Комплексирование геофизических методов для изучения загрязнений геологической среды.
Как и во всех областях применения геофизики, в геоэкологии эффективны лишь комплексы из нескольких методов: гравиметрические, магнитометрические, электромагнитные, сейсмоакустические, термические, ядерные с использованием четырехуровневых технологий: космической и воздушной, наземной и акваториальной, скважинной и подземной (см. гл. 1). Выбору рационального комплекса методов решения задач в определенных геолого-геофизических условиях должно предшествовать составление априорных физико-геологических моделей экосистем (ФГМЭ). Как отмечалось выше, под ФГМЭ понимается теоретически ожидаемый источник загрязнения геологической среды, который можно аппроксимировать объектом простой геометрической формы (точечный или сферический, линейный или вытянутый цилиндр, площадной, например, горизонтально- или вертикально-слоистая толща и др.) с заданными отличиями петрофизических свойств от вмещающей среды и интервалом их изменения во времени. Любая ФГМЭ может быть представлена из трех составляющих: исходной петрофизической модели вмещающей среды, устойчивой (квазипостоянной) модели загрязняющего объекта (источника) и изменчивой (импульсно-периодической) модели, характеризующей изменение загрязненности и физических свойств источника во времени. Таким образом, ФГМЭ является четырехмерной (4Д) (три измерения - пространственные координаты, четвертое - время).
ФГМЭ должна быть такой, чтобы для каждого метода геофизики можно было оперативно с помощью ЭВМ решать прямые задачи при разных параметрах моделей. Это необходимо как при проектировании работ и оценке возможностей тех или иных геофизических методов, так и в ходе комплексной интерпретации, когда обратная задача решается методом сравнения наблюденных аномалий с расчетными.
В состав комплекса геофизических методов для изучения вещественного загрязнения геологической среды должны, по возможности, вводиться аэрокосмические, наземные, аквальные, скважинные, подземные методы разной физической природы. Одни из них должны применяться на стадии картирования территории для оценки разной чувствительности к загрязнениям и с целью нахождения источников загрязнения (аэрокосмические и наземные), другие - для изучения выявленных источников, их положения в пространстве и изменения во времени с составлением возможных прогнозов воздействия на биосферу, т.е. проводиться с целью мониторинга (наземно-аквальные и скважинно-подземные методы). В качестве примера в 5.3.6 (см. рис. 5.1) приведены результаты наземной и речной электроразведки для изучения зон проникновения отходов химического завода с потоком карстово-трещинных подземных вод.
В ходе истолкования геофизических материалов проводится:
· сопоставление результатов экогеофизики с данными экогеологии, экогидрогеологии и других экологических дисциплин, для которых экогеофизика является источником экспрессной, как правило, дистанционной, легко повторяемой и обрабатываемой с помощью ЭВМ информации;
· установление одномерных или многомерных связей между геофизическими и негеофизическими параметрами и свойствами объектов исследования на основе параметрических совместных наблюдений на ключевых участках и получением эмпирических, логических, эвристических количественных соотношений для определения через физические параметры статических и динамических негеофизических характеристик. Например, данные экогеофизики вместе с данными экологической геологии и геохимии могут использоваться для оценки и прогноза антропогенно-техногенного загрязнения, соответствия его предельно допустимым концентрациям (ПДК) по тем или иным инградиентам. ПДК - это максимально допустимые концентрации тех или иных веществ, опасных для здоровья людей и вредных для биосферы, устанавливаемые законодательными органами. Разработка ПДК и других предельных характеристик загрязнений экосистем далека от завершения. Полученные экогеофизикой и экогеологией данные могут служить материалом для контроля и регулировки загрязненности, храниться в банках данных для использования в будущем.
· Практическим примером использования комплексных наземно-аквальных геофизических и геохимических исследований для изучения загрязнения геологической среды могут служить результаты работ, выполненных в районе одной из городских свалок г.Москвы - Кучинского полигона захоронения твердых бытовых отходов (ПЗТБО). Скопившиеся на полигоне отходы насыщены метаном, вследствие частых возгораний значительно прогреты, отличаются высокими концентрациями ряда тяжелых металлов, которые во много раз превосходят содержания в земной коре и фоновой почве (см. рис. 6.3). Свалочный фильтрат, насыщающий массив отходов, представляет собой темно-коричневую жидкость с минерализацией 10-12 г/л и высоким содержанием органики. Тяжелые металлы, установленные в результате геохимических исследований в отходах, присутствуют в повышенных концентрациях и в свалочном фильтрате. Однако ввиду большого разбавления высокие концентрации фильтрата мало сказываются на составе поверхностных вод. Исключение представляют зоны стекания фильтрата в р.Пехорку, где концентрации кадмия и нитрат-иона в 5-7 раз превышают предельно допустимые концентрации. Особенно загрязнены донные отложения рек Пехорка и Чичера в местах стекания фильтрата и ниже свалки, где их суммарный показатель загрязнения (СПЗ) превышает фоновые значения в 65-140 раз.
| Рис. 6.3. Загрязнение тяжелыми металлами техногенных грунтов свалки, почв и донных отложений в районе ПЗТБО " Кучино " : 1 - точки отбора проб донных отложений; 2 - параметры загрязнения (в числителе - суммарный показатель загрязнения, в знаменателе - элементы загрязнения с коэффициентами относительно фоновых значений); 3 - зоны загрязнения почв с коэффициентами элементов-загрязнителей относительно фоновых значений; 4 - границы д.Фенино; 5 - зона стекания свалочного фильтрата в р.Пехорка; 6 - профили наземных геофизических наблюдений |
Геофизические наблюдения выполнялись вдоль периметра свалки в окрестностях д. Фенино. Использовались наземные методы электропрофилирования (ЭП) и зондирования (ВЭЗ) и речные методы естественного электрического поля (ЕП), термометрии, резистивиметрии. Задачей ВЭЗ являлось уточнение разреза четвертичных и мезозойских отложений, изучение его геоэлектрических и эколого-гидрогеологических параметров. Цель ЭП - картирование загрязненных лент потока в подземных водах. Задачей речной (русловой) геофизики было установление мест разгрузок подземных вод в руслах рек и, в частности, картирование зоны разгрузки свалочного фильтрата в р.Пехорка. Геофизические работы дополнялись данными почвенной геохимической съемки и гидрохимического опробования подземных и поверхностных вод (рис. 6.3). Геофизические наблюдения позволяют выявить положение зон сосредоточенных разгрузок загрязненных грунтовых вод в русле р.Пехорки. Им соответствуют аномалии температуры придонных грунтов, пониженные значения электрических сопротивлений придонных слоев воды и горных пород на берегах, положительные аномалии ЕП, совпадающие с зонами стекающего свалочного фильтрата.
4 Изучение техногенного физического загрязнения
4.1. Природа техногенного физического загрязнения.
Техногенное физическое (его можно также называть энергетическим или полевым) загрязнение представляет собой присутствие в окружающей среде (литосфере, атмосфере и гидросфере) дополнительно к естественным геофизическим полям физических полей, создаваемых человеком в процессе реализации современных технологий. Такие физические поля носят название техногенных (или технологических).
Техногенное физическое загрязнение, наряду с другими видами загрязнения - химическим и биологическим, играет важную роль в формировании общей геоэкологической обстановки, поскольку оказывает влияние на процессы энергетического обмена живой и неживой природы, на функционирование живых организмов и может коренным образом изменять качество окружающей среды.
Жизнь на Земле возникла в условиях абсолютного преобладающего влияния гравитационного, геомагнитного и температурного полей, к непрерывному воздействию которых живые организмы хорошо приспособились за длительное (даже в геологическом понимании) время своего существования. В настоящее время, однако, благодаря влиянию человеческой деятельности, наблюдается устойчивая тенденция к изменению энергетического баланса, к насыщению окружающей среды электромагнитными полями в широком частотном диапазоне и другими искусственно создаваемыми физическими полями. Поэтому живым организмам, в том числе и человеку, приходится приспосабливаться к новым условиям.
Техногенное физическое загрязнение наиболее характерно для территорий крупных городов, промышленных районов и других интенсивно используемых территорий. В пределах таких территорий, благодаря большому количеству производимой, преобразуемой и потребляемой энергии, возникает и устойчиво существует повышенный фон техногенных физических полей. Так, например, Москва в течение года производит в среднем 2,15*1017 Дж энергии, что соответствует реализации мощности в 6,82*103 МВт. Это превышает мощность Братской ГЭС (4,1*103 МВт) и сопоставимо с мощностью Красноярской ГЭС (6,0*103 МВт).
Не будучи в состоянии воспринять полностью поступающую в избытке энергию технологических физических полей, среда часть этой энергии " расходует " на изменение свойств геологической среды, в частности на подготовку, активизацию и поддержание экзогенных геологических процессов, которые становятся, таким образом, в значительной мере техногенными. Избыточная энергия техногенных физических полей может также оказывать повреждающее и разрушающее воздействие на инженерные сооружения и коммуникации, негативным образом влиять на живые организмы и в том числе на организм человека. Таким образом, техногенное физическое (энергетическое или полевое) загрязнение можно определить как суммарный энергетический потенциал искусственно создаваемых (техногенных) физических полей, значительно превосходящий по величине потенциал естественных геофизических полей и оказывающий в силу этого негативное воздействие на окружающую среду, инженерные сооружения, живые организмы и организм человека. И в соответствии с этим техногенное физическое загрязнение можно рассматривать как результат воздействия энерговооруженного человека на окружающую среду, опосредованного через искусственно создаваемые физические поля. Воздействие это, как уже отмечалось, носит энергетический характер и этим принципиально отличается от других видов воздействия (химического и биологического), являющихся вещественными по своей сути. На рис. 6.4 представлена схема формирования общего техногенного загрязнения, одним из компонентов которого является рассматриваемое физическое загрязнение. Схема показывает, как техногенные физические поля, оказывая на окружающую среду энергетическое воздействие, вместе с химическими веществами и микроорганизмами способствуют формированию техногенного загрязнения, последствия которого проявляются в виде изменения геологической среды, деструкции (повреждения) инженерных объектов и физиологических нарушений в живых организмах.
| Рис. 6.4. Формирование и последствия техногенного загрязнения среды |
| 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 6-10 С.
В регионах с сезонно промерзающими грунтами прогрев скальных и дисперсных песчано-глинистых пород до температуры от 16-20 до 150-160 С 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 -4,2 С, даже небольшие флуктуации температуры (всего на 2-3 С) 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.
Электрическое загрязнение среды проявляется в формировании электрического поля блуждающих токов и в перенасыщении приземного слоя атмосферы ионами (аэроионами) разной полярности и в первую очередь положительными ионами тяжелых элементов. Источниками электрического загрязнения служат промышленные предприятия, электрифицированные железные дороги, станции катодной противокоррозионной защиты. Характеристики техногенного электрического загрязнения приведены в табл. 6.1.
Воздействие блуждающих токов на различные материалы (как правило, металлы, железобетон и бетон) можно оценить по скорости электрокоррозии металла и по среднегодовым потерям несущей способности металлических и железобетонных конструкций, соотнесенных с напряженностью поля блуждающих токов. Напряженность электрического поля блуждающих токов, создаваемого различными источниками, варьирует в пределах от 10 до 1600 мВ/м, что зависит от источника, строения и состояния грунтовой толщи. При изменении напряженности поля блуждающих токов от 0,8 до 3,6 мВ/м скорость коррозии металла возрастает с 0,2 до 2,0 мм в год, а потери несущей способности металлических и железобетонных конструкций увеличиваются с 10 до 15% и с 5 до 8% соответственно. Электрическое загрязнение в виде поля блуждающих токов является опосредованно действующим экологическим фактором, поскольку прямого воздействия на живые организмы и на человека не оказывает, но способно вызывать негативные изменения коррозионной обстановки, что, в свою очередь, увеличивает степень вероятности повреждения с выходом из строя подземных коммуникаций (водопроводов, газопроводов, теплотрасс, канализации и т.п.).
Атмосферное электричество является важным экологическим фактором, поскольку ионизация воздуха - одно из непременных условий нормального развития высокоорганизованной живой материи. Ионизация воздуха предполагает, что некоторая, весьма незначительная, часть молекул газов, входящих в состав воздуха, несет положительный или отрицательный электрический заряд. В естественных условиях ионизация воздуха происходит под действием радиоактивного излучения Земли и космического и ультрафиолетового солнечного излучения. При этом на 1 м ^{2} земной поверхности приходится в среднем 6,7*109 элементарных зарядов, а в 1см3 воздуха содержится 500-700 пар ионов, среди которых преобладают положительные аэроионы. Для примера, московский воздух в 1 см3 содержит приблизительно 1500 аэроионов обоих знаков, воздух в Сочи - около 1800, а воздух Кисловодска - примерно 3700 аэроионов.
Преобладание в воздухе ионов того или иного знака и их количественное соотношение имеет большое значение для органической жизни. Соотношение количества положительных и отрицательных аэроионов измеряется коэффициентом униполярности , где - число ионов разной полярности. Чем больше величина коэффициента униполярности, т.е. чем значительнее преобладание положительных аэроионов над отрицательными, тем менее благоприятными оказываются условия для существования живых организмов, что в первую очередь относится к человеку. Экспериментально установлено, что отрицательные аэроионы (в основном это ионы кислорода) благоприятно влияют на жизнедеятельность органического мира, тогда как положительные аэроионы в большинстве случаев оказывают негативное воздействие на биоту, а в больших концентрациях способны приносить вред. В нормальных условиях коэффициент униполярности 1,20. Превышение этой величины свидетельствует о неблагоприятности экологического состояния приземного слоя атмосферы. Загрязнение воздуха пылью, копотью, дымом, а также увеличение влажности воздуха уменьшают подвижность отрицательных аэроионов при сохранении подвижности положительных аэроионов. Наблюдения показывают, что в городском воздухе, особенно это заметно в пределах промышленных зон, концентрация тяжелых положительных аэроионов значительно выше, чем в пригородных лесных массивах и на территориях парков и зон отдыха в пределах городской черты. Таким образом, избыточное количество положительных аэроионов в воздухе, в большинстве случаев техногенного происхождения, может квалифицироваться как техногенное электрическое загрязнение среды и рассматриваться в качестве экологического фактора прямого действия.
Электромагнитное загрязнение представляет собой весьма биологически активный экологический фактор прямого воздействия. Причиной возникновения электромагнитного загрязнения является электромагнитное излучение промышленной частоты (50 и 400 Гц), а также излучение в радиочастотном диапазоне (0,100 МГц - 300 ГГц). Источниками электромагнитных полей промышленной частоты могут служить так называемые передаточные шины (общие токовые проводники) высоковольтных электрических трансформаторных подстанций, токонесущие провода воздушных линий электропередачи (ЛЭП), тяговые электромоторы и энергетические установки. Источники электромагнитных полей в диапазоне радиоволн - это антенны радиовещательных и телепередающих станций, излучатели специальных средств связи и радиолокационных станций, а также многие промышленные установки, лабораторные приборы и бытовая техника. Экологическое (физиологическое) воздействие электромагнитных полей на биоту и, в частности, на организм человека обуславливается индуцированными токами, текущими через живые ткани, и индуктивным взаимодействием внешних полей с собственными электромагнитными полями, генерируемыми живыми организмами. Уровень воздействия определяется напряженностью поля, продолжительностью воздействия и состоянием подвергающегося воздействию организма. Параметры, характеризующие электромагнитное загрязнение, приведены в табл. 6.1.
Электромагнитное загрязнение и обусловленное им систематическое и продолжительное воздействие интенсивных электромагнитных полей на человеческий организм может приводить к негативным последствиям. Здоровый организм способен успешно сопротивляться внешнему воздействию энергии электромагнитных полей. Однако в тех случаях, когда организм ослаблен, сопротивляемость его воздействию электромагнитных полей заметно падает. Даже если в организме при этом и не происходит патологических изменений, при длительном воздействии электромагнитного излучения у отдельных людей могут появляться признаки повышенной утомляемости, чувства апатии или, наоборот, повышенного беспокойства, другие отклонения от нормального состояния.
Реальная опасность электромагнитного облучения полем, создаваемым высоковольтными ЛЭП или энергетическими установками, существует в непосредственной близости от них, например, в пределах полосы шириной 60-90 м под линией электропередачи или в кабине электровоза. Радио- и телепередающие антенны и другие излучатели электромагнитного поля в радиоволновом диапазоне способны оказывать воздействие на живые организмы в пределах прямой видимости на расстоянии до нескольких десятков километров, что зависит от мощности и остроты диаграммы направленности передающего устройства.
Радиационное загрязнение привлекает к себе наибольший интерес, поскольку представляет собой весьма опасный (в чем убеждает опыт нынешнего столетия) с экологических позиций фактор прямого воздействия на живые организмы. Источниками естественного радиационного поля являются космические лучи и ионизирующее излучение природных радиоактивных веществ, содержащихся в почве, горных породах и воде. К естественному радиационному фону добавляется создающее загрязнение техногенное ионизирующее излучение, поступающее в окружающую среду от новообразованных (создаваемых в процессе реализации промышленных технологий) радионуклидов, используемых строительных материалов, а также от складируемых отходов атомного производства и т.п.
Космическое излучение в связи с малой мощностью дозы (до 30 мР/год; 1 мР = 0,01 Зв) как экологический фактор играет второстепенную роль. Корпускулярное ионизирующее излучение ( -излучение и -излучение) земного, естественного и искусственного происхождения имеет ограниченный радиус действия (от нескольких сантиметров до нескольких метров) и по этой причине также играет незначительную роль в формировании радиоактивного загрязнения окружающей среды.
Существенным с экологических позиций фактором радиационного воздействия на все виды животного и растительного мира является ионизирующее электромагнитное -излучение, распространяющееся на большое расстояние и обладающее высокой проникающей способностью. Действие -излучения зависит от интенсивности источника излучения и от расстояния до него. Вблизи земной поверхности мощность дозы естественного ионизирующего излучения варьирует от 0,003 до 0,025 мР/ч. В условиях промышленно-городских агломераций этот фон может несколько увеличиваться за счет излучения строительных материалов (бутового и облицовочного камня, гранитного щебня и т.п.), используемого бытового газа и водопроводной воды. Однако суммарная, естественная и техногенная, мощность дозы излучения, как правило, не превышает в обычных условиях (если не происходит аварийных выбросов или утечек радиоактивных материалов) санитарных норм (см. табл. 6.1).
В то же время следует отметить, что при значительной интенсивности ионизирующее излучение оказывает на живые организмы вредное, а иногда и губительное воздействие. Превышение уровня излучения над фоновым и даже просто повышение естественного фона могут приводить к генетическим изменениям в живых организмах. Так, при мощности дозы в 0,09-0,21 Р/ч происходит замедление роста растений и уменьшается видовое разнообразие животного мира. При увеличении мощности дозы до 0,42-1,67 Р/ч растительность угнетается, легко поражается насекомыми и возбудителями болезней. Человеческий организм отличается особой чувствительностью к радиационному воздействию. Доза излучения в 400 Р приводит к тяжелой форме лучевой болезни, симптомы которой начинают проявляться уже при дозах облучения 25-100 Р. Даже при малых дозах хроническое воздействие радиоактивного загрязнения может приводить к негативным последствиям, которые обнаруживаются по прошествии большого количества времени. Для человека безопасной считается мощность дозы облучения 0,008-0,024 мР/ч (или 70-210 мР/год).