ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Производственная и другая деятельность человека приводит не только к химическому загрязнению биосферы, рассмотренному в предыдущих главах. Все возрастающую роль в общем потоке негативных антропогенных воздействий на биосферу приобретает ее физическое загрязнение. Последнее связано с изменением физических параметров внешней (окружающей) среды, то есть с их отклонением от параметров естественного фона.

В настоящее время наибольшее внимание привлекают изменения электромагнитных и вибро-акустических параметров (условий) окружающей среды. Как правило, в литературе они рассматриваются как волновые, или энергетические, загрязнения.

Спектр частот известных сегодня электромагнитных колебаний чрезвычайно широк: от близких к нулю до 3 • 10²² Гц (рентгеновское излучение). В связи с этим обстоятельством и различием способов получения и регистрации, а также в связи с многообразием проявлений электромагнитных колебаний весь спектр разбит на несколько диапазонов.

• 1. Радиоволны - возбуждаются при движении электрических зарядов в системах, образованных телами макроскопических (надмолекулярных) размеров, частоты 0 12 Гц, 2 > 5 • 10 ⁵ м, согласно международному регламенту радиосвязи длины (частоты) радиоволн делятся на 12 диапазонов, начиная с крайне низких частот 3...30 Гц, заканчивая гипервысокими частотами 0,3...3 ТГц.
• 2. Оптические волны (излучения) - возбуждаются при движении электрических зарядов в системах атомно-молекулярных размеров. Спектр частот: f= 3 • 10¹¹.. .3 • 10¹⁶ Гц (границы условные), 2 = 10^-3... 10^-8м. Весь спектр оптического излучения разделен на три диапазона:
  • • инфракрасное,/= 3 • 10"...3,9 • 10¹⁴ Гц, 2= 10’³ ... 0,77 • 10 ⁶м, или тепловое, излучение;
  • • видимое,f= 3,9 • 1О¹⁴...-7,9- 10¹⁴ Гц, 2= 0,77-10Л..0,38 • Ю^м, или световое, излучение;
  • • ультрафиолетовое излучение, f = 7,9 • 10¹⁴...3 • 10¹⁶ Гц, 2 = 0,38 • 10Л..10 ⁸ м.
• 3. Рентгеновское излучение - возникает при взаимодействии заряженных частиц и фотонов с атомами вещества, f= 3 • 10^|5...3 • 10²² Гц, 2 = 10“⁸...10“^|4м.

4. Гамма-излучение - генерируется возбужденными ядрами атомов при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях, при распаде частиц и т. п.,/> 3 • 10¹⁸Гц , Л< 10 ¹⁰м.

Общепризнано, что в настоящее время наибольший вклад в энергетическое загрязнение окружающей среды вносят изменения ее электромагнитных параметров в диапазонах частот, соответствующих областям радиоволн (собственно электромагнитное загрязнение), инфракрасного, или теплового, излучения (тепловое загрязнение), рентгеновского и гамма-излучения, которые вместе с а- и /2-частицами (испускаются радионуклидами - нестабильными ядрами радиоактивных элементов: уран, торий, полоний, радий и др.) являются причиной радиоактивного загрязнения биосферы, а также изменение виброакустических параметров (виброакустическое загрязнение).

Одной из основополагающих компонент комплекса мер по защите окружающей среды от энергетических загрязнений является их нормирование, то есть установление того уровня энергетического загрязнения, превышение которого недопустимо при организации в данном месте нового производства (завод, ТЭС и т. п.) или реконструкции прежнего. Если при химическом загрязнении этим предельным уровнем является предельно допустимая концентрация, ПДК (см. разд. 7.5), то при энергетическом загрязнении введен предельно допустимый уровень, ПДУ, энергетического загрязнения. Его смысл соответствует смыслу ПДК. Как и в случае ПДК, ПДУ устанавливается отдельно для рабочей зоны и для окружающей среды (населенной местности). Последний всегда меньше, чем ПДУ для рабочей зоны. В большом числе случаев это различие составляет 10 раз, что можно объяснить двумя обстоятельствами. Во-первых, в рабочей зоне, то есть на производстве, заняты, выражаясь экологобиологическим языком, оформившиеся (физически и биологически) человеческие особи. Их устойчивость к воздействию вредных факторов (диапазон толерантности) выше, чем у другой части населения: детей, пожилых и престарелых людей, а также просто физически слабых людей. Во-вторых, в значительной мере это различие предопределено тем, что в большинстве случаев вредный фактор формируется именно в рабочей зоне, где он имеет максимальные значения; по мере распространения в окружающем пространстве он уменьшает свою интенсивность, так что вне производственной территории его интенсивность априорно меньше, чем в рабочей зоне. Получается, что в определенной степени это двойное нормирование лишь фиксирует объективное распределение интенсивности вредного фактора в пространстве (речь идет и о химическом, и об энергетическом загрязнении).

Конечно, в глубинной основе сегодняшнего нормирования вредных экологических факторов лежат и экономические соображения. Читатель сейчас же согласится с тем, что лучше всего — сделать так, чтобы и концентрация вредных веществ, и интенсивность энергетических факторов были пренебрежимо малыми. Увы, в том-то и состоит обратная сторона «медали» технического прогресса и в этом-то и заключены истоки глобального экологического кризиса, что не всегда удается оформить технологию производства так, чтобы полностью исключить ее вредные воздействия.

Рынок в принципе антиэкологичен. Рыночному производителю надо либо вкладывать большие средства в доводку технологии до устранения вредных воздействий, и тогда его «поезд может уйти», либо он прорывается в рынок со своим товаром (услугой), неся за ним шлейф экологических издержек. Но этот шлейф экологических издержек (явно вредных, их по всем человеческим меркам надо устранять!) согласуется (!) с надзорно-контрольными экологическими органами на основе компромиссной концепции ПДК и ПДУ, и вот уже товар пошел гулять по свету, внося свой вклад в тот планетарный феномен, который мы сегодня называем глобальным экологическим кризисом.

В принципе, тем не менее компромиссная концепция ПДК и ПДУ сегодня - реальный и действенный инструментарий защиты окружающей среды. И он найдет свое место в процессе реализации концепции устойчивого развития. Но свои конструктивные приложения он найдет лишь в развитии. Направленность его развития: уровни ПДК и ПДУ должны снижаться. Жизнь, то есть практика реализации крнцепции устойчивого развития, подскажет, каким должен быть темп ужесточения экологических нормативов. Разумеется, он должен быть оптимальным: ни излишне быстрым, ни слишком медленным. Он будет таким, каким его определит коллективный разум мирового сообщества - с постоянным учетом темпа развития глобального экологического кризиса.

Но, по-видимому, дело будет заключаться не только в постоянном ужесточении экологических нормативов в их сегодняшнем виде. Скорее всего, будет изменяться и философия (критерии) самих экологических нормативов, в частности нормативов для энергетических загрязнений.

В соответствии с современными представлениями о взаимодействии энергетического фактора с организмом [34] можно обозначить следующую логику определения (поиска) ПДУ. Например, применительно к акустическому (шумовому) фактору.

Пройдя длительный эволюционный процесс, человек адаптировался к реальному спектру акустических воздействий. В ходе эволюции оказалось нецелесообразным для слухового аппарата человека регистрировать звуковые сигналы с плотностью потока энергии акустических колебаний воздушной среды меньше 10^-12 Вт/м² (зона превентивного торможения [34] - по-видимому все явления окружающего мира, сопровождаемые эмиссией звуковых сигналов с плотностью потока энергии ниже этого значения (пороговая чувствительность), не играли значимой роли в жизнедеятельности наших доисторических предков и поэтому инстиктивно «обрезались».

Более энергоемкие сигналы несли более значимую информацию, в итоге наш слуховой аппарат воспринимает звуковые сигналы в чрезвычайно широком диапазоне плотностей потока энергии, который образует информационную зону. Все звуки в этой зоне помогали доисторическому человеку (и помогают нам) ориентироваться в окружающем мире. Правая (верхняя) граница этого диапазона плотностей потока звуковой энергии и более высокие ее значения, по-видимому соответствовали тем реальным звуковым сигналам, которые также реально не несли значимую информацию (иначе слуховой аппарат приспособился бы к ним). Это - зона запредельного торможения, поскольку данные сигналы специфически восприниматься не могут, так как нарушают нормальную саморегуляцию организма, и последний вынужден защищаться от их действия охранительным торможением.

В качестве верхней границы информационной зоны естественно принять величину, сопоставимую с энергией основного обмена организма, пересчитанную на эквивалент плотности потока энергии [34]. Энергия основного обмена, практически одинаковая для всех теплокровных животных, составляет 1 000 кал/м² в сутки (постоянная Рутберга), или 510^-2 Вт/м². Если выразить эту величину в децибелах по отношению к порогу чувствительности,

5 • 10^-2

А = 10^^_г = 107дБ, (9.1)

то получим усредненный уровень звукового давления на верхней границе информационной зоны. Она соответствует энергии основного обмена в состоянии организма между покоем и интенсивной мышечной работой. В последнем случае энергия основного обмена может возрасти в 5-8 раз [34], то есть примерно на порядок величины. Для этого случая L = 117 дБ = 120 дБ. Соответственно, для состояния покоя L = 100 дБ. Одновременно это нижняя граница зоны запредельного торможения, или зоны энергетического воздействия.

Таким образом, величина энергии основного обмена, точнее спектр величин этой энергии, соответствующий спектру состояний организма между покоем и интенсивной мышечной работой (в децибелах этот спектр выражается как 100... 120 дБ), может рассматриваться как исходная величина при установлении теоретических ПДУ энергетических загрязнений (воздействий). Причем это может быть отнесено к каждому энергетическому воздействию: в ходе эволюции организмы адаптировались ко всем энергетическим воздействиям, по каждому из них организмы имеют информационную зону и, соответственно, верхнюю границу этой зоны, сопоставимую с энергией основного обмена. Поэтому естественно в качестве некоторого приближения ПДУ того или иного энергетического воздействия рассматривать его параметры, соответствующие энергетике основного обмена.

Приведенная логика установления ПДУ энергетических загрязнений - один из вариантов подхода, в основу которого кладется идея о существовании некоторого энергетического порога подобных воздействий, при превышении которого биосистемы претерпевают необратимые изменения, ведущие к ущербу их жизнедеятельности. Речь идет об изменениях на разных уровнях: на организменно-надорганизменном уровне - изменения (реакции) поведенческие, роста, развития; на клеточно-субклеточном уровне - реакции обмена, роста, развития.

Разумеется, вопрос о ПДУ энергетических воздействий весьма сложен, как сложно все, что связано с жизнедеятельностью организмов. В сущности, работы по эколого-гигиеническому нормированию энергетических воздействий на биосферу представляют собой фрагмент общего фронта исследований взаимодействия физических полей с живым веществом. Однозначных решений в части ПДУ в настоящее время не существует. Можно сказать, что в результате исследований в этой области сформировалась определенная методология, позволяющая практике экологического нормирования (а таковая есть в каждой стране, так как всесторонние экологические нормативы являются насущной потребностью общества) развиваться в рамках современных научных представлений в данной области.