На сегодняшний день ученые всего мира с особенным вниманием относятся к состоянию окружающей среды. Специалисты уже давно обнаружили, что от здоровья нашей планеты зависит здоровье каждого из нас. Качество воздуха, питьевой воды и грунта оказывают непосредственное влияние на деятельность всех наших органов и систем. Однако какие факторы влияющие на окружающую среду приводят к ее изменениям? Попробуем ответить на этот вопрос максимально подробно.

Научно-техническая революция, а также хозяйственная деятельность людей не лучшим образом сказываются на состоянии всей планеты. Мы активно засоряем воздух и водоемы, а также довольно часто относимся к дарам природы совершенно бесхозяйственно.

Одна из наиболее важных экологических проблем современности – это засорение воздуха, другими словами атмосферы. Эта газовая оболочка земли крайне важна для жизнедеятельности каждого живого организма. Так при отсутствии пищи мы вполне можем прожить до месяца, а без воды – до недели, но при невозможности дышать мы погибнем крайне быстро – за считанные минуты. При этом окружающий нас воздух систематически страдает от самых разных отрицательных факторов, среди которых интенсивное развитие производств – топливно-энергетических, металлургических, нефтехимических и пр.

Так предприятия топливо-энергетического комплекса выбрасывают в атмосферу опасные окиси серы, а также азота. Металлургические предприятия отравляют воздух химическими соединениями крайне тяжелых и в то же время редких металлов. Нефтехимические комплексы также портят окружающую среду разными углеводородными соединениями, например, метаном и пр.

Крайне опасным загрязнителем атмосферы принято также считать табачный дым, а также разные пожары, являющиеся результатом разных чрезвычайных ситуаций.

Кроме того лесные пожары каждый год становятся причиной потери более двух миллионов тонн органических элементов нашей планеты. Мы наносим вред окружающей среде еще и расхищением природных богатств. Значительное количество лесного сырья тратится на выработку бумаги. А сельскохозяйственная деятельность приводит к исчезновению значительных объемов тропических лесов.

Активная и непродуманная культивация определенных растительных культур также отрицательно сказывается на экологическом состоянии нашей планеты. Так монокультуры, к примеру, сахарный тростник, кофейные деревья и пр., приводят к существенному истощению почвы.

Активный вылов разных рыб и морских животных приводит к ежегодному сокращению популяций многих разновидностей морской рыбы. Так китобойный промысел уже стал причиной снижения мирового запаса китов. На сегодняшний день наблюдается практически полное исчезновение грендланских и синих китов. Также деятельность человека привела к значительному уменьшению численности морских котиков.

Оскудение природных ресурсов также происходит по причине истощения почвы – эрозии и засухи. Этому очень сильно способствует человек, занимаясь недостаточно правильной хозяйственностью, выжигая и вырубая леса, осушая поля, а также непланово выпасая скот.

Именно человек виноват в том, что на сегодняшний день наша планета потеряла огромное количество культурных земель. Разрушение растительности при этом чревато все большей и большей засушливостью. Эта проблема возрастает и при постоянном уменьшении горизонта грунтовых вод, которые активно используются в промышленности. К примеру, выработка одной тонны бумаги требует использования примерно 250 метров кубических жидкости, а производство всего тонны удобрений подразумевает применение в два-три раза большего количества воды.

Сейчас уже многие жители нашей планеты сталкиваются со значительным дефицитом питьевой воды, в том случае, если количество осадков будет продолжать уменьшаться, эта проблема станет еще более острой.

Постоянное осушение болот на территориях умеренной полосы – это громадная ошибка человечества. Такие природные бассейны являются своего рода губкой, ведь летом они представляют собой источник влаги, а в дождливое время впитывают избыток осадков, предотвращая тем самым наводнения. Также болота – это замечательное убежище для разных исчезающих разновидностей животных и растений.

Соответственно, активное развитие техники и науки помогло человечеству справиться с разными проблемами, однако с другой стороны такая деятельность отрицательно влияет на нашу природу и в то же время на людей.

Так ученые пришли к выводу, что прогресс отрицательно сказывается на состоянии животного и растительного мира, и ухудшает здоровье человека. Так больше половины болезней у людей является результатом воздействия на них самых разных факторов окружающей среды. Однако стоит учитывать, что уровень такого влияния определяется возрастом людей, климатическими условиями проживания, социальными условиями и пр. Однако нельзя не признать, что шестьдесят процентов случаев ненормального физического развития человека обосновано именно загрязнением окружающего мира. Также подобный фактор становится косвенной причиной половины летальных исходов. Нарушенная экология приводит к увеличению смертности от недугов системы кровообращения, проблем с органами дыхания, злокачественных формирований, сахарного диабета и пр.

В ходе исторического процесса взаимодействия природы и общества происходит непрерывное усиление влияния на окружающую среду антропогенных факторов.

По масштабам и степени воздействия на лесные экосистемы одно из важнейших мест среди антропогенных факторов занимают рубки главного пользования. (Рубка леса в пределах расчетной лесосеки и с соблюдением эколого-лесоводственных требований является одним из необходимых условий развития лесных биогеоценозов.)

Характер воздействия рубок главного пользования на лесные экосистемы в значительной степени зависит от применяемой техники и технологии лесозаготовок.

В последние годы в лес пришла новая тяжелая многооперационная лесозаготовительная техника. Внедрение ее требует неукоснительного соблюдения технологии лесозаготовительных работ, в противном случае возможны нежелательные экологические последствия: гибель подроста хозяйственно ценных пород, резкое ухудшение водно-физических свойств почв, увеличение поверхностного стока, развитие эрозионных процессов и др. Это подтверждается данными натурного обследования, проведенного специалистами Союзгипролесхоза в некоторых областях нашей страны. Вместе с тем немало фактов, когда разумное применение новой техники с соблюдением технологических схем лесосечных работ, учитывающих лесоводственные и природоохранные требования, обеспечивало необходимое сохранение подроста и создавало благоприятные условия для восстановления лесов ценными породами. В этой связи заслуживает внимания опыт работы с новой техникой лесозаготовителей Архангельской обл., которые добиваются с помощью разработанной технологии сохранения 60% жизнеспособного подроста.

Механизированные лесозаготовки существенно изменяют микрорельеф, строение почвы, ее физиологические и другие свойства. При использовании в летний период валочных (ВМ-4) или валочно-трелевочных машин (ВТМ-4) минерализуется до 80-90% площади лесосек; в условиях всхолмленного и горного рельефа такие воздействия на почву в 100 раз увеличивают поверхностный сток, усиливают эрозию почвы, а, следовательно, снижают ее плодородие.

Особенно большой вред лесным биогеоценозам и окружающей среде в целом сплошные рубки могут причинять в районах с легко уязвимым экологическим балансом (горные районы, притундровые леса, районы вечной мерзлоты и др.).

Отрицательное влияние на растительность и особенно на лесные экосистемы оказывают промышленные выбросы. Они влияют на растения непосредственно (через ассимиляционный аппарат) и косвенно (изменяют состав и лесорастительные свойства почвы). Вредные газы поражают надземные органы дерева и ухудшают жизнедеятельность микрофлоры корней, в результате чего резко снижается прирост. Преобладающим газообразным токсикантом является сернистый газ - своеобразный индикатор загрязнения воздушной среды. Значительный вред оказывают аммиак, окись углерода, фтор, фтористый водород, хлор, сероводород, окислы азота, пары серной кислоты и др.

Степень поражения растений загрязняющими веществами зависит от целого ряда факторов, и прежде всего от вида и концентрации токсикантов, продолжительности и времени их воздействия, а также от состояния и характера лесонасаждений (их состава, возраста, полноты и др.), метеорологических и других условий.

Более устойчивыми к действию токсических соединений являются средневозрастные, а менее устойчивыми - спелые и перестойные насаждения, лесные культуры. Лиственные породы более устойчивы к действию токсикантов, чем хвойные. Высокополнотные с обильным подлеском и ненарушенной структурой древостой устойчивее изреженных искусственных насаждений.

Действие высоких концентраций токсикантов на древостой в короткий период приводит к необратимым повреждениям и гибели их; длительное воздействие небольших концентраций вызывает патологические изменения в древостоях, а незначительные концентрации вызывают снижение их жизнедеятельности. Поражение лесов наблюдается практически в районе любого источника промышленных выбросов.

Более 200 тыс. га лесов повреждено в Австралии, где ежегодно с осадками выпадает до 580 тыс. т SO 2 . В ФРГ поражено вредными промышленными выбросами 560 тыс. га, в ГДР - 220, Польше - 379 и Чехословакии - 300 тыс. га. Действие газов распространяется на довольно значительные расстояния. Так, в США скрытые повреждения растений отмечались на расстоянии до 100 км от источника выбросов.

Вредное действие выбросов крупного металлургического комбината на рост и развитие древостоев распространяется на расстояние до 80 км. Наблюдения за лесом в районе химического завода с 1961 по 1975 г. показали, что прежде всего стали усыхать сосновые насаждения. За этот же период средний радиальный прирост упал на 46% на расстоянии 500 м от источника выбросов и на 20% в 1000 м от объекта выбросов. У березы и осины листва оказалась поврежденной на 30-40%. В 500-метровой зоне лес полностью усох через 5-6 лет после начала поражения, в 1000-метровой - через 7 лет.

На площади поражения с 1970 по 1975 г. усохших деревьев было 39%, сильноослабленных - 38 и ослабленных - 23%; на расстоянии 3 км от завода ощутимое поражение леса отсутствовало.

Наибольшее поражение лесов от промышленных выбросов в атмосферу наблюдается в районах крупных промышленных и топливно-энергетического комплексов. Имеют место и очаги поражения более мелкого масштаба, которые также наносят немалый вред, снижая природоохранные и рекреационные ресурсы района. Это относится прежде всего к малолесным районам. Для предотвращения или резкого снижения поражения лесов необходимо осуществление комплекса мероприятий.

Отвод лесных земель для нужд той или иной отрасли народного хозяйства или перераспределение их по назначению, а также прием земель в состав гослесфонда являются одной из форм воздействия на состояние лесных ресурсов. Сравнительно большие площади отводятся под сельскохозяйственные угодья, для промышленного и дорожного строительства, значительные площади используются горнопромышленной деятельностью, энергетической, строительной и другой промышленностью. На десятки тысяч километров через леса и другие угодья тянутся трубопроводы для перекачки нефти, газа и т. д.

Велико влияние лесных пожаров на изменение окружающей среды. Проявление и подавление жизнедеятельности ряда компонентов природы нередко связано с действием огня. Во многих странах мира формирование природных лесов в той или иной степени связано с влиянием пожаров, которые оказывают отрицательное влияние на многие процессы жизни леса. Лесные пожары наносят серьезные травмы деревьям, ослабляют их, обусловливают образование ветровала и бурелома, снижают водоохранно-защитные и другие полезные функции леса, способствуют размножению вредных насекомых. Воздействуя на все компоненты леса, они вносят серьезные изменения в лесные биогеоценозы и экосистемы в целом. Правда, в некоторых случаях под влиянием пожаров создаются благоприятные условия для возобновления леса - прорастания семян, появления и формирования самосева, особенно сосны и лиственницы, а иногда ели и некоторых других древесных пород.

На земном шаре лесные пожары ежегодно охватывают площадь до 10-15 млн. га и более, а в отдельные годы эта цифра увеличивается более чем вдвое. Все это ставит проблему борьбы с лесными пожарами в разряд первоочередных и требует большого внимания к ней лесохозяйственных и других органов. Острота проблемы возрастает в связи с быстрым народнохозяйственным освоением слабо обжитых лесных территорий, созданием территориально-производственных комплексов, ростом населения и его миграцией. Это относится прежде всего к лесам Западно-Сибирского, Ангаро-Енисейского, Саянского и Усть-Илимского производственных комплексов, а также к лесам некоторых других районов.

Серьезные задачи по охране природной среды возникают в связи с возрастанием масштабов использования минеральных удобрений и пестицидов.

Несмотря на их роль в повышении урожайности сельскохозяйственных и других культур, высокую экономическую эффективность, следует отметить, что при несоблюдении научно обоснованных рекомендаций их использования могут иметь место и негативные последствия. При небрежном хранении удобрений или плохой заделке их в почву возможны случаи отравления ими диких животных и птиц. Безусловно, химические соединения, используемые в лесном и особенно в сельском хозяйстве в борьбе с вредителями и болезнями, нежелательной растительностью, при уходе за молодыми насаждениями и др., нельзя отнести к совершенно безвредным для биогеоценозов. Отдельные из них оказывают отравляющее действие на животных, некоторые в результате сложных превращений образуют токсические вещества, способные накапливаться в организме животных и растений. Это обязывает строго следить за выполнением утвержденных правил использования пестицидов.

Применение химических препаратов при уходе за молодыми лесными насаждениями повышает пожароопасность, нередко снижает устойчивость насаждений к вредителям леса и болезням, может оказывать отрицательное влияние на опылителей растений. Все это должно учитываться при ведении хозяйства в лесу с применением химических препаратов; особое внимание должно быть обращено при этом на водоохранные, рекреационные и другие категории лесов защитного назначения.

В последнее время расширяются масштабы гидротехнических мероприятий, возрастает водопотребление, имеет место устройство отстойников на лесных площадях. Интенсивный водозабор влияет на гидрологический режим территории, и это, в свою очередь, приводит к нарушению лесных насаждений (зачастую они теряют свои водоохранные и водорегулирующие функции). Значительные отрицательные последствия для лесных экосистем может вызвать подтопление, особенно при строительстве гидроэлектростанции с системой водохранилищ.

К подтоплению огромных территорий и образованию мелководий приводит создание крупных водохранилищ, особенно в равнинных условиях. Образование мелководий и болот ухудшает санитарно-гигиеническую обстановку, отрицательно сказывается на природной среде.

Особый ущерб причиняет лесу пастьба скота. Систематическая и неурегулированная пастьба приводит к уплотнению почвы, уничтожению травянистой и кустарниковой растительности, повреждению подроста, изреживанию и ослаблению древостоя, снижению текущего прироста, поражению лесных насаждений вредителями и болезнями. При уничтожении подроста покидают лес насекомоядные птицы, поскольку их жизнь, гнездование чаще всего связаны с нижними ярусами лесонасаждений. Наибольшую опасность пастьба вызывает в горных районах, так как эти территории более всего подвержены эрозионным процессам. Все это требует особого внимания и осторожности при использовании лесных участков под пастбища, а также для сенокошения. Важную роль в осуществлении мероприятий по более эффективному и рациональному использованию лесных территорий для этих целей призваны сыграть новые правила сенокошения и пастьбы скота в лесах СССР, утвержденные постановлением Совета Министров СССР от 27 апреля 1983 г.

Серьезные изменения в биогеоценозе вызывает рекреационное использование лесов, особенно неурегулированное. В местах массового отдыха нередко наблюдается сильное уплотнение почвы, что приводит к резкому ухудшению ее водного, воздушного и теплового режимов, снижению биологической активности. В результате чрезмерного вытаптывания почвы могут погибнуть целые насаждения или отдельные группы деревьев (они ослабляются до такой степени, что становятся жертвами вредных насекомых и грибных болезней). Чаще всего от рекреационного пресса страдают леса зеленых зон, расположенных в 10-15 км от города, в окрестностях баз отдыха и местах массовых мероприятий. Определенный ущерб наносится лесам механическими повреждениями, разного рода отходами, мусором и др. Наименее устойчивы к антропогенному воздействию хвойные насаждения (ель, сосна), в меньшей степени страдают лиственные (береза, липа, дуб и др.).

Степень и ход дигрессии определяются устойчивостью экосистемы к рекреационной нагрузке. Устойчивость леса к рекреации определяет так называемую емкость природного комплекса (предельное количество отдыхающих, которое может без ущерба выдержать биогеоценоз). Важным мероприятием, направленным на сохранение лесных экосистем, повышение, их рекреационных свойств, является комплексное благоустройство территории с образцовым ведением здесь хозяйства.

Отрицательные факторы действуют, как правило, не изолированно, а в виде определенных взаимосвязанных компонентов. При этом действие антропогенных факторов часто усиливает отрицательное влияние природных. Например, влияние токсических выбросов промышленности и транспорта чаще всего сочетается с повышенной рекреационной нагрузкой на лесные биогеоценозы. В свою очередь, рекреация и туризм создают условия для возникновения лесных пожаров. Действие всех этих факторов резко снижает биологическую устойчивость лесных экосистем к вредителям и болезням.

При исследовании влияния на лесной биогеоценоз антропогенных и природных факторов необходимо учитывать, что отдельные компоненты биогеоценоза тесно связаны как между собой, так и с другими экосистемами. Количественное изменение одного из них неизбежно вызывает изменение во всех остальных, а существенное изменение всего лесного биогеоценоза неизбежно сказывается на каждом его компоненте. Так, в зонах постоянного действия токсических выбросов промышленности постепенно меняется видовой состав растительности и животного мира. Из древесных пород в первую очередь повреждаются и погибают хвойные. Из-за преждевременного отмирания хвои и уменьшения длины побегов меняется микроклимат в насаждении, что сказывается на изменении видового состава травянистой растительности. Начинают развиваться травы, способствующие размножению полевых мышей, систематически повреждающих лесные культуры.

Определенные количественные и качественные характеристики токсических выбросов приводят к нарушению или даже полному прекращению плодоношения у большинства древесных пород, что отрицательно сказывается на видовом составе птиц. Появляются устойчивые к действию токсических выбросов виды вредителей леса. В результате образуются деградированные и биологически неустойчивые лесные экосистемы.

Проблема снижения отрицательного воздействия антропогенных факторов на лесные экосистемы путем проведения целой системы охранных и защитных мероприятий неразрывно связана с мерами по охране и рациональному использованию всех других компонентов на основе разработки межотраслевой модели, учитывающей интересы рационального использования всех ресурсов среды в их взаимосвязи.

Приведенная краткая характеристика экологической взаимосвязи и взаимодействия всех компонентов природы показывает, что лес, как ни один другой из них, обладает мощными свойствами положительно влиять на окружающую природную среду, регулировать ее состояние. Будучи средообразующим фактором и активно влияя на все процессы эволюции биосферы, лес испытывает при этом и на себе влияние разбалансированной антропогенным воздействием взаимосвязи между всеми другими компонентами природы. Это и дает основание считать растительный мир и происходящие при его участии природные процессы ключевым фактором, определяющим генеральное направление поиска интегральных средств рационального природопользования.

Природоохранные схемы и программы должны стать важным средством выявления, предупреждения и решения проблем взаимоотношений человека и природы. Такие разработки помогут решить эти проблемы как в целом по стране, так и по ее отдельным территориальным единицам.

Виды воздействия особых факторов на окружающую среду

К числу особых видов антропогенного воздействия на биосферу относят:

1) загрязнение среды опасными отходами;

2) шумовое воздействие;

3) биологическое загрязнение;

4) воздействие электромагнитных полей и излучений и некоторые другие виды воздействий.

Загрязнение среды отходами производства и потребления

Одной из наиболее острых экологических проблем в настоящее время является загрязнение окружающей природной среды отходами производства и потребления и в первую очередь опасными отходами. Сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах, терриконах, несанкционированных свалках отходы являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности. Все отходы подразделяют на бытовые и промышленные (производственные).

Твердые бытовые отходы (ТБО) - совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.) и пищевых отбросов, образующихся в бытовых условиях. Промышленные (производственные) отходы (ОП) - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшихся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Промышленные отходы, так же как и бытовые, из-за недостатка полигонов захоронения в основном вывозятся на несанкционированные свалки. Обезвреживается и утилизируется только 1/5 часть.

Наибольшее количество промышленных отходов образует угольная промышленность, предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, промышленность строительных материалов.

Под опасными отходами понимают отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств (токсичность, взрывчатость, инфекционность, пожароопасность и т. д.) и присутствуют в количестве, опасном для здоровья людей и окружающей природной среды. В России к опасным отходам относят около 10% от всей массы твердых отходов. Среди них металлические и гальванические шламы, отходы стекловолокна, асбестовые отходы и пыль, остатки от переработки кислых смол, дегтя и гудронов, отработанные радиотехнические изделия и т. д. Наибольшую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и П класса токсичности. В первую очередь - это отходы, в составе которых присутствуют радиоактивные изотопы, диоксины, пестициды, бенз(а)пирен и некоторые другие вещества.

Радиоактивные отходы (РАО) - твердые, жидкие или газообразные продукты ядерной энергетики, военных производств, других отраслей промышленности и систем здравоохранения, содержащие радиоактивные изотопы в концентрации, превышающей утвержденные нормы.

Радиоактивные элементы, например стронций-90, передвигаясь по пищевым (трофическим) цепям, вызывают стойкие нарушения жизненных функций, вплоть до гибели клеток и всего организма. Некоторые из радионуклидов могут сохранять смертоносную токсичность в течение 10-100 млн лет.

Огромное количество небольших захоронений радиоактивных отходов (иногда забытых) рассеяно по всему миру. Так, только в США их выявлено несколько десятков тысяч, из которых многие являются активными источниками радиоактивного излучения.

Очевидно, что проблема радиоактивных отходов со временем будет еще более острой и актуальной. В ближайшие 10 лет потребуется демонтаж большого количества АЭС в силу их устареванию. При их демонтаже потребуется обезвредить огромное количество низкоактивных отходов и обеспечить захоронение более 100 тыс. т высокоактивных. Актуальны и проблемы, связанные со списанием кораблей ВМФ с ядерными силовыми установками.

Диоксинсодержащие отходы образуются при сжигании промышленного и городского мусора, бензина со свинцовыми присадками и как побочные продукты в химической, целлюлозно-бумажной и электротехнической промышленности. Установлено, что диоксины образуются также при обезвреживании воды хлорированием, в местах хлорного производства, в особенности при производстве пестицидов.

Диоксины - синтетические органические вещества из класса хлоруглеводородов. Диоксины 2, 3, 7, 8, - ТХДД и диоксиноподобные соединения (более 200) - самые токсичные из полученных человеком веществ. Они обладают мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим действием; подавляют иммунную систему («диоксиновый СПИД») и в случае получения человеком через продукты питания или в виде аэрозолей достаточно высоких доз вызывают «синдром изнурения» - постепенное истощение и смерть без явно выраженных патологических симптомов. Биологическое действие диоксинов проявляется уже в исключительно низких дозах.

Впервые в мире диоксиновая проблема возникла в США в 30-40 гг. В России производство этих веществ началось вблизи г. Куйбышева и в г. Уфе в 70-е гг., где выпускался гербицид и другие диоксинсодержащие консерванты древесины. Первое крупномасштабное диоксиновое загрязнение окружающей среды зарегистрировано в 1991 г. в районе г. Уфы. Содержание диоксинов в водах р. Уфа более чем в 50 тыс. раз превысило их предельно допустимые концентрации (Голубчиков, 1994). Причина загрязнения воды - поступление фильтрата из уфимской городской свалки промышленных и бытовых от ходов, где по оценочным данным было законсервировано более 40 кг диоксинов. Как следствие, содержание диоксинов в крови, жировой ткани и грудном молоке многих жителей Уфы и Стерлитамака увеличилось в 4-10 раз по сравнению с допустимым уровнем.

Серьезную экологическую опасность для человека и биоты представляют также отходы, содержащие пестициды, бенз(а)пи-рен и другие токсиканты. Кроме того, следует учитывать, что за последние десятилетия человек, качественно изменив химическую обстановку на планете, включил в круговорот совершенно новые, весьма токсичные вещества, экологические последствия от использования которых еще не изучены.

Шумовое воздействие

Шумовое воздействие - одна из форм вредного физического воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды шумом возникает в результате недопустимого превышения естественного уровня звуковых колебаний. С экологической точки зрения в современных условиях шум становится не просто неприятным для слуха, но и приводит к серьезным физиологическим последствиям для человека. В урбанизированных зонах развитых стран мира от действия шума страдают десятки миллионов людей.

В зависимости от слухового восприятия человека упругие колебания в диапазоне частот от 16 до 20 000 Гц называют звуком, менее 16 Гц - инфразвуком, от 20 000 до 1 10 9 - ультразвуком и свыше 1 10 9 - гиперзвуком. Человек способен воспринять звуковые частоты лишь в диапазоне 16-20 000 Гц.

Единица измерения громкости звука, равная 0,1 логарифма отношения данной силы звука к пороговой (воспринимаемой ухом человека) его интенсивности, называется децибелом (дБ). Диапазон слышимых звуков для человека составляет от 0 до 170 дБ.

Естественные природные звуки на экологическом благополучии человека, как правило, не отражаются. Звуковой дискомфорт создают антропогенные источники шума, которые повышают утомляемость человека, снижают его умственные возможности, значительно понижают производительность труда, вызывают нервные перегрузки, шумовые стрессы и т. д. Высокие уровни шума (> 60 дБ) вызывают многочисленные жалобы, при 90 дБ органы слуха начинают деградировать, 110-120 дБ считается болевым порогом, а уровень антропогенного шума свыше 130 дБ - разрушительный для органа слуха предел. Замечено, что при силе шума в 180 дБ в металле появляются трещины.

Основные источники антропогенного шума - транспорт (автомобильный, рельсовый и воздушный) и промышленные предприятия. Наибольшее шумовое воздействие на окружающую среду оказывает автотранспорт (80% от общего шума).

Многочисленные эксперименты и практика подтверждают, что антропогенное шумовое воздействие неблагоприятно сказывается на организме человека и сокращает продолжительность его жизни, ибо привыкнуть к шуму физически невозможно. Человек может субъективно не замечать звуки, но от этого разрушительное действие его на органы слуха не только не уменьшается, но и усугубляется.

Неблагоприятно влияет на питание тканей внутренних органов и на психическую сферу человека и звуковые колебания с частотой менее 16 Гц (инфразвуки). Так, например, исследования, проведенные датскими учеными, показали, что инфразвуки вызывают у людей состояние, аналогичное морской болезни, особенно при частоте менее 12 Гц.

Шумовое антропогенное воздействие небезразлично и для животных. В литературе имеются данные о том, что интенсивное звуковое воздействие ведет к снижению удоев, яйценоскости кур, потере ориентирования у пчел и к гибели их личинок, преждевременной линьке у птиц, преждевременным родам у зверей, и т. д. В США установлено, что беспорядочный шум мощностью 100 дБ приводит к запаздыванию прорастания семян и к другим нежелательным эффектам.

Биологическое загрязнение

Под биологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате антропогенного воздействия нехарактерных для них видов живых организмов (бактерий, вирусов и др.), ухудшающих условия существования естественных биотических сообществ или негативно влияющих на здоровье человека.

Основными источниками биологического воздействия являются сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые и промышленные свалки, кладбища, канализационная сеть, поля орошения и др. Из этих источников разнообразные органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву, горные породы и подземные воды.

Полученные в последние годы данные позволяют говорить об актуальности и многогранности проблемы биобезопасности. Так, новая экологическая опасность создается в связи с развитием биотехнологии и генной инженерии. При несоблюдении санитарных норм возможно попадение из лаборатории или завода в окружающую природную среду микроорганизмов и биологических веществ, оказывающих весьма вредное воздействие на биотические сообщества, здоровье человека и его генофонд.

Помимо генно-инженерных аспектов, среди актуальных вопросов биобезопасности, имеющих важное значение для сохранения биоразнообразия, выделяют также:

Перенос генетическе информации от домашних форм к диким видам-

Генетический обмен между дикими видами и подвидами, в том числе риск генетического загрязнения генофонда редких и исчезающих видов;

Генетические и экологические последствия преднамеренной и непреднамеренной интродукции животных и растений.

Воздействие электромагнитных полей и излучений

На нынешнем этапе развития научно-технического прогресса человек вносит существенные изменения в естественное магнитное поле, придавая геофизическим факторам новые направления и резко повышая интенсивность своего воздействия. Основные источники этого воздействия - электромагнитные поля от линий электропередач (ЛЭП) и электромагнитные поля от радиотелевизионных и радиолокационных станций.

Отрицательное воздействие электромагнитных полей на человека и на те или иные компоненты экосистем прямо пропорционально мощности поля и времени облучения. Неблагоприятное воздействие электромагнитного поля, создаваемого ЛЭП, проявляется уже при напряженности поля, равной 1000 В/м. У человека нарушаются эндокринная система, обменные процессы, функции головного и спинного мозга и др.

Воздействие неионизирующих электромагнитных излучений от радиотелевизионных и радиолокационных станций на среду обитания человека связано с формированием высокочастотной энергии. Японскими учеными обнаружено, что в районах, расположенных вблизи мощных излучающих теле- и радиоантенн, заметно повышается заболевание катарактой глаз.

В целом можно отметить, что неионизирующие электромагнитные излучения радиодиапазона от радиотелевизионных средств связи, радиолокаторов и других объектов приводят к значительным нарушениям физиологических функций человека и животных.

Каждый вид воздействия характеризуется своим набором факторов. Для климатических воздействий это температура, влажность, давление, скорость ветра и т.д. Все воздействующие факторы по их происхождению разделяют на две группы: объективные и субъективные (рис. 4).

Объективные факторы характеризуют воздействие внешних условий, в которых осуществляют хранение, транспортировку и эксплуатацию ЭУ. Различают прямые и косвенные объективные факторы. Прямые характеризуют естественные воздействия, косвенные – воздействия на ЭУ объекта. Они могут находиться в сложном взаимодействии. Например, поверхность ЭУ, соприкасающаяся при быстром движении с нейтральными частицами, образующимися во время пылевых бурь, метелей, плавания в штормовую погоду, полётов в дождь и снег, электризуется (прямые объективные факторы). Нейтральные частицы приобретают положительный заряд, а ЭУ – отрицательный (возникающий заряд пропорционален кубу скорости относительного движения частиц и ЭУ ). При напряжённости поля накопленного заряда 450…600 В/см возникает "коронный" разряд, который приводит к искажению электрического сигнала ЭУ (косвенные факторы).

Рис. 4. Классификация воздействующих факторов

Тепловые воздействия проявляются не только как постоянно действующие температуры, но и как перепады температур. Резкому перепаду температур подвергаются ЭУ, расположенные на объектах, быстро перемещающихся по вертикали (летательные аппараты, батискафы, глубинные буры и др.) Например, за короткий промежуток времени температура ЭУ, установленных на самолёте может снижаться от +50 до -40 0 С (набор высоты), а затем повышаться от -40 до +100°С (пикирование). Одновременно меняются влажность и давление. При дозвуковых скоростях скорость изменения температуры ЭУ составляет 5…7° С/мин, при сверхзвуковых – до 30° С/мин. Быстрое изменение температуры возможно при включении и выключении электрических нагрузок ЭУ, при движении объекта через тепловые зоны или зоны инфракрасного излучения и т.д.

Действие проникающей (ионизирующей) радиации возможно при использовании ЭУ на космических объектах, высотных летательных аппаратах, атомных электростанциях, в зонах, заражённых радиоактивными веществами.

Субъективные факторы характеризуют человеческую деятельность на этапах проектирования, производства и эксплуатации. Результат их воздействия – ошибки проектирования, производства и эксплуатации, приводящие к дефектам изделий, которые при воздействии объективных факторов приводят к потере работоспособности ЭУ. K ошибкам проектирования относятся не только недостатки электрических и конструктивно-технологических решений, но и переоценка возможностей операторов, обслуживающих спроектированные ЭУ, недостаточно эффективная система контроля работоспособности изделий. Ошибки производства обусловлены нарушениями ТП, применением некачественных комплектующих и материалов, отсутствием жёсткого контроля на различных стадиях производства ЭУ. Ошибки эксплуатации связаны с нарушениями обслуживающим персоналом эксплуатационных требований, предусмотренных соответствующими документами.

Влияние объективных и субъективных факторов на работоспособность ЭУ различно. Результат воздействия объективных факторов зависит от их числовых значений. Из-за наличия субъективных факторов снижается устойчивость изделий к воздействию объективных факторов, в результате уменьшаются их предельно допустимые значения, следовательно, снижаются качество и надёжность ЭУ. Негативные последствия влияния субъективных факторов часто скрыты от разработчиков.

Климатические воздействия

Климатические воздействия при эксплуатации ЭУ подразделяют на естественные и искусственные. Естественные климатические воздействия определяются погодными условиями, включающими температуру, влажность, ветер, атмосферное давление и др. Искусственные климатические воздействия создаются при функционировании ЭУ и расположенных рядом объектов.

Формирование естественных климатических воздействий. При составлении технических условий на ЭУ и программы испытаний, естественные климатические воздействия учитывают в виде усреднённых факторов в определённых частях земной поверхности за продолжительный период времени. Совокупность усреднённых климатических воздействий называют климатом. В основе классификации климатов лежат усреднённые за много лет значения основных климатических факторов:

Экстремальной (максимальной и минимальной) температуры за год;

Максимальной абсолютной влажности воздуха;

Максимальной температуры в сочетании с относительной влажностью воздуха, равной или превышающей 95 %.

Микроклиматические условия в электронных устройствах из-за саморазогрева характеризуются более высокими значениями максимальной температуры.

Климатические факторы, влияющие на ЭУ. На работу ЭУ значительное влияние оказывает температурный режим эксплуатации; важнейшие показатели – абсолютные годовые минимумы и максимумы температуры. Основными факторами, определяющими изменение температуры, являются широта местности, степень континентальности и топографические условия. Влияние первых двух факторов обусловливает плавное изменение температуры. Топографические условия (высота над уровнем моря и форма рельефа) нарушают этот плавный ход. Под влиянием климатических факторов в ЭУ протекают сложные физико-химические процессы, изменяющие их свойства. Поэтому при конструировании необходимо располагать не только допустимыми значениями воздействующих климатических факторов, но и информацией об изменении свойств элементов при воздействии этих факторов. Из-за наличия в конструкции ЭУ частей из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения опасность представляют не сами экстремальные значения температуры , а её резкие колебания . При разности температур DТ в сопряжённых частях конструкции возникают механические напряжения g =E(a 1 -a 2)DТ, где Е – модуль упругости; a 1 и a 2 – температурные коэффициенты линейного расширения материалов сопряжённых частей конструкции. При значениях g, превышающих допустимые, возможно разрушение конструкции ЭУ.

При воздействии низких температур ухудшаются механические свойства изоляционных материалов (повышается хрупкость, уменьшается эластичность, увеличивается вязкость смазочных материалов), что может вызвать снижение механической прочности и износоустойчивости. Циклические воздействия температур приводят к появлению трещин, пор и зазоров в деталях и узлах ЭУ и способствуют их росту при замерзании конденсированной влаги.

Изменение упругих свойств контактных элементов и рост пленокплёнок на их рабочих частях может привести к увеличению переходного сопротивления, возрастанию его динамической нестабильности и т.д. Изменение размеров отдельных элементов конструкции из-за теплового расширения материалов может привести к деформации, заклиниванию и даже механическим поломкам. Таким образом, для уменьшения вероятности появления отказов необходимо ограничивать длительность работы при предельных рабочих температурах.

Особенно опасна повышенная влажность окружающей среды . Это объясняется агрессивным воздействием паров воды на большинство используемых материалов, приводящим к изменению их электрофизических свойств. При влажной атмосфере на поверхности материалов образуется очень тонкая плёнка воды, причём её толщина резко возрастает с приближением относительной влажности к 90%. Адсорбция паров воды значительно больше у материалов с ионным строением. Силы притяжения полярных молекул воды к ионам значительно больше, чем к нейтральным молекулам. В зависимости от величины этих сил на поверхности материалов могут образовываться или отдельные шарообразные скопления воды, или сплошная тонкая плёнка влаги. Воздействие самой влаги вызывает незначительное ухудшение коррозионной стойкости большинства металлов. Но процесс коррозии ускоряется при загрязнениях в атмосфере, концентрация которых увеличивается при приближении к промышленным центрам и морю. Образование плёнок влаги на диэлектрических материалах даже при незначительном загрязнении поверхностей приводит к быстрой ионизации плёнок (e >1) и увеличению их проводимости. Скорость уменьшения сопротивления изоляции непостоянна. В начальный период воздействия влаги сопротивление изоляции уменьшается быстро, затем снижение замедляется. Плёнка способствует возникновению ёмкостного эффекта, из-за высокого значения диэлектрической постоянной воды. Поглощение влаги изоляционными материалами приводит не только к изменению их электрических свойств, но и ухудшению ряда механических параметров.

Группы климатов климатических воздействий и категории применения элементов ЭУ
Группа климата	Минимальная температура, 0 С	Максимальная температура, 0 С	Максимальная температура при относительной влажности более 95%, 0 С	Максимальная интенсивность дождя, мм×мин -1	Категория применения
Тёплый умеренный	-20	+35	+25		Ограниченное
Холодный умеренный, тёплый умеренный, тёплый сухой	-33	+40	+27
Общее
Все климаты Земли, за исключением экстремально холодного и экстремально тёплого	-50	+40	+33
Универсальное
Все климаты Земли	-65	+55	+33		В любой точке земного шара

* Для всех групп климатов максимальное изменение температуры воздуха за 8 часов – 40 0 С; максимальная плотность потока солнечной радиации 1125 Вт× м -2 .

В недостаточно герметизированных объёмах циклическое изменение температуры приводит к накоплению влаги внутри блоков, а при понижении температуры (например, в ночной период, при подъёме летательных аппаратов и т.п.) на элементах аппаратуры происходит конденсация влаги.

Для защиты от воздействия повышенной влажности элементы ЭУ герметизируют, используя органические полимерные материалы. Производят покрытие лаками, эмалями, обволакивание компаундами, литьевое прессование в пластмассу, герметизацию в готовые пластмассовые корпуса и т.д. Но ни один из способов герметизации не обеспечивает идеальной влагозащиты из-за микрополостей в сварных и паяных швах корпусов, а при герметизации полимерными материалами – из-за способности последних сорбировать и пропускать пары воды.

Одним из способов защиты от воздействия повышенной влажности является размещение внутри корпуса ЭУ патрона с силикагелем, соприкасающимся с наиболее тепловыделяющим элементом. При этом пористый силикагель с высокой сорбирующей способностью во время остывания и понижения температуры внутри корпуса поглощает влагу, а при разогреве тепловыделяющего элемента силикагель выделяет влагу, которая удаляется из корпуса через вентиляционные отверстия.

Пониженное атмосферное давление снижает электрическую прочность воздушного промежутка, создавая благоприятные условия для электрического пробоя воздуха или перекрытия по поверхности электронных элементов. Возникающая при этом ионизация воздуха способствует ускоренному старению изоляционных и проводниковых материалов.

Пыль и песок способствуют коррозии металлических деталей и развитию плесени, а попадая в зазоры между трущимися частями, ускоряют их износ.

Биологические воздействия

Биологические воздействия определяются совокупностью воздействующих биологических факторов. Биологический фактор (биофактор) – это организмы или их сообщества, вызывающие нарушение работоспособного состояния объекта. Событие выхода какого-либо параметра ЭУ под действием биофактора за границы, указанные в ТД, называют биологическим повреждением (биоповреждением).

Виды биоповреждений разделяют на четыре типа:

1) механическое разрушение при контакте организмов с ЭУ;

2) ухудшение эксплуатационных параметров;

3) биохимическое разрушение;

4) биокоррозия.

Рис. Классификация биоповреждений

Механическое разрушение ЭУ вызывается макроорганизмами, имеющими размеры, сравнимые с габаритами изделий. Макроразрушение при контакте может произойти в результате столкновения, прогрызания и уничтожения изделия, например при столкновении птиц с самолетами и антенн радиолокационных станций, прогрызании материалов (крысами, зайцами, белками), а также открыточелюстными насекомыми (различными видами термитов и муравьев). Уничтожение материалов и изделий обычно происходит в процессе питания организмов.

Ухудшение эксплуатационных параметров вызывается биозагрязнением, биозасорением и биообрастанием. Биозагрязнением называют выделения организмов и продукты их жизнедеятельности, воздействие которых при смачивании водой или впитывания влаги воздуха приводит к изменению параметров ЭУ. Биозасорение связано с наличием спор грибов и бактерий, семян растений, частей мицелия грибов, помета, выделений организмов, отмирающих организмов. Биообрастание бактериями, грибами, водорослями, губками, моллюсками и другими организмами поверхностей ЭУ усиливает коррозию металлов. Биохимическое разрушение – широко распространённый, но наиболее трудно поддающийся изучению вид биоповреждений, т.к. вызывается в основном микроорганизмами. Этот вид разрушения разделяют на два подвида: биологическое потребление материалов в процессе питания микроорганизмов и химическое воздействие выделяющихся при этом веществ.

Биологическое потребление связано с предварительным химическим разрушением ферментами исходного материала, иногда только одного компонента (обычно высокомолекулярного соединения, например пластификатора, стабилизатора). Такое разрушение открывает путь физико-химической коррозии, приводит к ухудшению свойств материала и его механическому разрушению под действием эксплуатационных нагрузок. Химическое действие продуктов обмена повышает агрессивность среды, стимулирует процессы коррозии. Физико-химическая коррозия на границе материал – организм обусловлена воздействием амино- и органических кислот, а также продуктов гидролиза. В основе биоповреждения, называемого биокоррозией, лежат электрохимические процессы коррозии металлов под действием микроорганизмов. Характер процессов и механизмов биоповреждений и их влияние на материалы и изделия тесно связаны с ростом и размножением организмов, которым необходимо постоянно пополнять энергию от внешних источников.

Подавляющее большинство (50…80%) повреждений ЭУ обусловлено воздействием микроорганизмов (бактерий, плесневых грибов и др.), развитие и жизнедеятельность которых определяются внешними факторами:

Физическими (влажность и температура среды, давление, радиация и т.д.),

Химическими (состав и реакция среды, её окислительно - восстановительные действия),

Биологическими.

Наибольшее влияние на активность микроорганизмов оказывают температура и влажность.

Бактерии – самая многочисленная и распространённая группа одноклеточных микроорганизмов. Бактерии быстро размножаются и легко приспосабливаются к изменяющимся условиям среды т.к. они могут адаптивно образовывать ферменты, необходимые для трансформации питательных сред. Например, "безвредные" в земных условиях бактерии трансформируются во вредные штаммы в условиях невесомости, постоянной температуры, влажности и др. на космических пилотируемых аппаратах. Одна из особенностей микроорганизмов – способность к спорообразованию. Образование спор у бактерий не связано с процессом размножения, а служит приспособлением к выживанию в неблагоприятных условиях внешней среды (недостатке питательных веществ, высушивании, изменении рН среды и т.д.), причемпричём из одной клетки формируется только одна спора. Размножение бактерий осуществляется путемпутём деления клеток.

Плесневые грибы отличаются от бактерий более сложным строением. Клетки грибов имеют сильно вытянутую форму и напоминают нити – гифы. Гифы ветвятся, образуя мицелий или грибницу. Многообразие питательных материалов, используемых грибками, обусловлено большим числом ферментов, катализирующих процессы разложения. Грибковые образования в процессе жизнедеятельности выделяют продукты обмена веществ, которые преимущественно состоят из органических кислот (щавелевой, муравьиной, угольной, лимонной), вызывающих коррозию металла или разложение электроизоляционного материала. Наиболее разрушительное воздействие плесневые грибы оказывают на изоляционные материалы, а также на канифоль и спиртоканифольные флюсы. Особенность грибов – разнообразие способов их размножения: обрывками мицелия, спорами, оидиями, конидиями. Оптимальные условия для развития плесневых грибов – высокая влажность (более 85%), температура +20..30°С°С и неподвижность воздуха. Большую роль при заселении материалов грибами играет способность спор адсорбироваться на гладкой поверхности.

действие микроорганизмов на материалы и элементы ЭУ . Благодаря микроскопическим размерам гифы и споры проникают в углубления и трещины материала, прорастают, образуют мицелий, который, быстро распространяясь, вызывает изменение массы, водопоглощения и степени гидрофобности. Обрастание микроорганизмами зависит от химического состава и строения материала, микрофлоры окружающей среды, загрязнений (органических и неорганических) в воздухе, климатических условий. В первую очередь грибы поражают материалы, содержащие питательные для них вещества. Это ткани из натуральных волокон, белковые клеи, углеводороды, пластмассы, краски, остатки растворителей и др. Используя эти материалы в качестве углерода и энергии, грибы приводят их в негодность. Однако порче подвергаются и материалы, не содержащие никаких питательных веществ (разрастание мицелия на поверхности оптического стекла – после удаления грибного налёта на стекле остаются следы, напоминающие мицелий, – "рисунок травления"). Это следствие разрушения стекла продуктами метаболизма; наиболее агрессивными являются органические кислоты (лимонная, уксусная, щавелевая, винная, яблочная и др.). Органические кислоты и другие метаболиты, обладая высокой проводимостью, могут быть основной причиной снижения удельных поверхностного и объёмного сопротивлений материалов, напряжения пробоя, увеличения тангенса угла диэлектрических потерь, разрушения лакокрасочных покрытий. Эти кислоты также стимулируют коррозию металлов.

Под влиянием плесени возрастает интенсивность старения пластмасс, прочность стеклопластиков снижается на 20…30%. Развитие плесневых грибов на электроизоляционных материалах ухудшает их диэлектрические свойства. Высокое содержание влаги в клетках грибов (до 90%) приводит к коротким замыканиям между токоведущими частями. Источниками спор плесневых грибов являются руки рабочих, технологические среды и воздух . Применение горячих операций на начальных стадиях технологического процесса значительно уменьшает число биоповреждений. Благоприятное действие оказывает аэрация воздуха в производственных помещениях.

Насекомые повреждают материалы и изделия, расположенные на пути к пище, месту окукливания и строительства гнезд. Щели, углубления и другие укрытия привлекают насекомых. Шероховатая поверхность удобна для их передвижения. На холодные предметы насекомые не садятся, теплые их привлекают. Насекомые сначала выгрызают в материале небольшие полости, затем их обживают, вызывая биозасорение и биозагрязнение изделий. Разрушениям подвергаются, прежде всего, целлюлозосодержащие (дерево, картон, бумага) и мягкие синтетические материалы, изделия из пенополиуретана, фенопластов с целлюлозными наполнителями, поливинилхлоридных трубок. Большие скопления насекомых часто служат причиной коротких замыканий. Из других видов насекомых наиболее опасны моль (повреждает натуральные и искусственные ткани), жуки-кожееды (разрушают кабели и покрытия), муравьи (засоряют и загрязняют изделия).

Грызуны наносят механические повреждения, вызывающие обрывы, замыкания и нарушения герметизации. В республиках бывшего СССР насчитывалось около 140 видов грызунов – наибольший вред причиняют серая, черная, пластинчатозубая и туркестанская крысы , домовая, полевая, лесная и азиатская мыши, белки, бобры, ондатры, кроты, слепыши, зайцы. Грызуны повреждают приборы, тару и упаковку, теплоизоляционные материалы, резино- технические изделия, пленкиплёнки, кабель и т.д. Помимо прямого уничтожения сырья, материалов, изделий грызуны загрязняют их экскрементами, шерстью, материалом гнездгнёзд, остатками пищи.

Космические воздействия

Космические воздействия образованы совокупностью следующих факторов:

Электромагнитных и корпускулярных излучений,

Глубокого вакуума,

Лучистых тепловых потоков,

Невесомости,

Метеорных частиц,

Магнитных и гравитационных полей планет и звездзвёзд и др.

Выделяют три среды: межзвёздную, межпланетную, атмосферу планет и их спутников. Межзвёздная среда состоит из межзвёздного газа и мельчайших твёрдых частиц, пыли, заполняющих пространство между звёздами. Межзвёздная среда вблизи Солнца переходит в межпланетную среду, которая заполняет пространство между планетами Солнечной системы. Межпланетная среда состоит из расширяющегося вещества солнечной короны – ионизированных атомов водорода (90%), атомов гелия (9%). Наибольший интерес при эксплуатации ЭУ представляет атмосфера Земли, в основном ее внешняя часть – экзосфера.

Изменение параметров атмосферы Земли с высотой

Высота, км	Давление, Па	Концентрация частиц, см -3	Температура, К	Характеристика вакуума
Уровень моря,	1,33×10 5	2,7×10 19		---
	0,5×10 -5	7×10 9	1 200
	1,0×10 -5	8×10 8	1 500	Глубокий
	4,0×10 -7	2,5×10 7	1 600
	4×10 -9	1,5×10 5	1 600
	8×10 -10	2×10 4	1 800	Очень глубокий
	5×10 -10	1×10 4	2 000
	4×10 -10	4×10 3	3 000
	2,5×10 -10	1×10 3	15 000
	2,5×10 -11		100 000	Сверхглубокий
	1,5×10 -11	3-4	200 000

Здесь температура характеризует лишь кинетическую энергию частиц газа, которая не оказывает прямого влияния на температуру открытых поверхностей ЭУ, установленных на космических объектах, в силу большой разреженности среды.

Эксплуатация в космосе характеризуются воздействием на ЭУ корпускулярных излучений. Поток элементарных частиц высокой энергии, преимущественно протонов, ядер гелия (a- частиц) и ядер более тяжёлых элементов приходит на Землю изотропно из удалённых областей Галактики. Это первичные космические лучи. Взаимодействуя с атомными ядрами воздуха, они рождают в атмосфере вторичное излучение, которое составляют все известные элементарные частицы. Для ЭУ на космических аппаратах существенное влияние имеют радиационные пояса, которые представляют собой стабильные области заряженных частиц, задержанных и удерживаемых магнитным полем Земли, и метеорные частицы, имеющие скорости до 72 км/с.

Под влиянием солнечной радиации изменяются физико-химические свойства многих материалов. Полиэтилен при хранении в темноте не изменяет своих свойств в течении многих лет, однако его срок службы под действием солнечной радиации – 6 мес. Ультрафиолетовое облучение активирует и поверхность металлов, влияя на скорость их коррозии.

Радиационная стойкость электронных элементов в основном определяется изоляционными материалами. Радиационные излучения приводят к изменению внутреннего строения молекул изоляционных материалов. Склонность к образованию пространственной структуры под воздействием радиации выражена тем ярче, чем выше молекулярный вес полимера. Облучённый полимер обладает большей прочностью, большим модулем упругости и меньшей газопроницаемостью, чем необлучённый. Однако образование поперечных связей, число которых растёт с дозой облучения, вызывает появление в материале внутренних напряжений и повышает его хрупкость. Воздействие большой дозы радиации на фторопласт вызывает деструкцию его макромолекул, что приводит к резкому ухудшению его физико-химических свойств, вплоть до образования порошка с выделением фтора. Таким образом, применение соединителей в условиях радиационного излучения должно производиться с учётом радиационной стойкости изоляционных материалов.

Механические воздействия

При эксплуатации и транспортировке ЭУ подвергаются механическим воздействиям: вибрационным, ударным и линейным нагрузкам, а также звуковому давлению (акустическим шумам). Требования по механическим нагрузкам на ЭУ постоянно ужесточаются.

Вибрация – один из самых опасных и распространённых видов механических воздействий. Вибрация – колебания самого изделия или частей его конструкции. Вибрации приводят к поломкам конструкции, обрывам проводов и кабелей, нарушению герметичности, механическим напряжениям и деформациям в ЭУ. Наиболее часто вибрационные нагрузки возникают в бортовой электронной аппаратуре. Вибрации зависят от места расположения ЭУ, способа монтажа и крепления. Установившиеся вынужденные колебания определяются гармонической функцией. Амплитуда колебаний зависит не только от параметров системы и возбуждающей силы, но и от частоты w. Чем выше добротность механической колебательной системы, тем меньше затухание колебаний и тем острее пик резонансной кривой. Если частота w возбуждающей силы совпадает с собственной частотой w 0 механической системы, то возбуждается резонансное колебание. Нагрузки на ЭУ возрастают в Q раз.

Рис. Уровни вибрационных воздействий, которым подвергаются ЭУ 1 – вибрация, 2 – вибрация, возбуждаемая ударом

Такая модель приемлема для исследования только простых механических систем ЭУ, т.к. большая их часть представляет собой сложные механические системы. Резонанс отдельного элемента конструкции независимо от резонанса всей его конструкции может привести к нарушению работоспособности всего изделия. Для расчёта резонансных частот сложных систем целесообразно изображать системы в виде совокупности изолированных элементов, а связи между ними заменять условиями их закрепления. Метод анализа сложных механических систем путём расчёта отдельных элементов получил в промышленности название поузлового метода .

Удар – механическое воздействие, вызванное ускорением при резком изменении скорости или направления движения ЭУ. При ударе возникают силы, деформирующие конструктивные элементы изделий и приводящие к образованию механических напряжений. Они могут служить причиной разрушения изделий. Удар сопровождается возбуждением затухающих колебаний, т.е. неустановившейся вибрацией на частотах собственных колебаний конструктивных элементов изделий. Уровни разрушающих усилий возрастают в Q- раз, если элементы конструкции резонируют на частотах возмущений, вызванных ударом. Тряска – воздействие на ЭУ серии ударов в виде импульсов, следующих один за другим.

Акустический шум . Некоторые виды вибрации сопровождаются выделением энергии звуковой частоты. Это явление называется акустическим шумом или акустической вибрацией. Выделение энергии колебаний звуковой частоты сопровождается механическими колебаниями частиц атмосферы, которые приводят к изменению давления по сравнению со статическим. Разность между статическим давлением и давлением в данной точке звукового поля называется звуковым давлением . распространение звуковой волны характеризуется колебательным смещением частиц среды от положения покоя. Скорость распространения звуковых волн в воздухе зависит от температуры среды по закону . При нормальном атмосферном давлении и температуре 0 0 С скорость звука равна 331 м/с. С повышением температуры до 290 К (27 0 С) она увеличивается до 340 м/с. Скорость звука зависит от температуры воздуха, его влажности, направления и силы ветра. Акустический шум приводит к механическому возбуждению конструктивных элементов изделия. Под действием энергии колебаний звуковой частоты в электронных элементах возникает микрофонный эффект; начинают вибрировать реле, малогабаритные элементы, объёмные проводники.

Cтраница 1

Биологические факторы также могут влиять на работоспособность машины. Например, в тропических странах имеются микроорганизмы, которые не только разрушают некоторые виды пластмасс, но даже могут воздействовать на металл.  

Биологические факторы наиболее сильно воздействуют на покрытия, работающие в тропическом климате и в морской среде. Подводные части корпусов судов обрастают, на покрытиях развиваются микроорганизмы, грибки и плесень. Эти явления предотвращаются благодаря использованию специальных композиций, в состав которых входят и яды.  

Биологические факторы, В естественных условиях обитания микроорганизмы растут совместно с другими микроорганизмами, с растениями и животными. Между всеми этими группами организмов устанавливаются определенные взаимоотношения. Враждебные отношения называются антагонистическими, а обоюдополезные - симбиотическими. Могут быть и нейтральные отношения.  

Биологические факторы также могут влиять на функционирование ТС. Например, в тропических странах имеются микроорганизмы, которые разрушают не только некоторые виды пластмасс, но даже могут воздействовать на металл.  

Биологические факторы, наиболее сильно воздействуют на покрытия, работающие в тропическом климате и в морской среде. Подводные части корпусов судов обрастают, на покрытиях развиваются микроорганизмы, грибки и плесень. Эти явления предотвращаются благодаря использованию специальных композиций, в состав которых входят и яды.  

Биологические факторы учитывают взаимоотношения микроорганизмов в окружающей среде.  

Биологический фактор имеет основное значение в повреждаемости техники и разрушении материалов. Микроорганизмы, находясь практически повсюду: в воздухе, воде, почве, принимают активное и непосредственное участие в повреждениях техники и превращениях различных материалов. Это явление происходит в результате борьбы микробов за существование. Явление носит двойственный характер: с одной стороны, биоповреждение эксплуатирующихся конструкций может приводить к существенному экономическому ущербу, с другой - микроорганизмы очищают среду, утилизируя отходы, накапливающиеся в результате интенсивной деятельности человека.  

Биологические факторы также могут способствовать деструкции полимеров. Многие из них (нитрат целлюлозы, поливинилацетат, казеин и некоторые натуральные и искусственные каучуки) подвергаются действию микроорганизмов. Однако такие полимеры, как полиэтилен, полистирол, тефлон и др., устойчивы к действию биологических факторов. Это необходимо учитывать при выборе полимерных строительных материалов.