Энергетическое загрязнение техносферы

Введение
В современных условиях, особенно в крупных городах, человек окружен объектами, загрязняющими биосферу. Многие предметы, созданные человеком, могут оказывать вредное воздействие на здоровье. Все виды источников электромагнитного излучения имеют важное и постоянно возрастающее значение в списке товаров для дома, вредных для здоровья и окружающей среды. Компьютеры, мобильные телефоны, акустическое оборудование и трансформаторы сразу приходят на ум.
  На всех этапах развития человечество постоянно влияло на среду обитания, в результате чего оно постепенно меняло свой облик. С середины XIX в. меняющаяся роль человека в развитии окружающей среды стала значительно расти. Это способствовало высоким темпам роста населения на Земле (демографический взрыв) и его урбанизации, увеличению потребления энергоресурсов, интенсивному развитию промышленного и сельскохозяйственного производства, массовому использованию транспортных средств, увеличению военных расходов, техническому прогрессу, а также научно-технической революции.
  Эти процессы привели к тому, что до середины ХХ в. частичные зоны, а в некоторых случаях общая региональная деградация биосферы возникла на Земле. Таким образом, в результате деятельности человека во многих регионах планеты была разрушена биосфера и создана новая искусственная среда обитания - техносфера.
1. Техносфера
«Техносфера - это важнейшее новое явление на этой планете, которое развивается необычайно быстро», - профессор Марк Уильямс, Университет Лестера.
Земля, которая поддерживает нас, может рассматриваться с точки зрения разных сфер. Это литосфера, состоящая из скалистых оснований нашей планеты; гидросфера, представляющая воду нашей планеты; и криосфера, включающая замороженные полярные области и высокие горы. Атмосфера - это воздух, которым мы дышим, и мы также являемся частью биосферы, состоящей из живых организмов Земли. Эти сферы существовали в той или иной форме на протяжении большей части или всего существования нашей планеты на 4,6 миллиарда лет. Совсем недавно появилась новая сфера - техносфера.
Техносфера в том смысле, в каком мы ее понимаем, - это концепция, разработанная американским геологом и инженером Питером Хаффом (внешняя ссылка), почетным профессором Университета Дьюка в Соединенных Штатах. Как и в случае с антропоценом, его популярность быстро растет, например, в центре внимания недавней крупной инициативы Haus der Kulturen der Welt (Дом мировой культуры), международного центра современного искусства в Берлине. Германия
Подобно антропоцену, техносфера противоречива, не в последнюю очередь из-за роли и ограничений, которые она предоставляет людям. Это говорит о том, что у нас гораздо меньше свободы в целом руководить системой Земли, чем мы можем себе представить.
Техносфера охватывает все технологические объекты, производимые людьми, но это только часть. Это система, а не просто растущая коллекция технологического оборудования. Это различие имеет решающее значение и может быть проиллюстрировано сравнением с более устоявшейся концепцией биосферы. Первоначально придуманный австрийским геологом XIX века Эдуардом Суссом термин «биосфера» был разработан русским ученым Владимиром Вернадским как концепция в двадцатом веке. Он высказал предположение, что не только масса живых существ на Земле, но и сочетание этой массы с воздухом, водой и почвой, которые поддерживают органическую жизнь и энергию Солнца, которая в значительной степени питает ее. Больше, чем сумма его частей, биосфера связывается и перекрывается с другими сферами Земли, имея при этом свою собственную динамику и возникающие свойства.
Техносфера также включает в себя не только наши машины, но и нас, людей, а также профессиональные и социальные системы, с помощью которых мы взаимодействуем с технологиями - фабрики, школы, университеты, профсоюзы, банки, политические партии, Интернет. Сюда также входят домашние животные, которых мы выращиваем в огромных количествах, чтобы накормить нас, сельскохозяйственные культуры, которые выращиваются для поддержания их самих и нас, и сельскохозяйственные почвы, которые значительно изменены по сравнению с их естественным состоянием для выполнения этой задачи.
Техносфера также включает автомобильные дороги, железные дороги, аэропорты, шахты и карьеры, нефтяные и газовые месторождения, города, искусственные реки и водохранилища. Он породил необычайное количество отходов - от свалок до загрязнения воздуха, почвы и воды. На протяжении всей истории человечества существовала какая-то прото-техносфера, но большую часть этого времени она принимала форму отдельных рассеянных пятен, которые не имели большого планетарного значения. Теперь она стала глобально взаимосвязанной системой - новым и важным событием на нашей планете.
Насколько велика техносфера? Одна грубая мера состоит в том, чтобы сделать оценку массы его физических частей, от городов и закопанных и бульдозерных земель, которые составляют их основу, до сельскохозяйственных угодий, автомобильных и железных дорог и т. Д. Оценка порядка величины здесь появилось около тридцати триллионов тонн материала, который мы используем или использовали и выбросили на этой планете.
Физические части техносферы также очень разнообразны. Простые инструменты, такие как каменные топоры, были созданы нашими предками миллионы лет назад. Но со времен промышленной революции и особенно после Великого ускорения роста населения, индустриализации и глобализации середины двадцатого века произошло огромное распространение различных видов машин и промышленных объектов. Технология тоже развивается все быстрее. Наши доиндустриальные предки видели мало технологических изменений от поколения к поколению. Теперь, когда осталось чуть больше одного поколения людей, мобильные телефоны - если взять только один пример - были введены в массовое общественное использование и прошли через несколько поколений.
2. Энергетическое загрязнение техносферы
Транспортные пути, радиационные зоны радио- и телевизионных передающих систем, промышленные зоны и т. д. являются зонами значительной техногенной опасности. Развитие опасности возможно при использовании на производстве и дома технических устройств: электрических сетей и устройств, инструментов, ручного инструмента, газовых баллонов, газовых сетей и т. д. Возникновение опасностей в таких случаях связано с наличием неисправностей в техническом устройстве или неправильных действий человека во время их использования. Уровень опасностей определяется их энергетическими показателями технических устройств, которые значительно увеличились в XX веке благодаря тому, что человек получил мощные технологии, большие запасы углеводородного сырья, химических и бактериологических материалов. Промышленные предприятия, объекты энергетики и транспорта являются основными источниками энергетического загрязнения промышленных районов, городской среды, жилых домов и природных зон. Вибрационное и акустическое воздействие, электромагнитные поля и излучения, воздействия радиоактивных нуклидов и ионизирующих излучений относятся к загрязнению энергией.
Рис.1 Энергетическое загрязнение техносферы
Вибрации в городской среде и жилых зданиях распространяются по земле. Источником этих вибраций является технологическое оборудование ударного действия, железнодорожный транспорт, строительные машины и тяжелый автотранспорт. Расширение зоны вибрационного воздействия определяется величиной их распада в грунте, которая, как правило, составляет 1 дБ / м (в водонасыщенных грунтах она немного больше)

. В основном колебания затухают на расстоянии 50 ... 60 м от путей железнодорожного транспорта. Технические устройства (насосы, лифты, трансформаторы и т. Д.), Расположенные в жилых зданиях, могут создавать значительные вибрации и шум.
Шум в городской среде и жилых зданиях создают транспортные средства, промышленное оборудование, санитарно-технические установки и устройства и другие. Источники инфразвука могут быть естественными (обдув ветром зданий и поверхности воды), а также техногенными (движущиеся механизмы с широкой поверхностью - виброплатформа, вибростенды; реактивные двигатели, газовые турбины, транспортные средства).
Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), закалочные установки и участки (в зонах, соединенных с предприятиями). Влияние ЭМП промышленной частоты в основном связано с высокопрочными электрическими линиями (ВЛ), источниками постоянного магнитного поля, используемыми на промышленных предприятиях. Зоны с повышенным уровнем ЭМП до 100 ... 150 м. Источником этих зон могут быть РTO и РЛС. При этом даже внутри зданий, расположенных в этих зонах, плотность потока энергии, как правило, превышает возможные значения ЭМП промышленной частоты в основном поглощаются землей, поэтому на небольшом расстоянии (50 ... 100 м) от электрических линий. Напряжение электрического поля падает от десятков тысяч вольт на метр до нормативного уровня. Магнитные поля, возникающие в зонах вокруг электрических линий тока промышленной частоты, а также в зонах, примыкающих к электрифицированной железной дороге, представляют значительную опасность. Магнитные поля высокой интенсивности обнаруживаются в зданиях, расположенных вблизи этих зон. В домашних условиях источником электромагнитного излучения и излучения являются телевизоры, микроволновые печи и другие устройства.
Наблюдается быстрый рост пользователей мобильных телефонов, таким образом, массовая подверженность населения неионизирующим электромагнитные поля имеет место. Неионизирующие излучения определяются как электромагнитные (ЭМ) излучения с энергией фотонов менее 12,4 эВ. К ним относятся: ультрафиолетовое или ультрафиолетовое излучение (длина волны 100-400 нм), видимое излучение (длина волны 400-780 нм), инфракрасное излучение (длина волны 780 нм - 1 мм), радиочастота излучения (частота 10 кГц - 300 ГГц), электромагнитная частота слабого поля (частота 0-10 кГц) и лазерное излучение.
Неионизирующее излучение включает в себя ультразвук или звук, имеющий частоту выше 20 кГц, даже если это не электромагнитное излучение. Любой дом содержит различные источники ионизирующее излучение: беспроводные телефоны, компьютеры, телевизоры, утюги, микроволновые печи, удлинители, электроплиты, холодильники, морозильники и другие бытовые электроприборы.
Среда также содержит различные источники неионизирующего излучения. К ним относятся: силалинии, кабельная и спутниковая связь, электростанции, электрические транспортные средства (электропоезда, трамваи и троллейбусы), ретрансляторы телевидения и радио. В результате происходит взаимодействие между электромагнитными полями и биологическими тканями. Воздействие этих полей может быть вредным для человека, если напряженность поля превышает определенное пороговое значение. Это значение определяется соответствующими стандартами и определяется на основе достижения порога вредного воздействия. Для того, чтобы проанализировать биологическое воздействия электромагнитного излучения и оценки, связанных с ним опасностей в конкретной ситуации, необходимо знать значение поля для каждой присутствующей частоты и сравнить его с соответствующими допустимыми значениями. Значения поля могут быть достигнуты путем применения аналитических расчетов, численными методами или с использованием соответствующего измерительного оборудования.
Типичные интенсивности вокруг электрооборудования в квартире при удалении 30 см от Источник: электрическая лампочка 2 В / м, электрический час 15 В / м, пылесос 16 В / м, фен 40 В / м, миксер 50 В / м, холодильник 60 В / м. Средняя напряженность магнитных полей вблизи наиболее распространенных источников (приборов на расстоянии30 см) (2): холодильник 0,25 мкТл , электроплита 4,0 мктл , фен 7,0 мктл , электрический утюг 1-10 мктл , электрическийсмеситель 10 мкТ , электропечь 17 мкТ , пылесос 20 мкТ , электробритва (до 3 см от источника)1500 ц T.Мобильные телефоны - это микроволновые устройства малой мощности, которые принимают и передают сигналы с / набазовые станции относительно высокой мощности. Мобильный телефон работает на частотах между 800 МГц и 2 ГГц.
Механические вибрации, создаваемые рабочими машинами, движущимися жидкостями и другими источниками и передаваемые конструкциями производственных зданий, оборудования, человека, определяются как вибрация.
В строительстве основными источниками вибрации являются машины для приготовления, распределения и вибрационного уплотнения бетонной смеси: бетономешалки, дозирующие установки, виброплатформы, а также строительные машины, компрессоры, бульдозеры и другие.
Всего ущерб вибрации нервной и сердечно-сосудистой систем, желудочно-кишечного тракта, опорно-двигательного аппарата. При непрерывной работе без эффективных мер защиты может развиться вибрационная болезнь - смертельная болезнь, которая сопровождается изменением сосудов верхних или нижних конечностей, снижением артериального давления, нарушением кровоснабжения внутренних органов, снижением частоты сердечных сокращений. Снижение чувствительности пальцев, артропатии и неврозов рук наблюдается при постоянном воздействии локальной вибрации. По направлению воздействия вибрация считается более вредной, если она воздействует вдоль оси тела, чем перпендикулярно ей.
Для описания вибраций используются следующие характеристики:
- амплитуда вибрационного смещения, то есть максимальное отклонение колеблющейся точки от положения равновесия;
- колебательная скорость;
- виброускорение;
- период колебаний;
- частота колебаний.
Излучение - это энергия в процессе передачи. Он может принимать такие формы, как свет или крошечные частицы, слишком малые, чтобы их видеть. Видимый свет, ультрафиолетовый свет, который мы получаем от солнца, и сигналы передачи для теле- и радиосвязи - все это формы излучения, которые распространены в нашей повседневной жизни. Все они обычно называются «неионизирующим» излучением, хотя, по крайней мере, некоторое ультрафиолетовое излучение считается ионизирующим.
Излучение, особенно связанное с ядерной медициной и использованием ядерной энергии, наряду с рентгеновским излучением, является «ионизирующим» излучением, что означает, что излучение обладает достаточной энергией для взаимодействия с веществом, особенно с человеческим телом, и вырабатывать ионы, т.е. оно может вытолкнуть электрон из атома.
Рентгеновские лучи от высоковольтного разряда были открыты в 1895 году, а радиоактивность от распада определенных изотопов была открыта в 1896 году. Многие ученые затем предприняли исследования этих, и особенно их медицинских применений. Это привело к выявлению различных видов излучения от распада атомных ядер и пониманию природы атома. Нейтроны были идентифицированы в 1932 году, а в 1939 году атомное деление было обнаружено путем облучения урана нейтронами