) распространения звука в упругой среде, которая связана с длиной волны и частотой (V=лf). Звуковая энергия (Е_зв) в общем виде состоит из кинетической энергии колеблющихся частиц и потенциальной энергии деформации. Плотность звуковой энергии - это звуковая энергия отнесенная к единице объема упругой среды (е_зв). Звуковое давление (p) - в упругой среде при наличии звуковых колебаний складывается из давления в невозмущенной среде и переменного дополнительного давления, возникающего в каждой точке среды в данный момент времени. Объемная скорость (v⁰) - определяется как произведение колебательной скорости и площади, которую за единицу времени пересекают все частицы из объема vS, то есть v⁰=vS. Интенсивность звука (J_зв) - определяется средней по времени энергией переносимой с звуковой волной в единицу времени, через единицу площади перпендикулярно направлению распространения звуковой волны. Сила звука является одной из основных характеристик определяющих параметры звуковой волны. Субъективное восприятие звука. Чувствительность человеческого уха различна к звукам разных колебаний. Поэтому восприятие звука хотя и зависит от интенсивности, но эта зависимость имеет сложный характер и не является однозначной. Слуховой аппрат человека реагирует на высоту звука, его интенсивность, тембр, который зависит от относительной интенсивности дополнительных колебаний более высокого порядка, чем основная частота, определяющая высоту звука. Субъективное восприятие звука определяется величинами, сопоставимыми в той или иной степени с объективными акустическими характеристиками.

10. Ударная волна представляет собой скачок уплотнения вещества, распространяющегося со сверхзвуковой скоростью и является тонкой переходной областью в среде, где происходит резкое увеличение плотности, давления, скорости вещества. Ударные волны возникают при взрывах, мощных электрических разрядах, сверхзвуковом движении тел и т.д. Распространение ударной волны, вызванной взрывом иди другим процессом, сопровождается звуковыми колебаниями большой амплитуды. Взрыв и ударная волна сопровождаются интенсивными звуковыми колебаниями, механическим движением тел, электромагнитными излучениями и другими видами энергий. Зона действия ударной волны является зоной повышенного риска и часто приводит к контузиям, необратимым нарушениям слухового аппарата, увечьям, ожогам.

11. Слышимые звуковые непериодические колебания с непрерывным спектром воспринимаются как шумы. Источники шума естественного происхождения. В реальной атмосфере вне зависимости от человека всегда присутствуют шумы естественного происхождения весьма с широким спектральным диапазоном от инфразвука с частотами 3*10^-3 Гц до ультразвука и гиперзвука. Примерами шумов естественного происхождения являются шумы морского прибоя, горного обвала, грозового разряда, извержения вулкана, ветра в лесу, пения птиц, голоса животных, шум низвергающегося водопада. Источниками инфразвуковых шумов могут быть различные метеорологические и географические явления, такие, как магнитные бури, полярные сияния, движения воздуха в кучевых и грозовых облаках, ураганы, землетрясения. В слышимой области частот под действием ветра всегда создается звуковой фон. Источники шума техногенного происхождения. К источникам шума техногенного происхождения относятся все применяемые в современной технике механизмы, оборудование и транспорт, которые создают значительное шумовое загрязнение окружающей среды. Техногенный шумовой фон создается источниками, находящимися в постройках, сооружениях, зданиях и на территории между ними. Примерами источников техногенного шумового загрязнения являются: рельсовый, водный, авиационный и колесный траспорт, техническое оборудование на промышленных и бытовых объектов, вентиляционные установки, санитарно-техническое оборудование, теплоэнергетические системы, электромеханические устройства, газотрубокомпрессоры и т.п. Классификация шумов по спектрально-временным характеристикам. По характеру спектра шумы делятся на широкополосные и тональные. Под широкополосными шумами понимаются шумы, имеющие непрерывный спектр шириной более октавы. Тональный шум харктеризуется тем, что в спектре присутствуют отдельные слышимые дискретные тона. По временным характеристикам шумы делятся на постоянные и непостоянные. Постоянные шумы в процессе измерений на временной характеристике шумомера «медленно» не изменяют уровень сигнала более 5 дБА. Непостоянные шумы в свою очередь делятся на импульсные, прерывистые и колеблющиеся во времени. Импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, длительностью 1с. Прерывистые шумы отличаются тем, что уровень звука изменяется на 5 дБА и более несколько раз за время измерения, причем длительность импульса больше, чем при импульсных шумах и в момент действия импульса его амплитуда остается постоянной, превышающей фон. Колеблющиеся во времени, отличающиеся тем, что уровень шума меняется со временем.

12. Шумы в особенности техногенного происхождения, вредно воздействуют на организм человека. Это вредное воздействие проявляется в специфическом поражении слухового аппарата и неспецифических изменениях других органов и систем человека. При воздействии на человека шумов имеют значение их уровень, характер, спектральный состав, продолжительность действия и индивидуальность чувствительности. При продолжительном воздействии интенсивных шумов могут быть вызваны значительные расстройства деятельности нервной и эндокринной систем, сосудистого тонуса, желудочно-кишечного тракта, прогрессирующая тугоухость. Вредное действие шумов также проявляется в нарушении функций вестибулярного аппарата, резком снижении производительности труда. При уровне звукового давления более 100 дБ на частотах 2-5 Гц происходит осязаемое движение барабанных перепонок, головная боль, затрудненной глотание. При превышении уровня 125-137 дБ на указанных частотах могут возникать вибрация грудной клетки, летаргия, чувство «падения». Инфразвук с частотами 15-20 Гц вызывает чувство страха. Производительный и бытовой шум вызывает усталость, раздражение, снижает трудоспособность, сосредоточенность, внимание. При длительном воздействии техногенных шумов возникает бессонница, расстройство органов пищеварения, нарушение вкусовых ощущений и зрения, появление повышенной нервозности, раздражительности. Нормирование шумов. Для оценки степени шумового загрязнения окружающей природной среды необходимо знать как реальный шумовой фон, так и допустимый уровень шумов. Для нормирования постоянного шума выбраны следующие параметры: уровень звукового давления L_p (дБ), в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63,125,250,500,1000,2000,4000,8000 Гц; уровень интенсивности звука L_J (дБА). В случае непостоянного шума нормируемыми параметрами выбраны: эквивалентный уровень звука L_Jэкв (дБА); максимальный уровень звука L_Jmax (дБА). Под эквивалентным уровнем звука непостоянного шума понимается уровень шума, у которого среднеквадратичные звуковые давления равны за определенный временной интервал. За максимальный уровень интенсивности звука принят уровень интенсивности звука, соответствующий максимальному показанию шумомера, в течение 1% от времени измерения.

13. Для правильного выбора методов защиты от шумов различных промышленных установок необходимо знать их шумовые характеристики в соответствии с ГОСТом. И другими нормативными данными. Вентилятор. Уровень звуковой мощности L_p в октавной полосе шума, создаваемого вентиляторной установкой в воздуховоде, вычисляется по формуле: L_p=K_ш+20*lgp_в+10*lgV-ДL₁+ДL₂+д-20. Где K_ш - критерий шумности, определяемый в зависимости от типа установки; p_в - полное давление, Па; V - объемный расход воздуха в вентиляторе, м³/с; ДL₁ - поправка для учета распределения звуковой мощности вентилятора по октавным полосам частот; ДL₂ - поправка для учета акустического влияния присоединения воздуховода к вентилятору; д - поправка, учитывающая режим работы вентилятора (от 0 до 4 дБ).

14. Источниками инфразвуковых шумов могут быть различные метеорологические и географические явления, такие, как магнитные бури, полярные сияния, движения воздуха в кучевых и грозовых облаках, ураганы, землетрясения. В слышимой области частот под действием ветра всегда создается звуковой фон. В природе при обтекании потоком воздуха различных тел (углов зданий, гребней морских волн) за счет отрыва вихрей образуются инфразвуковые колебания и слышимые низкие частоты. Примерами источников техногенного шумового загрязнения являются: рельсовый, водный, авиационный и колесный траспорт, техническое оборудование на промышленных и бытовых объектов, вентиляционные установки, санитарно-техническое оборудование, теплоэнергетические системы, электромеханические устройства, газотрубокомпрессоры и т.п. Вредное воздействие на человека оказывает инфразвук, который воспринимается слуховой и тактильной чувствительностью. При уровне звукового давления более 100 дБ на частотах 2-5 Гц происходит осязаемое движение барабанных перепонок, головная боль, затрудненной глотание. При превышении уровня 125-137 дБ на указанных частотах могут возникать вибрация грудной клетки, летаргия, чувство «падения». Инфразвук с частотами 15-20 Гц вызывает чувство страха. Производительный и бытовой шум вызывает усталость, раздражение, снижает трудоспособность, сосредоточенность, внимание. При длительном воздействии техногенных шумов возникает бессонница, расстройство органов пищеварения, нарушение вкусовых ощущений и зрения, появление повышенной нервозности, раздражительности.

15. Комплекс мероприятий снижения шумов. При разработке или выборе методов защиты окружающей среды от шумов принимается целый комплекс мероприятий, включающий: проведение необходимых акустических расчетов и измерений, их сравнение с нормированными и реальными шумовыми характеристиками; определение опасных и безопасных зон, разработка и применение звукопоглощающих устройств и конструкций; выбор соответствующего оборудования и оптимальных режимов работы; снижение коэффициента направленности шумового излучения относительно интересующей территории; выбор оптимальной зоны ориентации и оптимального расстояния от источника шума; проведение архитектурно-планировочных работ; организационно-технические мероприятия по профилактике в части своевременного ремонта и смазки оборудования; запрещение работы на устаревшем оборудовании, производящих повышенный уровень шума. Средства коллективной защиты от шума: архитектурно-планировочные, акустические, организационно-технические. Акустические делятся на звукоизоляцию (ограждения, кабины, пульты, кожухи, экраны), звукопоглощение (облицовка, штучные звукопоглотители), глушители (абсорбционные, реактивные, комбинированные). Коэффициенты отражения, поглощения, прохождения звука. Отношение интенсивности отраженной волны J_отр в интенсивности падающей волны J₀ называется коэффициентом отражения - К_отр=J_отр/J₀. Вместо интенсивности можно выбрать отношение соответствующих звуковых энергий (падающей и отраженной). За коэффициент поглощения принимается отношение - К_п=J_п/J₀, где J_п - интенсивность волны, поглощенная средой. За коэффициент прохождения (проницаемости) принимается отношение интенсивности на выходе среды J_пр к падающей интенсивности - К_пр=J_пр/J₀. Строгое определение этих коэффициентов представляет собой некоторые трудности, так как в реальных случаях не удается вычислить части отраженной, поглощенной энергии падающей звуковой волны. Реверберация. Под реверберацией понимается процесс постепенного затухания звуковой энергии в закрытых помещениях после прекращения работы звукового (шумового) источника. Любое помещение представляет собой колебательную систему с очень большим числом собственных частот. Каждое колебание, распространяющееся в замкнутом воздушном пространстве, характеризуется своим коэффициентом затухания, зависящим от поглощения звуковой энергии при многократном ее отражении от границ раздела. В связи с этим собственные колебания различных частот затухают не одновременно. Процесс реверберации оказывает большое влияние на акустику помещения, так как человеческое ухо воспринимает прямой звук на фоне ранее возбужденных собственных колебаний, спектр которых изменяется во времени вследствие постепенного затухания отдельных собственных гармоник. Время реверберации определяет качество акустического помещения. Оптимальные значения для реверберации лежат в пределах от нескольких десятых долей секунды до 1-3 с.Если время реверберации меньше этих значений, то звуки получаются глухими. При времени реверберации более 3 с, собственные колебания накладываются друг на друга и речь становится неразборчивой. В акустике различают также другие виды реверберации: донная - послезвучание исходного звука при его отражении и рассеянии от дна; поверхностная - отражение от поверхности взволнованной жидкости; объемная - послезвучание при отражении звукового сигнала от неоднородностей водной среды (рыб, биологических объектов).

16. Звукопоглощение - это процесс перехода части энергии звуковой волны в тепловую энергию. Звукопоглощение в непрерывных средах характеризуется уменьшением амплитуды, а на практике и изменением частоты. Дисперсия звукопоглощения. В общем виде звукопоглощение обладает дисперсией, то есть зависит от частоты, при увеличении частоты звукопоглощение увеличивается. Кроме перехода части звуковой энергии в тепловую, звуковая волна ослабляется за счет ее частичного проникновения через преграды (ограждения). Диффузный коэффициент звукопоглощения. Кроме частотной характеристики звукопоглощение зависит от угла падения плоских звуковых волн на границу раздела. На практике используется диффузный коэффициент звукопоглощения, который является усредненной величиной коэффициентов поглощения для разных направлений падения на поверхность материала. Применение звукопоглощения позволяет уменьшить уровень шума от источников, расположенных в этом или другом помещении. Звукопоглощающие материалы применяются как в объеме, где находится источник шума, так и в изолируемых помещениях. Виды звукопоглощающих материалов. К ним относятся материалы у которых коэффициент поглощения больше 0,3. В зависимости от механизма поглощения материалы делятся на несколько видов: 1)материалы, в которых поглощение осуществляется за счет вязкого трения в порах (волокнистые, пористые, базальтовые материалы); 2)материалы в которых помимо вязкого трения происходит релаксационные потери, связанные с деформацией нежесткого материала (войлок, древесноволокнистые материалы); 3)панельные материалы, звукопоглощение которых обусловлено деформацией всей поверхности (плотные шторы, фанерные щиты). Звукопоглощающие материалы не дают необходимого поглощения на всех частотах, поэтому применяются звукопоглощающие конструкции: 1)резонансные; 2)слоистые; 3)пирамидальные. Резонансные конструкции - активно поглощают энергию звуковой волны только на определенных частотах. На перфорированный лист наклеивается вместе с защитным слоем поглощающий материал, этот слой располагается на некотором расстоянии (воздушный зазор) от стены. Каждое отверстие представляет собой отдельный резонатор, в котором происходит взаимодействие между зазором и воздухом резонатора. Располагая один за другим несколько таких слоев на некотором расстоянии и изменяя число отверстий и их диаметр можно добиться звукопоглощения в широком диапазоне частот. Слоистые звукопоглотители - выполняются в виде нескольких слоев из звукопоглощающих материалов (таких как металлическая сетка, перфорированные листы фанеры). Материалы разделены между собой воздушными промежуткам. СЗП при правильно спроектированной конструкции позволяют поглотить до 90% звуковой волны. Толщина таких поглотителей должна составлять примерно половину наибольшей длины волны звукового поглотителя. Пирамидальные конструкции. Этот тип поглотителей представляет собой пирамидальные каркасы с вершинами направленными внутрь помещения. Решетчатые каркасы заполняются пористым материалом, который обертывается или обклеивается защитной стеклотканью. Способы и методы звукопоглощения. Звукопоглощающие материалы и конструкции используются не только в помещениях где имеется источник звука, но и в смежных помещениях. Внутренняя звукоизоляция с помощью различных способов или устройств называется акустической обработкой. В качестве акустической звукообработки может применяться облицовка стен или потолков, а в отдельных случаях и всего помещения. При небольшой высоте помещений, до 3-5 метров, наиболее эффективна облицовка потолка, при более высоких потолках как правило используется облицовка стен.

17. Под звукоизоляцией понимается процесс снижения уровня шума, проникающего через ограждение в помещение. Помещение А изолировано ограждением 2 от помещения Б, в котором находится источник шума 1. Акустический эффект при звукоизоляции обеспечивается процессом отражения звуковой волны от ограждения (препятствия). Как правило звукоизоляция часто применяется совместно со звукопоглощением (помещение В). Для изоляции источников шума на практике часто применяется звукоизолирующие кожухи 4. Методы звукоизоляции эффективнее методов звукопоглощения. К средствам звукоизоляции относятся ограждения, звукоизолирующие кожухи, и акустические экраны. Акустические экраны. Звукоизолирующие конструкции в виде акустических экранов применяются для снижения уровня шумов окружающей среде, создаваемых открыто установленными источниками шума на территории предприятий. Использование акустических экранов целесообразно в том случае, если уровень шума источника превышает более чем на 10 дБ уровня шумов, создаваемых другими источниками в рассматриваемой зоне. Эффективность акустического экрана рассчитывается с учетом размеров и формы конструкции экрана, свойств применяемых материалов, особенностей звукового поля в зоне акустической тени из-за дифракционных явлений. Звукоизолирующие поверхности экранов изготавливаются из металла, бетона, пластмассы. Поверхность со стороны падающего звукового поля облицовывается звукопоглощающим материалом. Для увеличения зоны акустической тени размеры экранов (ширина и высота) должны более чем в 3 раза превышать размеры установки, производящей шум.

18. Глушители шума или глушители - это устройства предназначенные для снижения уровня шума от источников аэродинамического происхождения. По принципу действия условно принято делить на абсорбционные, реактивные и комбинированные. Абсорбционные глушители основаны на поглощении звукового давления в звукопоглощающих материалах, широко используются в аэродинамических трубах, так как позволяют уменьшить звуковое давление в достаточно широком диапазоне частот. В реактивных глушителях используется явление отражения звуковой волны обратно к источнику шума с использованием отражателей и объемных резонаторов. Этот вид глушителей шума применяется в том случае , когда в спектре источника шума наблюдаются ярко выраженные дискретные составляющие (поршневые компрессоры, ДВС). Глушители этого типа устанавливают непосредственно в трубопроводах, поперечные размеры которых меньше длины волны заглушаемого звукового колебания. В комбинированных глушителях используется явление как отражения так и поглощения. Этот вид глушителей паразитных шумов представляет собой комбинацию абсорбционных и резонансных глушителей.

19. На территориях жилой и общественной застроек измерения шума проводятся в соответствии с ГОСТ 13337-78, в зависимости от вида шума используются различные методики измерения звукового давления, выбор мест измерения осуществляется с тем же ГОСТ 13337-78. Реверберационная камера. Для проведения различных акустических исследований и измерений служит РК, в которой звуковые колебания эффективно отражаются от всех ограждающих поверхностей. Основными измерениями, проводимыми в РК, являются: измерение звукопоглощающих свойств материалов; градуировка и исследование свойств микрофонов, шумомеров и другой акустической аппаратуры; исследование и измерение различных источников шума, звуковых полей устройств, приборов, машин; измерение мощности излучения громкоговорителей; исследование субъективных характеристик слуха; исследование и измерение звукоизолирующих свойств различных материалов при наличии двух камер с общим сообщающимся окном. Звуковая камера предназначена для проведения акустических измерений с имитацией неограниченного пространства. В отличие от РК звукомерная камера имеет внутреннюю поверхность, покрытую совершенным звукопоглощающим материалом с коэффициентом поглощения, близким к единице. Микрофоном называется приемник звука (шума), в котором происходит преобразование звукового колебания воздушной среды в электрический сигнал. По направленности микрофоны делятся на три вида: приемники давления, приемники градиентного давления и комбинированные приемники. Шумомер используется для объективных измерений уровня громкости шума (звука). Частотная характеристика шумомера и некоторые его другие параметры подобраны в соответствии со спектральной чувствительностью человеческого уха. Учитывая особенности слухового аппарата к восприятию звука разных частот и разной громкости, шумомеры снабжаются тремя комплектами фильтров, с помощью которых можно обеспечить требуемую форму частотной характеристики на трех уровнях громкости.

20. Вибрация - это механические упругие колебания распространяющиеся по грунту, фундаменту и оказывающие влияние (воздействие) на различные сооружения, здания в виде структурного шума. Основными источниками вибраций являются рельсовый транспорт (трамвай, метрополитен, железная дорога), различные технологические установки (компрессоры, двигатели), кузнечно-прессовое оборудование, строительная техника (молоты, пневмовибрационная техника), системы отопления и водопровода, насосные станции. Вибрации делятся на вредные и полезные. Вредные вибрации создают не только шумовые загрязнения окружающей среды, неблагоприятно воздействуя на человеческий организм, но и представляют определенную опасность для различных инженерных сооружений, вызывая в ряде случаев их разрушение. Полезные вибрации используются в ряде технологических процессов (виброуплотнение бетона, вибровакуумные установки), но и в этом случае необходимо применение соответствующих мер защиты. Зона действия вибраций определяется величиной их затухания в упругой среде (грунте) и в среднем эта величина составляет примерно 1 дБ/м. При уровне параметров вибрации 70 дБ, например, создаваемых рельсовым транспортом, примерно на расстоянии 70 м от источника, эта вибрация практически исчезает. Для кузнечно-прессового оборудования зона действия вибраций может достигать 200 м. Виброгашение - этот метод снижения вибраций заключается в увеличении массы и жесткости конструкции путем объединения механизма с фундаментом, опорной плитой или виброгасящими основаниями. Устройства виброгашения и их установка требуют в ряде случаев, например для молотов, больших затрат и громоздких конструкций, превышающих стоимость самих механизмов. Виброизоляция - этот метод снижения вибраций заключается в установке различного оборудования не на фундаменте, а на виброизолирующих опорах. Такой способ размещения оборудования оказывается проще и дешевле метода виброгашения и позволяет получить любую степень виброизоляции. Можно применять совместно с методом виброгашения. В качестве виброизоляторов используют различные материалы и устройства: резиновые и пластмассовые прокладки; листовые рессоры; одиночные и составные цилиндрические рессоры; комбинированные виброизоляторы (пружинно-рессорные, пружинно-резиновые, пружинно-платсмассовые); пневматические виброизоляторы (с использованием воздушных подушек). Вибродемпфирование - механизм снижения вибраций за счет вибродемпфирования состоит в увеличении активных потерь колебательных систем. Практически вибродемпфированиереализуется в механизмах с большими динамическими нагрузками с использованием материалов с большим внутренним трением. Большим внутренним трением обладают сплавы цветных металлов, чугуны с малым содержанием углерода и кремния. Большой эффект при вибродемпфировании достигается при нанесении специальных покрытий на магистрали, по которым распространяются структурные колебания (трубопроводам, воздуховодам). Голографический метод анализа вибраций. Большими возможностями при исследовании разнообразных видов вибраций различных машин и механизмов, деформаций поверхностей, напряженных состояний деталей машин со сложной формой поверхности, поверхностных волн, дефектоскопии обладают голографические методы. Особое место занимает голография в виброметрии для изучения вибраций акустичеких преобразователей, ультразвуковых излучателей, вибростендов. Этот метод представляет собой безлинзовую трехмерную фотографию. Голограмма в отличие от обычной фотографии, фиксирует не только амплитуду световой волны, но и фазу. За счет этого голограмма создает истинное трехмерное изображение оригинала. Голографический процесс состоит их двух стадий: запись на фотопленке интерференционной картины, созданной сложением двух световых волн; восстановление изображения с помощью световой волны, использованной при записи. Биологическое воздействие вибрации. Воздействие вибрации на организм зависит от формы вибрации и ее направления. Разделяют общкю и локальную вибрации. Общая вибрация воздействует на весь организм, как правило это вибрация от транспорта или строительных работ. Локальная вибрация воздействует на отдельные части тела. Вибрация в диапазоне от 50 до 250 Гц отрицательно действует на сердечно сосудистую и нервную системы организма, сто проявляется в виде боли в суставах и сосудах.

21. Защита от вибраций осуществляется как в источнике возникновения вибрации, так и на пути их распространения. При борьбе с вибрациями предпочтение должно отдаваться конструкциям с большой жесткостью, малыми габаритами и с малыми динамическими нагрузками. Для уменьшения вибраций в источнике возникновения необходимо осуществить оптимальный выбор режимов работы, т.е. узлы, устройства должны работать при режимах не совпадающих с резонансными явлениями. Для того чтобы собственные частоты не совпадали с резонансными, как правило изменяют массу, либо жесткость, либо линейные размеры вращающихся элементов. Для понижения уровня вибрации распространяющихся в упругих средах применяют виброгашение, виброизоляцию, вибродемпфирование. Виброгашение - этот метод снижения вибраций заключается в увеличении массы и жесткости конструкции путем объединения механизма с фундаментом, опорной плитой или виброгасящими основаниями. Устройства виброгашения и их установка требуют в ряде случаев, например для молотов, больших затрат и громоздких конструкций, превышающих стоимость самих механизмов. Виброизоляция - этот метод снижения вибраций заключается в установке различного оборудования не на фундаменте, а на виброизолирующих опорах. Такой способ размещения оборудования оказывается проще и дешевле метода виброгашения и позволяет получить любую степень виброизоляции. Можно применять совместно с методом виброгашения. В качестве виброизоляторов используют различные материалы и устройства: резиновые и пластмассовые прокладки; листовые рессоры; одиночные и составные цилиндрические рессоры; комбинированные виброизоляторы (пружинно-рессорные, пружинно-резиновые, пружинно-платсмассовые); пневматические виброизоляторы (с использованием воздушных подушек). Вибродемпфирование - механизм снижения вибраций за счет вибродемпфирования состоит в увеличении активных потерь колебательных систем. Практически вибродемпфированиереализуется в механизмах с большими динамическими нагрузками с использованием материалов с большим внутренним трением. Большим внутренним трением обладают сплавы цветных металлов, чугуны с малым содержанием углерода и кремния. Большой эффект при вибродемпфировании достигается при нанесении специальных покрытий на магистрали, по которым распространяются структурные колебания (трубопроводам, воздуховодам). Голографический метод анализа вибраций. Большими возможностями при исследовании разнообразных видов вибраций различных машин и механизмов, деформаций поверхностей, напряженных состояний деталей машин со сложной формой поверхности, поверхностных волн, дефектоскопии обладают голографические методы. Особое место занимает голография в виброметрии для изучения вибраций акустичеких преобразователей, ультразвуковых излучателей, вибростендов. Этот метод представляет собой безлинзовую трехмерную фотографию. Голограмма в отличие от обычной фотографии, фиксирует не только амплитуду световой волны, но и фазу. За счет этого голограмма создает истинное трехмерное изображение оригинала. Голографический процесс состоит их двух стадий: запись на фотопленке интерференционной картины, созданной сложением двух световых волн; восстановление изображения с помощью световой волны, использованной при записи. Биологическое воздействие вибрации. Воздействие вибрации на организм зависит от формы вибрации и ее направления. Разделяют общкю и локальную вибрации. Общая вибрация воздействует на весь организм, как правило это вибрация от транспорта или строительных работ. Локальная вибрация воздействует на отдельные части тела. Вибрация в диапазоне от 50 до 250 Гц отрицательно действует на сердечно сосудистую и нервную системы организма, сто проявляется в виде боли в суставах и сосудах.

22. Земля с момента своего существования подвергалась воздействию ЭМИ солнца и космоса. В процессе этого воздействия происходят сложные, взаимосвязанные явления в магнитосфере и атмосфере Земли, влияющие самым непосредственным образом на живые организмы биосферы и среду обитания. К антропогенным источникам ЭМП относят: телевидение и радиолокационные станции, радиотехнические объекты, технологическое оборудование, лазерные и рентгеновские установки, ядерные реакторы. Влияние ЭМП на человека и окружающую среду зависит от диапазона частот, энергии или мощности излучения, режима работы источника ЭМП, направленности ЭМП и биологического действия. ЭМИ изменяется в широком диапазоне от сверхдлинных волн (длиной до нескольких тысяч метров и более) до коротковолнового г-излучения (с длиной волны менее 10^-12см). Установлено, что радиоволны, свет, ИК-излучение, УФ-излучение, рентгеновские лучи, г-излучения являются волнами одной ЭМ природы, отличающиеся только длиной волны. Биологическое воздействие ЭМП. К группам риска под воздействием ЭМП относят детей, беременных женщин, людей с заболеваниями ЦНС, сердечнососудистой системы. Взаимодействие физических полей с биосферой рассматривается с точки зрения солнечно-земных связей, источником этих связей являются процессы протекающие на солнце. ЭМ и корпускулярные излучения солнца взаимодействуют с магнитосферой Земли и оказывают взаимодействие на атмо-лито-гидросферу. Учеными выяснена взаимосвязь солнечной активности с чередованием засух, наводнений, землетрясений и неблагоприятных периодов для здоровья человека. Взаимодействие ЭМП с биологическими объектами зависит от частоты измерения, длины волны, скорости распространения волны и от поляризации волны, кроме того зависит от физических и биохимических свойств среды распространения так и свойств самого объекта. Живые клетки организма сами являются источниками ЭМ колебаний, и они изменяются в широком диапазоне частот, поэтому взаимодействие ЭМ колебаний биологического объекта и ЭМП может быть как полезным так и вредным. При анализе взаимодействия ЭМП с биологическим объектом выделяют две основные группы: ионизирующие излучения и неионизирующие излучения. К ионизирующим относят: УФ-излучение, рентгеновское излучение и г-излучение. При ионизирующем излучении квант энергии достаточен для разрыва межмолекулярных связей и для ионизации атома. К неионизирующему излучению относят: волны СВЧ, миллиметровые волны, субмиллиметровые. Для неионизирующего излучения кванта энергии недостаточно для ионизации атома, в данном случае происходит поглощение ЭМ энергии и переход его в биотоки, так как у нас неионизирующее излучение изменяется в широком диапазоне, то возможны случаи когда происходит так называемое информационное воздействие, когда излучение низкой интенсивности не вызывает нагревания ткани, но оказывает полезное воздействие на объект, заключающееся в увеличении скорости формирования условных рефлексов или энергетического обмена.

23. Энергетическое воздействие. Этот воздействия заключается в переходе поглощенной ЭМ волны в тепло биоткани. Примером энергетического воздействия ЭМП на биологический объект является гипертермия - полезное использование ЭМП для лечения. В онкологических клиниках используют СВЧ-гипертермию. Сфокусированное излучение на одной частоте локально нагревают опухоль до 42-45С, что является дополнительным лечебным фактором наряду с химиотерапией. Вредны для организма интенсивные ЭМП в любом диапазоне частот с плотностью мощности, превышающей десятки милливатт на 1 см² облучаемой площади. Информационное воздействие. К такому виду воздействия ЭМП на биологический объект относится случай, когда падающее излучение низкой интенсивности не вызывает нагрева ткани, но полезный эффект оказывается значительным. При этом говорят об информационном или управляющем действии ЭМП. При информационном характере действия ЭМП изменяются характер и скорость передачи информации внутри организма, процесс формирования условных рефлексов, количество ключевых ферментов энергетического обмена. Такими свойствами обладают миллиметровые волны малой интенсивности, равной долям или единицам милливатт на 1 см² облучаемой ткани.

24. Действие ЭМИ СВЧ и миллиметрового диапазонов на биологические объекты. Интерес к этому диапазону длин волн объясняется тем, что живые организмы не адаптированы к этим волнам, так как они сильно поглощаются верхними слоями атмосферы. Живые организмы не имеют естественных механизмов приспособления к колебаниям заметной интенсивности этих волн при внешнем воздействии. В какой-то степени они могли адаптироваться к собственным аналогичным колебаниям. Энергетическая оценка показывает, что миллиметровые волны могут оказывать влияние на живую клетку только при многоквантовых процессах, когда несколько когерентных квантов одновременно воздействуют на биологический объект. При взаимодействии излучения с биологическими объектами возникают резонансные эффекты. Эти процессы имеют частотно-зависимый характер и воздействуют на единую информационно-управляющую систему биосистемы. Современная концепция действия миллиметровых волн на биологический объект заключается в следующем: взаимодействие излучения с поверхностными клеточными мембранами; взаимодействие СВЧ поля с зарядами белковых молекул, совершающими колебания на собственных резонансных частотах; возникновение в мембране СВЧ поля акустоэлектрического происхождения; мембраны создают синхронизирующие, фазирующие СВЧ поля, воздействующие на белковые молекулы; синхронизация и когерентное сложение колебаний белков передается колебаниями в мембране с последующим излучением энергии в межклеточное пространство. Изучение механизмов действия ЭМП на биологические объекты в настоящее время находится на стыке различных направлений: физики, биологии, медицины, биофизики, радиоэлектроники, экологии и т.д.

25. Способ защиты расстояние и временем. Этот способ защиты окружающей среды от воздействия ЭМП является основным, включающим в себя как технические, так и организационные мероприятия. При размещении на служебных территориях радиотехнических сооружений и объектов с целью получения уровней воздействия ЭМП, не превышающих предельно-допустимый уровень (ПДУ), учитывают: мощность и диапазон частот источника ЭМП; конструктивные особенности, диаграмму направленности и высоту размещения антенны излучателя; рельеф местности; оптимальный режим работы источника ЭМП; этажность и особенность застройки. При сооружении РТО в случае необходимости создают санитарно-защитную зону и зону ограничения застройки в соответствии с Санитарными нормами №245-71. В пределах санитарно-защитной зоны запрещается размещать жилые здания, стоянки и остановки транспорта, устраивать места отдыха, спортивыне и игровые площадки. Способ экранирования ЭМП. Этот способ защиты ЭМ излучений использует процессы отражения и поглощения ЭМ волн. При испытаниях технологического, радиотехнического и СВЧ оборудования часто используют полностью экранированный помещения, стены и потолок которых покрыт металлическим листом, облицованным поглощающими материалами. Такая экранировка полностью исключает ЭМ волн в окружающую среду. Обслуживающий персонал при этом пользуется индивидуальными средствами защиты. На открытых территориях, расположенных в зонах с повышенными уровнями ЭМП, применяются экранирующие устройства в виде железобетонных заборов, экранирующих сеток, высоких деревьев и т.д. С этой целью для снижения уровня ЭМП промышленных источников используются стандартизованные средства в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84. Нормирование ЭМП. В нашей стране разработаны и приняты Санитарные нормы, являющиеся по ряду параметров самыми жесткими в мире. В качестве ПДУ облучения населения принимаются такие значения ЭМП, которые при ежедневном облучении в свойственных для данного источника излучения режимах не вызывают у населения без ограничения пола, и возраста заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в период облучения или в отдаленные сроки после его прекращения. Основной критерий безопасности для населения установлен Минздравом РФ и составляет не более 500В/м при частоте 50 Гц в местах постоянного пребывания людей. Магнитные поля в России не нормируются. Нормированию подлежат не только зоны около РТО, а также вся бытовая и компьютерная техника, которая является техногенным источником ЭМП.