物理环境2.ppt

第二节 电磁辐射 电磁辐射 变化的电场和磁场交替产生 互相垂直并与自身的运动方向垂直 由近及远以一定的速度在空间传播的过程 又称为电磁波 从科学的角度来说 电磁波是能量的一种 凡是能够释出能量的物体 都会释出电磁波 人类发现电磁辐射后 逐渐被应用到人类生产 生活中来 但电磁辐射的大规模应用 造成了严重的电磁污染 当电磁辐射强度超过人体所能承受的或仪器设备所能容许的限度时 即产生了电磁污染 一 电磁辐射来源 一 天然源 雷电火山喷发地震太阳黑子 二 人为源脉冲放电 切断电源而产生的放电 从而产生电磁辐射高频交变电磁场 如大功率电机 变电器 输电线附近产生的电磁场 形成严重的电磁辐射 射频电磁辐射 无线电广播 电视 微波通讯所引起的电磁辐射 生活中的污染源包括 1 电脑 电视 音响 微波炉 电冰箱等家用电器 2 手机 传真机 通讯站等通讯设备 3 高压电线以及电动机 电机设备等 4 飞机 电气铁路等 5 广播 电视发射台 手机发射基站 雷达系统等 6 电力产业的机房 卫星地面工作站 调度指挥中心等 7 应用微波和X射线等的医疗设备等 应用 无线电波用于通信等 微波用于微波炉 红外线用于遥控 热成像仪 红外制导导弹等 可见光是所有生物用来观察事物的基础 紫外线用于医用消毒 验证假钞 测量距离 工程上的探伤等 X射线用于CT照相 伽玛射线用于治疗 使原子发生跃迁从而产生新的射线等 一 对人体健康的危害作用机理对人体的作用特征人体的吸收作用人体的反射与折射作用不同频段的危害中 短波频段超短波与微波 二 电磁辐射的危害 电磁辐射危害人体的机理主要是热效应 非热效应和积累效应等 热效应 人体内70 以上是水 水分子受到电磁波辐射后相互摩擦 引起机体升温 从而影响到身体其他器官的正常工作 人体是电介体 在高变电场作用下被反复极化 分子间碰撞和摩擦产生剧烈运动 将电能转化为热能 机体内还有电介质溶液 例如体液等 在电场作用下产生传导电流 形成不同程度的闭合回路 产生局部感应热流 导致发热 高频辐射特别是微波辐射产生的热效应更为明显 微波炉 微波治疗仪等就是利用辐射能的热效应原理 发热过高和长时间接受辐射都会对人体产生破坏 低频电磁辐射的热效应不明显 非热效应 人体的器官和组织都存在微弱的电磁场 它们是稳定和有序的 一旦受到外界电磁波的干扰 处于平衡状态的微弱电磁场即遭到破坏 人体正常循环机能会遭受破坏 累积效应 热效应和非热效应作用于人体后 对人体的伤害尚未来得及自我修复之前再次受到电磁波辐射的话 其伤害程度就会发生累积 久之会成为永久性病态或危及生命 对于长期接触电磁波辐射的群体 即使功率很小 频率很低 也会诱发想不到的病变 应引起警惕 人体的吸收作用 依据电磁波特性与人体组织含水量的关系 含水量达70 的组织 含水量高吸收电磁能量多 含水量在70 以下的组织 吸收少 呈反射 折射现象 依据电磁场频率不同150MHz以下频段150 1200MHz频段1200 3300MHz频段3300MHz以上频段 对人体健康的危害 按对人体危害程度电磁辐射由大到小排列 依次为微波 超短波 短波 中波 长波 即波长愈短 危害愈大 微波对人体作用最强的主要原因是由于其频率高 使机体内分子振荡激烈 摩擦作用强 热效应大 对心血管系统的影响 表现为头痛 心悸 部分女性经期紊乱 心动过缓 心搏血量减少 窦性心律不齐 白细胞和血小板减少 乏力 免疫功能下降等 对神经系统的影响 表现为记忆力减退 容易激动 失眠视觉系统的影响 为使眼球晶体混浊 严重时造成白内障 是不可逆的器质性损害 影响视力 对生殖系统的影响 表现为性功能降低 男子精子质量降低 使孕妇发生自然流产和胎儿畸形等长期处于高电磁辐射的环境中 会使血液 淋巴液和细胞原生质发生改变 影响人体的循环系统 免疫 激素分泌 生殖和代谢功能 严重的还会加速人体的癌细胞增殖 诱发癌症以及糖尿病 遗传性疾病等病症 对儿童甚至还可能诱发白血病装有心脏起搏器的病人处于高电磁辐射的环境中 会影响心脏起搏器的正常使用 可导致儿童智力残缺据最新调查显示 我国每年出生的2000万儿童中 有35万为缺陷儿 其中25万为智力残缺 有专家认为电磁辐射也是影响因素之一 世界卫生组织认为 计算机 电视机 移动电话的电磁辐射对胎儿有不良影响 意大利专家研究后认为 该国每年有400多名儿童患白血病 其主要原因是距离高压电线太近 因而受到了严重的电磁污染 瑞士的研究资料指出 周围有高压线经过的住户居民 患乳腺癌的概率比常人高7 4倍 美国得克萨斯州癌症医疗基金会针对一些遭受电磁辐射损伤的病人所做的抽样化验结果表明 在高压线附近工作的工人 其癌细胞生长速度比一般人要快24倍 值得注意的是 不同的人或同一个人在不同年龄阶段对电磁辐射的承受能力是不一样的 老人 儿童 孕妇属于对电磁辐射的敏感人群 二 电磁辐射对机械设备的危害对电器 飞机和建筑物可能造成直接破坏 例 电磁辐射干扰作用可能会使飞机发生事故航海中舰船的呼救信号会被干扰有线电设施干扰电视信号 三 电磁辐射对安全的危害电磁辐射会引燃引暴 可燃性油类 气体 武器弹药在此种情况下有危险 三 电磁污染控制 电磁污染途径 1 通过空间直接辐射2 借助电磁耦合由线路传导 控制电磁污染从发生源和影响范围考虑 1 减小强度达到容许范围内2 将危害控制在一定空间范围内 一 安装电磁屏蔽装置金属材料制成的封闭壳体包括屏蔽罩 屏蔽室 屏蔽衣 屏蔽头盔和屏蔽眼罩等 屏蔽罩 屏蔽室 屏蔽衣 屏蔽头盔 二 其他措施 合理工业布局设置安全隔离带改进电气设备以减少电磁辐射提高自动化程度 以减少工作人员的接触 具有防电磁波辐射危害的食物有 绿茶 胡萝卜 豆芽 西红柿 油菜 海带 海藻 卷心菜 瘦肉 动物肝脏 Va Vc Vb1 卵磷脂 猪血 牛奶 甲鱼 蟹等动物性优质蛋白等 有利于调节人体电磁场紊乱状态 加强肌体抵抗电磁辐射的能力 第三节放射性污染 放射性物质 在没有任何外界条件作用下能够自发地从原子核内部反射出光子或粒子 形成某些具有很强穿透性的特殊射线的物质 放射性 在核衰变过程中总是放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子 即 和 射线 这种现象称为放射性 放射性污染物 放射性物质进入环境后 对环境和人体造成危害 环境中放射性的来源 一 天然源1 宇宙射线初级宇宙线 高能辐射 穿透力很强 次级宇宙线 比初级弱放射性核素 20余种2 地表放射性物质 高本底区3 水体4 大气 浓度冬季高夏季低5 食物和人体中 环境中放射性的来源 二 人工源1 核武器试验及航天事故 核裂变产物和中子活化产物放射性尘埃可在大气层滞留0 3 3年2 核燃料循环的 三废 排放核动力 核发电 3 工农业 医学和科研等部门医学占人工污染源的90 4 放射性矿的开采和利用 二 放射性污染危害 放射性对生物的危害是十分严重的 放射性损伤有急性损伤和慢性损伤 如果人在短时间内受到大剂量的 射线 射线和中子的全身照射 就会产生急性损伤 轻者有脱毛 感染等症状 当剂量更大时 出现腹泻 呕吐等肠胃损伤 在极高的剂量照射下 发生中枢神经损伤至直死亡 中枢神经症状主要有无力 怠倦 无欲 虚脱 昏睡等 严重时全身肌肉震颤而引起癫痫样痉挛 细胞分裂旺盛的小肠对电离辐射的敏感性很高 如果受到照射 上皮细胞分裂受到抑制 很快会引起淋巴组织破坏 放射能引起淋巴细胞染色体的变化 放射照射后的慢性损伤会导致人群白血病和各种癌症的发病率增加 常见的几种效应 急性效应 几秒 几小时内大量照射 事故 0 5Gy 急性放射病 骨髓型 肠型 脑型 慢性效应 长期过量接触 需专业诊断 胚胎效应 死胎 畸胎 发育减缓 远期效应 一次照射半年后发生的症状 癌 遗传 白内障 放射性损伤的特点 放射性损伤具有潜伏性 可能需经过一定时间才会显现出来潜伏期从生物体受到辐射 到首次检测出伤害之前 通常会有一段延迟时间显示期可观察到不同的生物效应恢复期经过辐射暴露后 生物效应会在一段时间内恢复到某种程度 高辐射剂量对人体的影响剂量 雷姆 影响100000几分钟死亡10000几小时死亡1000几天内死亡700几个月内90 死亡 10 幸免200几个月内10 死亡 90 幸免100没有人在短期死亡 但是大大增加了患癌症和其他缩短寿命的机会 女子不育 男子在2 3年也不育 三 放射性污染分类 放射性废物按物理状态可分为 气体 液体和固体 若放射性同位素每秒有3 7 1010次核衰变 则它的放射性强度为1居里 Ci 国际单位制单位是贝可勒尔 Bq 四 放射性污染的控制 一 放射性废液的处理用化学 物理化学 生物化学等方法无法处理 只能通过本身固有的自然衰变逐渐减弱其放射性活度 废液处理技术应在技术合理 经济可行前提下 将废液按其物化性质 放射性活度详细分类 分别加以处理 净化后的废液应尽可能循环复用或再予以稀释 以降低放射性水平 减少释放到环境的放射性 放射性废水的浓度不同 性质不同 其采用的处理方法也不同 处理原则 1 浓度较高的放射性废液一般用固化法处理固化法是把浓缩的放射性废液加入到沥青 水泥 塑料或玻璃原料中 使放射性物质与这些物质均匀混合 并被包容其中 固化产物再按固体废物处理 多数是埋入地下贮存 2 中 低浓度的放射性废液常用化学沉淀法 离子交换法或蒸发法处理化学沉淀法是借助于化学絮凝剂的作用 使之在水中产生胶状沉淀 从而除去水中的放射性物质 离子交换法是使废水通过离子交换装置 产生放射性物质的离子与离子交换剂上可交换的离子互换 从而使废水得到净化 蒸发法是根据加热后水分能蒸发 放射性物质不挥发的道理把放射性浓缩 再做最后处理的 3 放射性浓度更低的废水 如果其浓度不超过露天水源中限制浓度的100倍 则可用稀释排放的办法 把含放射性的废水排入本单位的下水道 二 放射性气体的处理 放射性在废气中的存在形态有两类 1 以挥发性放射性气体形式存在 2 以放射性气溶胶形式存在 这两类放射性废气的处理方法是不一样的 处理原则 1 挥发性放射性气体可用吸附法处理 也可用扩散稀释的办法处理 最常用的吸附法是用分子筛吸附或活性炭吸附把放射性去除掉 例如放射性碘就是用活性炭吸附达到净化目的的 2 放射性气溶胶可用除尘技术来处理净化 例如 洗涤法 过滤法 静电除尘法等 一个完整的净化流程一般包括三部分 即预处理 中效过滤和高效过滤 三 放射性固体废物的处理 指被放射性物质污染而不能再利用的各种物品和废料 处理方法有以下几种 焚烧 如果放射性物质存在于可燃固体废物中 通过焚烧的办法 可大大减少其体积和重量 为地下填埋提供方便条件 洗涤去污 对于被放射性物质污染的某些设备 仪器 器材 可用洗涤剂反复清洗去污而后分别处理 例如 余属设备 器材去污后能利用者可重新利用 不能利用者可重熔或回收 洗涤废水一般按放射性废水处理 深埋 对于放射性水平较高的废物 一般将其深埋300米以下的地层中或投放到深海床 深埋地点应远离居民区和地下水源处 投放的海域应远离水生生物大量繁殖的近海区 有人认为把放射性废物投放到南极或把它用火箭送往宇宙空间比较安全 1986年4月26日 乌克兰北部的切尔诺贝利核电站第4号核反应堆在进行半烘烤实验中突然发生失火 引起爆炸 其威力相当于500颗美国投在日本的原子弹 造成8吨多强辐射的核物质泄漏 周围6万多平方公里土地受到直接污染 320多万人受到核辐射侵害 这是人类有史以来最严重的核泄漏事故 也是人类利用核能的一大悲剧 当年事故发生后 发生爆炸的四号机组被钢筋混凝土封存 下面迄今仍封存着约200吨核燃料 因此被称为 石棺 第四节 光污染 一 光污染及其来源人类活动造成的过量光辐射对人类生活和生产环境形成不良影响的现象称为光污染 来源 日光 灯光以及各种反射 折射光源造成的各种过量和不协调的光辐射光污染分类 白亮污染 人工白昼污染和彩光污染 1 白亮污染当太阳光照射强烈时 城市里建筑物的玻璃幕墙 釉面砖墙 磨光大理石和各种涂料等装饰反射光线 明晃白亮 眩眼夺目 专家研究发现 长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人 视网膜会受到程度不同的损害 视力急剧下降 白内障的发病率高达45 还使人头昏心烦 甚至发生失眠 食欲下降 情绪低落 身体乏力等类似神经衰弱的症状 夏季玻璃幕墙的反射光汇聚甚至引发火灾大街上 眼前突然的强光一闪 玻璃幕墙 玻璃幕墙是现代科学的产物 美观 隔热 重量轻 特别适合高层建筑 对于在实际应用中产生的光污染 正在用提高技术含量降低反射率的方法加以解决 广告灯的灯光使王阿婆一家无法睡眠玻璃幕墙引起的白亮污染 2 人工白昼夜幕降临后 商场 酒店上的广告灯 霓虹灯闪烁夺目 令人眼花缭乱 有些强光束甚至直冲云霄 使得夜晚如同白天一样 即所谓人工白昼 扰乱人体生物钟 影响工作鸟类和昆虫 破坏昆虫夜间正常繁殖 绚丽的上海夜景 作为这个社会的一部分要怎么做 1 只在需要的时候采取夜间照明 或者采用自动定时开关设备 2 需要照明的时候 灯影冲下 亮度要适中 不要过亮 眼睛是个很不可思议的器官 在亮度极低的情况下都可以看清楚 尽量的减少亮度过大的照明 光入侵和能量浪费 3 尽量采用低压钠灯 低压钠灯可以使对天文行为的影响降到最低 而且也是节能高效的照明器材 低压钠灯可以用作路灯 停车场用灯 安全用灯等 4 做个好邻居 让自家室外的照明不影响到周围的邻居 3 彩光污染舞厅 夜总会安装的黑光灯 旋转灯 荧光灯以及闪烁的彩色光源构成了彩光污染 据测定 黑光灯所产生的紫外线强度大大高于太阳光中的紫外线 且对人体有害影响时间持续长 人如果长期接受这种照射 可诱发流鼻血 脱牙 白内障 甚至导致白血病和其他癌变 对眼睛不利 且干扰大脑中枢神经 使人头晕目眩 恶心呕吐 失眠 还会造成心理问题 光污染的危害 危害健康 伤害眼睛扰乱生物钟造成各种疾病星星的 杀手 交通肇事者 光污染令全球五分之一的人不见银河据美国一份最新的调查研究显示 夜晚的华灯造成的光污染已使世界上五分之一的人对银河系视而不见 许多人已经失去了夜空 而正是我们的灯火使夜空失色 报告认为现在世界上约有三分之二的人生活在光污染里 在远离城市的郊外夜空 可以看到两千多颗星星 而在大城市却只能看到几十颗 在欧美和日本 光污染的问题早已引起人们的关注 美国还成立了 国际黑暗夜空协会 专门与光污染作斗争 光污染正在损害你我的眼睛 漫漫 白昼 受煎熬 光污染 诉讼终获胜 上海一家汽车展销厅的高压钠灯直射附近一位居民的房间 让居民无法入睡 这位市民递上一纸诉状 请求法院判令被告拆除对其造成伤害的高压钠灯 停止光污染侵害并赔偿人民币1元 2004年11月18日 上海浦东新区法院宣判 被告应停止使用涉案照明路灯 排除对原告造成的光污染侵害 原告的其余诉讼请求 法院不予支持 这是上海首例公开审理的光污染纠纷案件 也是全国罕见的原告胜诉的光污染案件 原告提供的涉案路灯照片 目前 上海市容环卫部门已经从自己管理的景观灯光改造开始 从整体上降低城市亮度 今后 上海市将考虑引进外国先进的节能技术和理念 在两年内将景观灯全部换成冷光源的节能灯 从而大大降低光污染 只要多加留意 可以保护环境 保护星空的 例如 加装灯罩 把光线集中射向地面 使用节省能源的高压纳灯 避免使用水银灯或卤素灯作户外照明 避免从下而上的照射方法 在深夜关掉霓虹招牌 离开房间时顺手把灯关掉等等 彩色光源让人眼花缭乱 不仅对眼睛不利 而且干扰大脑中枢神经 使人感到头晕目眩 出现恶心呕吐 失眠等症状 科学家最新研究表明 彩光污染不仅有损人的生理功能 还会影响心理健康 三 光污染的控制 加强城市规划和管理 改善工厂照明条件等 以减少光污染的来源 对有红外线和紫外线污染的场所采取必要的安全防护措施 采用个人防护措施 主要是戴防护眼镜和防护面罩 第五节热污染 一 热污染由于人类活动 导致环境温度变化并对环境和人类产生影响的现象称为热污染 热污染一般发生在人口稠密的大城市和工厂 电站等能源消耗大的地区 热污染可以污染大气和水体 大气热污染 由于向大气排放废热气体 导致大气温度升高而影响气象条件时 形成了大气污染 在城市 特别是大城市 随着人口的增多 建筑物密度的增加 使得大量的废热不易向环境散发 导致城市的气温升高 市区与郊区的气温差显著增大 可达4 5 以上 形成所谓的 热岛 效应 热岛 效应形成的环流现象使得城市的污染物不能及时扩散稀释 并使城市上空云雾和降水量有所增加 造成局部气候反常 大气热污染 温室气体的增加人类