3_человек и техносфера

1. Современное состояние техносферы и техносферной безопасности
Техносфера - среда обитания, созданная с помощью воздействия людей и технических средств на природную среду с целью ее наилучшего соответствия материальным и социально-экономическим потребностям.
В современных условиях техносфера активно замещает биосферу во многих регионах нашей планеты.
Появляются зоны повышенного антропогенного и техногенного влияния на природную среду, что приводит к частичной, а в ряде случаев к полной ее региональной деградации.

Этим изменениям во многом способствовали следующие эволюционные процессы:
- рост численности населения на Земле и его урбанизация;
- рост потребления и концентрации энергетических ресурсов;
- интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства;
- массовое использование средств транспорта;
- рост затрат на военные цели и ряд других процессов.

Опасные объекты
По различным оценкам в России имеется порядка 45 тысяч опасных объектов различного типа и разной формы собственности, их которых:
- в промышленности более 8000 взрыво- и пожароопасных объектов;
- более 30 тысяч водохранилищ, из них – около 60 крупных, емкостью 1 млрд.м3;
- несколько сотен накопителей промышленных стоков и отходов.

Опасные объекты
Эксплуатируется более 220 тыс. км трубопроводов, в т.ч. около 150 тыс. км магистральных газопроводов, 62 тыс. км нефтепроводов. Ежегодно на них происходит 40-50 тыс. аварий.
В совокупности в зонах непосредственной угрозы жизни и здоровью людей в случае возникновения техногенных чрезвычайных ситуаций проживает около 80 млн. человек, т.е. более половины населения страны.
От аварий на опасных объектах ежегодно в России получают вред порядка 200 тыс. человек, а погибает в результате аварий и катастроф, включая дорожно-транспортные происшествия, более 50 тыс. человек.
Общий экономический ущерб от ЧС в год достигает 6–7 % валового внутреннего продукта страны.

Проблема обеспечения безопасности от элементов техносферы
Все структурные элементы техносферы - источники повышенной опасности для людей и окружающей среды (неизбежный побочный результат научно-технического прогресса).
увеличение скоростей на транспорте,
повышение энерговооруженности в промышленности,
уникальные по размерам и мощности комплексы для производства электрической энергии, для добычи и транспортирования нефти и газа.

Наибольшая опасность в техногенной сфере
транспортные аварии при перевозке опасных грузов,
аварии с выбросом химически и биологически опасных веществ,
взрывы и пожары,
гидродинамические аварии,
аварии на электроэнергетических системах и очистных сооружениях и т.д.

Причины происшествий
- ошибка человека или отказ технологического оборудования, при этом доля ошибочных и несанкционированных действий человека, составляет 50–80 %, технические предпосылки - 15–25 %;
- воздействие опасных факторов на незащищенные элементы оборудования, человека или окружающую их среду;

Причины происшествий
- случайное появление опасного фактора в производственной зоне, неисправность (или отсутствие) предусмотренных на этот случай средств защиты или неточные действия людей в данных условиях;
- недопустимое внешнее воздействие. Статистика свидетельствует, что чрезвычайные ситуации техногенного характера возникают не только в силу ошибок человека и нарушения технологического процесса производства, но и под воздействием целого ряда природных процессов, которые определяют степень потенциальной опасности возникновения чрезвычайных ситуаций.

Главные задачи в области обеспечения техногенной и экологической безопасности
- разработка государственной стратегии в области снижения рисков и смягчения последствий чрезвычайных ситуаций;
- осуществление комплекса мероприятий, направленных на максимально возможное уменьшение риска возникновения чрезвычайных ситуаций, а также на сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба окружающей среде и материальных потерь.

2. Классификация и характеристика негативных факторов техносферы
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 средой.
Любое превышение привычных уровней потоков сопровождается отрицательными воздействиями на человека, называемыми негативными факторами.

Классификация
негативных факторов техносферы
1. По последствиям воздействия на человека
- вредный производственный фактор - фактор производственной среды и (или) трудового процесса, воздействие которого в определенных условиях на организм работающего может сразу или впоследствии привести к заболеванию, в том числе смертельному, или отразиться на здоровье потомства пострадавшего, или в отдельных специфичных случаях перехода в опасный производственный фактор - вызвать травму. (ГОСТ 12.0.002 – 2014 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Термины и определения)..

- опасный производственный фактор - фактор производственной среды и (или) трудового процесса, воздействие которого в определенных условиях на организм работающего может привести к травме, в том числе смертельной.
Травма - повреждение анатомической целостности организма или нормального его функционирования, как правило, происходящее внезапно.
Между опасным и вредным производственными факторами наблюдается определенная взаимосвязь. Во многих случаях наличие вредных факторов способствует появлению травмоопасных факторов.

2. По природе происхождения и воздействия
• физические вредные и опасные производственные факторы:
- движущиеся машины и механизмы, подвижные части производственного оборудования, разрушающиеся конструкции;
- повышенные или пониженные температура, влажность, скорость движения воздуха, тепловое излучение;
- неионизирующие электромагнитные поля и излучения (электрические и магнитные поля промышленной частоты, электростатические поля, постоянные магнитные поля, электромагнитные излучения радиочастотного и оптического диапазона длин волн);

- ионизирующие излучения;
- повышенные уровни вибрации, шума, ультразвука и инфразвука;
- повышенная запыленность и загазованность воздуха в рабочей зоне;
- отсутствие или недостаточность естественного освещения и недостаточная освещенность;
- повышенная яркость света и пульсации светового потока;
- острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхности оборудования и инструментов и др.

• химические вредные производственные факторы. По характеру воздействия на организм человека эти факторы подразделяются на:
- общетоксичные вещества, вызывающие отравление всего организма (окись углерода, свинец, ртуть, бензол, мышьяк, цианистые соединения и др.);
- раздражающие вещества, вызывающие раздражение дыхательных путей, слизистых оболочек и кожного покрова (хлор, аммиак, сернистый газ, фтористый водород, окислы азота, озон и др.);

- как аллергенные вещества (формальдегид, различные растворители и лаки на основе нитро- и нитрозосоединений и др.);
- канцерогенные, вызывающие раковые заболевания (никель и его соединения, окислы хрома, асбест и др.);
- мутагенные, приводящие к изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные вещества и др.);
- влияющие на репродуктивную функцию (ртуть, свинец, стирол, аммиак и др.).
- некоторые вещества биологической природы (антибиотики, витамины, гормоны, ферменты, белковые препараты), получаемые химическим синтезом или для контроля которых используют методы химического анализа.

• биологические вредные производственные факторы - биологические объекты: патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибы) и продукты их жизнедеятельности; живые клетки и споры, содержащиеся в препаратах; микроорганизмы-продуценты.
• психофизиологические вредные производственные факторы разделяют по характеру действия на:
- статические и динамические физические перегрузки;
- нервно-психические перегрузки (умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки).

3. Критерии состояния техносферы и принципы их установления
Взаимодействие человека со средой обитания может быть позитивным или негативным.
Комфортность жизненного пространства помещений и территорий оценивается по параметрам микроклимата и значениям освещенности путем сравнения их фактических значений с нормативными.
Критерии комфортности в виде температуры, относительной влажности и подвижности воздуха регламентируются санитарными правилами и нормами (СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»).

Условия комфортности достигаются также соблюдением нормативных требований к естественному и искусственному освещению помещений и территорий (СанПиН 2.2.1/1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий»).
При этом нормируются значения освещенности и ряд других показателей систем освещения.

Критерии безопасности техносферы
это ограничения, вводимые на концентрации веществ и потоки энергии в жизненном пространстве.
При оценке допустимости воздействия вредных факторов на человека исходят из их порогового уровня, ниже которого болезненные реакции на организм не наблюдаются

Пороговый уровень воздействия опасностей

При больших количествах вредных факторов проявляются отрицательные воздействия.
Они зависят как от величины опасной дозы (Р), так и от длительности воздействия (t).
При малой длительности переносимы более высокие уровни, т.е. пороговые значения для них могут быть выше и понижаться при более длительной экспозиции.

Концентрации веществ регламентируют, исходя из предельно допустимых значений концентраций этих веществ в жизненном пространстве:
Ci <ПДКi ,
где Ci – концентрация i-го вещества в жизненном пространстве;
ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го вещества.

ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны
- это концентрация вредного вещества, которая при ежедневной работе в течение 8 ч и не более 40 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не должна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Значения ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны для различных классов опасности
Предельно-допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3:
1-ый класс опасности – менее 0,1;
2-ой класс опасности – 0,1-1,0;
3-ий класс опасности – 1,1-10,0;
4-ый класс опасности – более 10,0.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать показателей, установленных гигиеническими нормативами (ГН 2.2.5.3532-18), утвержденными Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека. В Нормативах отражены величина ПДК, агрегатное состояние в воздухе в условиях производства, класс опасности и особенности действия на организм для 2495 вредных веществ.
Соблюдение гигиенических нормативов является обязательным для индивидуальных предпринимателей и юридических лиц, деятельность которых связана с проектированием производственных зданий, технологическими процессами, оборудованием и вентиляцией, контролем качества производственной среды и профилактикой заболеваний.

Расчет ПДК
Нормативы ПДК загрязняющих веществ рассчитываются также по их содержанию в атмосферном воздухе, почве, водах и устанавливаются для каждого вредного вещества (или микроорганизма) в отдельности. Значения ПДК яв­ляются общепринятыми для всей территории и акватории Российской Федерации.
Для потоков энергии допустимые значения устанавливаются соотношением:
Ii <ПДУi ,
где Ii – интенсивность i-го потока энергии;
ПДУi - предельно допустимая интенсивность (уровень) i-го потока энергии.

Так, например, применительно к условиям загрязнения производственной среды электромагнитными излучениями действуют Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях».

Критерии экологичности техносферы
– это предельно допустимые выбросы (ПДВ), сбросы (ПДС) примесей, предельно допустимые уровни энергии (ПДУ) для конкретных источников загрязнения среды обитания, устанавливаемые с учетом значений ПДК и фоновых концентраций веществ (Сф) и потоков энергии (Iф) в конкретном жизненном пространстве.

Так, при определении предельно допустимого выброса (ПДВ) вещества в атмосферный воздух источник загрязнения должен удовлетворять условию
Ci <ПДК-Сф,
где Ci – концентрация вещества в жизненном пространстве, которая может быть создана источником загрязнения;
ПДК – предельно допустимая концентрация вещества;
Сф - фоновая концентрация вещества.

При принятии ПДЗ негативных факторов руководствуются основополагающими принципами:
1. Опережение обоснования и осуществления профилактических мероприятий по сравнению с моментом поступления вещества в широкую практику, поскольку производство и применение недостаточно изученных потенциально опасных веществ сопряжены с риском для здоровья человека.

2. Безвредность гигиенического норматива - приоритет медицинских и биологических показаний к установлению санитарных регламентов перед прочими критериями (технологической целесообразностью и экономическими требованиями).
3. Принцип порогового действия вредных факторов – по мере снижения уровня воздействия вещества может быть достигнута доза (концентрация), не вызывающая неблагоприятных изменений.

4. Риск как критерий безопасности техносферы. Виды рисков
В 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 при совпадении во времени в пространстве области действия опасностей (ноксосферы) и области пребывания человека (гомосферы).

Формирование зоны риска

Риск как количественная мера опасности
Под риском как количественной мерой опасности обычно подразумевают неблагоприятные потери или последствия в заданном интервале времени:
R = L / Δt ,
где L – последствия (потери), которые могут быть выражены как в абсолютных, так и в относительных единицах, а так же и в стоимостном выражении;
Δt – интервал времени, определяемый целями исследования.

Размерность риска
Размерность риска определяется размерностью потерь. Риск может быть выражен в абсолютном выражении, например, количество погибших или заболевших людей, количество гектаров сгоревшего леса, и т.д.
Риск может быть выражен в относительном выражении: в процентах, долях, относительных единицах. В этом случае, определяется количество неблагоприятных событий (например, количество погибших людей) по сравнению с общим возможным количеством событий подобного рода (например, численностью людей в анализируемой системе). Выбор базовой величины зависит от масштаба изучаемой системы и целей исследования.

Индивидуальный риск
Если в качестве базовой величины выбирается количество людей подвергающихся рассматриваемому риску, то такой риск называют индивидуальным, и определяют по формуле:
R = L / (Δt х K),
где К – число людей, подвергшихся риску.

Классификация источников опасностей и уровней риска смерти человека

Риски
Риск может быть определен для системы в целом (коллективный риск), а также дифференцирован по последствиям.
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 ,
где R – риск;
Nчс – число чрезвычайных событий в год;
Nо – общее число событий в год;
Rдоп – допустимый риск.

Прогнозируемые риски
это риски, которые связаны с циклическим развитием процессов, отличающиеся предсказуемостью проявления.
Математически ожидаемый (прогнозируемый) риск - это произведение частоты реализации конкретной опасности на произведение вероятностей нахождения человека в «зоне риска» при различном регламенте технологического процесса.

R = f П Pi (i = 1, 2, 3,…, n), где
f - число несчастных случаев (смертельных исходов) от данной опасности чел-1 · год-1, (для отечественной практики f = Кч · 10-3, т. е. соответствует значению коэффициента частоты несчастного случая деленного на 1000);
П Pi - произведение вероятностей нахождения работника в «зоне риска»;
р1 - вероятность нахождения работника в цехе в течение года (отношение числа рабочих дней в году к общему числу дней в году);
р2 - вероятность работы человека на производстве в течение недели (отношение числа рабочих дней в неделе к числу дней недели);
р3 - вероятность выполнения работником технологического задания непосредственно на оборудовании (отношение времени выполнения задания к продолжительности рабочей смены) и т.п.

Использование формулы дает возможность прогнозировать величину риска, исходя из регламента технологического процесса и времени взаимодействия человека с производственными опасностями в течение рабочего дня, недели, года, т.е. позволяет определить вероятность нахождения его в зоне риска.
Приемлемый риск - это такой низкий уровень смертности, травматизма или инвалидности людей, который не влияет на экономические показатели предприятия, отрасли экономики или государства.

Необходимость формирования концепции приемлемого (допустимого) риска обусловлена невозможностью создания абсолютно безопасной деятельности. Приемлемый риск сочетает в себе технические, экономические, социальные и политические аспекты и представляет некоторый компромисс между уровнем безопасности и экономическими возможностями ее достижения.

Определение приемлемого риска

Выбор приемлемого риска
Экономические возможности повышения безопасности технических систем не безграничны. Финансируя повышение безопасности технических систем, можно нанести ущерб социальной сфере производства (сокращение затрат на приобретение спецодежды, медицинское обслуживание и др.) Суммарный риск имеет минимум при определенном соотношении между инвестициями в техническую и социальную сферу, что необходимо учитывать при выборе приемлемого риска. Предлагаемый подход к оценке приемлемого риска применим как для конкретного предприятия, так и для общества в целом.