Лампы накаливания. Общие сведения. Принцип действия



  1. Введение

Главной экономической проблемой человечества является относительная безграничность человеческих потребностей и ограниченность экономических ресурсов относительно этих потребностей. Это заставляет людей делать выбор, сопоставляя ценность выбираемых благ и ту цену выбора, которую при этом приходится платить.

Проблема энергосбережения существовала уже давно, еще в то время когда под выключателем было подписано «Уходя, гасите свет!». Но это не дало никакого результата. И в связи с экономией энергоресурсов, вышел запрет на производство и оборот мощных ламп накаливания в целях энергосбережения. Запрет может быть введен в России с 1 января 2011 года, об этом сообщила  министр экономического развития РФ Эльвира Набиуллина по итогам заседания президиума Госсовета РФ.

Главная особенность энергосберегающих ламп – энергосбережение. Не будем забывать, что основное количество электроэнергии на Земле вырабатывается на тепловых электростанциях, путем сжигания угля и углеводородного топлива. Не стоит забывать, что запасы угля и углеводородов в недрах Земли ограничены, а альтернативные способы получения электроэнергии не в состоянии заменить все тепловые электростанции в ближайшие десятилетия. Из всех топливно-энергетических мировых запасов самая большая доля (порядка 60%) приходиться на уголь. Один из самых важных вопросов, связанный с мировыми запасами природных ресурсов – это: на сколько лет хватит человечеству мировых запасов полезных ископаемых. К сожалению, точный ответ на этот  вопрос никто дать не может. Самые пессимистические прогнозы называют цифру порядка 200 лет для угля. Однако, какие бы не были цифры, существенным является то, что очень многие природные ресурсы (в том числе нефть, газ, уголь) являются  не восполняемыми. А потребности в электроэнергии растут с каждым днем. Поэтому самый простой путь к благоприятному энергетическому и экологическому будущему человечества – энергосбережение.

  1. Лампы накаливания. Общие сведения. Принцип действия

С тех пор, как Томас Алва Эдисон изобрел лампочку накаливания, прошло 124 года. Однако она продолжает верой и правдой служить людям.

Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счёт теплопроводности и конвекции малы. Для человеческого глаза, однако, доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла. Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K КПД составляет 5 %

С возрастанием температуры КПД лампы накаливания возрастает, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов. При увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95 %. Уменьшение напряжения питания хотя и понижает КПД, но зато увеличивает долговечность. Так понижение напряжения в два раза (напр. при последовательном включении) сильно уменьшает КПД, но зато увеличивает время жизни почти в тысячу раз. Этим эффектом часто пользуются, когда необходимо обеспечить надёжное дежурное освещение без особых требований к яркости, например, на лестничных площадках. Часто для этого при питании переменным током лампу подключают последовательно с диодом, благодаря чему ток в лампу идет только в течение половины периода.Ограниченность времени жизни лампы накаливания обусловлена в меньшей степени испарением материала нити во время работы, и в большей степени возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что в свою очередь ведёт к

ещё большему нагреву и испарению материала в таких местах. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте

плавится или полностью испаряется, ток прерывается и лампа выходит из строя.

Преимущественная часть износа нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, поэтому значительно увеличить срок её службы можно используя разного рода плавные пускатели. Вольфрамовая нить накаливания имеет в холодном состоянии удельное сопротивление, которое всего в 2 раза выше, чем сопротивление алюминия. При перегорании лампы часто бывает, что сгорают медные проводки, соединяющие контакты цоколя с держателями спирали. Так, обычная лампа на 60 Вт в момент включения потребляет свыше 700 Вт, а 100-ваттная — более киловатта. По мере прогрева спирали её сопротивление возрастает, а мощность падает до номинальной.

Для сглаживания пиковой мощности могут использоваться терморезисторы с сильно падающим сопротивлением по мере прогрева, реактивный балласт в виде ёмкости или индуктивности. Напряжение на лампе растет по мере прогрева спирали и может использоваться для шунтирования балласта автоматикой. Без отключения балласта лампа может потерять от 5 до 20 % мощности, что тоже может быть выгодно для увеличения ресурса.

Конструкция современной лампы. На схеме: 1 - колба; 2- полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 - тело накала; 4, 5 - электроды (токовые вводы); 6- крючки-держатели ТН; 7 - ножка лампы; 8 - внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 - корпус цоколя; 10 - изолятор цоколя (стекло); 11 - контакт донышка цоколя.

Конструкции ЛН весьма разнообразны и зависят от назначения конкретного вида ламп. Однако общими для всех ЛН являются следующие элементы: ТН, колба, токовводы. В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели ТН различной конструкции; лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.

В конструкции ЛОН предусматривается так называемый предохранитель - звено из ферроникелевого сплава, вваренное в разрыв одного из токовводов и

расположенное вне колбы ЛН, как правило, в ножке. Назначение предохранителя - предотвратить разрушение колбы ЛОН при обрыве ТН в

процессе работы. Дело в том, что при этом в зоне разрыва возникает электрическая дуга, которая расплавляет остатки ТН, капли расплавленного металла могут разрушить стекло колбы и послужить причиной пожара. Предохранитель рассчитан таким образом, чтобы при зажигании дуги он разрушался под воздействием тока дуги, существенно превышающего номинальный ток ЛН. Ферроникелевое звено находится в полости, где давление равно атмосферному, а потому дуга легко гаснет.

Колба

Колба защищает ТН от воздействия атмосфреных газов. Размеры колбы определяются скоростью осаждения материала нити. Для ламп большей мощности требуются колбы большего размера, для того чтобы осаждаемый материал ТН распределялся на большую площадь и не оказывал сильного влияния на прозрачность.

Газовая среда

Колбы первых ламп были вакуумированы. Большинство современных ламп наполняются химически инертными газами (кроме ламп малой мощности, которые по-прежнему делают вакуумными). Потери тепла, возникающие при этом за счёт теплопроводности, уменьшают путём выбора газа с большой молекулярной массой. Смеси азота N2 с аргоном Ar являются наиболее распространёнными в силу малой себестоимости, также применяют чистый осушенный аргон, реже - криптон Kr или ксенон Xe.

Тело накала

Формы ТН весьма разнообразны и зависят от функционального назначения ЛН. Наиболее распространённым является ТН из проволоки круглого поперечного сечения, однако находят применение и ленточные ТН (из металлических ленточек). Поэтому использование выражения "нить накала" нежелательно, более правильным является термин "тело накала", включенный в состав Международного светотехнического словаря.

ТН первых лампах изготавливалось из угля (температура возгонки 3559 °C). В современных лампах применяются почти исключительно спирали из вольфрама, иногда осмиево-вольфрамового сплава. Для уменьшения размеров ТН ему обычно придаётся форма спирали, иногда спираль подвергают повторной или даже третичной спирализации, получая соответственно биспираль или триспираль. КПД таких ЛН выше за счёт уменьшения теплопотерь ТН из-за конвекции.

Цоколь

Форма цоколя с резьбой обычной лампы накаливания была предложена Томасом Альвой Эдисоном. Размеры цоколей стандартизированы. У ламп бытового применения наиболее распространены цоколи Эдисона E14 (миньон), E27 и E40. Также встречаются цоколи без резьбы, а также бесцокольные лампы.

  1. Преимущества и недостатки ламп накаливания

Преимущества ламп накаливания:

-малая стоимость

-небольшие размеры

-ненужность пускорегулирующей аппаратуры

-отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие         необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации

-возможность работы как на постоянном токе (любой полярности), так и на переменном

-возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)

-отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе

-непрерывный спектр излучения

-устойчивость к электромагнитному импульсу

Недостатки ламп накаливания:

-низкая световая отдача

-относительно малый срок службы

-резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения

4. Отказ от традиционных ламп накаливания в других странах

Во всем развитом мире происходит отказ от традиционных ламп накаливания. И не только (а может не столько) отказ, но и законодательное запрещение применения этих источников света. С 2009 по 2012 год по таким законам традиционные лампы накаливания будут запрещены в Великобритании, Евросоюзе, Австралии и США.

2009 Великобритания

Производство и использование традиционных лампочек накаливания будет запрещено в Великобритании уже в 2009 году. Согласно подготовленному правительством законопроекту, через три года на всех промышленных объектах, в офисах компаний и жилых домах для освещения должны использоваться исключительно лампочки нового поколения, сделанные на основе энергосберегающей технологии.

Цель этой меры — сократить потребление нефти и природного газа, сообщает ИТАР-ТАСС.

Одновременно Лондон добивается принятия Евросоюзом общеевропейского запрета на продажу в торговой сети классических ламп накаливания.

2010 Евросоюз

Руководители стран Евросоюза договорились об обязательном развитии энергетики из возобновляемых источников и мер энергосбережения. Среди таких мер — запрет на использование ламп накаливания с 2010 года.

2010 Австралия

Австралийские власти объявили о намерении запретить в стране использование ламп накаливания. Жителям континента предлагается перейти на более экономичные лампы дневного света. Об этом сообщает BBC News.

Полностью от ламп накаливания Австралия планирует отказаться к 2010 году.

2012 США

В штате Калифорния, собираются объявить «вне закона» лампочки накаливания. Новый закон Light Bulb (закон о лампочках накаливания), предложенный членом ассамблеи штата от Лос-Анджелеса (округ Шерман-Оакс), демократом Ллойдом Левином (Lloyd Levine), должен вступить в силу в 2012 году. Как сообщает Associated Press, он предусматривает запрет на использование крайне неэффективных лампочек накаливания.

У жителей этих стран в скором времени в светильниках не останется ни одной лампы накаливания. И увидеть их можно будет только в музее, в зале, где сейчас выставлены лучины, факелы и керосиновые лампы.

5. Энергосберегающие лампы. История. Общие сведения. Принцип действия

Компактные люминесцентные лампы обычно называют энергосберегающими, поскольку они при одинаковой яркости потребляют в полтора-два раза меньше электроэнергии, чем обычные лампы накаливания. Энергосберегающие лампы потребляют в 5 раз меньше энергии, чем лампы накаливания. Экономия электроэнергии при этом достигает 80%. Это приводит к значительной экономии электроэнергии и средств на ее оплату. Современные энергосберегающие лампы изготавливаются под стандартный или уменьшенный патрон и могут использоваться в тех же светильниках, что и обычные лампы. При этом энергосберегающие лампы служат дольше, чем лампы накаливания. Во многих развитых странах, включая Россию, переход на энергосберегающие лампы объявлен приоритетной задачей на ближайшие годы. Запрет на производство и оборот мощных ламп накаливания в России может быть введен с 1 января 2011 г. , об этом сообщила министр экономического развития РФ Эльвира Набиуллина по итогам заседания президиума Госсовета РФ. Соответствующие меры содержаться в проекте закона об энергоэффективности, который  в настоящее время готовится ко второму чтению в Госдуме. Планируется, что данный законопроект будет принят либо до конца весенней сессии, либо в начале осенней сессии. Запрет коснется лишь ламп накаливания мощностью более 100 Ватт.

Подобная мера позволит экономить от 10% до 20% стоимости услуг за электроэнергию.

Люминесцентные светильники имеют несколько важных достоинств. Прежде всего они гораздо более экономичны, чем обычные лампы накаливания и при этом значительно дольше служат без необходимости замены, приблизительно 3,5 года. И существуют лампы со сроком службы на 5,5 лет. Люминесцентные светильники – это наиболее распространенный в современной светотехнике тип энергосберегающих ламп. Кроме того, люминесцентные светильники могут давать свет, спектр которого наиболее близок к спектру солнечного света. Поэтому их нередко называют лампами дневного света. А с другой стороны, в зависимости от наполнителя (инертного газа) люминесцентные лампы могут давать цветной свет (например, неоновые – оранжевый, а аргоновые – синий), что весьма важно в

декоративном освещении. Именно поэтому люминесцентные светильники в современной светотехнике применяются особенно широко.

1.История

Долгое время широкое использование стандартных люминесцентных ламп (ЛЛ) в домашних условиях (для освещения жилья) было ограничено из-за собственных габаритных размеров ЛЛ. В начале 80-х годов прошлого столетия появились многочисленные виды компактных люминесцентных ламп (КЛЛ, в английском варианте CFL – Compact Fluorescent Lamps) мощностью от 5 до 25Вт со световыми отдачами от 30 до 60 Лм/Вт и сроками службы от 3 до 10 тыс. ч.

Разработка КЛЛ стала возможна только в результате создания высокостабильных узкополосных люминофоров, активированных редкоземельными материалами, которые могут работать при более высоких поверхностных плотностях облучения, чем в стандартных ЛЛ. За счет этого удалось значительно уменьшить диаметр разрядной трубки. Что касается сокращения габаритов ламп в длину, то эта задача была решена путем разделения трубок на несколько более коротких участков, расположенных параллельно и соединенных между собой либо изогнутыми участками трубки, либо вваренными стеклянными патрубками.

2. Общие сведения.

Энергосберегающие лампы (ЭСЛ) представляют собой разновидность газоразрядных ламп низкого давления, а именно компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). Но энергосберегающие лампы имеют существенное отличие от традиционных КЛЛ, это встроенное электронное пускорегулирующие устройство (балласт).

Энергосберегающие лампы состоят из нескольких основных частей:

– колба;

– корпус;

– цоколь;

– балласт.

 Разновидности колбы.

                   Цоколь может быть выполнен из металлизированного пластика, но чаще всего его изготавливают из меди и ее сплавов.

  2. Принцип действия.

  1. Колба.

Колба энергосберегающей лампы представляет собой запаянную с 2 сторон трубку, заполненную парами ртути и аргона. Изнутри поверхность трубки покрыта слоем люминофора. В двух противоположных концах трубки расположены электроды.

Электроды представляют собой тройную спираль, покрытую оксидным слоем. Именно этот слой придает электродам их свойства создавать поток электронов (термоэлектродная эмиссия).

Чаще всего в энергосберегающие лампы применяются трехполосные люминофоры – это создает оптимальное соотношение хорошей цветопередачи и хорошей световой отдачи. Реже, для улучшения

цветопередачи применяют пятиполосные люминофоры, т.к. это приводит к значительному увеличению стоимости лампы.

Как же работает колба? При подачи напряжения на электроды, через них начинает течь ток прогрева. Этот ток разогревает электроды до начала термоэлектродной эмиссии. При достижении определенной температуры поверхности, электрод начинает испускать поток электронов. При этом электрод, который испускает электроны, называется катодом, а электрод, который принимает анодом. Электроны, сталкиваясь с атомами ртути, вызывают ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение), которое, попадая на люминофор, преобразовывается в видимый свет. Процесс столкновения потока электронов с атомами ртути называется ударной ионизацией. Электроны сталкиваясь с атомами ртути выбивают с их орбиты крайний электрон, превращая молекулу ртути в тяжелый ион. Если электроны движутся встречно электрическому полю, вектор которого направлен от анода к катоду, ионы двигаются по направлению вектора электрического поля. Т.о. как только электрод перешел в режим катода его начинают бомбардировать тяжелые ионы ртути, разрушая оксидный слой. Частицы оксидного слоя вступают в реакцию с газом, которым заполнена колба, сгорают и оседают на колбе вблизи электрода. Именно по этому нельзя использовать постоянное напряжение для питания КЛЛ, т.к. один электрод будет всегда анодом, а другой катодом, а значит последний будет разрушаться в два раза быстрее. Оксидный слой значительно снижает сопротивление электрода, а значит при его разрушении сопротивление электрода растет. Разрушение электродов также увеличивает износ элементов балласта.

Визуально конечная стадия процесса разрушения электродов выглядит так. Лампа запускается с сильно заметным мерцанием. Световой поток заметно увеличивается. В течение незначительного времени лампа выходит из строя.

В принципе в процессе работы в колбе происходит достаточно интенсивное, хаотичное движение электронов и ионов. Поэтому слой люминофора тоже подвержен разрушению и с течением времени световой поток лампы снижается. Нормой считается падение светового потока не более чем на 20% за 2000ч.

Из-за того что применяют трехполосный люминофор, свет ЭСЛ имеет, так называемый, линейчатый спектр. Лампа накаливания имеет сплошной спектр (именно поэтому многие считают спектр ламп накаливания более приятным для глаз, чем спектр энергосберегающих ламп), но с полным отсутствием части синей области спектра и сильным смещением в красную область спектра. Некоторым людям может не нравиться свет с линейчатым спектром, но это чисто субъективное мнение и зависит от особенностей строения человеческого глаза.

Стоит отметить что в колбе применяются пары ртути, а ртуть является очень токсичным веществом. Но с другой стороны, ртути в колбе содержится крайне мало (не более 3мг, что в сотни раз меньше чем в бытовом градуснике).

Газ внутри колбы находится под очень низким давлением и незначительное изменение температуры окружающей среды приводит к изменению давления внутри колбы и как следствие к снижению светового потока. Для уменьшения степени влияния температуры окружающей среды, некоторые производители применяют вместо ртути амальгаму (соединение ртути с металлом), она делает световой поток более стабильным.

   2. Балласт.

Пускорегулирующий аппарат или балласт это светотехническое изделие, с помощью которого осуществляется питание газоразрядных ламп от электрической сети, обеспечивающее необходимые режимы зажигания, разогрева и работы газоразрядных ламп.

Основные функциональные элементы балласта:

– предохранитель;

– выпрямитель;

– помехозащитный фильтр;

– ВЧ - генератор;

– пусковой контур;

– РТС;

– емкостной фильтр питающей сети.

Балласт представляет собой достаточно простое электронное устройство, построенное на активных элементах, принцип действия которого описан ниже.

Основным элементом электронного балласта является ВЧ-генератор, а точнее блокинг-генератор с трансформаторной положительной обратной связью. Основным элементом генератора являются два транзистора выполняющие функцию ВЧ-ключей. Правильный выбор транзисторов определяет надежность и срок службы генератора. Так например для энергосберегающих ламп мощности 1-9Вт рекомендуется использовать транзисторы серии 13001 ТО-92, для 11Вт – серии 13002 ТО-92, для 15-20Вт – серии 13003 ТО-126, для 25-40Вт – серии 13005 ТО-220, для 40-65Вт – серии 13007 ТО-200, для 85ВТ – серии 13009 ТО-220. Неправильный выбор транзисторов приводит к их перегреву и преждевременному выходу из строя.

Запускается ВЧ-генератор с помощью схем запуска на динисторе или с помощью добавления в схему запускающего электролитического конденсатора. Стоит отметить, что применение схемы запуска на динисторе значительно повышает надежность балласта, но приводит к увеличению его стоимости. Схема запуска на электролитическом конденсаторе является наименее надежной (т.к. срок службы электролита ограничен количеством циклов заряда/разряда) и устаревшей, в такой ситуации спасает применение высококачественных электролитов.

Основное назначение генератора – это преобразование постоянного напряжения в переменное напряжение 320В 50КГц (значения напряжения и частоты зависят от производителя, мощности лампы и конструкции

балласта). Такое напряжение снижает износ электродов и устраняет пульсации светового потока (стробоскопический эффект).

Постоянное напряжение поступает на вход генератора с двухполупериодного выпрямителя, реализованного на 4 диодах. После выпрямителя, форма постоянного напряжения далека от идеальной и имеет значительные пульсации. Для уменьшения этих пульсаций применяют емкостной фильтр в виде электролита. Важен правильный выбор емкости этого электролита. Чем выше его емкость, тем лучше он сглаживает пульсации, но тем больше вероятность мерцания лампы при работе с выключателем с подсветкой. Чем меньше емкость, тем хуже он сглаживает пульсации и тем меньше вероятность мерцания при работе с выключателем с подсветкой. Так, например для ЭСЛ мощностью 20Вт, оптимальной является емкость электролита 4,7мкФ. Стоит сказать несколько слов о том, почему происходит мерцание при работе с выключателем с подсветкой. В выключенном состоянии через выключатель течет небольшой ток утечки. Этот ток будет заряжать электролит емкостного фильтра примерно до 30В, как только напряжение на электролите превысит это значение, произойдет срабатывания генератора и кратковременная вспышка лампы.

Так как генератор вырабатывает ВЧ-напряжение (50КГц), то необходимо исключить вероятность попадания ВЧ-помех в питающую сеть. Для этого применяется помехозащитный фильтр. Он состоит из катушки индуктивности и конденсатора.

Напряжение с ВЧ-генератора, через пусковой контур (ПК) поступает на выводы электродов.

ПК необходим для создания высокого напряжения запуска лампы. Но подавать напряжение на плохо разогретые электроды недопустимо, т.к. это ускоряет процесс разрушения электродов. Для обеспечения принудительного прогрева электродов служит позистор РТС (терморезистор с положительным температурным коэффициентом). Он обеспечивает задержку запуска лампы 2-3с.

Процесс запуска энергосберегающей лампы происходит так. В момент подачи напряжения на лампу, запускается ВЧ-генератор. Он начинает вырабатывать ВЧ-напряжение. С ВЧ-генератора напряжение поступает на ПК. Через электроды и РТС начинает течь ток прогрева. Пусковой дроссель накапливает энергию. Для создания напряжения запуска (примерно 1000В) необходимо, чтобы контур вошел в резонанс с ВЧ-генератором. Холодный РТС шунтирует пусковой контур и не дает ему войти в резонанс. Но так как через РТС протекает ток прогрева, температура РТС начинает расти, сопротивление соответственно тоже растет. В некоторый момент сопротивление РТС становится настолько высоким, что он перестает шунтировать пусковой контур. К этому моменту электроды уже достаточно прогрелись. ПК входит в резонанс с ВЧ-генератором и происходит скачек пускового напряжения создающий разряд в колбе лампы. Происходит запуск лампы. Разогретые электроды и РТС имеют достаточно большое

сопротивление, а сопротивление ионизированного газа достаточно мало и ток начинает течь через разряд в колбе. Колба шунтирует пусковой контур, и он выходит из резонанса с ВЧ-генератором. Балласт переходит в режим рабочего напряжения (режим поддержания разряда) примерно 320В.

Применение РТС значительно снижает износ электродов и увеличивает срок службы лампы. Применение РТС является личным выбором каждого производителя, но без РТС лампа более 6000ч не прослужит.

Стоит отметить еще один важный элемент балласта – предохранитель. Из-за некачественных сборки или компонентов возможно возникновение короткого замыкания (КЗ) или возгорание энергосберегающей лампы. Предохранитель делает энергосберегающие лампы пожаробезопасными и защищает питающую сеть от КЗ. Применение предохранителя является дополнительной но не основной мерой безопасности. Основной мерой безопасности является обеспечение высокого качества монтажа и применения качественных компонентов.

6. Преимущества и недостатки энергосберегающих ламп

Преимущества энергосберегающих ламп.

Энергосберегающие лампы потребляют в 5 раз меньше энергии, чем лампы накаливания. Экономия электроэнергии при этом достигает 80%.

Энергосберегающие лампы служат в 6, 10, а то 15 раз дольше ламп накаливания.

Энергосберегающие лампы выделяют в несколько раз меньше тепла, чем лампы накаливания. В лампах накаливания 95% энергии затрачивается только на нагрев спирали.

Незначительное тепловыделение позволяет использовать энергосберегающие лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках и люстрах.

Так как в энергосберегающих лампах используется электронный балласт, мерцание светового потока полностью отсутствует.

Энергосберегающие лампы прекрасно работают при пониженном, до 180В, напряжении.

Энергосберегающая лампа может быть установлена в любой патрон, пригодный для обычной лампы накаливания.

Недостатки энергосберегающих ламп.

Некомфортность люминесцентного освещения для глаз. Наличие ртути в лампах - гораздо более серьезен.

7.Влияние ртути на организм человека

Вопросы, связанные с загрязнением ртутью помещений различного назначения, транспортных средств и территорий, занимают важное место среди актуальных проблем экологии, что обусловлено, с одной стороны, широким применением ртути в производственных процессах, использованием ртутьсодержащих изделий и приборов в быту, здравоохранении, транспорте, в дошкольных, учебных и научных учреждениях, а с другой стороны – высокой токсичностью ртути и ее соединений. По мнению современных ученых-экологов различного профиля (химики, геологи, врачи и др.), ртутная опасность – одна из главных опасностей для окружающей среды и человека в ХХ1 веке.

Высокая опасность загрязнения помещений и территорий ртутью, а также сложность проблемы демеркуризации во многом обусловливается ее своеобразными физико-химическими свойствами. Как известно, в обычных условиях ртуть представляет собой серебристо-белый тяжелый жидкий металл. Ртуть испаряется при комнатной температуре с довольно высокой скоростью, которая с ростом температуры увеличивается. Это приводит к созданию опасной для живых организмов атмосферы. Пары ртути не имеют ни вкуса, ни запаха; их наличие в воздухе обнаруживается только с помощь специальной аппаратуры. Пары ртути тяжелее воздуха в 7 раз. Однако следует учитывать, что пары ртути не накапливаются в нижних зонах помещений, а распространяются равномерно. Ртуть легко сорбируется из воздуха отделочными и декоративными материалами: тканями, ковровыми и деревянными изделиями и др., откуда она может снова при изменении условий (механическое воздействие, повышение температуры и т.д.) попадать в помещение за счет процесса десорбции. В воздухе ртуть способна находиться не только в форме ее паров, но и в виде летучих органических соединений, а также в составе атмосферной пыли и аэрозолей твердых частиц. Ртуть в высоких концентрациях присутствует в пылевых выбросах различных промышленных предприятий.

Ртуть способна испаряться через слои воды и других жидкостей. В этом контексте представляются неубедительными рекомендации по хранению ртути под слоем воды. Относительно легко ртуть проникает сквозь многие строительные материалы (различные бетоны и растворы, кирпич, строительные плитки, линолеум, мастики, лакокрасочные покрытия и др.). Так, обследование ряда производственных предприятий, в которых длительное время осуществлялись работы со ртутью, а затем «ртутное» производство было прекращено без выполнения мероприятий по очистке помещений от ртути, показало, что содержание ртути в материале стен и пола соответствует количеству ртути в рудах; стены здания поражены ртутью на всю толщину. Тот факт, что ртуть обладает малой вязкостью и высоким поверхностным натяжением, приводит к следующему. Во-первых, при падении или надавливании она распадается на мелкие шарики, что способствует значительному увеличению площади ее испарения. Во-вторых,

высокая подвижность этих частиц затрудняет локализацию ртутного пролива и проведение демеркуризации. Металлическая ртуть способна растворяться в

органических растворителях, а также в воде, особенно при отсутствии свободного кислорода. Минимальная растворимость наблюдается при рН = 8, с увеличением кислотности или щелочности воды она увеличивается. Ртуть, представляющая собой в свободном состоянии жидкий металл, обладает свойством растворять многие металлы, в том числе благородные, с образованием амальгам. Ртуть весьма агрессивна по отношению к различным конструкционным материалам, ее воздействие может вызывать межкристаллитную коррозию (ртуть является катодом по отношению к большинству металлов), жидкометаллическое охрупчивание что приводит к разрушению производственных объектов и транспортных средств.

Из химических свойств ртути следует отметить высокий потенциал ионизации, т.е. для преобразования паров металлической ртути в соли и другие соединения необходимо использование сильных окислителей или комплексообразователей; это обусловливает сложность процесса химической демеркуризации. На воздухе ртуть при комнатной температуре не окисляется. В соляной и разбавленной серной кислотах и щелочах ртуть не растворяется. Но она легко растворяется в азотной кислоте и царской водке, а при нагревании – в концентрированной серной кислоте. Ртуть образует одно- двухвалентные соединения. Первые из них плохо растворяются в воде; соединения двухвалентной ртути, наоборот, отличаются высокой растворимостью (исключение составляет сернистая ртуть). Соединения ртути, в большинстве своем, непрочны и разлагаются под влиянием температуры, а некоторые даже под действием света. Ртуть образует многочисленные комплексные соединения как с органическими молекулами, так и с неорганическими ионами. Свойства соединений ртути – способность растворяться в воде и других средах, устойчивость к термическому воздействию - имеют важное значение при выборе средств химической демеркуризации и определении технологии очистки объектов от ртути.

Всемирная организация здравоохранения относит ртуть, отличающуюся разнообразным спектром негативного воздействия на живые организмы, к самым распространенным и опасным токсикантам для окружающей среды . Ртуть принадлежит к числу тиоловых ядов. В настоящее время установлено, что наряду с общетоксическим действием (отравлениями) ртуть и ее соединения вызывают тератогенный (пороки развития и уродства) и мутагенный (возникновение наследственных изменений) эффекты. С точки зрения патологии человека, ртуть отличается большим разнообразием проявлений токсического действия в зависимости от свойств веществ, в виде которых она поступает в организм (пары металлической ртути, неорганические или органические соединения), путей поступления и дозы.

Основные пути воздействия ртути на человека связаны с:

- вдыханием паров металлической ртути, находящихся в воздухе;

- использованием пищевых продуктов, содержащих производные ртути;

- потреблением питьевой воды, загрязненной ртутью.

Возможны и другие, случайные, но нередкие в обыденной жизни пути воздействия ртути: через кожу, при купании в загрязненном водоеме и т.д.

При воздействии ртути на человека возможны:

- острые отравления (проявляются быстро и резко, обычно при больших дозах - более 0,1 мг/куб.м.);

- хронические отравления (вызываются влиянием малых доз ртути в течение относительно длительного времени – не более сотых долей мг/куб.м).

При острых отравлениях соединениями ртути наблюдаются угнетение центральной нервной системы, падение кровяного давления; в последующем развивается тяжелое поражение почек. Вдыхание паров ртути сопровождается симптомами острого бронхита, бронхиолита и (при сильном воздействии) пневмонии.

При хронических отравлениях наблюдается общее недомогание, потеря аппетита, исхудание, раздражительность; развивается апатия, эмоциональная неустойчивость (ртутная неврастения), появляются головные боли, головокружение, бессонница; возникает состояние с повышенной психической возбудимостью (ртутный эретизм), нарушается память. Длительное воздействие характеризуется появлением астеновегетативного синдрома с отчетливым ртутным тремором (дрожание рук, языка, век, даже ног и всего тела), неустойчивым пульсом, тахикардией, психическими нарушениями.

Следует также отметить, что токсический эффект при воздействии малых доз ртути может быть скрытым, и симптомы отравления могут проявиться лишь через несколько лет. Особую опасность представляют органические соединения ртути. Микроорганизмы в загрязненной ртутью воде легко переводят неорганические соединения ртути в ион метилртути. Эти ионы активно абсорбируются и попадают в кровь, мозг, вызывая кумулятивные и необратимые нарушения в организме. Важнейшие признаки отравления ими – тяжелое поражение центральной нервной системы, атаксия (растройство согласованности в сокращении различных групп мышц), нарушения зрения, парастезия (ощущения онемения, покалывания, ползания мурашек и т.д.), дизартрия (растройство речи), нарушение слуха, боль в конечностях.

Нарушения, вызываемые органическими производными ртути, практически необратимы и требуют чрезвычайно длительного лечения. Высокая токсичность метилртути (даже при поступлении в организм малых ее количеств в течение длительного времени) обусловлена ее липидорастворимостью, что позволяет ей легче проходить через биологические мембраны, проникать в головной мозг, спиной мозг. Учитывая невозможность массового перехода на безртутные технологии, широкую распространенность медицинских и электротехнических ртутьсодержащих изделий, высокую вероятность ртутного загрязнения при неправильном обращении с ртутьсодержащими отходами, необходимо констатировать, что проблема ртутной безопасности является одной из приоритетных экологических, медицинских и социальных проблем.

8. Экология города Москвы

На экологию города влияет преобладание западных и северо-западных ветров в районе Москвы. Качество водных ресурсов города лучше на северо-западе города выше по течению Москвы-реки. Важным фактором улучшения экосистемы города является сохранение и развитие скверов, парков и деревьев внутри дворов, значительно пострадавших в последние годы от точечной застройки.

Экология Москвы тесно связана с фоном, природными условиями Подмосковья и климатом европейской территории России. Важнейшее значение имеет так называемый «золотой перенос»-преобладание в течение года ветров западных румбов. При этом западные и северо-западные районы города получают более свежий воздух, который дополнительно очищен над лесными массивами западной части Московской области. В восточные районы Москвы поступает воздух, загрязненный над городской территорией. В периоды преобладания восточных и юго-восточных ветров Москва получает менее чистый воздух, поскольку юго-восток области зазеленен на 25-30%, значительно распахан и более индустриальный. Северо-запад столицы имеет более чистые водоемы, поскольку основные водотоки Подмосковья текут с северо-запада на юго-восток. Общие особенности почв и рельефа также обуславливают дифференциацию экологических условий. Северо-запад Москвы более возвышенный, холмистый; имеет более тяжелые, глинистые и суглинистые почвы. Это способствует активному поверхностному смыву, горизонтальной миграции загрязнения, его концентрации в водоемах и малому проникновению в грунты.

Москва влияет на прилегающую местность: атмосферное загрязнение распространяется на 70-100 км, депрессионные воронки от забора артезианских вод имеют радиусы 100-120 км, тепловые загрязнения и нарушение режима осадков наблюдается на расстоянии 90-100 км, а угнетение лесных массивов- на 30-40 км. Всестороннее изучение человека, его взаимоотношений с окружающим миром привели к пониманию, что здоровье – это не только отсутствие болезней, но и физическое, психическое  и социальное  благополучие человека. Здоровье – это капитал, данный нам не только природой от рождения, но и теми условиями, в которых мы живем. Обобщенные данные свидетельствуют о сложном экологическом состоянии Москвы. Город стремительно растет, переходит за кольцевую дорогу, сливается с городами-спутниками. Средняя плотность населения 8,9 тыс. чел. на 1 кв. км. Сотни тысяч источников выбрасывают в воздух огромное количество вредных веществ, так как частичная очистка внедрена только на 6% предприятий. Особый вред наносится автомобилями, технические параметры многих из которых не соответствуют требованиям и качеству воздуха и сошли с конвеера еще при советских временах. Износ шин дает – цинк, дизельные моторы – кадмий. Эти тяжелые металлы относятся к сильным токсинам. Промышленные предприятия дают очень много пыли,

окислов азота, железа, кальция, магния, кремния. Эти соединения не столь токсичны, однако снижают прозрачность атмосферы, дают на 50% больше туманов, на 10% больше осадков, на 30% сокращают солнечную радиацию.

Комплекс водных объектов г. Москвы – это гидрографическая система, состоящая более чем из 140 рек и ручьев, 4 озер и более 400 прудов различного происхождения, из них 170 руслового происхождения. Водные объекты города в процессе хозяйственной деятельности испытывают мощные техногенные и антропогенные нагрузки, при этом они обеспечивают регулирование и отвод поверхностного и грунтового стока, несут рекреационные нагрузки, используются для хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения, судоходства и других целей.

На территории города выделяются 6 главных водотоков: реки Москва, Яуза, Сетунь, Городня, Сходня, Нищенка. Основным водоприемником всех видов территориального стока является р. Москва, расход которой в черте города изменяется от 10 до 15 м3/с на верхнем участке и до 100 м3/с на выходе из города.

Формирование расхода и качества воды в реках на территории г. Москвы является сложным процессом и находится под воздействием многочисленных природных и антропогенных факторов.

Основным природным процессом формирования стока является смешение вод, участвующих в питании реки, то есть атмосферных, почвенных, грунтовых и подземных вод, которые выщелачивают ряд макро- и микроэлементов при взаимодействии с почвами и породами. В результате создается определенный состав речной воды, отражающий весь комплекс климатических, географических, гидрологических и гидрохимических факторов, характерных для площади водосбора реки.

К антропогенным источникам поступления стока в речные воды относятся бытовые, промышленные, поверхностные (ливневые и талые) и дренажные сточные воды, дымы и газы, растворяющиеся в атмосферных осадках, сельскохозяйственные стоки, результаты рекреационной деятельности и т. д.

На качество поступающей в город воды реки Москвы и ее основных притоков оказывает влияние комплекс хозяйственной деятельности на территориях Московской, Смоленской и Тверской областей, поэтому уже на входе в город качество воды не соответствует нормативам рыбохозяйственного водопользования по многим показателям. В черте города происходит дополнительное загрязнение реки за счет сбросов промышленных и ливневых сточных вод, недостаточно-очищенных сточных вод после станций аэрации, неорганизованного поверхностного стока с селитебных территорий. Зеленые растения занимают 30% территории, а это, по словам ученых, довольно высокий уровень для многомиллионного мегаполиса. Несмотря на это, в настоящее время состояние зеленых насаждений Москвы оставляет желать лучшего. Зеленые насаждения и леса Москвы подвергаются интенсивным воздействиям техногенных и антропогенных нагрузок. Вблизи предприятий черной и цветной металлургии, машиностроения и полиграфии в растениях накапливаются

соединения свинца, олова, ванадия, кобальта, меди, цинка и др. В результате в их зеленой массе уменьшается содержание хлорофилла. Листья приобретают охристую и желтую окраску, покрываются пятнами красно-бурого или коричневого цвета.

Территории с наиболее сильно поврежденной растительностью на промышленном юго-востоке города. Причина летнего листопада – высокое содержание угарного газа в воздухе.

Сильно повреждены и леса Москвы. В них почти повсеместно происходит «позеленение» стволов и нижних ветвей деревьев. Повышенное содержание в воздухе города оксидов азота способствует интенсивному разрастанию на коре деревьев мелких водорослей зеленого цвета. Они получают необходимое им обильное азотное питание непосредственно из воздуха. Кислотные осадки привели к исчезновению в лесах кустистых лишайников. В наиболее ослабленном состоянии находятся хвойные леса – сосняки и ельники. У многих деревьев наблюдается побурение и осыпание хвои, изреживание крон и суховершинность. Лиственные леса и насаждения более устойчивы к воздействию разного рода загрязнений. Повреждение лиственных лесов наблюдается наиболее отчетливо вдоль крупных автомагистралей и в зонах непосредственного влияния выбросов промышленных предприятий.

Значительное негативное воздействие на растительность лесов и парков оказывают возрастающие рекреационные нагрузки. Переуплотнение почвы в местах массовых гуляний ухудшает ее водно-воздушные свойства и сопровождается гибелью растений, в том числе и деревьев. Для того чтобы уберечь растения от подобных воздействий, в лесах и парках следует прокладывать дорожки с твердым покрытием. Они принимают на себя основной поток отдыхающих и тем самым защищают растительность от повреждений. Зелень садов, лесов и парков может сохраняться и развиваться  только при общем благоприятном состоянии окружающей среды. Поэтому все меры, направленные на улучшение экологических качеств воздуха, воды и почв, благоприятно влияют на зеленые насаждения.

В условиях города возникают и специфические проблемы охраны зеленых насаждений. Так, на улицах города для борьбы с гололедом разбрасывают большое количество хлоридов. Соль отрицательно воздействует на растения. Поэтому для борьбы с засолением почв проводится их гипсование. Кроме того, так как листья деревьев накапливают в себе соли, осенью следует собирать листья с засоленных мест и уничтожать их. Причем их нужно захоронять, так как при сжигании все вредные вещества, накопленные в

листьях, поступят в атмосферу. На засоленных почвах можно сажать солеустойчивые виды растений. К их числу относится тополь бальзамический, вяз, ясень, береза бородавчатая. В наши дни, под озеленением Москвы чаще всего имеют в виду «зеленые насаждения», а не сады, парки или садово-парковые ансамбли.

В центре города основное влияние на экологию оказывает автотранспорт (80% загрязнения в пределах Садового кольца. Также сильное загрязнение от автотранспорта ощущается вдоль крупных автомагистралей (50-250 метров, в зависимости от застройки и зеленых насаждений). Промышленные предприятия расположены в основном на юго-востоке (вдоль Москвы-реки) и на востоке города. Самые чистые районы – Ясенево, Крылатское, Строгино, район метро Юго-Западная, а также за пределами кольцевой дороги – Митино, Солнцево. Самые грязные – Марьино, Братеево, Люблино, районы внутри Садового кольца.

Восточный округ Москвы

На территории округа имеется несколько крупных промзон, которые существенно влияют на экологию прилежащих районов. Наиболее чистые районы – прилегающие к лесопарку «Лосиный остров» и Измайловскому парку, а также находящиеся за кольцевой автодорогой – Новокосино, Косино, Жулебино. Наиболее грязные – прилегающие к центральному и юго-восточному округам.

Юго-Восточный округ Москвы

Один из самых загрязненных в Москве. На качество атмосферного воздуха в основном влияют Капотненский нефтеперерабатывающий комбинат и Люблинский сталелитейный завод, а также множество предприятий, расположенных вдоль Москвы-реки. Предприятия-загрязнители имеются практически на всей территории округа. В этом округе практически все районы сильно загрязнены, особенно – Марьино, Люблино, Капотня.

Южный округ Москвы

На качество атмосферного воздуха в основном влияют Московский нефтеперерабатывающий завод и Люблинский литейно-механический завод. Наименее загрязненные муниципальные округа: Чертаново, Бирюлево. Следует обратить внимание на микрорайоны Братеево и Орехово-Борисово, в которых, несмотря на небольшое количество выбросов, рельеф местности способствует накоплению вредных веществ в воздухе, что делает эти микрорайоны одними из самых загрязненных в Москве в те дни, когда метеоусловия способствуют накоплению вредных примесей в атмосфере. Именно из этих районов поступает наибольшее количество жалоб от населения.

Юго-Западный округ Москвы

Один из самых чистых в Москве. Наиболее чистые муниципальные округа – Ясенево, Теплый стан, Северное Бутово. На территории округа не имеется особо крупных источников загрязнения атмосферного воздуха, но крупные источники загрязнения, расположенные в Южном округе, оказывают влияние на восточную часть Юго-Западного округа.

Западный округ Москвы

Наиболее чистые районы – Солнцево и Новопеределкино, находящиеся за пределами МКАД. На территории округа очень крупных источников загрязнения атмосферного воздуха нет, однако имеется несколько промзон, которые ощутимо влияют на экологию этого района.

Северо-западный округ Москвы

Самый чистый в Москве. Наиболее чистые муниципальные округа – Митино, Строгино, Крылатское. На территории округа крупных источников загрязнения атмосферного воздуха не имеется. Автотранспорт сильного влияния на экологию не оказывает, за исключением районов вдоль крупных шоссе, проходящих через этот округ.

Северный округ Москвы

В целом загрязнение не очень сильное. Имеется крупная промзона в районе станции метро Войковская. Южная часть загрязнена сильнее северной.

Северо-восточный округ Москвы

Северная часть округа намного чище южной. Севернее станции метро ВДНХ существенно влияющих на экологию промзон нет, однако имеются отдельные предприятия, влияющие на экологию близлежащих районов, южнее же есть несколько не очень крупных промышленных зон и большое количество автотранспорта.

Центральный округ Москвы

Один из самых загрязненных округов столицы. Основным источником загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт. Основные загрязняющие вещества – оксид углерода и диоксид азота, санитарные нормы последнего превышены в среднем в 2-3 раза. Крупных промышленных источников загрязнения нет.

9.Конкретные предложения

Энергосберегающие лампы - это нормальное развитие технологий в светотехнике. Они - замена энергорасточительным лампам накаливания, которые переводят в световую лишь 10% потребляемой энергии. Все остальное уходит "в тепло".Люминесцентные лампы действительно позволяют экономить электроэнергию, несмотря на свою высокую стоимость. Главный недостаток-наличие ртути в лампах - гораздо более серьезен. Ртуть относится к ядовитым веществам первого класса опасности. Вдыхание паров ртути не убивает мгновенно, но она практически не выводится из организма. Ртуть прекрасно реагирует с тиолами, за счет чего встраивается в кожную оболочку человека. А органические соединения ртути - сильнейшие яды. При обнаружении утечки ртути, все проживающие поблизости от источника загрязнения люди эвакуируются, а на место утечки выезжают специалисты, которые проводят демеркуризацию. Однако полностью уничтожить следы ртути невозможно, и она продолжает испаряться еще несколько десятков лет .Если разлить на какой-нибудь территории ртуть, то все расположенные на ней строения необходимо демеркуризировать, а верхний слой почвы вывезти в специализированное хранилище. Зараженную территорию придется объявить закрытой зоной до тех пор, пока вся ртуть не нейтрализируется за счет естественных процессов .Поэтому энергосберегающие лампы требуют правильной утилизации. Надо твердо запомнить, что нельзя выбрасывать энергосберегающие лампы в мусоропровод и уличные мусорные контейнеры. Лишь 1% россиян проявляет чудеса экологической сознательности и сдает лампы на переработку. В Европе, например, существуют специальные контейнеры для токсичных отходов, куда выбрасывают отработавшие лампы, а затем утилизируют их.

Мои предложения:

  1. Энергосберегающие лампы можно сдать на утилизацию в свой районный ДЭЗ или РЭУ, где установлены специальные контейнеры, но это не эффективно, так как очень много тратится времени чтобы пойти и сдать на утилизацию, для кого-то ДЭЗ или РЭУ далеко расположен. Поэтому я предлагаю открыть небольшие магазины, которые будут принимать энергосберегающие лампы со скидкой при покупке новой лампы.
  2. Также важно перевести все образовательные, медицинские, государственные учреждения, предприятия на энергосбережение. Так как все эти учреждения начинают работать с 7 утра и до 9 часов вечера и потребляют много электроэнергии. А некоторые учреждения работают круглосуточно, например, больницы. Так же можно установить в подъездах лампы с датчиком движения, что поможет сэкономить электроэнергию.
  3. Поскольку энергосберегающие лампы намного дороже, чем лампы накаливания, я предлагаю бесплатно заменить лампы малоимущим семьям и пенсионерам, так как приблизительно ежемесячный доход составляет 5000 рублей. А ламп нужно сменить около 5 штук, которые приблизительно стоят до 300 рублей. 300*5=1500 рублей придется заплатить малоимущим семьям, пенсионерам, а для них такие затраты будут очень ощутимы.
  4. Для большей эффективности необходимо выпустить рекламу на телевидении, рекламных щитах, в газетах, журналах, чтобы люди узнали об утилизации больше. Существуют специальные консультационные центры по энергосбережению. Задачей таких центров является широкое информирование населения о способах энергосбережения в быту. Вам предоставят ряд советов, как сберечь электроэнергию в вашем доме, сократив затраты на ее оплату и не нарушив привычного комфорта.
  5. Производители должны проинформировать покупателей о такой необходимости, как утилизация, на упаковке. Благодаря этому люди будут утилизировать лампы в специальных местах, что может избежать

     вреда их здоровью и загрязнения окружающей среды.

Вопросы энергосбережения занимают особое значение в условиях возрастающего спроса на энергоресурсы. Самый простой и эффективный способ экономии электроэнергии – не забывать всегда выключать за собой свет там, где он не нужен. Важно содержать в чистоте лампы и плафоны. Грязь и пыль, скапливающаяся на них, снижает эффективность осветительного прибора на 10-30%. А так же важно следить за чистотой окон. Грязные окна «крадут» естественный свет, снижают естественную освещенность в помещении до 30%. Замена ламп накаливания на современные энергосберегающие лампы может снизить потребление электроэнергии в 2 раза. Способов экономии электроэнергии много. Они не сложны и не требуют много времени для их выполнения. Если не забывать им следовать, то можно значительно сократить потребление электроэнергии и уменьшить затраты на ее оплату.




Похожие работы, которые могут быть Вам интерестны.

1. Общие сведения о Земле. Общая география

2. Волокнистые материалы. Общие сведения о волокнах. Классификация текстильных волокон

3. Общие сведения о классификации и методах определения пожарной опасности электрических кабельных линий

4. Устройство и принцип действия поршневых насосов

5. Устройство и принцип действия упругой подвески автомобиля ВАЗ 241501

6. Всемирная паутина - WWW: история, архитектура и принцип действия, структура web-сайта, понятие Интернет-браузера

7. Основные сведения о гигиене и санитарии труда

8. Побудова та принцип дії та класифікація ТС

9. Принцип независимости судей

10. Прагматизм. Принцип прагматизма