Исследования пространственной неоднородности электромагнитного загрязнения окружающей среды с применением цифровых проблемно-ориентированных моделей

• Автор: Потапов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 212 с. : ил.

% Содержание
Обозначения и сокращения
Глава 1. Пространственная неоднородность физического загрязнения как
экологически значимый фактор
^ ^ Основные особенности пространственной неоднородности экологических условий в городской среде
1.2 Пространственная неоднородность радиационного загрязнения
1.3 Пространственная неоднородность шумового загрязнения
1.4 Пространственная неоднородность электромагнитного загрязнения
1.4.1 Электрические и магнитные поля промышленной частоты
1.4.2 Электромагнитные поля радиочастотного диапазона
1.5 Физическое загрязнение в условиях непроизводственных помещений
1.5.1 Факторы, формирующие радиационную обстановку
1.5.2 Факторы, формирующие акустическую обстановку
1.5.3 Источники электрических и магнитных полей промышленной частоты
1.5.4 Источники электромагнитных полей радиочастотного диапазона
1 ^ Использование информации о пространственной неоднородности физического
загрязнения в задачах факториальной экологии и экологии человека
1.7 Выводы
Глава 2. Методы расчета пространственного распределения уровня
электромагнитного поля радиочастотного диапазона в окружающей среде
2.1 Статистические методы
2.2 Методы, основанные на геометрооптическом приближении
2.2.1 Метод, основанный на трассировке лучей
2.2.2 Метод вертикальных плоскостей
. Метод конечно-разностного решения уравнений Максвелла во временной
^ области (ГОТО)
2.4 Метод параболического волнового уравнения (ПВУ)
# 2.5 Выводы
Глава 3. Прогнозирование электромагнитной обстановки с использованием геоинформационных систем
2 | Практическая реализация прогнозирования электромагнитной обстановки в
условиях городской среды на базе геометрооптического приближения
Определение пространственного расположения траекторий
3.1.1 распространения электромагнитных волн при геометрическом
представлении объектов окружающей среды
3.1.2 Расчет ослабления радиосигнала за счет потерь в свободном пространстве
3.1.3 Моделирование эффектов отражения электромагнитных волн
3.1.4 Моделирование эффектов дифракции электромагнитных волн
2 | ^ Расчет ослабления радиосигнала при прохождении сквозь объемы
' ' зеленых насаждений
2 | ^ Расчет суммарной величины электромагнитного поля в точке приема,
формирующегося несколькими лучами
2 2 Адаптация цифровой модели местности для проведения расчета величины
электромагнитного поля
3.2.1 Исходная пространственная модель городского микрорайона
2 2 2 Адаптация пространственной модели для проведения прогноза
электромагнитной обстановки
Использование средств ГИС в задачах прогноза электромагнитной обстановки, визуализации результатов расчетов и обработки экспериментальных данных
3.4 Выводы
Глава 4. Обсуждение и анализ экспериментальных данных, полученных в ходе физико-экологического мониторинга жилого микрорайона и непроизводственных помещений
д I Результаты изучения пространственной неоднородности электромагнитного поля
100 МГц на территории жилого микрорайона
® д 2 Оценка точности прогноза уровня электромагнитного поля 100 МГц в условиях
городского микрорайона

Результаты изучения пространственной структуры электромагнитного поля
4.3 МГц внутри помещения в условиях проникновения радиосигнала сквозь оконный
проем
4 4 Результаты исследования пространственной неоднородности радиационной
обстановки на примере городского микрорайона
4 ^ Результаты изучения пространственной неоднородности шумового загрязнения
на примере городского микрорайона
4 ^ Результаты физико-экологического обследования помещений музея
Землеведения МГУ
4.7 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Основные электродинамические характеристики природных
и антропогенных сред
Приложение 2. Сведения о районе проведения экспериментальных
исследований
П2.1 Общие сведения о районе проведения исследования
П2.2 Природные условия района проведения исследования
Приложение 3. Способы адаптации цифровых данных о пространственной
среде для использования в задачах физического моделирования
2 j Основные принципы пространственного моделирования в среде
геоинформационных систем
^2 2 ^посо®ь| адаптации цифровых данных о пространственной среде для
использования в детерминированных моделях физических процессов
П 3.2.1 Обеспечение пространственной согласованности и корректности данных
П 3.2.2 Комплексирование метрики пространственных объектов
П 3.2.3 Комплексирование семантики пространственных объектов
Приложение 4. Методика проведения физико-экологического исследования
и состав измерительного комплекса
П4.1 Методика проведения физико-экологического исследования
П 4.2 Аппаратура контроля радиационной обстановки
П 4.3 Аппаратура контроля шумового загрязнения
П 4.4 Аппаратура контроля величины магнитного поля промышленной частоты
^ 4 ^ Аппаратура контроля интенсивности электромагнитных полей радиочастотного
диапазона
Приложение 5. Санитарно-гигиеническое нормирование физикоэкологических факторов
П 5.1 Санитарно-гигиеническое нормирование ионизирующих излучений
П 5.2 Санитарно-гигиеническое нормирование шума
^ ^ ^ Санитарно-гигиеническое нормирование электрических и магнитных полей
промышленной частоты
^ ^ 4 Санитарно-гигиеническое нормирование электромагнитных излучений
радиочастотного диапазона
t Обозначения и сокращения
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика
Аэфф - эффективная удельная активность природных радионуклидов
Бк - Беккерель = 1 распад/сек (единица активности радионуклидов)
В/м - Вольт на метр (единица измерения напряженности электрического поля)
ГИС - географическая информационная система (системы)
дБ - децибел (логарифмическая единица разности уровней)
дБА - децибел по весовой шкале "А" (единица измерения уровня шума)
дБС - децибел по весовой шкале "С" (единица измерения уровня шума)
дБмкВ - децибел относительно уровня в 1 мкВ (единица измерения величины радиосигнала)
дБмВт (dBm) - децибел относительно уровня в 1 мВт (единица измерения мощности
радиосигнала)
ЛЭП - линия электропередачи
МГСН - московские городские строительные нормы
мкВт/см2 - микроватт на сантиметр квадратный (единица плотности потока энергии электромагнитного поля)
мкЗв/ч - микрозиверт в час (единица измерения мощности эквивалентной дозы) мкР/ч - микрорентген в час (единица измерения мощности экспозиционной дозы) мкТл - микротесла (единица измерения магнитной индукции)
МП - магнитное поле ц МТ - мобильный телефон
МУ - методические указания
МЭД - мощность экспозиционной дозы гамма излучения
НРБ 99 - нормы радиационной безопасности 1999 года
ПВУ - параболическое волновое уравнение
ПДК - предельно-допустимая концентрация
ПДУ - предельно-допустимый уровень
СанПиН - санитарные правила и нормы
СКО - среднеквадратическая ошибка
СМД/СМВ - сверхмалые дозы/сверхслабые воздействия
СН - санитарные нормы
УКВ - ультра короткие волны
э.д.с. - электродвижущая сила
ЭМП - электромагнитное поле
ЭМП ПЧ - электромагнитное поле промышленной частоты (в РФ 50 Гц)
ЭМП РЧ - электромагнитное поле радиочастотного диапазона
FDTD - Finite Différence Time Domain (метод конечно-разностного решения уравнений Максвелла во временной области)
FM - frequency modulation (частотная модуляция, стандарт радиовещания в диапазоне частот • 88- 108 МГц)

электромагнитного загрязнения с достаточно резкими перепадами в интенсивности физических полей. В настоящее время наиболее пристальное внимание исследователей направлено в первую очередь на изучение пространственной структуры магнитного поля 50 Гц, как потенциально опасного для здоровья фактора при его интенсивности выше 0,2 мкТл [10, 62].
По данным российских исследователей, в условиях городских помещений сильные (от нескольких мкТл и выше) магнитные поля 50 Гц приблизительно в половине случаев генерируются кабельными линиями как локального, так и магистрального назначения (рис. 1.21) [89]. На втором месте по встречаемости следуют распределительные устройства (распределительные щиты, электрощитовые) - 22,8 % случаев, и на третьем месте по значимости идут токи утечки по металлоконструкциям здания.
5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%
Р аспр е делительные устройства
М етаппоконструкции зданий, трубопроводы
Тр анс ф орматорные подстанции
Воздушные линии злектр опер е дачи
Источники бесперебойного питания
Другое
Рис. 1.21. Распределение источников сильных ЭМП 50 Гц по типам, по данным мониторинга помещений г. Москвы [89].
Действительно, проблема электромагнитной безопасности кабельных линий в условиях непроизводственных помещений стоит достаточно остро, причем не только из-за усиления нагрузки на существующую проводку вследствие увеличения количества бытовой и оргтехники. Например, в последние годы участилась прокладка дополнительных электрических кабелей открытым способом по внешним стенам зданий непосредственно под окнами жилых квартир, из-за интенсивного освоения первых и цокольных этажей, а также подвалов коммерческими организациями. На рис. 1.22 показана достаточно типичная ситуация, когда силовой электрический кабель проходит непосредственно под окнами, в том числе и жилых помещений.