 |
Астронет: Геологический факультет МГУ Геофизические методы исследования земной коры. Часть 2 http://variable-stars.ru/db/msg/1173324/page36.html |
6.4.2. Виды техногенного физического загрязнения.
Техногенное физическое загрязнение вызывается опосредованным через искусственно создаваемые физические поля воздействием человека на окружающую среду. Техногенные физические поля, о которых идет речь, представляют собой своего рода " отходы " реализуемых технологий, побочные продукты функционирования промышленных и энергетических установок, горнопроходческих комплексов, используемых при разработке месторождений полезных ископаемых, средств наземного, подземного и воздушного транспорта, коммуникационных и электропередающих линий, строительных машин и механизмов, а также агрегатов и механизмов, обеспечивающих нормальные условия в жилых и производственных помещениях, бытовой техники.
Из всех видов техногенного физического загрязнения окружающей среды наиболее существенными с позиций оценки экологических последствий и наиболее часто встречающимися являются шумовое (акустическое), вибрационное (вынужденные механические колебания), тепловое, электрическое (блуждающие токи и атмосферное электричество), электромагнитное, а также радиационное, создаваемые полями соответствующей природы (табл. 6.1).
Т а б л и ц а 6.1
| Вид физического поля | Единица измерения | Уровень поля | |||
| Фоновый | Достигаемый | Санитарный предел | Технический предел | ||
| Акустическое | дБ (А) | 25-30 | 80-120 | 45-60 | - |
| Вибрационное | мм*с | 0,02-0,50 | 0,02-16,0 | 0,12 | 0,20-0,40 |
| Температурное |  С | от -2 до +1 | от -160 до +1500 | 16-24* | - |
| Электрическое: блуждающие токи атм. электричество | мВ/м +ион / -ион | 5-10 1,15-1,2 | 10-1600 1,0-1,5 | - - | 3-5 - |
| Электромагнитное | кВ/м | 10-6 | 2,5-10,0 | 5,0 | - |
| Радиационное | мР/ч** | 0,003-0,025 | 0,018 | 0,024 | - |
| *Санитарные нормы для служебных и жилых помещений. **1 мР/ч равен 0,01 мЗв/ч. | |||||
Шумовое, или акустическое, загрязнение среды относится к категории чисто экологических факторов (прямого экологического воздействия), поскольку оказывает непосредственное и исключительное воздействие на живые организмы. Основным и повсеместным источником шума является наземный (автомобильный и железнодорожный) транспорт, хотя и другие источники, такие как воздушный транспорт, промышленные предприятия, строительные машины и механизмы, вносят свой вклад в создание шумового поля. Уровень шума, создаваемый отдельными источниками (измеряется в децибелах (дБ) - относительных единицах, показывающих превышение звукового давления над пороговым значением этого параметра, составляющим 2*10-5 Па), может значительно превышать санитарный уровень, установленный для жилых и производственных помещений, школ и лечебных учреждений, как это видно из табл. 6.1.
При социологических опросах в городах шум в качестве раздражающего фактора фигурирует обычно приблизительно в 80% ответов опрашиваемых. Шум вблизи городских магистралей устойчиво держится примерно 15-18 часов в сутки, затухая лишь на короткое время ночью с 2 до 4 часов. С санитарно-гигиенических позиций нормальным (по градостроительной классификации - комфортным) считается акустический режим при уровне звука 10-65 дБ и максимально дискомфортным - при уровне звука выше 80 дБ. Для нервной системы человека вреден шум, превышающий 50-60 дБ (уровень звука обычного аудиоплейера достигает 60-70 дБ). При уровне звука 80-90 дБ (железная дорога и промышленные предприятия) возможны необратимые изменения в органах слуха, а при уровне 120-140 дБ (железная дорога, реактивные авиалайнеры) - повреждения этих органов.
Вибрация, или динамическое воздействие на среду, проявляется в виде поля вынужденных механических колебаний, которые воспринимаются и передаются ею от источников к различным объектам, в том числе и к объектам живой природы. Поле вибрации создается многочисленными и разнообразными источниками, наиболее значимыми из которых являются движущиеся транспортные средства, оборудование промышленных предприятий, строительные машины и механизмы, техническое оборудование зданий и инженерных сооружений. Поле вибрации можно квалифицировать как экологический фактор двойного действия - прямого, если речь идет о непосредственном контакте с виброгенерирующими объектами, например, при пользовании железнодорожным транспортом или при работе с ручными перфораторами, и опосредованного, если непосредственный контакт с создающим вибрацию объектом отсутствует, а вибрация воспринимается через передающую среду, например, при нахождении в зданиях, расположенных недалеко от железнодорожного пути или линий метрополитена неглубокого заложения, а также на стройплощадках. Основная часть колебательной энергии от виброгенерирующих объектов-источников переносится поверхностными волнами, распространяющимися в пределах верхней части грунтовой толщи (10-15 м). В силу этого в сфере воздействия поля вибрации оказываются фундаменты зданий и инженерных сооружений, многие коммуникации.
Вибрационное загрязнение, т.е. воздействие поля вибрации непосредственно на грунтовые массивы, может приводить к изменению рельефа поверхности, снижению механической прочности пород или, наоборот, к их уплотнению и улучшению прочностных характеристик. Длительное вибрационное воздействие способно вызывать или активизировать экзогенные геологические процессы, такие, например, как оползни и обвалы на крутых склонах, карст, проседание поверхности, образование полостей в насыпях на железнодорожных магистралях и т.п. При воздействии через грунтовые массивы на фундаменты зданий вибрация может причинять им серьезный урон. Так, при виброколебаниях со скоростью перемещения частиц грунта 0,4*10-3 - 1,2*10-3 м/с могут происходить сверхнормативные осадки фундаментов, возникать повреждения в старых зданиях, а при скорости 5*10-3 - 8*10-3 м/с возможны серьезные повреждения зданий с деревянными и бетонными перекрытиями.
Оценка вибрационного воздействия с экологических позиций показывает, что виброколебания с частотой до 20 Гц и амплитудой до 0,25*10-3 м (виброскорость до 0,01 м/c) хотя и ощутимы, но не вызывают неприятных последствий, которые имеют место при более высоких частотах и больших амплитудах. Так, при частотах 20-40 Гц и амплитудах 0,3*10-3 - 0,5*10-3 м (виброскорость до 0,04 м/c) вибрация оказывает раздражающее действие, вызывая неприятное и даже болезненное состояние организма. В табл. 6.1 показано соотношение указанных величин с параметрами поля вибрации, создаваемого различными источниками.
Тепловое загрязнение среды, вызываемое техногенным изменением температурного режима верхних слоев литосферы, в настоящее время представляет собой серьезную геоэкологическую проблему. Согласно прогнозам, уровень ежегодного прироста тепловой энергии в больших городах к 2000 году может достичь величины 1010 Дж/м2 .
Источниками теплового загрязнения могут служить горячие цеха и подземные газоходы металлургических предприятий, теплотрассы, сборные коллекторы, коммуникационные туннели и туннели метрополитена, обогреваемые подземные сооружения, а также сбросы горячих технологических вод в реки и открытые водоемы. С другой стороны, в качестве охладителей грунтовой толщи могут рассматриваться установки, используемые для промораживания слабых и плывунных грунтов при строительстве, подземные хранилища сжиженного газа. Оказываемое этими источниками тепловое воздействие может быть охарактеризовано данными, приводимыми в табл. 6.1.
Концентрация большого числа источников тепловой
энергии в верхних частях литосферного пространства (например, под
большими городами-мегаполисами) создает предпосылки формирования
так называемых тепловых куполов - прогретых объемов геологического
пространства, частично или полностью охватывающих своими контурами
территории мегаполисов во многих районах земного шара. В пределах
территорий крупных городов на небольших глубинах (10-30 м) формируются
обширные геотермические аномалии с превышением температуры над фоновой
на 6-10С.
В регионах с сезонно промерзающими грунтами прогрев
скальных и дисперсных песчано-глинистых пород до температуры от 16-20
до 150-160С обычно не оказывает существенного влияния на
их прочностные свойства, вызывая лишь повышение фильтрующей способности
и уменьшение пластичности и влагоемкости. Вместе с тем даже при умеренном
нагревании пород увеличивается их агрессивность по отношению к бетону,
железобетону и металлу элементов конструкций, возрастает опасность
химической и биохимической грунтовой коррозии.
В регионах, где распространены многолетнемерзлые
породы, температура которых варьирует от -0,6 до -4,2С,
даже небольшие флуктуации температуры (всего на 2-3С) в
верхних частях грунтовой толщи могут приводить к заметным изменениям
прочностных и деформационных свойств грунтов, ухудшению их несущей
способности.
Искусственное промораживание грунтов при строительстве в сложных гидрогеологических условиях приводит к формированию временных криолитозон (массивов мерзлых пород) шириной до нескольких метров или десятков метров. По мере оттаивания после остановки процесса искусственного охлаждения грунтовый массив постепенно восстанавливает свои качественные характеристики. Однако в период удержания грунта в промороженном состоянии возможны нарушения сложившегося до начала заморозки режима водонасыщения, массо- и теплообмена. Не исключены также негативные реакции на холод со стороны растительного мира и мира микробных сообществ.
Тепловое воздействие и воздействие холодом на грунтовую толщу способствует проявлению таких экзогенных геологических процессов, как термопросадки, термокарст, солифлюкция и деградация многолетней мерзлоты (при тепловом воздействии), а также образование наледей, морозное пучение (при воздействии холодом). В данном случае тепловое воздействие может квалифицироваться как экзогенный (и техногенный) геологический фактор.
Реальные техногенные вариации температурных полей непосредственного влияния на человеческий организм не оказывают, и в этом смысле роль теплового загрязнения как экологического фактора относительно невелика. Экологические эффекты техногенного теплового загрязнения проявляются прежде всего в особенностях взаимодействия прогретого (или промороженного) грунта с растениями и микробными сообществами, для которых грунтовая толща является средой обитания. В этом выражается прямое экологическое действие фактора теплового загрязнения. В то же время негативные проявления экзогенных геологических процессов, вызываемых техногенными изменениями температурного режима, могут ухудшать условия жизни и работы людей и даже таить в себе опасность в случаях, например, возможного коррозионного повреждения тепло- и газопроводов, канализации и т.п., и в этом выражается роль теплового загрязнения в качестве экологического фактора опосредованного воздействия.