2. Коагуляция (свёртывание)

Коагуляция (от лат. Coagulatio — свёртывание, сгущение), слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового (броуновского) движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате К. образуются агрегаты — более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления более мелких (первичных). Первичные частицы в таких скоплениях соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей (дисперсионной) среды. К. сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц (увеличением размера и массы агрегатов) и уменьшением их числа в объёме дисперсионной среды — жидкости или газа.

Различают быструю и медленную К. При быстрой К. почти каждое соударение частиц эффективно, т. е. приводит к их соединению; при медленной К. соединяется часть сталкивающихся частиц. В жидкой среде, например при К. золей, укрупнение частиц до известного предела (приблизительно до размера 10^-4 см) не сопровождается их оседанием или всплыванием. Это скрытая К., при которой система сохраняет седиментационную устойчивость. Дальнейший рост частиц приводит к образованию сгустков или хлопьев (флокул), выпадающих в осадок (коагулят, коагель) или скапливающихся в виде сливок у поверхности; это явная К. В некоторых случаях при К. во всём объёме дисперсионной среды возникает рыхлая пространственная сетка (коагуляционная структура) и расслоения системы не происходит (см. Гели). Если коллоидные частицы — капельки жидкости или пузырьки газа, то К. может завершиться их слиянием, коалесценцией.

К. — самопроизвольный процесс, который, в соответствии с законами термодинамики, является следствием стремления системы перейти в состояние с более низкой свободной энергией. Однако такой переход затруднен, а иногда практически невозможен, если система агрегативно устойчива, т. е. способна противостоять укрупнению (агрегированию) частиц. Защитой от К. при этом может быть электрический заряд и (или) адсорбционно-сольватный слой на поверхности частиц, препятствующий их сближению (подробнее см. Коллоидные системы). Нарушить агрегативную устойчивость можно, например, повышением температуры (термокоагуляция), перемешиванием или встряхиванием, введением коагулирующих веществ (коагулянтов) и др. видами внешнего воздействия на систему. Минимальная концентрация введенного вещества, электролита или неэлектролита, вызывающая К. в системе с жидкой дисперсионной средой, называется порогом коагуляции. В полидисперсных системах, где частицы имеют разную величину, можно наблюдать ортокинетическую К. — налипание мелких частиц на более крупные при их оседании или всплывании. Слипание однородных частиц называется гомокоагуляцией, а разнородных — гетерокоагуляцией или адагуляцией. Гетерокоагуляция часто происходит при смешении дисперсных систем различного состава. К. может наступить без какого-либо внешнего воздействия на коллоидную систему (автокоагуляция) как результат физических или химических изменений, происходящих при её старении. Иногда К. обратима; в благоприятных условиях, особенно при введении поверхностно-активных веществ, понижающих поверхностную межфазную энергию и облегчающих диспергирование, возможен распад агрегатов на первичные частицы (пептизация) и переход коагеля в золь.

К. играет важную роль во многих технологических, биологических, атмосферных и геологических процессах. Так, при нагревании биополимеров (белков, нуклеиновых кислот) и при некоторых др. воздействиях на них, например изменении pH, наблюдается их К. Явления К. во многих биологических дисперсных системах (например, крови, лимфе) важны в связи с вопросами их агрегативной устойчивости. Очистка природных и сточных вод от высокодисперсных механических примесей, борьба с загрязнением воздушного пространства аэрозолями,выделение каучука из латекса, получение сливочного масла и др. пищевых продуктов — характерные примеры использования К. в практических целях. Нежелательна К. при получении и хранении суспензий, эмульсий, порошков и др. дисперсных систем промышленного или бытового назначения.

Флокуляция

Флокуляция (от лат. flocculi – клочья, хлопья), вид коагуляции, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в жидкой или газовой среде, образуют рыхлые хлопьевидные скопления, т. н. флокулы. Ф. в жидких дисперсных системах (золях, суспензиях, эмульсиях, латексах) происходит под влиянием специально добавляемых веществ – флокулянтов, а также при тепловых, механических, электрических и пр. воздействиях. Эффективные флокулянты – растворимые полимеры, особенно полиэлектролиты.

Действие полимерных флокулянтов обычно объясняют адсорбцией нитевидных макромолекул одновременно на различных частицах. Возникающие при этом агрегаты образуют хлопья, которые могут быть легко удалены отстаиванием или фильтрованием. Флокулянты (поликремниевая кислота, полиакриламид и др.) широко используются при подготовке воды для технических и бытовых нужд, обогащении полезных ископаемых, в бумажном производстве, в сельском хозяйстве (для улучшения структуры почв), в процессах выделения ценных продуктов из производственных отходов, обезвреживания промышленных сточных вод. При водоочистке полимерные флокулянты применяют обычно в концентрации 0,1–5 мг/л. Ф. под действием органических веществ в природных водоёмах – важный фактор их самоочищения.

3. Методы очистки воды от механических примесей и конструктивные схемы аппаратов для их реализации.

Механические методы – процеживание, отстаивание, осветление и фильтрация – применяют для очистки от крупнодисперсных взвешенных частиц. Для этих целей используют решетки, отстойники, гидроциклоны, фильтры. Размер частиц 5-10 мкм.

Работа многочисленных аппаратов, предназначенных для выделения из сточных вод твердых и жидких примесей, основана на гидродинамических закономерностях процесса отстаивания. К таким аппаратам относятся песколовки, первичные и вторичные отстойники, илоуплотнители, нефтеловушки, смоложиромаслоуловители.

Песколовки. Эти сооружения предназначены для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (главным образом песка); обычно улавливаются частицы размером 0,2 – 0,26 мм. Сооружают песколовки из сборных железобетонных элементов стандартных размеров.

В системах очистки наибольшее применение нашли песколовки с горизонтальным прямолинейным движением воды, горизонтальные с круговым движением воды, круглой формы с тангенциальным подводом воды и аэрируемые. Отстойники. Отстойник является основным сооружением механической очистки сточных вод, используется для удаления оседающих или всплывающих грубодисперсных веществ. Различают первичные отстойники, которые устанавливают перед сооружениями биологической или физико-химической очистки, и вторичные отстойники.

Горизонтальные отстойники применяют при расходах сточных вод более 15 000 м³/сут. Глубина отстойников Н достигает 1,5 – 4 м, отношение длины к глубине 8 – 12 (до 20). Ширина отстойника зависит от способа удаления осадка и обычно находится в пределах 6 – 9 м. Применяются также отстойники, оборудованные скребковыми механизмами тележечного ила или ленточного типа (рис. 2), сдвигающими выпавший осадок в приямок. Объем приямка равен двухсуточному (не более) количеству выпавшего осадка. Из приямка осадки удаляют насосами, гидроэлеваторами, грейферами или под гидростатическим давлением. Угол наклона стенок приямка принимают равным 50  60.

Рис. 2. Горизонтальный отстойник: 1 – водопроводящий лоток; 2 – привод скребкового механизма; 3 – скребковый механизм;4 – водоотводящий лоток; 5 – отвод осадка

Радиальные отстойники применяют при расходах сточных вод более 20 тыс. м³/сут. Эти отстойники по сравнению с горизонтальными имеют некоторые преимущества: простота и надежность эксплуатации, экономичность, возможность строительства сооружений большой производительности. Недостаток – наличие подвижной формы со скребками.

Известны радиальные отстойники трех конструктивных модификаций – с центральным впуском, с периферийным впуском и с вращающимися сборно-распределительными устройствами. Наибольшее распространение получили отстойники с центральным впуском жидкости (рис. 3). Первичные радиальные отстойники оборудованы илоскребами, сдвигающими выпавший осадок к приямку, расположенному в центре. Из приямка осадок удаляется насосом или под действием гидравлического давления. Вторичные радиальные отстойники оборудованы вращающимися илососами, которые удаляют активный ил непосредственно из слоя осадка без сгребания его в приямок.

Рис. 3. Радиальный отстойник: 1 – труба для подачи воды; 2 – скребки; 3 – распределительная чаша; 4 – водослив; 5 – отвод осадка

Фильтрационные установки применяют для извлечения из сточных вод тонкодиспергированных веществ, масел, нефтепродуктов, смол и др.

Для этой цели наиболее широко используют сетчатые фильтры и скорые фильтры с зернистой перегородкой. Фильтр с зернистой перегородкой представляет собой резервуар, в нижней части которого имеется дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывают слой поддерживающего материала, а затем фильтрующий материал. В фильтрах с восходящим потоком наблюдаются: заиливание дренажного устройства, коррозия труб и зарастание их карбонатами, поэтому чаще используются фильтры с нисходящим потоком.

Рис. 6.23. Фильтр механический горизонтальный однокамерный ОГ-5,5:

1 – подача воды на фильтрование; 2 – распределительное устройство; 3 – фильтрующий слой; 4 – дренаж; 5 – подача промывной воды; 6 – отвод воды

Рис. 6.24. Двухслойный фильтр:1 – подача сточной воды; 2 – карман; 3 – желоб; 4 – слой антрацита; 5 – слой песка; 6 – гравий; 7 – дренаж; 8 – отвод фильтрата; 9 – подача промывной воды; 10 – отвод промывной воды

Загрузка фильтров может быть однослойной и многослойной. Многослойные фильтры загружают однородным материалом с разной крупностью частиц либо разнородными материалами.

Однослойные фильтры с нисходящим потоком воды (без коагуляции или с коагуляцией) предназначены для задерживания мелкодисперсных частиц, выносимых из отстойников или осветлителей.

. (8)

4. Экономический ущерб

Общее представление о последовательности определения экономического ущерба дает следующая цепочка связей: выбросы вредных веществ из источников их образования концентрация примесей в окружающей природной среде натуральный ущерб социально – эколого – экономический ущерб.

Наибольшую трудность представляет собой определение натурального и экономического ущерба.

Большинство мнений по данному вопросу сходились на том, что экономический ущерб от загрязнения окружающей среды – это стоимостная оценка тех отрицательных последствий загрязнений, которые на современном этапе развития экономической науки могут быть оценены в стоимостной форме.

Другая точка зрения основывалась на том, что под экономическим ущербом следует понимать стоимость затрат на ликвидацию последствий загрязнения или его предотвращение.

Таким образом, под предотвращенным ущербом следует понимать разность между фактическим и возможным ущербом в натуральном или денежном выражении.

Основными методологическими подходами к оценке экономического ущерба являются:

• вероятностный подход;

• покомпонентный подход;

• ресурсный подход;

• комплексный подход.

Сущность вероятностного подхода состоит в том, что при определении экологического подхода состоит в том, что при определении экологического ущерба, прежде всего, следует исходить из его стохастичности. Это означает, что величина экологического ущерба не может быть исчислена на одновариантной основе с конечной степенью точности.

Покомпонентный подход предполагает оценку ущерба по отдельным элементам природной среды и регламентируется самостоятельными нормативно – методическими документами, содержащими различные в методологическом отношении технологии расчета.

Ресурсные подход заключается в том, что оценка экологического ущерба производится, как правило, только по тем компонентам экосистем, которые вовлечены в хозяйственный оборот.

При комплексном подходе ущерб определяется как комплексная величина, т.е. слагается из ущербов, наносимых отдельным видам реципиентов в пределах загрязненной зоны.

Исходя из различных определений ущерба, выводились и различные методические рекомендации его практического расчета.

Одной из первых была разработана методика определения ущерба народному хозяйству от загрязнения атмосферы в Сумском филиале Харьковского политехнического института. Методика была предназначена для расчета ущерба от загрязнения по трем компонентам: пыли, сернистому ангидриду и окисям углерода. В основу методики положено определение удельного ущерба, причиняемого единицей выбросов (1000 человек, 1 га угодий и т.д.). Общий ущерб определяется произведением количества выбросов на удельный ущерб, загрязняемую площадь или численность населения.

Описанный выше методологический подход получил свое дальнейшее развитие во Временной методике определения экономической эффективности затрат на мероприятия по охране окружающей среды (1980). Методика была утверждена Госпланом СССР и явилась первым официальным документом, позволившим внедрить экологические принципы в хозяйственную практику.

Согласно этой методике эффект природоохранных мероприятий представляет собой предотвращенный ущерб народному хозяйству в результате улучшения состояния окружающей среды. Разность предотвращенного ущерба и необходимых для этого расходов показывала величину абсолютного эффекта. На народохозяйственном и отраслевом уровнях эффект выражался в виде прироста годового объема национального дохода. На уровне предприятий эффект определялся по годичному приросту прибыли. Полученные в ходе расчетов показатели сравнивались с нормативными показателями абсолютной эффективности капитальных вложений.

При проектировании природоохранных мероприятий принятие СНиП 1.02.01 - 85, содержащего требования по разработке в проекте самостоятельного раздела «Охрана окружающей среды», сделало обязательным включение в проектное обоснование результатов расчета экономического ущерба от загрязнений окружающей среды.

На основе обобщения полученного опыта был предложен метод укрупненной оценки ущерба – Всемирная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды.

5. Приборы контроля загрязнения воды

Классификация приборов экологического контроля.

К настоящему времени в России и в мире разработано большое количество разнообразных приборов контроля со­стояния окружающей среды. Ниже дано описание наибо­лее употребляемых в практике экологических приборов. Классификация проведена по следующим признакам.

. По видам изучаемой среды приборы делятся на:

• приборы для измерения концентрации вредных ве­ществ в атмосфере (газоанализаторы различного типа, хроматографы, динамические масс-спектрометры);

• приборы определения качества воды (фотоэлектрокалориметры, ионометры, рефрактометры);

• приборы для исследования состояния почвы и твер­дых веществ (спектрометры, флуорометры, радиометры).

Устройство для экспресс-определения токсичности воды «Биотоке»

Назначение прибора

Устройство «Биотоке» предназначено для контроля качества питьевой воды; для экологического мониторинга промышленных предприятий, использующих воду и/или имеющих промышленные стоки; для контроля почв и продукции сельскохозяйственного производства.

Устройство прибора

Устройство «Биотоке» представляет собой портатив­ный биолюминометр; с помощью биосенсора «Эколюм» он позволяет производить определение индекса общей химической токсичности водных образцов, включая тя­желые металлы, пестициды, гербициды, минеральные удобрения, препараты бытовой химии и пр.

Технические характеристики прибора:

— допускаемая относительная суммарная погрешность результата измерений (в единицах цифровой индикации) интенсивности биолюминесценции — 10% при довери­тельной вероятности 0,95%;

• время измерения одного анализа — не более 10 мин;

• необходимое количество водного раствора образца без дополнительной подготовки — 1 мл;

• диапазон температур — 15—25 °С;

• время активации биосенсора «Эколюм» — 30 мин (дистиллированная вода);

• срок хранения в сухом виде — не менее 6 месяцев (ТУ 6-09-20-236-93).

Фотоэлектроколориметр ФЭК-56 М

Назначение прибора

Прибор ФЭК-56М предназначен для опреде­ления загрязнения жидких сред.

В этом приборе два световых потока попадают на фо­тоэлементы, которые включены по дифференциальной схеме, т. е. токи от фотоэлементов идут в противополож­ных направлениях. Если освещенность обоих фотоэле­ментов одинакова, то и возникающие фототоки будут одинаковы по величине, но противоположны по направ­лению. В этом случае отклонения стрелки микроампер­метра от нуля наблюдаться не будет, так как произойдет

Прибор включают в сеть 220 В через стабилизатор за 30 мин до начала измере­ния. В течение этого време­ни электросхема прибора прогревается. Сначала уста­навливают «Электрический нуль» прибора. Для этого с помощью рукоятки свето­вые потоки перекрывают шторкой. Ручкой устанавливают стрелку микроамперметра на «Нуль». При этом чувствительность прибора должна быть максимальной, для чего поворачивают ручку против часовой стрелки до упора. В левом световом потоке на все время измерений устанавливают кювету с растворителем. С правой сторо­ны в световой поток устанавливают две кюветы — с рас­творителем и раствором, причем сначала устанавливают кювету с раствором. При этом на левый и правый фото­элементы будут попадать неодинаковые световые потоки и стрелка микроамперметра отклонится от нулевого поло­жения. Чтобы скомпенсировать световые потоки, стрелку микроамперметра необходимо установить на «Нуль». Эту операцию проводят при открытой шторке. Затем кювету с раствором меняют на кювету с растворителем. Чтобы уравнять световые потоки, выводят стрелку микроампер­метра на «Нуль», вращая правый барабан. Отсчет начина­ют по красной шкале правого барабана.

Перед началом работы правая и левая диафрагмы должны быть полностью открыты, для чего оба отсчетных барабана устанавливают на «Нуль» по красной шкале, вращая их на себя.

Жидкостный хроматограф

Устройство прибора

Жидкостный хроматограф состоит из четырех основ­ных функциональных частей: источника потока подвиж­ной фазы (насоса), устройства для ввода пробы (инжек­тора), разделительного блока (колонки) и блока детекти­рования.

В качестве подвижной фазы применяют большое чис­ло органических и неорганических растворителей, водные растворы различных солей. Подвижная фаза должна удов­летворять следующим требованиям: не изменять характе­ристик колонки, быть совместимой с применяемым де­тектором, хорошо растворять анализируемые компоненты, обладать низкой вязкостью, не содержать посторонних примесей.

2. Включить кнопку «Калибр» и сверить контрольные значения по таблице, прилагаемой к прибору.

2. Прогреть двигатель автомобиля («газануть» 5 раз).

2. На 6-й раз вставить газозаборник в выхлопную трубу автомобиля.

2. Включить кнопку «Насос».

2. Через 30—60 с отключить кнопку «Насос» и зафиксировать показания индикаторов СН и СО.

10.Повторить 3—5 раз замеры, как указано в пп. 8 и 9. Для определения частоты вращения коленчатого вала двигателя необходимо:

—соединить клемму «XI» («Вход тахометра») с катушкой зажигания автомобиля, а клемму «Х5» («земля») — с клеммой «+» аккумулятора (эти клеммы расположены с обратной стороны прибора);

• включить прибор кнопкой «Сеть»;

• после прогрева прибора установить нулевые значения в соответствии с п. 3;

• перевести положение кнопки «СН/Тах» в положение «Мax»;

• на табло индикации зафиксировать значение числа оборотов коленчатого вала в минуту.

Оценка результатов измерений

1.Среднее значение показаний прибора определяют по формуле

А =

где А_г — сумма показаний проведенных замеров; п — число замеров.

2.При измерениях необходимо учитывать, что показа­ния А (СО, СН) зависят от атмосферного давления р. Поэтому для определения истинного значения концентрации выхлопных газов нужно использовать формулу

А = К • А_{,

где А — истинное значение концентрации; A_i — показание газоанализатора; К — коэффициент зависимости от ат­мосферного давления (нормальное давление _тм = 760 мм рт. ст., или 101,3 Па; отсюда К— 1,11 по графической за­висимости).

3.Формула перевода ррт СН в % СН: 1% СН = 1 • Ю-⁴ ррт СН.

4.После окончания работы необходимо:

• отключить прибор кнопкой «Сеть»;

• отсоединить клеммы тахометра (или фильтр-отстойник);

• снять крышку фильтра тонкой очистки и проверить фильтрующий элемент;

• при необходимости заменить фильтрующий элемент на новый (отработавший приобретает грязно-серый цвет).

Технические характеристики приоора:

• диапазон измерений: СО — 0—5%, СН — 0—5000 ррт;

• погрешность измерений: СО и СН — ±5%, частоты вращения — ±2,5%;

• дифференциальное время одного измерения (про­грев прибора и отбор пробы) — 25—35 мин;

• время работы без корректировки показаний (без выключения прибора) — 8 ч.

• Контактные методы наблюдений

• В настоящее время определение содержания загряз­няющих веществ в объектах окружающей среды осу­ществляется различными методами, которые можно раз­делить на три большие группы: электрохимические, опти­ческие и хроматографические.

• 1.1. Электрохимические методы включают в основном кондуктометрию, кулонометрию, полярографию.

• Кондуктометрический метод анализа основан на реги­страции изменений электропроводности раствора, возни­кающих в результате поглощения газовой смеси. Этот ме­тод не требует применения Сложной аппаратуры, приборы обладают высокой чувствительностью, быстродействием и компактностью. Недостатком метода является его неселек­тивность: все растворяющиеся в реактиве с образованием ионов газы сильно влияют на электропроводность элект­ролита. Кондуктометрические анализаторы используют, например, в мониторинге атмосферного воздуха.

• Кулонометрический метод состоит в непрерывном ав­томатическом титровании вещества реагентом, электро­химически генерируемым на одном из электродов в реак­ционной среде. Количество электричества, затраченного на генерацию титрующего агента, служит мерой содержа­ния определяемого вещества в реакционной среде. Коли­чество электричества определяется как произведение из­меряемого тока на время генерации до точки эквивалент­ности.

• Кулонометрический метод анализа обладает высокой чувствительностью и широким динамическим диапа­зоном. К недостаткам кулонометрических приборов мож­но отнести низкую селективность и необходимость пери­одической смены электролита. Примером таких приборов являются газоанализаторы ГКП-1 и «Атмосфера-1», слу­жащие для определения SO₂, H₂S, О₃, С1₂ на уровне ПДК и ниже.

• Полярографический метод основан на восстановлении анализируемого соединения на ртутном электроде; его применяют, как правило, при анализе следовых коли­честв веществ. Полярографы ППТ-1, ПУ-1, ПЛ-2, ПА-3, ПО-5122 используют для определения концентраций ор­ганических и неорганических соединений с минималь­ным содержанием в пробе от 0,05 до 1 мкг/мл.

• 1.2. Оптические методы анализа включают в себя абсорб­ционные и эмиссионные методы.

• Абсорбционные методы основаны на способности ве­ществ избирательно поглощать лучистую энергию Солнца в характерных участках спектрального диапазона и, в свою очередь, подразделяются на недисперсионные и дисперси­онные. Недисперсионные методы основаны на выделении нужной спектральной области без разложения излучения в спектр, а дисперсионные — на выделении нужной спект­ральной области путем разложения излучения в спектр.

• Фотоколориметрический метод основан на измерении интенсивности окраски цветных соединений, образую­щихся при взаимодействии определяемого компонента со вспомогательным реагентом. Метод обладает высокой чувствительностью и хорошей селективностью, к его не­достаткам можно отнести невысокую точность и большую погрешность измерения.

• Фотоколориметры марок ФЭК-М, ФЭК-Н-5, ФК-110 и другие используют для определения содержания в рас­творах органических и неорганических соединений. Чув­ствительность определения зависит от природы вещества и составляет от 0,04 до 20 мкг/мл пробы.

• Спектрофотометрические методы основаны на тех же принципах, что и фотоколориметрические, но в спектро­фотометрах используют поглощение монохроматического света. Для анализа жидких сред применяют спектрофото­метры марок СФ-4, СФД-2, СФ-2М, СФ9, СФ-10, СФ-14, СФ-19, С-605 и др. Чувствительность определе­ния органических и неорганических соединений находит­ся на уровне 0,08—20 мкг/мл пробы.

• Для определения количества веществ, находящихся в растворах во взвешенном состоянии, используют турбидиметрический метод, основанный на измерении интенсивности света, прошедшего через контролируе­мый раствор пробы. Если измеряется не прошедший через суспензию свет, а рассеянный, то такой метод анализа называют нефелометрическим. Он особенно чувствителен при анализе сильно разбавленных сус­пензий.

Билет № 20

Основные источники электромагнитного загрязнения и их основные качественные и количественные характеристики.

Основными характеристиками ЭМП являются:-Напряженность электрического поля Е, В/М.- Напряженность магнитного поля Н, А/м.- Плотность потока энергии, переносимый электромагнитными волнами 1, Вт/кв.м.Около источника излучения выделяют 3 зоны:

1. Ближайшая зона (индукции), где электрическая и магнитная составляющая рассматриваются независимо. Граница зоны R < λ/2π.2. Промежуточная зона (дифракции), где волны накладываются друг на друга, образуя максимумы и стоячие волны. Границы зоны λ/2π < R < 2πλ. Основная характеристика зоны суммарная плотность потоков энергии волн.

3. Зона излучения (волновая) с границей R > 2πλ.Источниками электрических полей (ЭП) промышленной частоты являются линии электропередач высокого напряжения, открытые распределительные устройства. Опасность воздействия линии растет с увеличением напряжения вследствие возрастания заряда сосредоточенного на фазе. Напряженность электрического поля в районах прохождения высоковольтных линий электропередач может достигать нескольких тысяч вольт на метр. Волны этого диапазона сильно поглощаются почвой и на удалении 50-100 м от линии напряженность падает до нескольких десятков вольт на метр. При систематическом воздействии ЭП наблюдаются функциональные нарушения в деятельности нервной и сердечно-сосудистой системы. С возрастанием напряженности поля в организме наступают стойкие функциональные изменения в ЦНС. Наряду с биологическим действием электрического поля между человеком и металлическим предметом могут возникнуть разряды, обусловленные потенциалом тела, который достигает нескольких киловольт, если человек изолирован от Земли.

Основные естественные источники ЭМП : 1) атмосферное электричество; 2) радиоизлучение Солнца и галактик (реликтовое излучение, равномерно распространенное во Вселенной); 3) Электрическое и магнитное поля Земли (грозы - испускание низких ЭМИ). [12] Функциональные передатчики

1) Радары. Радиолокационные системы работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные системы могут работать на частотах до 100 ГГц. Создаваемый ими ЭМ-сигнал принципиально отличается от излучения иных источников. Связано это с тем, что периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости облучения. Временная прерывистость облучения обусловлена цикличностью работы радиолокатора на излучение. Время наработки в различных режимах работы радиотехнических средств может исчисляться от нескольких часов до суток. Так у метеорологических радиолокаторов с временной прерывистостью 30 мин - излучение, 30 мин - пауза суммарная наработка не превышает 12 ч, в то время как радиолокационные станции аэропортов в большинстве случаев работают круглосуточно. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости обычно составляет несколько градусов, а длительность облучения за период обзора составляет десятки миллисекунд.[21]

Радары метрологические могут создавать на удалении 1 км ППЭ ~ 100 Вт/м² за каждый цикл облучения. Радиолокационные станции аэропортов создают ППЭ ~ 0,5 Вт/м² на расстоянии 60 м. Морское радиолокационное оборудование устанавливается на всех кораблях, обычно оно имеет мощность передатчика на порядок меньшую, чем у аэродромных радаров, поэтому в обычном режиме сканирование ППЭ, создаваемое на расстоянии нескольких метров, не превышает 10 Вт/м².

Возрастание мощности радиолокаторов различного назначения и использование остронаправленных антенн кругового обзора приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты: Иркутск, Сочи, Сыктывкар, Ростов-на-Дону и ряд других

2) Сотовая связь. Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции (БС) и мобильные радиотелефоны (МРТ). Базовые станции поддерживают радиосвязь с мобильными радиотелефонами, вследствие чего БС и МРТ являются источниками электромагнитного излучения в УВЧ диапазоне.

Важной особенностью системы сотовой радиосвязи является весьма эффективное использование выделяемого для работы системы радиочастотного спектра (многократное использование одних и тех же частот, применение различных методов доступа), что делает возможным обеспечение телефонной связью значительного числа абонентов. В работе системы применяется принцип деления некоторой территории на зоны, или "соты", радиусом обычно 0,5-10 километров.

Базовые станции поддерживают связь с находящимися в их зоне действия мобильными радиотелефонами и работают в режиме приема и передачи сигнала. В зависимости от стандарта, БС излучают электромагнитную энергию в диапазоне частот от 463 до 1880 МГц.[20]

БС являются видом передающих радиотехнических объектов, мощность излучения которых (загрузка) не является постоянной 24 часа в сутки. Загрузка определяется наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для разговора, что, в свою очередь, коренным образом зависит от времени суток, места расположения БС, дня недели и др. В ночные часы загрузка БС практически равна нулю.

Мобильный радиотелефон (МРТ) представляет собой малогабаритный приемопередатчик. В зависимости от стандарта телефона, передача ведется в диапазоне частот 453 - 1785 МГц. Мощность излучения МРТ является величиной переменной, в значительной степени зависящей от состояния канала связи "мобильный радиотелефон - базовая станция", т. е. чем выше уровень сигнала БС в месте приема, тем меньше мощность излучения МРТ. Максимальная мощность находится в границах 0,125-1 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05 - 0,2 Вт.

Вопрос о воздействии излучения МРТ на организм пользователя до сих пор остается открытым. Многочисленные исследования, проведенные учеными разных стран, включая Россию, на биологических объектах (в том числе, на добровольцах), привели к неоднозначным, иногда противоречащим друг другу, результатам. Неоспоримым остается лишь тот факт, что организм человека "откликается" на наличие излучения сотового телефона.[21]

3) Спутниковая связь. Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженной узконаправленный основной луч - главный лепесток. Плотность потока энергии (ППЭ) в главном лепестке диаграммы направленности может достигать нескольких сотен Вт/м² вблизи антенны, создавая также значительные уровни поля на большом удалении. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км ППЭ равное 2,8 Вт/м². Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.[9]

4) Теле- и радиостанции. Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для измерения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную энергию, генерируемую передатчиком.

Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части.

Первая часть зоны - это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Это территория охраняется и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны - это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны.

Расположение ПРЦ может быть различным, например, в Москве и московском регионе характерно размещение в непосредственной близости или среди жилой застройки. [21]

Высокие уровни ЭМП наблюдаются на территориях, а нередко и за пределами размещения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты. Детальный анализ электромагнитной обстановки на территориях ПРЦ свидетельствует о ее крайней сложности, связанной с индивидуальным характером интенсивности и распределения ЭМП для каждого радиоцентра. В связи с этим специальные исследования такого рода проводятся для каждого отдельного ПРЦ.

Широко распространенными источниками ЭМП в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую среду ультракороткие волны ОВЧ и УВЧ-диапазонов.

Сравнительный анализ санитарно-защитных зон и зон ограничения застройки в зоне действия таких объектов показал, что наибольшие уровни облучения людей и окружающей среды наблюдаются в районе размещения РТПЦ "старой постройки" с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность воздействия вносят "уголковые" трех- и шестиэтажные антенны ОВЧ-вещания. [5]

5) Радиостанции ДВ (частоты 30 - 300 кГц).

В этом диапазоне длина волн относительно большая (например, 2000 м для частоты 150 кГц). На расстоянии одной длины волны или меньше от антенны поле может быть достаточно большим, например, на расстоянии 30 м от антенны передатчика мощностью 500 кВт, работающего на частоте 145 кГц, электрическое поле может быть выше 630 В/м, а магнитное - выше 1,2 А/м.

6) Радиостанции СВ (частоты 300 кГц - 3 МГц).

Данные для радиостанций этого типа говорят, что напряженность электрического поля на расстоянии 200 м может достигать 10 В/м, на расстоянии 100 м - 25 В/м, на расстоянии 30 м - 275 В/м (приведены данные для передатчика мощностью 50 кВт).

7) Радиостанции КВ (частоты 3 - 30 МГц).

Передатчики радиостанций КВ имеют обычно меньшую мощность. Однако они чаще размещаются в городах, могут быть размещены даже на крышах жилых зданий на высоте 10- 100 м. Передатчик мощностью 100 кВт на расстоянии 100 м может создавать напряженность электрического поля 44 В/м и магнитного поля 0,12 Ф/м.[21]

8) Телевизионные передатчики.

Телевизионные передатчики располагаются, как правило, в городах. Передающие антенны размещаются обычно на высоте выше 110 м. С точки зрения оценки влияния на здоровье интерес представляют уровни поля на расстоянии от нескольких десятков метров до нескольких километров. Типичные значения напряженности электрического поля могут достигать 15 В/м на расстоянии 1 км от передатчика мощностью 1 МВт. В России в настоящее время проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков особенно актуальна в связи с резким ростом числа телевизионных каналов и передающих станций.[20,21]