Взаимодействие человека и техносферы

1.1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА И ТЕХНОСФЕРЫ Человек и окружающая его среда (природная, производственная, городская, бытовая и др.) в процессе жизнедеятельности постоянно взаимодействуют друг с дру­гом. При этом «жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потоков вещества, энергии и информации» (Закон сохранения жизни, Ю.Н. Куражковский [0.8]). Человек и окружающая его среда гармонично взаимодействуют и развиваются лишь в условиях, когда потоки энергии, вещества и информации находятся в пределах, благоприятно воспринимаемых человеком и природной средой. Любое превышение привычных уров­ней потоков сопровождается негативными воздействиями на человека и/или природную среду. В естественных условиях такие воздействия наблюдаются при изменении климата и стихийных явлениях. В условиях техносферы негативные воздействия обусловлены эле­ментами техносферы (машины, сооружения и т.п.) и действиями человека. Изменяя величину любого потока от минимально значимой до максимально возможной, можно пройти ряд характерных состояний взаимодействия в системе «человек —среда обитания»: • комфортное (оптимальное), когда потоки соответствуют опти­мальным условиям взаимодействия: создают оптимальные условия деятельности и отдыха; предпосылки для проявления наивысшей работоспособности и как следствие продуктивности деятельности; гарантируют сохранение здоровья человека и целостности компонент среды обитания; —допустимое, когда потоки, воздействуя на человека и среду обитания, не оказывают негативного влияния на здоровье, но приводят к дискомфорту, снижая эффективность деятельности человека. Соблю­дение условий допустимого взаимодействия гарантирует невозмож­ность возникновения и развития необратимых негативных процессов у человека и в среде обитания; • опасное, когда потоки превышают допустимые уровни и оказы­вают негативное воздействие на здоровье человека, вызывая при длительном воздействии заболевания, и/или приводят к деградации природной среды; • чрезвычайно опасное, когда потоки высоких уровней за корот­кий период времени могут нанести травму, привести человека к летальному исходу, вызвать разрушения в природной среде. Из четырех характерных состояний взаимодействия человека со средой обитания лишь первые два (комфортное и допустимое) соот­ветствуют позитивным условиям повседневной жизнедеятельности, а два других (опасное и чрезвычайно опасное) — недопустимы для процессов жизнедеятельности человека, сохранения и развития при­родной среды. Взаимодействие человека со средой обитания может быть позитив­ным или негативным, характер взаимодействия определяют потоки веществ, энергий и информации. 2.2. КРИТЕРИИ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОСФЕРЫ Критериями безопасности техносферы являются ограничения, вво­димые на концентрации веществ, и потоки энергий в жизненном пространстве. Концентрации регламентируют, исходя из предельно допустимых значений концентраций этих веществ в жизненном пространстве: С,< ПДК, [0.1] где С,— концентрация /-го вещества в жизненном пространстве; ПДК, — предельно допустимая концентрация /-го вещества в жизненном пространстве; п —число веществ. Для потоков энергии допустимые значения устанавливаются соот­ношениями: I<ПДУ, [0.2] где I, — интенсивность i-го потока энергии; ПДУ, —предельно допу­стимая интенсивность i-го потока энергии. Конкретные значения ПДК и ПДУ устанавливаются нормативны­ми актами Государственной системы санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации. Так, например, применительно к условиям загрязнения производственной и окружающей среды элек­тромагнитными излучениями радиочастотного диапазона действуют Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4/2.1.8.055—96. Для оценки загрязнения атмосферного воздуха в населенных пун­ктах регламентированы класс опасности и допустимые концентрации загрязняющих веществ. При одновременном присутствии в атмосферном воздухе несколь­ких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их концентрации должны удовлетворять условию (0.1) в виде: С/ПДК+С/ПДК2+... С/ПДКЛ< 1. ПДК и ПДУ лежат в основе определения предельно допустимых выбросов (сбросов) или предельно допустимых потоков энергии для источников загрязнения среды обитания. Опираясь на значения ПДК и ПДУ и зная фоновые значения концентраций веществ (Сф) и потоков энергии (Iф) в конкретном жизненном пространстве, можно определить предельно допустимые выбросы (сбросы) примесей (энергии) для конкретных источников загрязнения среды обитания. Таким образом, наличие достаточно жесткой связи между концен­трациями примесей в жизненном пространстве и потоком примесей, выделяемых источником загрязнения, позволяет реально управлять ситуацией, связанной с загрязнением жизненного пространства, за счет изменения количества выбрасываемых веществ (энергии). Предельно допустимые выбросы (сбросы) и предельно допустимые излучения энергии источниками загрязнения среды обитания являются критериями экологичности источника воздействия на среду обитания. Соблюдение этих критериев гарантирует реализацию условий [0.1]— [0.2] и безопасность жизненного пространства. В тех случаях, когда потоки масс и/или энергий от источника негативного воздействия в среду обитания могут нарастать стремитель­но и достигать чрезмерно высоких значений (например, при авариях), в качестве критерия безопасности принимают допустимую вероятность (риск) возникновения подобного события. Риск — вероятность реализации негативного воздействия в зоне пребывания человека. Вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций применитель­но к техническим объектам и технологиям оценивают на основе статистических данных или теоретических исследований. При исполь­зовании статистических данных величину риска определяют по фор­муле: R=(Nчс/ Nо)≤ Rдоп. [0.3] где R— риск; Nчс—число чрезвычайных событий в год; N0—общее число событий в год; Rдоп. —допустимый риск. В настоящее время сложились представления о величинах прием­лемого (допустимого) и неприемлемого риска. Неприемлемый риск имеет вероятность реализации негативного воздействия более 10–³, приемлемый — менее 10–6. При значениях риска от 10–³ до 10–6 принято различать переходную область значений риска. 2.3. КВАНТИФИКАЦИЯ ОПАСНОСТЕЙ Квантификация – это введение количественных характеристик для оценки сложных, качественно определяемых понятий. Применяются численные, балльные и другие приемы квантификации. Наиболее распространенной оценкой опасности является риск. В. Маршалл дает следующее определение: риск – частота реализации опасностей. Количественная оценка – это отношение числа тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за определенный период. Определяя риск, необходимо указать класс последствий, т. е. ответить на вопрос: риск чего? Формально риск – это частота. Но по существу между этими понятиями имеет место существенная разница, т. к. применительно к проблемам безопасности о возможном числе неблагоприятных последствий приходится говорить с известной долей условности. Прежде чем перейти к рассмотрению других аспектов проблемы риска, приведем примеры. Пример 1. Определить риск Rnp гибели человека на производстве в нашей стране за 1 год, если известно, что ежегодно погибает около п = 7 тыс. человек, а численность работающих составляет примерно N = 70 млн. человек: Пример 2. Ежегодно в стране вследствие различных опасностей неестественной смертью погибает около 500 тыс. человек. Принимая численность населения страны 150 млн. человек, определим риск гибели Rcmp жителя страны от опасностей: Пример 3. Определим, используя данные предыдущих примеров, риск Rд быть ввергнутым в фатальный несчастный случай, связанный с ДТП, если ежегодно погибает в этих происшествиях 30 тыс. человек: Различают индивидуальный и социальный риск. Индивидуальный риск характеризует опасность определенного вида для отдельного индивидуума. Социальный риск (точнее – групповой) – это риск для группы людей. Социальный риск – это зависимость между частотой событий и числом пораженных при этом людей. Для сравнения риска и выгод многие специалисты предлагают ввести экономический эквивалент человеческой жизни. Такой подход вызывает возражение среди определенного круга лиц, которые утверждают, что человеческая жизнь свята и финансовые сделки недопустимы. Однако на практике с неизбежностью возникает необходимость в такой оценке именно в целях безопасности людей, если вопрос ставится так: «Сколько надо израсходовать средств, чтобы спасти человеческую жизнь?» По зарубежным исследованием, человеческая жизнь оценивается от 650 тыс. до 7 млн. долл. США. Следует отметить, что процедура определения риска весьма приблизительна. Можно выделить 4 методических подхода к определению риска. 1) Инженерный, опирающийся на статистику, расчет частот, вероятностный анализ безопасности, построение деревьев опасности. 2) Модельный, основанный на построении моделей воздействия вредных факторов на отдельного человека, социальные, профессиональные группы и т. п. 3) Экспертный, когда вероятность событий определяется на основе опроса опытных специалистов, т. е. экспертов. 4) Социологический, основанный на опросе населения. Перечисленные методы отражают разные аспекты риска. Поэтому применять их необходимо в комплексе. 2.6.ПОКАЗАТЕЛИ НЕГАТИВНОСТИ ТЕХНОСФЕРЫ В тех случаях, когда состоя­ние среды обитания не удовлетворяет критериям безопасности [0.1]—[0.3] и комфортности, неизбежно возникают негативные последствия. Для интегральной оценки влияния опасностей на человека и среду обитания используют ряд показателей негативности. Кним относят: — численность пострадавших Tтp от воздействия травмирующих факторов. Для оценки травматизма в производственных условиях, кроме абсолютных показателей, используют относительные показатели час­тоты и тяжести травматизма. А) Показатель частоты травматизма Кчопределяет число несчастных случаев, приходящихся на 1000 работающих за определенный период. Б) Показатель тяжести травматизма КТхарактеризует среднюю длитель­ность нетрудоспособности, приходящуюся на один несчастный случай. – численность пострадавших, получивших профессиональные или региональные заболевания; Оценочные данные свидетельствуют о том, что ежегодно в мире на производстве от травмирующих факторов погибают около 200 тыс. человек и получают травмы 120 млн. человек. В нашей стране травма­тизм с летальным исходом на производстве, автодорогах, в быту непрерывно нарастает. Так, в СССР от принудительной смерти в 1986 г. погибли 247,8, в 1989 г. —287 тыс. человек. В России в 1992 г. на производстве погибли 8234 человек и получили инвалидность 14 тыс. человек. Наибольшее число несчастных случаев отмечено на предприятиях и в организациях агропромышленного комплекса, угольной, лесной, бумажной промышленности. Тревогу вызывает рост травматизма с летальным исходом в отраслях, определяющих технический прогресс: машиностроении, радиоэлектронике, станкостроительной, оборонной промышленности. В машиностроении России в 1988 г. травмировано 58,3 тыс. человек, погибло 400 человек. • показатель сокращения продолжительности жизни (СПЖ) при воздействии вредного фактора или их совокупности. К показателям СПЖ относятся абсолютные значения СПЖ в сутках и относительные показатели СПЖ, определяемые по формуле СПЖ=(П-СПЖ/365)/П, где П —средняя продолжительность жизни, лет; Показатели сокращения продолжительности жизни (СПЖ) рабо­тающих или проживающих во вредных условиях пока еще редко используются для оценки негативного влияния этих условий. Некото­рые их значения уже известны: Условие обитания СПЖ, сут Относительное СПЖ Курение по 20 сигарет в день в 2250 0,9 Работа в угольной шахте 1100 0,951 Проживание в неблагоприятных ус- 500 0,978 Загрязнение воздуха в крупных го- 350 0,985 • региональная младенческая смертность определяется числом смертей детей в возрасте до 1 года из 1000 новорожденных; Негативное влияние региональных загрязнений на здоровье людей, продолжительность их жизни и младенческую смертность проявляется в крупных городах и промышленных центрах. По данным института географии РАН, в неблагоприятных условиях живет пятая часть населения России, в том числе 40% городских жителей. В условиях десятикратного превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) токсичных веществ в атмосферном воздухе проживает население более 70 городов с общей численностью более 50 млн. человек. Практически все города с населением более 1 млн. человек, а также Санкт-Петербург и Москва должны быть отнесены к I или II категории экологического неблагополучия, которые оцениваются как «наиболее высокое» и «очень высокое». В группе городов с численностью насе­ления от 250 до 500 тыс. человек —таких городов лишь 25%. Причем, как правило, это крупные промышленные центры с наиболее опасными отраслями производства —металлургией, химией и нефтехимией. Чрезвычайно высокая насыщенность крупных городов транспор­том вносит очень весомый вклад в их загрязнение. Доля выбросов автотранспорта в загрязнении воздушного бассейна, как правило, составляет 40—50% и более, в Москве приближается к 80%. В связи с бурным развитием автомобилизации в последние годы проблема за­грязнения воздушного бассейна обостряется. Большая интенсивность движения транспортных потоков в улично-дорожной сети городов, достигающая 1000—3000 авт./ч и более при несовершенстве и чрез­вычайной загруженности улично-дорожной сети, особенно в централь­ных районах, определяет их повышенное загрязнение основными компонентами автомобильных выбросов—оксидами азота, бенз(а)пиреном, оксидом углерода. С негативным воздействием транспорта связано и шумовое загряз­нение городов. Около 40—50% населения крупных городов живут в условиях акустического дискомфорта. На наиболее загруженных го­родских магистралях, вдоль железных дорог и в зонах влияния аэро­портов допустимые уровни шума превышаются на 30—40 дБ, что представляет опасность для здоровья населения. Процесс урбанизации «наградил» крупные города факторами не­благополучия. Прежде всего, это нарушения микроклиматического режима, изменения режима подземных вод и определяемые этим процессы подтопления городских территорий, загрязнение подземных и поверхностных вод. – материальный ущерб. Материальный ущерб от региональных загрязнений среды обита­ния во многих странах также непрерывно нарастает. Так, в США ущерб от загрязнения атмосферы в 1950 г. составил 12,5, в 1968 —16, а в 1977 — 25 млрд. долларов. При этом менялись не только абсолютные показатели ущерба, но и его составляющие. Если в 1950 г. из 12,5 млрд. долларов лишь 1,5 млрд. долларов (12%) приходились на ухудшение здоровья населения, то в 1977 — уже 37%. В СССР в 1990—1991 гг. ежегодный ущерб от региональных загрязнений составлял около 50 млрд. рублей (в ценах 1991 г.) Постоянно возрастает не только общее число чрезвычайных ситуаций, но и число крупных аварий и катастроф, приводящих к значительным материальным потерям и жертвам. Се­годня характерна тенденция: вероятность каждого отдельного происшествия уменьшается, а масштабы последствий заметно возрастают. Авиационная статистика утверждает: в ходе развития самолетостроения одновременно с уменьшением общего риска перевозок растет масштаб негативных последствий отдельных аварий. Несмотря на совершенствование технических средств, аварийность и ее последствия нарастают. Наиболее характерными авариями явля­ются: взрывы котлов, газопроводов, горючих пыл ей, рудничного газа, паров растворителей; обрушения зданий, мостов, строительных пло­щадок. Особую тревогу вызывает возрастающий травматизм при экс­плуатации транспортных средств.Для многих стран мира стало типичным аварийное загрязнение среды обитания токсичными химическими веществами.Ряд чрезвычайных экологических ситуаций создают военные ведом­ства (Семипалатинский полигону о. Новая Земля, в районе Челябинска и др.). Как правило, в зонах испытательных полигонов возникает и длительно действует комплекс повышенных негативных факторов: повы­шенный радиационный и химический фон, загрязнения токсичными веществами поверхностных и грунтовых вод, почвы и т.п. Тема 6. Общие сведения о чрезвычайных ситуациях Чрезвычайная ситуация (ЧС) — состояние, при котором в резуль­тате возникновения источника чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяй­ству и окружающей природной среде. Под источником чрезвычайной ситуации понимают: – опасное при­родное явление; – аварию или опасное техногенное происшествие; – ши­рокораспространенную инфекционную болезнь людей, сельско­хозяйственных животных и растений; – применение современ­ных средств поражения, в результате чего произошла или может возникнуть чрезвычайная ситуация (ГОСТ Р 22.0.02—94). Чрезвычайные ситуации могут быть классифицированы по значи­тельному числу признаков. Так, по происхождению ЧС можно подраз­делять на ситуации техногенного, антропогенного и природного характера. ЧС можно классифицировать по типам и видам событий, лежащих в основе этих ситуаций, по масштабу распространения, по сложности обстановки (например пожары), тяжести последствий. В зависимости от материального ущерба, а также границы зон распространения поража­ющих факторов чрезвычайные ситуации подразделяются на локальные, местные, территориальные, региональные, федеральные и трансграничные. К локальной относится чрезвычайная ситуация, в результате кото­рой пострадало не более 10 человек, либо нарушены условия жизне­деятельности не более 100 человек, либо материальный ущерб составляет не более 1 тыс. минимальных размеров оплаты труда на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы территории объекта производственного или социального назначения. К местной относится чрезвычайная ситуация, в результате которой пострадало свыше 10, но не более 50 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 100, но не более 300 человек, либо матери­альный ущерб составляет свыше 1 тыс., но не более 5 тыс. минимальных размеров оплаты труда на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы населенного пункта, города, района. К территориальной относится ЧС, в результате которой пострадало от 50 до 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности от 300 до 500 человек, либо материальный ущерб составил от 5 тыс. до 0,5 млн. минимальных размеров оплаты труда и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы субъекта Российской Федерации. К региональной и федеральной соответственно относятся ЧС, в результате которой пострадало от 50 до 500 и свыше 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности от 500 до 1000 и свыше 1000 человек, либо материальный ущерб составляет от 0,5 до 5 млн. и свыше 5млн. минимальных размеров оплаты труда и зона чрезвычайной ситуации охватывает территорию двух субъектов РФ или выходит за их пределы. К трансграничной относится чрезвычайная ситуация, поражающие факторы которой выхолят за пределы РФ или ЧС, которая произошла за рубежом и затрагивает территорию РФ. Чрезвычайные ситуации, в том числе аварии на промышленных объектах, в своем развитии проходят пять условных типовых фаз: • первая — накопление отклонений от нормального состояния или процесса; • вторая —инициирование чрезвычайного события (аварии, ка­тастрофы или стихийного бедствия), причем под чрезвычайным собы­тием можно понимать событие техногенного, антропогенного или природного происхождения. Для случая аварии на производстве в этот период предприятие или его часть переходят в нестабильное состояние, когда появляется фактор неустойчивости: этот период можно назвать «аварийной ситуацией» —авария еще не произошла, но ее предпосыл­ки налицо. В этот период, в ряде случаев еще может существовать реальная возможность либо ее предотвратить, либо существенно умень­шить ее масштабы; • третья —процесс чрезвычайного события, во время которого происходит непосредственное воздействие на людей, объекты и при­родную среду первичных поражающих факторов; при аварии на про­изводстве в этот период происходит высвобождение энергии, вещества, которое может носить разрушительный характер; при этом масштабы последствий и характер протекания аварии в значительной степени определяются не начальным событием, а структурой предприятия и используемой на нем технологией; эта особенность затрудняет прогно­зирование развития наступившего бедствия; • четвертая — выход аварии за пределы территории предприятия и действие остаточных факторов поражения; • пятая —ликвидация последствий аварии и природных катаст­роф; устранение результатов действия опасных факторов, порожден­ных аварией или стихийным бедствием; проведение спасательных работ в очаге аварии или в районе стихийного бедствия и в примыка­ющих к объекту пострадавших зонах. В настоящее время существуют два основных направления мини­мизации вероятности возникновения и последствий ЧС на промыш­ленных объектах: 1. Первое направление заключается в разработке технических и организационных мероприятий, уменьшающих вероят­ность реализации опасного поражающего потенциала современных технических систем. В рамках этого направления технические системы снабжают защитными устройствами —средствами взрыво- и пожаро-защиты технологического оборудования, электро- и молниезащиты, локализации и тушения пожаров и т. д. 2. Второе направление заключается в подготовке объекта, обслужи­вающего персонала, служб гражданской обороны и населения к дей­ствиям в условиях ЧС. Основой второго направления является формирование планов действий в ЧС, для создания которых нужны детальные разработки сценариеввозможных аварий и катастроф на конкретных объектах. Для этого необходимо располагать эксперимен­тальными и статистическими данными о физических и химических явлениях, составляющих возможную аварию; прогнозировать размеры и степень поражения объекта при воздействии на него поражающих факторов различных видов. С целью осуществления контроля за соблюдением мер безопасно­сти, оценки достаточности и эффективности мероприятий по предуп­реждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций на промышленных объектах Правительство Российской Федерации постановлением от 1 июля 1995 г. № 675 «О декларации безопасности промышленного объекта Российской Федерации» ввело для предприятий, учреждений, организаций и других юридических лиц всех форм собственности, имеющих в своем составе производства повышенной опасности обя­зательную разработку декларации промышленной безопасности. Как итоговый документ декларация безопасности включает следу­ющие разделы: общая информация об объекте; анализ опасности промышленного объекта; обеспечение готовности промышленного объекта к локализации и ликвидации чрезвычайных ситуаций; инфор­мирование общественности; и приложения, включающие ситуацион­ный план объекта и информационный лист. Декларация безопасности действующего промышленного объекта с особо опасными производствами является обязательным документом, который разрабатывается организацией собственными силами (или организацией, имеющей лицензию на такой вид работ) и представля­ется в органы Госгортехнадзора России при получении лицензии на осуществление промышленной деятельности, связанной с повышен­ной опасностью производств. Управление ЧС. Оно обеспечивается единой государственной сис­темой предупреждения и ликвидации ЧС (РСЧС), принятой прави­тельством РФ 21.11.95 г. РСЧС объединяет органы государственного управления РФ всех уровней, различные общественные организации, в компетенцию которых входят функции, связанные с обеспечением безопасности и защиты населения, предупреждением, реагированием и действиями в ЧС. РСЧС обеспечивает координацию сил и средств этих органов управления и организаций по предупреждению ЧС, защите населения, материальных и культурных ценностей, окружаю­щей среды при возникновении аварий, катастроф, стихийных бедствий и применении возможным противником современных средств пора­жения. РСЧС включает территориальные и функциональные подсистемы и имеет пять уровней: объектовый, местный, территориальный, реги­ональный и федеральный. Территориальные подсистемы (республик в составе Российской Федерации, краев и областей) состоят из звеньев, соответствующих принятому административно-территориальному делению. Функциональные подсистемы состоят из органов управления, сил и средств министерств и ведомств РФ, непосредственно решающих задачи по наблюдению и контролю за состоянием природной среды и обстановки на потенциально опасных объектах, по предупреждению бедствий и ликвидации последствий ЧС. Координирующими органами РСЧС являются межведомственные и ведомственные комиссии по предупреждению и ликвидации ЧС, региональные центры аналогичного назначения, комиссии по ЧС органов исполнительной власти субъектов РФ, комиссии по ЧС орга­нов местного самоуправления и объектные комиссии по ЧС. Единая система предупреждения и ликвидации ЧС на федеральном уровне объединяет силы постоянной готовности следующих ведомств: МЧС, Минатома, МВД, Минсельхозпрода, Минтопэнерго, Минтран­са, МПС, Минздрава, Росгидромета, Рослесхоза России и ряда других. Вопросы для самоконтроля. 1. Что такое "чрезвычайная ситуация"? Что понимается под "источником чрезвычайной ситуации"? 2. Перечислите условные типовые фазы ЧС? 3. Назовите основные направления минимизации вероятности возникновения ЧС на промышленных объектах? 4. Что содержит "Декларация безопасности промышленного объекта"? 5. Какие подсистемы и уровни включает РСЧС? 12.2. ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ Принципов обеспечения безопасности много. Их можно классифицировать по нескольким признакам. По признаку реализации их условно делят на 4 класса: ориентирующие, технические, управленческие, организационные. 1 класс. Ориентирующие принципы. Ориентирующие принципы представляют собой основополагающие идеи, определяющие направление поиска безопасных решений и служащие методологической и информационной базой. Принцип системности состоит в том, что любое явление, действие, всякий объект рассматривается как элемент системы. Под системой понимается совокупность элементов, взаимодействие между которыми адекватно однозначному результату. Такую систему будем называть определенной. Если же совокупность элементов взаимодействует так, что возможны различные результаты, то система называется неопределенной. Причем уровень неопределенности системы тем выше, чем больше различных результатов может появиться. Неопределенность порождается неполным учетом элементов и характером взаимодействия между ними. К элементам системы относятся материальные объекты, а также отношения и связи, существующие между ними. Так, например, пожар как физическое явление возможен при наличии; 1) горючего вещества; 2) кислорода в воздухе не менее 14% по объему; 3) источника воспламенения определенной мощности и совмещении перечисленных трех условий в 4) пространстве и 5) времени. В данном примере пять условий – это элементы, образующие определенную систему, так как результатом их взаимодействия является одно конкретное следствие – пожар. Устранение хотя бы одного элемента исключает возможность загорания и, следовательно, разрушает данную систему как таковую. Рассмотрим еще один пример. Известно, что любой несчастный случай порождается совокупностью условий или причин, находящихся в иерархической соподчиненности. Эта совокупность и есть определенная система, так как взаимодействие образующих ее элементов приводит к такому нежелательному результату, как несчастный случай. Системный подход к профилактике травматизма состоит в том, чтобы прежде всего для конкретных условий определить совокупность элементов, образующих систему, результатом которой является несчастный случай. Исключение одного или нескольких элементов разрушает систему и устраняет негативный результат. Принцип деструкции (от латинского destructio – разрушение) заключается в том, что система, приводящая к опасному результату, разрушается за счет исключения из нее одного или нескольких элементов. Принцип деструкции органически связан с рассмотренным принципом системности и имеет столь же универсальное значение. При анализе безопасности сначала используют принцип системности, а затем, учитывая принцип деструкции, разрабатывают мероприятия, направленные на исключение некоторых элементов, что приводит к желаемой цели. Поясним на примерах. 1) Для возникновения и развития процесса горения необходимы горючее, окислитель и источник зажигания с определенными параметрами. Так, наибольшая скорость горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая – при содержании кислорода в воздухе 14% (об), при дальнейшем уменьшении концентрации кислорода горение большинства веществ прекращается. Температура горящего вещества также должна быть определенной. Если горящий объект охлажден ниже температуры воспламенения, то горение прекращается. Воспламенение возможно также только при условии определенной мощности источника зажигания. Нарушение хотя бы одного из условий, необходимых для процесса горения, приводит к прекращению горения. Это обстоятельство широко используется в практике тушения пожаров. Принцип деструкции также используется в технике предупреждения взрывов газов, пыли, паров. 2) Известно, что смесь горючего и окислителя горит лишь в определенном интервале концентраций. Минимальная концентрация, при которой возможен взрыв, называется нижним концентрационным пределом. Максимальная концентрация, при которой еще возможен взрыв, называется верхним концентрационным пределом. Чтобы избежать взрыва, нужно тем или иным способом снизить концентрацию ниже нижнего предела или поднять выше верхнего концентрационного предела взрываемости. Другими словами, нужно применить принцип деструкции, заключающийся в данном случае в исключении такого условия, как взрывчатая смесь. 3) Принцип деструкции применяется для предупреждения такого явления, как самовозгорание. Самовозгорание характеризуется тем, что горение вещества возникает при отсутствии внешнего источника зажигания. Чем ниже температура, при которой происходит процесс самовозгорания, тем вещество опаснее в пожарном отношении. К самовозгорающимся относятся вещества растительного происхождения (сено, опилки), торф, ископаемые угли, масла и жиры, некоторые химические вещества и смеси. Самовозгорание происходит в результате экзотермических реакций при недостаточном отводе тепла. Наиболее опасны растительные масла и жиры, содержащие определенные органические соединения, способные легко окисляться и полимеризоваться, например, льняное масло. Особую опасность представляют ткани (спецодежда), обтирочные материалы, на которые попали растительные масла. Промасленную спецодежду следует развешивать так, чтобы обеспечить свободный доступ воздуха к поверхности ткани. Этим самым нарушается условие самовозгорания, так как исключается накопление тепла. Принцип снижения опасности заключается в использовании решений, которые направлены на повышение безопасности, но не обеспечивают достижения желаемого или требуемого по нормам уровня. Этот принцип в известном смысле носит компромиссный характер. Приведем примеры. 1) Одним из эффективных методов повышения пожарной безопасности в химическом производстве является замена огнеопасных легколетучих жидкостей, часто применяемых в качестве растворителей, менее опасными жидкостями с температурой кипения выше 110°С (амилацетат, этиленгликоль, хлорбензол, ксилол, амиловый спирт и др.). 2) Для защиты от поражений электрическим током применяют так называемые безопасные напряжения (12, 24, 36 В). При таком напряжении опасность поражения током снижается. Однако считать такие напряжения абсолютно безопасными нельзя, поскольку известны случаи поражения человека при воздействии именно таких напряжений. 4) Одним из средств повышения безопасности вредных и взрывоопасных производств является вынос оборудования на открытые площадки. Это снижает вероятность отравления вредными веществами, а также существенно снижает опасность взрыва, пожара. 5) Снижение вредного воздействия выбросов и степени взрыво- и пожароопасности достигается соответствующим расположением предприятий на генеральном плане с учетом преобладающего направления ветров. При этом снижается (но не исключается полностью) вероятность вредного воздействия выбросов на людей. Принцип ликвидации опасности состоит в устранении опасных и вредных факторов, что достигается изменением технологии, заменой опасных веществ безопасными, применением более безопасного оборудования, совершенствованием научной организации труда и другими средствами. 1) Некоторые катализаторы являются вредными и огнеопасными. В технологическом процессе алкилирования фенола в качестве катализатора раньше применяли серную кислоту и хлористый алюминий. Теперь они заменены катионообменной смолой ЦУ-2, что исключает опасность ожога кислотой. 2) Ртуть является высокотоксичным веществом. Рекомендуется во всех случаях, где это возможно, ртутные приборы заменять безртутными. 3) При проведении многих технологических процессов удаляется много взрывоопасных и токсичных газов. Для обеспечения безопасности применяют факельную систему сбора, использования и уничтожения этих газов. В факельные системы для сжигания направляют неиспользуемые горючие газы и пары, сбрасываемые технологическим оборудованием, а также через предохранительные клапаны, патрубки и др. Факельная система состоит из магистральных газопроводов, по которым выбросы поступают к факельной трубе, при выходе из которой газ сжигается. К магистральным газопроводам газ подводится по трубам из цехов и установок. 5) Для повышения пожарной безопасности в химическом производстве огнеопасные жидкости следует заменять негорючими растворителями. К ним относятся четыреххлористый углерод, хлористый метилен, трихлорэтилен и другие. 2 класс. Технические принципы. Технические принципы направлены на непосредственное предотвращение действия опасностей. Технические принципы основаны на использовании физических законов. Принцип защиты расстоянием заключается в установлении такого расстояния между человеком и источником опасности, при котором обеспечивается заданный уровень безопасности. Принцип основан на том, что действие опасных и вредных факторов ослабевает по тому или иному закону или полностью исчезает в зависимости от расстояния. Противопожарные разрывы. Чтобы избежать распространения пожара, здания, сооружения и другие объекты располагают на определенном расстоянии друг от друга. Эти расстояния называют противопожарными разрывами. Санитарно-защитные зоны. Для защиты жилых застроек от вредных и неприятно пахнущих веществ, повышенных уровней шума, вибраций, ультразвука, электромагнитных волн радиочастот, статического электричества, ионизирующих излучений предусматриваются санитарно-защитные зоны. Санитарно-защитная зона – это пространство между границей жилой застройки и объектами, являющимися источниками вредных факторов. Размер санитарно-защитной зоны устанавливается в соответствии с санитарной классификацией предприятий. Принцип прочности состоит в том, что в целях повышения уровня безопасности усиливают способность материалов, конструкций и их элементов сопротивляться разрушениям и остаточным деформациям от механических воздействий. Реализуется принцип прочности при помощи так называемого коэффициента запаса прочности, который представляет собой отношение опасной нагрузки, вызывающей недопустимые деформации или разрушения, к допускаемой нагрузке. Величину коэффициента запаса прочности устанавливают исходя из характера действующих усилий и напряжений (статический, ударный), механических свойств материала, опыта работы аналогичных конструкций и других факторов. Применяются различные методы расчета конструкций на прочность. При расчете по предельной нагрузке коэффициент запаса прочности определяется отношением предельной нагрузки к рабочей. При расчете по максимальным напряжениям коэффициент запаса прочности определяется по следующим соотношениям: Коэффициент запаса прочности для канатов представляет собой отношение действительного разрывного усилия к наибольшему допустимому натяжению каната. Величина коэффициента регламентируется правилами и принимается для лифтов в зависимости от вида и назначения в пределах 8-25, для кранов – 3-6. С принципом прочности связано решение вопросов устойчивости (жесткости) конструкции. Под устойчивостью понимают способность конструкции сопротивляться возникновению больших отклонений от положения невозмущенного равновесия при малых возмущающих воздействиях. Принцип прочности реализуется для защиты от электротока. Для защиты от поражения в электроустановках применяют изолирующие средства, обладающие высокой механической и электрической прочностью. На принципе прочности основано применение предохранительных поясов для работы на высоте. Предохранительный пояс цепью прикрепляется к прочным конструкциями при помощи карабина. Принцип слабого звена состоит в применении в целях безопасности ослабленных элементов конструкций или специальных устройств, которые разрушаются или срабатывают при определенных предварительно рассчитанных значениях факторов, обеспечивая сохранность производственных объектов и безопасность персонала. Принцип слабого звена используется в различных областях техники. Противовзрывные проемы. Для обеспечения взрывостойкости зданий, внутри которых возможен взрыв, в оболочке зданий предусматривают противовзрывные проемы такой площади, через которые в течение заданного времени (исключающего разрушение здания) можно понизить давление взрыва до безопасной величины. В качестве противовзрывных часто используют оконные и дверные проемы. Давление, при котором разрушаются или открываются проемы, должно быть возможно меньшим. Остекление для взрывоопасных зданий рекомендуется одинарным. Противовзрывные клапаны. Для предотвращения разрушающего действия взрыва в аппаратах, газоходах, пылепроводах и других устройствах применяют Противовзрывные клапаны различных конструкций, а также разрывные мембраны из алюминия, меди, асбеста, бумаги. Мембраны (пластинки) должны разрываться при давлении, превышающем рабочее давление не более, чем на 25%. Предохранительные клапаны. Сосуды, работающие под давлением, снабжают предохранительными клапанами. Число и размеры предохранительных клапанов подбирают с учетом того, чтобы в сосуде не могло возникнуть давление, превышающее расчетное более чем на 15% при рабочем давлении р < 6 МПа и более чем на 10% при давлении р ≥ 6 МПа. Принцип экранирования состоит в том, что между источником опасности и человеком устанавливается преграда, гарантирующая защиту от опасности. При этом функция преграды состоит в том, чтобы препятствовать прохождению опасных свойств в гомосферу. Применяются, как правило, разнообразные по конструкции сплошные экраны. Защита от тепловых излучений. Распространено применение экранов для защиты от тепловых облучений. При этом различают экраны отражения, поглощения и теплоотвода. Для устройства экранов отражения используют светлые материалы: алюминий, белую жесть, алюминиевую фольгу, оцинкованное железо. Теплоотводящие экраны изготовляют в виде конструкций с пространством (змеевиком) с находящейся в нем проточной водой. Теплопоглощающие экраны изготовляют из материала с большой степенью черноты. Если необходимо обеспечить возможность наблюдения (кабины, пульты управления), применяют прозрачные экраны, выполненные из многослойного или жаропоглощающего стекла или других конструкций. Прозрачным теплопоглощающим экраном служат и водяные завесы, которые могут быть двух типов: переливные (вода подается сверху) и напорные (с подачей воды снизу под давлением). Защита от ионизирующих излучений. Защитное экранирование широко применяется для защиты от ионизирующих излучений. Оно позволяет снизить облучение до любого заданного уровня. Материал, применяемый для экранирования, и толщина экрана зависят от природы излучения (альфа, бета, гамма, нейтроны). Толщина экрана рассчитывается на основе законов ослабления излучений в веществе экрана. Альфа-частицы имеют небольшую величину пробега и легко поглощаются стеклом, плексигласом, фольгой любой толщины. Для защиты от бета-излучений применяют материалы с небольшим атомным номером, для поглощения жестких бета-лучей применяют свинцовые экраны с внутренней облицовкой алюминием. Для ослабления гамма-излучения чаще всего используют элементы с высоким атомным номером и высокой плотностью: свинец, вольфрам, бетон, сталь. Нейтроны высокой энергии сначала замедляют до тепловых при помощи водородосодержащих веществ (тяжелая вода, парафин, пластмассы, полиэтилен), а затем поглощают медленные нейтроны при помощи материалов, имеющих большое сечение поглощения (борнит, графит, кадмий и др.). Защита от электромагнитных излучений. Экранирование используется для защиты от электромагнитных полей. В этом случае применяют материалы с высокой электрической проводимостью (медь, алюминий, латунь) в виде листов толщиной не менее0,5 мм или сетки с ячейками размером не более 44 мм. Электромагнитное поле ослабляется металлическим экраном в результате создания в его толще поля противоположного направления. Защита от вибраций и шума. Одним из эффективных способов защиты от вибраций, вызываемых работой машин и механизмов, является виброизоляция. Роль своеобразного экрана здесь выполняют амортизаторы (виброизоляторы), представляющие собой упругие элементы, размещенные между машиной и ее основанием. Энергия вибрации поглощается амортизаторами, а это уменьшает передачу вибраций на основание. Экраны используют для защиты работающих от прямого воздействия шума. Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Причем справедлива такая зависимость: чем больше длина звуковой волны, тем меньше при данных размерах экрана область тени. Следовательно, применение экранов эффективно для защиты от средне- и высокочастотных шумов.На низких частотах за счет эффекта дифракции звук огибает экраны, не создавая аэродинамической тени. Система индивидуальной защиты (СИЗ). Принцип экранирования используется в СИЗ (очки, щитки). 3 класс. Управленческие принципы. Управленческими называются принципы, определяющие взаимосвязь и отношения между отдельными стадиями и этапами процесса обеспечения безопасности. Принцип плановости означает установление на определенные периоды направлений и количественных показателей деятельности. В соответствии с рассматриваемым принципом должны устанавливаться конкретные количественные задания на различных иерархических уровнях на основе контрольных цифр. Планирование в области безопасности должно ориентироваться на достижение конечных результатов, выраженных в показателях, характеризующих непосредственно условия труда. Другие показатели являются производными. Принцип стимулирования означает учет количества и качества затраченного труда и полученных результатов при распределении материальных благ и моральном поощрении. Принцип стимулирования реализует такой важный фактор, как личный интерес. Принцип компенсации (от лат. compensatio – возмещение) состоит в предоставлении различного рода льгот с целью восстановления нарушенного равновесия психических и психофизиологических процессов или предупреждения нежелательных изменений в состоянии здоровья. Компенсации предусматриваются рабочим, военнослужащим и другим категориям лиц. Одним из видов компенсации является повышение тарифных ставок для работающих на горячих, тяжелых и вредных работах примерно на 13%, а для работающих на особо тяжелых и особо вредных работах – на 30–33% выше, чем для работающих в нормальных условиях. Работающим в особо вредных условиях выдается бесплатно лечебно-профилактическое питание для укрепления здоровья и предупреждения профессиональных заболеваний. Разработано 5 научно обоснованных рационов лечебно-профилактического питания, применяемых в зависимости от особенностей вредностей. Лечебно-профилактическое питание выдается обычно в виде горячих завтраков перед началом работы или во время обеденного перерыва. На работах, связанных с загрязнением тела, выделяется бесплатно по установленным нормам мыло. Для защиты кожного покрова рук и лица в необходимых случаях выдаются различные мази (пасты), синтетические поверхностно-активные моющие вещества, хорошо смывающие грязь, но не раздражающие кожу. Обеспечение безопасности связано с применением средств индивидуальной защиты (СИЗ). Принцип эффективности состоит в сопоставлении фактических результатов с плановыми и оценке достигнутых показателей по критериям затрат и выгод. В области безопасности различают социальную, инженерно-техническую и экономическую эффективность. Функция эффективности в безопасности весьма специфична. Основное значение имеет организующая роль принципа эффективности. 4 класс. Организационные принципы. К организационным относятся принципы, реализующие в целях безопасности положения научной организации деятельности. Принцип защиты временем предполагает сокращение до безопасных значений длительности нахождения людей в условиях воздействия опасности. Этот принцип имеет значение при защите от ионизирующих излучений, от шума, при установлении продолжительных отпусков и в других случаях. Рассмотрим несколько примеров. Отпуск. Все трудящиеся получают оплачиваемый отпуск. Это снимает накопившуюся усталость и способствует улучшению здоровья и повышению жизненного тонуса. Продолжительность рабочего дня. Там, где пока не устранены вредные условия труда, действующее законодательство предусматривает систему компенсаций профессиональных вредностей. Одним из видов компенсаций является сокращение продолжительности рабочего дня. В химической промышленности для значительного числа работников установлен сокращенный рабочий день продолжительностью 6 ч (36-часовая рабочая неделя), для некоторых профессий – 5 ч и даже 4 ч. Предотвращение взрывов. Большую опасность представляют баллоны с агрессивными сжиженными газами при их длительном хранении. Имеющаяся влага с течением времени реагирует с газом. Образующиеся при этом побочные газообразные продукты увеличивают давление в баллоне. Одновременно происходит коррозия внутренних стенок баллона, сопровождающаяся образованием водорода и солей, забивающих сифонную трубку. Снять избыточное давление в таком баллоне уже невозможно. По этой причине нельзя длительно хранить баллоны с сжиженными газами. Взрывоопасные вещества могут образовываться при длительном хранении растворов некоторых комплексных солей и при хранении эфиров и других веществ при доступе воздуха. Поэтому подобные вещества нельзя хранить долго. Защита от гидравлических ударов. При внезапной остановке движущейся в трубопроводе жидкости происходит резкое повышение давления, под воздействием которого трубопровод может разрушиться. При постепенном закрывании запорных приспособлений повышение давления в трубопроводе зависит определенным образом от продолжительности закрывания задвижек: с увеличением времени давление понижается. Поэтому в трубопроводах с большими скоростями применяют постепенно закрывающиеся задвижки с большим числом оборотов маховичка. Таким образом, безопасность в данном случае достигается блокировкой временем. Принцип нормирования состоит в регламентации условий, соблюдение которых обеспечивает заданный уровень безопасности. Необходимость нормирования обусловливается тем, что достичь абсолютную безопасность практически невозможно. Нормирование имеет важное методологическое значение. Нормы являются исходными данными для расчета и организации мероприятий по обеспечению безопасности. При нормировании учитываются психофизические характеристики человека, а также технические и экономические возможности. Лимитирующим показателем при нормировании вредных факторов является отсутствие патологических изменений в состоянии здоровья. Приведем некоторые примеры норм безопасности. Концентрация вредных веществ. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны нормируется предельно допустимыми концентрациями (ПДК). ПДК – это такие концентрации, которые при установленной продолжительности работы в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Эти концентрации являются максимально разовыми. ПДК устанавливаются также для атмосферного воздуха населенных пунктов. В этом случае используются максимально разовые и среднесуточные концентрации. Установлены предельно допустимые концентрации вредных веществ в водоемах санитарно-бытового водопользования, а также для почв, продуктов и т. д. Параметры микроклимата. Нормируются оптимальные и допустимые значения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха для различных условий деятельности. Шум. Для шумов устанавливаются допустимые уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, а также уровни звука и эквивалентные уровни звука в дБА. При нормировании шумов учитывается характер объектов и род выполняемой работы. Освещенность. В нормировании освещенности определяющим является размер объекта различения (мм), по которому определяют разряд зрительной работы. Естественная освещенность нормируется коэффициентом естественной освещенности. Для бокового освещения нормируется минимальное значение, а для верхнего и комбинированного – среднее. Наименьшая искусственная освещенность на рабочих поверхностях в производственных помещениях устанавливается с учетом фона, контраста объекта с фоном, применяемых ламп и вида освещения. Рабочее время и время отдыха. Формой нормирования является регламентация продолжительности рабочего дня, рабочей недели, производственного стажа, а также перерывов в работе и отпусков. Компенсационные льготы. Установлены нормы выдачи спецодежды, мыла, молока, лечебно-профилактического питания. Средства защиты. Существуют определенные нормативные требования к устройству ограждений, заземлений и других средств защиты. Вибрация. Вибрация нормируется по уровням в октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 1 до 2000 Гц. Различают при этом локальную и общую вибрации для различных условий. Переноска тяжестей. Несмотря на широкое внедрение механизации трудоемких работ, все еще существует необходимость в переноске тяжестей. Поэтому установлены предельные нормы переноски тяжестей для женщин. Принцип несовместимости заключается в пространственном и временном разделении объектов реального мира (веществ, материалов, оборудования, помещений, людей), основанном на учете природы их взаимодействия с позиций безопасности. Такое разделение преследует цель исключить возникновение опасных ситуаций, порождаемых взаимодействием объектов. Этот принцип весьма распространен в различных областях техники. Рассмотрим некоторые примеры использования принципа несовместимости. Хранение веществ. По возможности совместного хранения вещества делятся на восемь групп: I – взрывчатые вещества; II – селитры, хлораты, перхлораты, нитропродукты; III – сжатые и сжиженные газы (горючие, поддерживающие горение и инертные); IV – вещества, самовозгорающиеся при контакте с воздухом или водой (карбиды, щелочные металлы, фосфор); V – легковоспламеняющиеся жидкости; VI – отравляющие вещества (мышьяковистые соединения, цианистые и ртутные соли, хлор); VII – вещества, способные вызвать воспламенение (азотная и крепкая серная кислоты, бром, хромовая кислота, перманганаты); VIII – легкогорючие материалы (нафталин, вата, древесная стружка). Хранить совместно разрешается только вещества, входящие в определенную группу. Кроме того, каждое из веществ VII группы должно храниться изолированно. Совместное хранение веществ разных групп не разрешается по условиям безопасности. Производственные помещения. Принцип несовместимости реализуется при планировке производственных и бытовых помещений. Бытовые помещения изолируют от производственных. Производственные помещения планируют так, чтобы исключалось загрязнение воздуха одних помещений токсичными веществами, поступающими из других цехов. В производствах категории А и Е по взрыво- и пожароопасности не допускается устройство подвальных и цокольных помещений, так как они могут оказаться местом скопления ядовитых и взрывоопасных газов и паров. В остальных случаях устройство таких помещений должно быть обосновано. Производственные здания не должны иметь чердаков. Зонирование территории. В целях повышения взрыво-, пожаробезопасности и улучшения санитарного состояния при разработке генеральных планов предприятий применяется зонирование территории. Сущность зонирования заключается в территориальном объединении в группы (зоны) различных объектов, входящих в состав предприятия по признаку технологической связи и характеру присущих им опасностей и вредностей. Выделяют следующие зоны: предзаводскую, подсобную, складскую, сырьевую и товарных емкостей. Принцип эргономичности состоит в том,что для обеспечения безопасности учитываются антропометрические, психофизические и психологические свойства человека. Антропометрические требования сводятся к учету размеров и позы человека при проектировании оборудования, рабочих мест, мебели, одежды, СИЗ и др. Психофизические требования устанавливают соответствие свойств объектов особенностям функционирования органов чувств человека. Психологические требования определяют соответствие объектов психическим особенностям человека. Вопросы для самоконтроля. 1. Перечислите и объясните ориентирующие принципы обеспечения безопасности? 2. Перечислите и объясните технические принципы обеспечения безопасности? 3. Перечислите и объясните управленческие принципы обеспечения безопасности? 4. Перечислите и объясните организационные принципы обеспечения безопасности?