Размещено на http://www.allbest.ru/

Вінницький національний технічний університет

Кафедра екології та екологічної безпеки

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни “Техноекологія”

на тему: ЕКОЛОГІЧНИЙ ВПЛИВ РАДІОТЕХНІЧНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ ПРОМИСЛОВОСТІ НА ДОВКІЛЛЯ

Студентки 2 курсу ЕКО-11 групи

напряму підготовки 6.040106 “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування”

Швець Н.В.

Керівник: доцент, к.т.н. Іщенко В.А.

м. Вінниця - 2013 рік

ЗМІСТ

Вступ

1 ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ В РАДІОТЕХНІЧНІЙ І ЕЛЕКТРОННІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

1.1 Роль напівпровідникових матеріалів

1.2 Класифікація напівпровідникових матеріалів

1.3 Органічні напівпровідники

2 ЕКОЛОГІЧНИЙ ВПЛИВ РАДІОТЕХНІЧНОЇ ТА ЕЛЕКТРОННОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ.

2.1 Вплив електромагнітного випромінювання

2.2 Екологічні проблеми при технологічних процесах в електро- та радіотехніці

2.3 Екологічні проблеми утилізації використаної електронної техніки

3 РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ВСТУП

радіотехнічний техніка утилізація екологічний

На сьогоднішній день радіотехнічне та електронне виробництво є досить розвинутим і без нього суспільство не уявляє свого життя. Електронна і радіотехнічна промисловість грає провідну роль в науково-технічній революції. Впровадження електронних приладів в різні сфери людської діяльності значною мірою сприяє успішній розробці складних науково-технічних проблем, підвищенню продуктивності фізичної і розумової праці, поліпшенню економічних показників виробництва. На основі досягнень розвивається промисловість, що випускає електронну апаратуру для різних видів зв'язку, автоматики, телебачення, радіолокації, обчислювальної техніки, систем управління технологічними процесами, приладобудування, а також апаратуру світлотехніки, інфрачервоної техніки, рентгенотехніки і т. д.

Радіоелектронна промисловість не тільки частково виробляє готову кінцеву продукцію; велику частину її продукції становлять компоненти інших кінцевих продуктів, а також частини, напівфабрикати й матеріали, і тому її тяжко охопити статистичною класифікацією. Але без компонентів радіоелектронна промисловість не може існувати безліч сучасних готових виробів: ракети, штучні супутники, атомові електростанції тощо. Як матеріали й компоненти для своїх виробів Радіоелектронна промисловість вживає також багато стратегічно важливих і дефіцитних металів, пластмас, мінералів та синтетиків, тому тісно пов'язана з багатьма іншими галузями промисловості. За організацією виробництва, технологією й зв'язками до радіоелектронної промисловості повністю або по частинам належать такі галузі й підгалузі промисловості: радіотехнічна, телефонно-телеграфна, промисловість спеціальної (у значній мірі воєнної) радіоелектроніки та радіонавігаційного обладнання, кібернетичні, електронно-обчислювальні та керуючі машини (комп'ютери) і прилади радіоелектронної автоматики, промисловість, що виробляє електронні машини для програмового управління виробничими процесами, бюровою роботою, контрольно-обліковими, плановими і комерційно-фінансовими операціями, машини для шкільного навчання, для фоторепродукції документів, зберігання і знаходження інформації; далі промисловість вимірювальної апаратури, електровакуумна, технологічної апаратури, напівпровідників, радіодеталей, матеріалів для радіоелектронної промисловості (виробництво електротехнічного скла, спеціальної кераміки, феритів, п'єзокварцевих та слюдяних виробів, люмінофора тощо) та спеціальне машинобудування.

Радіотехнічна галузь в певній мірі забруднює навколишнє середовище. Основними, найвпливовішими із них є забруднення свинцем, важкими металами, пилом та аерозолями, та магнітне випромінювання.

Метою даної курсової роботи є вивчення процесів в радіотехніці та електронній промисловості, та їх вплив на навколишнє середовище.

Об'єктом дослідження є радіотехнічна та електронна промисловості.

1 ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ В РАДІОТЕХНІЧНІЙ І ЕЛЕКТРОННІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

1.1 Роль напівпровідникових матеріалів

Більшість приладів виготовляють із напівпровідникових пластин або кристалів, вирізаних з монокристалічних злитків. Монокристалічні злитки круглого перетину одержують методом спрямованої кристалізації розплавів. Останнім часом широке застосування знаходять також монокристалічні епітаксійні плівки.

Легуючі домішки повинні бути розподілені рівномірно але всьому об'єму монокристалічного злитка, що забезпечує однакові параметри всієї партії приладів, виготовлених з одного злитка напівпровідникового матеріалу, і дозволяє налагодити масовий випуск однотипних приладів.

Більшість напівпровідникових матеріалів, такі, як германій, кремній, карбід кремнію й ін., мають високу стійкість до впливу навколишнього середовища. Однак деякі напівпровідникові сполуки (антимонід, арсенід і фосфід алюмінію) не стійкі у вологій атмосфері, тобто вони гідролізуються, що є серйозною перешкодою для їхнього масового застосування.

Вимоги до температуростійкості диктуються максимальними й мінімальними робочими температурами експлуатації напівпровідникових діодів, транзисторів і інтегральних схем. Верхня межа робітників, температур напівпровідникових матеріалів залежить від ширини їхньої забороненої зони. Нижня межа робочих температур напівпровідникових матеріалів визначається енергією іонізації легуючих домішок.

Верхня межа робочої частоти напівпровідникових діодів, транзисторів і інтегральних схем визначається рухливістю електронів і дірок, а також діелектричною проникністю матеріалів, з яких вони виконані. Для напівпровідникового матеріалу певного типу провідності, рухливість має максимальне значення в некомпенсованому матеріалі.

Більшість напівпровідникових приладів, за винятком імпульсних, виготовляють із матеріалу з досить великим часом життя неосновних носіїв зарядів, а імпульсні напівпровідникові діоди з матеріалу з малим часом життя неосновних носіїв зарядів. Для приладів, що використають ефект Холу, найкраще підходять напівпровідникові матеріали з високою рухливістю й малою концентрацією носіїв заряду, що забезпечують велику холівську напругу. Для виготовлення магнітоелектричних приладів використають арсенід індію й телурид ртуті.

Термоелектричні прилади виготовляють із напівпровідникових матеріалів, що забезпечують максимальний коефіцієнт ефективності, тобто які мають високу і низьку теплопровідність. Такими властивостями володіють антимонід цинку телурид і селенід вісмуту.

При виборі матеріалів для фотоприладів керуються в першу чергу спектральною чутливістю напівпровідникового матеріалу. Зменшують інерційність фотоприладів застосуванням матеріалів з малим часом життя неосновних носіїв заряду. При виготовленні фотоперетворювачів (сонячних батарей) особливе значення має ширина забороненої зони, що визначає ефективність роботи цих приладів.

Напівпровідникові матеріали для лазерів повинні мати зроблену структуру, тому що сторонні домішки й дефекти приводять до появи усередині забороненої зони проміжних енергетичних рівнів. Крім того, ці матеріали повинні мати високу рухливість носіїв заряду при даній їхній концентрації.

Люмінесцентні діоди виготовляють із напівпровідників, що володіють здатністю до випромінювальної рекомбінації: арсенідів і фосфідів індію й галію, карбіду кремнію, сульфіду цинку й ін. Основний параметр цих приладів довжина хвилі випромінювання залежить від властивостей вихідного, напівпровідникового матеріалу й, зокрема, від ширини забороненої зони.

Кількість типів напівпровідникових приладів дуже великий і кожний прилад залежно від принципу дії й необхідних електричних параметрів має потребу в напівпровідниковому матеріалі з певними властивостями.

Швидке зростання виробництва й підвищення надійності виробів електронної техніки залежать не тільки від методів їхнього виготовлення й культури, але й у значній мірі від електрофізичних й інших властивостей застосовуваних матеріалів, які в багатьох випадках визначає параметри напівпровідникових приладів й інтегральних мікросхем і впливають на стабільність їхньої роботи в електричних і теплових режимах, а також при тривалому зберіганні.

Технологія промислового виробництва напівпровідникових приладів й інтегральних мікросхем складний багатоступінчастий процес, що вимагає застосування на кожному етапі великої кількості специфічних матеріалів з певними властивостями. Так, основою для створення цілого ряду виробів електронної техніки став клас матеріалів напівпровідники, які мають властивості, необхідні для одержання приладів з високими електричними характеристиками.

При розгортанні виробництва нових електронних приладів на напівпровідниковій основі віддача від інвестицій носить кумулятивний характер: на кожному етапі впровадження нових технологій неможливе без виробничої бази, створеної раніше. Тому має сенс максимально використовувати наявне устаткування, удосконалюючи його під постійно змінні вимоги ринку. Такий підхід дозволяє без величезних разових вкладень працювати на сучасному рівні, його використовують більшість сучасних фірм, таких як Intel, Sony, Toshiba, IBM. Одна із сторін методу - використання матеріалів з новими властивостями, що дозволяють використовувати для своєї обробки широко поширені, налагоджені і такі, що окупили себе технології.

1.2 Класифікація напівпровідникових матеріалів

Напівпровідникові матеріали за хімічним складом можна розділити на прості й складні. Простими напівпровідниковими матеріалами є хімічні елементи: бор В, вуглець СО2, германій Ge, кремній Si, селен Se, сірка S, сурма Sb, телур Ті та йод J. Найбільш широке застосування як самостійні напівпровідникові матеріали знайшли тільки три з них: германій, кремній і селен. Інші використовуються як легуючі добавки до германію і кремнію або компонентів складних напівпровідникових матеріалів.

У групу складних напівпровідникових матеріалів входять хімічні сполуки, що володіють напівпровідниковими властивостями й включають у себе два, три або більше елементи, наприклад арсенід галію GaAs, телурид вісмуту Bi2Te3, силіцид цинку й фосфору ZnSi2 та ін. Напівпровідникові матеріали цієї групи, що складаються із двох елементів, називаються бінарними сполуками й так само, як це прийнято в неорганічній хімії, мають найменування того компонента, у якого металеві властивості виражені слабкіше. Так, бінарні сполуки, що містять миш'як, називають арсенідами, сірку сульфідами, телур телуридами, вуглець карбідами.

Тверді розчини напівпровідникових матеріалів позначають символами вхідних у них елементів з індексами, які визначають атомну частку цих елементів у розчині.

До складних напівпровідникових матеріалів відносять також тирит, сіліт, ферит, аморфне стекло та ін.

За ступенем досконалості решітки всі кристали можна розділити на ідеальні й реальні, а по сполуці на стехіометричні й нестехіометричні.

1.3 Органічні напівпровідники

Органічні напівпровідникові матеріали відрізняються від інших напівпровідників як по властивостях, так і методам одержання і можливим областям застосування. До найбільш вивчених органічних напівпровідникових матеріалів ставляться антрацен, нафталін, фталоціанін, пірин, тефеніл і ін., ширина забороненої зони яких коливається від 0,6 до 3,7 еВ, а питомий опір від 10б до 1015 Ом/см.

Напівпровідникові властивості в органічних сполук (антрацену) були відкриті в 1906 р. Спочатку була виявлена фотопровідність барвників. Далі було знайдено, що провідність інших органічних сполук (фталоціанінові) змінюється з підвищенням температури, як і в неорганічних напівпровідників. У цей час антрацен знаходить широке застосування як напівпровідниковий матеріал як кристалічні лічильники в ядерній фізиці.

Поряд із зазначеними органічними напівпровідниковими матеріалами відоме широке коло хімічних сполук, у яких електропровідність здійснюється електронами або дірками. Питомий опір цих сполук лежить у межах від 10 до 1016 Ом/см, тобто в інтервалі електропровідності звичайних елементарних напівпровідників і ізоляторів. З ростом температури Їхня електропровідність також зростає; у деяких з них проявляється ефект Холу й фотоефект.

Разом з тим органічні напівпровідники багато в чому відрізняються від звичайних напівпровідників (германію, кремнію). Так, рухливість носіїв заряду в них на кілька порядків нижче, ніж у германію. Добре вираженої примісної провідності при низьких температурах у багатьох органічних напівпровідників не виявляється. Органічні напівпровідники становлять значний інтерес, тому що напівпровідникові властивості в них сполучаються з еластичністю, здатністю до утворення плівок і волокон, міцністю та ін.

Для твердих органічних напівпровідникових матеріалів характерна наявність у їхній структурі ароматичних кілець зі сполученими зв'язками. Типовим представником матеріалів з такою будовою є антрацен, що містить три бензольних кільця. Процес провідності органічних напівпровідників визначається рухом носіїв зарядів усередині молекули речовини і їхніх переходів від молекули до молекули.

Домішки в органічних напівпровідниках у порівнянні з елементарними напівпровідниками відіграють другорядну роль. При введенні в органічні напівпровідники у якості домішки кисню, може відбуватися як збільшення, так і зменшення електропровідності вихідного матеріалу, що обумовлено особливостями будови його молекул. Крім того, органічні напівпровідники мають внутрішній і зовнішній фотоефект. Фотопровідність органічних напівпровідників зростає зі збільшенням освітленості й температури й має певну спектральну характеристику.

Всі органічні тверді напівпровідникові матеріали можна розділити на п'ять груп:

- молекулярні кристали;

- молекулярні комплекси;

- металоорганічні комплекси;

- полімерні напівпровідники;

- пігменти.

Молекулярні кристали поліциклічні низькомолекулярні ароматичні сполуки, відмінними рисами яких є їх кристалічність і наявність ароматичних кілець із системою сполучених подвійних зв'язків. До таких матеріалів ставляться антрацен С14Н10, нафталін С10Н8, фенатрен, перилен, коронен, віолантрен і фталоціаніни. Серед речовин цього класу багато з них володіє дірковою провідністю й характеризуються енергією активації порядку 1-3 еВ, низькою рухливістю носіїв заряду і питомим опором.

Молекулярні комплекси поліциклічні низькомолекулярні сполуки, що характеризуються електронною взаємодією між молекулами речовини. Молекулярні комплекси володіють, як правило, значно більшою електропровідністю, чим молекулярні кристали, і являють собою сполуки донорно-акцепторного типу. Одна молекула такої речовини здатна приєднувати електрон, а друга його віддавати. Тому такі сполуки називають також комплексами з передачею заряду. При передачі заряду виникає іонний зв'язок між молекулами.

Металоорганічні комплекси низькомолекулярні речовини, молекула яких містить у центрі атом металу. Прикладом таких речовин може служити фталоціанін міді. Такі матеріали мають енергію активації носіїв заряду більше 1 еВ і відрізняються щодо високою рухливістю носіїв зарядів, що досягає 10 см2/с. Основними носіями є дірки.

Полімерні напівпровідники матеріали, відмінними рисами яких у порівнянні з низькомолекулярними є довгі ланцюги сполучення в макромолекулах і більше складна фізико-хімічна будова. З подовженням ланцюгового сполучення підвищується електропровідність і знижується енергія активації.

Пігменти барвники, що володіють напівпровідниковими властивостями. Прикладом можуть служити індиго, еозин, пінаціонол, радофлавін, радамін, тріпафлавін і ін. Є також природні пігменти: хлорофіл, каротин та ін. Серед пігментів зустрічаються як електронні, так і діркові напівпровідники: катіонні пігменти мають провідність n-типу, аніонні р-типу. Для пігментів характерна висока енергія забороненої зони й низька електропровідність.

Основним критерієм використання органічних напівпровідникових матеріалів є їхня чистота. Тому питання очищення цих матеріалів від домішок дуже важливий. Звичайно для очищення органічних речовин використають чотири методи: кристалізацію з розчину, сублімацію, хроматографію з розчину або пари й зонне очищення. Як вихідні матеріали, використовуваних для виготовлення різних приладів, застосовують як монокристалічні, так і полікристалічні зразки органічних напівпровідників.

Органічні напівпровідники знаходять застосування в окремих областях електроніки й радіотехніки. Так, їх використають при виготовленні терморезисторів з високою температурною стабільністю п'єзоелементів, резонансних контурів в інтегральних схемах, радіаційних дозиметрів, детекторів інфрачервоного випромінювання, фоторезисторів, квантових генераторів, й іншими приладами. До переваг різних типів приладів і інтегральних схем, виготовлених на основі органічних напівпровідникових матеріалів, ставляться висока механічна й кліматична стійкість в умовах тропічного клімату й при підвищених вібраційних і ударних навантаженнях.

У цей час ведуться роботи з одержання нових видів органічних напівпровідникових матеріалів і дослідженню їх електрофізичних властивостей. Відкриття раніше невідомих властивостей цих матеріалів дозволить ще ширше використати їх у народному господарстві.

2 ЕКОЛОГІЧНИЙ ВПЛИВ РАДІОТЕХНІЧНОЇ ТА ЕЛЕКТРОННОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

В радіотехнічній промисловості крім таких найбільших забрудників довкілля, як забруднення свинцем, та електромагнітне випромінювання важливу роль займають пластмаси, в вигляді готових виробів, заготовок для друкованих плат, які в подальшому будуть підлягати різанню, виточенню, зварюванню і переплавленню. Існують також спеціалізовані цехи, де пластмаси переплавляються і електролітичним або термічним методом наноситься ряд мікроелементів в товщу, або на поверхню пластмас. Цей метод дозволяє суттєво зменшити розміри виробу, збільшити його ефективність за рахунок малих площ протікання струму, а відповідно зменшення опору між ділянками.

Важливим фактором в радіотехнічній та електронній промисловості, на який варто звернути увагу, є широке вирористання провідників з міді.

Впровадження в промисловість нових, більш ефективних технологічних процесів, різке підвищення продуктивності та розширення масштабів виробництва потребують останнім часом приросту в технологічні операції матеріальних і енергетичних ресурсів, що в свою чергу приводять до збільшення негативного впливу на навколишнє середовище.

Характер такого впливу визначається специфікою виробництва, особливостями направлених в нього коштів і використовуваних технологій. Прикладом негативного впливу промислового виробництва на навколишнє середовище є виділення шкідливих виробничих речовин. Ці речовини за своїм походженням можуть бути або об'єктами переробки, або проміжними або кінцевими продуктами технологічного процесу. Незважаючи на те, що виробництво радіоелектронної апаратури за обсягами викидів, звичайно, значно поступається іншим областям промисловості, наприклад, металургії, енергетиці, деяким добувним галузям і т. д., не враховувати його шкідливий вплив на навколишнє середовище, здоров'я людини було б нерозумно. При аналізі екологічної небезпеки підприємств радіоелектронної промисловості та приладобудування необхідно пам'ятати з одного боку, що останні, як правило, розташовуються в межах міської житлової зони і, крім того, доводиться враховувати специфічний склад речовин, що викидаються, які часто можуть бути дуже токсичними.

У процесі виробництва людина відчуває вплив широкого спектра виробничих факторів, деякі з яких у певних умовах можуть привести до порушень здоров'я або зниження працездатності, їх відносять до шкідливих виробничих факторів. Наприклад, це може бути комплекс хімічних речовин, що використовуються в виробництві електронних виробів при веденні спеціальних операцій, або що утворюються в їх процесі. Небезпека деяких з цих речовин пов'язана також і з тим, що наслідки їх впливу можуть проявлятися через тривалий час і навіть бути виявлені в наступних поколіннях. Фактор, вплив якого на працюючого за певних умов призводить до травми або іншого різкого погіршення здоров'я, називається небезпечним виробничим фактором. Шкідливий фактор може стати небезпечним, для цього необхідний відповідний його рівень та тривалість дії. Хімічні виробничі фактори можуть бути джерелом забруднення навколишнього середовища, для боротьби з яким необхідно вивчення шляхів витоку шкідливих хімічних речовин та у зв'язку з цим вживання заходів по удосконаленню технологічного процесу (герметизація обладнання, розробка методів очищення промислових викидів, використання менш токсичних матеріалів, створення безвідходних технологій і т. д.). Для оцінки небезпеки того чи іншого хімічного речовини для людини необхідно знання особливостей взаємодії його з організмом, а також кількісних показників (гранично допустимої концентрації, середньої смертельної концентрації і т. д.). Хімічні виробничі фактори класифікуються:

- по характеру дії на людину;

- по шляху попадання в організм.

Клас небезпеки шкідливих речовин встановлюється в залежності від ряду норм і показників, зокрема, гранично допустимої концентрації (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони та середньої смертельної концентрації в повітрі. ГДК шкідливих речовин в повітрі робочої зони це максимальні концентрації, які при тривалості робочого тижня не більше 41 години протягом усього робочого стажу не можуть викликати у працюючого захворювань ні в процесі роботи, ні після закінчення робочого стажу, і не стануть причиною порушень у його наступних поколінь. У виробництві в електро- та радіотехнічній промисловості використовується великий набір шкідливих речовин, які спричинюють на людину різні впливм. Вміст цих речовин в повітрі робочої зони регламентується ГОСТ 12.1.005-88. Подібні речовини у повітря робочої зони потрапляють у вигляді пари, газів і пилу, які в певних умовах здатні привести до захворювання або зниження працездатності людини.

Значення ГДК деяких речовин, використовуємих при виробництві електрообладнання вказані в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Гранична допустима концентрація деяких речовин

Речовини	ГДК, мг\м3	Клас небезпеки
Ацетон	200	4
Берилій	0,001	1
Германій	2	3
Дихлоретан	10	3
Сірчана кислота	1	2
Марганець	0,3	2
Свинець	0	1
Спирт метиловий	5	3
Спирт етиловий	1000	4
Торій	0,05	1
Трихлоретилен	10	3

Шкідливі речовини потрапляють в повітря робочої зони різними шляхами. Вони можуть бути продуктами технологічних операцій, які проводяться беспосередньо на робочих місцях (пайка, зварювання, склеювання і т. п.) або виділятися через негерметичність апаратури і трубопроводів. У табл. 2.2 наведено приклади деяких операцій, які використовуються у виробництві електронних виробів, з номенклатурою шкідливості, що виділяються в процесі роботи.

Таблиця 2.2 - Шкідливі речовини, які виділяються внаслідок технологічних процесів

Вид операції	Виділення шкідливих речовин
Пайка олов'яно-свинцевими припоями	Аерозолі свинцю, олово, вісмута, пари спирту і каніфолі
Робота із епоксидними смолами	Пари етилхлоргідрину і аерозоль дифенілпропану
Промивка виробів в бензині	Пари бензину
Ціаністі покриття виробів: цинкування, кадміювання	Пари синильної кислоти

2.1 Вплив електромагнітного випромінювання

В умовах виробництва електромагнітне випромінювання характеризується різноманітністю режимів генерації та варіантів дій працівників (випромінювання у ближній зоні, зоні індукції, загальне і місцеве, яке часто діє разом з іншими несприятливими факторами навколишнього середовища). Випромінювання може бути ізольоване (від одного джерела), поєднане (від кількох джерел одного частотного діапазону), змішане (від кількох джерел різних частотних діапазонів) та комбіноване (коли одночасно діє інший несприятливий фактор). Дія може бути постійною або переривчастою. Остання, у свою чергу, може бути періодичною та неперіодичною. Прикладом переривчастої періодичної дії електромагнітного випромінювання є випромінювання від антен, які працюють у режимі кругового огляду або сканування. Дії випромінювання може зазнавати як усе тіло працівника (загальне опромінення), так і окремі його частини (локальне або місцеве опромінення).

Розрізняють дві форми негативного впливу на організм людини електромагнітного випромінювання діапазону радіочастот гостру і хронічну, яка, у свою чергу, поділяється на три ступені: легкий, середній і тяжкий. Хронічна форма характеризується функціональними порушеннями нервової, серцево-судинної та інших систем організму, що проявляються астенічним синдромом, і вегетативними порушеннями, переважно серцево-судинної системи.

Особи, які перебувають під впливом хронічного випромінювання електромагнітного випромінювання, частіше (в 1,9 раза чоловіки та в 1,5 раза жінки), ніж ті, хто не зазнає опромінення, скаржаться на незадовільний стан здоров'я, у тому числі на головний біль (в 1,5 раза чоловіки та в 1,3 раза жінки), біль у серці (в 1,8 раза чоловіки та в 1,5 раза жінки), серцебиття, загальну слабкість, сонливість, шум у вухах, парестезію тощо.

Електромагнітне випромінювання потужний фізичний подразник. Різні організми мають різну чутливість до природних та антропогенних (штучних): характер і вираження біологічного ефекту залежать від параметрів випромінювання і рівня організації біосистеми. Міліметрові хвилі електромагнітного випромінювання впливають переважно на рецепторний апарат, хвилі більшої довжини на центральну нервову систему.

Радіочастотне випромінювання різні органи і системи організму поглинають по-різному: істотне значення мають їх форма та лінійні розміри, орієнтація відносно джерела електромагнітного випромінювання. Первинні зміни функцій центральної нервової системи і пов'язані з ними порушення спричинюють біологічні ефекти на рівні органів і систем. Тривала дія високих рівнів електромагнітного випромінювання призводить до перенапруження адаптаційно-компенсаторних механізмів, істотних відхилень функцій органів і систем, порушення обміну речовин і ферментативної активності, гіпоксії, органічних змін. Оскільки у виробничому середовищі електромагнітне випромінювання діє, як правило, в комплексі з іншими факторами, його вплив на організм людини посилюється.

Захисно-пристосувальні реакції, що з'являються у людини під впливом електромагнітного випромінювання, мають неспецифічний характер. Найчастіше пристосувальними реакціями є збудження центральної нервової системи і підвищення рівня обміну речовин.

Ефекти від впливу на біологічні тканини людини електромагнітного випромінювання радіочастотного діапазону малої потужності поділяються на теплові й нетеплові. Тепловий ефект може виявлятись у людини або підвищенням температури тіла, або вибірковим (селективним) нагріванням окремих його органів, терморегуляція яких ускладнена (жовчного і сечового міхурів, шлунка, кишок, яєчок, кришталиків, склистого тіла та ін.). Дія електромагнітного випромінювання на біологічний об'єкт виявляється тоді, коли інтенсивність випромінювання нижча від теплових порогових його значень, тобто спостерігаються нетеплові ефекти або специфічна дія радіохвиль, яка визначається інформаційним аспектом електромагнітного випромінювання, що сприймається організмом і залежить від властивостей джерела електромагнітного випромінювання та каналу зв'язку. Очевидно, що інформаційні процеси відіграють також певну роль при тепловій дії електромагнітного поля на організм. Крім того, дія електромагнітного випромінювання малої інтенсивності призводить до локального нагрівання мікронагрівання.

Умовно розрізняють такі механізми біологічної дії електромагнітного випромінювання:

* безпосередня дія на тканини та органи, коли змінюється функція центральної нервової системи і пов'язана з нею нейрогуморальна регуляція;

* рефлекторні зміни нейрогуморальної регуляції;

* поєднання основних механізмів патогенезу, дії електромагнітного випромінювання з переважним порушенням обміну речовин, активності ферментів. Питома вага кожного з цих механізмів визначається фізичними та біологічними змінами в організмі людини.

В окремих випадках у людини з'являються біль у серці, задуха, серцебиття, запаморочення, підвищена пітливість, посилюється функція щитовидної залози, порушується менструальний цикл у жінок і спостерігається статева слабкість у чоловіків; змінюється формула крові (зменшується кількість лейкоцитів і тромбоцитів). Одним із специфічних уражень людини є катаракта, яка може виникнути або одразу після опромінення, або через 3-6 днів, або розвиватися поступово впродовж кількох років. Катаракта спричинюється нагріванням кришталика до температури понад допустимі фізіологічні межі. Окрім катаракти можливе пошкодження строми рогівки і кератит.

Отже, вплив електромагнітного випромінювання має системний характер і потребує відповідних системних заходів захисту від нього.

Електростатичне поле утворюється електричним полем нерухомих електричних зарядів, з якими воно взаємодіє, і є найпоширенішим класом стаціонарних фізичних полів в енергетичних установках та електротехнічних процесах. Електростатичне поле може існувати як власне електричне поле (поле нерухомих зарядів) або стаціонарне електричне поле (електричне поле постійного струму).

Електростатичні заряди одного знака і поля можуть виникати при виготовленні та обробці діелектричних матеріалів. Це явище, що називається статичною електризацією, може відігравати негативну роль.

Біологічний вплив електростатичного поля залежить від його тривалості, форми струмопровідних частин обладнання, розміщення робочого місця відносно джерела випромінювання, кліматичних умов тощо. Експериментальне на тваринах встановлено, що електростатичне поле впливає на нервову, серцево-судинну, ендокринну та інші системи організму. Зокрема, було зареєстровано зміни електричної активності кори великого мозку та умовно-рефлекторної діяльності. Електростатичне поле спричинює зміни артеріального тиску, що мають нестійкий і фазовий характер, швидкості зсідання крові, вмісту сульфгідрильних груп у крові.

Вплив електростатичного поля на працівників призводить до проявів у них дратівливості, головного болю, порушення сну, зниження апетиту, порушення загальної функції центральної нервової системи, зміни частоти серцевих скорочень (найчастіше у вигляді брадикардії) і вуглеводного, ліпідного, білкового та мінерального обмінів, а також до зниження активності ферментів.

Заходи захисту від статичної електрики спрямовані на зменшення генерації електричних зарядів або на їх відведення з наелектризованого матеріалу за рахунок підвищення його електропровідності. Ці заходи передбачають заземлення металевих і електропровідних елементів обладнання, встановлення нейтралізаторів статичної електрики, збільшення поверхневої та об'ємної електропровідності діелектриків. Заземленню підлягають елементи обладнання, в яких утворюються електричні заряди, та ізольовані електропровідні ділянки технологічних установок. Пристрої для захисту від статичної електрики майже завжди поєднуються із захисними заземлювальними пристроями.

Найефективнішим із зазначених заходів боротьби зі статичною електрикою є збільшення поверхневої та об'ємної електропровідності діелектриків. Збільшення відносної вологості повітря до 60-75 % значно підвищує поверхневу електропровідність діелектричних гідрофільних матеріалів (адсорбують на своїй поверхні тонку плівку вологи). На цьому принципі базується застосування антистатичних речовин (гігроскопічних і поверхнево-активних ). Поверхнево-активні речовини наносять на поверхню або вводять у масу матеріалу (останнє раціональніше, оскільки сприяє тривалому зберіганню полімерами антистатичних властивостей).

Нейтралізувати електричні заряди можна також за допомогою іонізації повітря. Для цього використовують нейтралізатори статичної електрики, принцип роботи яких полягає у створенні поблизу наелектризованих матеріалів позитивних і негативних іонів. Для антистатичного захисту можна використовувати ще і принцип екранування за допомогою металевих листів. При цьому поле, що утворюється на стінках екрана, нейтралізує зовнішнє поле. Для того щоб електричні заряди з тіла людини швидше відводилися в землю, застосовують підлоги з електропровідним покриттям. До індивідуальних засобів захисту тіла людини від статичної електрики належать антистатичні халати, заземлювальні браслети для рук, антистатичне взуття та ін. Вибираючи такі засоби, слід враховувати особливості технологічного процесу, фізико-хімічні властивості оброблюваного матеріалу, мікроклімат приміщень тощо.

2.2 Екологічні проблеми при технологічних процесах в електро- та радіотехніці

Ручна обробка деталей. Навіть при таких простих операціях, як зняття ізоляції з кінців проводів перед паянням методом випалювання, утворюються шкідливі продукти згоряння, які повинні вилучатися з допомогою місцевої витяжної вентиляції. При склеюванні деталей і вузлів використовуються різні синтетичні клеї на основі формальдегідних, кремнійорганічних і епоксидних смол. Клеї на основі формальдегіду здатні викликати подразнення дихальних шляхів, розлад шлунково-кишкового тракту, а при дії на шкіру - її захворювання. Кремнійорганічні смоли зазвичай розчиняються в органічних розчинниках, таких як толуол, пари якого негативно діють на кров, кровотворні органи і центральну нервову систему. Епоксидні смоли також токсичні, роботи з клеями в зв'язку з цим повинні проводитися у витяжних шафах для зменшення впливу шкідливих парів.

Виготовлення деталей способом лиття й пресування. Широко поширеними методами у виготовленні деталей і вузлів для електро- та радіодеталей є лиття і пресування, які є часто дуже шкідливими технологічними операціями через випаровування токсичних хімічних речовин або впливу на людину агресивного пилу. Наприклад, в процесі плавлення бронзи в тигельних печах утворюються токсичні пари міді і свинцю, а при плавленні латуні оксиди цинку, які також можуть бути причиною отруєнь. При рафінуванні алюмінієво-магнієвих сплавів хлористим цинком при температурі близько 650 градусів Цельсія утворюються шкідливі випаровування хлористоводневої кислоти і оксиди цинку. Отримання силуміну (сплав алюмінію з кремнієм) супроводжується забрудненням повітря фтористими сполуками, що викликають подразнення слизових оболонок верхніх дихальних шляхів та більш серйозні захворювання. Ділянки кольорового лиття обладнуються в зв'язку з цим місцевими відсмоктувачами і загальної приточно-витяжною вентиляцією.

При виготовленні пресованих електроізоляційних деталей застосовуються порошкові пластмаси (карболіт, текстолітова крихта та ін.), сполучною компонентом в яких є фенолформальдегідні смоли. При пресуванні порошків працючі опиняються під впливом шкідливого пилу, а при нагріванні компонентів ще й впливом продуктів термічного розкладання смол фенолу і формальдегіду. Для зниження запиленості та загазованості виробничих приміщень преси обладнуються місцевою витяжною вентиляцією. Зменшенню запиленості на робочих місцях сприяє таблетування прес-порошків.

Виготовлення деталей з кераміки. Про запиленості робочої зони доводиться говорити і при виготовленні деталей з кераміки, коли використовуються порошки оксиду алюмінію, вуглекислого барію, сполуки хрому та марганцю, оксиди берилію, шамоту та ін. кварцевмісних речовин, пил може викликати захворювання легенів. Берилій у зв'язку з високою токсичністю (ГДК = 0,001 мг/м3) являє особливу небезпеку, тому верстатне обладнання, призначене для обробки берилієвої кераміки, повністю ізолюється від іншого обладнання та забезпечується засобами місцевої вентиляції. Марганцевмісний пил викликає важкі розлади центральної нервової системи, що виражаються в розладі мови, порушенні пам'яті, координації рухів і т. д.

Окис хрому може привести до виразкових і трофічних процесів на слизовій оболонці носа. При потраплянні пилу, що містить хром або берилій, на місцеві пошкодження шкірного покриву можуть виникнути глибокі виразки, які тривалий час не загоюються. Саме тому ділянки з виготовлення кераміки розміщуються в окремих приміщеннях, обладнаних загальною припливно-витяжної та місцевої витяжної системами вентиляції. Завантаження вихідних матеріалів в дробильно-розмільне обладнання та вивантаження герметизуються, механізуються і виробляються при включеній вентиляції. Додатковим заходом є використання мокрого способу розмілювання, що зменшує утворення пилу. Зважування порошкових матеріалів здійснюється у витяжній шафі з нижнім відсмоктуванням зі швидкістю руху повітря в робочому отворі 0,7-1,0 м/с.

Випалення керамічних деталей проводиться в автоматизованих і механізованих печах, обладнаних місцевими відсмоктувачами.

В процесі зачистки, обдування і шліфування керамічних деталей, здійснюваних в окремому приміщенні, може виділятися багато шкідливого пилу, який відділяється за допомогою системи вентиляції.

В процесі металізації виробів з кераміки високу небезпеку представляють ціанисті електроліти та їх пари, що застосовуються при нарощуванні срібла або міді електролітичним способом. Металізацію кераміки проводять в укриттях відсмоктування вітринного типу зі швидкістю руху повітря не менше 1 м/с. Небезпечними є також органічні розчинники (амілацетат, ацетон та ін.), що використовуються при обробці керамічної поверхні.

Обробка поверхонь деталей може супроводжуватися утворенням шкідливого пилу (при її механічної зачистки), аерозолів хрому (при поліруванні поверхонь). При знежирюванні деталей використовуються органічні розчинники.

Поверхневі покриття деталей. При нанесенні захисних покриттів на деталі гальванічним способом з поверхні ванн відбувається виділення водню і кисню, що захоплюють з собою краплини електроліту, які забруднюють повітря входять до його складу кислотами, лугами і солями покривають металів. Для гальванічних покриттів використовуються ціанисті електроліти (розчини ціаністого калію, ціаністого натрію, ціанистого срібла та ін.) Всі ці сполуки є надзвичайно токсичними. Отруєння відбувається синильною кислотою (ціаністим воднем), яка паралізує дихання. у відповідності до існуючої технології гальванічні ціанисті ванни обладнуються ефективною вентиляцією (бортовими відсмоктувачами) з фільтрами для очищення повітря, що викидається. Для хромування використовуються різні сполуки хрому (хрому окис, ангідрид хромовий, хромовокислий калій та ін.) Сполуки хрому можуть проникати всередину організму у вигляді пилу, парів або туману, при цьому вони викликають важкі ураження дихальних шляхів, слизових оболонок, викликаючи, зокрема, виразки і прорив носової перегородки. Крім того, до складу електроліту входить сірчана кислота, вдихання парів якої також вельми небезпечно. Ванни для хромування обладнуються бортовими відсмоктувачами. Для кадміювання використовуються розчини окису кадмію в суміші з ціаністим натрієм. В процесі кадміювання можуть виділятися ціаністий водень і аерозолі оксидів кадмію, причому кадмій у зв'язку з високою токсичністю здатний викликати лихоманку і ураження печінки. Цинкування також в основному проводять в ціаністих електролітах, про небезпеку яких вже йшлося. Процес оксидування алюмінію здійснюється у водних розчинах хромового ангідриду, сірчаної та інших кислот. Шкідливими факторами при цьому є утворення пари кислот і хромового ангідриду. Використовуються ванни з бортовими відсмоктувачами. При металізації виробів методом розпилення відбувається велика втрата розпорошуємого металу (олова, свинцю, цинку). Частинки металу, потрапляючи в повітря робочої зони або в зовнішнє середовище, будучи в достатній концентрації, можуть привести до отруєнь. Металізацію виробів проводять і методами занурення в розплавлені метали: лудіння в розплавлене олово, свинцювання - в свинець, цинкування в цинк. Гарячі пари цих металів, що перетворюються в окисди, можуть викликати захворювання працюючих.

Виготовлення вузлів і приладів. При виготовленні приладових вузлів широко застосовуються різні види електрозварювання: дугова, контактна, конденсаторна, електронно-променева, лазерна і дифузійна. При зварюванні

повітря забруднюється зварювальним аерозолем, оксидами марганцю, озоном, окисом вуглецю. При цьому може розвинутися захворювання легенів і як наслідки інтоксикації марганцем захворювання центральної нервової системи. Для вловлювання зварювального аерозолю та газів застосовується витяжна вентиляція. При виготовленні друкованих плат технологією передбачені такі етапи як: хімічна очистка і промивка плат, хімічне травлення плат. Всі ці етапи пов'язані з використанням різного роду шкідливих речовин. Так, промивання плат здійснюється в органічних розчинниках (ізопропіловий спирт, ацетон та ін.). Для хімічного міднення і травлення плат в основному застосовуються такі шкідливі речовини як: сірчана, соляна і азотна кислоти, хлорна мідь, хлористий палладій, NaOH, сегнетова сіль і трихлоретилен. Травлювачі: хлорне залізо, персульфат амонію, хромовий ангідрид в сірчаной кислоті. Всі ці речовини є токсичними і щоб уникнути вдихання їх парів робота з ними повинна проводитися під витяжною вентиляцією. При виготовленні напівпровідникових приладів і мікросхем проводяться операції, деякі з яких також можуть бути джерелами шкідливих факторів, що потрапляють в атмосферу: отримання дрібнодисперсних порошків германію, кремнію та легування. Виробництво дрібнодисперсних порошків на дробильно-розмелювальне обладнанні супроводжується утворенням пилу. При легуванні германію миш'яком в печі зонної плавки повітряна середу забруднюється миш'яковистим воднем, а при легуванні германію сурмою - сурм'янистий воднем, які є токсичними.

2.3 Екологічні проблеми утилізації використаної електронної техніки

Утилізація відпрацьованої електронної техніки в найближчий час може стати серйозною екологічною проблемою. Строк служби персональних комп'ютерів, наприклад, невеликий, і зазвичай не перевищує три-чотири роки.

Враховуючи кількість вироблюваної на сьогоднішній час техніки, це питання потребує розробки відповідних технологій по їх утилізації і відповідної інфраструктури переробляючих підприємств.

Оргтехніка включає до свого складу як органічні складові (Пластик різних видів, матеріали на основі полівінілхлориду, фенолформальдегіда), так і майже повний набір металів. Всі ці компоненти не є небезпечними в процесі експлуатації виробу. Однак ситуація докорінно змінюється, коли виріб потрапляє на звалище. Такі метали, як свинець, сурма, ртуть, кадмій, миш'як входять до складу електронних компонентів переходять під впливом зовнішніх умов в органічні і розчинні сполуки і стають найсильнішими отрутами. Утилізація пластиків, що містять ароматичні вуглеводні, органічні хлорпохідні з'єднання є нагальною проблемою екології.

Спосіб зниження екологічної небезпеки за рахунок підвищення ефективності утилізації викидів являється найбільш раціональним. До його переваг можна віднести те, що спосіб не залежить від параметрів електроустаткування.

Серед способів утилізації шкідливих речовин найбільш поширеними є:

- абсорбція токсичних компонентів;

- адсорбція токсичних добавок;

- пряме спалювання;

- каталітичне окиснення;

- комбінування методів.

Абсорбція токсичних компонентів найбільш широко застосовуваний спосіб утилізації газоподібних неорганічних викидів. Його використання можливе в широкому діапазоні потоків очищуваного газу, проте концентрації токсичних речовин в очищуваному газі не повинні бути занадто великі. В залежності від потоку газу для абсорбції токсичних речовин можуть застосовуватися різні типові пристрої: різного типу скрубери, струменеві і циклонні газоочисники, газоочисники Вентурі.

Для вирішення даної задачі найбільш придатне послідовне використання утилізації типу «пряме спалювання - абсорбція», що можна реалізувати за допомогою скрубера з допалюванням. У цьому пристрої викиди, що містять токсичні речовини, проходять через блок відсікання полум'я, змішуються з осушеним повітрям і надходять в камеру згоряння (повітря, що застосовується в якості джерела кисню, повинно попередньо очищатися від залишкових парів мінеральних масел, щоб запобігти можливому засмічення ротаметра і датчика витрати). У цій камері відбувається пряме спалювання шкідливих викидів, причому їх подача до місця горіння здійснюється за допомогою спеціально оптимізованого кисневого інжектора, що знижує ймовірність самозаймання до досягнення високотемпературної області та зменшує розділення суміші газів на складові компоненти. Блок відсікання полум'я зменшує можливість зворотного горіння токсичних речовин. Після згорання залишкові викиди через камеру охолодження надходять на додатковий пристрій утилізації пристрій типу скрубера, де відбувається подальша абсорбція продуктів згоряння і непрореагировавших залишків. Таким чином, застосування скрубера з допалюванням підвищує ймовірність надійної утилізації токсичних викидів.

Все вище сказане в тій чи іншій мірі справедливо для інших процесів в електро та радіотехніці. Тому при виборі схеми утилізації тоскичних реагентів для кожного з існуючих та розроблених нових процесів, необхідно проводити ретельний аналіз супутніх екологічних проблем, та всіх аспектів

3 РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

Визначимо потужність викидів основних забруднювачів при спалюванні палива у радіотехнічній і електронній галузі:

1) Розраховуємо кількість золи за формулою:

, (3.1)

де:

- витрата палива (т/год);

- зольність палива (%);

- вміст горючих речовин у викиді (%);

- частка золи , яка знаходиться у викиді;

- частка золи, яка затримується у золоуловлювачах.

Вихідні дані: в радіотехнічній і електронній галузі використовується така маса вугілля: ; для вугілля: , , ,.

.

2) Розраховуємо масу SO2 за формулою:

, (3.2)

де:

витрата палива

- частка SO2, яка міститься у летючій золі;

- вміст сірки у паливі;

- молекулярна маса ;

- атомна маса .

Вихідні дані: ,

3) Кількість оксидів азоту при спалюванні палива знаходимо за формулою:

, (3.3)

де:

- показник емісії оксидів азоту без врахування заходів по скороченню викидів (г/ГДж), для вугілля ;

- ступінь зменшення викидів NOx під час роботи на низькому завантаженні;

- ефективність первинних заходів скорочення викидів, при використанні малотоксичних пальників і ступеневої подачі повітря ;

- ефективність вторинних заходів;

- коефіцієнт роботи очисних пристроїв;ККД;

Ступінь зменшення викидів NOx розраховуємо за формулою:

, (3.4)

де:

- фактична і номінальна потужність установки, яку розраховуємо за формулою:

, (3.5)

де:

- паропродуктивність установки;

- проміжний перегрів;

- емпіричний коефіцієнт.

Вихідні дані: , , , ,, .

Масу оксидів азоту розраховуємо за формулою:

, (3.6)

де:

- теплотворна здатність палива (МДж/кг), для вугілля: ;

.

4) Кількість важких металів (Cr, Cu) у викидах розраховуємо за формулою:

, (3.7)

де:-масовий вміст важких металів у паливі (мг/кг);

- коефіцієнт, який враховує частку леткої золи;

- коефіцієнт збагачення важкого металу;

- ступінь вловлювання важких металів у золоуловлювачах;

- ефективність вловлювання газоподібного металу;

- частка важкого металу в газоподібній формі.

Згідно вихідних даних для Cr і Cu:

,

,

,

,

,

,

,

.

,

.

Масу важких металів (Cr,Cu) розраховуємо за формулою:

, (3.8)

,

.

ВИСНОВКИ

У курсовій роботі було здійснено наступне:у першому розділі була розглянута характеристика радіотехнійної та електронної промисловості. Наведено класифікацію основних напівпровідникових матеріалів. Розлянуто основні технології виробництва електроустаткування;у другому розділі був розглянутий екологічний вплив радіотехнічної та електронної промисловості, вплив електромагнітного випромінювання наведені основні екологічні проблеми при технологічних процесів в електро- та радіотехніці, а також екологічні проблеми утилізації використаної електронної техніки.

у розрахунковій частині проведено ховано кількості забруднюючих речовин, які викидаються у повітря при спалюванні палива в радіотехнічній та електронній промисловості:

- маса золи ;

- маса SO2=;

- маса оксидів азоту

-маса важких металів (Cr, Cu): ,

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. Сиверса А.П. М., Советское радио, 1976.- 252 с.

2. Интегральные микросхемы. Справочник. Под ред. Тарабрина Б.В. Радио и связь, 1993.- 420 с.

3. Екимов В.Д. Павлов К.М. Проектирование радиоприемных устройств. М., Связь, 1970.- 153 с.

4. Володарський Є.Т., Кухарчук В.В., Поджаренко В.О., Сердюк Г.Б. Метрологічне забезпечення вимірювань і контролю. - Вінниця: ВДТУ, 2001. - 219 с.

5. А. Ищук, С. Карпенко, Е. Серединин. Роль ГИС в системе по чрезвычайным ситуациям Украины. ArcReview. Современные геоинформационные технологии. - 2003. - № 3 (26). - С. 3-4.

6. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? Учебное пособие / Под ред. В.И.Данилова-Данильяна. - М.: МНЭПУ, 1997. - 332 с.

7. Егоров А.Е. Исследование устройств и систем автоматики методом планирования эксперимента. - Харьков: Вища школа, 1986.- 153 с.

8. Тимошенко Г.М., Зима И.Ф. Теория инженерного эксперимента: Учебное пособие. - К.: УМКВО, 1991.- 155 с.

9. Большая советская энциклопедия, т. 29. - М.: Полиграфкомбинат им. В.М. Молотова, 1954. 420 с.

Размещено на Allbest.ru