Курсовая работа
Электромагнитное загрязнение окружающей среды от передающих радиотехнических объектов на территории г. Красноярска
Введение
1. Характеристика и биологическое действие ЭМП РЧ
1.1 Источники ЭМИ РЧ и их применение
1.2 Биологическое действие ЭМИ РЧ
2. Расчетные методы оценки ЭМИ РЧ, ГИС и тематическое картографирование экологической информации
2.1 Представление знаний об окружающей среде в виде электронной карты, этапы создания тематического слоя
2.2 Методы расчетного прогнозирования уровней ЭМИ РЧ
3. Формирование электромагнитного загрязнения в условиях городской среды
3.1 Анализ ПРТО г. Красноярска
3.2 Определение удельной мощности ПРТО г. Красноярска
Заключение
Список используемых сокращений
Литература
Приложения
Отличительной особенностью современного этапа развития человечества является переход комплекса опасностей, имевших место в техносфере, в гео- и биосферу. Работы последних лет убедительно показали важную роль естественных электромагнитных полей (ЭМП) для жизнедеятельности человека и всей биосферы в целом [1, 2, 3]. Между тем, за последние годы сформировался новый значительный фактор окружающей среды – электромагнитные поля техногенного происхождения [2, 4]. Источниками таких полей являются линии электропередач (ЛЭП), электротранспорт, передающие радиотехнические объекты (ПРТО). Особенность ситуации заключается в том, что природные электромагнитные поля – это фактор поддержания жизни на Земле, а вызванное деятельностью человека искусственное электромагнитное загрязнение, интенсивность которого во много раз превышает естественный фон, отрицательно влияет на все живое и является причиной многих заболеваний. В настоящее время в связи с хозяйственной деятельностью человека уровень электромагнитных излучений (ЭМИ) антропогенного происхождения в десятки тысяч раз превысил естественный электромагнитный фон. Масштабы электромагнитного загрязнения стали столь существенными, что Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) в 1992г. включила эту проблему в число актуальных проблем человечества [5].
Актуальность и важность проблемы для России была определена Постановлением Президиума РАМН еще в 1994г. В решении Межведомственной Комиссии Совета Безопасности Российской Федерации по экологической безопасности №2-2 от 20.02.96г. указано, что "неблагоприятное воздействие на человека и окружающую среду электромагнитных излучений принимает опасные размеры" [6].
Современный крупный промышленный город, к которому относится и Красноярск, является сложной многокомпонентной урбанизированной системой, которая изменяет почти все компоненты природной среды, образуя техногенную среду, к которой человек как вид эволюционно не адаптирован. Говоря об электромагнитном загрязнении, следует отметить, что, если буквально 20 - 25 лет назад воздействию значимых уровней ЭМИ подвергался ограниченный круг людей-профессионалов, то в настоящее время можно говорить об угрозе воздействия ЭМИ на все население. Характерной чертой электромагнитного загрязнения городов является его многочастотность и многофакторность [7], когда на определенный участок городской территории оказывают воздействие несколько источников излучения с различными частотами, интенсивностью и местами расположения. Проведение достоверных измерений в случае многочастотного воздействия весьма проблематично и возможно лишь при отключении всех ПРТО, за исключением контролируемого. Близкое соседство источников ЭМП с жилыми районами, тенденция к сплошной застройке, вытеснение зеленых зон – все это указывает на существование значимого неблагоприятного воздействия на здоровье человека.
Актуальность экологических проблем для жителей г. Красноярска послужила причиной создания электронного атласа города - информационной базы, которая дает возможность изучить электромагнитное загрязнение среды по всей территории города.
В настоящей работе в качестве ознакомления рассмотрены источники электромагнитного загрязнения среды и методы построения электронных карт с использованием прикладной программы к пакету MapInfo-5.0.
Целью данной работы явилось изучение источников формирования электромагнитной нагрузки (ЭМН) в условиях населенных мест города Красноярска, структуры и уровня загрязнения в административных районах и в целом по городу, а так же выявить приоритетные районы.
1. Характеристика и биологическое действие ЭМП РЧ
1.1 Источники ЭМИ РЧ и их применение
К электромагнитным излучениям радиочастотного (или радиоволнового) диапазона(ЭМИ РЧ) относятся ЭМП с частотой от 3 Гц до 3000ГГц (соответственно с длиной волны от 100000 км до 0,1 мм). В соответствии с международным регламентом радиосвязи в этом диапазоне выделяют 12 частотных поддиапазонов (приложение 1).
Различают два наиболее часто встречающихся типа электромагнитных колебаний:
Гармонические, в которых электрическая (Е) и магнитная (Н) составляющие изменяются по закону синуса или косинуса;
Модулированные, в которых амплитуда, частота или фаза, дополнительно, медленно по сравнению с периодом колебаний, изменяются по определенному закону.
Модуляция используется с помощью электромагнитных волн информации. Особый интерес при этом представляет импульсная модуляция, при которой гармонические колебания несущей частоты принимают вид кратковременных посылок – импульсов. Для характеристики импульсных излучений наряду с несущей (генерируемой) частотой и длительностью импульса (τ) используются такие параметры, как частота следования (F), или период повторения (Т) импульсов- Т=1/F, и скважность импульсной модуляции (Q), которая представляет собой отношение периода следования импульсов к их длительности Q=Т/τ=1/(τ F).
Пространство, окружающее источник излучения, можно охарактеризовать тремя зонами: ближняя (зона индукции), промежуточная (зона интерференции) и дальняя (волновая зона).
В ближней зоне электромагнитное поле не сформировано и представляет собой некоторый запас реактивной мощности, связанной с источником излучения. В это зоне соотношение между Е и Н полем может быть самым различным.
В волновой зоне электромагнитное поле сформировано и распространяется в виде бегущей волны. В этой зоне составляющие Е и Н изменяются в фазе и между их средними значениями за период существует определенное соотношение Е=377Н.
В промежуточной зоне помимо поля излучения (распространяющаяся волна) присутствует так же поле индукции. Однако последнее весьма быстро убывает с расстоянием от источника (Е обратно пропорционально квадрату, Н- кубу расстояния). В зоне излучения Е и Н убывает обратно пропорционально расстоянию в первой степени. В связи с этим, на расстояниях, превышающих несколько длин волн, вклад поля индукции не значительный, и результирующее электромагнитное поле в основном определяется полем излучения. Строго говоря, в случае точечного источника излучения (то есть источника, геометрические размеры которого много меньше длины волны излучения) границы зон определяются следующим образом:
r< λ/2π – ближняя зона
λ/2π< r <2πλ – промежуточная зона
r>2πλ – дальняя зона
Следует иметь в виду, что в случае остронаправленных источников излучения (антенны) с размерами, значительно превышающими длину волны излучения, граница дальней зоны отодвигается. Она зависит в этом случае от соотношения размеров антенны и длины волны. Теоретически в этом случае граница дальней зоны определяется соотношением r=2D2/ λ, где D – наибольший геометрический размер излучающей антенны. Практически же при решении задач по гигиенической оценке излучения при D >λ граница дальней зоны может быть сужена до величины порядка нескольких D по причине быстрого убывания поля индукции и преобладания поля излучения в промежуточной зоне. Аналогично этому в случаях источников, имеющих форму длинных щелей, можно считать, что область сформировавшегося поля практически так же находится на расстоянии нескольких D (где D – длина излучающей щели).
В соответствии с указанным выше, интенсивности ЭМИ правильно оценивать в зоне напряженности электрического (Е) и магнитного (Н) полей (единицы измерения В/м и А/м), в дальней – поверхностной плотностью потока энергии (ППЭ), имеющей размерность Вт/м2. На практике, как правило, Е и Н оцениваются для ЭМИ с частотой менее 300 МГц, ППЭ – для частот выше 300 МГц;в случае импульсных излучений оценка производится по средней ППЭ, связь которой с импульсной (или пиковой ППЭ) выражается соотношением:
ППЭср=ППЭимп/Q - ППЭимп τ F
Источники ЭМИ радиочастотного диапазона широко используются в самых различных отраслях народного хозяйства (приложение 2).
ЭМИ применяются для передачи информации на расстояние (радиовещание, радиотелефонная связь, телевидение, радиолокация, радиометеорология и др.). В промышленности ЭМИ РЧ используются для индуцированного и диэлектрического нагрева материалов (закалка, плавка, напайка, сварка, напыление металлов, сушка древесины, нагрев пластмасс, термообработка пищевых продуктов и др.). ЭМИ широко применяются в научных исследованиях (радиоспектроскопия, радиоастрономия) и в медицине (физиотерапия, хирургия, онкология). В ряде случаев ЭМИ возникают как побочный неиспользуемый фактор, например, вблизи воздушных линий электропередачи (ВЛ), трансформаторных подстанций, электроприборов, в том числе бытового назначения. [8]
1.2 Биологическое действие ЭМИ РЧ
Основными источниками ЭМИ РЧ в окружающую среду служат антенные системы радиолокационных станций (РЛС), радио- и телерадиостанций, в том числе систем мобильной радиосвязи, ВЛ и пр.
Современный этап характеризуется увеличением мощностей источников ЭМИ РЧ, что приводит к электромагнитному загрязнению окружающей среды и при определенных условиях может оказывать неблагоприятное влияние на организм человека.