Referát z predmetu
Technické prostriedky merania a monitorovania
Rozvoj spoločnosti, spojený s procesmi urbanizácie a industrializácie má za následok v globálnom meradle nielen žiaduce, ale aj nežiaduce účinky, ktoré zasahujú do všetkých zložiek životného prostredia.
Vzájomné rušivé pôsobenie jednotlivých zariadení, ktoré emitujú elektromagnetické vlny, dokladuje nebezpečenstvo pre zdravie ľudí a pre životné prostredie. Rádiové vlny, desiatky rokov považované za "neviditeľného pomocníka", sú používané v najrozličnejších oblastiach telekomunikácie, mobilná komunikácia používanie PC a internetu, pre prácu polície, technických služieb, požiarnikov alebo lekárov ako aj v domácnostiach a úradoch (biela, čierna a sivá technika).
Elektromagnetické vlny však môžu zapríčiniť fyzickú nepohodu narúšanie spánku, alergie, srdcové poruchy, nervové poruchy a precitlivenosť na zmeny počasia, ale tiež rakovinu a genetické defekty.
Je odvodený z anglických výrazov "smoke" (dym, výpary) a "fog" (hmla) z čoho je "smog". Kým smog je chemická agresívna zmes hmly a vzduchu vplývajúca na ľudí a životné prostredie, elektrosmog vymedzuje dopad elektromagnetických vĺn na životné prostredie. Implikácie sú úplne iné keď rádiové vlny ak nie sú prenášané, tak škodlivý účinok elektrosmogu je zastavený, zatiaľ čo chemické komponenty smogu pokračujú v činnosti.
Je potrebné si uvedomiť niektoré základne poznatky. Elektromagneticé vlny sa šíria vo voľnom priestore rýchlosťou svetla, ohýbajú sa, lámu, rozptyľujú a sú polarizované. Príčinou rôznych podmienok šírenia sú len rozdielne pomery vlnových dĺžok k rozmerom prostredia alebo k častiam hmoty, pripadne rozdielny obsah energie. Elektromagnetické pole ako fyzikálny faktor interakcie s biologickou štruktúrou je definované rovnicami matematickej fyziky.
Rovnako nie je zanedbateľné vytvorenie elektromagnetického poľa živými organizmami. V tejto súvislosti sa hovorí o elektrických, magnetických a elektromagnetických prejavoch života. Na základe genetiky, bioenergetiky, kvantovej biochémie, bioelektrochémie a synergetiky je možne študovať zložitý jav akým je biologické žiarenie (1).
Slnečné žiarenie je elektromagnetické vlnenie. UV žiarenie predstavuje neviditeľnú časť slnečného spektra s vlnovými dĺžkami 100-400 nanometrov. Hoci predstavuje iba zlomok z celkovej energie slnečnej radiácie (pripadá na ňu asi 7% z celkovej slnečnej energie dopadajúcej na hornú hranicu atmosféry), prejavuje sa výraznými biologickými účinkami. Smerom ku kratším vlnovým dĺžkam biologické účinky žiarenia narastajú. Naopak, spektrálna intenzita UV žiarenia prudko rastie smerom k väčším vlnovým dĺžkam.
Existujú rôzne druhy elektromagnetického žiarenia, líšiace sa vzájomnou vlnovou dĺžkou. Najväčšiu vlnovú dĺžku, a teda najmenšiu frekvenciu i energiu majú dlhé rádiové vlny. Za rádiovými vlnami nasleduje viditeľné svetlo, po ňom röntgenové a najväčšiu frekvenciu a energiu má žiarenie gama. Táto rada rôznych typov elektromagnetického vlnenia sa nazýva elektromagnetické spektrum. [1]
Elektromagnetické spektrum - rozšírená škála ultrafialového žiarenia [2]
(100-280 nm) označované tiež ako “letálne žiarenie”, ktoré je pri prechode atmosférou úplne absorbované a nedopadá na zemský povrch
Spektrum slnečného žiarenia, a teda aj jeho UV časti, sa prechodom atmosférou Zeme mení kvantitatívne aj kvalitatívne. Časť UV žiarenia je zložkami atmosféry absorbovaná a časť je na jednotlivých zložkách atmosféry rozptýlená do všetkých smerov. Celkové - globálne UV žiarenie dopadajúce na povrch Zeme tvoria dve zložky: priama a difúzna.
Neovplyvňuje len množstvo celkového atmosférického ozónu, ale aj ďalšie astronomické (výška slnka nad horizontom, vzdialenosť Zeme od Slnka, úroveň slnečnej aktivity), meteorologické (prítomnosť oblačnosti, optické vlastnosti vzduchovej hmoty, prítomnosť snehovej pokrývky), geografické (nadmorská výška a zemepisná šírka miesta pozorovania, orografia a odrazivosť povrchu) a iné lokálne faktory (miestne znečistenie atmosféry).
UV žiarenie je povrchom zeme čiastočne pohltené, čiastočne prepustené do vnútra a čiastočne odrazené späť do atmosféry. Odrazené žiarenie zvyšuje globálne UV žiarenie, hlavne jeho difúznu zložku. Väčšina prírodných povrchov odráža menej ako 10% UV žiarenia. Čerstvý sneh však môže odraziť až 95% erytémového UV žiarenia. Preto v jarnom období na zasneženom povrchu môže intenzita škodlivého UV žiarenia dosiahnuť jeho letné hodnoty. Do vody preniká okolo 95% UV-B žiarenia, pričom asi 50% prenikne až do hĺbky 3 m (3).
Rádioaktivita je dej, pri ktorom sa jadro atómu mení za vzniku lúčov alebo častíc - rádioaktívneho žiarenia - pričom sa zvyčajne vytvorí jadro iného prvku. Je výsledkom spontánneho rozpadu nestabilných atómových jadier. Nemajú na ňu vplyv chemické procesy, tlak, teplota ani pôsobenie elektrického pola. Každý chemický prvok ma okrem stabilných izotopov aspoň jeden rádioaktívny izotop (rádioizotop). V prírode sa ich vyskytuje malo, ale dajú sa umelo vytvoriť. Dnes je známych vyše 1000 prirodzených, alebo umelo vytvorených rádioizotopov.
a) prirodzená rádioaktivita je rádioaktivita prvkov, ktoré sa nachádzajú v prírode a je vyvolaná prirodzenou nestabilitou jadier. Tu môžeme započítať aj rádioaktivitu, ktorá k nám prichádza v podobe kozmického žiarenia.
b) umelá rádioaktivita je rádioaktivita umelo vytvorených jadier atómu. Umele rádioizotopy sa získavajú pri bombardovaní nerádioaktívnych izotopov urýchlenými časticami alebo ožarovaním neutrónovými lúčmi najčastejšie v jadrových reaktoroch. Niektoré spôsoby rádioaktívneho rozpadu sa vyskytujú len pri umelo vytvorených rádioizotopoch (1).
α-žiarenie - predstavuje vysielanie kladne nabitých častíc alfa, CO sú jadra atómov hélia.
Obsahujú dva protóny a dva neutróny, ktoré majú rýchlosť 14 000 km/s.
β-žiarenie má dosah len niekoľko cm. Častice sú rýchle elektróny.
γ-žiarenie je prúdom záporných alebo kladných elektrónov (negatrónov alebo pozitrónov).
Preniká 100x silnejšie ako alfa žiarenie
Alfa častice sú jadrá hélia (2p, 2n)
Gama žiarenie je prúd fotónov
Možno zastaviť hárkom papiera, beta častice hliníkom a gama žiarenie blokom olova. Pretože gama žiarenie môže veľmi ľahko preniknúť do materiálu a má schopnosť rušiť chemické väzby, je to práve gama žiarenie, ktoré je zdrojom najväčšieho nebezpečia pri práci s rádioaktívnymi materiálmi. α žiarenie je elektromagnetické vlnenie, svojou povahou totožné so svetlom, s malou vlnovou dĺžkou (10-10 m až 10-14 m).Šíri sa rýchlosťou svetla. je zo všetkých druhov rádioaktívnych žiarení najprenikavejšie.
Napr. na polovicu, je potrebná vrstva olova ažniekoľko cm hrubá. Je preto oveľa prenikavejšie ako doteraz najintenzívnejšie umelo vyrobene röntgenové žiarenie. α premena je samovoľná premena atómov, pri ktorej sa nemení nukleónové ani protónové číslo. Pri vysielaní α žiarenia prechádza atómové jadro z energeticky nestabilného stavu na izomér, ktorý je stabilný, alebo sa ďalej premieňa.existujú dva druhy jadrových reakcii - štiepenie jadra a fúzia jadier.
Ktorá drží atómové jadro spolu. Atómy sa nazývajú ,,stabilné", ak je ich väzbová energia kladná a ,,nestabilná", ak je ich väzbová energia záporná a pri rozpade sa uvoľňuje
Žiarenie
Energia
Aktivita
Nebezpečnosť
Kde sa s ním môžeme stretnúť
alfa
jednotky MeV
nízka
veľká
prírodní radón, rádioaktívni spad
beta
do jednotiek MeV
stredná
stredná
vzácne zeminy (napi. urán), jadrové odpady, značkovací metódy v medicíne
gama
jednotky keV až desiatky MeV
vysoká
malá, je veľmi závislá na energii zariadenia
bežné v prírode, komické zariadenia, röntgen, značkovací metódy v medicíne, ožarovaní v onkológii
neutróny
rôzna
veľká, je závislá na viacerých vplyvoch
jadrový reaktor, nukleárne zbrane
Hlavným a zdravotne významným následkom stenčovania ozónovej vrstvy stratosféry je zmena množstva a kvality slnečného UV žiarenia, ktoré preniká vzdušným obalom Zeme. Stenčenie ozónovej vrstvy v stratosfére umožňuje prienik tzv. biologicky aktívneho UVB žiarenia s vlnovou dĺžkou okolo 300 nanometrov. Toto žiarenie pôsobí negatívne na celý organizmus, najmä na kožu a oči. UV žiarenie preniká cez neporušenú kožu asi do hĺbky 0,6 mm.
Vyvoláva začervenanie, opuch a tvorbu pigmentu. Súčasne sa v koži znižuje počet buniek udržiavajúcich odolnosť organizmu. Absorbované množstvo žiarenia sa v živote zratúva, preto sa jeho účinky môžu prejavovať v rôznom, ale spravidla až v staršom veku. Z tohto aspektu môže škodiť aj opaľovanie v soláriách. V prípade pokračujúceho trendu poškodzovania ozónovej vrstvy Zeme sa v budúcom storočí očakáva až 60-percentný nárast nádorových ochorení.
Absorbuje predovšetkým očná spojovka, čiastočne aj rohovka, ktoré reagujú akútnym alebo chronickým zápalom. Pri nadmernom UV žiarení dochádza k tzv. snehoslepote. Dlhodobá expozícia spôsobuje trvalé poškodenie očnej rohovky a poškodenie očnej šošovky, čiže k tzv. sivému zákalu (katarakta), niekedy aj k poškodeniu sietnice. V minulosti trpeli sivým zákalom len starí ľudia, v súčasnosti je už aj na Slovensku bežné, že sú ním postihnutí aj ľudia v strednom veku. Nárast počtu postihnutých sivým zákalom v dôsledku zvýšeného prieniku UV žiarenia je zjavný najmä pri dobytku a voľne žijúcich zvieratách na juhu Chile, Austrálie a Nového Zélandu.
Aj v tlači už boli uverejnené prípady, že sa tam po poliach potulovali slepé ovce alebo zajace. U ľudí sa očakáva, že pri úbytku ozónu o 1 % sa zvýši počet ochorení na sivý zákal šošovky o 100 000 prípadov. Keďže sa predpokladá pokles ozónu až o 15 %, pôjde o 1,5 mil. postihnutých osôb. Akútne pôsobenie UV žiarenia na organizmus človeka vyvoláva stresové účinky so zvýšením celkového metabolizmu, zvýšením tlaku krvi, stimuláciou činnosti štítnej žľazy a hypofýzy. Celkove to vedie k zmenám v imunitnom systéme človeka.
Pôsobí negatívne aj na rastlinstvo a vodný planktón, čo vedie k znižovaniu úrodnosti plodín, poklesu počtu rýb a vodných živočíchov, a teda v konečnom dôsledku k znižovaniu výživovej bázy ľudstva.
Zvýšený prienik slnečného žiarenia na Zem urýchľuje proces globálneho otepľovania, čo prinesie rozšírenie oblastí sucha a zvýšenie počtu hladujúcich na tejto planéte. Na druhej strane sa v dôsledku topenia ľadovcov očakávajú záplavy nízko položených pobrežných oblastí.
Sa bude najmä v letných mesiacoch zvyšovať tvorba toxického prízemného ozónu z oxidov dusíka. Zvýšená koncentrácia tohto ozónu vyvoláva u človeka silné dráždenie dýchacích ciest, najmä u malých detí a starších ľudí, ktorí trpia na ochorenia dýchacieho systému (alergici, astmatici), dokonca sa predpokladá aj priamy podiel na vzniku alergií.
Závisí od jeho vlnovej dĺžky a dávky. Svetlejšia pokožka človeka je citlivejšia ako tmavá. Pri vyšších dávkach dochádza k popáleninám s tvorbou pľuzgierov. Medzi časom pôsobenia a objavenia sa erytému (sčervenanie kože) až po popáleniny je určitá latentná perióda (12-24 h.), čo je podmienené uvoľňovaním fotolabilných substancií v rôznych vrstvách pokožky.
Sa zasiahnutá časť pokožky stáva hyperpigmentovanou, čo zvyšuje jej odolnosť voči ďalšiemu ožarovaniu. Ultrafialové žiarenie nepriaznivo pôsobí aj na zrak človeka. Veľmi dlhodobej a intenzívnej expozícii UV žiarenia sa pripisuje aj karcinogénny účinok. Najúčinnejší prostriedok na ochranu pred týmto typom žiarenia je clonenie jeho zdroja. UV žiarenie má malú prenikavosť, preto aj ochrana proti nemu je ľahká. Stačí vhodný odev, rukavice, okuliare, prípadne nekrytú časť tela potrieť masťami s prísadami zadržujúcimi ultrafialové lúče. [4]
Jednoduchá číselná škála na vyjadrenie hustoty toku intenzity slnečného ultrafialového žiarenia s erytémovým účinkom. Hodnota 1 odpovedá hustote toku 25 mW na meter štvorcový.
UV index má výrazný ročný a denný chod. Maximálne hodnoty nadobúda na poludnie v letnom období, kedy je slnko najvyššie nad horizontom. Denný a ročný chod súvisí s dĺžkou dráhy slnečných lúčov v atmosfére, pretože čím je dráha kratšia, tým je biologicky škodlivé žiarenie menej pohltené atmosférickým ozónom. Hodnotu UV indexu výrazne znižuje oblačnosť.
S nadmorskou výškou UV index rastie. Škodlivý účinok ultrafialového žiarenia za slnečného počasia zvyšuje odraz od snehovej pokrývky. Zvýšená opatrnosť je potrebná pri slnení v jarnom období na zasnežených horách, pretože pokožka po zimnom období ešte nie je dostatočne adaptovaná na vyššie dávky ultrafialového slnečného žiarenia.
Existuje celý rad metodík predpovede UV indexu od najjednoduchších štatistických metód až po zložité numerické predpovede, ktoré sa líšia tiež časovým intervalom na ktorý sú vydávané a zahrnutím oblačnosti, nadmorskej výšky a ďalších vplyvov. Najčastejšie sa v prvom kroku pomocou regresného alebo štatistického modelu predpovedá celkové množstvo ozónu.
Vstupmi sú merané a predpovedané meteorologické veličiny, ktoré s ozónom korelujú. V ďalšom kroku sa pomocou regresného modelu alebo fyzikálneho modelu popisujúceho prenos žiarenia atmosférou predpovedá UV žiarenie pre jasnú oblohu. Nakoniec sa počíta UV index, pričom pri zložitejších modeloch sa uvažuje vplyv oblačnosti, nadmorskej výšky, zákalu a podobne.
Sa používa regresný model, ktorý pri predpovedi ozónu využíva vzťah medzi celkovým atmosférickým ozónom a teplotou stratosféry a troposféry. Ďalší regresný vzťah využíva závislosť medzi celkovým atmosférickým ozónom, zemepisnou polohou, ročnou a dennou dobou, nadmorskou výškou na jednej strane a dopadajúcim UV žiarením na druhej strane. Zahrnutý je aj vplyv oblačnosti.
Podľa fyzikálnych vlastností môžeme si rozdeliť neionizujúce elektromagnetické žiarenie na:
Nízkofrekvenčné – dlhovlnné, frekvencia 300 kHz – 300 MHz,
Vysokofrekvenčné – krátkovlnné, frekvencia 300MHz - 300 000 MHz.
Utvárajú ich rádiové, radarové a televízne vysielače, priemyslové vysokofrekvenčné generátor, vznikajú však aj v istých organizmoch ako prostriedok špecifické a efektívnej výmeny informácií.
Vplyvom neionizujúceho elektromagnetického žiarenia rastlinám urýchlene a bez závislosti od prirodzených biorytmických dejov opadávajú listy. V organizme živočíchov sa prehrievajú všetky tkanivá.
Pritom je pozoruhodné, že pri hĺbkovom prehrievaní tkanív chýba signalizácia z vnútorných termoproceptorov, a tak nastáva termické poškodenie bez varovania organizmu. Vplyvom termického efektu sa poškodzujú sústavy, kardiovaskulárnej, tráviacej a hormonálnej sústavy. Na termický efekt sú citlivé aj pohlavné bunky.
Vyvolané neionizujúcim elektromagnetickým žiarením sú známe už dávnejšie ako tzv. choroba rádiotelegrafistv. Už dávnejšie sa ľudia obsluhujúcich rozhlasové a televízne vysielače pozorovali poruchy termoregulácie, bolesti hlavy, depresie, nepokoj, oslabenie