Антропогенные воздействия на биосферу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Антропогенные воздействия на биосферу

1. Значение леса в природе и жизни человека

электромагнитный биосфера акустический импульс

Поданным ООН, площадь лесов планеты сокращается ежегодно на 25 млн. га (половина территории Франции), что составляет около 1% лесистой суши. Однако при этом важно подчеркнуть, что вырубки идут главным образом в странах «третьего мира».

Площади тропического леса Южной Америки («легкие Земли») сокращаются с каждым годом, что грозит обернуться в перспективе глобальной экологической катастрофой (рис. 1).

Леса Амазонки, занимавшие еще в 1980 году площадь около 7 млн. кв. км, интенсивно выжигают. Тропические леса, покрывающие почти 7 % земной поверхности в экваториальных районах и вносящие огромный вклад в обогащение атмосферы Земли кислородом и, напротив, в поглощение диоксида углерода, уничтожаются со скоростью 10 млн. га в год.

Промышленными выбросами поражено 30 % лесов Австрии, 50 % лесов Германии, леса Чехии, Словакии, Польши. Леса Скандинавских стран сильно пострадали от кислотных дождей, виновниками в образовании которых являются другие европейские страны. Деградируют канадские леса от загрязнений, переносимых из США: до 70-80 % деревьев, произрастающих, в частности, в кленовых лесах.



Рис. 1. Последствия и результаты вырубки лесов

В России ежегодно вырубается 1,8 млн. га и кроме того миллион гектаров лесных угодий гибнет или повреждается вредными промышленными выбросами. Так, на Кольском полуострове леса гибнут со скоростью 1 км² в год.

Ученые предупреждают, что уничтожение лесов ведет к снижению порога устойчивости биосферы, увеличению силы наводнений, селей, водной эрозии, пыльных бурь, засух и суховеев, ускорению процессов опустынивания. Ежедневно на планете вымирает один-два вида диких растений, при этом следует помнить, что только один вид растений обеспечивает существование в среднем 11 видов животных, а в тропических лесах - даже 20 видов. Следовательно, с обезлесением ландшафтов сокращается генетическое разнообразие экологических систем, постепенно уничтожается живое вещество биосферы.

Многие лесные массивы, в первую очередь пригородные, стали местами массового отдыха. Однако такое рекреационное лесопользование, оздоровляя человека, способно тем не менее вызвать ухудшение качественного состояния леса, а в ряде случаев и его полную деградацию. При этом снижаются санитарно-гигиенические, водоохранные и почвозащитные функции природных лесов, а также теряется их эстетическая ценность.

С уплотнением почвы (автомашины, туристы) ухудшаются состояние древесно-кустарниковой растительности, а также питание деревьев, поскольку на высоких вытоптанных участках почва подсыхает, а на пониженных - переувлажняется. Как следствие ухудшения питания, деревья ослабляются, их рост замедляется. Кроме того, уплотнение почвы нарушает ее структуру, уменьшает пористость, резко ухудшает условия жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.

Бесконтрольный сбор грибов, ягод, цветов снижает уровень самовозобновления соответствующих растений. Шум отпугивает птиц и животных, часто мешает им нормально растить потомство. Зарубки на стволах, обламывание ветвей вызывают заражение деревьев насекомыми - вредителями. Участок земли, на котором был разведен костер, полностью выходит из строя на многие годы.

Потребительское, а нередко и хищническое отношение человека к растительным сообществам проявилось еще на начальном этапе развития земледелия и скотоводства. В дальнейшем, особенно с началом бурного развития экономики, такой подход не только не был отвергнут, но, по-видимому, еще больше закрепился в сознании людей.

Одним из первых, кто обратил внимание общественности на пагубные экологические последствия такого подхода, был Ф. Энгельс. В работе «Диалектика природы», оценивая последствия вырубки лесов, он писал: «Людям, которые в Месопотамии, Греции, Малой Азии и в других местах выкорчевывали леса, чтобы получить таким путем пахотную землю, и не снилось, что они положили начало нынешнему запустению этих стран, лишив их, вместе с лесами, центров скопления и сохранения влаги», и далее: «... какое им было дело до того, что тропические ливни потом смывали беззащитный отныне верхний слой почвы, оставляя после себя лишь обнаженные скалы!».

Конечно, нельзя видеть в сокращении лесов в историческом прошлом только негативный фактор, не учитывая объективный характер и необходимость этого процесса. Замена лесных площадей на пашни и луга в определенной степени решали продовольственную проблему, а древесный уголь был крайне необходим в начальный период развития металлургии. Суть проблемы, однако, заключается в том, что во многих странах леса уничтожались настолько быстро, что лесопосадки не успевали за темпами вырубки деревьев.

Масштабное антропогенное воздействие на биотические сообщества приводит к тяжелым экологическим последствиям как на экосистемно-биосферном, так и на популяционно-видовом уровне.

На обезлесенных территориях возникают глубокие овраги, разрушительные оползни и сели, уничтожается фотосинтезирующая фитомасса, выполняющая важные экологические функции, ухудшается газовый состав атмосферы, меняется гидрологический режим водных объектов, исчезают многие растительные и животные виды и т. д.

Сведение крупных лесных массивов, особенно влажных тропических -- этих своеобразных испарителей влаги, по мнению многих исследователей, неблагоприятно отражается не только на региональном, но и на биосферном уровне. Уничтожение древесно-кустарниковой растительности и травянистого покрова на пастбищах в засушливых регионах ведет к их опустыниванию.

Еще одно негативное экологическое последствие сведения лесов -- изменение альбедо земной поверхности. Альбедо (от лат. albedo -- белизна) -- это величина, характеризующая способность поверхности отражать падающие на нее лучи. Интегральное альбедо крон деревьев составляет 10--15%, травы 20--25, свежевыпавшего снега -- до 90%. Альбедо земной поверхности -- один из важных факторов, определяющих климат как в целом в мире, так и в отдельных его регионах. Установлено, что серьезные изменения климата на планете могут быть вызваны изменением альбедо поверхности Земли всего лишь на несколько процентов. В настоящее время с помощью космических снимков обнаружено крупномасштабное изменение альбедо (так же как и теплового баланса) всей поверхности Земли. Ученые полагают, что это вызвано, прежде всего, уничтожением лесной растительности и развитием антропогенного опустынивания на значительной части нашей планеты.

Огромный вред состоянию естественных лесных экосистем наносят лесные пожары, надолго, если не навсегда, замедляя процесс восстановления леса на сгоревших площадях. Лесные пожары ухудшают состав леса, уменьшают прирост деревьев, нарушают связи корней с почвой, усиливают буреломы, уничтожают кормовую базу диких животных, гнездовья птиц. В сильном пламени почва сжигается до такой степени, что в ней полностью нарушается влагообмен и способность к удержанию питательных веществ. Выжженная дотла территория нередко быстро заселяется различными насекомыми, что не всегда безопасно для людей из-за возможных вспышек инфекционных заболеваний.

Кроме описанных выше прямых воздействий человека на биотические сообщества важное значение имеют и косвенные, например загрязнение их промышленными выбросами.

Различные токсиканты, и в первую очередь диоксид серы, оксиды азота и углерода, озон, тяжелые металлы, весьма негативно влияют на хвойные и широколиственные деревья, а также на кустарники, полевые культуры и травы, мхи и лишайники, фруктовые и овощные культуры и цветы. В газообразном виде или в виде кислотных осадков они отрицательно действуют на важные ассимиляционные функции растений, органы дыхания животных, резко нарушают метаболизм и приводят к различным заболеваниям. Так, например, под действием озона (0₃) в растениях снижается не только активность транспортной системы, но и содержание хлорофилла. Прослеживается высокая корреляция между повреждением листьев и количеством адсорбированного диоксида серы. Высокие дозы S0₂ или продолжительные воздействия его низких концентраций приводят к сильному ингибированию процессов фотосинтеза и снижению дыхания. Таким образом, из приведенных выше примеров следует, что такие токсиканты, как диоксид серы, озон и др., могут существенно нарушать различные биохимические и физиологические процессы и структурную организацию клеток растений и приводить к их гибели.

Существует индивидуальная реакция отдельных видов растений на увеличение уровня атмосферного загрязнения. Все виды растений по степени их сопротивляемости воздействию загрязнения воздуха подразделяют на устойчивые, промежуточные и чувствительные. Крайне отрицательно на жизнедеятельности растений сказываются автомобильные выхлопные газы, содержащие 60% всех вредных веществ в городском воздухе, и среди них такие токсичные, как оксиды углерода, альдегиды, неразложившиеся углеводороды топлива, соединения свинца. Например, под их воздействием у дуба, липы, вяза уменьшается размер хлоропластов, сокращается число и размер листьев, сокращается продолжительность их жизни, уменьшается размер и плотность устьиц, общее содержание хлорофилла уменьшается в полтора-два раза.

На популяционно-видовом уровне негативное воздействие человека на биотические сообщества проявляется в утрате биологического разнообразия, в сокращении численности и исчезновении отдельных видов. По свидетельству ботаников, обеднение флоры наблюдается во всех растительных зонах и на всех, кроме Антарктиды, материках. Причем наиболее уязвимой оказывается флора островов.

Разрушение естественных природных сообществ уже вызвало исчезновение ряда растений. В недалеком будущем множество видов растений, которые сегодня сокращаются в численности, также окажутся под угрозой исчезновения. В общей сложности во всем мире нуждаются в охране 25--30 тыс. видов растений, или 10% мировой флоры. Доля вымерших видов во всех странах составляет более 0,5% общего числа видов флоры мира, а в таких регионах, как Гавайские острова, более 11 %.

Животный мир -- это совокупность всех видов и особей диких животных (млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб, а также насекомых, моллюсков и других беспозвоночных), населяющих определенную территорию или среду и находящихся в состоянии естественной свободы.

Согласно Федеральному закону «О животном мире» (1995 г.), основные понятия, связанные с охраной и использованием животного мира, формулируются следующим образом:

объект животного мира -- организмы животного происхождения или их популяция;

биологическое разнообразие животного мира -- разнообразие объектов животного мира в рамках одного вида, между видами и в экосистемах;

устойчивое состояние животного мира -- существование объектов животного мира в течение неопределенно длительного времени;

устойчивое использование объектов животного мира -- использование объектов животного мира, которое не приводит в долгосрочной перспективе к истощению биологического разнообразия животного мира и при котором сохраняется способность животного мира к воспроизводству и устойчивому существованию.

Животный мир является неотъемлемым элеменом окружающей среды и биологического разнообразия Земли, возобновляющимся природным ресурсом, важным регулирующим и стабилизирующим компонентом биосферы.

Главнейшая экологическая функция животных -- участие в биотическом круговороте веществ и энергии. Устойчивость экосистемы обеспечивается в первую очередь животными, как наиболее мобильным элементом.

Необходимо сознавать, что животный мир -- не только важный компонент естественной экологической системы и одновременно ценнейший биологический ресурс. Очень важно и то, что все виды животных образуют генетический фонд планеты, все они нужны и полезны. В природе нет пасынков, как нет и абсолютно полезных и абсолютно вредных животных. Все зависит от их численности, условий существования и от ряда других факторов. Одна из разновидностей 100 тыс. видов различных мух -- комнатная муха, является переносчиком ряда заразных болезней. В то же время мухи кормят огромное количество животных (мелкие птицы, жабы, пауки, ящерицы и др.). Лишь некоторые виды (клещи, грызуны-вредители и др.) подлежат строгому контролю.

Воздействие человека на животных и причины их вымирания

Несмотря на огромную ценность животного мира, человек, овладев огнем и оружием, еще в ранние периоды своей истории начал истреблять животных (так называемый «плейстоценовый перепромысел»), а сейчас, вооружившись современной техникой, развил «стремительное наступление» и на всю естественную биоту. Конечно, на Земле и в прошлом, в любые времена, по самым разным причинам происходила постоянная смена ее обитателей. Однако сейчас темпы исчезновения видов резко возросли, а в орбиту исчезающих вовлекаются все новые и новые виды, которые до этого были вполне жизнеспособны. В последнее столетие темпы спонтанного возникновения видов в десятки (если не в сотни) раз ниже, чем темпы вымирания видов. Мы являемся свидетелями упрощения как отдельных экосистем, так и биосферы в целом.

Пока нет ответа на главный вопрос: каков возможный предел этого упрощения, за которым неизбежно должно последовать разрушение «систем жизнеобеспечения» биосферы.

Главные причины утраты биологического разнообразия, сокращения численности и вымирания животных следующие:

нарушение среды обитания;

чрезмерное добывание, промысел в запрещенных зонах;

интродукция (акклиматизация) чуждых видов;

прямое уничтожение с целью защиты продукции;

случайное (непреднамеренное) уничтожение;

загрязнение среды.

Нарушение среды обитания вследствие вырубки лесов, распашки степей и залежных земель, осушения болот, зарегулирования стока, создания водохранилищ и других антропогенных воздействий коренным образом меняет условия размножения диких животных, пути их миграции, что весьма негативно отражается на их численности и выживании.

Например, в 60--70 гг. ХХ века ценой больших усилий была восстановлена калмыцкая популяция сайгака. Ее численность превысила 700 тыс. голов. В настоящее время сайгака в калмыцких степях стало значительно меньше, а его репродуктивный потенциал потерян. Причины различные: интенсивный перевыпас домашнего скота, чрезмерное увлечение проволочными изгородями, развитие сети ирригационных каналов, перерезавших естественные пути миграции животных, в результате чего сайгаки тысячами тонули в каналах на пути их передвижения.

Под чрезмерным добыванием имеется в виду как прямое преследование и нарушение структуры популяции (охота), так и любое другое изъятие животных и растений из природной среды для различных целей.

Высокая стоимость слоновой кости на мировом рынке приводит к ежегодной гибели около 60 тыс. слонов в странах Азии и Африки.

Однако и мелкие животные уничтожаются в невообразимых масштабах. На птичьих рынках больших городов европейской части России ежегодно продаются не менее нескольких сотен тысяч мелких певчих птиц. Объем международной торговли дикими птицами превышает семь миллионов экземпляров, большая часть которых погибают либо в дороге, либо вскоре после прибытия.

Запасы осетровых в Каспийском и Азовском морях подорваны настолько, что пришлось вводить запрет на их промышленный лов. Основной причиной этого является браконьерство, которое повсеместно приняло масштабы, сопоставимые с промыслом. Ожидается продолжение запрета на промысел мойвы в Баренцевом море, так как нет надежд на восстановление численности популяции, подорванной хищническим потреблением. С 1994 г. запрещен промысел в Дону азово-кубанской сельди в связи с низкой численностью популяции.

Третьей по важности причиной сокращения численности и исчезновения видов животных является интродукция (акклиматизация) чуждых видов. В литературе описаны многочисленные случаи вымирания аборигенных (коренных) видов из-за влияния на них завезенных видов животных или растений. Есть еще больше примеров, когда местные виды из-за вторжения «пришельцев» находятся на грани исчезновения. Широко известны в нашей стране примеры негативного влияния американской норки на местный вид -- европейскую норку, канадского бобра -- на европейского, ондатры -- на выхухоль, и т. д.

Другие причины снижения численности и исчезновения животных --прямое их уничтожение для защиты сельскохозяйственной продукции и промысловых объектов (гибель хищных птиц, сусликов, ластоногих, койотов и др.); случайное (непреднамеренное) уничтожение (на автомобильных дорогах, в ходе военных действий, при кошении трав, на линиях электропередач, при зарегулировании водного стока и т. д.); загрязнение среды (пестицидами, нефтью и нефтепродуктами, атмосферными загрязнителями, свинцом и другими токсикантами).

Многочисленные наблюдения свидетельствуют о том, что в природе, как правило, действуют одновременно несколько факторов, вызывающих гибель особей, популяций и видов в целом. При взаимодействии они могут приводить к серьезным негативным последствиям даже при малой степени выраженности каждого из них.

2. Шумовое и электромагнитное воздействие на биосферу

Для гигиенической оценки шума важно знать не только его физические параметры, но и характер трудовой деятельности человека-оператора и, прежде всего, степень его физической или нервной нагрузки.

Профилактика неблагоприятного влияния шума основана на его гигиеническом нормировании, целью которого является обоснование допустимых уровней и комплекса гигиенических требований, обеспечивающих предупреждение функциональных расстройств или заболеваний. В гигиенической практике в качестве критерия нормирования используют предельно допустимые уровни (ПДУ) для рабочих мест, допускающие ухудшение и изменение внешних показателей деятельности (эффективности и производительности) при обязательном возврате к прежней системе гомеостатического регулирования исходного функционального состояния с учетом адаптационных изменений.

Нормирование шума проводится по комплексу показателей с учетом их гигиенической значимости. Действие шума на организм оценивают по обратимым и необратимым, специфическим и неспецифическим реакциям, снижению работоспособности или дискомфорта.

Воздействие шумового фактора на человека состоит из двух составляющих: нагрузки на орган слуха как систему, воспринимающую звуковую энергию, и воздействие на центральные звенья звукового анализатора, как систему приема информации. Для оценки первой составляющей есть специфический критерий утомления органа слуха, выражающийся в смещении порогов восприятия тонов, которое пропорционально величине звукового давления и времени экспозиции. Вторая составляющая получила название неспецифического влияния, которое можно объективно оценить по интегральным физиологическим показателям.

Количественную оценку тяжести и напряженности трудового процесса следует проводить в соответствии с Руководством 2.2.013-94 «Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести, напряженности трудового процесса». Для колеблющегося во времени и прерывистого шума максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБА, а для импульсного шума - 125 дБА.

Наибольшую опасность представляют инфразвук и ультразвук. Источниками инфразвука являются газотурбинные установки летательных аппаратов, вентиляторы и другие технические средства, совершающие вращательные движения с частотой менее 20 оборотов в секунду.

Главными источниками шума являются возмущения воздушных и газовых потоков, создаваемые работой турбореактивных, турбовинтовых и винтовых двигателей. Дополнительным источником шума являются вспомогательные силовые установки (ВСУ). Шум определяется как широкий набор звуков, которые могут неблагоприятно влиять на орган слуха и организм человека. Как всякий колебательный процесс, он описывается амплитудными, частотными и временными характеристиками. В последнее десятилетие большое внимание привлекают и энергетические характеристики шума. В качестве основных показателей, количественно описывающих акустические волны, рассматривается давление и интенсивность звука, а также их уровни. Давление звука составляет разность между значениями полного давления и давления при отсутствии звуковых колебаний. Под интенсивностью (силой) понимают акустическую энергию, действующую на площадь 1 м². При распространении звука перпендикулярно к площади его сила пропорциональна квадрату давления, измеряемого в паскалях (Па), которые являются абсолютными для звукового давления величинами. Относительные единицы характеризуют превышение одной акустической величины над другой. В качестве таких единиц употребляются бел (Б) и его десятая часть децибел (дБ)

(9-1)

где W_{1 и} W₀ - сравниваемые мощности звука.

Интенсивность звука измеряют в Вт/м², а его уровень - в децибелах по формуле

(9-2)

где: I и P - средние квадратические значения интенсивности и давления в точке измерения;

I₀ и P₀ - пороговые величины интенсивности и давления, равные 10^-12 Вт/м² и 210⁵ Па соответственно.

Важно, что указанные величины совпадают с порогом слуха при действии тона частотой 1000 Гц и являются началом отсчета нулевого уровня слуховой чувствительности. Диапазон между абсолютным (нулевым) порогом слуха и болевым порогом находится в пределах от 0 до 140-160 дБ. Для удобства отсчета чаще всего применяют логарифмическую (децибельную) шкалу. Это определяется тремя основными причинами. Во-первых, при различных значениях давления и интенсивности звука их уровни по величине одинаковы.

Во-вторых, ухо реагирует не на разность, а на кратность изменения давления. Наконец, в-третьих, такая шкала удобна при огромном динамическом диапазоне слухового восприятия.

Таблица 1. Интенсивность источников шума, выраженная в различных единицах

Источник шума	Расстояние, м	Звуковое давление, Па	Интенсивность звука, Вт/м2	Уровень интенсивности, дБ
Порог ощущения	-	210-5	10-12	0
Шепот	0,3	210-3	10-8	40
Кабина пассажирского самолета	6,0	210-1	10-4	70-80
Поршневой самолет	1,0	6,3	10-1	100-110
Реактивный одноместный самолет	0,5-1,0	20-63	1-10	120-130
Реактивный пассажирский самолет	5,0	63-126	10-40	130-136
Болевой порог слуха	-	200	100	140
Ракетный двигатель	2,0-3,0	200-2000	100-10000	140-160

Неодинаковая чувствительность уха к звукам с различной частотной характеристикой обусловила и дифференцированное обозначение их уровней в децибелах-дБ (А), дБ (В), дБ (С) и др.

Санитарные нормы колеблются в зависимости от характера труда и отдыха от 60 до 85 дБ.

При воздействии звука на слуховую систему происходит повышение порогов слуха. Если в ближайшие минуты после окончания этого воздействия пороги слуха остаются близкими к исходному уровню, то такое явление можно рассматривать как компенсаторную, приспособительную реакцию. Длительное, в течение многих часов повышение порогов слуха, которые затем все же возвращаются к исходному уровню, отражает утомление анализатора. Критерием начала кумуляции эффекта утомления, которое приводит к стойкой потере слуха, можно считать прекращение восстановления исходной слуховой чувствительности к началу следующего шумового воздействия, если оно является достаточно регулярным.

Понижение слуха начинается обычно после более или менее продолжительного периода профессионального воздействия шума. Вначале появляется стойкое понижение слуха в диапазоне частот 3000-6000 Гц, затем эта граница расширяется в сторону разговорных частот. Если наряду с шумом действует интенсивный вибрационный раздражитель, то процесс тугоухости ускоряется, и изменения слуха распространяются и на низкие частоты.

Действие шумового фактора приводит к снижению работоспособности и появлению признаков утомления. Работоспособность при чрезмерном шумовом воздействии снижается в зависимости от напряженности и тяжести труда. Наибольшее снижение (до 5-20 %) зарегистрировано при выполнении сложных психомоторных операций, наименьшее (1-4 %) - при преимущественно физическом труде. Отмечается также тенденция к увеличению напряжения физиологических функций в среднем на 10 %.

Результаты изучения закономерностей реакций слуховой системы и организма на периодическое воздействие акустических импульсов в широком диапазоне интенсивности и временных зависимостей обобщены в табл. 2.

Таблица 2. Реакция организма на периодические воздействия интенсивных акустических импульсов длительностью до 1000 мс в широком диапазоне интенсивностей

Уровень шума, дБ	Реакция организма на шумовое воздействие	Степень необходимой защиты
165	Тотальные реакции организма: нарушение ритма дыхания, неблагоприятные реакции со стороны желудочно-кишечного тракта, изменение показателей электрокардиограммы	Тотальная защита тела
155	Реакции слуховой системы: - резко выраженные: болевые ощущения в области барабанных перепонок, резко выраженная гиперемия и инъекция сосудов, повышение порогов слуха;	Защита органа слуха
150	умеренная кратковременная боль в ухе, участковая гиперемия сосудов, повышение порогов слуха.
140	- выраженные: чувство давления на перепонку, неприятные ощущения, умеренное изменение ее окраски, умеренное повышение порогов слуха
132	- слабо выраженные: прикосновение к перепонке, временная потеря слуха, не регулярно.
128....120	Ориентировочные реакции

Уровень инфразвука 150 дБ является пределом переносимости при кратковременном воздействии.

Ультразвук возникает при работе турбин, пневмодвигателей, вентиляторов. Уровень ультразвука в течение 8-часового рабочего дня не должен превышать предельно допустимых величин.

Бурное развитие электроники, внедрение современных технологий в области связи, радиолокации, радио- и телекоммуникаций способствует разработке сложных технических комплексов, где возникают электромагнитные излучения (ЭМИ) широкого диапазона частот - от единиц Гц до сотен ГГц. Физические поля электромагнитной природы как фактор, связанный с профессиональной деятельностью военных специалистов, представляют сложную гигиеническую проблему. Электромагнитный фактор приобретает все более возрастающее значение, так как на современных радиотехнических комплексах, основанных на новых технологиях (радиолокационные станции (РЛС) с фазированными антенными решетками), могут создаваться достаточно высокие уровни воздействия на значительном расстоянии от источника и приводить к риску переоблучения с возможными неблагоприятными последствиями влияния ЭМИ на организм человека.

Энерговооруженность РЛС растет из года в год. Прирост мощности генераторов электромагнитной энергии за каждые 5 лет увеличивается на 30%. Косвенным показателем мощностных параметров таких источников является количество режимов работы радиотехнических комплексов.

Наибольшую опасность несут радиоизлучающие источники кораблей, создающие в воздухе и на палубе высокие уровни интенсивности излучения.

В радиусе до 50 м от некоторых станций интенсивность излучения может достигать 400-800 Вт/м².

Радиоизлучающие комплексы широко применяются в авиационной технике. Источниками, повышающими уровень ЭМ-фона могут быть многофункциональные РЛС.

Степень воздействия ЭМИ на организм человека определяется напряженностью электрического и магнитного полей, плотностью потока энергии ЭМИ, продолжительностью и режимом его воздействия.

Оценка воздействия ЭМИ на организм человека осуществляется по:

энергетической экспозиции - в отношении лиц, обучение или работа которых связана с необходимостью пребывания в зонах влияния ЭМИ (при условии прохождения ими в установленном порядке обязательных предварительных, при допуске к работам с ЭМИ, и периодических, в процессе работы, медицинских осмотров);

значениям интенсивности - в отношении следующих категорий: лиц, работа или обучение которых не связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источника ЭМИ; лиц, не проходящих обязательные медицинские осмотры (хотя возможность воздействия ЭМИ не исключается) или при наличии отрицательного заключения по результатам медицинского осмотра; работающих или учащихся лиц, не достигших 18-летнего возраста; лиц, находящихся в жилых, общественных и служебных зданиях и помещениях, подвергающихся воздействию внешнего ЭМИ (кроме зданий и помещений передающих радиотехнических объектов); лиц, находящихся на территории жилой застройки и в местах массового отдыха.

Для диапазона частот выше 300 МГц режим воздействия может быть непрерывным или прерывистым. Прерывистым воздействием следует считать воздействие от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования с частотой не более 1Гц и скважностью не менее 20. Все другие случаи воздействия следует считать режимом непрерывного воздействия.

В случае импульсно-модулированных колебаний оценка проводится по средней за период следования импульса мощности источника ЭМИ и, соответственно, средней интенсивности ЭМИ.

Результаты измерений более 20 отечественных источников ЭМИ, находящихся, например, на борту различной авиационной техники, выявили, что вблизи них интенсивность излучения составляет от 100 до 1000 Вт/м². Достаточно высокие уровни интенсивности излучения могут создаваться вокруг РЛС даже на значительном от них расстоянии.

Уровень интенсивности излучений в секторах, зонах, на рабочих местах зависит от многих факторов. Основными являются функциональные назначения и, как следствие, типы РИС, топография их размещения, высота подъема антенных систем, рельеф окружающей местности, расположение основных служб по отношению к источникам излучения.

Проведенные гигиенические исследования показали, что плотность потока энергии, с которой приходится сталкиваться персоналу РИС, может доходить до 50,0 Вт/м². Это в 20-25 раз выше, чем профессиональное облучение от наземных РИС. Максимальные уровни воздействия могут доходить до 1,0...2,5 Вт/м².

Таким образом, существующие радиотехнические комплексы различного функционального назначения, излучающие электромагнитную энергию, создают вокруг достаточно высокие уровни ее интенсивности. Персонал, обслуживающий эти объекты, в той или иной степени может подвергаться неблагоприятному воздействию излучения. В настоящее время реально могут встретиться уровни интенсивности излучения до 1000-2000 Вт/м², 80-90% которых составляет микроволновый диапазон.

Источниками электромагнитных излучений радиочастот и микроволн (РЧ и МКВ) являются технические средства и изделия, которые предназначены для применения в различных сферах человеческой деятельности и в основе которых используются физические свойства этих излучений: распространение в пространстве и отражение, нагрев материалов, взаимодействие с веществами и ряд других. Свойства ЭМИ РЧ и МКВ распространяться в пространстве и отражаться от границы двух сред используются в связи (радио- и телестанции, ретрансляторы, радиотелефоны), радиолокации (радиолокационные комплексы различного функционального назначения, навигационное оборудование). Способность ЭМИ РЧ и МКВ нагревать различные материалы используется в различных технологиях по обработке материалов, полупроводников, сварки синтетических материалов, в приготовлении пищевых продуктов (микроволновые печи), в медицине (физиотерапевтическая аппаратура). Непосредственными источниками электромагнитной энергии являются при этом та часть технических изделий, которые способны создавать в пространстве электромагнитные волны. В радиоаппаратуре это - антенные системы, генераторные лампы, катодные выводы магнетронов, места неплотного сочленения фидерных трактов, разэкранированные места генераторных шкафов, экраны электронных визуальных средств отображения информации; на установках по термообработке материалов - рабочие индукторы и конденсаторы, согласующие трансформаторы, батареи конденсаторов, места разэкранирования фидерных линий.

ЭМИ РЧ и МКВ являются составной частью неионизирующего спектра электромагнитных излучений в частотном диапазоне от единиц Гц до 300 ГГц. Основными параметрами ЭМИ являются длина волны () и частота (f), которая связана с длиной волны обратной зависимостью (для условий распространения волны в воздухе): f = c/, где с - скорость света, равная около 310⁸ м/с. Частоты колебаний ЭМИ измеряются в герцах (Гц):1 килогерц (кГц) = 10³ Гц, 1 мегагерц (МГц) = 10⁶ Гц, 1 гигагерц (ГГц) = 10⁹ Гц. На практике при оценке электромагнитной обстановки очень часто приходится учитывать отдельно или частоту колебаний, или длину волны. Для того чтобы упростить промежуточные вычисления, предлагается использовать следующие формулы:

f (МГц) = 300/ (м), или f (ГГц) = 30/ (см).

ЭМИ РЧ и МКВ характеризуются тремя основными параметрами: напряженностью электрического поля (Е), напряженностью магнитного поля (Н) и плотностью потока энергии (ППЭ). Оценка интенсивности РЧ и МКВ различных диапазонов неодинакова. В диапазоне радиочастотного излучения менее 300 МГц (по рекомендации Международной организации IRPA/INIRC - менее 10 МГц) интенсивность излучения выражается напряженностью электрической и магнитной составляющих и определяется соответственно в вольтах на метр (В/м) и амперах на метр (А/м). В диапазоне МКВ, т.е. выше 300 МГц, интенсивность, или ППЭ выражается в ваттах на метр квадратный (Вт/м²; 1 Вт/м² = 0,1 мВт/см² = 100 мкВт/см²).

Электрическое поле от антенны имеет три зоны: ближнюю - зона индукции, или зона несформировавшейся волны (имеется магнитная и электрическая составляющие); промежуточную, или интерференционную (происходит наложение магнитных и электрических полей), и дальнюю, или зону сформировавшейся волны. Размеры этих зон зависят от типов антенн, длины волн излучения, а также площади раскрыва антенны. Их можно определять по формуле (табл. 3).

В зоне сформировавшейся волны между Е и Н существует связь:

(9-3)

Величина ППЭ определяется из соотношения:

 (9-4)

Таблица 3. Определение зон излучения от различных типов направленных антенн

Зоны излучения	Направленные антенны	Ненаправленные (изотропные) антенны
	Для параболических и круглых антенн	Для других типов антенн
Ближняя (Rб.з.,м)	Rб.з. = L2/4	Rб.з. = L2L1/4	Rб.з.= /2
Промежуточная (Rп.з.,м)	Размер зоны Rп.з. = Rд.з.- Rб.з.	Rп.з.= /
Дальняя (Rд.з.,м)	Rд.з. = L2/	Rд.з. = L1L2/	Rд.з.= 3/2

Примечания: L - диаметр антенны, м; L₁ , L₂ - горизонтальный и вертикальный размеры раскрыва антенны, м; l - длина волны излучения, м.

Эколого-гигиеническая оценка электромагнитной обстановки должна начинаться с учета радиоизлучающих источников и их основных технических характеристик: количественный и качественный учет всех источников РЧ и МКВ и их расположения, места возможных утечек, время работы излучателя или время нахождения человека вблизи работающего излучателя, излучаемая мощность (импульсная или средняя), коэффициент усиления антенны, площадь раскрыва антенны, диаграмма излучения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, сектор обзора антенны и ее высота над поверхностью земли. В контроль за эколого-гигиенической обстановкой РЧ и МКВ входят расчетное и инструментальное определения уровней излучения.

Расчет уровней ЭМИ необходим для получения предварительных данных, дающих представление о степени соответствия уровня электромагнитного фона нормируемым величинам, в том числе и для более оперативного и целенаправленного инструментального анализа. Расчетный метод оценки применяется в основном для ЭМИ от антенн. Методика проведения расчета для различных зон излучения представлена в табл. 4.

Таблица 4. Метод проведения расчета ППЭ МКВ от неподвижных направленных антенн

Зоны излучения	По оси лепестка излучения	По краю лепестка излучения
Ближняя	ППЭ = 3Рср./А	ППЭ = Рср./3А
Промежуточная	ППЭ = (3Рср./А)(Rб.з./R)2	-
Дальняя	ППЭ = Рср.G/4R2	ППЭ = 0,5Рср.G/4R2

Примечания: ППЭ - плотность потока энергии, Вт/м²;

Рср.- средняя мощность станции, Вт;

А - площадь раскрыва антенны, м²;

N - скважность, усл. ед. (из паспорта станции);

R - расстояние от антенны до определяемой точки, м;

G - коэффициент усиления антенны, усл. ед. (из паспорта станции).

В случае отсутствия Р_ср., G и N в паспорте станции, они определяются по формулам:

, (9-5)

где T - период повторения импульсов, с;

- длительность паузы между импульсами, с;

t - длительность импульса, с.,

Р_имп. - импульсная мощность станции, Вт,

или (9-6)

,

где КНД - коэффициент направленного действия, усл. ед.;

КПД - коэффициент полезного действия, усл. ед.;

Р - излучаемая мощность антенны, кВт;

Р_о - мощность, подводимая к антенне, кВт.

В ближней зоне излучения от направленных антенн могут создаваться максимальные интенсивности, превышающие максимальные значения. При этом максимальная интенсивность в ближней зоне находится на расстоянии

, (9-7)

где L - диаметр антенны, м; - длина волны излучения, м.

Эта интенсивность приблизительно в 40 раз больше интенсивности на границе ближней и дальней зон.

Удаление точки максимума ППЭ от антенн удобно представить в виде

(9-8)

где f - частота излучения, ГГц;

R_max - удаление (расстояние) точки максимальной ППЭ от антенны, м;

L - диаметр антенны, м.

Значение уровня ППЭ вычисляют по известной формуле

(9-9)

где ППЭ - плотность потока энергии, Вт/м²,

Р_ср - средняя мощность источника, Вт,

L - диаметр антенны, м.

Для определения уровня напряженности ЭМИ по электрической составляющей до 300 МГц от ненаправленных антенн производят по формуле:

 (9-10)

где Е - напряженность ЭМИ по электрической составляющей, В/м;

Р_ср - средняя мощность источника излучения, Вт;

G - коэффициент усиления антенны, отн. ед.;

R - расстояние от источника излучения до объекта облучения, м.

Измерения РЧ и МКВ являются основным методом эколого-гигиенического контроля. В частотном диапазоне до 300 МГц применяются приборы NFM-1, ПЗ-15 (-16, -17), ПЗ-21; свыше 300 МГц -ПЗ-9, ПЗ-14, ПЗ-18 (-19, -20), ПЗ-24. Согласно «Санитарным правилам и нормам ...» (СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03), измерения проводятся не реже одного раза в год, а также при вводе в действие новых установок, внесении изменений в конструктивные особенности источников и их размещение, изменении режима излучения, после проведения ремонтных работ, сопровождающихся изменением излучаемой мощности, и внесении изменений в средства защиты от воздействия РЧ и МКВ. Измерение уровней ЭМИ проводится при максимальной излучающей мощности источников. В случае измерений при неполной излучаемой мощности делается перерасчет до уровня максимального значения. При нескольких режимах работы, различающихся по физическим характеристикам излучений, измерения проводятся в каждом отдельном случае.

Нормирование является основным элементом электромагнитной производственной и экологической безопасности человека. Оно подразумевает дифференцированный подход для лиц, непосредственно работающих с радиоизлучающими источниками, и населения. Основным руководящим документом, определяющим параметры воздействия ЭМИ РЧ и МКВ, являются «Санитарные правила и нормы ...» (СанПиН 2.1.8./2.2.4.1383-03).

3. Биологическое загрязнение

Под биологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате антропогенного воздействия нехарактерных для них видов живых организмов (бактерий, вирусов и др.), ухудшающих условия существования естественных биотических сообществ или негативно влияющих на здоровье человека.

Основными источниками биологического воздействия являются сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые и промышленные свалки, кладбища, канализационная сеть, поля орошения и др. Из этих источников разнообразные органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву, горные породы и подземные воды. По данным санэпидстанций, патогенные кишечные палочки обнаруживаются в подземных водах на глубине до 300 м от поверхности земли.

Особую опасность представляет биологическое загрязнение среды возбудителями инфекционных и паразитарных болезней. Значительные изменения окружающей среды в результате антропогенного воздействия приводят к непредсказуемым последствиям в поведении популяций возбудителей и переносчиков опасных для человека и животных болезней.

Увеличивается количество вспышек классической чумы свиней, оспы у овец, клещевого энцефалита и геморрагической лихорадки среди людей. Цитомегалавирус, не представлявший значительной опасности еще несколько лет назад, может стать главной угрозой в связи с трансплантациями органов и тканей, а также как оппортунистическая инфекция при СПИДе. Весьма опасны также вирус лихорадки Чикунгунья, вирус геморрагической лихорадки с почечным синдромом (вирус «Хантаан») и другие, уничтожение которых представляет значительные трудности.

Полученные в последние годы данные позволяют говорить об актуальности и многогранности проблемы биобезопасности. Так, новая экологическая опасность создается в связи с развитием биотехнологии и генной инженерии. При несоблюдении санитарных норм возможно попадение из лаборатории или завода в окружающую природную среду микроорганизмов и биологических веществ, оказывающих весьма вредное воздействие на биотические сообщества, здоровье человека и его генофонд.

Помимо генно-инженерных аспектов, среди актуальных вопросов биобезопасности, имеющих важное значение для сохранения биоразнообразия, выделяют также:

перенос генетической информации от домашних форм к диким видам;

генетический обмен между дикими видами и подвидами, в том числе риск генетического загрязнения генофонда редких и исчезающих видов;

генетические и экологические последствия преднамеренной и непреднамеренной интродукции животных и растений.

Бактериальное и биологическое загрязнения присущи, главным образом, бытовым и животноводческим водам и стокам некоторых промышленных предприятий (боен, кожевенных заводов, меховых производств, биофабрик, предприятий микробиологической промышленности).

Бытовые сточные воды включают воды от банно-прачечных хозяйств, пищеблоков, больниц и др. Они поступают из жилых и общественных зданий, от бытовых помещений промышленных предприятий в виде канализационных сточных вод. Органическое вещество составляет около 58%, минеральные вещества - 42%. Реакция (рН) - нейтральная или слабощелочная.

Сельскохозяйственные стоки - это стоки животноводческих комплексов и стоки, образуемые при вымывании агрохимикатов и минеральных удобрений за пределы пахотного слоя в водоем (поверхностный сток). Для животноводческих стоков характерно ярко выраженное бактериальное и органическое загрязнение растительного и животного происхождения, а также загрязнение аммиачными соединениями. Поверхностные стоки загрязняются минеральными удобрениями, пестицидами, ядохимикатами, минеральными примесями.

Суммарный объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты России, распределяется между жилищно-коммунальным хозяйством (51%), промышленностью (35%) и сельским хозяйством (13%).

Биологический фактор является существенным элементом ОС. Его составляют элементы живой природы: микрофлора, флора и фауна, а также продукты их метаболизма и деструкции. Биологический фактор (наряду с физическими и химическими факторами) оказывает значительное влияние на здоровье и работоспособность за счет нанесения травм (укусов, ранений, ушибов, отрывов тканей), интоксикации, развития инфекционного заболевания, проявлений аллергии, тератогенного и других видов воздействия.

С неблагоприятными биологическими факторами окружающей среды человек может встречаться в повседневной деятельности и при возникновении ЧС. Человека подстерегают хищные звери, опасные рыбы, пресмыкающиеся и другие опасности ОС, обусловленные живыми существами.

Наибольшее значение в ряду биологических факторов занимают представители микрофлоры: бактерии, риккетсии, вирусы, микобактерии, микроскопические грибки, простейшие и др.

Вопросы защиты от неблагоприятного воздействия биологических факторов микробиологического происхождения решаются проведением комплекса санитарно-гигиенических и противоэпидемиологических мероприятий, в том числе и за счет использования профилактических прививок, использования медикаментов, медицинских средств индивидуальной защиты. Кроме этого, некоторые средства, предназначенные для защиты от неблагоприятного воздействия других факторов, могут выполнять роль дополнительных средств для защиты от биологического фактора.

Обитаемые помещения представляют собой искусственную экологическую систему, в ряде случаев достаточно закрытую, которая со временем заполняется представителями животного и растительного мира. Относительное постоянство абиотических факторов (температуры, влажности, освещенности и др.), а также ослабленная конкурентная борьба между популяциями различных видов приводит к массовому размножению проникающих организмов.

Источником составляющих биологического фактора, неблагоприятно воздействующих на человека, могут являться естественные биогеоценозы и население. Состав представителей флоры и фауны (моллюски, членистоногие и мелкие млекопитающие) зависит от климато-географической зоны.

Накопление в среде обитания вредоносных микроорганизмов может происходить как от внесения патогенных видов, так же и от повышения вирулентности, циркулирующей на основе взаимодействия штаммов и изменения присущего каждому человеку сообщества микробов.

Иммунологическая гиперчувствительность организма к повторному контакту с микроорганизмами, простейшими и гельминтами обусловливают возможность возникновения в коллективах, находящихся в автономно функционирующих сооружениях инфекционных аллергий.

Некоторые виды членистоногих (вши, тараканы, клопы, вредители) могут заноситься людьми, другие (паукообразные и насекомые) могут проникать в обитаемое помещение из ОС. Представители этих живых существ паразитируют на человеке, являются переносчиками возбудителей трансмиссивных болезней (Ку-лихорадки, малярии, эпидемического сыпного тифа и др.), В жарких и тропических климатических поясах ряд членистоногих - ядовитые животные.

В общей структуре биологических факторов видное место занимают грызуны, некоторые из них (домовая мышь, серая и черная крыса) являются типичными синантропами. Представители отряда грызунов являются носителями возбудителей болезней человека. На грызунах подкармливаются кровососущие клещи, блохи, москиты и другие членистоногие. Для инфекций, передающихся от грызунов к человеку, характерны также алиментарный и аэрогенный пути передачи. Среди диких млекопитающих лишь синантропные грызуны обеспечивают специфические циркуляции зоонозных инфекций в населенных пунктах и сооружениях. К указанным заболеваниям относятся: везикулярный риккетсиоз, крысиный сыпной тиф, чума, геморрагическая лихорадка и др.

В сооружения грызуны могут проникать из природных биотопов и успешно существовать в них длительное время.

В качестве самостоятельного случая следует рассматривать пребывание на местности, когда человек становится элементом естественного биоценоза и лишен влияния сооружения. В этом случае большую санитарно-гигиеническую значимость приобретают факторы биологического загрязнения окружающей среды, сохраняющиеся эндемические очаги особо опасных инфекций, таких как чума, сибирская язва, малярия, холера, геморрагическая лихорадка и многих других.

Значительна роль факторов внешней среды (воды и пищи) в распространении возбудителей заразных заболеваний (холеры, дизентерии, брюшного тифа, гепатита типа А). Отмечается довольно значительная устойчивость патогенных вирусов в объектах окружающей среды, в том числе в воде.

Через воздух распространяется более 20 % всех инфекционных болезней человека, в том числе грипп, цереброспинальный менингит, пневмония, дифтерия, ангина и др. Для детских коллективов актуальными остаются вспышки кори, коклюша, ветряной оспы, краснухи, скарлатины.

В атмосферном воздухе, помимо антропогенных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, может находиться большое количество веществ природного происхождения - частиц плесени, растительных волокон, цветочной пыльцы, которые у людей с повышенной чувствительностью также способны вызывать аллергические реакции (бронхиальную астму, сенную лихорадку, аллергический ринит и др.).

Другая группа биологических факторов загрязнения окружающей среды возникла в связи с развитием промышленности микробиологического синтеза - производством кормовых и пищевых добавок, дрожжей, аминокислот, антибиотиков. Развитие этой промышленности повлекло за собой появление качественно нового вида загрязнения микроорганизмами - продуцентами и продуктами их жизнедеятельности (ферменты, витамины, аминокислоты, белки).

Особо актуально это для районов, где размещены предприятия по производству биодобавок. В этих местах загрязняется атмосферный воздух, вода водоемов, почва, растительность. В результате прямого воздействия загрязненного воздуха на организм человека могут возникать аллергические заболевания, наблюдаться изменение иммуно-биологической реактивности организма.

Большое значение в последние годы приобретает и проблема употребления в пищу продуктов животноводства, использующих современные методы интенсификации продуктивности животноводства и птицеводства.

Рассматривая биологические факторы ОС в широком смысле, следует отнести к ним также различные виды фитопланктона в водоемах, интенсивное развитие которого часто связано с загрязнением и повышением трофности водоема; фитопланктон, а иногда и высшая водная растительность (при отмирании и гниении) оказывают неблагоприятное влияние на качество воды водоемов.

При приведении перечня возможных форм неблагоприятного воздействия биологических факторов внешней среды, степень распространения и потенциальная опасность каждого из факторов существенно зависит от его природы.

Мировая практика профилактики и ликвидации очагов поражения населения опасными инфекциями строится на принципах ранней диагностики заболеваний, выявлении и изоляции заболевших, проведения карантинных и дезинфекционных мероприятий, поиска эффективных методов лечения больных и способов ликвидации эндогенных очагов, а также методов профилактики и специфической вакцинации.

В качестве косвенного показателя степени загрязнения водных источников является определение коли-индекса кишечной палочки. Сама кишечная палочка является сапрофитом и для человека не опасна, однако высокий уровень обсемененности кишечной палочкой может свидетельствовать о степени загрязнения водоемов и пищеблоков антропогенными продуктами жизнедеятельности человека.