Глава 3. Основы защиты от опасностей

3.1. Основные направления достижения техносферной безопасности
Безопасность объекта защиты - это состояние объекта, при котором воздействие на него всех потоков вещества, энергии и информации не превышает максимально допустимых для объекта значений.

Безопасность работающих и населения
Определение численности пострадавших в зоне действия источника опасностей Nn:
где NT — численность людей, находящихся в травмоопасных условиях; NB — численность людей, находящихся во вредных условиях; RИТ — индивидуальный риск гибели людей от травмоопасных факторов; RИВ — индивидуальный риск гибели людей от вредных факторов.

Снижение техногенных рисков любой системы неразрывно связано со значительными материальными затратами.
Связь между величиной техногенного риска и материальными затратами на его реализацию

Характерное распределение индивидуального риска и численности лиц, подверженных влиянию источника опасности: А – зона недопустимого риска, Б – зона допустимого риска, RТ – техногенный риск источника, RИ.доп – индивидуальный допустимый риск

Схема воздействия опасных факторов на человека в техносфере: источники опасности: БС – бытовая среда, ГС – городская среда, ТС – техногенная среда, ЕФ – естественные негативные факторы, Объекты защиты: Ч – человек, Т – техносфера, П – природная среда

В техносфере на человека негативно воздействуют:
естественные факторы (изменение климата, освещенности земной поверхности, метеоусловия и стихийные явления в природе);
техника и технологии, управляемые операторами и выделяющие в техносферу различные материальные и энергетические потоки;
городская среда (транспорт, объекты жилищно-коммунального хозяйства и т. п.);
среда быта (технические средства, недоброкачественные продукты питания и т.п.).

Минимизация людских потерь в техносфере:
применение средств защиты от естественных опасностей;
создание источников опасностей ограниченного влияния на людей;
максимальное снижение численности лиц, подверженных воздействию источников опасности;
применение средств и методов коллективной защиты от техногенных опасностей;
применение устройств и средств индивидуальной защиты.

Защита селитебных и природных зон
На селитебные и природные зоны негативно воздействуют:
объекты экономики, выделяющие газообразные, жидкие и твердые отходы, в том числе химические и радиоактивные;
городская среда, выделяющая отходы жилищно-коммунального хозяйства, отходы транспортных средств, ливневые сточные воды, снежную массу и т. п.;
бытовая среда, выделяющая жидкие и твердые отходы.

Общая тенденция образования удельных отходов в XX веке

Основные принципы и подходы к реализации человеко- и природозащитной деятельности:
целесообразно выделить следующие совокупности систем: «техносфера ‑ человек» и «техносфера ‑ природа»;
при выборе систем защиты от опасностей целесообразно все возможные негативные воздействия разделить на две принципиально отличные группы: I — постоянные (периодические), повседневно действующие воздействия; II — чрезвычайные спонтанно действующие воздействия;
по размерам зон воздействия опасности нужно разделить на локальные, региональные и глобальные.

3.2. Опасные зоны
Варианты взаимного положения опасных зон (ОЗ) и зоны пребывания человека (Ч) в производственных условиях:
I — безопасная ситуация; II — ситуация кратковременной опасности; III — опасная ситуация; IV — условно безопасная ситуация

3.3. Коллективная и индивидуальная защита работающих и населения от опасностей в техносфере
Реализация коллективной защиты человека от повседневного воздействия негативных абиотических факторов достигается путем:
устройства систем искусственного освещения;
обеспечения допустимых параметров микроклимата;
применения систем защиты человека от холода и перегрева;
использования систем воздухо- и водоподготовки;
контроля качества пищевых продуктов;
устройства молниезащиты.

Реализация коллективной и индивидуальной защиты человека от опасностей технических средств и технологий достигается:
защитой от вредных веществ;
защитой от вибрации, акустического шума, инфра- и ультразвука;
защитой от ЭМП и ЭМИ, в том числе и от лазерного излучения;
защитой от ионизирующих излучений;
защитой от поражения электрическим током;
защитой от воздействий статического электричества;
защитой от механического травмирования в бытовых и производственных условиях;
применением средств индивидуальной защиты.

Минимизация антропогенного влияния на техносферу достигается путем:
организации безопасного трудового процесса;
обучения работающих и населения безопасным приемам жизнедеятельности;
реализации требований к безопасной работе операторов технических систем и технологий.

3.4. Экобиозащитная техника
защитные устройства, устанавливаемые на пути опасного потока от источника до защищаемого объекта.

Варианты использования экобиозащитной техники: 1 – устройства, входящие в состав источника воздействий, 2 – устройства, устанавливаемые между источником и зоной деятельности, 3 – устройства для защиты зоны деятельности, 4 – средства индивидуальной защиты человека.

1. Устройства для очистки потоков масс от примесей
- защитные устройства (ЗУ), работающие по принципу выделения вещества из потока. Их работа характеризуется эффективностью очистки потока, гидравлическим сопротивлением аппаратов очистки, мощностью побудителя движения потоков.

2. Устройства для защиты от потоков энергии
Наиболее распространены методы защиты изоляцией и поглощением.
Методы защиты изоляцией используют, когда источник и приемник энергии, являющийся одновременно объектом защиты, располагаются с разных сторон от ЗУ. В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником .

Методы изоляции при расположении источника И и приемника ОЗ с разных сторон от ЗУ: а – энергия поглощается, б – энергия отражается

Методы защиты поглощением
основаны на увеличении потока энергии, прошедшего в ЗУ.
Вид поглощения энергии ЗУ:
поглощение энергии самим ЗУ за счет ее отбора от источника в той или иной форме, в том числе в виде необратимых потерь
поглощение энергии в связи с большой прозрачностью ЗУ

Методы поглощения при расположении источника И и приемника ОЗ с одной стороны от ЗУ:
а – энергия поглощается,
б – энергия пропускается

Распределение звуковой энергии при падении на перегородку

Оценка степени защиты осуществляется по средствам определения коэффициента защиты:
1.
2.

3. Устройства для защиты от поражения электрическим током
Защита от прямого прикосновения:
основная изоляция токоведущих частей;
защита расстоянием (ограждения и оболочки; установка барьеров; размещение оборудования вне зоны досягаемости);
сверхнизкое (малое) напряжение

1. Защита от поражения током в случае повреждения изоляции:
автоматическое отключение питания;
уравнивание и выравнивание потенциалов;
двойная и усиленная изоляцию;
защитное электрическое разделение цепей;
изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки;
защитное заземление и зануление;
устройства защитного отключения.

Автоматическое отключение питания осуществляется посредством автоматического размыкания цепи.
Уравнивание потенциалов — это электрическое соединение электропроводящих частей для достижения равенства их потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.
Выравнивание потенциалов — снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству.

Двойная изоляция — это изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляции.
Защитное электрическое разделение цепей — это отделение одной электрической цепи от других в электроустановках до 1 кВ с помощью изоляции.
Защитное отключение — это система быстродействующей защиты, автоматически (за 0,2 с и менее) отключающая электроустановку при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током.

4. Устройства и средства индивидуальной защиты:
средства, применяемые в производственных условиях (СИЗ повседневного использования),
средства, используемые в чрезвычайных ситуациях (СИЗ кратковременного использования).

Примеры СИЗ

Примеры защитных устройств при работе на высоте и в колодцах

3.5. Защита урбанизированных территорий и природных зон от опасного воздействия техносферы (региональная защита)

Этапы стратегии по защите от отходов техносферы:

Принцип реализации малоотходного производства

Внешние средства защиты -устройства, применяемые только для уменьшения влияния источника опасности на окружающую среду и не имеющие практического значения для технологии основного процесса.

1. Защита атмосферного воздуха от выбросов
Внешние средства защиты атмосферного воздуха от выбросов:
очистка выбросов стационарных объектов от примесей в специальных аппаратах и устройствах перед их поступлением в атмосферу;
защитное зонирование территорий около объекта;
рассеивание очищенных выбросов в атмосферном воздухе;
снижение и очистка выбросов автотранспорта.

Очистка выбросов стационарных объектов:
сухие пылеуловители (циклоны, фильтры, электрофильтры, рукавные фильтры, адсорберы);
аппараты мокрой очистки (скрубберы Вентури, барботажно-пенные пылеуловители, туманоуловители, абсорберы, хемосорберы);
аппараты термической и каталитической нейтрализации газовых выбросов.

Сухие пылеуловители (циклоны)

Мокрые пылеуловители (скрубберы)

Фильтры

Электрофильтры

Системы рассеивания выбросов:
Выбросы:
Организованные
Неорганизованные - выбросы в атмосферу в виде потоков газа, возникающие в результате нарушения герметичности оборудования в местах загрузки, выгрузки, перегрузки или хранения продукта, при работе транспортных средств с ДВС и т. п.

Системы рассеивания выбросов
Параметры выбрасываемых газов:
Мощность выброса
Температура выбрасываемых газов
Высота выброса
Геометрическая форма источника: точечная, линейная, плоская
Расположение источника выброса
Степень подвижности
Метрологические факторы

Защитное зонирование
Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства.
Вывод объектов экономики из селитебных зон

Снижение выбросов автотранспорта
Нормы токсичности и выбросов с ОГ двигателей серийных авто полной массой до 3.5.т

Пути уменьшения токсичности и объемов выбросов от автотранспорта
совершенствование конструкции двигательной установки, направленное на: увеличение полноты сгорания топлива; уменьшение расхода топлива; уменьшение трения в двигателе и т.п.;
применение дополнительного оборудования для повышения экологических показателей автомобиля (нейтрализаторов, сажеуловителей, поглотителей паров);
рациональный выбор топлива.

Внешнее снижение токсичности выбросов автотранспорта за счет применения:
Нейтрализаторов
2. Фильтров
3. Выбора топлива
4. Совершенствование автотранспортной инфраструктуры

Схемы фильтров-сажеуловителей с сотовой (а) и многослойной (б) насадкой

Свойства топлива

Совершенствование автотранспортной инфраструктуры
выбор рационального парка автомобилей, маршрутов и скоростного режима их движения;
совершенствование улично-дорожной сети в городах;
совершенствование методов управления движением.

2. Защита гидросферы от стоков
Способы и методы очистки сточных вод:
1. Механическая очистка

2. Химические методы очистки:
Нейтрализацию
Окисление
Восстановление
3. Физико-химические методы очистки:
Флотация (электрофлотация)
Коагуляция (электрокоагуляция)
Реагентный метод
Нейтрализация
Экстракция
Ионообменная очистка
Новые эффективные методы: озонирование, мембранные процессы очистки (ультрафильтрация, электродиализ),электроразрядные методы обработки воды, магнитная обработка и др.

Схема процесса пневматической флотации

4. Биологическая очистка
Биологическую очистку ведут в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) или в специальных искусственных сооружениях – аэротенках, биофильтрах.
Используются особенности микроорганизмов

Схема трехкоридорного аэротенка

3. Защита земель и почв от загрязнения
Источники загрязнения почвы:
осаждение выбросов промышленных предприятий и средств транспорта
загрязнения от мест ликвидации и захоронения промышленных и бытовых отходов
ФЗ «Об отходах производства и потребления» (1998)

Эффект использования вторичного сырья по отношению к производству из первичного сырья

Наиболее распространенными методами обезвреживания отходов в настоящее время:
для отходов органического происхождения — сжигание при высоких температурах 900...1100 °С; при этом методе большая часть всех токсичных отходов обезвреживается, а объем несгоревших остатков может быть доведен до 10 % их первоначального объема;
для неорганических веществ ‑ физико-химическая обработка, которая приводит к образованию безвредных, нерастворимых в воде соединений

Методы переработки ТБО
складирование на свалке или полигоне
сжигание
компостирование
комплекс компостирования и сжигания и др.
Полигон ТБО ‑ наиболее простое и дешевое сооружение ‑ устраивают там, где основанием могут служить глины и тяжелые суглинки.

Система защиты грунтовых вод на свалках

4. Защита от энергетических потоков и радиоактивных отходов
Защита от шума и вибраций (шум: экраны, устанавливаемые на местности, глушители шума систем выбросов газов в окружающую среду, лесопосадки, рельеф местности и т. п.; вибрации: виброизоляция и вибродемпфирование источников вибрации, виброзащитные экраны)
Защита от теплового загрязнения

4. Защита от энергетических потоков и радиоактивных отходов
Защита от электромагнитных излучений (основной способ защиты - расстоянием)
Размеры СЗЗ типовых передающих радиостанций

Размеры СЗЗ и растояния от границы населенных пунктов до высоковольтных ЛЭП

Защита от радиоактивных отходов
Классификация жидких и твердых радиоактивных отходов

Допустимые уровни радиоактивного загрязнения поверхности контейнеров и транспортных средств, частиц/(см2 мин)

5. Защита от чрезвычайных техногенных опасностей
Чрезвычайные техногенные опасности регионального масштаба:
аварии на радиационно-опасных объектах с выбросом радиоактивных веществ;
взрывы и пожары;
аварии на химически опасных объектах;
аварии в топливно-энергетических системах;
аварии на очистных сооружениях;
аварии в системах ЖКХ;
обрушение зданий и сооружений;
гидродинамические аварии;
крупные транспортные аварии.

Защита от чрезвычайных техногенных опасностей
Защита от загрязнения окружающей среды при авариях на радиационно-опасных объектах
Защита от химического загрязнения

6. Экспертная оценка опасностей объекта экономики и его продукции
6.1. Экологическая экспертиза
6.2. Декларация промышленной безопасности
6.3. Технические регламенты

6.1. Экологическая экспертиза
Нормативными документами для проведения экологической экспертизы являются ГОСТ, ОСТ, СП, СН, СНиП, СанПиН и др.
Экспертиза устанавливает:
соответствие намечаемой деятельности требованиям нормативных актов по вопросам охраны окружающей среды;
полноту оценки масштабов воздействия намечаемой деятельности на окружающую среду;
допустимость намечаемой деятельности с точки зрения безопасности окружающей среды;
достаточность предусмотренных мер по охране окружающей среды.

6.2. Декларация промышленной безопасности
К опасным производственным объектам отнесены объекты, на которых осуществляется использование:
токсичных веществ с уровнем средней смертельной концентрации в воздухе менее 0,5 мг/л;
оборудования, работающего с высоким избыточным давлением ( > 0,07 МПа);
взрывчатых и горючих веществ;
веществ, образующих с воздухом взрывоопасные смеси;
оборудования, работающего при больших температурах и др.

6.2. Декларация промышленной безопасности
Постановление Правительства РФ от 1.07.95 г. №675 «О декларации безопасности промышленного объекта Российской Федерации»
Приказ МЧС РФ и Госгортехнадзора от 4.04.96 г. № 222/59 «Порядок разработки декларации безопасности промышленного объекта РФ»
Декларация безопасности промышленного объекта отражает: характер и масштабы опасностей на промышленном объекте; выработанные мероприятия по обеспечению промышленной безопасности и готовности к действиям в техногенных ЧС.

Декларация безопасности включает разделы:
общая информация об объекте;
анализ опасности промышленного объекта;
обеспечение готовности промышленного объекта к локализации и ликвидации ЧС;
информирование общественности;
приложения, включающие ситуационный план объекта и информационный лист.
Декларация является обязательным документом и представляется в органы Ростехнадзора.

6.3. Технические регламенты
ФЗ «О техническом регулировании» (2004 г.)
Технический регламент — документ, устанавливающий обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования (продукции, зданиям, строениям и сооружениям, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации).

Цель принятия технических регламентов:
защита жизни или здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества;
охрана окружающей среды, жизни или здоровья животных и растений;
предупреждение действий, вводящих в заблуждение приобретателей.

К началу 2010 г. приняты следующие технические регламенты:
«О безопасности зданий и сооружений»
«О безопасности лифтов»
«О безопасности машин и оборудования»
«О безопасности колесных транспортных средств»
«О требованиях к выбросам автомобильной техники, выпускаемой в обращение на территории РФ, вредных веществ»
«О требованиях пожарной безопасности»
«На масложировую продукцию»
«На молоко и молочную продукцию» и др.

При вводе объектов экономики или технических средств в эксплуатацию необходимо руководствоваться:
Экобиозащитную технику и иные меры защиты на объектах экономики необходимо вводить в эксплуатацию до или одновременно с началом реализации технологических процессов

3.6. Защита от глобальных опасностей
Основные направления защиты ОС от глобального воздействия техносферы:
перенос загрязнений атмосферного воздуха на большие расстояния;
закисление окружающей среды, обусловленное кислотными осадками:
парниковый эффект и потепление климата;
разрушение озонового слоя;
воздействие тропосферного озона;
радиоактивное загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы;
загрязнение околоземного космического пространства.

1979 г. - под эгидой Европейской Экономической Комиссии ООН принята Конвенция «О трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния»
1985 г. - подписан Протокол по сокращению выбросов соединений серы или их трансграничных потоков
1985 г. - Конвенция об охране озонового слоя, 1987 г. - подписан международный Протокол о сокращении выбросов озоноразрушающих веществ.

1963 г. Соглашение о запрещении испытаний ядерного оружия в трех средах (в атмосфере, космическом пространстве и под водой)
Виды воздействия человека на околоземное космическое пространство (ОКП):
выброс химических веществ в результате работы ракетных двигателей;
загрязнение твердыми фрагментами, космическим мусором (отработавшими спутниками, элементами стыковочных узлов, разгонными блоками и т. п.);
проникновение загрязняющих веществ из приземной атмосферы;
радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядерных энергетических установок, используемых на космических аппаратах.

Меры по снижению техногенного воздействия на ОКП:
полный отказ от санкционированного подрыва отработавших космических аппаратов на орбите;
оптимизация схем выведения на орбиту космических аппаратов с использованием промежуточных орбит, снижающих негативные последствия запуска;
повышение сроков активного существования и точности стабилизации космических аппаратов;
перевод отработавших космических аппаратов на орбиты «захоронения», расположенные выше области геостационара, и др.