МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙпо курсу

«БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

к.т.н., доц. Курбатов Б.Е.

Москва 2008

1

К у р б а т о в Б. Е. Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций.-М.: 2008.- 122 с. с приложением и ил.

Данный конспект является основным учебным пособием по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности», читаемой на технических факультетах МАИ.

Предлагаемое пособие рекомендуется также для слушателей дистантной формы обучения.

© Московский государственный авиационный институт (технический университет) (МАИ), 2008

© Б.Е.Курбатов, 2008

2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................4I. СОСТОЯНИЕ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЖД71.1. Эволюция концепций БЖД.........................................................................71.2. Потенциальные опасности и риск жизнедеятельности..........................101.3. Принципы, методы и средства обеспечения БЖД..................................14II. СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА..............................................................172.1. Характеристики среды обитания..............................................................172.2. Преобразование биосферы........................................................................202.3. Экологический кризис...............................................................................23III. ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА...........................................................................273.1. Классификация и принципы нормирования неблагоприятных факторов273.2. Функциональное состояние организма....................................................293.3. Нормирование содержания вредных веществ.........................................31IV ЗАЩИТА ОТ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ...................................354.1. Нормирование загрязнений воздушной среды вне помещений............364.2. Мероприятия по защите атмосферы.........................................................374.3. Нормализация внутренней среды помещений.........................................48V. ЗАЩИТА ВОДНОГО БАССЕЙНА И ПОЧВ............................................575.1. Водопотребление........................................................................................575.2. Нормирование качества воды....................................................................585.3. Мероприятия по защите водного бассейна..............................................605.4. Нормирование загрязнения почв..............................................................625.5. Защита почв.................................................................................................64VI. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ.........................................................666.1. Организация рационального освещения..................................................666.2. Защита от шума..........................................................................................726.3. Защита от электрического тока.................................................................79VII. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ..............................................................867.1. Физические основы процесса горения.....................................................867.2. Критические условия, необходимые для возникновения горения........887.3. Оценка пожарной опасности.....................................................................897.4. Противопожарная защита..........................................................................937.5. Тушение пожаров.......................................................................................94ПРИЛОЖЕНИЕ...............................................................................................100О выборе допустимого индивидуального риска..........................................100Демографический взрыв в современном мире.............................................108Озон в атмосфере.......................................................................................................111Парниковый эффект........................................................................................114СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.........................................121

3

4

ВВЕДЕНИЕБезопасность жизнедеятельности (БЖД) ― комплексная дисциплина. Она

объединяет курсы, целью которых является защита человека и окружающей среды от воздействия различных по природе неблагоприятных факторов (НФ). Они возникают в среде обитания человека, как в обычных условиях, так и при чрезвычайных ситуациях. Объединение курсов, в которых изучаются эти аспекты жизнедеятельности (“Охрана труда”, “Охрана окружающей среды”, “Гражданская оборона"), позволяет более системно и полно сформировать общую стратегию и принципы обеспечения безопасности человека и среды.

Теоретически БЖД должна формировать такие условия, при которых полностью исключено возникновение и воздействие НФ. На практике создать такие условия, во-первых, невозможно по техническим и экономическим причинам и, во-вторых, в этом нет необходимости, т.к. до определенного уровня эти факторы безвредны и безопасны для человека и биосферы. Целью БЖД является предупреждение условий возникновения НФ и обеспечение допустимых уровней их воздействия на человека и среду. Реализация этой цели связана с решением задач, которые являются предметом изучения БЖД. К ним в первую очередь относятся: анализ объективных закономерностей и источников возникновения

факторов, неблагоприятно влияющих на человека и среду; количественная оценка НФ на основе реакций человека и среды для

определения их допустимых величин в нормальных и чрезвычайных ситуациях (ЧС);

разработка принципов, методов и средств обеспечения безвредных и безопасных условий жизнедеятельности и сохранения природной среды, позволяющих снизить уровень воздействия НФ до допустимых величин;

совершенствование правовых и организационных основ обеспечения БЖД.Взаимодействие человека с окружающей средой носит постоянный

двусторонний характер и является объективным условием существования отдельного индивидуума и развития общества в целом. Результатом взаимодействия является постоянное преобразование биосферы в техносферу. Техносфера является частью биосферы, созданной человеком для наиболее полного удовлетворения его жизненно важных социально-экономических потребностей. Преобразования происходят под действием антропогенной нагрузки на природу в целом или на ее отдельные экологические компоненты, т.е. основные материально-энергетические составляющие экологических систем (атмосферу, воду, почву, источники энергии) и биологические элементы (продуценты, консументы, редуценты). Помимо положительных результатов антропогенная нагрузка сопровождается негативными явлениями. К ним в первую очередь относятся:

5

нанесение ущерба жизни и здоровью человека; деградация природной среды; возникновение техногенных аварий, катастроф и других ЧС.

Объективно развиваясь техносфера стала представлять для человека серьезную опасность. С 1979 года ежегодный экономический ущерб от техногенных аварий превышает ущерб от природных катастроф.

В настоящее время проблемы безопасности жизнедеятельности человека, промышленной безопасности, охраны окружающей среды становятся по значимости сравнимыми с вопросами сохранения мира. Статистика свидетельствует о том, что число техногенных аварий и катастроф в мире ежегодно увеличивается на 10%. В России в последние годы этот показатель еще хуже — 30%-ный рост ежегодно.

На долю СССР в относительно «благополучные годы» приходилось 56% от всех аварий и катастроф в мире, а также более 50% всех погибших в результате катастроф. Такое положение сохранилось и в России, т.к. б\ольшая часть опасных производств и объектов бывшего СССР сосредоточено в РФ. Их около 100 тысяч, в том числе около 2300 ядерных и 3000 химических объектов обладают повышенной опасностью. Ситуация усугубляется тем, что для многих потенциально опасных объектов и производств характерна выработка проектных ресурсов и сроков службы. Дальнейшая эксплуатация приводит к резкому возрастанию технических отказов, что обусловлено старением материалов и повреждаемостью конструкций.

На территории России более 200 тыс. км магистральных трубопроводов, около 6000 технически сложных наземных объектов повышенной опасности: газораспределительные, компрессорные и насосные станции, резервуарные парки. 25% газопроводов и нефтепроводов выработали свой расчётный срок эксплуатации, поэтому уровень аварийности на объектах магистральных трубопроводов высок и продолжает расти.

Доминирующий характер опасности техносферы общеизвестен. По мировой статистике устойчивый приоритет для всех возрастных групп имеют смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и от онкологических заболеваний, а затем от несчастных случаев. Так как от заболеваний умирают главным образом пожилые люди, а от НС- трудоспособные люди молодого и среднего возраста, то у мужчин в возрасте от 15 до 36 лет НС в техносфере вообще являются главной причиной смерти. В РФ в 1990 г. на производстве произошло 660 тыс. НС, при этом погибли 8234 чел. Эта закономерность носит устойчивый характер - за 1998-2000 погибло 16 тыс. человек. В 2005 г смертность от НС составила 14,3 % (от сердечно-сосудистых заболеваний - 56,7%, от онкологических заболеваний -12,4%). Таким образом, смертность от НС в РФ вышла на второе место.

Существенно влияние негативных экологических факторов техносферы на качество жизни и смертность населения. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) в июне 2007 г. опубликовала данные по воздействию окружающей среды на

6

здоровье населения. Детальные расчеты показали, что экологически зависимая смертность в России достигает 20 % общей смертности и составляет 493 тыс. человек в год. 54 человека из тысячи россиян ежегодно погибает по экологическим причинам. По уровню смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и от заболеваний костно-мышечной системы Россия занимает первые места в мире, по онкологическим и нервно-психиатрическим заболеваниям – входит в число мировых лидеров. На начало 2007 года смертность в России в два-три раза превышала показатели европейских стран.

7

I. СОСТОЯНИЕ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЖД

1.1. Эволюция концепций БЖДДолгое время организация безопасности человека и среды обитания строилась

на основе концепции «нулевого риска» или «абсолютной безопасности». Концепция «нулевого риска» полностью исключает возможность негативного воздействия на человека и среду любых факторов и процессов, т.е. доминирующим является представление о том, что вполне реально создать средства защиты, которые обеспечат безопасность при любом развитии неблагоприятной ситуации.

Существует, однако, много причин, по которым эта концепция не может быть реализована, и, главным образом, из-за непрерывного видоизменения или появления новых негативных техногенных факторов и опасностей (сложность), а также непостоянства характеристик техносферы и ситуаций, при которых они реализуются (подвижность).

Под сложностью техносферы понимается разнообразие и степень изученности действующих в ней негативных техногенных факторов. Степень изученности влияет на эффективность защитных мероприятий и, соответственно, на исход развития неблагоприятной ситуации.

По степени изученности негативных факторов техносферы ее сложность можно оценить как:

низкую, с известными негативными факторами техносферы, которые полностью исследованы и последствия их воздействия не подвергаются сомнению (например, абсолютно известны дозовые пределы воздействия на биологические объекты различных видов излучения, концентрационные пределы многих вредных веществ, пороговые величины электрического тока, пороги акустического воздействия и т.д.);

среднюю, с недостаточно известными факторами, которые еще не полностью изучены, поэтому существует определенный риск их негативного воздействия на человека и среду (такие факторы связаны, например, с использованием сотовой связи, генетически модифицированной продукции и т.д.). Риск- это уровень определенности, с которой можно прогнозировать результат при наличии множества случайных факторов. Он характеризует возможную вероятность негативного исхода при развитии неблагоприятной ситуации.

высокую, с неизвестными факторами, которые. объективно существуют и могут сопровождать пока не открытые природные и антропогенные процессы и явления (например, открытия деления урана (О.Ганн в 1938 г), сверхтекучести гелия (П.Л.Капица в 1938 г), спонтанного деления тяжелых атомных ядер (Г.Н.

8

Флеров, К.А. Петржак в 1940 г), лазера (Ч.Таунс, Н.Г.Басов и А.М.Прохоров в 1955 г), сверхпроводимости (Д.Бардин в 1957 г) были сделаны только в 20 веке).

Подвижность техносферы - это состояния техносферы, определяемое скоростью изменения ее характеристик. Например, быстрые изменения происходят в авиационно-космической промышленности, производстве компьютеров, в биотехнологии и сфере телекоммуникаций. Менее заметны изменения в металлургии, горнодобывающих отраслях, производстве пищевых продуктов и т.д.

По состоянию техносферы ее подвижность характеризуется как: низкая, когда объекты техносферы и их характеристики длительное время

практически не меняются; т.к. в этих изменениях нет необходимости; высокая, когда для обеспечения возрастающих потребностей общества

необходимы постоянные изменения и преобразования объектов техносферы и их характеристик.

Подвижность и сложность формируют уровень неопределенности техносферы. Неопределённость техносферы характеризуется относительным количеством и качеством информации о ней. Если информации мало и она не точна, то среда становится неопределенной. Соответственно, труднее прогнозировать развитие неблагоприятной ситуации и принимать эффективные меры защиты. Исходя из характеристик подвижности и сложности техносферы можно выделить четыре типа состояния техносферы (см. табл):

Основные типы состояния техносферы. Табл..

Степень подвижности техносферы

Степень сложности техносферынизкая средняя высокая

Факторы изучены Факторы изучены недостаточно

Факторы не изучены

низкая (факторы не меняются)

Ситуация абсолютной определенности

Ситуация умеренной неопределенности

Ситуация абсолютной неопределенности

высокая (факторы постоянно меняются)

Ситуация умеренно высокой неопределенности

Ситуация умеренно высокой неопределенности

Ситуация абсолютной неопределенности

Примечание: В табл. выделена зона риска

абсолютной определенности. Степень сложности и подвижности среды малы, преобладают условия определенности, риск деятельности минимальный, т.к. ситуация наиболее проста и предсказуема;

9

умеренной неопределенности. Степень сложности среды средняя, а подвижность среды низкая. Условия риска существуют, но дальнейшее изучение факторов позволяет хорошо прогнозировать ситуацию и минимизировать риск;

умеренно высокой неопределенности. Доминирует высокая подвижность среда, но степень сложности средняя или вообще отсутствует. Условия риска существуют, он высокий, но прогнозируемый. Риск деятельности возрастает, однако он компенсируется низкой сложностью среды;

абсолютной неопределенности. Степень сложности и подвижности среды наибольшие. Из-за полной неизученности факторов техносферы, риск деятельности наибольший, он практически не прогнозируется. Такая ситуация возможна в начальный период использования новых процессов и явлений.

Практический анализ показывает, что, в основном, несчастные случаи, аварии, катастрофы и другие негативные явления имеют место при:

1. воздействии на человека, среду или объект известных факторов или процессов, но в новых условиях и ситуациях, когда сложно обеспечить абсолютную безопасность развивающейся ситуации;

2. воздействии недостаточно изученных факторов в стандартных условиях, (примером может быть негативное влияние сотовой связи на функционирование бортовых систем ЛА);

3. воздействии известных факторов в стандартных ситуациях, но при невозможности полного исключения неблагоприятного развития ситуации из-за недостаточности средств защиты.

Ситуации воздействия на человека (особенно в производственных условиях) новых, неизученных факторов маловероятны по определению (невозможно воздействие того, что на практике не используется).

Объективно во всех случаях техносфера характеризуется тем или иным уровнем негативного воздействия на человека и среду, поэтому мы сталкиваемся с непредсказуемостью развития ситуации и соответственно не можем полностью исключить негативные последствия. Рассмотренные ситуации отличаются по степени вероятности неблагоприятного исхода, но каждая из них характеризуется тем, что неблагоприятный исход возможен, что свидетельствует о неприемлемости концепции «нулевого риска» и исключает абсолютную безопасность.

Недостатками концепции «нулевого риска» являются также невозможность полной её реализации из-за чрезмерных материальных затрат, а также неподготовленность к эффективным действиям в чрезвычайной ситуации.

На смену концепции «нулевого риска» пришла концепция разумно достижимого уровня безопасности, или концепция «приемлемого риска», использующая принцип «предвидеть и предупредить». Эта общепризнанная в настоящее время концепция предусматривает возможность аварии и соответственно меры по предотвращению её возникновения и развития.

10

Концепция приемлемого риска использует понятие «фоновый риск», то есть вероятность того, что человек погибнет в результате несчастного случая, преступления или иного «неестественного» события. Она базируется на четырех основных принципах:

практическая деятельность не может быть оправдана, если выгода от этой деятельности в целом не превышает вызываемого ею ущерба;

оптимальным считается вариант сбалансированных затрат на создание систем безопасности за счёт снижения уровня риска и выгоды, получаемой от хозяйственной деятельности;

должен учитываться весь спектр существующих опасностей; вся информация о принимаемых решениях по управлению риском должна быть доступна населению;

принцип экологических ограничений (обеспечение безопасности человека, живущего сегодня), достигается таким путём реализации, который не подвергал бы риску способность природы обеспечить безопасность и потребности будущих поколений человечества.

1.2. Потенциальные опасности и риск жизнедеятельностиВажным положением и развитием концепции «приемлемого риска» БЖД

является аксиома о том, что потенциальная опасность деятельности является объективным свойством процесса взаимодействия человека со средой обитания. На ранних стадиях развития человек подвергался действию неблагоприятных факторов естественного происхождения, таких как атмосферные осадки, грозовые разряды, стихийные явления, контакты с дикими животными и т.д. В современном мире часть естественных факторов исчезла, но добавились факторы, возникшие в результате деятельности человека, т.е. антропогенные- шум, вибрации, излучения, загрязнения среды и т.п.

Закономерно, что любое новое позитивное действие неизбежно создает новую потенциальную опасность, даже при активном и постоянном стремлении человека к безопасности. Таким образом, использование средств защиты ограничивает, но не ликвидирует опасность деятельности, а позитивные результаты деятельности всегда связаны с негативным воздействием на человека и среду обитания.

В настоящее время характерна тенденция- из-за развития средств защиты вероятность каждого отдельного происшествия снижается, но масштабы последствий в результате совершенствования техники заметно возрастают.

Общий анализ причин НС показывает закономерность их роста:Первая причина состоит в том, что с развитием техники и технологии

опасность растет быстрее, чем противодействие ей (аксиома).Вторая причина- это рост цены ошибки, т.е. последствия на ранних этапах

развития человечества были менее тяжелыми, чем в современном мире, когда люди чаще гибнут в ДТП, от электрического тока и других техногенных факторов.

11

Третья причина- адаптация к опасности. Человек забывает, что современная техника является источником повышенной опасности. Иногда он об этом не осведомлен.

Четвертая причина- адаптация человека к нарушению правил безопасности, следующая из того, что не каждое нарушение приводит к НС.

Возникновение и развитие неблагоприятной ситуации носит вероятностный характер. Исход развития зависит от уровня неопределенности техносферы и связан, например, с такими причинами как, организация трудового процесса, уровень средств защиты, информированность человека о характере ситуации, его поведенческие реакции и т.д.

Для реализации неблагоприятной ситуации необходимо одновременное выполнение трех условий: наличие потенциально опасного (например, электрический ток опасной для

человека величины, опасное избыточное давление, опасная перегрузка машин и механизмов, опасная гравитационная масса груза и др.) или вредного параметра (например, шум, вибрация, электромагнитное поле, радиация и др, превышающие допустимый для человека уровень);

негативное и неконтролируемое развитие, приводящее к нештатному или аварийному режиму работы оборудования, превышению безвредного или безопасного уровня воздействия;

взаимодействие человека с опасным или вредным параметром при отсутствии необходимых средств защиты.Рассмотрим возможные варианты последствий неблагоприятной ситуации.

Примем, что НФ действует в некоторой зоне, называемой ноксосферой (О), а человек находится в зоне, называемой гомосферой (Ч).

Рис.1. Возможные варианты последствий опасной ситуации1. Безопасная ситуация- зоны О и Ч разделены во времени или

пространстве. Эта ситуация характерна при дистанционном управлении, наблюдении и т.п. Опасность не реализуется, т.к. не выполняется условие взаимодействия;

2. Ситуация локальной или кратковременной опасности- зоны О и Ч частично совмещены. Вероятность неблагоприятного исхода мала, т.к. ситуация возможна при кратковременном взаимодействии с оборудованием при осмотре, наладке и т.д.;

3. Опасная ситуация- зоны О и Ч полностью совмещены, поэтому опасная ситуация может быть реализована в любой момент и в любом месте опасной зоны. Выполнены все условия реализации неблагоприятной ситуации;

12

4. Условно безопасная ситуация- зоны О и Ч совмещены, но человек обеспечен защитными средствами, исключающими взаимодействие. Опасность реализуется только при нарушении функциональной целостности средств защиты.

Критерием реализации опасности является риск. Когда последствия воздействия тех или иных НФ уже известны, то количественная оценка риска R представляет собой отношение числа нежелательных последствий к их возможному числу за определенный период. Например, по статистике риск гибели людей на производстве в РФ за год при условии, что общее число работающих составляет ~ 80 млн. человек, а число погибших- 8 тыс. определится как

R=n/N=8000/80000000=110-4

Общий риск гибели в РФ за год составляетR=n/N=225000/150000000=1,510-3

Это индивидуальный риск, т.е. риск, характеризующий опасность определенного вида деятельности для отдельного человека.

По статистике США индивидуальные риски гибели за год от различных источников составляют:

в ДТП 310-4

от падения с высоты 910-5

от пожаров 410-5 от станочного оборудования 110-5

от электрического тока 610-6

от стихийных бедствий (молнии, ураганы и т.д.) 4510-7

от аварий на АЭС 210-10

В некоторых странах индивидуальные риски установлены в законодательном порядке. Например, в Нидерландах концепция «приемлемого риска» была принята в 1985 году в качестве государственного закона. По этому закону приемлемый риск, связанный с техносферой не превышает 10–8 (вероятность разрушения дамбы, защищающей от моря большую часть территории этой страны), недопустимой считается вероятность смерти более 10–6. Это значение установлено из условия, что риск смерти в результате техногенных опасностей не должен превышать 1% от минимальной вероятности смерти на протяжении всего периода жизни человека. За основу был принят риск смерти индивидуума в возрасте 10-15 лет, который согласно статистическим данным составляет 10-4 в год и является минимальным на протяжении всей его жизни (см. Приложение). Решение по объектам, уровень риска которых лежит в интервале 10–610–8, принимается исходя из экономических и социальных аспектов. Для РФ, по некоторым оценкам, величина недопустимого риска >10–4, а приемлемого риска <10–6, т.е. на два порядка выше. При величине риска от 10–6 до 10–4 решение о создании опасных объектов должно приниматься также исходя из экономических и социальных аспектов.

Многие виды профессиональной деятельности связаны с постоянным воздействием негативных факторов трудового процесса и среды. Снизить их

13

уровень до безопасных величин сложно, а необходимость данных видов деятельности очевидна, например, труд летчиков, космонавтов, сталеваров, шахтеров и т.п. Вследствие этого данный риск должен быть регламентирован. Во многих странах в практической деятельности принципы концепции приемлемого риска используются достаточно давно. В СССР в приказе по Наркомздраву от 28 мая 1939 г. в особую вредную категорию были выделены работники противочумных учреждений, затем (в 1940 г.) противолепрозных учреждений и работающие с ядовитыми веществами, эпидемиологи (в 1946 г.). В 1955 г в списке появились рабочие профессии - газосварщики и газорезчики, машинисты экскаваторов, в 1956 г. лица, работающие с радиоактивными веществами, стеклодувы, работники предприятий химико - фармацевтической промышленности и т.д. Приказом Минздрава СССР от 20 марта 1961 г. был утвержден список производств, цехов, профессий и должностей с вредными условиями труда.

Согласно статье 224 ТК РФ работникам, занятым на работах с тяжелыми, вредными или опасными условиями труда, предоставляются дополнительные гарантии и компенсации в целях уменьшения воздействия вредных производственных факторов.

Приемлемость риска в различных ситуациях может быть определена исходя из законодательства по промышленной безопасности, правил и норм безопасности, действующих в анализируемой области, дополнительных требований специально уполномоченных органов, влияющих на повышение промышленной безопасности, имеющихся сведений об аварийных событиях и их последствия, опыта работы в данном виде деятельности.

Риск профессиональной деятельности является социально обоснованным и соответствует такому малому риску, который приемлет общество в данный период времени. Это риск при максимально возможном в настоящее время уровне защитных мероприятий в данном виде деятельности. Уровень риска зависит от полезности того или иного вида деятельности, поэтому необходим компромисс между уровнем безопасности и возможностями его обеспечения. Увеличение затрат на безопасность уменьшает риск деятельности, но одновременно ведет к росту социально-экономического риска из-за снижения финансирования по другим статьям бюджета. В зависимости от уровня риска профессиональная деятельность, делится на четыре категории: особо опасная (R10-2), опасная (10-3R10-2), относительно безопасная (10-4R10-3), безопасная (R10-4).

В промышленно развитых странах уровень приемлемого риска профессиональной деятельности находится в интервале 15 10-4.

Исходя из формализованного подхода, принято риски делить на три категории:

приемлемый риск (уровень риска, с которым общество в целом готово мириться ради получения определённых благ или выгод в результате своей деятельности);

14

риск, требующий дальнейших оценок; неприемлемый риск (уровень риска, устанавливаемый

административными или регулирующими органами как максимальный, выше которого необходимо принимать меры по его устранению).

Важной проблемой обеспечения безопасности является управление риском, и, главным образом, промышленным. Необходим системный подход к принятию решений, процедур и практических мер, предупреждающих или уменьшающих опасность промышленных аварий для жизни человека, заболеваний или травм, ущерб имуществу и окружающей среде. Меры по уменьшению риска имеют технический и организационный характер. Приоритетными являются меры по уменьшению вероятности аварии по сравнению с мерами по минимизации её последствий.

Для того чтобы управлять риском, необходимо точно понимать ситуацию и прогнозировать ее развитие. Количественные методы анализа риска создают базу для эффективного управления риском. Анализ риска должен ответить на три основных вопроса:

Что может произойти? (идентификация опасностей промышленного объекта.);

Как часто это может случиться? (анализ вероятности аварии.); Какие могут быть последствия? (анализ последствий аварии.).Эффективное решение вопросов промышленной безопасности на

современном уровне невозможно без внедрения международных стандартов менеджмента промышленной безопасности. Создание систем менеджмента промышленной безопасности и охраны труда находится в начальной стадии.

Так, международный стандарт OHSAS 18001-1999 «Система менеджмента здоровья и безопасности» для сертификации систем менеджмента промышленной безопасности и охраны труда официально был введён в апреле 1999 года. Он включает основные принципы британского стандарта BS 8800. OHSAS 18001 был специально разработан совместимым со стандартами систем менеджмента ISO 9001:1994 и ISO 14001, чтобы облегчить интеграцию систем менеджмента качества, безопасности и здоровья персонала. Основной целью стандарта OHSMS 18001 является предотвращение и контроль возможных опасностей на рабочем месте, обеспечение постоянного процесса совершенствования системы менеджмента для сокращения рисков промышленных опасностей. Ему полностью соответствует российский стандарт ГОСТ Р 12.0.006-2002 «Общие требования к управлению охраной труда в организации».

1.3. Принципы, методы и средства обеспечения БЖДПринципы БЖД имеют большое значение для сохранения биосферы. Их

знание позволяет формировать требования по защите от неблагоприятных факторов, принимать оптимальные решения, предотвращающие или

15

уменьшающие уровень негативных последствий, и эффективно воздействовать на систему “человек-среда обитания”. По характеру они условно подразделяются на межгосударственные и общенаучные.

Межгосударственные принципы определяют права человека в части обеспечения жизнедеятельности и регулируют взаимоотношения стран в области охраны окружающей среды. В 1992 г. в Рио-де-Жанейро на конференции ООН по окружающей среде и развитию были приняты 18 принципов и среди них следующие:1. Люди имеют право на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой;2. Сегодняшнее развитие не должно осуществляться во вред интересам развития и

охране окружающей среды будущих поколений;3. Государства имеют суверенное право разрабатывать собственные ресурсы, но

без ущерба окружающей среде за пределами их границ;4. Государства должны принимать меры предосторожности для охраны

окружающей среды. В тех случаях, когда существует угроза серьезного или необратимого ущерба, отсутствие научной определенности не может быть причиной для отсрочки принятия эффективных мер защиты;

5. Тот, кто загрязняет окружающую среду, должен нести и финансовую ответственность за загрязнение;

6. Устойчивое развитие требует научного понимания проблем. Государствам следует делиться знаниями и новыми технологиями;

7. Государства уведомляют друг друга о стихийных бедствиях или деятельности, которые могут иметь вредные трансграничные последствия.

Общенаучные принципы направлены на обеспечение БЖД во всех видах техносферы. К ним относятся:

принцип нормирования, устанавливающий допустимый уровень воздействия неблагоприятных факторов на человека и среду;

принцип классификации, разделяющий объекты техносферы и факторы на классы и категории по признакам их опасности;

принцип стандартизации, устанавливающий единые нормы, требования и правила безопасности для всех видов деятельности;

принцип информации, обеспечивающий доступность и обязательность получения необходимой для безопасности информации.

Эти принципы являются ориентирующими, определяющими направление поиска безопасных решений. Для производственной среды выделяются также управленческие принципы (контроля, плановости, иерархичности, обязательности обратной связи и т.д.) и принципы научной организации труда (несовместимости, эргономичности, рациональной организации труда и т.д.).

Данные принципы реализуются с помощью соответствующих методов, которые исключают или снижают негативное воздействие НФ до допустимого уровня. К этим методам относятся:

16

А-метод, состоящий в пространственном или временном разделении гомосферы и ноксосферы, т.е. обеспечении безопасной ситуации (дистанционное управление, автоматизация и механизация процессов, блокировка или отключение техники на производстве и в быту и т.д.);

Б-метод, основанный на совершенствовании ноксосферы путем обеспечения безопасных характеристик или приведения этих характеристик в соответствие с характеристиками человека;

В-метод, состоящий в повышении защитных свойств человека при помощи соответствующих средств защиты и информированности человека об опасности ноксосферы (обучение, применение индивидуальной защиты), т.е. В-метод связан с изменением характеристик гомосферы.

В реальных условиях используется комбинация названных методов.Средства защиты подразделяются по характеру применения на средства

коллективной (СКЗ) и индивидуальной защиты (СИЗ). СКЗ классифицируются в зависимости от вида НФ (например, средства защиты от шума, вибрации, зарядов статического электричества и т.д.) СИЗ классифицируются в зависимости от защищаемых органов (например, средства защиты рук, головы, глаз, органов дыхания и т.д.)

Индивидуальные средства должны соответствовать требованиям эргономики и, главное, обеспечивать нормальные условия для деятельности. Невыполнение этих требований создает определенные неудобства, ведет к дискомфорту и поэтому может стать причиной отказа от применения СИЗ. Обычно индивидуальные средства дополняют коллективные. Они используются самостоятельно только в отдельных случаях, например при ЧС, когда невозможно использовать СКЗ.

17

II. СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

2.1. Характеристики среды обитанияСреда обитания или окружающая среда ОС - это целостная система

взаимосвязанных природных и антропогенных объектов и явлений, в которых протекает труд, быт и отдых людей. Она характеризуется совокупностью физических, химических и биологических факторов, способных при определенных условиях оказывать прямое или косвенное, немедленное или отдаленное воздействие на деятельность и здоровье человека. ОС является неотъемлемой составной частью биосферы.

Биосфера - это область распространения жизни на Земле. Она включает населенную организмами верхнюю часть земной коры (литосферы), воды рек, озер, водохранилищ, морей, океанов (гидросферу) и нижнюю часть атмосферы (тропосферу). По определению Вернадского “пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни”. По современным представлениям это поле ограничено в вертикальном пределе высотой - 6...7 км (хлорофилоносные растения). Нижний предел ограничен дном океана (около 11 км) и изотермой 100°С в литосфере (около 3...4 км).

Энергетически биосфера незамкнута - в ней идет поглощение теплоты извне и ее использование в изотермических условиях. Односторонний приток энергии к биосфере - это фундаментальный закон экологии. Другой закон констатирует наличие материального обмена в среде. Различные виды организмов поглощают вещества, необходимые для их роста, поддержания жизни и воспроизводства, а также вырабатывают и выбрасывают в среду органические продукты. Они разлагаются, растворяются в воде, попадают в почву, атмосферу и т.п. Различают три основных типа биогеохимических круговоротов:

круговорот воды; круговорот элементов преимущественно в газообразной фазе; круговорот элементов преимущественно в осадочной фазе.На интенсивность и протекание энергетического и материального обмена

влияют различные факторы. Более 30% солнечной энергии отражается верхними слоями атмосферы в космическое пространство, еще 8% - пылью, взвешенной в атмосфере. Более 10% поглощается водяным паром, озоном и другими многоатомными газами и 52% энергии достигает Земли. Из них:

10% составляют потери на отражение; 50% расходуется на испарение воды; 40% улавливается живыми организмами.Только около 1% солнечной энергии улавливается растениями и

превращается в живое вещество биосферы, которое является пищей для всех

18

биосистем. Таким образом, состояние биосферы и процессы материально-энергетического обмена чувствительны к антропогенным воздействиям: приток солнечной энергии к биосистемам и механизм фотосинтеза

существенно зависят от чистоты атмосферы (наличия механических и химических примесей, пылей и газов);

круговороты химических элементов и веществ подвержены воздействию на всех стадиях преобразования.98% массы живого вещества состоит из кислорода О (70%), углерода С (18%),

водорода Н (10%).Большая часть О и Н входит в состав воды. 10 других элементов вместе составляют 1,5% (азот N, натрий Nа, магний Mg, кремний Si, фосфор Р, сера S, калий К, кальций Са, железо Fe, хлор Cl). Среди них выделяются так называемые “лимитирующие элементы”. При их недостатке или отсутствии ограничивается или прекращается рост живого вещества. Этот эффект подчиняется закону или принципу минимума Ю. Либиха- выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологический потребностей, т.е. жизненные возможности лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму; дальнейшее их снижение ведет к гибели организма или деструкции экосистемы.

Таким образом, в соответствии с принципом минимума Либиха скорость роста живого вещества определяется не всеми элементами, а только тем из них, который находится в наибольшем относительном дефиците, т.е. в экологическом минимуме. В наибольшей степени к лимитирующим элементам относится фосфор Р.

Круговорот фосфора относится к осадочным круговоротам. Содержание Р в земной коре не превышает 1%. Основными источниками неорганического Р являются изверженные или осадочные породы.

Круговорот Р в природе несовершенен. На суше он протекает при минимуме потерь. Громадные запасы фосфора, накопившиеся за прошлые геологические

Рис.2. Круговорот фосфора на сушеэпохи, содержат горные осадочные породы; в процессе разрушения и выщелачивания эти породы отдают фосфаты наземным экосистемам.

19

Биоредуценты минерализуют органические соединения фосфора из отмерших организмов в фосфаты, которые через корневую систему вновь потребляют растения.

Существенные потери фосфора происходят в водоемах. Значительные количества фосфатов оказываются вовлеченными в круговорот воды, выщелачиваются и попадают в моря. Здесь они обогащают соленые воды, питают фитопланктон и связанные с ним пищевые цепи; затем вместе с отмершими остатками фосфаты погружаются в океанические глубины. Часть их, отлагающаяся в пределах досягаемости морских экосистем после окисления, используется ими, но вследствие недостатка кислорода (из-за небольшой скорости его диффузии) процесс разложения замедлен и бо\льшая часть минерализованного фосфора теряется в глубинных отложениях в виде нерастворимых соединений. Частичный возврат фосфатов на землю возможен и с помощью морских птиц (имеется в виду гуано, огромные залежи которого на побережье Перу указывают на то, что некогда морские птицы играли большую роль в его накоплении, чем теперь) и благодаря рыболовству (рыбу используют в качестве удобрения под посевы риса). Экономическая деятельность человека приводит к еще бо\льшему замедлению этого круговорота. Загрязнение воды приводит к существенному снижению скорости диффузии кислорода к донным осадкам (например, при наличии на поверхности воды пленки нефтепродуктов скорость диффузии снижается на порядки).

Рис.3. Круговорот фосфора Р в водеЕжегодный вынос фосфора в Мировой океан составляет 1,4107 т, скорость

обратного процесса переноса птицами и с продуктами рыбного промысла

20

составляет 105 т в год. Поскольку запасы фосфора малы и круговорот его чувствителен к воздействию техногенных факторов среды, то их неблагоприятные изменения могут привести к серьезным и необратимым последствиям.

2.2. Преобразование биосферыОсновными причинами преобразования и разрушения биосферы являются: демографический взрыв; урбанизация населения; НТП, рост потребления энергии, промышленной продукции и

использования транспорта; интенсификация с/х производства на основе химизации и мелиорации; экологически нерациональное ведение хозяйственной деятельности,

ошибки планирования; аварии, катастрофы, военные учения, испытания, войны.

Демографический взрыв. За тысячу лет до новой эры на Земле было около 10 млн. людей, в 1900 г. - 1,7 млрд., в 2000 г. - 6,25 млрд.. Население Земли удваивалось в периоды: с 1650 по 1850 г. (200 лет), с 1850 по 1950 г. (100 лет), с 1950 по 1975 г. (25 лет). В настоящее время на Земле проживают 6,4 млрд. человек.Демографический взрыв происходит из-за увеличения средней рождаемости и продолжительности жизни.

Увеличению продолжительности жизни и соответственно среднего возраста населения способствует повышение ее комфортности. По данным «Международной исторической статистики 1750- 1980г.г.» эти процессы имеют следующую тенденцию по годам:

Годы 1900 1995 2025 2200Средняя продолжительность жизни в мире 36,2 64,5 72,5 84,9Средний возраст населения Земли 15 25 31 43

Примечание. Продолжительность жизни москвичей сейчас составляет 68,2 года (у мужчин- 62,8 года, у женщин- 73,4 года)

Однако в странах с высоким уровнем жизни рождаемость снижается, например, согласно теории депопуляции в 2006 году Япония войдет в период отрицательного прироста населения и через 50 лет население сократится на 20 млн.человек. Но сокращение прироста в развитых странах компенсируется одновременным существенным увеличением рождаемости в менее развитых странах, особенно Азии и Африки.

По оценкам экспертов ООН, примерно половина ежегодного прироста населения планеты приходится на шесть стран: Индию, Китай, Пакистан, Нигерию, Бангладеш и Индонезию. Прирост населения, например, Индии в настоящее время составляет 1,5 млн. человек в месяц и при такой тенденции к 2045 году по численности она перегонит Китай. 5 января 2005 года в Китае численность

21

населения составила 1,3 млрд. чел. Она могла бы быть больше, но рост был ограничен государственной программой «Одна семья – один ребенок».

Механизм демографического взрыва в развивающихся странах детально изучен. Он стал закономерным следствием демографической ситуации, сложившейся в странах Азии, Африки и Латинской Америки в середине ХХ в. Для этой ситуации характерны две главные отличительные черты.Во-первых, после завоевания политической независимости эти страны получили возможность более широко использовать

достижения медицины, в частности в предупреждении различного рода заболеваний, особенно эпидемических. Благоприятно повлияли на снижение показателя смертности также первые успехи в сфере экономического развития. В результате смертность за очень короткое время снизился примерно в два раза.

Во-вторых, в отличие от смертности, рождаемость сохраняется на очень высоком уровне, так как продолжается традиционное демографическое поведение населения. Из 145 млн. детей, за год появляющихся на свет, 125 млн. рождаются в развивающихся странах (см. Приложение)

Именно такое несовпадение во времени (несинхронность) изменений в процессах рождаемости и смертности привело к возникновению небывалого до тех пор демографического взрыва в большинстве стран мира.

По прогнозам ООН, если каждая женщина родит по два ребенка, к 2300 г. на Земле будет 9 млрд. человек. Однако при отсутствии сопротивления среды и бесконтрольности этого процесса население Земли уже к концу ХХ1 века может возрасти до 28 ... 30 млрд. человек, что будет иметь катастрофические последствия (голод, деградация биосферы, массовые заболевания, разрушение человеческого сообщества).

Ученые установили, что для здорового существования на 1 человека должно приходиться 1 га нетронутой природы, т.е. на Земле должно жить не более 5 млрд. человек. По оптимистическим прогнозам (при стабилизации) численность человечества должна остановиться на 10 млрд. чел., что будет соответствовать достаточно полному удовлетворению потребностей человека и нормальному развитию общества.

Урбанизация. Этот процесс носит объективный характер. Он связан с развитием и ростом городов. Увеличивается удельный вес городского населения, сельская местность приобретает социальные и другие черты, характерные для техносферы, повышается роль городов в развитии общества.

Страны с самым большим населениемКитай 1,298 млрд.Индия США

1.065 млрд.293 млн.

Индонезия Бразилия

238. 4 млн.184,1 млн.

Пакистан Россия

159.1 млн.143.7 млн.

Бангладеш 141.3 млн.

22

По данным ООН в городах мира проживали или проживают в настоящее время: 1,7% населения (в 1880 г.), 50% (в 1984 г.) и 85% (в 2000 г.).

Общая площадь урбанизированной территории Земли в 1980 г равнялась 4,69 млн. км2. К 2070 г она составит 19 млн. км2, т.е. 12,8% всей или 20 % жизнепригодной территории суши (всего на Земле 148,5 млн. км2 суши и 95 млн. км2 из них жизнепригодной)

Концентрация производства приводит к росту техногенного воздействия как на среду, так и на человека, поэтому для урбанизированных территорий характерен высокий уровень различных видов загрязнения и наличие специфических заболеваний (от стрессов, шума, энергетического воздействия и т.п.)

Эксперты ООН прогнозируют, что и в 2015 году Токио сохранит звание крупнейшего мегаполиса мира. К этому времени численность населения в японской столице составит 36 млн. человек. Но на втором месте будет уже не Мехико. Его потеснит индийский город Мумбаи (Бомбей), в котором будет проживать 22,6 млн. человек.

На третьем месте расположится столица Индии Нью-Дели, количество жителей которой будет 20,9 млн. человек. Мексиканская столица Мехико окажется лишь на четвертом месте с численностью населения в 20,6 млн. человек. Последнее место в пятерке лидеров достанется бразильскому городу Сан-Паулу с населением в 20 млн. человек. Пекин в пятерку лидеров вообще не попадет. Видимо, к тому времени скажется китайская демографическая реформа.

НТП и рост энергетических и других потребностей. Потребление материальных и энергетических ресурсов идет более высокими темпами, чем растет численность населения, т.е. происходит увеличение среднего потребления на душу населения. В первую очередь это связано с большими непроизводительными военными расходами. После второй Мировой войны на вооружение в мире уже израсходовано более 6 трлн. дол. Военная промышленность стимулирует развитие техники и рост промышленного и энергетического производства.

Во многих странах развитие энергетики достигается за счет все большего использования тепловых электрических станций ТЭС, сжигающих уголь, мазут и природный газ. Выбросы ТЭС весьма губительны для биосферы.

Каждые 12-15 лет объем промышленного производства возрастает в два раза и, соответственно, происходит удвоение выбросов в биосферу загрязняющих

Население наиболее крупных мегаполисов в 2000 г. (млн. чел.)

ТокиоСан-ПаулуМумбаи (Бомбей)КалькуттаСеулМехико.Нью-ЙоркКаир, Джакарта, КарачиМосква

36 2522,6201918,616,6169,5...10

23

веществ. Загрязнение биосферы происходит также из-за массового использования двигателей внутреннего сгорания. Например, с 1960 до 1990 г. численность автомобильного парка в мире возросла со 120 до 429 млн. автомобилей.

В производство уже вовлечено 90 из 104 элементов периодического закона. В окружающей среде накопилось около 50 тыс. видов химических соединений, которые не могут быть преобразованы естественным путем в элементы круговоротов (это отходы пластмасс, пленок, изоляции и т.п.).

Интенсификация с/х производства. За год в почву вносится более 35 млн. тонн удобрений, что оказывает основное воздействие на среду. Применение удобрений необходимо, т.к. с урожаем из почвы уносится огромное количество питательных веществ. Наиболее сильно истощают почву зерновые и картофель. Так, при мировом валовом сборе зерновых, равном ~1 млрд. т, из почвы выносится 33 млн. т азота. Отрицательные последствия связаны также с использованием пестицидов. Мировой ассортимент насчитывает более 100 тыс. препаратов. К ним относятся:

аракциды против клещей; альгициды от водорослей; арборициды от нежелательной древесной растительности; бактерициды против микробов; гербициды от сорных трав; инсектициды от насекомых; фунгициды от грибковых заболеваний; десиканты для подсушивания растений на корню и ускорения

созревания.Ежегодно на поля поступает более 4 млн. т пестицидов. Эти вещества опасны

для человека - от прямого отравления пестицидами за год в мире погибает до 10 тысяч человек.

Стойкие ядохимикаты этой группы включаются в природные круговороты. С атмосферными потоками они разносятся на большие расстояния. Например, в Антарктиде в ледяном панцире накоплено более 2000 т ДДТ.

К этим причинам разрушения биосферы добавляются естественные (природные). Основной из них является эрозия почв. Из-за ветровой и водной эрозии, засоления и других причин в мире ежегодно теряется 5...7 млн. га пашен. За последнее столетие из оборота выведено 2 млрд. га плодородных земель.

2.3. Экологический кризисВ системе «человек – биосфера» действуют различные факторы чрезмерной

опасности, приводящие к экологическому кризису: использование человеком источников энергии преимущественно внутренних

по отношению к биосфере (органическое топливо) и технологий, активно загрязняющих среду. Это приводит к нарушению экологических

24

круговоротов основных и лимитирующих элементов, кризису редуцентов, в виде парникового эффекта, разрушения озонового слоя и т.д.;

значительная разомкнутость хозяйственных циклов, дисбаланс в потреблении ресурсов и их естественном восстановлении. Это приводит, во-первых, к большому количеству отходов, загрязняющих среду и, во-вторых, к обеднению и истощению природы. Накопление отходов жизнедеятельности нарушает природное экологическое равновесие и негативно влияет на глобальные круговороты веществ;

использование помимо естественных искусственно синтезируемых веществ также ведет к нарушению экологического равновесия и возрастанию токсичности окружающей среды;

разрушение биосферы, сопровождающееся уничтожением структурного многообразия биосферы, гибелью многих организмов и целых видов, и ведущее к серьезным нарушениям экологической стабильности.Под экологическим кризисом понимается та стадия взаимодействия между

обществом и природой, когда предельно обостряются противоречия между экономикой и экологией, т.е. экономическими интересами общества и ресурсно-экологическими возможностями биосферы. Это процесс не только усиления воздействия человека на природу, но и резкого увеличения влияния природы на общественное развитие. Не следует путать с экологической катастрофой. Кризис - обратимое состояние, которое характеризуется качественным преобразованием биосферы и обновлением живого вещества. В истории человечества выделяются такие кризисы как: изменение среды обитания, вызвавшее появление антропоидов - непосредственных предков человека; обеднение ресурсов, доступных примитивному человеку, что привело к возникновению простейших технологий. Например, выжигание растительности для лучшего ее роста; засоление почв, деградация плодородных земель, что привело к развитию неполивного земледелия; антропогенные, связанные с массовым уничтожением крупных животных (кризис консументов), сокращением растительных ресурсов (кризис продуцентов), глобальным загрязнением среды (кризис редуцентов).

Продуценты - организмы, превращающие под воздействием солнечной энергии неорганические соединения в органическую пищу биосферы (высшие растения, водоросли, некоторые бактерии);

Консументы - организмы, питающиеся органическим веществом (все животные, часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения);

Редуценты - организмы (бактерии и грибы), превращающие органические остатки биомассы в неорганические (минерализация).

25

К глобальным последствиям экологического кризиса прямо связанным с кризисом редуцентов относятся парниковый эффект и разрушение озонового слоя.

Основную роль в тепловом состоянии Земли играет солнечная радиация. На нее приходится 99,8% и только 0,2% на земные источники. Атмосфера оказывает экранирующее воздействие на теплообмен и поэтому ее состояние существенно влияет на его интенсивность. Основная часть солнечной энергии передается к поверхности Земли в оптическом диапазоне, а отраженная от поверхности – в инфракрасном. Если в оптическом диапазоне атмосфера «прозрачна», т.е. не поглощает излучение, то в инфракрасном она интенсивно поглощает излучение многоатомными (более трех атомов в молекуле) газами (СО2, Н2О, СН4, О3 др.) и пылью, которые находятся в атмосфере. Увеличение их содержания ведет к тому, что энергия, отраженная от поверхности Земли задерживается в атмосфере в больших количествах. Возникает так называемый “парниковый эффект”. Последствием этого процесса является рост температуры атмосферы - по прогнозам через 100 лет средняя температура в Арктике достигнет 4-5С, к 2030 г. она может повыситься на 1,5...4,5С. Площадь льдов Арктики за последние 100 лет уменьшилась на 20%, а толщина льда уменьшилась вдвое за последние 40 лет. Исчезает шельфовый лед в Антарктиде- за 40 лет на 50 км отодвинулась граница шельфа. Особенно опасно то, что шельф как барьер сдерживает полярные льды от сползания в океан. К 2050 г Земля может остаться без полярных льдов. Это опасно для островных стран и территорий, расположенных ниже уровня моря. Так, прогнозируемое повышение уровня моря к 2100 г. на 2 м приведет к затоплению 5 млн. км2 суши, а это 30% всех урожайных земель планеты (см. Приложение).

“Парниковый эффект” достаточно распространен и на региональном уровне. Интенсивное поступление в атмосферу от антропогенных источников ( ТЭС, транспорт, промышленность), указанных выше газов и пыли, создает вокруг городов пространства радиусом до 50 км с повышенными на 1...5С температурами. Эти купола хорошо видны из космоса. Парниковый эффект проявляется в основном в приземном слое.

В 1997 г. был принят Киотский протокол, регламентирующий снижение выбросов парниковых газов СН4, NO, диксохлорида серы, карбонов и др. (в том числе на 5% СО2 к 2013 г.) и устанавливающий квоты на выбросы для государств.. К 2005 г протокол ратифицировала 121 страна (из 140 участников). Для того чтобы он вступил в силу, суммарная доля выбросов ратифицировавших стран должна составить не менее 55%. Этот порог был преодолен после ратифицикации договора Россией, на долю которой приходится квота, составляющая 17% выбросов. На долю США приходится 30%. Ожидаемый эффект состоит в том, что 39 промышленно развитых стран сократят на 5,2% выбросы парниковых газов. Протокол вступил в силу 16.02.05 г.

Озоновый слой располагается на высотах от 7...8 км на полюсах и 17...18 км на экваторе до 50 км. Наибольшая плотность озона наблюдается на высотах

26

20...22 км. Концентрация озона здесь в 10 раз выше, чем у поверхности Земли. Озоновый слой поглощает ультрафиолетовое излучение, гибельное для живых организмов. Исследования озонового слоя английскими учеными показывают, что в 1957 г он еще был стабильным, к 1979 г произошли ощутимые изменения. В начале 80-х годов впервые отмечены озоновые дыры. Так называют обширные пространства в озоносфере с пониженным до 50% содержанием озона. Темпы расширения озоновых дыр к концу 80-х г.г. составили 4% в год. Первоначально они располагались над Антарктикой (по размеру выходят за контуры материка) и Арктикой. В 1987 г площадь антарктической озоновой дыры была больше площади США (см. Приложение).

Следствием разрушения озонового слоя явилось увеличение заболеваний раком кожи.

Разрушение озонового слоя происходит при взаимодействии озона с вредными примесями, которые попадают в высокие слои атмосферы. Основной причиной возникновения озоновых дыр является использование в промышленности, в холодильниках, в аэрозольных упаковках хладонов- веществ, которые содержат галогены. В конце 80-х г. в среду выбрасывалось до 1 млн. тонн в год хладонов. Они содержатся и в ракетном топливе. Если учесть, что носитель выбрасывает на высотах до 50 км около 180 т соединений хлора, а одна молекула Cl разрушает до 105 молекул озона, то один запуск сопровождается разрушением 0,3% озона. Время жизни хладонов в атмосфере достигает 100 лет, поэтому без эффективной защиты к 2050 г. может разрушиться 10 % слоя.

Обеспечение жизнедеятельности на современном этапе развития общества связано с малоэффективным использованием вещества. Из среды изымаются природные элементы, а возвращаются не свойственные ей соединения, т.е. нарушается естественное соотношение действующих химических элементов. За год на 1 человека из Земли извлекается более 20 т сырья. Из них только 2% превращаются в общественно полезный продукт, а 98% составляют отходы. Большая часть из них - неиспользуемые отходы, т.е. вторичные ресурсы, для которых в настоящее время отсутствуют условия использования. Ежегодно 5,2 млн. чел. (из них 4 млн. детей) умирают от заболеваний, вызванных неправильным удалением сточных вод и твердых отходов. К 2025 г. объем и расходы на удаление отходов возрастут в 4...5 раз. Ежегодно образуется более 200 тыс. м3

радиоактивных отходов и отработанного ядерного топлива.

27

III. ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА

3.1. Классификация и принципы нормирования неблагоприятных факторов

Среди НФ в зависимости от последствий воздействия на человека принято выделять опасные ОФ и вредные факторы ВФ. ОФ- фактор среды или трудового процесса, воздействие которого при

определенных условиях может быть причиной острого заболевания или внезапного резкого ухудшения здоровья, смерти (например, опасное воздействие огня и раскаленных предметов, электрического тока, движущихся машин и их частей, падающих предметов, острого ионизирующего излучения и т.п.);

ВФ- фактор среды или трудового процесса, воздействие которого при определенных условиях может вызвать временное или стойкое снижение работоспособности, повысить частоту соматических и инфекционных заболеваний, вызвать профессиональную патологию, привести к нарушению здоровья потомства (например, вредное воздействие шума, вибрации и других механических колебаний, неблагоприятных параметров микроклимата, токсичных веществ и пыли и т.п.).

Важно отметить, что фактор является вредным или опасным только при превышении допустимого для человека уровня, т.е. когда его воздействие приводит к неблагоприятному исходу.

По происхождению НФ подразделяются на природные (биогенные и абиогенные), природно-антропогенные и антропогенные. Эти факторы воздействуют на материально-энергетический и информационный обмен, поэтому они классифицируются по объективным санитарно-гигиеническим факторам окружающей среды и субъективным факторам человека. В соответствии с руководством Р2.2.2006-05 вредные факторы подразделяются на 5 групп:

1. физические, во-первых, объединяющие энергетические процессы и, во-вторых, характеризующие состояния воздушной среды. К первой подгруппе относятся: ионизирующее и неионизирующее излучение (ультрафиолетовое, видимое,

инфракрасное, лазерное, микроволновое, радиочастотное, низкочастотное); статические, электрические и магнитные поля; шум, инфра- и ультразвук, вибрация (локальная, общая); освещенность (отсутствие естественной освещенности, недостаточная

освещенность, повышенная ультрафиолетовая радиация).

28

Во вторую подгруппу входят: параметры микроклимата (температура, относительная влажность,

подвижность воздуха); атмосферное давление Р; пыли и аэрозоли преимущественно фиброгенного действия и т.п.;

2. химические, которыми являются токсичные вещества в различном агрегатном состоянии, а также некоторые вещества биологической природы (антибиотики, витамины, гормоны, ферменты);

3. биологические, источниками которых являются живые организмы (патогенные микроорганизмы, продукты их жизнедеятельности, препараты, содержащие живые клетки и споры микроорганизмов, белковые препараты);

4. факторы трудового процесса, характеризующие тяжесть физического труда (физическая динамическая нагрузка, масса поднимаемого и перемещаемого груза, стереотипные рабочие движения, статическая нагрузка, рабочая поза, наклоны корпуса, перемещение в пространстве)

5. факторы трудового процесса, характеризующие напряженность труда (интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные нагрузки, монотонность нагрузок, режим работы).Человек и среда подвергаются воздействию этих факторов практически

постоянно, поэтому основным методом обеспечения БЖД является снижение этого воздействия до приемлемого регламентируемого уровня, т.е. реализация Б-метода (обеспечение безопасных характеристик и приведение их в соответствие с характеристиками человека).

Регламентирование вредных факторов осуществляется на основе нормирования, которое состоит в установлении приемлемого уровня или гигиенических нормативов. Основными принципами при нормировании того или иного фактора или процесса являются: отсутствие прямого или косвенного вредного и неприятного действия на человека, сохранение работоспособности, нормальное самочувствие и настроение; недопустимость привыкания к вредному воздействию; отсутствие воздействия на биосферу (растительность, климат, состояние атмосферы, вод и почвы) и бытовые условия жизни.

Время проявления последствий воздействия разного рода факторов на организм в значительной мере определяется резервной мощностью его защитных систем и зависит от уровня воздействия факторов. Воздействие будет иметь допустимый уровень, если в течение всей жизни и сам человек и его потомки не будут испытывать негативных последствий. Для производственных условий гигиенические нормативы- это такие уровни вредных производственных факторов, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа не должны

29

вызывать отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Приемлемый уровень воздействия или допустимое содержание загрязнений биосферы основано на представлении о наличии порогов восприятия биологическим объектом того или иного фактора. Пороговость действия факторов устанавливается в зависимости от состояния человека и изменений биологических процессов в объектах биосферы (например, наступление рефлекторных реакций человека и фотосинтез в растениях). Большое число объектов биосферы (включая человека), которые по разному воспринимают воздействие НФ, а также не одинаковая восприимчивость одного и того же воздействия разными органами ведет к дифференцированию нормирования по объектам и выбору наиболее чувствительного показателя. Так, если неприятный запах ощущается при концентрациях, не оказывающих вредного воздействия на среду, то нормирование осуществляется с учетом порога обоняния. Если вещество оказывает на среду вредное воздействие при концентрациях меньших, чем на человека, то принимается порог действия этого вещества на среду.

3.2. Функциональное состояние организмаСовокупность факторов трудового процесса и производственной среды

формируют условия труда, которые, воздействую на человека, вызывают соответствующее им функциональное состояние организма (ФСО).

Условия труда устанавливаются в зависимости от того, на сколько параметры производственной среды и трудового процесса отклоняются от действующих гигиенических нормативов. Исходя из гигиенических критериев условия труда делятся на 4 класса: оптимальные (1 класс) – при которых сохраняется не только здоровье

работающих, но и создаются предпосылки для поддержания высокого уровня работоспособности. Эти условия обеспечивают минимальную напряженность организма;

допустимые (2 класс) – характеризуются такими уровнями факторов среды и трудового процесса, которые не превышают норм, а возможные изменения ФСО восстанавливаются во время отдыха и не оказывают неблагоприятного воздействия в ближайшем и отдаленном периоде на состояние здоровья работающих и их потомство. Возможно некоторое напряжение отдельных органов, например, при изменении в допустимых пределах параметров микроклимата, концентраций вредных веществ;

вредные (3 класс) – характеризуются наличием вредных факторов, превышающих допустимые нормы и оказывающих неблагоприятное воздействие на организм человека и/или его потомство. Вредные условия

30

подразделяются на 4 степени вредности (от 3.1 до 3.4) по тому, на сколько превышены гигиенические нормативы и по тяжести последствий (от обратимых изменений до выраженных форм профессиональных заболеваний);

опасные или экстремальные (4 класс) – уровень факторов создает угрозу жизни при воздействии в течении смены (или ее части), высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных поражений.

ФСО прямо связано с условиями труда. В зависимости от величины и длительности воздействия факторов ФСО может быть:

нормальным, когда все системы организма не испытывают перегрузок. Это состояние обеспечивается оптимальными условиями труда;

пограничным, когда нагрузка превышает нормальную, но до допустимого предела, за которым могут возникать негативные последствия. Это состояние обеспечивается допустимыми условиями;

патологическим, при котором возможны заболевания и необратимые последствия. Патологии возникают при наличии вредных или опасных условий труда.

Связь ФСО с условиями труда и соответственно уровнем воздействия НФ на организм описывается общебиологическим законом Вебера-Фехнера- реакция организма (сила ощущения) dL прямо пропорциональна относительному приращению раздражителя

dL=a(dR/R)или после интегрирования

L=10 lg R/R0 ,где R0 - порог ощущения, т.е. минимальная сила раздражителя,

характеризующая начало ощущения.Этот закон является основой для нормирования вредных факторов, т.е. для

установления безвредной или предельно допустимой дозы воздействия. Очевидно, норме, т.е. пределу допустимого изменения раздражения соответствует некоторое предельное состояние организма без патологических последствий. Для исключения необратимых явлений устанавливаются нормируемые, безопасные или предельно допустимые уровни ПДУ и концентрации ПДК неблагоприятных факторов среды. Это практический результат реализации общенаучных принципов, таких как нормирование, классификация и стандартизация.

Различные виды физической и умственной деятельности характеризуются необходимым количеством расходуемой энергии. Энергетическая оценка устанавливается относительно уровня основного обмена УОО.

УОО- количество энергии, расходуемой человеком в состоянии полного покоя при минимальном воздействии внешних факторов среды на организм. Величина УОО4,2 кДж/ч на 1 кг массы тела.

Затраты энергии на некоторые виды деятельности составляют (кДж/чкг): чтение вслух 5,5

31

игра в шахматы 8 ходьба 16 земляные работы 30 плавание 45 бег со скоростью 8 кмч 60

3.3. Нормирование содержания вредных веществХарактеристикой содержания вредных веществ ВВ в среде обитания служит

концентрация, т.е. его масса в единице объема или массы. Единицы измерения: для воздушной среды- мг/м3, для воды- г/м3, для почвы - мг/кг.

Концентрация ВВ определяет уровень их воздействия на человека и среду. Вещество является вредным только тогда, когда его содержание в среде превышает некоторую критическую концентрацию, после которой проявляется отрицательное воздействие. Для этого устанавливается предельно допустимая концентрация ПДК, т.е. нормируется допустимое содержание вредных веществ ВВ. ПДК является основным параметром при нормировании.

ПДК- это максимальная концентрация вредного вещества в среде, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду вредного действия (включая отдаленные последствия).

Таким образом, вредным является вещество, для которого объективно существует ПДК. Критерием безвредного взаимодействия его с человеком и другими объектами биосферы является условие

сФ/ПДК1,где сФ- фактическая концентрация вещества.

Во многих случаях наблюдается комбинированное воздействие нескольких ВВ, т.е. одновременное или последовательное действие при одном и том же пути поступления ВВ в организм. Выделяется несколько видов комбинированного действия ВВ: аддитивное- суммарный эффект равен сумме эффектов действующих

компонентов. Такой эффект дают вещества однонаправленного действия, т.е. те, которые влияют на одни и те же органы и системы организма или вызывают одинаковый эффект. При количественно одинаковой замене компонентов друг другом токсичность смеси не меняется. В этом случае гигиеническим критерием безвредного воздействия токсичной смеси является условие

,

где СI - концентрации компонентов смеси;

32

потенцированное- компоненты усиливают воздействие одного из них. Это действие по эффекту больше аддитивного. Например, алкоголь повышает опасность отравления ртутью, анилином и т.п.;

антогонистическое- компоненты ослабляют воздействие друг друга. Суммарный эффект меньше аддитивного;

независимое- комбинированный эффект не отличается от изолированного действия каждого яда. Преобладает эффект наиболее токсичного вещества.

Для того чтобы установить ПДК, необходима объективная оценка воздействия ВВ на организм. Характер и тяжесть воздействия зависят от концентрации ВВ и того, какие органы подвергаются воздействию. Вредные вещества попадают в организм: через дыхательные пути (ингаляция). Этот путь очень опасен из-за частоты

(80...90% всех случаев профзаболеваний) и тяжести поражения организма, т.к. через разветвленную легочную ткань (100...120 м2) ВВ поступают непосредственно в кровь и разносятся по всему организму;

через желудочно-кишечный тракт (перорация). ВВ могут поступать в кровь уже из полости рта (цианиды, фенолы). Кислая среда желудка и слабощелочная среда кишечника могут повышать токсичность некоторых соединений. Например, сульфат свинца переходит в более растворимый хлорид свинца;

через неповрежденные кожные покровы (перкутация). При загрязнении кожи растворами и пылью, а также при наличии в воздухе газов и паров, способных растворяться в поту и жировом покрове кожи, они всасываются и поступают в кровь;

при повреждении кожи (инъекция). Это происходит при укусах насекомых, змей и т.п.

Последовательное превышение ПДК ведет к негативному нарастанию функциональных изменений организма. Объективным пределом изменений является смертельный исход. При этом содержание ВВ характеризуется абсолютной токсичностью. Показателями абсолютной токсичности являются средние летальные L дозы и концентрации, при которых в группе испытуемых животных погибает 50%. Такое соотношение принято потому, что защитные свойства животных в группе различны и 100%-я гибель не может быть объективным критерием.

Разделение на дозы D и концентрации С связано с различным агрегатным состоянием ВВ и их дифференцированным воздействием на организм. Дозы характеризуют воздействие ВВ при введении их в желудок или нанесении на кожу, а концентрации - через дыхательные пути. Таким образом, показателями абсолютной токсичности являются: средняя летальная доза DL50Ж- при введении в желудок, мг/кг;

33

средняя летальная доза DL50К- при нанесении на кожу, мг/кг; средняя летальная концентрация CL50- при дыхании в течение 2...4 часов, мг/м3.

Гигиеническое нормирование проводится в три этапа:1. обоснование ориентировочного безопасного уровня воздействия (ОБУВ);2. обоснование временных допустимых концентраций (ВДК);3. корректировка и установление ПДК с учетом условий жизнедеятельности.

В зависимости от показателей токсиметрии (ПДК и показатели абсолютной токсичности) и опасности воздействия на организм устанавливается класс опасности ВВ. В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ они подразделяются на 4 класса: чрезвычайно опасные (гидразин и его производные, ртуть металлическая,

свинец и его соединения и т.д.); высокоопасные ( эпихлоргидрин, бензол, окислы азота, серная кислота и т.д.); умеренно опасные (фенол, фторопласт-4, спирты метиловый и пропиловый и

т.д.); малоопасные (ацетон, бензин, керосин, оксид углерода и т.д.).

Классы вредных веществ по степени опасностиПоказатель

токсиметрииНорма для класса вредности

1-го 2-го 3-го 4-гоПДК, мг/м3 0,1 0,1-1,0 1,1-10 10DL50Ж, мг/кг 15 15-150 151-5000 50000DL50К, мг/кг 100 100-500 501-2500 2500CL50, мг/м3 500 500-5000 5001-50000 50000

Одно и то же вещество может соответствовать различным классам по этим показателям. Определяющим при этом является тот, который соответствует наибольшей опасности.

Для веществ кумулятивного действия опасность выше, чем первоначально установленная по данным показателям.

По характеру воздействия (в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ) ВВ подразделяются на группы: общетоксические, вызывающие отравление всего организма, поражение его

важнейших систем (ЦНС, кровеносная система), патологическое изменение печени и почек;

раздражающие, вызывающие раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, глаз, легких, кожных покровов;

сенсибилизирующие, действующие как аллергены; мутагенные, приводящие к нарушению генетического кода, изменению

наследственной информации;

34

канцерогенные, вызывающие в основном злокачественные опухоли; репродуктивные, влияющие на детородную функцию.

При нормировании учитывается то, что существует широкий спектр допустимых эффектов и порогов воздействия ВВ, объясняющийся наличием комплекса защитных барьеров в организме человека. Пороговость проявляется начиная от рефлекторных реакций и до постоянного сопротивления негативному воздействию ВВ. Поэтому с одной стороны находятся аварийные (разовые) пределы воздействия, например, при ЧС, с другой- критерии и стандарты для защиты населения при постоянном (хроническом) воздействии ВВ.

35

IV ЗАЩИТА ОТ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Для того, чтобы установить основные источники загрязнений, раскроем содержание понятие «загрязнение».

Необходимо учитывать то, что в широком смысле загрязнение означает превнесение в среду новых, не характерных для нее в данное время физических, химических и биологических компонентов или превышение их среднемноголетнего уровня. Поэтому существуют акустическое, энергетическое, биологическое и др. виды загрязнений. В данном разделе в основном будет рассмотрено загрязнение атмосферы вредными веществами ВВ.

В настоящее время в атмосфере планеты насчитывается более 500 новых для среды вредных веществ (пары плавиковой, серной, хромовой и др. минеральных кислот, органические растворители и т.п.).

Источники загрязнения среды подразделяются на естественные и антропогенные. Выделение в среду природных веществ и энергии создает безопасный естественный фон (фоновые концентрации, естественный фон излучений и т.п.) Поэтому большая часть естественных источников не загрязняет среду. Основными источниками загрязнений являются антропогенные, хотя доля их в суммарном поступлении в среду может быть незначительной (например, при нарушении естественных круговоротов и балансов).

Основные естественные источники - вулканические извержения, пылевые бури, эрозия почв, лесные и степные пожары, выделение природного метана, химические и биологические процессы.Наиболее распространенные токсические вещества в атмосфере и годовые выбросы

ВеществоВыбросы, млн.т/год Доля антропогенных примесей

от общих, %естественные антропогенные в среднем в городах

пыль 3700 1000 27 12СО 5000 304 5,7 45СnНm 2600 88 3,3 15NO 770 53 6,5 10SO 650 100 13,3 18CO2 485000 18300 3,6 -

Антропогенные источники в основном расположены в городах и по мере урбанизации их доля возрастает. По информации Госкомстата РФ в 1999 году, наиболее загрязненными городами, в стране оказались: Омск— по этилбензолу, диоксиду азота и хлороводороду, Барнаул— по саже и диоксиду азота, Магадан— по диоксиду азота и пыли, Магнитогорск и Норильск— по диоксиду азота, Томск-

36

по хлороводороду и формальдегидам, Красноярск— по сероводороду и формальдегидам, Екатеринбург— по формальдегидам. Для того чтобы представить уровень загрязнения этих городов можно сопоставить их положение с относительно «благополучными» Москвой и Новосибирском.Рейтиг экологической чистоты некоторых

городов планетыВ целом же за 1999 год в РФ

число случаев высокого загрязнения атмосферного воздуха возросло на 64%. Bcero их было 221, в том числе 5 случаев экстремально высокого загрязнения.

Основные антропогенные источники (например, в % по

данным США)- транспортные средства - 50; ТЭС - 20; промышленные предприятия -20; прочие -10.

4.1. Нормирование загрязнений воздушной среды вне помещений Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном

воздухе населенных мест ПДКНМ регламентируются списком Минздрава N3086-84, в соответствии с которым устанавливаются: Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДКМР) —

концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека. ПДКMР, предупреждает появление запахов, изменение биоэлектрической активности головного мозга, раздражающее действие и рефлекторные реакции у населения, а также острое влияние на здоровье при кратковременном воздействии в период подъемов концентраций

Субсенсорная реакция - - это реакция на раздражители, интенсивность которых лежит ниже порога ощущения. Развитию субсенсорных реакций способствует снижение возбудимости анализатора (по Г.В.Гершуни).

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКСС) — это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. ПДКCC, предупреждает общетоксическое, канцерогенное, мутагенное и другие влияния при длительном поступлении атмосферных загрязнений в организм.ПДКМР используется при установлении научно-технических нормативов —

предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ. В результате рассеяния

Город Страна Баллы1 Калгари (Канада) 1662 Гонолулу (Гавайи) 161,53 Хельсинки (Финляндия) 1584 Кацуяма (Япония) 1585 Оттава (Канада) 154184 Москва (Россия) 71206 Новосибирск (Россия) 52,5

37

примесей в воздухе при неблагоприятных метеорологических условиях на границе санитарно-защитной зоны предприятия концентрация вредного вещества в любой момент времени не должна превышать ПДКМР. ПДКСС рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде. Именно величина ПДКСС может выступать в качестве «эталона» для оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне.

Селитебная зона - часть территории населенного пункта, занятая жилыми зданиями, спортивными сооружениями, зелеными насаждениями и местами кратковременного отдыха населения, а также предназначенная для их размещения в будущем. Селитебная территория - часть территории, занятая городами и поселками городского типа, а также предназначенная для городского строительства.В любом случае ПДКMРПДКCC

Помимо ПДКНМ в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78 устанавливается предельно допустимый выброс ПДВ вредных веществ в атмосферу.

ПДВ - это выброс вредных веществ в атмосферу, устанавливаемый для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что приземная концентрация этих веществ от данного источника и от совокупности прочих источников (с учетом перспективы развития) не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДКНМ, т.е.

С + СФ ПДКНМ,где С - концентрация вредного вещества в приземном слое, создаваемая расчетным источником и СФ - фоновая концентрация от прочих источников

ПДВ устанавливается отдельно для крупных источников (выбросы ТЭС, промышленных предприятий), а также для групп неорганизованных выбросов и мелких одиночных источников (вентиляционные выбросы, выбросы энергоустановок). Отдельно установлены ПДВ для автотранспортных средств с бензиновым и дизельным ДВС, авиатранспорта в летных условиях и при стендовых испытаниях ГТДУ и т.д. по различным источникам загрязнений.

Для оценки влияния на среду регламентируются ПДК атмосферных загрязнений для растений. В этом случае порогом является минимальное изменение скорости фотосинтеза под влиянием загрязнений.

ПДКР- это концентрация газа, при которой после 5 мин действия наблюдается уменьшение фотосинтеза более, чем на 10%.

4.2. Мероприятия по защите атмосферыПри решении задач, связанных с защитой атмосферы, реализуется комплекс

мероприятий, ограничивающих поступление в среду ВВ. Последовательно к ним относятся:

38

архитектурно-планировочные; организация санитарно-защитных зон; технологические; газоочистка и пылеулавливание; рассеивание выбросов.

а) архитектурно-планировочные мероприятияВ основном они связаны с оптимизацией взаиморазмещения промышленных

предприятий и районов жилой застройки на стадии выбора строительных площадок. Предварительный выбор обеспечивает снижение воздействие загрязнений при постоянстве валового выброса и экономию средств на газоочистку и организацию СЗЗ. Эти мероприятия состоят в следующем: предприятия высокого класса вредности не должны располагаться в зонах с

повышенным потенциалом загрязнений (т.е. с предельной величиной СФПДК);

предприятия с большим выбросом вредных веществ не размещаются в местах застоя воздуха (в низинах, котлованах, в зонах с температурными инверсиями);

площадки жилой застройки должны быть ниже площадок предприятий для того, чтобы выбросы не попадали в приземный слой застройки;

производственные здания и сооружения располагаются за чертой населенных пунктов, с подветренной стороны от них и с учетом розы ветров, обеспечивающей рассеивание загрязнений вне жилой застройки;

расположение зданий на промплощадке должно способствовать сквозному проветриваванию и соответствовать принципу зонирования (от менее к более вредному по направлению ветра);

мелкие выбросы объединяются в централизованные, что увеличивает разрывы между местами выброса и забора чистого воздуха, а также сокращает расходы на вентиляционное оборудование;

воздухозабор организуется вдали от источников загрязнений- мест возможных аварий технологического оборудования, коммуникационных коридоров, зон слива и розлива продуктов производства, хранилищ токсичных веществ, вентиляционных выбросов и т.п.

б) организация санитарно-защитных зон

В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-01 предусмотрено, что объекты, являющиеся источниками различных видов загрязнений (физических, химических и других), следует отделять от жилой застройки санитарно-защитными зонами СЗЗ. Минимальные размеры санитарно-защитных зон устанавливаются в зависимости от мощности, условий эксплуатации, концентрации объектов на ограниченной территории, характера и количества, выделяемых в окружающую

39

среду токсических и пахучих веществ, создаваемого шума, вибрации и других вредных физических факторов.

Практически ширина зоны зависит от интенсивности загрязнения объектом среды или класса предприятия. Нормы устанавливают 5 классов машиностроительных предприятий и соответствующие им параметры СЗЗ: К I,II и III классам относятся комбинаты черной металлургии (более 1 млн.

т/год чугуна и стали), предприятия по выплавке и вторичной переработке цветных металлов в количестве более 3000 т/год, чугуна при общем объеме доменных печей до 1500 м3 и стали. Эти классы различаются между собой, в основном, объемами производства;

К IV классу относятся производства металлообрабатывающей промышленности с чугунным, стальным (в количестве до 10 тыс. т/год) и цветным (в количестве до 100 т/год) литьем, предприятия, имеющие небольшие литейные и другие горячие цеха по выплавке чугуна (при общем объеме доменных печей менее 500 м3), чугунного фасонного литья (до 20 тыс. т/год), переработке цветных металлов (до 1000 т/год ), предприятия, производящие оборудование и приборы электротехнической промышленности (освинцованного кабеля и т.п.).

К V классу относятся предприятия без литейных, но с другими термическими цехами где производится обработка металлов в горячем и раскаленном состоянии.

Параметры санитарно-защитных зонПараметры Класс предприятия

- I II III IV VШирина, м 1000 1000 500 300 100 50 Площадь

насаждений, %40 50 60

Ширина зоны может быть увеличена (но не более чем в 3 раза) относительно базовой: при малой эффективности или отсутствии необходимых способов очистки; при необходимости размещения жилой застройки с подветренной стороны по отношению к предприятию; в условиях неблагоприятной розы ветров и других климатических факторов (штиль, туманы, температурная инверсия).

СЗЗ не может быть использована для расширения промышленной или жилой территории, а также для размещения объектов лечебного, социально-культурного и бытового назначения общего пользования. Допускается размещение в зоне объектов более низкого класса вредности, чем основное производство- гаражи, склады, стоянки, административные здания и другие подразделения этого производства.

40

В случае загрязнения предприятием среды вредными веществами их концентрация при прохождении через СЗЗ должна уменьшиться вдвое. Для повышения эффективности очистки СЗЗ озеленяются газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, такими как акация белая, клен яснолистный, культурные формы хвойных деревьев, тополь и др. Ширина полосы озеленения со стороны жилого массива должна составлять не менее 20 м при ширине зоны до 100 м и не менее 50 м в других случаях.

Насаждения в СЗЗ могут быть двух видов. Одни представляют собой посадки плотной структуры изолирующего типа, которые создают преграду на пути загрязненного потока и эффективно поглощают осаждающиеся вредные вещества, другие- посадки ажурной структуры, выполняющие роль механического и биологического фильтра.

При планировании СЗЗ учитываются требования пожарной безопасности (пожарные проезды и разрывы) и возможности полива, особенно при выбросах свинца.

Металлургические, машиностроительныеи металлообрабатывающие предприятия и производства

Класс I - санитарно - защитная зона 1000 м.1. Комбинат черной металлургии с полным металлургическим циклом более

1 млн. т/год чугуна и стали.Большие мощности требуют дополнительного обоснования необходимой

сверхнормативной минимальной санитарно - защитной зоны. 2. Предприятия по вторичной переработке цветных металлов (меди,

свинца, цинка и др.) в количестве более 3000 т/год.3. Производство по выплавке чугуна непосредственно из руд и

концентратов при общем объеме доменных печей до 1500 м3. 4. Производство стали мартеновским и конверторным способами с цехами

по переработке отходов (размол томасшлака и т.п.). 5. Производство по выплавке цветных металлов непосредственно из руд и

концентратов (в т.ч. свинца, олова, меди, никеля).6. Производство алюминия способом электролиза расплавленных солей

алюминия (глинозема). 7. Производство по выплавке спецчугунов; производство ферросплавов.8. Предприятия по агломерированию руд черных и цветных металлов и

пиритных огарков.9. Производство глинозема (окиси алюминия).10. Производство ртути и приборов с ртутью (ртутных выпрямителей,

термометров, ламп и т.п.).11. Коксохимическое производство (коксогаз).

41

Класс II - санитарно - защитная зона 500 м.1. Производство по выплавке чугуна при общем объеме доменных печей от

500 до 1500 м3.2. Комбинат черной металлургии с полным металлургическим циклом

мощностью до 1 млн. т/год чугуна и стали.3. Производство стали мартеновским, электроплавильным и конверторным

способами с цехами по переработке отходов (размол томасшлака и пр.) при выпуске основной продукции в количестве до 1 млн. т/год.

4. Производство магния (всеми способами, кроме хлоридного).5. Производство чугунного фасонного литья в количестве более 100 тыс.

т/год.6. Производство по выжигу кокса.7. Производство свинцовых аккумуляторов.8. Производство самолетов, техническое обслуживание.9. Предприятия автомобильной промышленности. 10. Производство стальных конструкций.11. Производство вагонов с литейным и покрасочным цехами.

Класс III - санитарно - защитная зона 300 м.1. Производство цветных металлов в количестве от 100 до 2000 т/год.2. Предприятия по вторичной переработке цветных металлов (меди,

свинца, цинка и др.) в количестве от 2 до 3 тыс. т/год.3. Производство по размолу томасшлака.4. Производство сурьмы пирометаллургическим и электролитическим

способами. 5. Производство чугунного фасонного литья в количестве от 20 до 100 тыс.

т/год.6. Производство цинка, меди, никеля, кобальта способом электролиза

водных растворов.7. Производство металлических электродов (с использованием марганца).8. Производство фасонного цветного литья под давлением мощностью 10

тыс. т/год (9500 т литья под давлением из алюминиевых сплавов и 500 т литья из цинковых сплавов).

9. Производство люминофоров. 10. Метизное производство. 11. Производство санитарно - технических изделий. 12. Предприятия мясомолочного машиностроения. 13. Производство шахтной автоматики. 14. Шрифтолитейные заводы (при возможных выбросах свинца).15. Производство кабеля голого.16. Производство щелочных аккумуляторов.

42

17. Производство твердых сплавов и тугоплавких металлов при отсутствии цехов химической обработки руд.

Класс IV - санитарно - защитная зона 100 м.1. Производство по обогащению металлов без горячей обработки.2. Производство кабеля освинцованного или с резиновой изоляцией.3. Производство чугунного фасонного литья в количестве от 10 до 20 тыс.

т/год.4. Предприятия по вторичной переработке цветных металлов (меди,

свинца, цинка и др.) в количестве до 1000 т/год.5. Производство по выплавке чугуна при общем объеме доменных печей

менее 500 м3.6. Производство тяжелых прессов. 7. Производство машин и приборов электротехнической промышленности

(динамомашин, конденсаторов, трансформаторов, прожекторов и т.д.) при наличии небольших литейных и других горячих цехов.

8. Производство приборов для электрической промышленности (электроламп, фонарей и т.д.) при отсутствии литейных цехов и без применения ртути.

9. Предприятия по ремонту дорожных машин, автомобилей, кузовов. 10. Производство координатно - расточных станков. 11. Производство металлообрабатывающей промышленности с чугунным,

стальным (в количестве до 10 тыс. т/год) и цветным (в количестве до 100 т/год) литьем, без литейных цехов.

12. Производство металлических электродов.13. Шрифтолитейные заводы (без выбросов свинца).14. Полиграфические комбинаты.15. Фабрика офсетной печати. 16. Типографии с применением свинца.

Класс V - санитарно - защитная зона 50 м.1. Производство котлов.2. Предприятия пневмоавтоматики. 3. Предприятие металлоштамп. 4. Предприятие сельхоздеталь. 5. Типографии без применения свинца (офсетный, компьютерный набор).

в) технологические мероприятияРадикальной защитой атмосферного воздуха является создание замкнутых

технологических процессов, при которых отсутствуют выбросы, а также

43

производств с безотходной технологией. Вместе с тем эти принципы не могут быть реализованы во всех сферах деятельности. Менее радикальными, но обеспечивающими допустимые санитарные условия жизнедеятельности являются: создание технологических схем, уменьшающих загрязнение среды; замена вредных веществ безвредными или менее вредными (перевод котельных с твердого топлива и мазута на газ); перепрофилирование или ликвидация производства; очистка сырья от вредных примесей (например, удаление серы из топлива); замена сухих способов переработки пылящих материалов (например, замена сухого помола на мокрый в цементной промышленности) и герметизация гидро-и пневмотранспорта для пылящих материалов; замена пламенного горения электрическим нагревом, что ведет к ликвидации продуктов сгорания; замена периодических процессов непрерывными, что исключает залповые выбросы (открытие люков, дренаж).

г) газоочистка и пылеулавливание

Вредные вещества поступают в воздух в различных агрегатных состояниях. Это пары, газы, твердые и жидкие частицы. Пары и газы образуют с воздухом газо-и парообразные смеси, а механические частицы- аэрозоли.

Такое разнообразие веществ, их физико-химических свойств и условий поступления в среду предполагает наличие различных методов и устройств для очистки. В зависимости от вида очищаемой среды методы очистки подразделяются на две группы- механическое улавливание для очистки аэрозолей и физико-химическое связывание и преобразование ВВ в газо-и парообразных смесях.

Очистка аэрозолей от механических примесей

44

В зависимости от преобладания той силы, которая действует на частицу при отделении ее от воздушного потока, пылеуловители объединяются в 3 группы: гравитационные и инерционные, в которых частицы, соответственно,

осаждаются из медленно движущегося (ламинарного) потока под действием силы тяжести или отделяются от потока при его вращении (центробежные циклоны), или при резком изменении направления (инерционные и жалюзийные пылеуловители). Эффективность очистки возрастает, когда частицы проходя через уловитель, поглощаются распыленными в его объеме каплями или жидкой пленкой, стекающей по внутренним поверхностям аппарата. Эти устройства удаляют частицы различных размеров ( =30...40 мкм- гравитационные, = 20...30 мкм- инерционные, =0,3...1 мкм- мокрые);

фильтрующие, улавливающие твердые частицы “вторичным” пористым слоем, образующимся со временем на поверхности фильтра, а жидкие- волокнистыми мелкопористыми материалами. Высокая эффективность очистки объясняется соизмеримостью размеров пор и осаждаемых частиц. Для фильтрации твердых частиц используются зернистые слои (гравий, керамзит и др.), а также гибкие, полужесткие и жесткие пористые материалы (ткани, пенополиуретан, вязанные, тканные и проволочные сетки, пористая керамика и т.п.). Фильтрация используется для очистки как от крупно- , так и от мелкозернистых частиц с =0,05...0,5 мкм. Для повышения качества очистки фильтровальные поверхности смачиваются (обычно маслом). Со временем поверхность загрязняется, поэтому необходима замена или регенерация фильтра (промывка, продувка, встряхивание и т.п.). Фильтрация жидких частиц осуществляется туманоуловителями и отличается только сбором жидкости при ее стекании и видами регенерации;

электрические, в которых происходит электризация частиц пыли и осаждение последних на осадительных электродах. Степень очистки достигает 0,999. Этот принцип используется также и для улавливания туманов минеральных масел, пластификаторов и др. жидких частиц.

Очистка смесей от газо- и парообразных примесей

Для очистки используются следующие методы: адсорбция, поглощение паро- и газообразных примесей твердыми активными

веществами (активированные угли, ионообменные смолы, силикагели и др.). Этот метод основан на физических свойствах данных веществ с ультратонкой структурой селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности токсичные компоненты смеси. Адсорбция особенно эффективна при очистке смесей с большими концентрациями ВВ;

хемосорбция, поглощение и химическое связывание газо-и парообразных примесей твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих

45

или малорастворимых соединений. Это практически единственный метод очистки от оксидов азота;

термическая нейтрализация, окисление горючих токсичных компонентов до образования менее вредных веществ при наличии свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси. Этот метод эффективен при больших концентрациях и объемах выбросов ВВ, но не содержащих серу, фосфор, галогены и другие особенно вредные компоненты. Нейтрализация разделяется на три вида: термическое окисление (дожигание), прямое и каталитическое сжигание. Термическое окисление используют при высокой температуре очищаемой смеси отходящих газов, но при недостатке О2, или когда концентрация горючих примесей недостаточна для самостоятельного процесса горения. В этих случаях дожигание проводят, соответственно, либо с подачей О2 , либо при нагреве смеси и последующем ее вдуве в рабочую зону, в которой сжигают высококалорийный газ. Прямое сжигание применимо когда большая часть энергии, необходимой для сгорания, сосредоточена в очищаемой смеси. (больше 50% общей теплоты сгорания). Системы огневого обезвреживания обеспечивают эффективность очистки 0,9 ... 0,99. Каталитическое сжигание используют для превращения токсичных компонентов в безвредные или менее вредные вещества в присутствии катализаторов. Этот способ нейтрализации эффективен для обезвреживания органических соединений и оксида углерода, очистки толуола в выбросах цехов окраски. Степень очистки достигает 0,98. Каталитические методы используются для нейтрализации выхлопных газов автотранспорта.

Каждый из рассмотренных методов имеет свою область применения. В ряде случаев он может быть единственно возможным. Эти методы имеют и свои характерные недостатки: гравитационные пылеуловители малопроизводительны и имеют большие

габариты; из-за абразивного воздействия высокоскоростных твердых частиц велик износ

элементов в инерционных пылеуловителях; вода в мокрых аппаратах может при контакте с некоторыми видами пылей

менять свои химические свойства и явиться причиной загрязнений водоемов; срок службы фильтров ограничен из-за износа при работе и регенерации; со временем возрастает гидравлическое сопротивление и уменьшается

производительность фильтров; тепловой режим в электрофильтрах ограничен по условиям взрывоопасности

очищаемой смеси; при сжигании газов, содержащих фосфор, галогены, серу образуются продукты

по токсичности во много раз превышающие исходную смесь; при термической нейтрализации возможно образование более вредного

компонента, чем в исходном веществе, например, оксидов азота;

46

СХНТ

присутствие железа, свинца, кремния и фосфора сокращает срок службы многих катализаторов или подавляет их активность.

д. Рассеивание выбросов в атмосфереДля многих промышленных и бытовых объектов, химических производств,

металлургических заводов и т.д. наряду с очисткой наиболее эффективной мерой является организованный выброс в воздушную среду вредных веществ. Этот метод иногда является единственно возможным (например, пока нет рентабельных методов очистки от сернистого ангидрида и окислов азота, образующихся при работе ТЭС). Загрязняющие выбросы отводятся на большую высоту. Благодаря непрерывному турбулентному движению атмосферы ВВ уносятся и рассеиваются далеко от жилой застройки. Некоторые вещества на большой высоте конденсируются, вступают в реакции с другими веществами, входят в естественные круговороты.

В зависимости от высоты выбросов источники могут быть затененными, которые располагаются в аэродинамической тени здания на высоте 2,5 НЗД. и незатененными. К ним относятся, например, высокие трубы и источники, удаляющие загрязнения на высоту более 2,5 НЗД. (НЗД – высота здания около трубы).По организации выброса источники подразделяются на точечные и линейные: точечные сосредоточены в одном месте и могут быть затененными и

незатененными; линейные имеют значительную протяженность в направлении,

перпендикулярном ветру. Они обычно являются затененными. Это аэрационные фонари, одиночные выбросы и окна, рассредоточенные вдоль фасада или крыши здания и т.д.

Основное внимание на практике уделяется точечным источникам (незатененным высоким трубам и затененным) и линейным- аэрационным фонарям.

По мере удаления от незатененной высокой трубы формируются 3 зоны загрязнения приземного слоя атмосферы:

1. зона переброса, характеризующаяся относительно небольшими концентрациями ВВ;

Дымовой факел

1 2 3

47

2. зона задымления с максимальным содержанием ВВ. В зависимости от метеорологических условий длина зоны L=10-49НТ. Наиболее опасна для человека и окружающей среды;

3. зона постепенного снижения уровня загрязнений

Рис. 4. Характерные зоны загрязненияОсновным фактором, влияющим на рассеивание является высота трубы, при расчете которой учитывается условие Сm+СФПДКНМ

Минимальная высота НТ для рассеивания выбросов, имеющих температуру выше температуры среды, определяется по формуле:

HAMFmn

ПДК С Q TMINФ

13 ,

где А- коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия подъема; М- масса ВВ, выбрасываемого в единицу времени; F- коэффициент, учитывающий скорость оседания частиц; m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода смеси; Q- расход смеси из трубы; Т- разность между температурами среды и смеси.

Величина ПДК при расчете принимается: для населенных мест ПДК=ПДКМР; для СЗЗ, зон отдыха, курортов, санаториев ПДК=0,8ПДКМР.

Значительная часть ВВ поступает в атмосферу из низких затененных источников. Спецификой при расчете является изменение окружающими зданиями направления и скорости ветра, образование циркуляционных зон и т.д. Если для незатененных источников важно определить Нmin, то для существующей застройки этот параметр не рассчитывается, т.к. он уже задан высотой здания. Основным расчетным параметром в этом случае является концентрация ВВ от затененных источников (труб, аэрационных фонарей и т.п.) в приземном слое

Для затененных труб на здании высотой НЗД

CM Ek

D НMTГ ЗД

530 ( )

где - коэффициент скорости ветра; Е, k- коэффициенты, зависящие от геометрических параметров здания; D- диаметр горловины трубы; Г- вертикальная скорость струи на выходе.

Для аэрационного фонаря

Ckm

q H kQМФЗД

0 29

0 14 2 91

32

3

,

, ,,

где q- количество теплоты в уходящем воздухе на 1 погонный метр фонаря; m-количество ВВ, выбрасываемых на 1 погонный метр. Эти же зависимости

48

позволяют определить ПДВ при условии, что численно ПДВ эквивалентны расходу ВВ (величины М и m в формулах). Правила установления ПДВ для предприятий оговорены в ГОСТ 17.2.3.02-78. Там же определена система контроля ПДВ. При этом основными являются прямые методы измерения концентраций и расходов в местах выброса.

В соответствии с ГОСТ 17.2.3.01-86 предусмотрены стационарный, маршрутный и передвижной посты наблюдения за состоянием атмосферы. Максимальное удаление от объекта составляет 20 км по направлению ветра от источника. В период неблагоприятных метеорологических условий наблюдения проводятся через каждые 3 ч.

4.3. Нормализация внутренней среды помещений

Важным условием хорошего самочувствия, а также производительного и здорового труда является нормализация воздушной среды в помещении. Нормализация производится для всего объема помещения (бытовые, жилые и др. объекты) и для рабочих зон производственных помещений. Рабочей зоной является пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или временного пребывания работающих. К постоянным относят места, где работающий находится более 50% всего или более 2 часов непрерывно.

Нормализация внутренней среды помещений объединяет две группы мероприятий: во-первых, аналогично защите атмосферы необходимо обеспечивать чистоту воздуха (т.е. нормируемые концентрации загрязнений) и, во-вторых, поддерживать нормируемые величины параметров микроклимата или гигиенические нормативы. Последние оказывают основное влияние на тепловое самочувствие человека.

а. Микроклимат помещений и теплообмен человека со средой

Микроклимат — это климат внутренней среды, который определяется действующими на человека температурой окружающих поверхностей tп,С, от которой зависит интенсивность их теплового излучения, и сочетаниями параметров микроклимата, таких как, температура tВ,С, относительная влажность В,%, скорость движения воздуха В, м/с. Эти сочетания определяют характер и интенсивность теплового взаимодействия человека со средой, его физическое и психологическое состояние.

Жизнедеятельность организма связана с постоянным выделением тепла QЧ. В зависимости от степени физического напряжения в организме выделяется от 85 (в состоянии покоя) до 500 Дж/с (при тяжелой работе). Тепловыделение организма QЧ

49

зависит от тяжести физической работы. По общим энергозатратам работы подразделяются на 3 категории: легкие физические (кат.I, энергозатраты составляют до 172 Дж/с); средней тяжести (кат.II, 172...293 Дж/с); тяжелые физические (кат.III, более 293 Дж/с).

Для поддержания температуры организма и физиологических процессов на нормальном уровне (tВН=36,5С) необходим постоянный тепловой баланс между организмом и окружающей средой, когда QЧ соответствует интенсивности теплоотдачи из организма QЧ=QТО. При нарушении этого баланса происходит либо перегрев, либо переохлаждение организма и, как следствие, потеря трудоспособности, сознания и тепловая смерть. Выполнение, например, работ средней тяжести (ходьба) при полной теплоизоляции приводит к повышению температуры внутренних органов через 1 час на 5С. Даже в состоянии покоя эта температура повышается на 1,2С. В некотором диапазоне колебания температуры безвредны из-за компенсаторных защитных реакций системы терморегуляции. Этот диапазон зарегистрирован от 25 до 43С.

Тепловое взаимодействие человека со средой осуществляется в процессе сложного тепломассообмена, т.е., во-первых, за счет составляющих теплообмена: конвекции из-за омывания тела воздухом qК; теплопроводности через одежду qТ; излучения с поверхности открытых частей тела и одежды qИ

во-вторых, за счет составляющих массообмена: испарения влаги с поверхности кожи и в выдыхаемом воздухе qП; нагрева вдыхаемого воздуха qД.

Количество теплоты, отдаваемой организмом различными путями, зависит от величины того или иного параметра микроклимата и условий теплообмена. Так, величина qК тем больше, чем ниже температура среды tВ и выше скорость В. При

50

повышении tВ до температуры кожных покровов (зимой 27,5С, летом 31С) теплоотдача прекращается. Дальнейшее ее увеличение приводит к нагреву тела.

Величина qТ зависит от площади и теплопроводности одежды и температуры окружающей среды. Уменьшение коэффициента теплопроводности ткани, увеличение ее толщины и площади, а также повышение температуры среды ведет к снижению теплоотдачи.

Излучение организмом теплоты происходит в направлении окружающих поверхностей, имеющих более низкую температуру, чем поверхности открытых участков кожи и одежды. Величина qИ зависит от излучающих свойств, температуры, площадей поверхностей теплообмена и их взаиморасположения.

В зависимости от физической нагрузки и параметров среды с поверхности кожи и легких выделяется разное количество влаги. В комфортных условиях в состоянии покоя 40 г/час, при tВ=30С 120 г/час. Повышение нагрузки до тяжелой увеличивает влагоотделение до 570 г/час. При испарении 1 л воды из организма выводится 2257 КДж тепловой энергии. Кроме того, величина qП

зависит от скорости В и влажности воздуха В.Величина qД меняется в зависимости от физической нагрузки, влияющей на

легочную вентиляцию (т.е. объем вдыхаемого в единицу времени воздуха), и разности температур между вдыхаемым и выдыхаемым воздухом.

б. Влияние параметров микроклимата на человека

Переносимость человеком температуры и его теплоощущения зависят от взаимного воздействия на организм температуры, влажности и скорости воздуха. Чем больше В, тем меньше интенсивность испарения влаги с поверхности кожи и легких и тем быстрее при повышенной температуре среды и (или) тепловыделении организма QЧ наступает перегрев. Особенно неблагоприятна среда c tВ30C, т.к. при этом практически весь процесс теплоотдачи из организма регулируется влагоотделением.

Недостаточная влажность из-за интенсификации испарения приводит к охлаждению организма, пересыханию и растрескиванию слизистой, что способствует загрязнению болезнетворными микроорганизмами. Помимо этого, пониженная влажность влияет на водно-солевой обмен. Допустимо снижение массы тела на 2...3% из-за испарения влаги. Обезвоживание на 6% ведет к нарушению умственной деятельности, снижению остроты зрения, а на 15...20% — к смертельному исходу. Потеря солей лишает кровь способность удерживать воду и ведет к нарушению работы сердечно-сосудистой системы. При дефиците воды уменьшается содержание углеводов и жиров в организме, разрушаются белки.

Ощущаемая повышенная температура смягчается увеличением скорости воздуха или снижением влажности и наоборот. Эти примеры показывают, что для оценки теплового самочувствия человека необходимо учитывать сочетание

51

параметров микроклимата. Для оценки нагревающего микроклимата в помещении (вне зависимости от периода года) используется интегральный показатель - тепловая нагрузка среды (ТНС-индекс). Это эмпирический интегральный показатель (выраженный в 0С), отражающий сочетанное влияние температуры воздуха, скорости его движения, влажности и теплового облучения на теплообмен человека с окружающей средой. Данный показатель рассчитывается в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96.

в. Гигиеническое нормирование параметров воздушной средыНормы установлены ГОСТ 12.1.005-88 для всех параметров микроклимата и

чистоты воздуха. Параметры микроклимата должны соответствовать виду деятельности, учитывать способности организма к акклиматизации в разные периоды года, условия теплообмена, характер тепловыделений в помещении. В соответствии с этим параметры микроклимата устанавливаются в зависимости от: периода года — теплого, со среднесуточной температурой наружнего воздуха

tВ10С, холодного и переходного c tВ10C; категории тяжести работ; тепловой напряженности помещения, которые бывают с незначительными (

23 Вт/м3) и со значительными избытками явного тепла (23 Вт/м3).При нормировании отдельно устанавливаются оптимальные и допустимые

параметры микроклимата, которые обеспечивают комфортное или нормальное функционирование организма, в первом случае без напряжения системы терморегуляции, а во втором— при ее участии, но без дискомфортных ощущений, ухудшения самочувствия и снижения работоспособности. Например, в соответствии с требованиями СН 4088-86 в залах с работающей вычислительной техникой, на рабочих местах с пультами, при операторских работах параметры микроклимата дифференцируются следующим образом

Период года

Параметры холодный и переходный теплый

оптимальная допустимая оптимальная допустимая

Температура 2022С 1822С 2025С до 26СВлажность 4060 % до 70 % 4060 % до 70 %Скорость 0,2 м/с 0,3 м/с 0,5 м/с 0,3 м/сПри отклонении параметров микроклимата от гигиенических нормативов он

может быть нагревающим или охлаждающим.Нагревающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при

котором нарушается теплообмена человека с окружающей средой и происходит накопление тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (> 0,87 кДж/кг) и/или увеличение доли потерь тепла испарением пота (> 30%) в

52

общей структуре теплового баланса, появляются общие или локальные дискомфортные теплоощущения (слегка тепло, тепло, жарко).

Охлаждающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при котором изменение теплообмена организма приводит к образованию общего или локального дефицита тепла в организме ( 0,87 кДж/кг) в результате снижения температуры «ядра» и/или «оболочки» тела (температура «ядра» и «оболочки» тела - соответственно температура глубоких и поверхностных слоев тканей организма)

Помимо регулирования микроклимата для нормализации воздушной среды необходимо обеспечение чистоты воздуха в рабочей зоне. Гигиеническим законодательством установлены несколько видов ПДК, различающиеся по продолжительности действия на организм и по контролю за их соблюдением. На практике главным образом используются:

предельно допустимая концентрация ВВ в воздухе рабочей зоны (ПДКРЗ) — это концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных) работе по 8 часов или другой продолжительности рабочего дня, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Среднесменная предельно допустимая концентрация- (ПДКСС) - предельная концентрация усредненная за 8-часовую рабочую смену.

Максимальная предельно допустимая концентрация – ПДКМ - максимальная концентрация, возникающая при ведении технологического процесса.

г. Мероприятия по нормализации воздушной среды в помещенияхК основным мероприятиям относятся:

исключение образования вредных веществ, избыточного тепла и влаги и (или) попадания их в объем помещения;

удаление людей из зоны выделения; организация вентиляции.

Вентиляция— это организованный обмен воздуха между объемом помещения и наружной средой. Задачей вентиляции является обеспечение нормируемых параметров микроклимата и чистоты воздуха.

По способу перемещения воздуха вентиляция разделяется на естественную, механическую и смешанную.

Организованная естественная вентиляция осуществляется с помощью аэрации и дефлекторов.

Аэрация обеспечивается ветровым и (или) тепловым напором. Чистый воздух подается извне в рабочие зоны. В теплый период года для этого открываются

53

нижние проемы, а в холодный — верхние. При наличии ветра на подветренной стороне здания возникает зона разряжения, в которую из помещения через проемы удаляется загрязненный воздух. Удаление происходит через верхние проемы, т.к. нагреваясь в рабочей зоне теплый загрязненный воздух поднимается вверх. Интенсивность воздухообмена зависит от периода года, наличия или отсутствия ветра. Для примера на рисунке показана схема организации аэрации для теплого периода года при наличии ветра.

проем

теплый период

холодный период

=0 0 =0 0

н п н п н п н п

1 + + - + + + - +2 - - - - + + + +3 + + + + - - - -

При расчете аэрации определяется площадь проемов. Расчет проводится раздельно для теплого и холодного периода. Максимальные размеры принимаются для теплого периода, как самого неблагоприятного для аэрации. Достоинство аэрации в том, что большие объемы воздуха перемещаются без затрат энергии. В горячих цехах она является основным способом защиты от избытков теплоты.

Недостатки аэрации: малая эффективность в теплый период года и при безветрии; отсутствие обработки подаваемого и удаляемого воздуха.

Дефлекторы — это специальные насадки, которые устанавливают на вытяжные воздуховоды. Вентиляция происходит за счет ветрового напора.

Ветер

1

2

3

4

1 - вытяжной воздуховод2 - диффузор3 - обечайка4 - защитный колпак

С подветренной стороны плохо обтекаемой обечайки создается область разряжения, куда выходит воздух из помещения. Дефлекторы применяются для удаления загрязненного воздуха из помещений сравнительно небольших объемов, например, предназначенных для подготовки данных, компьютерной обработки информации и т.д.

54

Механическая вентиляция по организации воздухообмена подразделяется на общую и местную.

Общая вентиляция выполняется в виде приточной, вытяжной и приточно-вытяжной для вентиляции всего помещения. Все эти виды представлены на схеме наиболее эффективной вентиляции — приточно-вытяжной с рециркуляцией.

а) Приточная часть (вентиляция): 1 — приточная шахта; 2 — фильтр для очистки от пыли; 3 — калорифер; 4 — приточный вентилятор; 5 — приточные насадки.б) Вытяжная часть (вентиляция): 6 — вытяжные насадки; 7 — вытяжной вентилятор; 8 — устройство для очистки воздуха; 9 — вытяжная шахта.в) Рециркуляционная часть: 10 — рециркуляционный воздуховод; 11 — воздушные клапаны.

При рециркуляции часть воздуха, удаляемого из помещения, после соответствующей обработки снова подается в помещение.

Рециркуляция используется в помещениях без выделения ВВ или при выделении ВВ 4 класса опасности, если их концентрация в подаваемом воздухе не превышает 0,3 ПДК. К таким в основном относятся помещения ВЦ, компьютерные классы и т.п. Во всех остальных случаях используется или приточная (поз. 1-5), или вытяжная (поз. 6-9), или приточно-вытяжная вентиляция (без рециркуляции).

Местная вентиляция предназначена для удаления ВВ или тепла непосредственно из зоны их выделения (в основном из рабочих зон), что предотвращает распространение по всему объему помещения. Подразделяется на 3 вида: укрытия, изолирующие зону выделения ВВ от остального пространства рабочей

зоны. К ним относятся отсосы, внутри которых находится источник. Это вытяжные шкафы и камеры, фасонные укрытия и витрины;

устройства открытого типа, которые находятся за пределами зоны действия источника. Это зонты, панели, бортовые отсосы;

устройства, использующие сдув ВВ в зону действия отсоса (активированный отсос)

55

Все эти устройства относятся к вытяжным. В отдельных случаях используется местная приточная вентиляция это воздушные и тепловые души и завесы.

Организация вентиляции основана на определении необходимого воздухообмена, обеспечивающего нормируемые параметры среды.

Для устройств местной вытяжной вентиляции определяется расход воздуха, удаляемого из рабочих зон LМ, м3/ч.

Наиболее просто оценить LМ для укрытий. При работе вентилятора внутри укрытия создается разряжение, из-за чего ВВ не могут попасть в воздух рабочей зоны.

LМ=3600F, м3/ч ,где F — площадь рабочего проема, м2; — скорость воздуха в проеме, рекомендуемая в зависимости от класса опасности ВВ и типа укрытия.

Для устройств открытого типа LМ определяют, исходя из условия организации течения ВВ так, чтобы в зоне дыхания его концентрация не превышала ПДК. Соответствующие методики и расчетные формулы приведены в справочниках.

Для общеобменной вентиляции определяется расход чистого приточного воздуха LПР, исходя из разбавления воздуха рабочей зоны до установленных нормами величин параметров микроклимата или ПДК ВВ.

Рассмотрим случай, когда в рабочей зоне выделяется один из влияющих на чистоту воздуха или микроклимат компонентов, например, ВВ. Интенсивность выделения составляет G, мг/ч. Общее решение дает схема общеобменной вентиляции, дополненной местной

При равномерном распределении ВВ по объему величина LПР определится из балансовых уравнений:

расхода воздуха — LПР=LВ+LМ;расхода ВВ — LПРСПР+G=LВСВ+LМСРЗ,

где LВ — расход воздуха, удаляемого общеобменной вентиляцией; СПР, СВ, СРЗ — концентрация ВВ, соответственно, в приточном, вытяжном и воздухе рабочей

зоны. При этом СРЗПДК. В расчетах СРЗ=ПДК.Совместное решение этих уравнений относительно LПР дает расчетную формулу:

При отсутствии местной (LМ=0) и наличии только общеобменной вентиляции, например в машинном зале ВЦ, получим

56

Аналогично решается эта задача при выделении избыточного тепла и влаги и влиянии их на параметры микроклимата. Вместо G подставляются или избытки явного тепла Q, или влаги W, соответственно, вместо С — температуры t,C или удельное влагосодержание d, г/кг.Для ориентировочных расчетов, когда неизвестны вид и количество выделяющихся ВВ, величину LПР определяют по кратности воздухообмена n, которая показывает сколько раз в течение часа меняется воздух в помещении LПР=Vn, м3/ч, где V — объем помещения, м3.

Полный расчет вентиляционной системы состоит в определении производительности вентилятора Q=LПР, а также его напора или полного давления PV. Напор вентилятора должен преодолеть полное сопротивление вентиляционной системы Р

Р=РТ +РМ ,где РТР- потери на трение воздуха о стенки воздуховодов; РМ- местные сопротивления, возникающие при деформации воздушного потока при сужении, расширении, поворотах и т.д.

Величины РТР и РМ являются функциями скоростного напора 2/2 и соответствующих коэффициентов трения и местных сопротивлений. Данные по коэффициентам приводятся в справочной литературе.

57

V. ЗАЩИТА ВОДНОГО БАССЕЙНА И ПОЧВ

5.1. ВодопотреблениеНаибольшее загрязнение в РФ отмечено в бассейнах таких крупных рек, как

Волга, Обь, Енисей, Дон, Урал, Амур. Наиболее распространенными загрязняющими веществами являются ионы марганца, цинка, азот нитритный и аммонийный, ионы меди и железа. Основными водопотребителями и соответственно источниками загрязнения являются сельское хозяйство (до 70%), далее промышленность и энергетика (до 20%), затем коммунальное хозяйство городов.

Пресная вода, идущая на орошение (а в мире это 4200 км3/год), частично (до 40%) возвращается поверхностным и подземным путем в естественный круговорот. Безвозвратное водопотребление составляет ~60%.

Количество воды на 1 тонну сельхозпродукции, т пшеница 1500 рис 7000 хлопок 10000

Значительная часть воды в промышленности (до 50...60%) расходуется на охлаждение продуктов в теплообменных аппаратах, для промывки промежуточной и готовой продукции, для транспортирования компонентов, приготовления технологических растворов, эмульсий и смазочных жидкостей. На 1 т продукции расходуется от 130 (для литейных заводов) до 800 т воды (для заводов прецизионного станкостроения)

Количество воды на 1 тонну промышленной продукции, т чугун и переработанная из него сталь 300 алюминий 1500 медь 500 бумага 900 синтетический каучук 3500 искусственное волокно 4000

Одна ТЭС мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3/с или более 0,3 км3

воды в год. Значительны расходы на хозяйственно-питьевые нужды (около 10% общего

водопользования). Норма водопотребления в ближайшее время в среднем по РФ будет составлять до 500 л/сут на человека ( в Москве уже 650 л/сут). В 2000 году среднесуточное потребление на одного жителя Земли превысило 400 л/сут и составляет 920 км3/год.

В настоящее время на промышленные и хозяйственно-бытовые нужды в мире потребляется 150 км3 воды в год. По сравнению с величиной устойчивого

58

речного стока (мировой сток - 45 тыс. км3/год, СНГ - 4 тыс. км3/год) пресной воды это менее 0,5%. Однако для обеспечения такого потребления водозабор должен быть в 4 раза больше, т.е. 600 км3. Разница в 450 км3 - это возвратные сточные воды. В зависимости от происхождения, вида и состава сточные воды подразделяются на 3 основные категории: бытовые (души, кухни, туалеты, бани, прачечные, т.е. они поступают от жилых

и общественных зданий, а также от бытовых помещений промышленных предприятий);

производственные (используемые в технологических процессах, в т.ч. воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых);

атмосферные (дождевые и талые, от полива, дренажей и т.п.).Для их обезвреживания помимо основательной очистки требуется

разбавление чистой водой. Нормы разбавления составляют, например, от 1:29 (для производства полиэтилена) до 1:185 (для производства синтетического волокна).

Таким образом, общий расход на обезвреживание сточных вод составляет уже 30% устойчивого мирового стока рек. По некоторым данным эта величина занижена и уже сейчас происходит не только количественное , но и качественное истощение водных ресурсов

Загрязнение гидросферы ведет к ежегодному приросту безвозвратного водозабора, который уже составляет 4-5%. При сохранении темпов прироста населения и объемов хозяйственной деятельности к 2100 году человечество может исчерпать все пресные воды. Уже сейчас потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира.

5.2. Нормирование качества воды

В соответствии с нормами установлены две категории водоемов (или их участков): I- водоемы питьевого и культурно-бытового назначения (водоснабжение,

купание) II- водоемы рыбохозяйственного назначения.

Состав и свойства воды водных объектов I типа должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии 1 км выше ближайшего по течению, а в непроточных водоемах - в радиусе одного километра от пункта водозабора. Параметры рыбохозяйственных водоемов должны соответствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем выпуске (наличие течений), а при отсутствии рассеивающего выпуска - не далее 500м от места выпуска.

Вредные и ядовитые ВВ разнообразны по составу и воздействию на организм, поэтому их нормируют по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПВ),

59

под которым понимают наиболее вероятное неблагоприятное воздействие вредного вещества. При нормировании качества воды в водоемах I категории используются 3 вида ЛПВ: санитарно-токсикологические, которые устанавливают микробиологические

и паразитологические показатели воды, а также характеризующие безвредность ее химического состава на организм человека;

общесанитарные, отражающие возможность естественного самоочищения воды от загрязнений;

органолептические, (воспринимаемые органами чувств): придающие воде соответствующие температуру, прозрачность, цвет, запах, вкус, жесткость.

Для водоемов II категории дополнительно используются еще 2 вида ЛПВ - токсикологические и рыбохозяйственные, соблюдение которых обеспечивает следующие условия: нет гибели рыб и кормовых организмов; не наблюдается постепенное исчезновение тех или иных видов рыб и замена

кормовых организмов на малоценные; не происходит порчи товарных качеств рыбы и т.д.

Наименьшая концентрация из используемых ЛПВ является допускаемой расчетной ПДК для анализируемого вещества. Установление ПДК базируется на пороговых концентрациях, при которых не наблюдается функциональных изменений и рефлекторных реакций.

На практике водоемы загрязнены одновременно несколькими веществами. Гигиеническое нормирование проводится с учетом комбинированного действия, при этом эффект действия ВВ одной группы (по ЛПВ), находящихся на уровне, близком к ПДК суммируется. Т.е. комбинированное действие имеет, в основном, аддитивный эффект.

Наличие загрязнений влияет на состояние равновесия водных экосистем, однако до определенных интенсивностей поступления ВВ происходит самоочищение водоемов. Этот процесс зависит от интенсивности физико-химических и биологических процессов восстановления, гидродинамических параметров потока, его температуры и т.д. Один из факторов, определяющих эффективность самоочистки - это разбавление чистой водой, поэтому для уменьшения нагрузки на естественный процесс восстановления необходима предварительная искусственная очистка сточных вод.

Необходимая степень очистки может быть определена (при наличии течения) из балансового уравнения расхода ВВ

mcСТ+Qc0=(m+Q)cПДК

60

где m - расход сточных вод; Q- расход воды в водоеме; сСТ, с0- концентрации ВВ в стоке и выше него.

Таким образом, допустимая концентрация ВВ в стоке составитcCТcПДК+Q(cПДК-с0)/m

В соответствии с. санитарными правилами сток ограничивается или полностью запрещается в случаях: если этого можно избежать, используя рациональную технологию, безводные

процессы и системы повторного и оборотного водоснабжения; если сточные воды содержат ценные отходы, которые можно утилизировать; если сточные воды содержат сырье, реагенты и продукцию предприятий в

количествах, превышающих технологические потери; если сточные воды содержат вещества, для которых не установлены ПДК.

5.3. Мероприятия по защите водного бассейна

В основном они связаны с: уменьшением или полным прекращением сброса сточных вод, особенно от

промпредприятий; очисткой до необходимого уровня сбрасываемых сточных вод; рациональной организацией стоков и водозаборов.

а) ограничение стокаСогласно требованиям ГОСТ система обеспечения водопотребителей должна

быть с оборотом воды. При повторном использовании сточных вод после очистки 9095% воды поступает в систему оборотного водообеспечения. Эффективность очистки оценивается коэффициентом использования воды и процентом ее потерь. Использование оборота воды позволяет снизить степень очистки до допустимой величины и уменьшить расходы на очистку.

Наиболее радикальным является создание бессточных производств. Для этих целей используется цикл комплексной очистки и обезвреживания стоков. Практически в большинстве случаев используется ограничение стока.

б) Очистка сточных водОбычно загрязнение происходит механическими (твердыми и жидкими),

растворенными и органическими примесями. Соответственно этому подразделяются и способы очистки.

Очистка от твердых частиц производится, например, с помощью:

61

процеживания на решетках и волокноуловителях крупных частиц размером до 25 мм;

отстаивания в песколовках и отстойниках частиц размером до 0,25 мм, которые оседают под действием силы тяжести или всплывают с воздушными пузырьками (аэрируемые песколовки);

отделения примесей в поле действия центробежных сил с помощью гидроциклонов и центрифуг;

фильтрования на зернистых и пористых материалах и т.д.Методы отличаются по производительности, степени очистки, размеру улавливаемых частиц, возможности регенерации и т.д.

Очистка от жидких частиц маслопродуктов в зависимости от их состава и концентрации осуществляется в основном путем: отстаивания частиц при всплытии в воде и удаления маслосборным

устройством. Отстойники и маслоловушки при этом используются и для осаждения твердых частиц;

отделения маслопродуктов в поле действия центробежных сил с помощью гидроциклонов;

очистки флотацией за счет интенсификации всплытия маслопродуктов воздушными пузырьками, к которым прилипают частицы масла;

фильтрования за счет адсорбции частиц на поверхности фильтра и т.д.Очистка от растворимых примесей основана на использовании физико-

химических процессов. Основными методами являются: экстракция - процесс распределения загрязняющего вещества в смеси двух

взаимно нерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Этот метод используется при высоких концентрациях ВВ, представляющих техническую ценность. В обрабатываемую воду вводится экстрагент, образующийся при этом экстракт выделяется, а затем производится восстановление экстрагента и повторное использование его в процессе очистки. Так, для очистки воды от фенола в качестве экстрагента используется бензол, а эффективность извлечения фенола достигает 80...95%.

сорбция также используется для выделения ценных примесей. В качестве сорбентов используются природные пористые материалы- зола, торф, силикагели, алюмогели, активированные угли. Процесс сорбции обратим, поэтому примеси могут повторно использоваться в производстве.

нейтрализация предназначена для очистки от кислот, щелочей, а также солей металлов. Для этого используется взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод, нейтрализация реагентами, фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, мел и др.). Этот процесс используется как для очистки, так и для предупреждения коррозии материалов водоотводящих систем и очистных сооружений.

62

коагуляция- процесс разрушения коллоидных частиц с последующим образованием из “осколков” более крупных агрегатов (хлопьев). Далее они механически удаляются из стока. В качестве коагулянтов используются соли аммония, железа, магния. Эффективность очистки достигает 90...95%. Из-за образования большого объема хлопьевидного осадка (до 20% от объема воды) этот метод применяется для очистки незначительных стоков. Аналогичен процесс электрокоагуляции, когда разрушение частиц происходит за счет воздействия тока.

ионообменные методы основаны на обмене между ионами растворенного вещества и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы (ионита). Эти методы позволяют довести состав воды до нормируемых концентраций и выделить из нее металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей.

озонирование- применяется для очистки от тяжелых металлов, цианидов, сульфидов за счет окисления их озоном и перевода в нетоксичные компоненты.

Очистка от органических примесей осуществляется биологическими методами, которые реализуются в естественных и искусственных сооружениях:

естественные методы включают почвенные методы очистки в фильтрующих колодцы, траншеях, полях и в биологических прудах. Вода фильтруется слоем почвы. Накопленная микробиологическая пленка с органическими примесями окисляется образуя минеральные соединения.

искусственные сооружения отличаются от естественных принудительной подачей компонентов для интенсификации биологической очистки. Для этого используются биологические фильтры с принудительной подачей воздуха и наличием в качестве фильтровальных материалов шлака, щебня, керамзита, пластмасс и т.п., аэротенки, в которых фильтром является активный ил, а окисление осуществляется сжатым воздухом, окситенки, отличающиеся от аэротенков подачей газообразного кислорода.

5.4. Нормирование загрязнения почв

Нормирование состоит в установлении гигиенических критериев, предотвращающих химическое загрязнения почвы. Химическое загрязнения почвы - изменение ее химического состава, возникшее под прямым или косвенным воздействием фактора землепользования (промышленного, сельскохозяйственного, коммунального), вызывающее снижение ее качества и возможную опасность для здоровья населения (МУ 2.1.7.730-99).

Основным нормируемым критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДКП) химических веществ в почве. ПДКП- это концентрация ВВ (в мг на кг почвы) в пахотном слое почвы, которая не должна вызывать прямого или косвенного

63

отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

По своей величине ПДКП существенно отличаются от концентраций для воздуха и воды из-за того, что поступление ВВ в организм человека происходит, в основном, через контактирующие с почвой среды - воздух, воду, растения, поэтому ПДКП химического вещества в почве представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве. Используемые при ее обосновании критерии отражают возможные пути воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.

Обоснование ПДКП базируется на 4 основных показателях вредности, устанавливаемых экспериментально: транслокационный характеризует переход вещества из почвы через корневую

систему в растение (в зеленую массу и плоды); миграционный водный характеризует способность перехода вещества из

почвы в грунтовые воды и водоисточники; миграционный воздушный характеризует переход вещества из почвы в

атмосферный воздух; общесанитарный характеризует влияние загрязняющего вещества на

самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность.При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания вещества по каждому показателю вредности. Наименьший из обоснованных уровней содержания является лимитирующим и принимается за ПДКП.

5.5. Защита почвВ основном защита почв состоит в борьбе с эрозией, засолением,

заболачиванием и загрязнением. Эрозия или нарушение почвенных процессов подразделяется на ветровую, водную, техническую и ирригационную. Самая опасная и распространенная это водная эрозия- смыв плодородных слоев с наклонных поверхностей (от 1). Ежегодно речной водой смывается 24109 т земли. Только на Кубани потери составляют около 7 млн. т земли, поэтому на равнине сооружаются заградительные валы высотой до 5 метров. К настоящему времени их общая длина составляет около 900 км. Водная эрозия дополняется ирригационной из-за нарушения правил полива. В результате ветровой эрозии ежегодно до 5108 т пыли попадает в атмосферу. Потери почв составляют в наиболее катастрофичные годы до 400 т/га. В 1928 г пострадало около 400 тыс. км 2

земель от Дона до Днепра. При скорости ветра около 10 м/с был разрушен слой почвы до 12 см.

Для защиты от водной и ветровой эрозии используются пылезащитные насаждения (ветроломы), водозадержание и водопоглощение на полях,

64

рациональная организация расположения полей и дорог, гидротехнические сооружения (дамбы, канавы, валы), террасирование склонов и т.д.

Основные мероприятия против засоления связаны с повышением эффективности использования воды и снижением потерь. Наиболее перспективным является облицовка каналов водонепроницаемыми материалами и сооружение оросительных каналов в закрытых трубопроводах. От засоления и заболачивания также используется дренаж почвы.

Комплекс мероприятий по защите от загрязнений почвы называется санитарной охраной почвы. Она включает защиту от загрязнения стоками и твердыми отбросами. Количество отбросов зависит от различных факторов и составляет 200...300 кг/год на человека. За год в Москве накапливается до 1,5 млн. т бытового мусора.

Для защиты от твердых отбросов проводят: ежедневный организованный сбор отбросов; систематическое удаление отбросов на специально отведенные полигоны; утилизацию или обезвреживание отбросов.

Для обеззараживания используют: почвенные методы, основанные на самоочищающей способности почвы (поля

ассенизации и поля запахивания); биотермические (усовершенствованные свалки, компостирование,

биотермические установки); утилизация в сельском хозяйстве (парники, запахивание, утепленный грунт); механические установки (мусороперерабатывающие, мусоросжигающие).

В МГУП «Мосводосток» используется восстановление зараженного нефтепродуктами грунта при помощи специальной технологии, которая подразумевает использование нескольких групп бактерий, перерабатывающих нефтеорганику. В результате получается плодородная почва для газонов. Эта технология ускоряет процесс восстановления в 6 раз (до 1 тонны в месяц). Ранее из 150 тысяч тонн грунта, вылавливаемых ежегодно из сливных коллекторов и канализационных сетей и пропитанного остатками топлива, удавалось перерабатывать только 7 тысяч тонн. После внедрения новой технологии уже в 2005 году в Москве бактерии обрабатывалось около 20 тысяч тонн грунта.

В Европе мусор сжигают, но во многих развитых странах с мусором борются его переработкой. К 2010 году страны ЕС собираются вообще запретить полигонное хранение. Во многих странах практикуется «селективный сбор» мусора, когда его сортируют сами жители. Это облегчает и удешевляет переработку и утилизацию. Мусор используется в качестве топлива: мусоросжигательные заводы вырабатывают электроэнергию, тепло подается в оранжереи (Англия), во Франции дерево, бумагу, пластмассу, стекло, текстиль и другие отходы направляют в соответствующие центры вторсырья, в Японии уже много лет не закупают древесину для изготовления бумаги. Ее перерабатывают и заново пускают в производство. В

65

странах ЕС 50% всех упаковочных отходов перерабатывается, причем 15% возвращается в производственный цикл.

Проблема переработки очевидна на примере такого мегаполиса как Москва. В год в Москве образуется:

Промотходы до 3 млн. тонн Твердые бытовые отходы (ТБО) 2,8 млн. тонн Осадки очистных сооружений, водопроводных станций и станций аэрации

5,2 млн. тонн Строительные отходы до 1,6 млн. тонн Биологические отходы 200 тыс. тонн Медицинские отходы 100 тыс. тоннВ 2001 году пущена первая очередь мусоросжигательного завода в Москве, в

промзоне «Руднево». К 2006 г. у нас должны заработать 6 мусоросжигательных заводов (2 из них функционируют в настоящее время), 6 перегрузочных станций и 3 сортировочных комплекса. Намечено до 2010 г. включить в работу еще 4-5 мусоросжигательных заводов, способных переработать 810 тыс. тонн в год и построить 10 мусороперегрузочных станций (по одной в каждом округе). Если все это будет реализовано, то к 2010 г. сжигать будут только 48%. Количество вырабатываемого мусора будет увеличиваться, поэтому новые мусоросжигательные заводы и полигоны проблемы не решат. Самые большие свалки в Московской области находятся в Хметьеве (65 км), Икше (70 км) и Тимохове (75 км). Вывоз мусора за 150-200 км от Москвы экономически невыгоден, поэтому вывозить мусор скоро станет некуда. Мест для полигонов практически нет (только несанкционированных свалок в Московском регионе более 100). Из этого следует, что перспективным путем является сортировка и переработка отходов.

66

VI. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ

Значительная часть неблагоприятных факторов среды формируется в физических процессах. Как и все прочие, эти факторы имеют естественное и антропогенное происхождение. Помимо рассмотренных ранее физических факторов, характеризующих состояние среды (например, параметры микроклимата) физические факторы сопутствуют энергетическим процессам: механическим (шум и вибрация); электромагнитным (излучение различного вида) и т.д.

6.1. Организация рационального освещения

Характерным и распространенным видом электромагнитного процесса является световое излучение. Знание его закономерностей и возможность оптимизации являются необходимыми условиями при организации зрительных работ, например, при работе на компьютере.

Зрение обеспечивает человеку около 80% информации об окружающей среде. По статистике из-за плохого освещения происходит примерно 5% несчастных случаев на производстве, еще в 20% оно является косвенной причиной травматизма.

Глаз человека воспринимает электромагнитные волны, переизлучаемые предметами, и преобразует это раздражение в зрительные образы. Та часть электромагнитного излучения, которая вызывает зрительное ощущение, называется светом. Это излучение с длиной волны от 380 до 760 нанометров (1нм=10-9 м). Качество зрительного ощущения зависит от условий освещения.1. Показатели и виды освещения Световой поток Ф — поток лучистой энергии, воспринимаемый человеком как

свет. Измеряется в люменах (лм); Сила света I — пространственная плотность светового потока, определяемая

как отношение светового потока dФ, исходящего от источника, к величине телесного угла d, в котором он излучается

I=dФ/dЕдиница измерения кандела (кд);

Телесный угол – часть пространства, ограниченная некоторой конической поверхностью (частными случаями Т.У. являются трехгранные и многогранные углы). Т.У. измеряется соотношением площади S той части сферы с центром в вершине конической поверхности, которая вырезается этим Т.У., к квадрату радиуса сферы. Единицей измерения Т.У. является стерадиан (ср). Полная сфера образует Т.У. равный 4π стерадиан.

Освещенность Е — поверхностная плотность светового потока, определяемая как отношение светового потока dФ, падающего на элемент поверхности dS, к площади этого элемента

67

Е=dФ/dSЕдиница измерения люкс (лк); Яркость L — поверхностная плотность силы света в данном направлении

L=dI/(dSCos),где — угол, характеризующий направление света. Единица яркости — кандела

на кв.метр (кд/м2). Яркость L=30 тыс. кд/м2 является слепящей (яркость 40 кд/м2

имеет лист белой бумаги, освещенный лампой мощностью 60 Вт); Контраст К — различие в яркости или цвете предметов; Коэффициент отражения — характеризует способность поверхности отражать

падающий на нее световой поток=ФОТР/ФПАД ,

где ФОТР, ФПАД — соответственно отраженный и падающий световой поток.Производственное освещение бывает естественным, искусственным и

совмещенным.а) Естественное освещение обусловлено прямыми солнечными лучами и

рассеянным светом небосвода. По устройству делится на три вида: боковое (одностороннее и двухстороннее) через световые проемы в стенах; верхнее через аэрационные и световые фонари в кровле; комбинированное (боковое и верхнее).

б) Искусственное освещение создается искусственными источниками: лампами накаливания или газоразрядными лампами. По назначению делится на: рабочее освещение, в обязательном порядке устраиваемое во всех помещениях,

предназначенных для работы, прохода людей, движения транспорта; аварийное, устраиваемое для продолжения работ при внезапном отключении

рабочего освещения, составляет до 5% от рабочего, но не менее 2 лк внутри помещений;

эвакуационное, устраиваемое на путях эвакуации при аварийном отключении рабочего освещения;

Кроме того, существуют специальные виды освещения, например, охранное и дежурное.

Искусственное освещение по устройству бывает общим и комбинированным: при общем освещении светильники размещены равномерно (равномерное

освещение) или в местах расположения оборудования (локализованное освещение);

при комбинированном освещении к общему добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.

в) Совмещенное освещение представляет собой дополнение естественного освещения искусственным при недостаточном по нормам естественном освещении.

68

Требования к производственному освещениюОсновное требование заключается в том, что освещенность на рабочих местах

должна соответствовать характеру зрительной работы, который определяется следующими параметрами: объект различения — наименьший размер предмета, отдельная его часть или

дефект, который необходимо различить на расстоянии не более 0,5м; фон — поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различия, на

которой он рассматривается. Оценка фона производится в зависимости от коэффициента отражения ;

Коэффициент отражения

0,4 0,20,4 0,2

Характеристика фона

светлый средний темный

контраст объекта с фоном К, который характеризуется соотношением яркостей объекта и фона

К=LФ-LО/LФ,где LФ и LО — яркость фона и объекта

Величина контраста К 0,5 0,20,5 0,2Характеристика контраста

большой средний малый

Восприятие визуальной информации зависит от способности глаза приспосабливаться к условиям среды. Основными в этом процессе являются способность к аккомодации и адаптации.

Аккомодация состоит в способности глаза настраиваться на резкость, меняя с помощью глазных мышц форму хрусталика и фокусное расстояние. В состоянии покоя мышц резкость обеспечивается на расстоянии 12 м. Работа с объектами на более близком расстоянии требует мышечной нагрузки, поэтому частая смена наводки из-за необходимости различать объекты на разном расстоянии ведет к усталости.

Адаптация — это способность зрения приспосабливаться к различной освещенности. Это явление хорошо ощущается при резком переходе из освещенной в темную зону. Если в поле зрения находятся объекты или зоны с разной освещенностью, то для их восприятия глаз также должен переадаптироваться. Частая переадаптация приводит к усталости глаза.

Для уменьшения утомляемости зрительного анализатора освещение должно соответствовать следующим требованиям:

69

Распределение яркости в поле зрения (на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства) должно быть равномерным;

На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени; В поле зрения должна отсутствовать повышенная яркость (блесткость),

нарушающая функции зрения; Величина освещенности должна быть постоянной во времени; Световой поток должен иметь оптимальную направленность. Наибольшая

видимость достигается при падении света на рабочую поверхность под углом 60 к ее нормали;

Для обеспечения правильной цветопередачи необходимо чтобы спектральный состав света был близким к солнечному.

3. Нормирование производственного освещения

Нормирование для всех видов освещения производится в зависимости от характера зрительной работы. Зрительные работы делятся на 8 разрядов в зависимости от ( размера) объекта различения, а они — на 4 подразряда каждый в зависимости от соотношения между характеристикой фона и контрастом объекта с фоном. Именно разряд и подразряд зрительной работы позволяют установить необходимые параметры освещения.

Дополнительно естественное и совмещенное освещение нормируются в зависимости, во-первых, от устройства освещения (верхнее, боковое, комбинированное) и, во-вторых, от группы административного района РФ.

Для искусственного освещения нормируется наименьшая освещенность ЕMIN

на рабочих поверхностях и доля общего освещения в системе комбинированного (при организации комбинированного освещения). Для естественного и совмещенного освещения нормируется коэффициент естественной освещенности КЕО. КЕО — это выраженное в процентах отношение естественной освещенности ЕВ, создаваемой в рассматриваемой точке помещения, к одновременному значению наружней освещенности ЕН, создаваемой светом полностью открытого небосвода, е=ЕВ/ЕН100%. Из сказанного следует, что, являясь относительной величиной, КЕО не зависит от условий освещения., Он оценивает способность системы естественного освещения пропускать свет в зависимости от размеров световых проемов, вида остекления и переплетов, степени их загрязнения.

Условия естественного освещения существенно зависят от широты местности и ориентации световых проемов по сторонам горизонта. Эти обстоятельства учитываются при нормировании КЕО. Территория РФ разделена на 5 групп административных районов (групп обеспеченности естественным светом по специфике освещения в той или иной местности). Каждой группе в нормах соответствует определенное значение коэффициента светового климата mN, который также дифференцируется в зависимости от ориентации световых проемов.

70

В нормах даются значение КЕО для I группы районов еН (Московская, Рязанская, Нижегородская области, Мордовия, Чукотка и др.). Нормированное значение КЕО для любой другой группы составляет eN=eНmN, где N — номер группы обеспеченности естественным светом, (N=1…5).

Особенности нормирования зрительной работы операторов видеотерминальных устройств связаны с ее характером, например, с возможным использованием негативного изображения. Отношение яркости экрана к яркости окружающих его поверхностей в поле зрения не должно превышать 3:1, при этом общая освещенность должна быть не ниже 200 лк в режиме диалога и не менее 500 лк при вводе данных. Линия взора должна быть перпендикулярной центру экрана (отклонение может составлять 510), а уровень глаз должен приходиться на центр экрана. Яркостный контраст цветных знаков и фона должен быть не менее 60%.

4. Основы расчета и проектирования освещения

Основными задачами светотехнических расчетов являются: при естественном освещении — определение требуемой площади световых

проемов; при искусственном — определение потребной мощности осветительной

установки.Общая площадь световых проемов (окон S0 или световых фонарей SФ),

необходимая для обеспечения нормированного значения КЕО еН главным образом зависит от площади помещения SП и определяется в зависимости от устройства освещения как:

(при боковом освещении);

(при верхнем освещении),

где SП — площадь пола; 0 и Ф — световая характеристика окна или фонаря; КЗД

— коэффициент, характеризующий затенение окон от противостоящих зданий; КЗ

— коэффициент запаса, характеризующий уменьшение светового потока из-за запыления; 0 — общий коэффициент светопропускания проема; r1 и r2 — коэффициенты, учитывающие повышение КЕО от отраженного света. Величины S позволяют определить необходимое количество световых проемов с заданными размерами (или наоборот).

Для расчета искусственного освещения используются 3 метода расчета:Метод светового потока или коэффициента использования предназначен

для расчета общего освещения горизонтальных поверхностей. Световой поток

71

группы из N светильников, необходимый для обеспечения нормируемой освещенности Е, составляет

,

где S — площадь освещаемого помещения; z — коэффициент минимальной освещенности; k — коэффициент запаса светильников; — коэффициент использования светового потока светильников.

Коэффициенты z и k учитывают, соответственно, пульсации светового потока и его уменьшение при эксплуатации от износа и запыления. Коэффициент зависит от типа светильников, коэффициентов отражения стен, пола и потолка, от размеров помещения. Его величина показывает долю светового потока, поступающего на освещение горизонтальных поверхностей.

По полученному значению светового потока Ф выбирается ближайшая стандартная лампа и определяется мощность осветительной установки.

Точечный метод применяется для дополнительного расчета местного освещения в системе комбинированного. Определяется освещенность в расчетной точке

,

где I — сила света в направлении от источника на расчетную точку А рабочей поверхности; — угол между нормалью рабочей поверхности и направлением светового потока.

Метод удельной мощности применяется для ориентировочных расчетов. Этот метод позволяет определить мощность каждой лампы для создания нормируемой освещенности

,где р — удельная мощность, Вт/м2 (р — это отношение мощности осветительной установки к площади помещения S); N — количество ламп. Величины Р приведены в светотехнических справочниках в зависимости от типа светильников, требуемого уровня освещенности, схемы расположения светильников, площади помещения и других параметров помещения и осветительной установки.

Проектирование искусственного освещения связано с реализацией нескольких этапов: выбор типа источников света (ламп накаливания или газоразрядных ламп); выбор системы освещения. Наиболее экономична комбинированная система, но

в гигиеническом отношении система общего освещения более совершенна, т.к. минимизирует адаптацию и усталость глаз. Выбор зависит от конкретных условий деятельности;

выбор типа светильников с учетом характеристик светораспределения, обеспечивающих максимальный коэффициент использования светового потока

72

, ограничения прямой блесткости, по экономическим показателям, условиям среды (в том числе взрыво-и пожароопасности);

выбор схемы расположения светильников для общего освещения) и предварительное определение их количества;

определение нормируемой освещенности. Для общего и комбинированного освещения величина Е устанавливается в зависимости от характера зрительной работы, кроме того, для комбинированной системы нормами задается распределение Е между общим и местным освещением в виде доли общего освещения в системе комбинированного;

расчет параметров осветительной установки и определение ее мощности.Для получения оптимальных параметров возможна корректировка схемы и

количества светильников. Если директивно выбраны тип и мощность источников, то необходимое количество светильников N определяется по формуле для расчета светового потока Ф.

6.2. Защита от шума

Потери общества от шума весьма значительны. Они образуются из-за профессиональных заболеваний, увеличения длительности и частоты заболеваний с временной потерей, снижения производительности труда и т.д. Практически при всех видах деятельности шум является одним из основных вредных производственных факторов. В США около 730 млн. долларов составляют компенсационные выплаты и затраты, связанные с потерями рабочего времени и снижением производительности труда. К примеру, увеличение шума с 55 до 75 дБ вызывает снижение производительности на 15%. Интенсивный шум является фактором, приводящим к необратимым морфологическим изменениям слухового аппарата, травматизирующим нервную систему человека, нарушающим гармоническую координацию систем организма, влияющим на высшую нервную деятельность.

1. Характеристики шума Шум — это звук, оказывающий неблагоприятное воздействие на здоровье и

работоспособность человека.Звук как физическое явление — это колебания упругой (обычно воздушной)

среды в диапазоне слышимых частот от 20 до 20000 Гц. Звук характеризуется энергией или мощностью источника W, звуковым давлением Р, интенсивностью I и частотой f.

Частицы упругой среды, колеблясь относительно положения равновесия, создают в каждой точке звукового пространства переменное по времени давление. Разность между мгновенным значением этого давления и первоначальным

73

давлением в невозмущенной среде называется звуковым давлением Р. Единица измерения — паскаль (Па).

Интенсивность звука I — это поток энергии, переносимый звуковой волной в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны I=W/S. Величина I также зависит от звукового давления Р и параметров среды: плотности , кг/м3; скорости распространения в ней звука с, м/с

I=Р2с, Вт/м2

Действие шума зависит от его частоты f. Поскольку звуковой диапазон очень велик, то для удобства анализа и акустических расчетов используются следующие приемы: во-первых, весь звуковой диапазон разбивается на октавные полосы, во-вторых, в качестве реперной точки в каждой октаве принимается среднегеометрическая частота, в-третьих, принимается, что нижняя граничная частота первой октавы составляет 45 Гц.

Октавная полоса — это полоса частот, в которой верхняя граничная частота fВ

равна удвоенной нижней частоте fН, т.е. fВ=2fН. Т.к. среднегеометрические частоты

октавных полос составляют fСГ= , то все расчеты ведутся на восьми

частотах — 63, 125, 2508000 Гц.Перечисленные характеристики являются физическими. Диапазон их

изменения очень велик, поэтому они практически не используются для расчетов. В реальных условиях Р и I меняются от порога слышимости до болевого порога, соответственно, в 108 и 1016 раз. Это первое ограничение, второе состоит в характере восприятия звука.

В соответствии с общебиологическим законом Вебера-Фехнера сила ощущения звука пропорциональна приращению его энергии. Указанные обстоятельства позволяют ввести удобную для расчетов логарифмическую величину — уровень шума L, измеряемый в децибелах дБ, который можно определить несколькими способами в зависимости от исходных данных как: уровень звукового давления, уровень интенсивности звука или уровень мощности.

Уровень интенсивности звука определяется по формуле:LI=10lgI/I0,

уровень звукового давления-LP=20lgP/P0,

уровень мощности-LW=10lgW/W0 ,

где I0, Р0, W0 — соответственно, интенсивность, давление и мощность звука на пороге слышимости на частоте 1000 Гц (I0=10-12 Вт/м2, P0=210-5 Па, W0=10-12 Вт).

Если в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, то складываются их интенсивности, но не уровни.

I=I1+I2+...+IN

Суммарный уровень шума при этом составит

74

Для N одинаковых источников (Li=const)L=10lgN+Li

2. Классификация шумовВ соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96 шумы классифицируются по

спектральным и временным характеристикам. В зависимости от характера спектра шумы бывают: широкополосными, обладающими непрерывным спектром шириной более

одной октавы; тональными, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона,

(например, шум дисковой пилы).По временным характеристикам шумы подразделяются на: постоянные, уровень которых за 8-часовой рабочий день меняется не более, чем

на 5 дБА; непостоянные, уровень которых за 8-часовой рабочий день меняется более, чем

на 5 дБА.Непостоянные шумы также делятся на: колеблющиеся во времени — уровень которых непрерывно меняется; прерывистые — уровень которых резко падает до уровня фонового шума,

причем длительность интервала постоянного, превышающего фоновый уровень шума составляет более 1 с;

импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, отличающиеся по уровню не менее чем на 7 дБА.

3. Действие шума на человекаВосприятие человеком шума зависит от соотношения его частотных

характеристик и уровня. Слуховой анализатор неодинаково воспринимает звуки с равной интенсивностью, но разной частоты. Ощущение силы звука на практике

оценивается его громкостью. На рис. приведены зависимости между громкостью звука и его уровнем. Каждая кривая характеризуется одинаковой громкостью во всем диапазоне слышимых частот. Очевидно, что в диапазоне 8004000 Гц даже при минимальной интенсивности звук хорошо слышим. По мере уменьшения или возрастания частоты для

75

такого же восприятия звука необходимо увеличивать его интенсивность или мощность.

Звуки, превышающие по своему уровню порог болевого ощущения (L=120 дБ при f=1000 Гц), могут вызвать боли и повреждения слухового аппарата.

Шум оказывает комплексное воздействие на человека:1. Длительное воздействие шума с уровнем более 80 дБА приводит к частичной

потере слуха (тугоухости или профессиональной глухоте).2. В последние годы тугоухость выходит на ведущее место в структуре

профзаболеваний.3. Шум воздействует на центральную и вегетативную нервные системы, что ведет

к значительному изменению в функциональном и психологическом состоянии человека.

4. Постоянное воздействие интенсивного шума приводит к увеличению физических и психологических усилий на 1020% при выполнении одной и той же работы.

5. Установлено повышение на 1015% общей заболеваемости рабочих шумных производств.

6. Раздражающее действие шума способствует повышению производственного травматизма.

7. Шум может маскировать предупредительные сигналы, например, при аварийной ситуации, когда она сопровождается изменением акустических характеристик аварийного оборудования.

4. Нормирование шумаНормируются допустимые уровни шума на рабочих местах и во всех

остальных зонах пребывания человека. Нормирование производится по предельному спектру и по общему уровню шумаВ первом случае допустимые уровни нормируются в восьми октавных полосах на соответствующих среднегеометрических частотах. Совокупность допустимых уровней на этих частотах называется предельным спектром. Каждый из спектров имеет индекс ПС и номер N, соответствующий допустимому уровню звукового давления на частоте 1000 Гц (Ni=L1000 i). В соответствии с характером восприятия шума закономерным является уменьшение допустимых уровней с ростом частоты.

76

Для ориентировочных расчетов используется нормирование общего уровня шума LА в дБА. Этот уровень связан с предельным спектром зависимостью

LАi=Ni+5, дБА.Использование того или иного предельного спектра для нормирования

зависит от характера рабочих мест, вида производства и т.п.

5. Распространение шума в акустической средеЗакономерности распространения шума позволяют выявить возможности

уменьшения его воздействия на человека. Основной задачей акустического анализа является оценка уровня шума в на рабочем месте, т.е. в расчетной точке РТ рабочего помещения. В СНиП 23-03-2003 приведена полная методика анализа.

Шум, достигающий расчетной точки РТ, складывается из прямой IПР и отраженной составляющей IОТР.

Проведем анализ для 2-х характерных случаев:для открытого пространства, когда отсутствует отражение, т.е. при IОТР=0;для помещения при наличии отраженной составляющей IОТР0.1. Источник выделяет в среду звуковые волны с акустической мощностью W.

Средняя интенсивность в РТ, находящейся на расстоянии r от источника при равномерном распространении в неограниченном пространстве составляет

IСР=W/4r2=W/SТак как, во-первых, реальный источник излучает энергию в среду

неравномерно и, во-вторых, в среде существуют преграды, отражающие звук, то фактическая величина I должна быть скорректирована фактором направленности Ф и коэффициентом ослабления k

I=WФ/SkРазделим обе части уравнения на I0 и прологарифмируем при I0=W0/S0, где S0

— площадь единичной сферы, S0= 1 м2)

Учитывая, что S0=1, окончательно получимLРТ=LW+10lg(Ф/S)-10lgk

2. При работе источника в помещении звуковые волны многократно отражаются. Возникает зона отраженного звука, которая может увеличить уровень шума на 1015 дБ. Интенсивность отраженных звуковых волн выражается уравнением IОТР=4W/B, где В — постоянная помещения, зависящая от его размеров и коэффициентов звукопоглощения внутренних поверхностей

=IПОГЛ/IПАД

Так как поверхности в помещении имеют разные коэффициенты , то вводится средний коэффициент звукопоглощения СР и эквивалентная площадь помещения А

77

СР=iSiSОГР, А=СРSОГР,где SОГР — общая площадь ограждающих поверхностей.

Величина В зависит от СР и АВ=А/(1-СР)

Таким образом, полная интенсивность шума в РТ составитI=IПР+IОТР=WФ/Sk+4W/B

После деления на I0 и логарифмирования уравнения для I получим (при k=1)LРТ=LW+10lg(Ф/S+4/B)

Рассмотренные случаи являются предельными, но реально в объеме одного и того же помещения существуют зоны с преимущественным влиянием прямого или отраженного звука. На практике при анализе расчетного случая производится предварительная оценка того, в какой зоне помещения находится расчетная точка. Вокруг источника образуется поле прямого звука (поле бегущих волн Френеля). На расстоянии rГР его мощность становится равной мощности отраженного поля (реверберирующее поле Фраунгофера). В простейшем случае

Величина телесного угла зависит от положения источника. Максимальная его величина в неограниченном пространстве составляет 4π стерадианов. Если источник расположен на плоскости, например на полу или небольшом расстоянии от него, излучение происходит в полупространство и =2π. При расположении источника у стены излучение происходит в четверть пространства, поэтому =π.

6. Методы и средства защиты от шума

Анализ полученных для LРТ зависимостей показывает, что существуют следующие возможности для уменьшения уровня шума в РТ:1. Уменьшение уровня звуковой мощности источника LW; 2. Правильная ориентация источника шума относительно РТ по фактору

направленности Ф;3. Размещение источника шума на необходимом расстоянии, т.е. выбор

оптимальной S;4. Уменьшение уровня прямого звука за счет ослабления его на пути

распространения, т.е. увеличение k путем звукоизоляции;5. Уменьшение уровня отраженного звука за счет увеличения В, т.е. улучшения

звукопоглощающих характеристик помещения.К организационно-техническим мероприятиям относятся также ремонт,

смазка и др. регламентные работы, а также ограничение и запрещение проведения шумных работ, например, в ночное время. Все эти мероприятия относятся к коллективным методам защиты.

Рассмотрим основные инженерно-технические мероприятия, которыми являются звукопоглощение и звукоизоляция.

78

Звукопоглощение достигается увеличением постоянной помещения В, для чего необходимо увеличивать эквивалентную площадь А и (или) средний коэффициент звукопоглощения СР. С этой целью используются: увеличение действительной площади поверхности ограждений SОГР, например,

за счет использования ломанных или гофрированных конструкций; увеличение СР размещением на поверхности ограждений звукопоглощающих

облицовок; увеличение SОГР и СР установкой в объеме помещения штучных объемных

звукопоглотителей.Величину снижения шума в помещении в результате мероприятий по

звукопоглощению определяют по формуле: L=10lgB2/B1,

где В1, В2 — постоянные помещения до и после акустической обработки.Акустическая обработка проводится в том случае, если величина среднего

коэффициента звукопоглощения СР на частоте 1000 Гц акустически необработанного помещения не превышает 0,25.

В качестве поглощающих используются волокнисто-пористые материалы: войлок, вата, фетр, акустическая штукатурка, стекловолокно, вспененные плиты и т.п. Падающие на эти материалы звуковые волны вызывают колебания воздуха в узких каналах, трение его о развитую поверхность этих каналов и, как следствие, — необратимые термодинамические потери. Коэффициент звукопоглощения этих материалов колеблется от 0,7 до 1,0 (на частоте 1000 Гц). Установка звукопоглощающих облицовок снижает шум на 6...8 дБ в зоне отраженного звука.

Звукоизоляция достигается созданием герметичной преграды на пути распространения звуковой волны. Звукоизолирующие свойства ограждения характеризуются коэффициентом звукопроницаемости

=IПР/IПАД (1),где IПР — интенсивность звука, прошедшего за ограждение. Звукоизоляция ограждения выражается величиной R=10lg 1/ и зависит от его размеров, массы, жесткости и от частоты шума. Для однослойного ограждения принято выделять 3 характерных диапазона звукоизоляции:

79

В I диапазоне

звукоизоляция определяется жесткостью ограждения и резонансными явлениями. Так как частота собственных колебаний ограждения обычно меньше нормируемого диапазона частот (до 45 Гц), расчет R для I диапазона не проводят.

Во II диапазоне звукоизоляция подчиняется закону массыR=20lg(m0f)-47,5 , дБ,

где m — масса 1 м2 ограждения. Из формулы следует, что звукоизоляция тем больше, чем тяжелее или толще ограждение. Эффект от установки ограждения наиболее ощутим на высоких частотах.

В III диапазоне происходит ухудшение звукоизоляции из-за волнового совпадения продольной составляющей звуковой волны с собственными изгибными колебаниями ограждения.Повышение эффективности звукоизоляции происходит за счет использования

многослойных ограждений.Помимо рассмотренных коллективных методов защиты от шума в ряде

случаев, когда невозможно уменьшить шум до нормируемых величин, используются индивидуальные средства. К ним относятся: вкладыши — конусные тампоны из ультратонкого волокна или жесткого

материала (снижение шума на 520 дБ); наушники — наиболее эффективны на высоких частотах (снижение шума на

2040 дБ при f=10008000 Гц); шлемы — эффективны при высоких уровнях шума (больше 120 дБ), когда

звуковые колебания действуют непосредственно на мозг человека.

6.3. Защита от электрического тока

Практически вся деятельность человека связана с использованием электрического тока. По тяжести и частоте поражения электрический ток является одним из наиболее опасных производственных факторов.

1. Характер воздействия электрического тока

R, Дб

f, Гц

I II III

80

Проходя через тело человека, электрический ток вызывает: термические ожоги и нагрев тканей; электролитическое разложение крови и других жидких компонентов организма; биологическое возбуждение тканей и нарушение биоэлектрических процессов.

Воздействие тока приводит к местным и общим электротравмам.Местные травмы представляют собой: ожоги от протекания тока (токовые или контактные) или от воздействия

электрической дуги (дуговой); знаки в виде бледных пятен диаметром до 5 мм на поверхности кожи; металлизация из-за проникновения в кожу частиц расплавленного дугой

металла; офтальмия из-за воспаления наружных оболочек глаза от действия дуги; механические повреждения от судорожного сокращения мышц.Общие электротравмы или электрические удары по тяжести делятся на четыре степени:I степень — судорожное сокращение мышц без потери сознания;II степень — сокращение мышц с потерей сознания, но сохранившимся дыханием и работой сердца;III степень — то же, но с нарушением сердечной деятельности или дыхания;IV степень — клиническая смерть (длительность клинической смерти составляет обычно 45 мин);

Исход воздействия тока зависит от значения и длительности протекания тока через тело человека; рода, частоты и напряжения тока; пути прохождения тока; индивидуальных свойств человека.

Величина тока является главным поражающим фактором. Наиболее характерные значения величины тока составляют: пороговый ощутимый ток промышленной частоты (f=50 Гц) — 0,61,5 мА; пороговый неотпускающий ток, вызывающий судороги мышц рук, которые

человек не в состоянии преодолеть — 1015 мА; ток, влияющий на мышцы грудной клетки, затрудняющий или приводящий к

остановке дыхания — 25…50 мА при длительном воздействии; фибрилляционный ток, оказывающий непосредственное влияние на сердечную

мышцу. При длительности протекания более 0,5 с уже вызывает остановку или фибрилляцию сердца, составляет 100 мА.

Длительность протекания тока влияет на исход поражения, так как со временем из-за увлажнения кожи уменьшается сопротивления тела и резко возрастает сила тока.

Наиболее опасным является путь прохождения тока, затрагивающий жизненно важные органы (сердце, легкие, спинной мозг).

Род и частота. Наиболее опасны переменные токи с частотой 20...100 Гц. Вне этого диапазона опасность поражения заметно снижается.

81

Характерные величины при постоянном токе составляют: 67 мА — ощутимый ток; 5070 мА — пороговый неотпускающий ток; до 300 мА — фибрилляционый ток.

Повышение напряжения тока (свыше 50 В) приводит к пробою рогового слоя кожи и снижению ее сопротивления.

2. Анализ опасности прикосновения к электросетиСогласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) при напряжении

до1000 В применяются трехфазные сети:а) трехпроводная с изолированной нейтралью;б) четырехпроводная с заземленной нейтралью.Степень опасности прикосновения зависит от вида прикосновения и вида электрической сети. Прикосновения могут быть одно — и двухфазными в трехфазных сетях, а также одно — и двухполюсными в однофазных сетях.

Наиболее опасны двухфазные и двухполюсные прикосновения, т.к. человек оказывается под номинальным напряжением UН. Ток в этом случае составляет

IЧ= UН/ RЧ ,

где UН — линейное напряжение (UН = ), RЧ -сопротивление тела человека

(RЧ= 1000 Ом).Различают 2 режима однофазного включения человека в сеть: при нормальном режиме работы установки; при аварийном режиме, когда одна из фаз замкнута на землю.

3. Анализ опасности электрического замыкания на землюЗамыкание на землю — это случайное электрическое соединение

токоведущей части непосредственно с землей или проводящими элементами оборудования, не изолированными от земли. При этом происходит растекание тока в земле, в зоне растекания.

Зоной растекания считается зона, за пределами которой электрический потенциал может быть принят равным нулю (потенциал земли).

Потенциал точки А, находящейся в зоне растекания на расстоянии X от места замыкания, определяется по формуле

,

где IЗ — ток замыкания на землю, — удельное сопротивление грунта, Омм.В зоне растекания тока человек может оказаться под разностью потенциалов,

например, на расстоянии шага. Напряжение, возникающее при этом, называется напряжением шага

82

UI l

x x lШ А БЗ Ш

Ш

2 ( )

.

Для обеспечения безопасности по ГОСТ 12.1.038-82 производится нормирование токов, напряжения и общего времени прикосновения, как при нормальном, так и аварийном режиме работы электроустановки

U и I при нормальном режимеРод и частота тока U, В I, мА , мин

не болеепеременный f=50 Гц 2,0 0,3переменный f=400 Гц 3,0 0,4 10 в суткипостоянный 8,0 1,0

При t25C и 75 % U и I принимаются в 3 раза меньше.Величины U и I нормируются для аварийного режима для установок

напряжением до 1000 В с любым режимом нейтрали и выше 1000 В с изолированной нейтралью.

4. Основные меры защиты от поражения токомК ним относятся:

обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения;

электрическое разделение сети с помощью разделяющих трансформаторов; применение безопасного малого напряжения (не выше 42 В); повышение класса электротехнических изделий от поражения электрическим

током (например, путем использование двойной или усиленной изоляции токоведущих частей оборудования);

защитное заземление и зануление; защитное отключение; применение специальных электрозащитных средствРассмотрим некоторые наиболее распространенные способы защиты.

Защитное заземление ЗЗ- это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Принцип действия ЗЗ основан на снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет увеличения потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземленного оборудования.

Область применения ЗЗ — трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

83

Типы заземляющих устройств: выносное — характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы

площадки, на которой размещено оборудование. Применяется при малых значениях тока замыкания для установок до 1000 В;

контурное — характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещаются по контуру площадки, на которой находится оборудование. Этим обеспечивается выравнивание потенциалов основания и оборудования.

Для обеспечения безопасности необходимы соответствующие величины сопротивлений заземления. Согласно ПУЭ сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать: 4 Ом — в установках до 1000 В, если при этом мощность источника тока

больше 100 кВА и менее, то сопротивление допускается не более 10 Ом; 0,5 Ом в установках свыше 1000 В с заземленной нейтралью; 250/IЗ, но не более 10 Ом в установках свыше 1000 В с изолированной

нейтралью.Зануление применяется в качестве защиты при замыкании на корпус в сетях с

заземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Занулением называется преднамеренное соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Принцип действия зануления состоит в превращении замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание, т.е. замыкание между фазным и нулевым проводом. Возникающий при этом большой ток обеспечивает срабатывание защиты (плавких предохранителей, автоматических выключателей).

1 — корпус оборудования2 — аппараты для защитыR0 — сопротивление заземления нейтралиRП — сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника

Для уменьшения опасности при обрыве нулевого проводника он заземляется повторно.

Защитное отключение применяется дополнительно тогда, когда другие виды защиты малоэффективны. Представляет собой автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Время срабатывания устройств защитного отключения УЗО не более 0,2 с.

84

УЗО реагируют на опасное изменение параметров электрической цепи и по этому признаку подразделяются на УЗО, реагирующие на напряжение корпуса относительно земли и оперативный постоянный ток.УЗО, реагирующие на напряжение корпуса относительно земли

1- корпус 2- автоматический выключательКО - катушка, отключающаяРН - реле напряжения RЗ - сопротивление защитного заземления RВ - сопротивление вспомогательного заземления

Этот вид УЗО используется как дополнение к заземлению или занулению. При аварийном замыкании на корпус вначале проявится защитное свойство заземления (зануления), в результате чего напряжение корпуса будет ограничено пределом UК.

При нарушении работы заземления и повышении напряжения (UUК) реле максимального напряжения замыкает контакты и на отключающей катушке появляется питание. Втягивается сердечник УЗО, в результате чего установка отключается от сети.

Для автоматического контроля изоляцию сети и защиты человека при прикосновении его к токоведущей части применяются УЗО, реагирующие на оперативный постоянный ток. Устройство срабатывает при превышении безопасного уровня тока утечки.

1 - автоматический выключатель; 2 - источник постоянного тока;

85

КО - катушка отключения выключателя; ДТ - дроссель трехфазный; Д - дроссель однофазный; Т - реле тока; R1, R2, R3 - сопротивления изоляции фаз относительно земли; RЗМ - сопротивление замыкания фазы на землю

86

VII. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Пожарная безопасность является важной составляющей общей безопасности. а ее обеспечение— одной из основных функций государства. В 1994 г. был принят Федеральный закон РФ «О пожарной безопасности», который определяет правовые, экономические и социальные основы обеспечения пожарной безопасности. Она представляет собой состояние защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров и заключается в создании таких условий, которые уменьшают возможность возникновения пожара, минимизируют материальные потери и вероятность гибели людей при его возникновении. Реализация комплекса этих задач связана, во-первых, с профилактикой и, во-вторых, с использованием эффективных средств обнаружения и тушения пожаров.

7.1. Физические основы процесса горения

Пожар— неконтролируемое горение, приводящее к ущербу, под которым понимается жертвы пожара и материальные потери, являющиеся следствием пожара. Неконтролируемость связана с тем, что процесс не управляется как, например, в камере сгорания двигателя, топке и даже в костре. Поэтому прекращение горения, уменьшение масштабов пожара и ущерба требует организации специальных условий, которые реализуются при использовании тех или иных профилактических мероприятий и средств пожаротушения. Они прежде всего связаны с критическими условиями инициирования процесса горения и закономерностями развития пожара.

Исходным условием возникновения процесса горения является одновременное наличие в некоторой зоне окислителя О, горючего вещества Г и теплового импульса И

ОГИ процесс горенияДалее процесс переходит в устойчивую стационарную фазу, когда тепло непрерывно поступает из зоны горения. Дополнительным условием возникновения и развития пожара является наличие путей П распространения процесса горения, т.е. увеличение масштаба

ОГИП пожарРассмотрим составляющие этого процесса:1. Окислителями могут быть хлор Сl, бром Br, фтор F, сера S и в большинстве

случаев кислород воздуха О.2. Горючими являются любые вещества, способные гореть самостоятельно. По

агрегатному состоянию они делятся на твердые Т, жидкие Ж, газообразные Г,

87

пыли и волокна П. Независимо от этого горение происходит в газовой фазе. Твердые вещества под воздействием тепла или разлагаются, или сублимируются, жидкости— испаряются, газы непосредственно смешиваются с воздухом и образуют горючую смесь. Поэтому в дальнейшем изложении постоянно упоминается газообразная смесь, а не исходные горючие вещества

3. Тепловой импульс может иметь разную физическую природу. Инициирование процесса горения может осуществляться, во-первых, вынужденно от внешнего теплового источника, во-вторых, путем самовоспламенения:

вынужденное зажигание от внешнего источника происходит при контакте горючего с поверхностью источника, нагретой до температуры зажигания;

самовоспламенение— это явление резкого увеличения скорости экзотермической реакции окисления, приводящей к нагреву горючей смеси и возникновению горения при отсутствии внешнего источника зажигания.

К внешним источникам относятся открытое пламя, искры, раскаленная спираль и т.д. Источниками, приводящими к самовоспламенению, могут быть биологический нагрев при разложении или окислении, нагрев при воздействии влаги, например на щелочные металлы, или светового излучения и т.д.

Ущерб от пожара зависит от многих причин и прежде всего от продолжительности пожара, которая в свою очередь связана с характером и величиной пожарной нагрузки mПН— массы горючих материалов к площади пола помещения или площади, занимаемой этими материалами в открытом пространстве. Свойства и величина нагрузки определяет динамику и ущерб от пожара.

Пространство, занимаемое пожаром, делится на три зоны:

88

зона горения, в которой собственно протекают процессы разложения, испарения (газообразования горючего) и реакция окисления кислородом воздуха;

зона теплового воздействия с одной стороны примыкает к зоне горения, а внешняя граница проходит там, где тепловое воздействие приводит к изменению состояния материалов, конструкций;

зона задымления, нахождение в которой людей без средств защиты невозможно.

7.2. Критические условия, необходимые для возникновения горения

К ним относятся концентрационные и тепловые условия. Существует область концентраций горючего в окислителе СГ, когда смесь способна не только загораться от внешнего источника воспламенения, но и распространять пламя. Эта область ограничена соответствующими пределами— максимальной и минимальной концентрациями горючих газов и паров в воздухе, выше и ниже которых даже при наличии источника смесь не воспламеняется.

Нижний концентрационный предел распространения пламени НКП— это такая объемная или массовая концентрация горючего в смеси с окислителем, ниже которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

Верхний концентрационный предел распространения пламени ВКП— это такая объемная или массовая концентрация горючего в смеси с окислителем, выше которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

Область воспламенения меняется в зависимости от состава и давления горючей смеси, мощности или температуры источника воспламенения ТИ. При увеличении давления и (или) мощности источника область воспламенения расширяется.

Наличие окислителя и горючего даже в их оптимальном (стехиометрическом) соотношении может не иметь видимых признаков горения. В реакцию вступают только молекулы, обладающие взаимной энергией активации Е, достаточной для преодоления сил отталкивания. Также важным условием является наличие в смеси необходимой доли активных молекул, при которой происходит разогрев горючей смеси и ее сгорание. Скорость реакции W в этом случае описывается законом Аррениуса и

имеет вид W=Ae- E/RT

89

Энергия молекул и доля активных частиц возрастает при увеличении температуры смеси T. При вынужденном зажигании необходимые тепловые условия создаются в ограниченном объеме, прилегающем к поверхности источника, при самовоспламенении— во всем объеме смеси, т.к. тепло выделяется медленно и смесь нагревается практически равномерно. Тепловые условия выполняются при достижении критических температур, соответствующих характеру воспламенения.

Температура самовоспламенения tC— это минимальная температура, при нагреве до которой в горючей смеси происходит самоускорение экзотермической реакции окисления, приводящее к возникновению пламенного горения.

Температура воспламенения tВ— это температура горючего, при которой оно выделяет горючие газы и пары с такой скоростью, что после их воспламенения от внешнего источника возникает устойчивое горение. Очевидно, что в этом случае скорость образования активных молекул соответствует скорости реакции W.

Для жидких горючих веществ температуре воспламенения предшествует температура вспышки tВСП. Это самая низкая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуется смесь, способная вспыхивать от источника, но скорость ее образования недостаточна для последующего горения.

По температуре вспышки классифицируются горючие жидкости. Установлены две категории: легковоспламеняющиеся жидкости ЛВЖ— жидкости с tВСП не выше 61С; горючие жидкости ГЖ— жидкости с tВСП61С.

7.3. Оценка пожарной опасности

Анализ пожарной опасности состоит в определении количества и пожароопасных свойств веществ и материалов, условий их воспламенения, характеристик строительных конструкций, зданий и сооружений, возможности распространения пожара и оценке опасности для людей.

Пожароопасные свойства в первую очередь связаны с горючестью веществ и материалов, т.е. с их способностью к горению, которая в свою очередь характеризуется поведением навески материала в пламени теплового источника и после его удаления. В соответствии с ГОСТ 30244-94 твердые материалы делятся на негорючие (НГ) и горючие (Г). Негорючие вещества и материалы, не способны к самостоятельному горению в воздухе, а горючие— способны самовозгораться, возгораться от источника зажигания и поддерживать развитие горения. Горючие материалы в зависимости от температуры дымовых газов, интенсивности горения и продолжительности самостоятельного горения подразделяются в свою очередь на четыре группы горючести: Г1, Г2, Г3, Г4. Материалы группы Г1 неспособны самостоятельно гореть, они горят только в присутствии более горючих материалов

90

таких как, например, материалы группы Г4, которые хорошо горят самостоятельно до полного выгорания.

Основной характеристикой строительной конструкции является способность сохранять несущие и/или ограждающие функции в условиях пожара, которая в соответствии с ГОСТ 30247.0-94 оценивается пределом огнестойкости и пределом распространения огня.

Предел огнестойкости— это время, в течение которого строительная конструкция сопротивляется воздействию огня или высокой температуры пожара до возникновения одного или последовательно нескольких предельных состояний по огнестойкости с учетом функционального назначения конструкции. К основным предельным состояниям относятся: потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции или

возникновения предельных деформаций (R); потеря целостности в результате образования в конструкциях сквозных трещин

или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя (Е);

потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных для данной конструкции значений (I);

Обозначение предела огнестойкости состоит из буквы, обозначающей соответствующее предельное состояние (R, E, I) и цифры, соответствующей времени достижения одного из этих состояний (первого по времени) в минутах.

Например: R 120— предел огнестойкости 120 мин- по потере несущей способности; RE 60— предел огнестойкости 60 мин- по потере несущей способности и

потере целостности, независимо от того, какое из двух предельных состояний наступит ранее;

REI 30— предел огнестойкости 30 мин- по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности, независимо от того, какое из трех предельных состояний наступит ранее.Предел распространения огня – это максимальное расстояние в любую

сторону от зоны действия внутреннего или внешнего источника зажигания, на которое распространяется горение.

По пределам огнестойкости строительных конструкций назначается степень огнестойкости зданий и сооружений. В соответствии со СНиП 21-01-97 установлены четыре степени. Для I характерно наличие основных строительных конструкций с высоким пределом огнестойкости (от R 120, REI 120 до RE 30 ). Наименее огнестойкая— IV степень— пределы огнестойкости для нее даже не устанавливаются (для IV они менее 15 мин).

Важным средством предотвращения пожаров и взрывов является пожарная профилактика, которая основана на оценке взрывопожарной и пожарной опасности

91

производств. Такая оценка позволяет назначать мероприятия организационного и технического характера. В настоящее время по НТБ 105-95 производства категорируются в зависимости от того, в каких помещениях, зданиях и сооружениях они размещаются и от горючих свойств веществ и материалов, используемых в производстве. Взрывопожароопасные помещения выделяются в отдельные категории по избыточному давлению взрыва, т.к. этот параметр существенно влияет на развитие пожара в здании

Категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

Категория помещения

Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении

Авзрывопо-жароопасная

Горючие газы, ЛВЖ с температурой вспышки не более 28С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазообразные смеси, при воспламенении которых в помещении развивается расчетное избыточное давление взрыва, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, при котором расчетное избыточное давление взрыва, превышает 5 кПа

Бвзрывопо-жароопасная

Горючие пыли или волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28С в таком количестве, что при воспламенении которых в помещении развивается расчетное избыточное давление взрыва, превышающее 5 кПа

В1-В4пожароопас-ные:

Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются не относятся к категории А или Б

Г Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива

Д Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Разделение помещений на категории В1-В4 осуществляется по максимальному значению временной пожарной нагрузки на любом участке рассматриваемого помещения.

92

Пожарная нагрузка.— это интегральный параметр, под которым понимают количество теплоты, отнесенное к единице поверхности пола, которое может выделиться в помещении или здании при пожаре.

Общая пожарная нагрузка в помещении g состоит из постоянной и временной пожарных нагрузок. В постоянную нагрузку включаются способные гореть вещества и материалы, находящиеся в строительных конструкциях. Временную нагрузку составляют вещества и материалы, обращающиеся в производстве, в том числе технологическое и другое оборудование, материалы, находящиеся в расходных складах, мебель и т.п.

Временную и постоянную пожарную нагрузку определяют по формулам

МДж/м2,

где Мi— масса i-го вещества или материала, кг; Qi— количество теплоты, выделяемое одним килограммом i-го вещества или материала при сгорании МДж/кг; S— площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2); j, k— число видов веществ и материалов, соответственно, временной и постоянной пожарной нагрузки.

Категории пожароопасных помещений и зданий

Категории Удельная пожарная на-грузка на участке, МДж/м2

Способ размещения

В1 более 2200 не нормируется

В2 1401-2200 при Q0,64gH2

устанавливается кат. В1

В3 181-1400 при Q0,64gH2

устанавливается кат. В2

В4 1-180 на любом участке пола площадью 10 м2

Примечание:Н- минимальное расстояние от поверхности нагрузки до перекрытия, м

Указанные выше характеристики относятся непосредственно к материалам, конструкциям, зданиям, т.е. объектам производственной среды. Однако известно, что гибель людей происходит на ранних стадиях пожара и в основном от воздействия продуктов сгорания. Для оценки воздействия пожара на человека

93

выделяются следующие опасные факторы пожара ОФП и соответствующие им критические значения:

температура среды 70С; тепловое излучение 500 Втм2; содержание оксида углерода СО 0,1%(об); содержание диоксида углерода СО2 6%(об); содержание кислорода О2 17%(об); показатель ослабления света дымом 2,4

7.4. Противопожарная защита

Правильно организованная защита позволяет предотвратить пожар или уменьшить ущерб при его возникновении. Она осуществляется за счет, во-первых, профилактических мероприятий и, во-вторых, использования эффективных средств тушения.

Основные профилактические мероприятия: исключение или уменьшение мощности источников воспламенения; уменьшение объема горючих веществ в производственном помещении,

регулирование и автоматический контроль за их количеством; использование в производстве веществ и материалов с пониженной пожарной

опасностью; использование горючих веществ под защитой (герметизация в среде инертного

газа, при безопасных температурных условиях); введение специальных добавок, снижающих пожарную опасность веществ; организация преград на пути распространения пожара (огнепреградители,

противопожарные стены, перегородки и т.д.); организация противопожарных разрывов между зданиями и сооружениями; организация беспрепятственной и безопасной эвакуации людей; организация противодымной защиты зданий; организация контроля за накоплением в воздухе горючих газов и паров; использование эффективных систем противопожарной сигнализации.

Рассмотрим некоторые профилактические мероприятия инженерно-технического характера. Огнепреградители используются для предотвращения проскока пламени в пожароопасные зоны, в которых могут образовываться взрывоопасные среды. Их действие основано на гашении пламени в узких каналах из-за отвода тепла от пламени в стенки этих каналов. Для каждой горючей смеси имеется критическая величина гасящего канала. Например, для смеси ацетилена с воздухом dКР=0,85 мм.

Противопожарные преграды предназначены для предотвращения распространения пожара в примыкающие к ним помещения в течение нормируемого времени. Наиболее распространенными преградами являются

94

стены, перегородки, перекрытия, двери и т.д. Противопожарные стены опираются на фундамент, возводятся на всю высоту здания, пересекая все конструкции и этажи, и возвышаются над кровлей не менее чем на 0,6 м. Предел огнестойкости противопожарных стен и перекрытий достигает REI 150. Аналогичными свойствами обладают и другие противопожарные преграды— пределы огнестойкости внутренних стен составляют до REI 45, противопожарных дверей, ворот и люков— до EI 60, перегородок— до EI 45, окон— до E 60.

Противопожарные разрывы используются для предупреждения распространения пожара с одного здания на другое. Величины разрывов устанавливаются исходя из опасности теплового излучения пожара, зависящего от пожароопасных свойств материалов, из которых выполнены строительные конструкции, т.е. от огнестойкости зданий.

Величины противопожарных разрывов, мСтепень огнестойкости 1-го здания

Противопожарный разрыв при степени огнестойкости 2-го здания

I и II III IVI и II 9 9 12III 9 12 15IV 12 15 18

Система пожарная сигнализация (СПС) представляет собой комплекс технических средств для оперативного обнаружения загорания, оповещения о месте его возникновения и формирования управляющих сигналов для систем оповещения о пожаре и автоматического пожаротушения.

Функциями СПС (по ГОСТ 26342-84) являются получение, обработка, передача и представление в заданном виде потребителям при помощи технических средств информации о пожаре на охраняемых объектах. Кроме этих функций СПС должна формировать команды на включение автоматических установок пожаротушения и дымоудаления, систем оповещения о пожаре, технологического, электротехнического и другого инженерного оборудования объектов.

Основными элементами любой системы пожарной сигнализации являются:1. пожарные извещатели (датчики), размещаемые в защищаемых помещениях;2. приемно-контрольные приборы (ПКП) или контрольные панели,

предназначаемые для приема подаваемых от извещателей сигналов о пожаре и автоматической подачи тревоги;

3. источники питания, обеспечивающих питание системы электрическим током от сети и от аккумуляторных батарей;

4. оповещатели (звуковые, речевые, световые);5. шлейфы (линии связи), соединяющие извещатели с ПКП.

95

5 5Рис. Схема устройства систем пожарной сигнализации:

а —лучевая радиальная; б — шлейфная кольцевая;В зависимости от типа датчиков, извещающих о пожаре СПС

подразделяются на тепловые, реагирующие на повышение температуры в помещении, дымовые, реагирующие на появление дыма, световые, реагирующие на появление пламени и комбинированные.

По способу идентификации зоны пожара можно выделить три основных типа приемно-контрольные приборов (ПКП): с неадресной сигнализацией. При срабатывании извещателя его номер и

помещение на станции не указываются, инициируется только номер шлейфа. Источник сигнала определяется визуально по встроенному в извещатель светодиоду или выносному устройству индикации, что очень неудобно;

с адресной сигнализацией. Формирование сигнала также производится самим извещателем, но в шлейфе сигнализации реализуется протокол обмена, позволяющий определить, какой именно извещатель сработал. В каждом датчике расположена схема установки адреса. Таким образом, система определяет конкретное место формирования сигнала о пожаре, что повышает оперативность реагирования противопожарных систем и служб;

с адресно-аналоговой сигнализацией. В этом случае ПКП являются центром сбора телеметрической информации, поступающей от извещателей. Так, по показаниям тепловых датчиков станция постоянно контролирует температуру воздуха в местах их установки, по показаниям дымовых - концентрацию дыма. По характеру изменения этих параметров именно ПКП (в данном случае это станция пожарной сигнализации), а не извещатели, как в случае адресных систем, формирует сигнал о пожаре. Это позволяет существенно повысить достоверность определения очага возгорания.

7.5. Тушение пожаров

Тушение пожара и проведение спасательных работ обеспечивается комплексом конструктивных, инженерно-техническими и других мероприятий. В соответствии с СНиП 21-01-97 и СНиП 2.04.09-84 к ним относятся:

96

устройство пожарных проездов и подъездных путей; устройство средств доставки пожарных подразделений и пожарной техники на

этажи и кровлю зданий; устройство противопожарного водопровода и других водопитателей; противодымная защита путей следования пожарных внутри здания; оборудование зданий и помещений установками, обеспечивающими

эффективное тушение пожара и т.д.Эффективность пожаротушения зависит от используемых средств и способов

тушения. Выбор средств пожаротушения зависит от физико-химических свойств горючих материалов и использования их в конкретных условиях. Для тушения пожара нельзя использовать вещества, бурно реагирующие с горючим или окислителем. Например, нельзя применять воду для тушения щелочных металлов и веществ, выделяющих при взаимодействии с ней горючие газы и тепло.

Известны случаи длительного горения кип хлопка, опущенных в воду. Эти случаи подтверждают тот факт, что не существует универсальных средств тушения. Каждое из известных средств имеет свою область применения и недостатки, которые ее ограничивают.

Для прекращения процесса горения необходимо обеспечить условия, не превышающие рассмотренные выше критические условия возникновения процесса горения. Именно эти условия определяют основные способы тушения.

Рассмотрим основные средства, обоснованное использование которых, позволяет обеспечить высокую эффективность пожаротушения.

Водяное тушение. Это наиболее распространенный способ. Эффект тушения достигается за счет охлаждения зоны пожара благодаря большой теплоемкости

97

воды (2,2 мДж/кг). Дополнительный эффект в помещениях создается за счет разбавляющего и изолирующего действия водяных паров. При испарении из 1 л. воды образуется 1700 л. пара, благодаря чему горючая смесь, образующаяся в объеме помещения, оказывается сильно разбавленной.

Вода применяется при тушении твердых горючих и тлеющих материалов, а также горючих жидкостей с температурой кипения tКИП выше 80С. Подача воды в зону пожара производится в виде сплошных струй или распыленных капель. В первом случае подача осуществляется на большое расстояние или для придания струе большой ударной силы. Недостатки в этом случае связаны с непроизводительными потерями и ущербом от действия воды. Во втором случае достигается большой эффект тушения за счет развитой поверхности теплообмена, однако уменьшается дальность подачи.

Огнетушащая эффективность воды повышается за счет введения различных добавок, которые в зависимости от вида пожара понижают температуру замерзания, уменьшают растекаемость или повышают смачивающую способность. Использование, например, смачивателей повышает проникающую способность воды, особенно в пористые и волокнистые материалы.

Наиболее существенные недостатки водяного тушения: сравнительно высокая температура замерзания; значительная электропроводность (особенно с добавками); взаимодействие с некоторыми веществами, связанное с выделением горючих

газов и тепла.Тушение газами используется для создания в защищаемом объекте среды, не

поддерживающей горение (объемное тушение). Этот способ эффективен при тушении пожаров в помещениях как по времени, так и по последствиям тушения. Наряду с тушением обеспечивает предупреждение взрыва при накоплении в помещении горючих газов и паров. Помимо объемного тушения используется и

тушение в локальных зонах при струйной подаче газа.

При поступлении в горючую смесь какого-либо инертного газа, не поддерживающего процесс горения, меняются концентрационные пределы воспламенения.По мере увеличения концентрации инертной примеси СИ нижний предел возрастает, а верхний— снижается. В определенной точке, называемой точкой флегматизации, оба предела сливаются. Содержание инертной

98

примеси в этой точке называется флегматизирующей концентрацией Ф. Для различных инертных примесей характерны свои величины Ф.

На практике для тушения достаточно огнетушащей, м\еньшей чем флегматизирующая, концентрации газа. Огнетушащая концентрация составляет 2/3 от флегматизирующей Ф.

Наибольшее применение имеет диоксид углерода СО2. Это связано с тем, что он может храниться в сжиженном виде при приемлемом давлении (3,6×103 КПа при 0С) и имеет высокий коэффициент газообразования (1 л сжиженной СО2

переходит в 506 л газа при 0С). Дополнительно к эффекту разбавления при использовании СО2 добавляется охлаждение зоны горения. Для большинства горючих веществ огнетушащая концентрация СО2 составляет 2030%.

Когда в состав горючего входит кислород, щелочные, щелочноземельные металлы, а также при горении тлеющих материалов СО2 использовать нельзя. В этих случаях используется азот N, аргон Ar или другие газы.

Наиболее существенным достоинством этого способа тушения является полное отсутствие отрицательного воздействия на материалы и оборудование, в том числе электронное, электро- и радиооборудование.

Недостатки газового тушения связаны с большими расходами и, соответственно, запасами газа. Объемное тушение в помещениях нельзя проводить в присутствии людей, не защищенных спецодеждой. Этот способ имеет ограничение по дальности при подаче газа в виде струи.

Тушение галоидоуглеводородными составами относится к способам, основанным на ингибировании пламени. Данные составы (хладоны) являются предельными углеводородами (в основном метан CH4, и этан C2H6), в которых атомы водорода полностью замещены атомами галогенов (фтор F, хлор Cl, бром Br, йод I), огнетушащая эффективность которых возрастает в последовательности FClBrI.

По существующим представлениям ингибирование происходит в несколько этапов. Сначала происходит связывание активных молекул молекулами ингибитора, затем из получаемых негорючих комплексов снова выделяется молекула ингибитора., т.е. молекулы ингибитора постоянно восстанавливаются и их необходимое для тушения количество тем меньше, чем быстрее проходит восстановление. Именно поэтому огнетушащие концентрации ингибиторов существенно меньше, чем у инертных газов. Например, ее величина для хладона 114В2 (тетрафтордибромэтан С2F4Br2) составляет 1,9%.

Хладоны имеют высокую плотность как в жидкой, так и в газообразной фазах, что обеспечивает возможность проникновения капель глубоко в пламя, а также удержание паров около очага горения. Низкие температуры замерзания дают возможность применения при минусовых температурах. Хладоны обладают хорошими диэлектрическими свойствами, поэтому их можно применять для тушения электрооборудования.

99

Основные недостатки связаны с негативным воздействием на среду и человека. Некоторые, особенно хлоросодержащие, хладоны разрушают озоновый слой, поэтому их использование ограничено Монреальской конвенцией. Хладоны действуют на организм как слабые наркотические яды, но продукты их термического разложения более токсичны и при этом обладают высокой коррозионной активностью. Данные обстоятельства также ограничивают применение хладонов

Тушение порошковыми составами. Обычно они представляют собой мелкоизмельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживаемости. Отличаются универсальностью действия, обеспечивая тушение материалов, которые невозможно тушить другими средствами. Порошки можно использовать для реализации как физических, так и химических способов тушения. Различают порошки общего и специального назначения.

Порошки общего назначения используются для тушения обычных органических горючих веществ (древесина, резина, пластики, бензин и т.д.). Тушение этих материалов достигается созданием порошкового облака.

Порошки специального назначения предназначены для тушения щелочных, щелочноземельных металлов, алюминий— и литийорганических соединений и других веществ. Тушение обеспечивается при изоляции горящей поверхности от окружающего воздуха.

Механизм тушения объясняется действием следующих факторов: разбавлением горючей смеси газообразными продуктами разложения или

непосредственно порошковым облаком; охлаждением зоны горения в результате затрат тепла на нагрев частиц порошка,

их испарение и разложение в пламени; эффектом огнепреграждения, достигаемым при прохождении пламени через

узкие каналы, как бы создаваемые порошковым облаком; ингибированием химических реакций.Эффективность порошка определяется его огнетушащими и эксплуатационными свойствами, в основном слеживаемостью.Недостатками порошкового тушения являются: высокая стоимость; трудности при хранении; сильное запыление помещений; возможность повторного воспламенения из-за незначительного снижения

температуры в зоне пожара.Пенное пожаротушение используется в основном для тушения твердых и

жидких горючих, не взаимодействующих с водой. Огнетушащее действие пены состоит в изоляции горючего от кислорода воздуха, охлаждении зоны пожара за счет жидкой фазы, разбавлении горючего. В зависимости от способа получения

100

пены подразделяются на химическую, образующуюся в результате химической реакции, и механическую. Для получения химической пены используются огнетушители, которые из-за малой эффективности применяют редко. Большее распространение имеет механическая пена, для получения которой используется специальная аппаратура. Механической пена называется потому, что пена образуется механическим путем на сетках, которые орошаются водным раствором пенообразователя и продуваются газом. В зависимости от используемого газа пена бывает воздушно-механической, газонаполненной и др.

Параметрами, влияющими на эффективность тушения, являются стойкость S, изолирующее действие и основной из них— кратность К. Под кратностью понимают отношение объема пены к объему, содержащемуся в нем, жидкой фазы. По кратности пена подразделяется на низкократную (К30), средней кратности (30К200), высокократную (К200). В большинстве случаев используется пена с К=80120. Преимущество высокократной пены состоит в ее способности проникать в тоннелях и каналах на значительные расстояния и большую высоту, заполнять большие объемы. Это обусловлено малым содержанием в ней воды и большой стойкостью.

Стойкость пены характеризует ее способность противостоять процессу разрушения и оценивается временем выделения из пены 50% жидкой фазы. В высокократной пене практически вся жидкость находится в пленках в связанном состоянии.

Изолирующее действие характеризует способность пены препятствовать образованию горючей смеси. Этот параметр необходим в основном для выбора параметров тушения жидких горючих. Оценивается временем, в течение которого пары горючего проходят через слой пены определенной толщины и образуют над ним горючую смесь, способную воспламеняться.

В зоне пожара пена от нагрева активно разрушается. Предельные условия, когда интенсивность подачи пены в зону пожара равна интенсивности ее разрушения, характеризуются критической интенсивностью подачи IКР. Если подача больше критической, то в зоне пожара происходит накопление пены и, соответственно, его тушение. Для того, чтобы обеспечить хорошую эффективность тушения, фактическая интенсивность должна превышать критическую. Обычно она принимается равной 2,3IКР.

Для повышения эффективности тушения может использоваться комбинация перечисленных средств. Например, высокократную газонаполненную пену можно использовать для доставки инертного газа непосредственно в зону пожара. В этом случае обеспечивается дальность подачи, недоступная при газовом тушении.

101

ПРИЛОЖЕНИЕ

В приложении собраны статьи, обзоры и другие информационные материалы, более полно раскрывающие содержание актуальных проблем, обозначенных в конспекте лекций. Ознакомление с этими и подобными материалами (они в большом количестве имеются, например, в Интернете, частично они упомянуты в данных материалах) не является обязательным при подготовке к экзамену. Единственное их назначение состоит в помощи тем, кто хочет быть более эрудированным и готовым к вызовам 21 века.

О выборе допустимого индивидуального рискаСуворова В.В., Мартынюк В.Ф., Грудина С.А.

http://www.anaopa.ru/public3.htm

В соответствии с названием индивидуальный риск – это частота поражения отдельного индивидуума в результате воздействия исследуемых факторов опасности [1].

Для выбора уровней допустимого индивидуального риска известны следующие подходы его оценки.

Один из самых известных методов определения допустимого индивидуального риска принят в Голландии: при этом допускают, что риск смерти в результате техногенных опасностей не должен превышать 1 % от минимальной вероятности смерти на протяжении всего периода жизни человека. За основу был принят риск смерти индивидуума в возрасте 10-15 лет, который согласно статистическим данным по возрастной смертности составляет 10-4 в год и является минимальным на протяжении всей его жизни. Основываясь на этих данных, для предельно-допустимого уровня индивидуального риска принято значение 10-6 в год. Отметим, что Комитет по здравоохранению и промышленной безопасности (HSE) Великобритании в качестве нижней границы индивидуального риска использует величину риска 6×10-6 в год. Именно эти значения риска, полученные в благополучных с точки зрения промышленного развития и культуры промышленной безопасности странах, используются в качестве ориентира и у нас, в России.

Если использовать подход, принятый в Голландии (1% от минимальной вероятности смерти на протяжении всего периода жизни), то уровень индивидуального приемлемого риска для России составит 5×10-6 в год (минимальная вероятность смерти в 2002 г. для мужчин в возрасте от 10 до 14 лет составила 6×10-4, а для женщин - 10-6) [2].

102

В последние годы в России отмечается тенденция увеличения смертности от всех причин, в том числе и от несчастных случаев (табл. 1) [2].

Смертность населения России, тыс. человек в год Таблица 1

Причины смертности

1985 1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Среднза 1990-2002 гг.

Всего, в том числе от

1625,3

1656,0

2203,8

2082,2

2015,8

1988,7

2144,3

2225,3

2254,9

2332,3

2100,4

несчастных случаев, отравлений и травм.Из них от:

197,6 198,3 348,5 307,2 274,9 274,0 300,2 318,7 331,6 339,3 299,2

отравлений алкоголем

23,5 16,1 43,5 35,2 27,9 26,1 29,9 37,2 41,1 44,7 32,5

самоубийств 44,6 39,2 61,0 57,8 55,0 51,8 57,3 56,9 57,3 55,3 54,6убийств 15,0 21,1 45,3 39,1 35,0 33,6 38,2 41,1 42,9 44,3 37,8Всего на 100000 чел., в том числе от

1131,9

1116,7

1496,4

1417,7

1376,0

1361,1

1472,4

1535,1

1564,4

1627,9

1440,9

несчастных случаев, отравлений и травм.Из них от:

137,6 133,7 236,6 209,2 187,7 187,5 206,1 219,9 230,1 236,8 205,3

отравлений алкоголем

16,4 10,8 29,5 24,0 19,1 17,8 20,5 25,7 28,5 31,2 23,0

самоубийств 31,1 26,4 41,4 39,4 37,6 35,4 39,3 39,3 39,7 38,6 37,5убийств 10,5 14,3 30,7 26,6 23,9 23,0 26,2 28,3 29,8 30,9 25,97

Учитывая, что наше общество сохраняет высокую толерантность к несчастьям, в России целесообразно пользоваться менее жестким критерием, предложенным В. Маршаллом [3]: «Значение риска, составляющее 1/10 от риска несчастного случая со смертельным исходом для 10-летнего ребенка, следует рассматривать как максимально допустимое», тогда для России значение допустимого индивидуального риска составит 5×10-5 в год.

Другим подходом к выбору уровня приемлемого индивидуального риска являются существующие уровни риска, с которыми общество, так или иначе, мирится. Это значение риска является приемлемым, по крайней мере, для конкретного вида опасности. Хотя совершенно не очевидно, что для другого вида опасности общество согласится с таким же уровнем риска.

103

Из статистических данных, приведенных в табл. 1,2, видно, что наряду с ростом частоты смерти от всех причин, наблюдается устойчивый рост смертности от несчастных случаев. Всего от несчастных случаев, отравлений и травм в стране в последнее время ежегодно гибнет около 340 тыс. человек, что соответствует индивидуальному риску 2,4х10-3, что почти на порядок превышает аналогичный показатель для развитых стран.

Численность пострадавших и индивидуальный риск гибели россиян от различных причин Таблица 2

Причина гибели

1997 год 2002 годЧисло погибших, чел.

Индивидуальный риск, 1/год

Число погибших, чел.

Индивидуальный риск, 1/год

Самоубийства 55 000 3,7х10-4 55 300 3,8х10-4

Дорожно-транспортные происшествия (ДТП)

27 000 1,8х10-4 33 243 2,3x10-4

Отравления некачественным алкоголем

27 900 1,9х10-4 44 700 3,0х10-4

Убийства 35 000 2,4х10-4 44 300 3,0х10-4

Пожары 13 795 0,9х10-4 19 906 1,4х10-4

Несчастные случаи на производстве (НС)

4 734 1,7х10-4 3 920 1,4х10-4

Природные чрезвычайные ситуации (ЧС)

139 9,5х10-7 331 2,3х10-6

Смертельный травматизм на производстве составляет около 4 тыс. человек в год (табл. 3) и его уровень является высоким по сравнению с другими странами, представляющим свои данные в Международную организацию труда [4]. Так, динамика изменения показателей травмирования в России и США (рис. 1) свидетельствует о том, что на протяжении последнего десятилетия в обеих странах он остается практически на одном уровне [4]. В то же время видно, что с 1980 г. наблюдается постоянное снижение числа пострадавших при несчастных случаях на производстве и стабилизация частоты несчастных случаев со смертельным исходом (на 2001 г. в России – 0,15 на 1000 работающих, в США – 0,04 на 1000 работающих). Если рассматривать отдельно по отраслям экономики России, то уровень смертельного травматизма составляет (на 1000 работающих в 2002 г.): в угольной промышленности – 0,34; в рыбоводстве – 0,28; в лесном хозяйстве – 0,28; в строительстве – 0,32; на транспорте – 0,16; в сельском хозяйстве – 0,2 [5]. О

104

стабильности условий труда на производстве свидетельствуют и малые изменения уровня профессиональных заболеваний (рис. 2) [2].

Производственный травматизм в России Таблица 3

Год

Общее количествонесчастных случаев

Количество несчастных случаев со смертельным исходом

Всего, тыс.На 1000 работающих

Всего, тыс. На 1000 работающих

1975 689 10,8 11766 0,1851980 570 8,4 12349 0,1831985 456 6,5 9819 0,1421990 432 6,6 8393 0,1291995 271 5,5 6789 0,1381996 213 6,1 5378 0,1551997 185 5,8 4734 0,1481998 158 5,3 4296 0,1421999 153 5,2 4259 0,1442000 152 5,1 4404 0,1492001 145 5,0 4368 0,1502002 128 4,5 3920 0,138

105

Рис. 1. Показатели смертельного травматизма в промышленности России и США

Рис. 2. Показатели профессиональных заболеваний в России

На опасных производственных объектах, подконтрольных Ростехнадзору, где возможны серьёзные аварии, смертельный травматизм не превышает уровня 450 человек в год (рис.3). При этом и для них наблюдается тенденция снижения уровня аварийности и травматизма (рис. 3) [6]. Вообще же в России вклад производственного травматизма не превышает 0,1 % от общего числа смертельных несчастных случаев от внешних причин.

Рис. 3. Аварийность и смертельный травматизм на опасных производственных объектах

При этом постоянный рост числа несчастных случаев (при сокращающемся населении страны) обеспечивается исключительно ростом числа несчастных

106

случаев в быту (табл. 2) [2,5, www.vniipo.ru, www.gibdd.ru, www.gai.ru, www.mchs.gov.ru]. Так, ежегодно от убийств гибнет около 38 тыс., от самоубийств – 55 тыс., от причин, связанных с употреблением алкоголя – 33 тыс. (табл. 1).

Промежуточное положение между бытовым и производственным травматизмом занимают потери при пожарах. Пожары дают значительный вклад в численность жертв несчастных случаев в России. По числу погибающих за год (19 тыс.) наша страна занимает второе место после Индии, а по удельным показателям Россия стоит на первом месте, на порядок превышая остальные страны [7]. При этом резкое увеличение количества жертв пожаров произошло в начале XXI века (рис. 4) (www.vniipo.ru).

Рис. 4. Численность погибших при пожарах в России

Третий подход, который можно учитывать при выборе уровня приемлемого индивидуального риска – это разница в восприятии добровольных и вынужденных опасностей (осознание необходимости подвергать себя риску). При прочих равных условиях приемлемые уровни добровольного и вынужденного риска отличаются на порядок величины [3]. К примеру, то, что добыча угля, скажем, опасна, не подвергается сомнению, но эта деятельность считается добровольной, тогда как риск, связанный с ядерной энергетикой, считается вынужденным, то есть навязываемым проживающему вблизи ядерных объектов населению.

И, наконец, последнее, при выборе индивидуального приемлемого риска можно учитывать эмоциональное восприятие некоторых видов опасностей, вплоть до фобий. Широко известны фобии, связанные с атомной промышленностью. Однако другие несчастья, масштаб которых несопоставимо больше по отрицательным последствиям промышленной деятельности, не привлекают такого общественного внимания. К примеру, ежегодно на Земном шаре около 0,5 млн. человек подвергается укусам ядовитых змей (www.kp.ru/daily/23359/32047/). Только в Индии от укусов змей умирает 75 тыс. человек, что в тридцать раз

107

превышает число жертв тигров, леопардов, пантер и других хищных животных вместе взятых (www.tv.46info.ru/announcement/?id=435).

В то же время ряд опасностей, уровень которых незначителен, сильно переоцениваются общественным сознанием. В качестве экзотического примера можно привести гибель от акул. В среднем каждый год в мире фиксируется от 70 до 100 нападений акул на людей, в результате которых гибнут от 5 до 15 человек (в 2000 году - 10 человек).

Другой пример переоценки опасности – терроризм. Несмотря на резонанс, вызванный террористическими актами последних лет, риск оказаться жертвами теракта относительно невелик. Так, за последние 10 лет количество жертв терактов среди гражданского населения России составило около 2 тысяч человек, что соответствует индивидуальному риску 1,4х10-6 (www.kp.ru/daily/23359/32047/).

Для выбора уровня приемлемого индивидуального риска авторы предлагают воспользоваться логарифмической шкалой, представленной на рис. 5. Здесь в логарифмическом масштабе расположены частоты F гибели от следующих событий: теракты (Т), пожары (П), производственный травматизм (Тр), дорожно-транспортные происшествия (ДТП), убийства (У), самоубийства (С), все несчастные случаи, отравления и травмы (НС), все причины (Г). Разброс частот этих событий охватывает диапазон соответственно от 1,4х10-6 до 1,4х10-2. Для выбора приемлемого риска приведены также значения минимального риска смерти на протяжении всей жизни М, 0,1М и 0,01М. Исходя из приведенных критериев для РФ можно рекомендовать следующие диапазоны допустимого риска (рис. 5):

Рис. 5. Логарифмическая шкала для выбора допустимого индивидуального риска

- Диапазон выбора приемлемого риска

- Диапазон выбора контролируемого риска

 F – риск, 1/год M – минимальный риск смерти на протяжении всей жизни, 0,01M - 1% от минимального риска смерти  на протяжении всей жизни, 0,1M – 10 %  от минимального риска смерти на протяжении всей

  Причины гибели:Т – теракты, П – пожары,Тр – производственный травматизм,ДТП – дорожно-транспортные происшествия,У – убийства, С – самоубийства, НС – все несчастные случаи, отравления и травмы,

108

жизни,   Г – от всех причин смерти.

– уровень приемлемого индивидуального риска в диапазоне 5х10-6 - 5х10-5 в год соответствует 1 - 10 %-ному диапазону минимального риска смерти на протяжении всей жизни. При этом вынужденный приемлемый риск (риск, которому подвергаются лица, несвязанные непосредственно с деятельностью объекта) следует выбирать из меньших значений в этом диапазоне, а добровольный риск может быть приемлемым для больших значений из указанного диапазона. Интервал выбора приемлемого риска обозначен на рис. 5 желтым цветом – интервал индивидуального риска 5х10-5 - 2,5х10-4 следует рекомендовать для выбора уровня контролируемого риска. Данный диапазон обозначен на рис. 5 синим цветом. Наибольшее значение этого интервала близко к риску гибели в дорожно-транспортных происшествиях – по-видимому, максимальному уровню риска, которому согласится подвергать себя большинство индивидуумов, осознавая опасность с одной стороны и выгоды использования транспорта с другой. При этом рассуждения, касающиеся добровольности восприятия риска, справедливы и для условий выбора контролируемого риска.

Такой подход позволяет выбрать уровень допустимого индивидуального риска так, что большинство существующих рисков (хотя и не все) будут меньше контролируемых. Однако для чрезвычайно опасных видов деятельности – езды на мотоциклах, альпинизма, испытаний самолетов, полетов в космос и т. д. – следует искать уровень допустимого индивидуального риска за пределами предложенных диапазонов с учетом того, что в этих условиях основным критерием выбора является эмоциональный.

Выводы. В наглядном виде предложены интервалы рисков, которые можно рекомендовать для выбора уровней допустимого индивидуального риска. Для обоснования указанных интервалов использовались статистические данные об уровнях риска от существующих опасностей, подходы к нормированию допустимого риска, а также учитывались особенности восприятия риска населением.

Список использованной литературы:1. В.Ф. Мартынюк, М.В. Лисанов, Е.В. Кловач, В.И. Сидоров Анализ риска и его нормативное обеспечение. // Безопасность труда в промышленности. 1995. № 11 2. Российский статистический ежегодник М.: Госкомстат, 2003.3. В. Маршалл под ред. д.х.н. Чайванова Б.Б., к. ф.-м. н. Черноплекова А.Н. Основные опасности химических производств. – М.: Мир, 1989.4. Yearbook of Labour Statistics. – International Labour Office Geneva, 2003. 5. Национальный доклад «Состояние условий и охраны труда в российской федерации в 2002 году и меры по их улучшению» Министерства труда и социального развития, М., 2003.

109

6. Государственный доклад «О состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр Российской Федерации в 2003 году», Госгортехнадзор России7. Н.Н. Брушлинский. Анализ мировой пожарной статистики и ее роль в обеспечении пожарной безопасности на планете. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 1998.

Демографический взрыв в современном миреОчерк из готовящейся к переизданию книги «Географическая картина мира»

В.П. Максаковскийhttp://geo.1september.ru/2001/19/7.htm

Механизм демографического взрыва в развивающихся странах изучен демографами детально и всесторонне. Он стал закономерным следствием демографической ситуации, сложившейся в странах Азии, Африки и Латинской Америки в начале второй половины ХХ в. Для этой ситуации характерны две главные отличительные черты.

Во-первых, после завоевания политической независимости эти страны получили возможность более широко использовать мировые достижения медицины, в частности в предупреждении различного рода заболеваний, особенно эпидемических. Благоприятно повлияли на снижение показателя смертности также первые успехи молодых государств в сфере экономического и культурного развития. В результате коэффициент смертности за очень короткое время снизился примерно в два раза, причем до этого история не знала подобного сокращения смертности за столь короткий срок.

Во-вторых, в отличие от смертности, рождаемость сохраняется на высоком и даже очень высоком уровне, так как продолжается традиционное демографическое поведение населения. Ныне из 145 млн. детей, ежегодно появляющихся на свет, 125 млн. рождаются в развивающихся странах.

Именно такое несовпадение во времени (несинхронность) изменений в процессах рождаемости и смертности привело к возникновению небывалого до тех пор демографического взрыва в большинстве стран мира.

Конечно, третью демографическую революцию середины ХХ в. можно сравнивать со второй демографической революцией эпохи промышленных переворотов. Но при этом нельзя не видеть, что, несмотря на определенное сходство, между ними существуют очень большие различия, причем не только количественные, о которых уже говорилось, но в какой-то мере и качественные. Демографический подъем в Европе XVIII—XIX вв. был обусловлен прежде всего изменениями в социально-экономической сфере, а в ХХ в. в развивающихся странах он, напротив, сильно опережал социально-экономическое развитие.

110

Такой период «бури и натиска» продолжался в странах Азии, Африки и Латинской Америки примерно два-три десятилетия. В это время внутренняя дифференциация среди них в этом отношении прослеживалась относительно слабо. Но когда в 80-х годах общие темпы прироста населения стали постепенно замедляться, различия между странами и группами стран начали проявляться более отчетливо. Ныне по характеру воспроизводства населения все развивающиеся страны можно подразделить на три подгруппы.

Первую подгруппу формируют страны, где еще в полной или почти в полной мере проявляется пик демографического взрыва. Для них по-прежнему характерны очень высокая рождаемость и очень высокий естественный прирост населения. На одну женщину в этих странах приходится в среднем от 6 до 8 детей, а среднегодовой темп прироста населения составляет от 2 до 3,5%.

Таблица 1Развивающиеся страны с наиболее высокими показателями воспроизводства населения в 1995—2000 гг.

Страна Общий коэффициент

рождаемости, ‰

Суммарный коэффициент рождаемости*

Среднегодовой темп прироста населения,%

Афганистан 53,4 6,9 2,9

Уганда 51,1 7,3 2,8

Нигер 50,2 6,9 3,2

Сомали 50,0 7,0 3,2

Эфиопия 48,2 7,0 2,5

Гвинея 48,2 5,8 2,4

Ангола 47,7 6,4 3,3

Малави 47,7 6,7 2,5

Йемен 47,7 7,7 3,7

111

Либерия 47,5 6,8 3,1

Мали 47,4 7,3 2,4

Палестина 46,7 8,1 ...

Сьерра-Леоне 46,5 6,2 3,0

Буркина-Фасо 45,9 6,9 2,7

Конго (Киншаса) 44,9 5,2 2,6

Лаос 44,2 6,0 3,1

Оман 44,1 6,9 3,3

Руанда 42,6 6,2 2,1

Бурунди 42,5 6,6 2,8

Конго (Браззавиль) 42,5 5,2 2,8

Мозамбик 42,5 6,5 2,5

Замбия 42,4 6,5 2,3

Нигерия 42,3 6,3 2,8

Бенин 42,0 7,1 2,8

Того 41,9 7,1 2,6* Среднее число детей на одну женщину к концу детородного периода

Анализ табл. 1 позволяет сделать вывод о том, что большинство перечисленных в ней стран относятся к категории наименее развитых стран мира, расположенных в Тропической Африке и Юго-Восточной Азии. Согласно статистике ООН, среднегодовой прирост населения для всей этой группы стран в

112

1995—2000 гг. составлял 2,4%, а в некоторых из них был и того выше. Неудивительно, что к 2000 г. общая численность населения наименее развитых стран мира возросла уже до 650 млн чел. Помимо наименее развитых, к первой подгруппе относятся и многие другие развивающиеся страны Африки, Азии, а отчасти также Латинской Америки и Океании.

Всего в мире в конце 90-х годов насчитывалось 36 стран, в которых при современном уровне естественного прироста удвоение численности населения должно произойти за 25 лет или даже еще быстрее. В Африке таких стран 19. В Ливии и Того удвоение населения там может произойти за 19 лет, Сан-Томе и Принсипи -20, Нигер, Чад и Свазиленд -за 21 год. В зарубежной Азии таких стран 11, а среди них особо выделяются Палестина (удвоение может произойти за 15 лет в Секторе Газа и за 21 год на Западном берегу р. Иордан), Оман (18), Йемен и Мальдивы (за 21 год). В Латинской Америке в группу стран с ожидаемым удвоением населения за 25 лет и менее попадают Гватемала, Гондурас и Никарагуа, а в Океании — Вануату, Соломоновы Острова и Маршалловы Острова.

Таблица 2Развивающиеся страны, в которых происходит снижение показателей прироста населенияСтрана Общий

коэффициент рождаемости, ‰

Суммарный коэффициент рождаемости*

Среднегодовой темп прироста населения,%

Латинская Америка

Бразилия 22 2,9 1,4

Чили 19 2,5 1,4Азия

Вьетнам 19 3,5 1,2

Индия 27 3,4 1,9

Индонезия 24 2,8 1,5

Иран 24 3,0 1,8

Ливан 23 2,5 1,6

Турция 22 2,7 1,6

113

Шри-Ланка 19 2,3 1,3Африка

Марокко 24 3,6 1,8

Тунис 25 3,4 1,4

Озон в атмосфере.И.А.Павлова,

http://www.planet.elcat.kg/?cont=wclim&id=2

Озон содержится в атмосфере до высот 100 км, но в ничтожно малом количестве (до 0,001 %), однако без него жизнь на земле была бы совсем не такой, какой мы наблюдаем её сейчас. Молекула озона О3 образуется соединением молекулы О2 и атома О, когда они вместе встречаются еще с одной молекулой  М, которой может быть любая частица, в том числе и молекула азота N2. Она необходима, чтобы поглотить энергию, которая выделяется при образовании О3. Нижняя граница слоя атмосферы, где образуется большое количество озона, находится на высоте 10–15 км, а верхняя – на высоте около 50 км. Этот слой называется озоносферой. Максимум концентрации молекул озона соответствует высоте около 25 км, однако, даже здесь имеется не более 5–10 молекул озона на миллион молекул воздуха. Озон, образующийся выше 8–12 км, часто называют стратосферным озоном, чтобы отличить его от тропосферного озона, который образуется в результате других процессов в приземном слое атмосферы. О тропосферном озоне будет рассказано позднее в теме "Загрязняющие вещества и смоги". Количество тропосферного озона не превышает 10% от общего содержания озона в атмосфере. Общее содержание озона в вертикальном столбе атмосферы, если его привести к нормальному давлению (760 мм. рт. ст.) и температуре (0°С), и собрать в слой, то высота этого слоя составит около 3 мм.

Однако озоносфера почти полностью поглощает губительные для всего живого ультрафиолетовые лучи Солнца. Под ультрафиолетовой радиацией УФ Солнца понимается радиация в диапазоне длин волн от 0,4 до 0,01 мкм (см. рис. 1).

114

Рис. 1. Спектральные диапазоны полного или частичного поглощения солнечного излучения атмосферой.

По воздействию на живые клетки её делят на три части: УФ-А (0,4–0,315 мкм), УФ-В (0,315–0,380 мкм) и УФ-С (короче 0,28 мкм). УФ-С губителен для живого организма даже в небольших дозах, вследствие разрушения молекул белка, к счастью, УФ-С полностью поглощается озоносферой и не доходит до земной поверхности. УФ-В доходит до земли лишь в небольших дозах, более всего у земли наименее опасного УФ-А. В целом воздействие УФ на человека можно свести к следующему: 1) распаду белка; 2) канцерогенное действие; 3) ослабление иммунной системы; 4) ожог или даже рак кожи; 5) глазные (катаракта) и инфекционные заболевания 6) аллергические заболевания; 7) мутагенное действие.

Озоновый слой охватывает всю Землю, но его толщина сильно меняется, возрастая от экватора к полюсу. Озон образуется в течение всего года в стратосфере над экваториальным поясом. Благодаря переносу его воздушными течениями он перемещается в направлении полярных широт. На планете четко выделяется тропическая область недостаточно малого содержания озона в зоне от 35° с. ш. до 35° ю. ш., где средняя приведенная толщина слоя О3 около 2,6 мм. К северу и югу от нее толщина слоя больше – 3,5 мм. Кыргызстан находится на границе комфортной и недостаточной зон содержания озона. Озон испытывает значительные вариации в течение года, причем они минимальны над тропиками и максимальны в высоких широтах. Максимальные значения содержания озона на всех широтах наблюдается в конце зимы и весной, минимальные - осенью и начале зимы. С увеличение широты происходит сдвиг времени наступления максимума на более поздние месяцы. Так, в Алма-Ате максимум толщины слоя озона наблюдается в феврале, в Санкт-Петербурге – в марте, на о. Диксон – в мае.

На процессы разрушения озонового слоя, как выяснилось, может существенное влияние оказывать человек. В середине семидесятых годов, стало

115

известно, что некоторые вещества могут вызывать уменьшение содержания стратосферного озона. Это - фреоны (газы, используемые в холодильниках и аэрозольных баллончиках) и продукты, возникающие при полетах высотной авиации, при запусках ракет, а также многие другие азотистые вещества, используемые на поверхности земли.

Фреоны и другие азотистые вещества, высвобожденные около земной поверхности, медленно поднимаются и в конце концов через 10-20 лет достигают верхней границы озонового слоя, где оказываются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца. К сожалению, под действием которого молекулы этих веществ расщепляются с образованием хлора и азота, которые с свою очередь могут реагировать с озоном и уменьшать его содержание в атмосфере.

В 1985 г. английские ученые опубликовали статью, в которой утверждалось, что каждой весной, начиная с 1980 г., над Антарктидой образуются значительные области уменьшения общего содержания озона. Этот результат журналисты превратили в сенсацию, объявив о существовании "озоновой дыры" над Антарктидой. Это название в последующие годы укоренилось не только в популярной литературе, но стало широко использоваться в научных статьях. Однако, термин этот условный, т.к. речь идет не о каких-то областях в атмосфере, где вообще отсутствует озоновый слой, единственный защитник живого на Земле от губительной ультрафиолетовой радиации Солнца, а рассматривается явление весеннего уменьшения содержания озона над Антарктидой. Сегодня принято аномалии озона относить к "озоновым дырам", если дефицит озона превышает 30%.

 Причина образования озоновой дыры над Антарктидой связана, прежде всего, с систематическим увеличением в стратосфере Земли окислов хлора,  и других озоноразрушающих веществ. Глубина и пространственные размеры  этой дыры имеют тенденцию к увеличению. Так, в первой половине 90-х годов площадь озоновой дыры составляла 15 млн. кв. км и продолжительность её существования изменялась в пределах 32-63 дня, в 1995 году она превышала 20 млн. кв. км и продолжительность составляла 71 день. В конце 1999 года появилась информация о том, что площадь озоновой дыры достигла 25 млн. кв. км, и периферия её располагается уже у берегов Новой Зеландии. При этом было зарегистрировано самое минимальное количество озона (начиная 1985 года), и которое уменьшилось примерно в три раза по сравнению с уровнем озона над Антарктидой в 70-х годах. В октябре 2000 года, новозеландские ученые посчитавшие современные размеры озоновой дыры (29,53 млн. кв. км), указали, что в зону её действия уже попал город Пунта-Аренас (Чили), а в скором, отдельные сегменты озоновой дыры начнут угрожать Аргентине, Австралии и ЮАР (см. рис 2).

Сейчас площадь озоновой дыры сравнима с размерами Северной Америки. Пока, ученые не решаются говорить об уменьшении размеров озоновой дыры.

116

Скорее, они заявляют о её стабилизации, т.к. уже третий год (1999-2001 гг.) дыра не превосходит границ 30 млн. кв. км. При сохранении современного уровня выбросов разрушающих озон веществ в атмосферу размер озоновой дыры начнет уменьшаться только через 50-60 лет.

В последние годы области дефицита озона были зарегистрированы и над Северным полушарием. Площадь этих областей существенно меньше антарктической озоновой дыры и они могут наблюдаться над различными регионами Северного полушария, их принято называть локальными озоновыми дырами.

Одна из таких локальных озоновых дыр наблюдается над Центральной Азией, которая первый раз бала замечена в августе 1984 г.  В дальнейшем, она наблюдалась в апреле 1985 г., в апреле 1988 г., с апреля по июнь 1990 г., в апреле 1992 г., с января по июнь 1993 г., с февраля по июнь 1995 г., с марта по май 1997 г.

Максимальное истощение озонового слоя над горным регионом Центральной Азии было зарегистрировано в апреле 1997 года и составило 18%. Эти данные были получены в результате многолетних, круглогодичных, ежесуточных наблюдений параметров атмосферы над горным регионом Центральной Азии. Наблюдения проводились на уникальной научной станции Иссык-Куль, которая расположена на берегу озера Иссык-Куль, в 10 км западнее города Чолпон-Ата.

Рис. 2. "Озоновая дыра" над Антарктидой.

Приведенные данные свидетельствуют, о том, что в конце ХХ столетия не только в Южном, но и в Северном полушарии, в том числе и над нашим регионом, появление озоновых дыр с дефицитом озона в 10–40%, т.е. в 2,5–9 раз превышающий максимальный уровень естественных колебаний, стало обыденным явлением. Проблема утраты озонового слоя может привести к возрастанию ультрафиолетовой радиации

117

Солнца, что будет оказывать влияние не только на все население планеты, но и на все живое на Земле.

Парниковый эффектhttp://ru.wikipedia.org/wiki

Количественное определение парникового эффекта

Парнико�вый эффе�кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Следует отличать парниковый эффект в атмосфере от такового в парниках, где он имеет совершенно иной механизм.

Количественно величина парникового эффекта ΔТ определяется как разница между средней приповерхностной температурой атмосферы планеты ТS и её эффективной температурой ТЕ. Парниковый эффект существенен для планет с плотными атмосферами, содержащие газы, поглощающие в инфракрасной области и пропорционален плотности атмосферы. Следствием парникового эффекта является также сглаживание температурных контрастов как между полярными и экваториальными зонами планеты, так и между дневными и ночными температурами (см. таблицу 1, температуры даны в °К, Тmax - средняя максимальная температура (полдень на экваторе), Tmin - средняя минимальная температура).

Таблица 1

ПланетаАтм. давление у поверхности, атм.

ΔT

Венера 90 231 735 504 — — —Земля 1 249 288 39 313 200 113Луна 0 0 393 113 280Марс 0,006 210 218 8 300 147 153

Природа парникового эффекта

Парниковый эффект атмосфер обусловлен их различной прозрачностью в видимом и дальнем инфракрасном диапазонах. На диапазон длин волн 400—1500 нм (видимый свет и ближний инфракрасный диапазон) приходится 75 % энергии солнечного излучения, большинство газов не поглощают в этом диапазоне; рэлеевское рассеяние в газах и рассеяние на атмосферных аэрозолях не препятствуют проникновению излучения этих длин волн в глубины атмосфер и

118

достижению поверхности планет. Солнечный свет поглощается поверхностью планеты и её атмосферой (особенно излучение в ближней УФ- и ИК-областях) и разогревает их. Нагретая поверхность планеты и атмосфера излучают в дальнем

инфракрасном диапазоне: так, в случае Земли ( ) 75 % теплового

излучения приходится на диапазон 7,8—28 мкм, для Венеры ( ) — 3,3—12 мкм.

Атмосфера, содержащая газы, поглощающие в этой области спектра (т. н. парниковые газы — Н2О, СО2, СН4 и пр. - см. Рис. 1), существенно непрозрачна для такого излучения, направленного от её поверхности в космическое пространство, т.е. имеет в ИК-диапазоне большую оптическую толщину. Вследствие такой непрозрачности атмосфера становится хорошим теплоизолятором, что, в свою очередь, приводит к тому, что переизлучение поглощённой солнечной энергии в космическое пространство происходит в верхних холодных слоях атмосферы. В результате эффективная температура Земли как излучателя оказывается более низкой, чем температура её поверхности.

119

Рис. 1. Прозрачность атмосферы Земли в видимом и инфракрасном диапазонах (поглощение и рассеивание):1. Интенсивность солнечной радиации (слева) и инфракрасного излучения

поверхности Земли (справа) - даны спектральные интенсивности без учёта и с учётом поглощения

2. Суммарное поглощение и рассеивание в атмосфере в зависимости от длины волны

3. Спектры поглощения различных парниковых газов и рэлеевское рассеяние.

Влияние парникового эффекта на климат Земли

Ещё в 1827 году французский физик Жозеф Фурье предположил, что атмосфера земли выполняет функцию своего рода стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, не давая ему при этом испариться обратно в космос. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам второстепенного значения, каковыми являются, например, водяные испарения и углекислый газ. Они пропускают видимый и «ближний» инфракрасный свет, излучаемый солнцем, но поглощают «далекое» инфракрасное излучение, имеющее более низкую частоту и образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами. Если бы этого не происходило, Земля была бы примерно на 30 градусов холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней практически замерла.

Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект - это устоявшийся, сбалансированный процесс, увеличение концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата. Количество CO2 в атмосфере неуклонно растет вот уже более века из-за того, что в качестве источника энергии стали широко применяться различные виды ископаемого топлива (уголь и нефть). Кроме того, как результат человеческой деятельности в атмосферу попадают и другие парниковые газы, например метан, закись азота и целый ряд хлоросодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в меньших объёмах, некоторые из этих газов куда более опасны с точки зрения глобального потепления, чем углекислый газ.

Деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмосфере. Увеличение концентрации парниковых газов приведет к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности земли. Любое изменение в способности Земли отражать и поглощать тепло, в том числе вызванное увеличением содержания в атмосфере тепличных газов и аэрозолей, приведет к изменению температуры атмосферы и мировых океанов и нарушит устойчивые типы циркуляции и погоды.

Тем не менее, ведутся ожесточенные споры вокруг того, какое конкретно количество этих газов вызовет потепление климата и в какой степени, а также как

120

скоро это произойдет. Даже когда изменение климата действительно происходит, в этом трудно быть стопроцентно уверенным. Мировые средние температуры могут сильно колебаться в пределах нескольких лет и десятилетий - причем по естественным причинам. Проблема в том, что считать средней температурой, и на основании каких критериев судить, действительно ли она изменилась в ту или другую сторону.

В конце восьмидесятых - начале девяностых годов XX века несколько лет подряд среднегодовая глобальная температура была выше обычной. Это вызвало опасения в том, что вызванное человеческой деятельностью глобальное потепление уже началось. Среди ученых существует консенсус, что за последние сто лет среднегодовая глобальная температура поднялась на 0,3 - 0,6 градусов Цельсия. Однако среди них нет согласия в том, что именно вызвало это явление. Трудно с уверенностью сказать, происходит глобальное потепление или нет, так как наблюдаемый рост температуры все ещё находится в пределах естественных температурных колебаний.

Неопределенность в вопросе глобального потепления порождает скепсис по поводу грозящей опасности.

Возможные последствия глобального потепления климата

Eсли сохранится тенденция глобального потепления, это приведет к изменению погоды и увеличению количества осадков, что, в свою очередь, приведет к подъему уровня мирового океана. Ученые уже отметили изменения в картине выпадения осадков. Они подсчитали, что в США и бывшем СССР последние 30-40 лет выпадает осадков на 10 процентов больше, чем в прошлом. В то же время, количество осадков над экватором сократилось на те же десять процентов. Дальнейшее изменение в системе выпадения осадков окажет огромное воздействие на сельское хозяйство, смещая зоны возделывания культур в северные районы Северной Америки и Евразии. Наиболее благоприятные условия для выращивания культур сложатся в сельскохозяйственных регионах России и обильные осадки будут выпадать в Северной Африке, где засуха продолжается с 1970-го года. Кроме того, повышение температуры увеличит испарение влаги с поверхности океана. Это приведет к увеличению выпадения осадков на 11 процентов.

Последствия потепления климата будут ощущаться на Северном и Южном полюсах, где увеличившаяся температура приведет к подтаиванию ледников. По расчетам ученых увеличение температуры на 10 градусов по Цельсию, вызовет повышение уровня мирового океана на 5-6 метров, что приведет к затоплению многих прибрежных территорий во всем мире.

Встреча в Киото и торговля квотами на выбросы тепличных газов

121

Так как предполагаемое потепление климата, вызванное человеческой деятельностью, на 50% происходит в результате потребления энергии, напрашивается вывод о том, что для того, чтобы предотвратить кризис, надо изменить практику этого потребления. По мнению Агентства по охране окружающей среды США, мировое сообщество должно предпринять серьёзные меры. Если опасения, связанные с потеплением климата, оправдаются, то плата за бездействие будет намного выше, чем затраты на предотвращение кризиса.

По мнению экологов, наиболее действенными будут такие меры, как повышение эффективности энергопользования и переход к альтернативным видам топлива (отказ от ископаемых видов топлива, таких как нефть и уголь) Хотя мировое сообщество сделало большой шаг вперед в повышении эффективности использования энергии после нефтяного эмбарго 1973 года, ему ещё предстоит огромная работа в этой области.

В 1980 году более 100 миллионов тонн CO2 было выброшено в атмосферу в восточной части Северной Америки, Европе, западной части СССР и крупных городах Японии. Выбросы CO2 развитых стран в 1985 году составили 74% от общего объёма, а доля развивающихся стран составила 24%. Ученые предполагают, что к 2025-му году доля развивающихся стран в производстве углекислого газа возрастет до 44%. [1] В последние годы Россия и страны бывшего СССР значительно сократили выбросы в атмосферу CO2 и других тепличных газов. Это прежде всего связано с переменами, происходящими в этих странах, и падением уровня производства. Тем не менее, ученые ожидают, что в начале двадцать первого века Россия достигнет прежних объёмов выброса в атмосферу тепличных газов.

В декабре 1997 года на встрече в Киото (Япония), посвященной глобальному изменению климата, делегатами из более чем ста шестидесяти стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить выбросы CO2. Киотский протокол обязывает тридцать восемь индустриально развитых стран сократить к 2008-2012 годам выбросы CO2 на 5% от уровня 1990 года:

Европейский союз должен сократить выбросы CO2 и других тепличных газов на 8%.

США - на 7%. Япония - на 6%.Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Суть

его заключается в том, что каждая из стран (пока это относится только к тридцати восьми странам, которые взяли на себя обязательства сократить выбросы), получает разрешение на выброс определенного количества тепличных газов. При этом предполагается, что какие-то страны или компании превысят квоту выбросов. В таких случаях эти страны или компании смогут купить право на дополнительныe выбросы у тех стран или компаний, выбросы которых меньше выделенной квоты.

122

Таким образом предполагается, что главная цель - сокращение выбросов тепличных газов в следующие 15 лет на 5% - будет выполнена.

Тем не менее, переговоры по вопросу сокращения выбросов тепличных газов идут очень сложно. Прежде всего конфликт существует на уровне официальных лиц и бизнеса с одной стороны и неправительственного сектора - с другой. Неправительственные экологические организации считают, что достигнутое соглашение не решает проблемы, так как пятипроцентное сокращение выбросов тепличных газов недостаточно для того, чтобы остановить потепление, и призывают сократить выбросы как минимум на 60%.

Кроме того, конфликт существует и на уровне государств. Такие развивающиеся страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, присутствовали на встрече в Киото, но не подписали соглашение. Развивающиеся страны вообще с настороженностью воспринимают экологические инициативы индустриальных государств. Аргументы просты:

основное загрязнение тепличными газами осуществляют развитые страны ужесточение контроля на руку индустриальным странам, так как это

будет сдерживать экономическое развитие развивающихся стран.В любом случае проблема глобального потепления климата - яркий пример

того, какие механизмы, подчас, включены в решение экологической проблемы. Такие компоненты, как научная неопределенность, экономика и политика нередко играют в этом процессе ключевую роль.

123

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Курбатов Б.Е. Охрана труда: Конспект лекций. М.: Изд-во УРАО. 2000.-56 с.: ил.

2. Голованова Т.В., Курбатов Б.Е. Безопасность жизнедеятельности. Учеб. пособие.- М.: Доброе слово, 2004.- 208 с.

3. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/ Под общ. ред. С.В.Белова- 2-е изд.- М.: Высш.шк., 1999.- 448 с.: ил.

4. Охрана труда в машиностроении/ Под ред. Е.Я.Юдина, С.В.Белова- 2-е изд.- М.: Машиностроение, 1983.- 432 с.: ил.

5. Справочная книга по охране труда в машиностроении/ Г.В.Бектобаев, Н.Н.Борисова, В.И.Коротков и др.; Под общ. ред. О.Н.Русака- Л.: Машиностроение. ЛО,1989.- 541 с.: ил.

6. Охрана труда в вычислительных центрах/ Ю.Г.Сибаров, Н.Н.Сколотнев, В.К.Васин, В.Н.Нагинаев.- М.: Машиностроение, 1990.- 192 с.: ил.

7. СанПиН2.2.2.542-96. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы.- М.: Госкомсанэпидемнадзор России, 1996.

8. Руководство Р2.2.2006-05. Гигиенические критерии оценки и классификации условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса: Руководство-М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2005-192с.

9. Бурлак Г.Н. Безопасность работы на компьютере. Уч.пособие.-М.: Финансы и статистика, 1998.- 144 с.: ил.

10. Интернет-ресурсы

© К у р б а т о в Б. Е. Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций.-М.: 2008.- 122 с. с приложением и ил.

Редакция от 11.02.08

124