Способы защиты от опасностей ноксология

Глава 3. Основы защиты от опасностей 22

3.1. Понятие «безопасность объекта защиты» 22

3.2. Основные направления достижения техносферной безопасности 22

3.3. Опасные зоны 24

3.4. Коллективная и индивидуальная защита работающих и населения от опасностей в техносфере 25

3.5. Экобиозащнтная техника 25

3.5.1. Устройства для очистки потоков масс от примесей 26

3.5.2. Устройства для защиты от потоков энергии 27

3.5.3. Устройства для защиты от поражения электрическим током 29

3.5.4. Устройства и средства индивидуальной защиты 32

2.7. Количественная оценка и нормирование опасностей

Для количественной оценки (квантификации) опасностей жизненных потоков используют критерии допустимого вредного воздействия потоков (веществ, энергии, информации) и критерии допустимой травмоопасности потоков.

2.7./.Критерии допустимого вредного воздействия потоков

В любой точке жизненного пространства с коор­динатами х, у, z массовые, энергетические и инфор­мационные потоки могут оказывать воздействие П. В общем виде это воздействие на объект (человека, природу) определяется его интенсивностью I и дли­тельностью экспозиции τ, т. е.

Интенсивность потока определяется по формулам:

где G— масса вещества, г; F— площадь поперечного се­чения потока, м , Q — количество энергии в потоке, Дж; И— количество информации в двоичных знаках, бит.

Основное условие допустимости воздействия по­токов в зоне пребывания человека имеет вид:

где П — реальный показатель потока; ПДП — пре­дельно допустимое значение потока.

Потоки энергии и информации воздействуют на объект защиты непосредственно, поэтому их влияние оценивают величинами /_э и /_и.

При воздействии потоков энергии условие допус­тимости принимает вид:

Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений по СанПин 2.2.4. 548-96

Потоки веществ практически всегда воздействуют на человека через изменение концентрации этих ве­ществ в жизненном пространстве. В этом случае до­пустимое количество i-го вещества G_i , которое можно ввести, например, в объем V помещения из условия отсутствия в нем недопустимого загрязнения i-м ве­ществом, определяют по формуле:

Категория работ по уровню энергозатрат, Вт

Температура воздуха, °С

Температура поверхностей, °С

Относительная влажность воздуха, %

Скорость движения воздуха, м/с

Диапазон ниже оптимальных величин

Диапазон выше оптимальных величин

для диапазона температур воздуха ниже оптимальных величин, не более

температур воздуха выше оптимальных величин, не более

Источник

Теоретические основы ноксологии

Сайт:	MOODLE — Виртуальная среда обучения КНИТУ (КХТИ)
Курс:	Ноксология
Книга:	Теоретические основы ноксологии

Напечатано::	Гость
Дата:	Пятница, 19 Ноябрь 2021, 11:54

Оглавление

1. Эволюция опасностей, возникновение научного направления – ноксология

Опасность — способность человека и окружающей среды причинять ущерб живой и неживой материи. Ноксология — наука об опасностях, являющаяся составной частью экологии (экология — наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и окружающей их средой) и рассматривающая взаимоотношения живых организмов между собой и окру­жающей их средой на уровнях, приносящих ущерб здоро­вью и жизни организмов или нарушающих целостность ок­ружающей среды.

Строение Вселенной, возникновение техносферы. Современную структуру Вселенной можно представить и виде че­тырех взаимодействующих систем, схематически показан­ных на рис. 1.

Рис. 1. Современная схема взаимодействия человека со средой

Человечество всегда пребывало в непосредственном контакте с биосферой Земли, которая являлась и является защитным экраном от космического воздействия. В биосфе­ре зародилась жизнь, и сформировался человек, однако она включает ряд естественных факторов, негативно влияющих на человека (повышенная и пониженная температура воз­духа, атмосферные осадки, стихийные явления и т.п.). Для защиты от неблагоприятных воздействий биосферы и для достижения ряда иных целей человек был вынужден со­здать техносферу.

Техносфера — среда обитания, возникшая с помощью пря­мого или косвенного воздействия людей и технических средств на природную среду (биосферу) с целью наилучше­го соответствия среды потребностям человека. Согласно при­веденному определению к техносфере относится все, что со­здано человеком — производственная, городская, бытовая среды, лечебно-профилактическая, культурно-просвети­тельская зоны и т.п.

Создание техносферы — длительный процесс, обуслов­ленный эволюционным развитием человечества и среды его обитания. Начало особенно бурного роста техносферы при­ходится на середину XIX в.

Эволюция человечества и окружающей среды. За время существования человечество радикально увеличило свою численность, доведя ее в 2011 г. до 7 млрд. чел., причем толь­ко в XX в. население возросло более чем на 4,5 млрд. чел.

Как следствие средняя плотность населения на Земле, площадь суши которой равна 149 млн. км 2 , за последние не­сколько столетий также возросла многократно. Поскольку го­ры, леса, пустыни и ледники мало приспособлены для жизни человека, региональная плотность обжитых мест всегда суще­ственно выше средней, так, например, в Европе она состав­ляет 100-150 чел./км 2 . Плотность населения отдельных стран также различна, например, в Голландии — 380, во Фран­ции — 100, а в европейской части России — 85 чел./км 2 .

Одновременно с ростом численности населения Земли начиная с XVI в. происходил еще один важный процесс — урбанизация.

Урбанизация — переселение людей на постоянное про­живание из сельской местности в города главным образом в результате их широкого привлечения к промышленному производству, а также с иными целями.

Весьма активно процесс урбанизации населения проис­ходил в XX в. К 1900 г. было урбанизировано только 13% на­селения, а уже к началу XXI в. урбанизация охватила около 50% населения нашей планеты, причем в наиболее разви­тых странах мира уровень урбанизации оказался еще выше: к 1990 г. в США — 70, а в России к 2010 г. — 73,7%.

Урбанизация во многом способствовала созданию мегапо­лисов — городов с населением более 15 млн. чел., таких как Токио (26,5 млн. чел.), Мехико (18,3 млн. чел.), Сан-Паулу (18,3 млн. чел.), Нью-Йорк (16,8 млн. чел.), Бомбей (16,5 млн. чел.) и др. По итогам переписи 2010 г. население Москвы составило 11 514,3 тыс. чел.

Интенсивный рост численности населения Земли и его урбанизация способствовали развитию многих процессов в экономике и прежде всего росту промышленного и сель­скохозяйственного производств, энергетики, увеличению численности и видов транспортных средств, повышению производительности и энерговооруженности человеческой деятельности.

События, происходившие в экономике в XX в., носили в основном позитивный характер, однако одновременно они привели к ряду негативных процессов и явлений. Отме­тим главное:

• темпы роста производства электроэнергии в мире во второй половине XX в. были весьма значительными:

Однако одновременно с ростом производства электро­энергии практически пропорционально увеличились вы­бросы в атмосферный воздух таких ингредиентов, как СО₂, SO₂ и др.;

• во второй половине XX в. каждые 12-15 лет удваива­лось промышленное производство ведущих стран мира, что создавало удвоение выбросов, сбросов и других отходов, за­грязняющих биосферу. Так, в СССР в период с 1940 по1980 г. возросло производство электроэнергии — в 32 раза; стали — в 7,7; автомобилей — в 15 раз; добыча угля увеличи­лась в 4,7, нефти — в 20 раз. Аналогичные или близкие к ним темпы роста наблюдались во многих других отраслях экономики. Еще более высокими темпами развивалась хи­мическая промышленность, объекты цветной металлургии, производство строительных материалов и др;

постоянно увеличивался и развивался сектор средств транспорта. Мировой автомобильный парк с 1960 по 2005 г. возрос со 120 до 800 млн. автомобилей, что привело к повы­шенному загрязнению атмосферного воздуха в городах;

огромны затраты на военные цели. После Второй мировой войны на вооружение в мире израсходовано около 6 трлн. долл. Военная индустрия, являясь одним из активных стимуляторов развития техники и роста энергетического и промышленного производства, негативно влияет на качество среды обитания;

развитие промышленности и технических средств сопровождалось не только увеличением выброса загрязняю­щих веществ, но и вовлечением в производство все больше­ го числа химических элементов:

вторая половина XX в. связана с интенсификацией сель­скохозяйственного производства. В целях повышения пло­дородия почв и борьбы с вредителями в течение многих лет использовались искусственные удобрения и различные ток­сиканты. При избыточном применении азотных удобрений почва перенасыщается нитратами, а при внесении фосфор­ных удобрений — фтором, редкоземельными элементами, стронцием. При использовании нетрадиционных удобрений (отстойного ила и т.п.) почва перенасыщается соединения­ми тяжелых металлов. Избыточное количество удобрений приводит к перенасыщению продуктов питания токсичны­ми веществами, нарушает способность почв к фильтрации, ведет к загрязнению водоемов, особенно в паводковый пе­риод. Пестициды, применяемые для защиты растений от вредителей, опасны и для человека. Установлено, что от пря­мого отравления пестицидами в мире ежегодно погибает около 10 тыс. чел., гибнут леса, птицы, насекомые. Пестициды попадают в пищевые цепи, питьевую воду. Все без ис­ключения пестициды обнаруживают либо мутагенное, либо иное отрицательное воздействие на человека и живую при­роду.

В заключение отметим, что эволюция человечества, раз­витие промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и ряд других обстоятельств привели современ­ный мир к созданию среды обитания нового типа — техно­сферы, в которой проживает и трудится большая часть жи­телей нашей планеты.

В XX в. на Земле по воле человека и с использованием его труда произошли глобальные изменения в хозяйствен­ной и природной сферах (табл. 3).

Из приведенных в табл. 3 показателей следует, что в XX в. на фоне демографического взрыва и урбанизации населе­ния существенно возросло потребление продукции биоты и пресной воды, в десятки раз возросла мощность мировой экономики, в три раза увеличились освоенные человеком ре­гионы биосферы, превратившись в города, промышленные зоны, территории АЭС, ТЭС и ГЭС, свалки, отвалы и т.п. Преобразовательная активность человека формирует и видо­изменяет среду, в которой она реализуется. Характер этой деятельности в совокупности с негативными факторами среды и определяет доминирующие опасности.

Эволюция опасностей. В эпоху палеолита на людей нега­тивно воздействовали в основном естественные опасности (хищники, температура среды, ветер, осадки, грозовые раз­ряды и т.п.). Позднее, на этапе развития сельского хозяйст­ва и аграрной цивилизации также характерно наличие есте­ственных опасностей, как повседневных, так и стихийных,

Изменения в хозяйственной и природной сферах в XX в.

но появляется также негативное влияние человека на при­роду за счет вырубки лесов под пашни и т.д. Техногенные опасности этого периода были связаны лишь с применени­ем примитивных орудий труда в сельском хозяйстве, а также с использованием огня. В этот период негативное воздейст­вие человека, технических средств на природу нарастает, но остается ограниченным и локальным.

С середины XIX в. до 1930-х гг. происходит переход к пе­риоду НТР. В это время активно развивается производство чугуна и стали, появляются электрические и нефтяные дви­гатели. Период ознаменован ростом негативных техноген­ных воздействий на человека и природу одновременно с со­хранением прежнего уровня естественных опасностей и ростом антропогенной нагрузки на природу и общество, поскольку к 1840 г. численность населения Земли состави­ла один, а уже в 1930 г. — 2 млрд. чел.

С 1930-х гг. и до настоящего времени реализуется НТР. Этот период ознаменован значительным ростом показателей развития и использовании техники и технологий, сопровож­дается демографическим взрывом и активной урбанизацией населения, значительным повышением его энерговооружен­ности, возникновением субъективных оценок действитель­ности, адаптацией человека к новым условиям жизни и др.

До середины XX в. человек не имел технической возмож­ности инициировать крупномасштабные аварии и катастрофы и тем самым вызывать экологические изменения региональ­ного и глобального масштаба, соизмеримые со стихийными бедствиями. Появление ядерных объектов, рост производ­ства химических веществ, строительство крупномасштаб­ных технических сооружений сделали человека способным оказывать разрушительное воздействие на людей, среду обитания и экосистемы. Примером тому служат трагедии в Фукусиме, Чернобыле, Бхопале.

Возникновению негативных процессов в среде обитания способствовали также просчеты государственных органов в хозяйственной деятельности, проводившейся без учета за­кономерностей развития природы и потребностей человека в защите его здоровья и жизни.

Долгое время (практически вплоть до второй половины XX в.) человечество не замечало или игнорировало негатив­ное воздействие хозяйственной деятельности и техносферы на природу. Человечество достаточно поздно приступило к ре­шению проблем, связанных с негативным влиянием экономики и техносферы на природную среду, о чем свидетельст­вуют следующие факты:

в США национальный закон об охране окружающей среды был принят в 1969 г.;

в СССР закон «Об охране природы в РСФСР» принят в 1960 г., «Об охране атмосферного воздуха» — в 1980 г.; Ос­новы водного законодательства Союза ССР и Союзных республик — в 1979 г.; Основы лесного законодательства Союза ССР и Союзных республик — в 1977 г.;

ЮНЕСКО провела конференцию по использованию и сохранению биосферы только в 1968 г.

Председатель Госкомприроды России Ф. Т. Моргун в 1989 г. сказал: «Мы начали слишком поздно. Наш воздух не на должной высоте, наши почвы загрязнены, наши леса поражены. Решительные меры на Западе были приняты 15-20 лет назад, что позволило там улучшить экологическую обстановку. Сейчас моя страна должна пройти этот путь за более короткий срок».

Создавая (особенно в первой половине XX в.) крупные энергопроизводящие и промышленные центры (Норильск, Мончегорск, Магнитогорск, Братск и др.), общество и госу­дарство не обеспечили на этапе их проектирования, строи­тельства и эксплуатации необходимой защиты природы и населения от негативного влияния. В итоге атмосфера, гидро­сфера и земли в городах и прилегающих к ним селитебных зонах оказались чрезмерно загрязненными и малопригод­ными к обитанию. В результате природа, здоровье и жизнь жителей крупных городов и промышленных зон оказались под угрозой. Аналогичные условия жизни создались в рай­онах расположения ядерных испытательных полигонов (Семипалатинск, Новая Земля, Плесецк и др.)

Серьезные нарекания общественности вызвало строи­тельство Волжского каскада ГЭС (потеряно при затопле­нии 7,5 млн. га плодородных земель, а взамен получено лишь около 3% потребляемой страной электроэнергии), не менее спорным объектом явился целлюлозно-бумажный комбинат на озере Байкал, стоки которого загрязняют круп­нейшие в мире запасы пресной воды.

Отметим, что пик развития промышленности без учета проблем БЖД и ЗОС пришелся на довоенный период, когда автозаводы (Москва и Горький (ныне Нижний Новгород)), гигантские металлургические и химические комбинаты со­здавались в крупных городах (Магнитогорск, Запорожье, города Урала и т.п.). Сопоставление географических зон луч­ших плодородных земель России и карт расположения про­мышленных зон позволяет прийти к выводу, что промышлен­ность развивалась, главным образом, на обжитых и плодо­родных землях.

Этим значительные просчеты, связанные с негативным вли­янием экономики на людей и природу, не ограничиваются. Вооружившись к середине XX в. мощной техникой, человек приступил к еще более активному преобразованию природы. Были реализованы проекты орошения земель Средней Азии, что привело к гибели Арала, начаты работы по переброске се­верных рек на юг (проект остановлен перед реализацией) и т.п. Пренебрежение природой — это важнейший страте­гический просчет человечества на пути его эволюцион­ного развития в XX в.

Во второй половине XX и начале XXI в. стремительно на­растают и проявляют себя антропогенные опасности. Неготов­ность человека к восприятию быстро развивающейся дейст­вительности вполне объяснима, поскольку процесс полной адаптации человека к новой среде обитания носит длительный характер. Становится очевидной необходимость активного обучения населения применению дополнительных защитных мер для достижения совместимости человека с быстро транс­формируемой средой обитания. Если обучение и защитные меры отсутствуют или недостаточны, то стремительно воз­растает производственный и бытовой травматизм, число аварий и катастроф техногенного происхождения.

С конца XX — начала XXI в. формируется информацион­ное общество, для которого характерны все опасности преды­дущего этапа развития с усилением техногенных опасностей, связанных с эксплуатацией вычислительной и информаци­онной техники, повышенным влиянием электромагнитных полей и излучений.

Оценивая современное состояние мира опасностей, следу­ет, к сожалению, констатировать, что человечество в итоге произошедшей НТР породило печальный парадокс — в тече­ние многих столетий люди совершенствовали технику, чтобы обезопасить себя от естественных опасностей, а в результате пришли к наивысшим техногенным опасностям, связанным с производством и использованием техники и технологий. К концу XX в. достигли своего апогея не только техно­генные, но и антропогенные опасности. Частота их проявле­ния во многом обусловлена ошибочными действиями операторов технических систем, а масштабы воздействия часто многократно усиливаются из-за выхода из строя управляе­мых ими энергоемких технических устройств и технологи­ческих процессов.

Естественные опасности конца XX в. практически не из­менили свой облик по сравнению с предыдущими периодами развития человечества. Однако их воздействие на природ­ную среду и человека заметно возросло из-за наметившего­ся в последнее время влияния антропогенной деятельности и технических устройств на естественнее процессы, проис­ходящие в земной коре, атмосфере, космосе и т.д., а также из-за роста численности и урбанизации населения.

Становление и развитие учения о человеко- и природозащитной деятельности. Реальность современной жизни та­кова, что созданная руками человека техносфера стала ос­новным источником опасностей на земле. Происходящие в ней процессы приводят не только к людским жертвам, но и к уничтожению природной среды, ее глобальной дегра­дации, что в свою очередь воздействует на человека.

Опыт XX и XXI вв. во многом свидетельствует о том, что формирование качественной техносферы невозможно без знания и учета законов возникновения, воздействия и смяг­чения (или полного устранения) опасностей, действующих в ней. Очевидно, что создание качественной техносферы воз­можно лишь в том случае, если человек на всех этапах дея­тельности будет постоянно нацелен на разработку и совер­шенствование техники, технологий и жизненного простран­ства, не приносящих ущерба природе и здоровью человека. В связи с этим актуальной задачей мирового сообщества, государств, общественных объединений и каждого человека становятся постоянные и эффективные усилия по противо­действию техногенным, антропогенным и природным опас­ностям, и прежде всего по исключению ял и смягчению по­рождающих их причин.

Важным атрибутом современности является формиро­вание научных основ учения о человеко- и природозащитной деятельности — учений о безопасности жизнедеятель­ности человека и защите окружающей природной среды.

Опираясь на мысль, высказанную Цицероном (см. эпи­граф к введению), можно утверждать, что человек постоян­но стремился к применению и развитию средств обеспече­ния своей безопасности. По значимости эта потребность всегда занимала и занимает ведущее место, после первоочередной потребности человека в обеспечении себя и своих близких пищей, водой и воздухом.

На рис. 2 показана классификация потребностей челове­ка, предложенная А. Маслоу (1954 г.).

На схеме все потребности размещены в иерархическом по­рядке, причем потребность в безопасности, следуя непосред­ственно за физиологическими потребностями, присущими всему живому, является первой потребностью, удовлетво­рение которой требует чисто человеческого качества — ра­зума. Разум нужен для предвидения развития событий и последствий своих действий, без чего обеспечение безо­пасности просто невозможно. Отметим также, что многие человеческие потребности выросли из потребности в безо­пасности, прежде всего потребность в социальных связях, в объединении людей в сообщество, которое повышает бе­зопасность каждого его участника.

Реализацию потребности в безопасности с применением защитных средств человек, вероятно, начал с применения палки или камня для борьбы с животными. Тогда же чело­век активно применял и другие средства защиты — пещеры для защиты от непогоды, плоты для преодоления водных преград и т.п.

Системная общественная деятельность по защите от не­гативных воздействий была начата на гораздо более позднем этапе развития; так, в России первые организованные действия по защите от пожаров относятся к середине XVII в., а начало защитной деятельности в производственной среде’ относят ко второй половине XIX в. (табл. 4).

В период после аграрной революции (середина XIX в.) и до начала этапа НТР (1930-е гг.) были реализованы пер­вые научно-технические разработки в области безопаснос­ти труда, получившие название техника безопасности. К се­редине XX в. было внедрено понятие безопасность (охрана) труда, которое включает в себя, кроме основ техники безо­пасности, широкий круг вопросов, связанных с соблюдени­ем комфортных или допустимых условий труда.

Первые вердикты о защите природы от вредного воздей­ствия отдельных производств относятся к XIV в., однако организованная и систематическая природо-защитная дея­тельность развитых государств мира началась лишь в 1950-е гг., а в России и того позднее — в 1972 г. Большую роль в сфере защиты от чрезвычайных происшествий, госу­дарственной деятельности по предупреждению и ликвида­ции пожаров, аварий на транспорте и в горнодобывающей промышленности сыграл Госгортехнадзор СССР. Активная защитная деятельность в области чрезвычайных ситуаций в России начата в декабре 1990 г. с образованием Министер­ства РФ по чрезвычайным ситуациям (МЧС России).

Итак, к концу XX в. был накоплен необходимый опыт локальной и пофакторной защиты от негативных воздействий, таких как пожары, негативные факторы производства, чрезвычайные ситуации, а также способы защиты атмосфер­ного воздуха от загрязняющих выбросов, очистки сточных вод от примесей и т.п. Все это позволило сформировать в России три автономно действующие системы, решающие од­ну общую человеко- и природозащитную проблему (табл. 5).

С 1990-х гг. в России развивается интегральная система обеспечения безопасности людей — «Безопасность жизне­деятельности человека в техносфере», которая решает зада­чу комплексного обеспечения безопасности в совокупности систем «человек — среда обитания» для техногенных усло­вий обитания.

Безопасность жизнедеятельности (БЖД) — наука о ком­фортном и травмобезопасном взаимодействии человека с техносферой. Это понятие впервые в России было форма­лизовано в 1990 г. решением Коллегии Государственного комитета СССР по народному образованию от 27 апреля 1990 г. № 8/3 «О мерах по созданию системы непрерывного образования в области безопасности жизнедеятельности».

Цель БЖД — создание защиты человека в техносфере от внешних негативных воздействий антропогенного, техно­генного и естественного происхождения. Объектом БЖД является человек, коллективы людей. Предмет исследова­ний в науке о БЖД — это опасности и их совокупности, дей­ствующие в системах «человек — источник опасности», а так­же методы и средства защиты от опасностей.

Системы безопасности

Научные и практические знания, используемые в БЖД, зачастую направлены только на защиту человека от опасно­стей в техносфере. Это сужает круг знаний и компетенций специалиста, призванного решать задачи комплексного обеспечения БЖД человека в техносферпоскольку обес­печение человека качественными природными ресурсами рассматривается в БЖД весьма ограниченно, так как вхо­дит в задачи специалистов по защите окружающей среды от негативного влияния техносферы.

В рамках изучаемой дисциплины под защитой окружа­ющей среды (ЗОС) понимается комплекс научных и прак­тических знаний, направленных на сохранение качествен­ного состояния биосферы (природной среды). Цель ЗОС — защита биосферы от негативного воздействия техносферы. Предмет исследования в ЗОС — негативные воздействия тех­носферы на природу, средства и системы защиты биосферы от них, а объект защиты — природная среда.

На современном этапе развития человеко- и природозащитной деятельности все более очевидно, что эти задачи БЖД и ЗОС следует рассматривать совместно как при науч­ном подходе, так и на практическом уровне, создав учение о техносферной безопасности.

Техносферная безопасность — сфера научной и прак­тической деятельности, направленная на создание и поддер­жание техносферного пространства в качественном состоя­нии, исключающем его негативное влияние на человека и природу.

Отметим, что учение о техносферной безопасности пред­ставляет собой совокупную систему научных знаний и прак­тических мер ранее во многом разработанных и применяе­мых для достижения человеко- и природозащитных мер в таких сферах, как безопасность жизнедеятельности чело­века в техносфере и защита природной окружающей среды.

Переход к единой системе обеспечения человеко- и при­родозащитных мер в рамках понятия о техносферной безо­пасности логичен и оправдан, поскольку в БЖД и ЗОС источ­ники негативного воздействия, соответственно, на человека и природу практически всегда неразделимы. Так, например, негативное влияние ТЭС, средств транспорта, промышленных предприятий и т.п. на человека и природные зоны происхо­дит всегда одновременно. Реальная человеко- и природо-защитная ситуация в техносфере обычно сводится к решению задачи, показанной на рис. 3.

Очевидно, что при одновременном негативном воздейст­вии источника опасности на селитебную и природную зоны позитивное решение по БЖД следует искать в ослаблении негативного влияния источника опасности на техносферу. При этом задачи ЗОС реализуются как следствие усовер­шенствования источника опасности по требованиям БЖД к уменьшению его воздействия на человека и техносферу.

Анализ ситуации позволяет сделать важный вывод о приоритетном значении решения задач, направленных на повышение качества техносферы, над проблемами реализа­ции требований по БЖД и ЗОС. Бесспорно, создание тех­носферы высокого качества — путь к одновременному пре­вентивному решению проблем БЖД и ЗОС.

Задачи повышения уровня безопасности существования человека и сохранения природы в условиях развития техно­сферы привели к необходимости распознавать, оценивать и прогнозировать опасности, действующие на человека и при­роду в условиях их непрерывного взаимодействия с техно­сферой. Стало очевидным, что человеко- и природозащитную деятельность необходимо вести не только в практической области, но и на научной основе, создавая прежде всего тео­ретические предпосылки к формированию новой области научного знания — ноксологии.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НОКСОЛОГИИ

С созданием техносферы, в которой в развитых странах мира проживает более 75% населения, человечество стало нести значительные людские потери от так называемых внешних причин. Только Россия в последнее время теряет около 250 тыс. человеческих жизней в год по причине при­нудительной смерти. Защита человека и окружающей сре­ды от губительного влияния опасностей — главная задача новой области знаний — ноксологии.

1.1.Принципы и понятия ноксологии

При создании любой новой области знания важнейшим шагом является формирование соответствующего понятий­ного аппарата. Не явилась исключением и ноксология. Со­гласно современным представлениям научные знания в ноксологии опираются на семь основных принципов.

I принцип — существование внешних негативных воздействии. На человека и природу постоянно воздействуют внешние по отношению к ним системы. Вполне вероятно, что некоторые из них будут способны причинять ущерб здоровью человека или угрожать природе.

II принцип антропоцентризма: «Человек есть высшая ценность, сохранение и продление жизни которого является целью его существования». Реализация этого принципа
делает приоритетной деятельность, направленную на сохранение здоровья и жизни человека при воздействии на него внешних систем. К ней относятся такие направления иссле­дований, как идентификация опасностей и зон их действия, разработка и применение защитных средств, контроль их состояния и т.п.

III принцип природоцентризма: «Природа — лучшая форма среды обитания биоты, ее сохранение — необходимое условие существования жизни на земле». Реализация этого принципа означает, что защита природы является второй по важности задачей учения. При этом изучается негативное воздействие промышленных и бытовых отходов, техногенных
аварий, селитебных и промышленных зон на региональные
природные территории и акватории; анализируется воздействие опасных техногенных объектов на природу в межрегиональных, межконтинентальных и глобальных масштабах

Деятельность по реализации второго и третьего принци­пов связана с идентификацией опасностей и зон их дейст­вия, возникающих при применении техники и технологий; с разработкой и применением экобиозных средств; с кон­тролем качества их эксплуатации; с мониторингом опаснос­тей в зоне пребывания людей и в природных зонах, испыты­вающих негативное влияние техносферы. В то же время такие направления исследования и практические разработ­ки, как достижение высокой надежности технических сис­тем и технологий, создание высокопрочных строительных конструкции и т.п., в ноксологии имеют прикладное значе­ние, поскольку они реализуются авторами проектов техни­ческих объектов для достижения таких показателей, как до­пустимые отходы и допустимый техногенный риск

IV принцип возможности создания качественной техно­сферы: «Создание человеком качественной техносферы принципиально возможно и достижимо при соблюдении в ней предельно допустимых уровней воздействия на чело­века и природу». Этот принцип указывает на возможность создания качественной техносферы и определяет пути до­стижения этой цели, основанные на знании допустимых внешних воздействий на человека и природу.

V принцип выбора путей реализации безопасного техносферного пространства: «Безопасное техносферное пространство создается за счет снижения значимости опасностей
и применения защитных мер». При защите от естественных опасностей воздействие на их источники невозможно, а за­щита от антропогенных опасностей достигается только за
счет совершенствования источника опасностей и углубления знаний об опасностях.

VI принцип отрицания абсолютной безопасности гласит: «Абсолютная безопасность человека и целостность природы — недостижимы». Этот принцип справедлив, поскольку, во-первых, на Земле всегда существуют естественные опасности и процессы потребления ресурсов и захоронения отходов, во-вторых, неизбежны антропогенные опасности,
в-третьих, практически неустранимы полностью и техногенные опасности. Отметим, что во второй половине XX в. в СССР были предприняты попытки нарушить этот прин­цип. Среди значительной части ученых и практиков в обла­сти безопасности труда и промышленной безопасности тогда был взят на вооружение лозунг: «От техники безопасности
к безопасной технике», суть которого сводила решение всех проблем безопасности труда к созданию абсолютно надеж­ных техники и технологий. Неправомерность такого подхода очевидна, поскольку:

1) абсолютно безопасной техники не существует. Любая техническая система обладает определенной надежностью и ее безопасность оценивается показателями техногенного риска;

2) техногенный риск полностью устранить нельзя, его можно лишь минимизировать;

3) на любой технический объект всегда оказывается внешнее воздействие, способное в отдельных случаях нарушить его работу;

4) в работе большинства технических систем принимает участие оператор, обладающий способностью принимать иногда ошибочные решения.

Что касается антропогенных опасностей, то их также мож­но лишь минимизировать. Приведем мнение бессменного министра МЧС России С. К. Шойгу: «. более 50% техноген­ных аварий происходит по причине так называемого человеческого фактора. В авиации — вообще 80%, и лишь 20% — это отказ техники, некачественное топливо и метеоусловия».

VII принцип во многом соответствует принципу Ле-Шателье: «Эволюция любой системы идет в направлении сни­жения потенциальной опасности» и гласит: «Рост знаний человека, совершенствование техники и технологии, приме­нение защиты, ослабление социальной напряженности в бу­дущем неизбежно приведут к повышению защищенности человека и природы от опасностей».

Этот принцип указывает на позитивный вектор движе­ния общества к решению проблем удовлетворения потреб­ности человека в безопасности. Путь этот многовариантен и основан, прежде всего, на росте культуры общества в во­просах безопасности жизнедеятельности человека и защи­ты окружающей среды.

В ноксологии помимо приведенных принципов исполь­зуется ряд установившихся понятий. К главным понятиям, прежде всего, относится совокупность систем «человек – техносфера» и «природа — техносфера». Они используются для описания процессов негативного взаимодействия челове­ка (коллектива людей, населения города, региона, страны, пла­неты Земля, далее — человека) с окружающей его техносфе­рой и для описания взаимодействия природы с техносферой.

В современном мире для человека характерны два поляр­ных вида среды обитания — природная (биосфера) и техно­сфера (производственная, селитебная и бытовая). Для описа­ния негативного влияния техносферы на природу используют совокупность систем «природа — техносфера».

Понятие «опасность» — свойство человека и окружаю­щей среды, способность причинять ущерб живой и неживой материи. Опасности техносферы возникают при достиже­нии ее внешними потоками вещества, энергии и (или) ин­формации значений, превышающих способность к их вос­приятию любым объектом защиты без нарушения своей функциональной целостности, т.е. без причинения ущерба.

Применительно к БЖД термин «опасность» можно сформулировать в следующем виде: «Опасность — негатив­ное свойство систем материального мира, приводящее чело­века к потере здоровья или к гибели».

Применительно к ЗОС термин «опасность» можно опре­делить так: «Опасность — негативное свойство систем материального мира, приводящее природу к деградации и разру­шению».

В определении понятия «опасность» формально отсутст­вует указание на необходимость совпадения координат и времени передачи опасных потоков от источника к объек­ту защиты. Но этого и не требуется, так как опасен весь ма­териальный мир, окружающий человека, сообщества людей и т.п. Иными словами, вероятность проявления опасности по отношению к другим материальным объектам существу­ет всегда и везде.

Понятие «источник опасности» — это компоненты био­сферы и техносферы, космическое пространство, социаль­ные и иные системы, из которых приходит опасность. Для каждого источника опасности характерно наличие уровня, зоны и продолжительности действия опасности. Для описа­ния источника опасности с позиций его негативного влияния на человека и природу используют величину материальных отходов (выбросов, сбросов и отбросов), интенсивность энер­гетических излучений и его вероятность воздействия (риск). Понятие «безопасность объекта защиты» — состояние объ­екта защиты, при котором внешнее воздействие на него пото­ков вещества, энергии и информации из окружающей среды не превышает максимально допустимых для объекта значений. Понятие «защита от опасностей» — способы и методы снижения уровня и продолжительности действия опаснос­тей на человека и природу. Принципиально защиту объекта от опасностей реализуют снижением негативного влияния источников опасности (сокращением значения риска и раз­меров опасных зон), его выведением из опасной зоны; при­менением экобиозащитной техники и средств индивидуаль­ной защиты.

Ряд понятий («техносфера», «жизнедеятельность», «среда обитания», «объект защиты», «безопасность жизнедеятельно­сти», «защита окружающей среды», «культура безопасности») уже рассмотрены во введении к данному учебному посо­бию. Другие понятия и термины, используемые в ноксоло­гии, будут представлены ниже.

1.2.Опасность, условия ее возникновения и реализации

Опасность — центральное понятие в ноксологии — инту­итивно понимается всеми, но для достижения состояния бе­зопасности объекта защиты необходимо владеть комплексом логических представлений о ней. Во-первых, следует по­нять, что опасности появились одновременно с возникнове­нием материи и будут существовать вечно. Во-вторых, опас­ности как таковые представляют собой недопустимые для восприятия материальным объектом потоки вещества, энергии и информации.

В принципе обмен потоками в материальном мире — это естественный процесс существования материи. Закон сохра­нения жизни, сформулированный Ю. Н. Куражковским, гласит: «Жизнь может существовать только в процессе дви­жения через живое тело потоков вещества, энергии и ин­формации». Наличие таких потоков характерно и обяза­тельно для существования материи. Основные виды и типы таких потоков приведены ниже.

Потоки в естественной среде:

• солнечное излучение, излучение звезд и планет;

• космические лучи, пыль, астероиды;

• электрическое и магнитное поля Земли;

• круговороты веществ в биосфере в экосистемах, в биогеоценозах;

• потоки, связанные с атмосферными, гидросферными и литосферными явлениями, в том числе и со стихийными;

Потоки в техносфере:

• потоки сырья, энергии;
• потоки продукции отраслей экономики;
• отходы экономики;
• информационные потоки;
• транспортные потоки;
• световые потоки (искусственное освещение);
• потоки при техногенных авариях;
• другие.

Потоки в социальной среде:

• информационные потоки (обучение, государственное управление, международное сотрудничество и т.п.);
• людские потоки (миграции, демографические процессы);
• другие.

Потоки, потребляемые и выделяемые человеком в про­цессе жизнедеятельности:

• потоки кислорода, воды, пищи и иных веществ (в том числе алкоголь, табак, наркотики и т.п.);
• потоки энергии (механической, тепловой, солнечной и др.);
• информационные потоки;
• отходы процесса жизнедеятельности;
• другие.

При оценке влияния потоков необходимо знать, что:

1) действия потоков и систем часто тесно переплетены, т.е. действует принцип «все воздействует на все»;

2) в ряде случаев потоки, столь необходимые для существования жизни, могут превысить допустимые для воспринимающего их элемента материи уровни и тем самым вы­звать в нем необратимые процессы (разрушение, гибель и т.п.). Такие ситуации опасны. Поэтому если потоки не приносят ущерба воспринимающей их материи, то идет естествен­ный процесс и такие потоки принято называть допустимыми. Если потоки наносят ущерб, то их называют недопустимыми или опасными;

3) максимальные значения потоков, при которых ущерб еще не возникает, называют предельно допустимыми. Об­щепринято широкое использование таких понятий, как: ПДК — предельно допустимая концентрация веществ; ПДУ — предельно допустимые уровни энергетического воздействия; ПДВ — предельно допустимые выбросы в атмосферу и т.д.;

4) возникновение опасной ситуации при наличии потоков от источника опасности определяется не только величиной потока, но и свойствами объекта защиты, его способностью воспринимать и переносить воздействующие потоки;

5) опасности реализуются лишь при взаимодействии источника опасности, генерирующего поток воздействия и элемента материи (объекта защиты), воспринимающего этот поток. Опасности проявляют себя только во взаимодействии систем «источник опасности — объект защиты». Отсутствие одной из названных систем теоретически вообще исключает вопрос о защите от опасностей.

Таким образом, для возникновения и реализации опас­ности необходимо соблюдение следующих условий:

• наличие совокупности систем «источник воздействия — объект защиты» и их совпадение по месту и по времени пре­бывания в жизненном пространстве;
• наличие источника опасности, способного создавать значимые потоки вещества, энергии или информации;
• наличие у защищаемого объекта ограничений по вели­чине воздействия потоков.

1.3.Закон толерантности. Опасные и чрезвычайно опасные воздействия

Толерантность — способность организма переносить не­благоприятное влияние того или иного фактора среды. Аме­риканский зоолог В. Шелфорд в начале XX в. сформулировал закон толерантности: «Лимитирующим фактором процве­тания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон меж­ду ними определяет величину выносливости (предел толе­рантности) организма к заданному фактору» (рис. 1.1).

Зона оптимума с точкой комфорта (точка максимума жизненного потенциала) и зоны допустимых значений фак­тора воздействия являются областью нормальной жизнеде­ятельности, а зоны с большими отклонениями фактора от оптимума называются зонами угнетения. Пределы толе­рантности по фактору воздействия совпадают со значения­ми минимума и максимума фактора, за пределами, которых существование организма невозможно (это — зона гибели).

Проиллюстрируем сказанное на примере. В естествен­ных условиях на поверхности Земли температура атмосфер­ного воздуха изменяется от -88 до +60°С, в то время как температура внутренних органов человека за счет терморе­гуляции его организма сохраняется комфортной, близкой к 37°С. Наивысшая температура внутренних органов, кото­рую выдерживает человек, — +43, минимальная — +25°С.

Рис.1.1. Зависимость жизненного потенциала от интенсивности фактора воздействия:

1 — зона оптимума (комфорта); 2 — зона допустимой жизнедеятельности; 3 — зона угнетения; 4 — зона гибели; 5 — зона жизни

Температура воздуха в рабочих и жилых помещениях, на улицах и в природных условиях существенно влияет на состояние организма человека, изменяя его жизненный потен­циал. Установлено, что у человека существует зависимость комфортных температур окружающей среды от категории тяжести выполняемых работ (легкая, средняя, тяжелая), от периода года и некоторых других параметров микрокли­мата. Так, для человека, выполняющего легкую работу, ком­фортная температура (зона I на рис 1.2) летом составляет 23-25 °С, зимой – 22-24 °С; для человека, занимающегося тя­желым физическим трудом, летом – 18-20°С, зимой 16-18°С. На рис. 1.2 показана зависимость жизненного потенциала че­ловека от изменения температуры окружающего его возду­ха при длительном выполнении легких работ.

Отклонения температуры среды от комфортных значений на ± 2-5 °С (зона II) считаются допустимыми, поскольку не оказывают влияние на здоровье человека, а лишь уменьша­ют производительность его деятельности.

Дальнейшие отклонения температуры окружающего воздуха от допустимых значений (зона III) сопровождаются тяжелыми воздействиями на организм человека и ухудше­нием его здоровья (нарушение дыхания, сердечной деятель­ности и др.).

Рис. 1.2. Зависимость жизненного потенциала человека от температуры окружающего воздуха при длительном выполнении легких работ:

I- зона комфорта, t_окр = 21-23 °С; II — зона допустимых температур,

t_окр >17 °С и t_окр 40 °С и t_окр 3 , мг/л, мг/кг.

Энергетические опасности связаны с наличием в жизнен­ном пространстве различных полей (акустических, магнит­ных, электрических и т.п.) и излучений (лазерное, ионизи­рующее и др.), которые обычно характеризуются интенсив­ностью полей и мощностью излучений.

Информационные опасности возникают при поступлении к человеку (обычно к оператору технических систем), избы­точной или ошибочной информации, определяемой в бит/с.

Все опасности по интенсивности воздействия разделяют на опасные и чрезвычайно опасные.

Опасные потоки обычно превышают предельно допусти­мые потоки не более чем в разы. Например, если говорят, что концентрация i-го газа в атмосферном воздухе составля­ет ≤ 10 ПДК, то подразумевают, что это опасная ситуация, угрожающая человеку потерей здоровья, поскольку нахо­дится в зоне его толерантности.

В тех случаях, когда уровни потоков воздействия выше гра­ниц толерантности, ситуацию считают чрезвычайно опасной. Обычно она характерна для аварийных ситуации или зон стихийного бедствия. В этих случаях концентрация примесей или уровни излучений на несколько порядков превышают ПДК или ПДУ и угрожают человеку летальным исходом.

По длительности воздействия опасности классифициру­ют на постоянные, переменные (в том числе периодические) и импульсные. Постоянные (действуют в течение рабочего дня, суток) опасности, как правило, связаны с условиями пребывания человека в производственных или бытовых по­мещениях, с его нахождением в городской среде или в про­мышленной зоне. Переменные опасности характерны для условий реализации циклических процессов: шум в зоне аэ­ропорта или около транспортной магистрали; вибрация от средств транспорта и т.п. Импульсное или кратковременное воздействие опасности характерно для аварийных ситуа­ций, а также при залповых выбросах, например при запуске ракет. Многие стихийные явления, например гроза, сход ла­вины и т.п., также относятся к этой категории опасностей.

По виду зоны воздействия (по месту воздействия) опасно­сти делят на производственные, бытовые и городские, а так­же на зоны ЧС.

По размерам зоны воздействия опасности классифициру­ют на локальные, региональные, межрегиональные и глобальные.

Как правило, бытовые и производственные опасности являются локальными, ограниченными размерами помеще­ния, а такие воздействия, как потепление климата (парни­ковый эффект) или разрушение озонового слоя Земли, яв­ляются глобальными.

Опасности иногда воздействуют одновременно на терри­тории и население двух и более сопредельных государств. В этом случае опасные зоны и опасности становятся межнациональными, а поскольку источники опасности, как правило, расположены только на территории одного из госу­дарств, то возникают ситуации, приводящие к трудностям ликвидации последствий этих воздействий

По степени завершенности процесса воздействия на объ­екты защиты опасности разделяют на потенциальные, ре­альные и реализованные.

Потенциальная опасность представляет угрозу общего характера, не связанную с пространством и временем воз­действия. Например, в выражениях «шум вреден для чело­века» «углеводородные топлива — пожаровзрывоопасны» говорится только о потенциальной опасности для человека шума и горючих веществ.

Наличие потенциальных опасностей находит свое отра­жение в утверждении, что «жизнедеятельность человека по­тенциально опасна».

Реальная опасность всегда связана с конкретной угрозой негативного воздействия на объект защиты (человека, при­роду) Она всегда координирована в пространстве и во време­ни. Например, движущаяся по шоссе автоцистерна с надписью «огнеопасно» представляет собой реальную опасность для человека, находящегося около автодороги. Как только авто­цистерна ушла из зоны пребывания человека, она преврати­лась в источник потенциальной опасности по отношению к этому человеку.

Реализованная опасность — факт воздействия реальной опасности на человека и (или) среду обитания, приведший к потере здоровья или летальному исходу человека, к мате­риальным потерям, разрушению природы. Если взрыв авто­цистерны привел к ее разрушению, гибели людей и (или) возгоранию строений, то это реализованная опасность.

Ситуации, в которых опасности реализуются, принято разделять на происшествия и чрезвычайные происшествия, а последние — на аварии, катастрофы и стихийные бедствия.

Происшествие — событие, состоящее из негативного воз­действия с причинением ущерба людским, природным и (или) материальным ресурсам.

Чрезвычайное происшествие (ЧП) — событие, проис­ходящее обычно кратковременно и обладающее высоким уровнем негативного воздействия на людей, природные и материальные ресурсы. К ЧП относятся крупные аварии, катастрофы и стихийные бедствия.

Авария — чрезвычайное происшествие в технической системе, не сопровождающееся гибелью людей, при котором восстановление технических средств невозможно или экономически нецелесообразно (в соответствии с действу­ющими нормативно-правовыми актами авария — это разру­шение сооружений и (или) технических устройств, неконт­ролируемые взрывы и (или) выбросы опасных веществ).

Катастрофа — чрезвычайное происшествие в техниче­ской системе, сопровождающееся гибелью людей.

Стихийное бедствие — чрезвычайное происшествие, связанное со стихийными явлениями на Земле и приведшее к разрушению биосферы, техносферы, к гибели или потере здоровья людей.

Чрезвычайная ситуация (ЧС) — это обстановка на оп­ределенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за со­бой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окру­жающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Объект защиты, как правило, обладает избирательной спо­собностью к идентификации опасностей органами чувств. Ряд опасных воздействий (вибрация, шум, нагрев, охлаждение и т.д.) человек идентифицирует с помощью органов чувств. Некоторые опасные воздействия, такие как инфразвук, ультразвук, электромагнитные поля и излучения, радиация, не идентифицируются человеком. Все опасности по способности объекта защиты выявлять их органами чувств можно классифицировать на различаемые и неразличаемые.

По виду негативного воздействия опасностей на объект защиты их принято делить на вредные (угнетающие) и трав­моопасные (разрушающие) факторы.

Вредный фактор — негативное воздействие на человека, ко­торое приводит к ухудшению самочувствия или заболеванию.

Травмирующий (травмоопасный) фактор — негативное воздействие на человека, которое приводит к травме или ле­тальному исходу.

Термины «угнетающие» и «разрушающие» применяют для оценки воздействия опасностей на природу. Для техно­сферы используют термин «разрушающие».

По численности лиц, подверженных воздействию опасно­сти, принято выделять индивидуальные, групповые и массовые.

Классификация опасностей по признакам, характеризу­ющим их свойства (I группа) и воздействие на объект защи­ты (II группа), приведена в табл. 1.1.

Классификация опасностей позволяет для каждого кон­кретного случая подробно описать негативное событие и со­ставить «паспорт» опасности, например:

• транспортный шум имеет техногенное происхождение в виде потока энергии с опасной интенсивностью в зонах города или на транспортных магистралях и представляет ре­альную опасность для людей. Шум — это различимая орга­нами слуха опасность, имеющая главным образом вредное действие на человека и группы людей. На природные и тех­ногенные объекты существенного влияния не оказывает;

• акустическое воздействие взрыва, орудийного выстре­ла или пуска ракеты имеет техногенное происхождение в виде потока энергии чрезвычайно высокой интенсивности и кратковременного (импульсного) воздействия, реализуе­мого в локальных зонах. Оценивая взрыв по влиянию на объект защиты, его следует отнести к различаемым и трав­моопасным воздействиям, способным оказывать воздейст­вия от индивидуального до группового.

Паспорт опасности можно представить и в табличной форме (табл. 1.2-1.4).

Паспорт опасности необходим для правильной оценки ее негативного влияния на людей и окружающую среду, а так же для выбора защитных мер, необходимых для устра­нения или локализации воздействия опасности. Работа по таксономии опасностей ведется давно. Так, в рамках произ­водственной среды существует классификатор националь­ного стандарта ГОСТ 12.0.003-74, в рамках окружающей среды — ГОСТ 14.03-2005.

1.5.Количественная оценка и нормирование опасностей

Для количественной оценки (квантификации) опаснос­тей жизненных потоков используют критерии допустимого вредного воздействия потоков (веществ, энергии, информа­ции) и критерии допустимой травмоопасности потоков.

Критерии допустимого вредного воздействия пото­ков. В любой точке жизненного пространства с координата­ми х, у, z массовые, энергетические и информационные по­токи могут оказывать воздействие П. В общем виде это воздействие на объект (человек, природа) определяется его интенсивностью I и длительностью экспозиции τ:

Интенсивность потока определяется по формулам:

где G — масса вещества, г; F — площадь поперечного сече­ния потока, м 2 ; Q — количество энергии, в потоке, Дж; И — количество информации в двоичных знаках.

Основное условие допустимости воздействия потоков в зоне пребывания человека имеет вид

где П — реальный показатель потока; ПДП — предельно до­пустимое значение потока.

Потоки энергии и информации воздействуют на объект защиты непосредственно, поэтому их влияние оценивают величинами I_э и I_и.

При воздействии потоков энергии условие допустимос­ти принимает вид

где I_i — интенсивность i-го потока энергии в жизненном пространстве; ПДУ_i -предельно допустимый уровень ин­тенсивности i-го потока энергии.

Потоки веществ практически всегда воздействуют на че­ловека через изменение концентрации этих веществ в жиз­ненном пространстве. Допустимое количество i-го вещества Gi, которое можно ввести, например, в объем V помещения при условии отсутствия в нем недопустимого загрязнения i-го веществом, определяют по формуле

где ПДК_i — предельно допустимая концентрация i-го вещества в помещении; C_фi — фоновое (начальное) загрязнение помещения i-м веществом.

Зоны пребывания человека в рабочей и бытовой средах считаются допустимыми, если в них соблюдены норматив­ные требования по параметрам микроклимата, освещению, предельно допустимым концентрациям загрязняющих ве­ществ в атмосферном воздухе и предельно допустимым интенсивностям энергетического облучения.

При химическом загрязнении предельным уровнем явля­ется ПДК вредного вещества. ПДК устанавливают отдельно для рабочей зоны и для населенной местности. Последний норматив всегда меньше ПДК рабочей зоны. Такое разли­чие можно объяснить тремя обстоятельствами: во-первых, в рабочей зоне заняты люди физически и профессионально более подготовленные, чем, например, дети и пожилые люди; во-вторых, вредные факторы обычно формируются в рабо­чей зоне и ослабляются с расстоянием при переходе в окру­жающую среду, поэтому объективно их содержание можно снизить в зонах вне производства; в-третьих, действие фак­торов на людей в рабочей зоне продолжается только в тече­ние рабочей смены, а в окружающей среде — круглосуточно, поэтому суммарные дозы вредного воздействия в окружаю­щей среде также могут быть значительными. Аналогичная схема двойного нормирования применяется и для оценки энергетических воздействий.

Рассмотрим некоторые примеры нормирования допус­тимых воздействий на человека. Для реализации допусти­мых условий деятельности нормативами по параметрам ми­кроклимата установлены значения температуры воздуха в помещении, его влажности и подвижности (табл. 1.5). В случае аномальных климатических условий (например, жары) уместно говорить об ограничении времени пребыва­ния работников на рабочих местах при превышении пре­дельно допустимых температур в рабочий день (смену).

В качестве критериев освещения установлены норматив­ные требования к естественному и искусственному освеще­нию помещений (табл. 1.6).

Применительно к загрязнению компонентов среды оби­тания различными веществами условие допустимости воз­действия имеет вид

* КЕО — коэффициент естественной освещенности.

где C_i — концентрация i-го вещества в жизненном простран­стве; ПДК_i — предельно допустимая концентрация i-го ве­щества в этом пространстве.

Нормирование химического загрязнения атмосферы. В воз­духе рабочей зоны содержание вредных веществ (ПДК_р.з) не должно превышать концентраций, установленных ГОСТ 12.1.005-88 и другими нормативами. На территории про­мышленных объектов допустимое содержание вредных ве­ществ не должно превышать 0,3 ПДК_р.з.

Для оценки качества атмосферного воздуха в населен­ных пунктах регламентированы два вида допустимых кон­центраций: максимально разовая (ПДК_мр) и среднесуточ­ная (ПДК_сс), при этом концентрация каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы не должна превы­шать максимально разовой предельно допустимой концент­рации, т.е. С ПДК_мр, если ее экспозиция не более 20 мин. Если время воздействия вредного вещества превышает 20 мин, то необходимо соблюдать С ПДК_сс.

Значения ПДК некоторых веществ приведены в табл. 1.7.

Нормирование химического загрязнения почв осуществля­ется по предельно допустимым концентрациям. ПДК_п — это концентрация химического вещества (мг) в пахотном слое почвы (кг), которая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся

* Приведены две величины: в числителе дана максимальная, а в знаме­нателе — среднесменная ПДК.

** При длительности работы не более 1 ч в атмосфере, содержащей ок­сид углерода, его концентрация может достигать 50 мг/м 3 ; при длительно­сти работы не более 30 мин — до 100 мг/м 3 ; 15 мин — 200 мг/м 3 . Повтор­ные работы при условии повышенного содержания оксида углерода в рабочей зоне могут производиться с перерывом не менее 2 ч. с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочища­ющую способность почвы.

Различают четыре разновидности ПДК_п (табл. 1.8) в за­висимости от пути миграции химических веществ в сопре­дельные среды: ТВ — транслокационный показатель, харак­теризующий переход химического вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений; МА — миграционный воздушный показатель, характеризу­ющий переход химического вещества их почвы в атмосфе­ру; МБ — миграционный водный показатель, характеризу­ющий переход химического вещества из почвы в подземные грунтовые воды и водные источники; ОС — общесанитар­ный показатель, характеризующий влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и микро­биоценоз.

Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест проводится по методическим указаниям МУ 2.1.7.1287-03. Для оценки содержания вредных веществ в почве проводят отбор проб на участке площадью 25 м 2 в 3-5 точках по диа­гонали с глубины 0,25 м.

Говоря о нормировании качества воды необходимо, преж­де всего, определиться с ее назначением (видом): питьевая (хозяйственно-бытовая, технологическая), сточная, оборот­ная.

Питьевая вода (в соответствии с СанПиН 2.1.4.559-96) должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь бла­гоприятные органолептические свойства. Безопасность пи­тьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, таким как термотолерантные колиформные бактерии, колифаги, цисты лямблий и др.

Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по:

1) обобщенным показателям и содержанию вредных хи­мических веществ, наиболее часто встречающихся в природ­ных водах на территории РФ, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение, примеры которых приведены в табл. 1.9;

2) содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения, примеры которых приведены в табл. 1.10.

Радиационная безопасность питьевой воды определяет­ся ее соответствием нормативам по показателям общей α и β-активности (Бк/л) (табл.1.11).

Сточные воды (производственные, бытовые, поверхностные) являются основными источниками загрязнения водоемов. При сбросе сточных вод в гидросферу необходимо рассчитать их допустимый состав, используя Правила охраны поверхностных вод. Правила устанавливают состав и свойст­ва воды (запах, привкус, водородный показатель, температура и др.) водоемов в зависимости от его назначения хозяйствен­но-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования устанавливаются ГН 2.1.5.1315-03.

При определении качества оборотной воды также необхо­димо руководствоваться ее дальнейшим назначением (тех­нологическая, хозяйственная и др.).

Нормируемые параметры шума определены ГОСТ 12.1.003-83 с дополнениями 1989 г. и СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилой застройки». Документы классифицируют шумы по спектру на широко­полосные и тональные, а по временным характеристикам — на постоянные и непостоянные. Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления(дВ) в девяти октавных полосах частот (табл. 1.12) в зависи­мости от вида производственной деятельности. Для ориен­тировочной оценки в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах допускается при­нимать уровень звука (дБА), определяемый по шкале А шумомера.

Нормируемой характеристикой непостоянного шума яв­ляется эквивалентный по энергии уровень звука. Допусти­мые значения эквивалентных уровней непостоянных шу­мов также приведены в табл. 1.12.

Для тонального и импульсного шума допустимый уро­вень должен быть на 5 дБА меньше значений, указанных в табл. 1.12.

Эквивалентный по энергии уровень звука определяется по формуле

где τ_{i —} относительное время воздействия шума класса L_i, % времени измерения; L_i — уровень звука класса i, дБ; п — число классов.

Нормативные требования по защите от вибраций уста­новлены ГОСТ 12.1.012-2004 «ССБТ. Вибрационная безо­пасность. Общие требования» и СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация в помещениях жилых и об­щественных зданий». При гигиенической оценке вибраций основными нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости ν или их логариф­мические уровни L_ν. Допустимые значения L_ν представлены в табл. 1.13.

Предельно допустимые величины нормируемых параме­тров вибрации рабочих мест даны для длительности вибра­ционного воздействия 480 мин (8 ч).

В случае непостоянных вибраций пользуются эквива­лентным по энергии корректированным уровнем, являю­щимся одночисловой характеристикой непостоянной виб­рации. Он рассчитывается путем усреднения фактических уровней с учетом времени действия каждого по формуле

При длительном воздействии на человека допустимые уровни в виде ПДК и ПДУ требуют коррекции. При корот­кой экспозиции допустимыми являются более высокие уров­ни вредностей, а при длительной экспозиции они должны снижаться (рис. 1.4).

Так, например, сроки развития периферических расст­ройств зависят не только от уровня, сколько от дозы вибрации в течение рабочей смены. Преимущественное значение име­ет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У формовщиков, бу­рильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8-10 лет работы. Обслуживание инструмента ударного действия (клепка, обрубка), генерирующего вибрацию среднечастотного диапазона (30-125 Гц), приводит к развитию сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений через 12-15 лет. Определенным регулятором дозового воз­действия вредностей является соблюдение регламента ра­боты: чередование работы с перерывами на отдых.

Учет времени воздействия опасностей на величину их допустимых воздействий применяется и при нормировании ЭМИ.

Так, в диапазоне частот 300 мГц — 300 гГц величину пре­дельно допустимого энергетического воздействия электро­магнитного излучения на человека определяют по формуле

где ППЭ_доп — предельно допустимое значение плотности потока энергии, Вт*ч/м 2 ; k — коэффициент ослабления би­ологической эффективности (k = 1 для всех случаев, k = 10

для облучения от вращающихся антенн, k = 12,5 для локаль­ного облучения кистей рук); ЭЭ_доп — предельно допустимая энергетическая экспозиция, равная 2 ВВт*ч/м 2 ; τ — время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч.

Во всех случаях максимальное значение ППЭ_доп не долж­но превышать 10, а при локальном облучении — 50 Вт/м 2 .

Применительно к условиям загрязнения производствен­ной и окружающей среды электромагнитными излучениями радиочастотного диапазона действуют СанПиН 2.2.4.1191 — 03, СанПиН 2.1.8./2.2.4.1383-03 и ГОСТ 12.1.006-84.

Критерии допустимого воздействия установлены и для случаев возникновения других опасностей: для инфразвука и ультразвука, для лазерного, инфракрасного, ультрафио­летового и радиационного излучений, для случаев загрязне­ния продуктов питания и т.д. Конкретные значения ПДК и ПДУ установлены санитарными нормами.

Критерии допустимой травмоопасности потоков. Вероятность воздействия травмоопасных потоков на людей оценивают величинами риска принудительной потери жиз­ни. Это происходит в тех случаях, когда потоки масс и/или энергий от источника негативного воздействия в жизнен­ном пространстве нарастают стремительно и достигают чрезмерно опасных значений (например, при авариях). Ве­роятность такого негативного воздействия обычно связана с возникновением чрезвычайных происшествий (событий) природного и/или техногенного характера. Для ее оценки используется понятие риска.

Риск – вероятность реализации негативного воздейст­вия за определенный период времени (например, за год). Риск оценивают на основе статистических данных или тео­ретических исследований. При использовании статистичес­ких данных величину риска определяют по формуле

где R — риск; N_чс — число чрезвычайных событий в год; N_o — общее число событий в год.

Для оценки вероятности реализации чрезвычайно опас­ных негативных воздействий на людей принимают во вни­мание следующие виды риска:

1) индивидуальный риск (R_и), когда объектом защиты является человек;

2) социальный риск (R_c), когда объектом защиты явля­ется группа людей.

Индивидуальный риск обусловлен вероятностью реали­зации опасностей с воздействием на человека в конкретных ситуациях. Его определяют по формуле

где Т — численность погибших (пострадавших) за год от оп­ределенного фактора или от их совокупного воздействия, например при работе шахтером, испытателем и т.п.; С — численность людей, подверженных воздействию этих фак­торов за год.

Причины возникновения индивидуального риска много­численны и разнообразны. Некоторые значения индивиду­ального риска приведены в табл. 1.14, где величина риска отнесена к периоду времени в один год.

Распределение индивидуального риска R_и в пространст­ве около источника обычно неравномерно. В зоне, прилега­ющей непосредственно к источнику опасности, он равен ве­личине техногенного риска R_T источника, а затем убывает, но мере удаления от источника опасности. Характерное из­менение индивидуального риска гибели человека в зоне воздействия при выбросе АХОВ показано на рис. 1.5.

Социальный риск характеризует негативное воздействие чрезвычайных опасностей на группы людей. Обычно его оценивают по формуле

где ΔP — численность погибших от ЧП одного вида в год; Р — средняя численность лиц, проживающих или работаю­щих на данной территории, подверженной влиянию ЧП.

Отметим, что в соответствии с положением о классифи­кации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера тяжесть последствий оценивается как локальная, если пострадало не более 10 человек и зона ее воздействия не выходит за пределы территории объекта производствен­ного или социального назначения.

К источникам и факторам социального риска прежде всего относятся:

• особо опасные объекты, технические средства, склон­ные к возникновению аварий;

• урбанизированные территории с неустойчивой ситуацией;
• эпидемии;
• стихийные бедствия.

Социальный риск R_c в зоне расположения опасного объ­екта зависит от величины техногенного риска объекта R_Т и показателей количественного распределения людей, нахо­дящихся в зоне риска. Местами скопления людей обычно являются производственные и учебные помещения, учреж­дения, зоны отдыха и т.п.

Характерное изменение величины социального риска в за­висимости от численности людей, подверженных его воз­действию, показано на рис. 1.6.

Для оценки воздействия ЧП на природу используют по­нятие экологического риска (R_э). Его оценивают как отношение численности разрушенных природных объектов к об­щей численности объектов на рассматриваемой территории в течение года. Экологический риск определяется по фор­муле

где ΔО — численность разрушенных природных объектов из их общего числа О в пределах рассматриваемого региона.

Иногда экологический риск оценивают отношением площади разрушенных территорий (ΔS) к общей площади (S) региона, т.е.

Источниками и факторами экологического риска в основ­ном могут быть:

• техногенное влияние на окружающую природную среду;
• стихийные явления — землетрясение, наводнение, ураган, засуха и т.п.

Концепция приемлемого риска. Введение в рассмотре­ние понятия о предельно допустимых (приемлемых) рисках отражает современный подход к оценке меры травмоопасности. Общество отвергло концепцию «абсолютной безо­пасности» и пришло к концепции приемлемого для челове­ка «допустимого риска». При реализации этой концепции важнейшей задачей является установление верхней грани­цы допустимого риска. На практике ее рационально нахо­дить на основе статистических данных.

Ключевым значением при установлении допустимого риска явилась величина, предложенная британским исследо­вателем Ф. Р. Фармером в 1967 г. Смысл его предложения заключался в установлении величины допустимого риска, равным риску выхода радиоактивной утечки в атмосферу из ядерного реактора в год.

Современные представления об уровнях приемлемого индивидуального риска говорят о следующем:

1) нижнюю зону, где значение вероятности смерти находится в пределах менее 10 -6 , представляют маловероятные события. Эту зону принято называть зоной приемлемого
риска. По принятой в настоящее время концепции допустимое для населения значение индивидуального риска от любой формы деятельности не должно превышать величину
10 -6 смертей на одного человека в год. Эта величина реализуется обычно при стихийных природных явлениях, избавиться от которых мы не можем и вынуждены принимать
их как условия своего существования на Земле. Одновременно статистика показывает также, что индивидуальный риск летального исхода при эксплуатации многих техниче­ских систем также существует на уровне 10 -7 ;

2) в верхней зоне при вероятности более 10 -3 сосредоточены наиболее вероятные естественные причины, по которым погибает подавляющее большинство людей. Поэтому
добавление в нашу жизнь техногенных и антропогенных факторов опасностей с вероятностью более 10 -3 существенно увеличивает вероятность смерти людей от внешних причин. Эта зона рассматривается обществом как зона неприемлемого риска;

3) в зону индивидуального риска смерти человека от 10 -3 до 10 -6 входят многочисленные, весьма распространенные виды деятельности и события. Ее называют переходной зоной от недопустимого риска (> 10 -3 ) к зоне приемлемого риска ( -6 ).

В последние годы в мировой практике концепция приемлемого риска находит все более широкое применение. Тео­ретические попытки количественной оценки приемлемого риска предприняты во Франции, Дании, Нидерландах, Рос­сии и других странах. В Великобритании принят допусти­мым риск серьезных аварий, равный 10 -4 , в Нидерландах приемлемый индивидуальный риск смерти принят равным 10 -6 ч/год.

1.6. Идентификация опасностей техногенных источников

Современные источники техногенных опасностей долж­ны обладать:

• минимальным спектром и уровнем вредного воздействия на работающих, селитебные зоны техносферы и природу;
• минимальным техногенным риском, обеспечивая тем самым минимизацию индивидуального, социального и экологического рисков в зонах своего влияния.

Оценка опасностей техногенных источников выполняет­ся на этапах их проектирования (модернизации) и при экс­плуатации. Процедуру оценки числа и уровня опасностей на этапе проектирования принято называть идентификаци­ей опасностей.

Идентификация опасных воздействий предусматривает выявление номенклатуры опасных потоков и расчет парамет­ров их воздействия на работающих, население и природу.

При воздействии потоков вещества вычисляют:

• массы выбросов, сбросов и отбросов веществ, поступа­ющих в помещения, промышленную зону и в окружающую среду;
• концентрации веществ в загрязненных ими зонах;
• размеры и конфигурацию загрязненных зон.

При воздействии потоков энергий определяют мощ­ность и интенсивности потоков в зонах их влияния. Кроме указанных параметров учитываются и временные показатели процесса негативного влияния опасных зон, создавае­мых источником опасности.

Идентификация опасностей в зонах пребывания людей — многофакторная задача. Некоторые упрощенные подходы к ее реализации рассмотрены ниже.

Идентификация выбросов в атмосферный воздух.

Выбросы технологических процессов и технических систем при их работе в штатных режимах состоят из:

• веществ, выбрасываемых в атмосферу;
• веществ, поступающих в рабочее помещение;

• утечек рабочих сред из технических систем при нару­шении их герметичности, как в помещение, так и на промышленные площадки.

Масса выбросов М, возникающих при проведении технологических процессов, обычно рассчитывается по формуле

где m_уд — удельное выделение загрязняющего вещества на единицу характерного показателя П производственного процесса (для расчета выбросов из плавильных агрегатов П — производительность плавильного агрегата, т/ч; для расчета выбросов при электродуговой сварке П — расход электродов, кг/ч; для расчета выбросов при резке металлов П -произведение длины реза на толщину разрезаемого металла, м 2 /ч; при окраске П — расход лакокрасочных материалов, кг/ч); k — поправочный коэффициент для учета особенностей технологического процесса; ŋ — эффективность средств очистки выбросов в долях единицы. При их отсутствии ŋ = 0.

Удельные выделения загрязняющих веществ (кг/т) при планке чугуна в открытых чугунолитейных вагранках и эле­ктродуговых печах производительностью до 7 т/ч приведе­ны и табл. 1.15.

Для процесса ручной дуговой сварки сталей электродами с покрытием т_уд на кг электродов составляют: 40 г пыли, 2 г фтороводорода, 1,5 г оксидов углерода и азота.

Обычно системы отвода загрязнений в техносферу oт мест их образования удаляют из цеха до 97% вредных веществ, т.е. 3% веществ все же поступают в помещение цеха.

При эксплуатации систем с повышенным давлением возможны утечки газов, паров и жидкостей через уплотнение разъемных соединений, трубопроводов, затворы трубопроводной арматуры (клапаны, вентили и др.). Утечки газов Q_г, (см 3 /мин) через затворы определяются по формуле

где k — коэффициент, зависящий от класса герметичности, k = 1-10; п — коэффициент, зависящий от вида арматуры (для вентилей п = 75 • 10 -4 ; для затворов п = 2,6 • 10 -3 ); pi — давление среды в трубопроводе, мПа; D_y — диаметр услов­ного прохода, мм. Объемы утечек газов значительно превы­шают утечки жидкостей Q_ж, обычно (Q_г 3 .

При сжигании топлива (уголь, мазут, природный газ) в котлах ТЭС образуются нетоксичные диоксид углерода и водяной пар. Кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы и азота, летучая зола. Для ТЭС мощностью 1000 мВт харак­терны выбросы углекислого газа — 560; паров воды — 105; диоксида серы — 14; оксидов азота — 4 и золы 0,85 т/ч при условии, что эффективность очистки дымовых газов от ле­тучей золы составляет 0,99. Вблизи ТЭС, выбрасывающих такое количество загрязнителей, образуются зоны с повы­шенными по сравнению с допустимыми концентрациями вредных веществ протяженностью до пяти км и более.

Для определения загрязнения атмосферного воздуха вы­бросами от точечного источника (например, от трубы ТЭС) используют методику ОНД-86.

Величина максимальной приземной концентрации за­грязняющего вещества (С_м, мг/м 3 ) при выбросе нагретой га­зовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем определяется по формуле

где А — коэффициент, зависящий от температурной страти­фикации атмосферы (определяет условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе); М — масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; F— безразмер­ный коэффициент, учитывающий скорость оседания частиц загрязняющих веществ в атмосферном воздухе; т, п — безмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; ŋ — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае равнинной местности равен 1; Н — высота источника выброса над уровнем земли, м; ΔТ — разность, между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси (Т_г) и температурой окружающего атмосферного воз­духа (Т_в), °С; V — расход выбрасываемой газовоздушной смеси, м 3 /с, определяемый по формуле

где D — диаметр устья источника выброса, м; ω₀ — средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагопри­ятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе макси­мальна, принимается равным:

250 — для районов Средней Азии южнее 40° с. ш., Буря­тии и Читинской области;

200 — для европейской территории России и для районов южнее 50° с. ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Республики Молдовы, для среднеазиатских госу­дарств СНГ, Казахстана, Дальнего Востока и остальной тер­ритории Сибири;

180 — для европейской территории России и Урала от 50 до 52° с. ш., за исключением попадающих в эту зону пере­численных выше районов и Украины;

160 — для европейской территории России и Урала севернее 52° с. ш. (за исключением центра европейской терри­тории России), а также для Белоруссии, Украины;

140 — для Московской, Тульской, Рязанской, Владимир­ской, Калужской, Ивановской областей.

Значения мощности выброса М (г/с) при проектирова­нии предприятий определяются расчетом в технологичес­кой части проекта.

При определении значения ΔТ (°C) принимается темпе­ратура окружающего атмосферного воздуха Т_в, равная сред­ней максимальной температуре наружного воздуха наибо­лее жаркого месяца года, а температура выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т_г — по параметрам тех­нологического процесса.

Концентрация примеси в приземном слое атмосферы по оси факела выброса на разных расстояниях от источника распределяется следующим образом (рис. 1.7).

Вблизи источника выброса концентрация примеси мала (А — зона неорганизованного загрязнения), а затем она уве­личивается, достигая максимума на некотором расстоянии от трубы, и снижается. Это происходит в трех зонах: зоне пере­броса факела (Б), зоне задымления (В) — зоне максималь­ного содержания загрязняющих веществ и зоне постепенно­го снижения уровня загрязнения (Г). Зону задымления можно выделить как участок, на котором С >0,5С_м.

Совпадение зоны задымления с местами расположения объектов, требующих повышенной чистоты воздуха, недо­пустимо.

Наибольшего значения концентрация обычно достигает на расстоянии от 10 до 40 высот труб в случае нагретых вы­бросов и на расстоянии 5-10 высот труб в случае холодных выбросов. Так, при высоте труб от 100 до 250 м расстояние от точки выброса (от трубы) до точки максимума концент­рации в зоне задымления при нагретых выбросах составля­ет 1-2,5 км, а при холодных — 0,5 км.

Автомобильный транспорт при сжигании бензина или дизельного топлива выбрасывает отработавшие газы, состоящие из нетоксичных паров воды, диоксида углерода, азота, кислорода и водорода, а также из токсичных веществ: оксида углерода, оксидов азота, углеводородов, альдегидов, сажи, бенз(а)пирена и др. Состав отработавших газов ДВС зависит от режима работы двигателя.

Отработавшие газы ДВС в городах являются основными загрязнителями атмосферного воздуха. Согласно данным исследований концентрации оксида углерода СО, мг/м 3 , в воздухе автомагистралей (на краю проезжей части) можно рассчитать по формуле

где N — интенсивность движения автомобилей, авт./ч.

Для транспортных магистралей характерны концентра­ции токсичных веществ, мг/м 3 , в атмосферном воздухе, представленные в табл. 1.16.

Концентрации оксида углерода и других токсичных ком­понентов отработавших газов автомобильных двигателей достигают наибольших значений на перекрестках. В этом случае

где С_со(пер) — концентрация СО на перекрестке; С_со — то же на главной магистрали с интенсивностью движения; N₁, N₂ — интенсивность движения на второстепенной магистрали.

В реальных производственных городских, региональных и тому подобных условиях атмосферный воздух практически всегда оказывается одновременно загрязненным несколькими веществами.

Совместное негативное влияние загрязняющих веществ на воздух городов и промышленных зон оценивают индексом загрязнения атмосферы (ИЗА). Для каждого i-го вещества

где k — коэффициент, равный 1,7 — для веществ I класса; 1,3 — для веществ II класса; 0,1 — для веществ III класса и 0,9 — для веществ IV класса; C_i — текущая концентрация i-го вещества в атмосфере; ПДК_i — предельно допустимая среднесуточная концентрация i-го вещества.

Интегральную оценку загрязненности атмосферы в городах обычно ведут по пяти наиболее опасным веществам, для чего рассчитывают значение ИЗА по формуле

Допустимые значения ИЗА₅ 7. В 2002 г. в России 38 городов имели показатель ИЗА₅ > 14. Данные наблюдений за 2008 г. показывают, что уровень загрязнения атмосферы ос­тается высоким. В 67% городов (136 городов), где проводят­ся наблюдения, степень загрязнения воздуха очень высокая и высокая и в 19% городов — низкая (рис. 1.8).

Идентификация энергетических воздействий. При идентификации энергетических воздействий следует исхо­дить из условия, что наибольшая интенсивность потока энергии всегда отмечается непосредственно около источни­ка. Интенсивность потока энергии в среде обитания умень­шается обратно пропорционально площади, на которую распределяется энергия, т.е. величине r 2 , где r — расстояние от источника излучения до рассматриваемой (расчетной) точки в среде обитания. Если источник, излучающий энер­гию, находится на земной поверхности, то излучение идет в полусферическое пространство (S — 2πr 2 ), если же источ­ник, излучающий энергию, находится над земной поверхностью или под ней, то излучение идет в сферическое пространство (S — 4 πr 2 ).

Расчет амплитуд вертикальных (горизонтальных) коле­баний и грунта при вертикальных (горизонтальных) вибрациях фундамента машин с динамическими нагрузками производят по формуле

где A_r — амплитуда колебаний грунта в точках, расположен­ных па расстоянии r от оси фундамента, являющегося источником волн в грунте; А₀ — амплитуда свободных или вынужденных колебаний фундамента при r =r₀, r₀ = — приведенный радиус подошвы фундамента площадью F; . Частоту волн, распространяющихся в грунте, при­нимают равной частоте колебаний фундамента.

Протяженность зоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грунте, которая, как правило, составляет 1 дБ/м (в водонасыщенных грунтах она несколько выше). Чаще всего на расстоянии 50-60 м от магистралей рельсового транспорта вибрации затухают. Зоны действия вибраций возле строительных площадок, кузнечнопрессовых цехов, оснащенных молотами с облегченными фунда­ментами, значительно больше, они могут иметь радиус до 150-200 м. Значительные вибрации в жилых зданиях могут создавать расположенные в них технические устройства (насосы, лифты и т.п.), а также трассы метрополитена неглубокого залегания.

Интенсивность звука (Вт/м 2 ) в расчетной точке окружа­ющей среды при излучении шума источником со звуковой мощностью Р (Вт) рассчитывают по формуле

где Ф — фактор направленности излучения шума; S — пло­щадь, на которую распределяется звуковая энергия, м 2 ; k — коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счет затухания в воз­духе и на различных препятствиях; k = 1 при отсутствии препятствий и при расстояниях до 50 м.

Значительные уровни звука и зоны воздействия шума возникают при эксплуатации средств транспорта (табл. 1.17).

Шумовая характеристика железнодорожного транспор­та оценивается величиной уровня звука I_экв (дБА), опреде­ляемой по формуле

где V — скорость состава, м/с; Vo = 1 м/с.

Электромагнитное поле (ЭМП) несет энергию, опреде­ляемую плотностью потока энергии I, Вт/м 2 . При излуче­нии сферических электромагнитных волн плотность потока энергии в зависимости от расстояния от источника опреде­ляется по формуле

где Р — мощность источника, Вт; r — расстояние от источни­ка электромагнитного поля до расчетной точки, м.

Формула справедлива при условии, что r λ2π, где λ — длина волны электромагнитного излучения, м. Длина вол­ны связана с частотой f, Гц, соотношением λf = с, где с — скорость распространения электромагнитных волн, м/с.

Опасные зоны источников ЭМП и излучений составляют:

1) для линий электропередачи (ЛЭП) с частотой 0 и 50 Гц в зависимости от напряжения:

2) для электрифицированных железных дорог при на­пряжении 10—20 кВ защитная зона составляет соответственно 10 и 20 м;

3) для источников радиочастот СВЧ (f = 3·10 8 3·10 11 Гц) защитная зона составляет 300 м.

Идентификация травмоопасных воздействий. Идентификация травмоопасных воздействий предусматривает, прежде всего, оценку техногенного риска опасных производственных объектов (ОПО) при авариях.

Для идентификации опасных объектов в России используют следующие нормативные документы:

1) Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов РД 03.418-01;

2) Методику прогнозирования масштабов загрязнения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте 17(52.04.253-90;

3) Положение о порядке оформления деклараций промышленной безопасности и перечень сведений, содержащихся в ней РД 03.315-99.

Основной подход к оценке техногенного риска ОПО, как правило, опирается на статистику аварий или на вероятный анализ: построение и расчет «деревьев событий» и «деревьев отказов». С помощью первых можно предсказать, во что может вылиться тот или иной отказ техники, а с помощью вторых — проследить все причины, которые способны его вызвать.

По анализу вероятности рассчитывают риск реализации каждого отказа, а в итоге — общую вероятность (риск) ава­рии на ОПО. Построить дерево отказов можно в соответствии с рекомендациями РД 03.418-01.

Количественно анализ опасностей технических систем на основе оценки вероятности возникновения нештатных ситуаций упрощенно можно оценить с помощью формулы

где λ — интенсивность отказов, 1/ч; τ — время эксплуатации.

Для некоторых технических систем интенсивность отка­зов приведена ниже:

При построении полей суммарного техногенного риска R_Σ от воздействия нескольких технических средств в зонах защиты следует использовать соотношение

где R_Ti — величина техногенного риска i-го источника в точ­ке селитебной зоны с координатами х и у; п — число источ­ников техногенной опасности, одновременно оказывающих опасное влияние в этой точке пространства.

Максимальное значение индивидуального риска (R_и) для человека в конкретной зоне его пребывания определя­ется суммированием величины естественного риска (R_ест) в этой зоне с величиной индивидуального риска, возникаю­щего от действия всех техногенных источников в этой зоне пребывания R_ΣT, по формуле

Условие отсутствия травмоопасности описывается фор­мулой

где R_{и доп} — допустимый (приемлемый) индивидуальный риск.

Приведенное выше соотношение для определения R_и справедливо при одновременно происходящих естественно-техногенных событиях.

При оценке негативного влияния ЧП необходимо пони­мать, что аварии и стихийные явления, характеризуемые на их первой стадии значениями риска, в дальнейшем могут со­здавать в жизненном пространстве чрезвычайные ситуации. Состояние опасностей на таких территориях и акваториях описывают величиной вредных факторов — концентрация­ми вредных веществ и значениями уровней интенсивности потоков энергии, обычно представленных в безразмерных единицах, кратных ПДК или ПДУ. Примером развития по­добных событий является авария на ЧАЭС.

Полученные значения потенциального техногенного ри­ска R_T позволяют определить социальный риск R_c по фор­муле

где φ(х, у) — плотность распределения людей на элементе территории dS; S — площадь территории, на которую рас­пространяется условие R_и > R_{и доп}.

Следует отметить, что принятые в РД 03.418-01 реко­мендации по учету исходных данных не являются достаточ­но полными, поэтому и результаты анализа требуют определенного уточнения. На конечный результат определения риска влияют плотность жилой застройки (школ, больниц, кинотеатров, транспортных развязок и т.п.), а также способы использования опасного вещества в технологическом процессе, поэтому расчетные уровни индивидуального рис­ки ОХО могут существенного изменяться. Как правило, многие объекты, отнесенные ранее к неопасным, меняют свой статус.

Так, например, расчеты показывают, что, в Москве общее количество объектов повышенной опасности (создающих уровень индивидуального риска выше 10 -4 ) составляет 19 (в их число входят хладокомбинаты, водопроводные стан­ции, базы сжигания газа, мясокомбинаты, химические пред­приятия), а количество предприятий умеренного риска (10 -4 -10 -6 ) — 53 (многие промышленные предприятия, пи­щевые комбинаты, холодильники и т.п.). Малоопасными (риск менее 10 -6 ) являются 69 объектов (ТЭЦ, машиност­роительные и приборостроительные предприятия, типогра­фии и т.п.).

Эти обстоятельства весьма важны при оценке влияния ОПО на население. Если их учесть, то можно определить расчетные расстояния, на которых возможно нанесение ущерба здоровью населения при хранении предельно допустимых количеств веществ на ОПО (табл. 1.18).

Некоторые данные о реальной удаленности ОПО от населенных районов приведены ниже:

Определенные шаги по учету влияния запасов веществ на уровень опасности объекта уже сделаны. В соответствии с последними нормативными документами величина пре­дельного количества вещества может быть уменьшена (вплоть до 0,1 от предельного), если расстояние от объекта до селитебной зоны или зон большого скопления людей со­ставляет менее 500 м.

При оценке опасности проживания населения в конкретной зоне необходимо учитывать факты взаимного влияния ОПО. Даже если риск одновременного негативного воздействия отдельных объектов является маловероятным, необходимо учитывать их возможное совместное негативное влияние, особенно для условий расположения объектов в плотной жилой застройке. При этом следует учитывать, что радиусы зон поражения при авариях (по РД 52.04.253-90) весьма значительны (табл. 1.19).

1.7. Поле опасностей

Современный мир опасностей (ноксосфера) обширен и весьма значителен. Как правило, в производственных, го­родских или бытовых условиях на человека воздействует одновременно несколько негативных факторов. Комплекс факторов, одновременно действующих на конкретный объект защиты, зависит от текущего состояния совокупности источников опасности около объекта. Совокупность источников образует около защищаемого объекта так называемое поле опасностей.

Поле опасностей, действующих на объект защиты, можно представить в виде совокупности факторов первого, второго, третьего и иных кругов, расположенных вокруг защища­емого объекта. Считается, что основное влияние на объект защиты (человека) оказывают факторы первого круга. Факторы второго круга влияют в основном на другие объекты защиты (здания и сооружения, промышленные территории и т.п.). Опасности третьего круга оказывают всеобщее влияние на население регионов и крупных городов, континентов и все население Земли. Опасности второго и третьего круга опосредовано могут воздействовать на каждого человека, усиливая влияние первого круга опасностей.

Характерное строение причинно-следственного поля опасностей, действующих на человека в современной техносфере, показано на рис 1.10.

В состав первого круга опасностей, непосредственно действующих на человека, входят:

• опасности, связанные с климатическими и погодными изменениями в атмосфере и гидросфере;
• опасности, возникающие из-за отсутствия нормативных условий деятельности, — по освещенности, по содержанию вредных примесей, по электромагнитному и радиационному излучениям и т.п.;
• опасности, возникающие в селитебных зонах и на объектах экономики при реализации технологических процессов и эксплуатации технических средств, как за счет несовершенства техники, так и за счет ее нерегламентированного использования операторами технических систем и населе­нием в быту;
• чрезвычайные опасности, возникающие при стихийных явлениях и техногенных авариях, в селитебных зонах и на объектах экономики;
• опасности, возникающие из-за недостаточной подготовки работающих и населения по безопасности жизнедея­тельности.

Основные причины возникновения опасностей второго круга обусловлены наличием и нерациональным обращением отходов производства и быта; чрезвычайными ситуациями, возникающими при стихийных явлениях и техногенных авариях, в селитебных зонах и на объектах экономики; недостаточным вниманием руководителей производства к вопросам безопасности проведения работ и т.п. Это создает условия для неправильной организации рабочих мест, на­рушения условий труда, загрязнения воды, продуктов пита­ния и т.п.

Опасности третьего круга не всегда выражены достаточно четко. Однако некоторый их перечень может быть сфор­мирован. К ним, прежде всего, следует отнести отсутст­вие необходимых знаний и навыков у разработчиков при проектировании технологических процессов, технических систем, зданий и сооружений; отсутствие эффективной государственной системы руководства вопросами безопасности и масштабах отрасли экономики или всей страны; недостаточное развитие системы подготовки научных и руково­дящих кадров в области БЖД и ЗОС.

Разделение ноксосферы на отдельные круги опасностей является достаточно условным, но весьма важным при анализе причин негативного влияния опасностей на людей. Нужно руководствоваться следующим: пренебрежение требовани­ем безопасности в первом круге опасностей сопровождается, как правило, травмами, отравлениями или заболеваниями человека или небольших групп людей; пренебрежение требованиями безопасности во втором круге опасностей, как правило, отдаляет по времени негативные последствия, но увеличивает масштабы их воздействия на людей (массовые отравления при загрязнении биоресурсов отходами, гибель людей в шахтах, при обрушении строительных конструк­ций и т.п.).

Действие источников опасностей третьего круга обычно широкомасштабно. Так, например, применение этилированного бензина в ДВС, санкционированное государством, губительно для населения крупных городов; принятие ре­шения о переработке в России радиоактивных отходов, ввозимых из-за рубежа, таит опасность радиоактивного воздействия на население многих регионов нашей страны и т.д.

И настоящее время комплексная оценка реальных ситуа­ции с использованием модельных представлений о причинно-следственном поле опасностей, действующих на промышленном предприятии, в техносферном регионе и т.п., проводится редко из-за отсутствия теоретических и практических разработок в этой области. Это задача ближайшего будуще­го, входящая в комплекс научных исследований в области обеспечения техносферной безопасности (БЖД и ЗОС).

Источник