3.3.3. Влияние техногенных физических полей на живые организмы. Существенным экологическим фактором является воздействие на живые организмы техногенных физических полей. Техногенные физические поля - неизбежный атрибут функционирования промышленных и энергетических установок, горнопроходческих комплексов, средств наземного и подземного транспорта, строительных машин и механизмов, объектов городского коммунального хозяйства и бытовой техники. Как видно из табл. 3.1, уровень создаваемых техногенных физических полей многократно перекрывает не только соответствующие характеристики их природных аналогов, но также санитарные нормы и технические пределы устойчивости геологической среды и связанных с ней инженерных сооружений. При этом под техническими пределами устойчивости геологической среды следует понимать то ее состояние, которое удовлетворяет инженерным требованиям при строительстве и эксплуатации различного рода сооружений, автомагистралей, железных дорог и т.п.

64

Объектом воздействия техногенных физических полей может быть и косная, и живая природа. Если воздействию подвергаются небиологические природные объекты и инженерные сооружения, то экологический эффект оказываемого воздействия как бы откладывается, переносится во времени до того момента, когда нарушение равновесного состояния природно-технической системы, нарушение функционирования или деструкция отдельных объектов достигнут угрожающей степени. В том случае, когда изменения, вызываемые воздействием техногенных физических полей сопровождаются процессами, представляющими реальную угрозу жизнедеятельности людей, можно говорить о непосредственном проявлении экологического эффекта. Наиболее значительным эффект воздействия техногенных физических полей оказывается на территориях промышленно-городских агломераций, в районах интенсивного промышленного и строительного освоения и т.п.

Серьезную геоэкологическую проблему представляет техногенное тепловое воздействие. Согласно прогнозам, уровень ежегодного прироста тепловой энергии в больших городах к 2000 г. может достигнуть 10 млрд Дж/м². Закрытость территории и концентрация большого числа источников тепловой энергии в верхних слоях земной коры в пределах областей интенсивного освоения создают предпосылки для формирования так называемых тепловых куполов и обширных геотермических аномалий на глубинах 10 - 30 м. Температура в пределах таких аномалий выше фоновой на 2 - 6°. Техногенный прогрев песчано-глинистых пород обычно не вызывает их структурных изменений, но может изменить режим влажности, агрессивность по отношению к металлам и железобетону.

Экологический эффект теплового воздействия сказывается прежде всего на особенностях взаимодействия прогретого (или промороженного) грунта с растениями и микроорганизмами, для которых грунтовая толща является средой обитания. Так, при повышении температуры до 40 - 50°С некоторые бактерии, выделяющие серную кислоту, начинают усиленно размножаться, что приводит в конечном итоге к возрастанию агрессивности грунтов и повышению опасности биокоррозии. Реальные техногенные вариации температурного поля непосредственного пагубного воздействия на человеческий организм не оказывают. Однако негативные проявления экзогенных геологических процессов, вызываемых техногенными изменениями температурного режима, могут ухудшать условия жизни и работы людей, а в отдельных случаях даже делать их опасными.

Акустическое поле (шум) в повседневной жизни играет роль постоянного раздражителя. Опросы городских жителей по поводу

65

удобства места проживания показывают, что около 70 - 80% жалоб обычно приходится на техногенное акустическое (шумовое) воздействие. Шум в окрестностях городских и шоссейных магистралей устойчиво держится примерно 15-18 часов в сутки, затихая в городах лишь на короткое время ночью с 2 до 4 часов. Шумовое воздействие следует рассматривать как чисто экологический фактор, поскольку он оказывает сильное влияние на нервную систему и органы слуха.

Уровень акустического поля оценивается в относительных величинах звукового давления - децибелах (дБ(А)). В качестве начального уровня при измерениях акустического поля (шума) принят порог слышимости, соответствующий звуковому давлению 2 · 10^-5 Па. Согласно санитарным нормам вредным для нервной системы считается шум, превышающий 50 - 60 дБ(А). При работе в условиях постоянного шума на уровне 70 дБ(А) число сделанных ошибок даже при выполнении несложных операций оказывается вдвое большим, чем при работе в спокойных условиях. Работоспособность при ощутимом постоянном шуме снижается примерно на треть. При уровне звука в 80 - 90 дБ (А) (железная дорога и промышленные предприятия) возможны необратимые изменения органов слуха, а при уровне в 120 - 140 дБ(А) (железная дорога, реактивные самолеты) - повреждение 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.

Оценка вибрационного воздействия с экологических позиций показывает, что виброколебания с частотой до 20 Гц

66

(преобладающая частота виброколебаний, создаваемых транспортом и строительными машинами и механизмами) и амплитудой до 0,25 мм (виброскорость до 0,01 м/с) 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 - 0,5 мм (виброскорость до 0,04 м/с) вибрация оказывает раздражающее действие, вызывая неприятное и даже болезненное состояние организма, как это видно на рис. 3.11. Высокочастотные колебания оказывают раздражающее воздействие при меньших амплитудах, тогда как низкочастотные - при существенно больших.

Рис. 3.11. Воздействие, оказываемое вибрацией на человеческий организм (Бишоп, 1986):
1 - вибрации едва ощутимы; 2 - заметно ощутимы; 3 - весьма ощутимы: оказывают раздражающее действие; 4 - вызывают неприятное состояние; 5 - вызывает очень неприятное, болезненное состояние

Физиологический эффект электромагнитного воздействиязаключается в том, что в электромагнитном поле через ткани тела человека начинают протекать индуцированные токи. Безопасный предел индуцированного тока составляет 0,005 А. Действие электромагнитного поля зависит от величины его напряженности (для промышленных частот и части радиоволнового диапазона), плотности потока мощности (для сверхвысоких радиочастот) и продолжительности воздействия. По санитарным нормам предельно допустимая величина напряженности электромагнитного поля промышленной частоты (50 Гц) составляет 25 кВ/м, безопасный уровень напряженности поля, при котором не ограничивается время пребывания человека в условиях воздействия поля, соответствует величине 5 кВ/м. Для электромагнитных полей радиочастот уровень напряженности поля не должен превышать 5 - 50 В/м (в зависимости от частоты).

Источниками электромагнитных полей низких (промышленных) частот являются оборудование повышающих и понижающих напряжение электрических подстанций, а также высоковольтные

67

Рис. 3.12. Ширина области опасного воздействия электромагнитного излучения высоковольтных линий электропередач в зависимости от напряжения ЛЭП

линии электропередачи (ЛЭП). Источниками электромагнитных полей радиочастотного диапазона (0,06 - 3 · 10⁵ МГц) являются радионавигационные и радиосвязные устройства, радиовещательные станции, установки космической радиосвязи, телевизионные передающие станции и ретрансляторы, радиолокаторы. Наиболее сильное воздействие электромагнитного излучения ЛЭП проявляется в пределах относительно нешироких

Рис. 3.13. Распространение воздействия высокочастотных электромагнитных колебаний в пределах прямой видимости излучающей антенны радиолокатора

68

полос (30-90 м) непосредственно под токонесущими проводами, как это следует из приводимой на рис. 3.12 схемы.

Область опасного облучения электромагнитными полями высоких и сверхвысоких частот лежит в пределах прямой видимости антенных устройств излучателей различного назначения. Так, из трех домов, показаных на рис. 3.13, воздействию подвержен дом 3. Длительное систематическое воздействие интенсивных техногенных электромагнитных полей промышленной частоты и радиочастот на организм человека может вызывать повышенное утомление, появление сердечных болей, нарушения функций центральной нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем организма. При длительном воздействии электромагнитного излучения может также возникать чувство апатии или, наоборот, повышенного нервозного беспокойства, другие симптомы и отклонения от нормального состояния или поведения.

Радиационное воздействие на живые организмы, и в том числе на человеческий организм, осуществляется через поле радиации, имеющее две составляющие: естественный фон радиоактивности и наведенную (техногенную) радиоактивность.. Повышенный уровень радиации создает опасность для здоровья и жизни людей и животных, а также может способствовать изменению физических свойств различных используемых материалов.

Наиболее существенным фактором радиационного воздействия на всех представителей животного и растительного мира является ионизирующее электромагнитное гамма-излучение ,хотя радиация другой природы (альфа-, бета- и рентгеновское излучение) также вносит свой вклад в общее радиационное воздействие на биоту. Гамма-излучение распространяется на значительные расстояния, обладает большой проникающей способностью, в том числе и в живые ткани. Действие гамма-излучения зависит от размеров источника, его интенсивности и от расстояния до этого источника. Вблизи земной поверхности мощность дозы естественного (фонового) излучения составляет (0,3 - 25) · 10^-5 мГр/ч (0,003 - 0,025 мР/ч). Для человека безопасной может считаться мощность дозы, в 250 раз превышающая естественный радиационный фон. Естественный радиационный фон не остается неизменным. Заметное влияние на его вариации оказывают проводимые испытания ядерного оружия, случающиеся аварии на атомных электростанциях и предприятиях атомной промышленности. В ряде случаев техногенные "добавки" оказываются столь существенными, что приводят к заметным экологическим последствиям.

Поступление радионуклидов в организм человека может происходить вместе с воздухом, водой и пищей, а также за счет

69

Рис. 3.14. Пути поступления радона в жилое помещение

излучения ²²²Rn, который выделяется из строительных материалов (гранитного щебня, туфа, облицовочных гранитных плит и т.п.), водопроводной воды и бытового газа, поступает вместе с почвенным воздухом и накапливается в плохо проветриваемых подвальных помещениях и в нижних этажах зданий (рис. 3.14).

70