Негативные факторы техносферы

Цели изучения темы:

· ознакомиться с негативными факторами техносферы, воздействующими на человека и среду обитания.

Требования к знаниям и умениям

Студент должен знать:

• · классификацию негативных факторов техносферы;
• · негативное воздействие на человека и среду обитания взрывов, пожаров, ударной волны.

Студент должен уметь сопоставлять уровни негативных факторов с критериями безопасности.

Ключевой термин

Ключевой термин: негативные факторы техносферы.

Негативные факторы техносферы — факторы, приводящие к нарушению нормального состояния человека, причиняющие вред его здоровью, а также наносящие ущерб окружающей среде.

Второстепенные термины

• · пожары;
• · взрывы;
• · ударная волна.

Структурная схема терминов данной темы

Классификация опасных и вредных факторов производственной среды.

Многовековая человеческая практика даёт основание утверждать, что любая деятельность человека потенциально опасна. Это утверждение легло в основу главной аксиомы БЖД, «Любая деятельность потенциально опасна» .

Выводы:

• · невозможно разработать абсолютно безопасный вид деятельности;
• · ни в одном виде деятельности человека не может быть нулевого риска.

Нормальное состояние человека — здоровье.

Опасность может привести к нарушению нормального состояния человека, причинить вред его здоровью.

Под опасностью следует понимать, явления, процессы, объекты, способные в определённых условиях наносить вред здоровью человека непосредственно или косвенно.

Условия труда на рабочих местах складываются под воздействием большого числа факторов, различных по своей природе. Согласно ГОСТ 12.0.003−74 Опасные и вредные производственные факторы подразделяются по своему действию на следующие группы: физические, химические, биологические, психофизиологические (рис. 1.4.1).

Химически опасные и вредные производственные факторы по характеру воздействия на организм человека подразделяются на общетоксичные (вызывают расстройство функциональной деятельности всего организма), раздражающие (воздействуют на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей), сенсибилизирующие (вызывают различного рода аллергии), канцерогенные (способствуют появлению раковых заболеваний), мутагенные (влияющие на репродуктивную функцию).

Один и тот же опасный и вредный производственный фактор по природе своего действия может относиться одновременно к различным группам, перечисленным выше.

Рисунок 1.4.1 Опасные и вредные производственные факторы.

Следует иметь в виду, что одни опасности влияют только на человека (вращающиеся части машин, отлетающие частицы металла), а другие — как на человека, так и на среду, окружающую рабочие места (шум, пыль).

Опасности носят природный характер или порождаются деятельностью человека, следовательно, опасности можно разделить на природные и антропогенные.

Антропогенные опасности связаны с определённым видом деятельности человека. Называя профессию, мы сужаем перечень опасностей, грозящих человеку. Например, шахтёр подвергается одним опасностям, а оператор ПЭВМ — другим.

Опасности бывают:

• 1. Непосредственные (повышенная температура, влажность, электромагнитные поля, шум, вибрация, ионизирующее излучение). Воздействуя на живой организм, эти опасности вызывают те или иные ощущения. В определённых случаях эти воздействия могут быть не безопасны.
• 2. Косвенные опасности воздействуют на человека не сразу. Например, коррозия металлов непосредственной угрозы для человека не представляет. Но в результате её снижается прочность деталей, конструкций, машин, сооружений. При отсутствии мер защиты они приводят к авариям, порождая непосредственную опасность.

Свойство опасности проявляется только в определённых условиях, называемых потенциальностью. Уберечь человека от скрытых потенциальных опасностей удается не всегда, так как, во-первых, некоторые опасности носят скрытый характер, обнаруживаются не сразу, возникают неожиданно, непредвиденно; во-вторых, человек не всегда подчиняется сигналам, не выполняет правил безопасности, которые ему хорошо известны.

В результате опасности из потенциальных превращаются в действительные, принося большой ущерб, как отдельным людям, так и обществу в целом.

Среди различных работ выделяют работы (и целые профессии) повышенной опасности. К ним относятся все работы, связанные с подъёмными кранами, баллонами высокого давления, электросетью высокого напряжения и пр.

Общество, используя различные средства, обеспечивает определённый уровень безопасности производства, но абсолютную безопасность обеспечить невозможно. Для характеристики опасности используют понятие риска.

Риск — количественная оценка опасности, т. е. отношение числа тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за определённый период (обычно год). Знание уровня риска позволяет сделать определённое заключение о целесообразности (или нецелесообразности) дальнейших усилий для повышения безопасности того или иного рода деятельности с учётом экономических, технических и гуманитарных соображений.

Полная безопасность не может быть гарантирована никому, не зависимо от образа жизни. Поэтому современный мир пришел к понятию приемлемого (допустимого) риска, суть которого в стремлении к такой малой безопасности, которую приемлет общество в данный период времени. Во всём мире за приемлемый риск принята величина 10^-6 степени. Пренебрежительно малым считается индивидуальный риск гибели 10^-8.

Экономические возможности повышения безопасности технических систем не безграничны. Затрачивая большие средства на повышение безопасности, человек наносит ущерб другим сферам экономики, при этом технический риск снижается, но увеличивается социальный.

В некоторых странах (Голландия) приемлемый риск устанавливается законодательно. Пренебрежительно малым считается риск гибели 10^-8 в год.

Риск

Поэтому безопасность — это состояние деятельности, при которой с определенной вероятностью исключено проявление опасности, т. е. деятельность человека возможна только в условиях возникновения опасности с определенным риском.

Значит риск — это частота реализации опасности.

Например, риск заболевания, риск получения травмы, риск проживания в сейсмически опасной зоне и т. д.

Наиболее общим определением риска признается такое: риск — это количественная опенка опасности. Количественная оценка — это отношение числа тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за определенный период:

R = n/N,.

где n — число возникших неблагоприятных последствий;

N — общее число возможных неблагоприятных последствий.

Существует ряд классификационных признаков рисков природных, социальных, финансовых, предпринимательских и прочих, позволяющих свести их в определенные группы.

Приведем виды рисков, относящихся к вопросам безопасности жизнедеятельности.

По масштабам распространения различают риски, приходящиеся на отдельного человека, группу людей, население региона, нацию, все человечество.

Поэтому различают индивидуальный и социальный риск (групповой). Социальный риск — это риск для группы людей. Это зависимость между частотой событий и числом пораженных при этом людей.

С позиций целесообразности риск бывает обоснованным и необоснованным (безрассудным).

По волеизъявлению подразделяют вынужденный и добровольный риски.

По отношению к сферам человеческой деятельности выделяют экономический, социально-бытовой, политический, технологический риски и риск в природопользовании.

По степени допустимости риск бывает пренебрежимый, приемлемый, предельно допустимый, чрезмерный.

Пренебрежимый риск имеет настолько малый уровень, то он находится в пределах допустимых отклонений естественного (фонового) уровня.

Приемлемый риск допускает такой уровень риска, с которым мирятся, учитывая технико-экономические и социальные возможности общества на данном этапе развития.

Предельно допустимый риск представляет собой максимальный риск, который не должен превышаться независимо от ожидаемой выгоды.

Чрезмерный риск характеризуется исключительно высоким его уровнем, который в подавляющем большинстве случаев приводит к негативным последствиям.

В виду того, что любая деятельность человека потенциально опасна, то современный мир отверг концепцию абсолютной безопасности. На практике нулевого уровня риска достичь невозможно. Пренебрежимый риск в настоящих условиях также не может быть обеспечен, так как отсутствуют технические и экономические предпосылки для этого. Поэтому современная концепция безопасности жизнедеятельности исходит из приемлемого риска. Его суть состоит в стремлении к такой безопасности, которую общество может в данный период принять.

Приемлемый риск сочетает в себе технические, экономические, социальные и политические аспекты и представляет некоторый компромисс между уровнем безопасности и возможностями его достижения.

Величину приемлемого риска можно определить используя затратный механизм, который позволяет распределять расходы общества на достижение заданного уровня безопасности между природной, техногенной и социальной сферами.

Как повысить уровень безопасности? Это основной вопрос теории и практики безопасности. Очевидно, что для этой цели средства можно расходовать по трем направлениям:

• 1. Совершенствование технических систем и объектов.
• 2. Подготовка персонала.
• 3. Ликвидация последствий возникновения опасностей.

Негативное воздействие на человека и среду обитания взрывов и пожаров

Пожар — неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей.

Вторичные последствия пожаров — взрывы, утечка ядовитых или загрязняющих веществ в окружающую среду. Большой ущёрб нетронутым огнём помещениям наносит вода, применяемая для тушения пожара.

По масштабам и интенсивности пожары делятся на:

• 1. Отдельные — в отдельном здании или сооружении. Передвижение людей и техники по территории между отдельными пожарами возможно без средств защиты от теплового излучения.
• 2. Сплошной пожар — одновременное, интенсивное горение большинства зданий на данном участке. Передвижение людей и техники, невозможно без средств защиты.
• 3. Массовый пожар — совокупность отдельных и сплошных пожаров.
• 4. Огненный шторм — особая форма распространяющегося сплошного пожара. Особые признаки — наличие восходящего пламени и приток свежего воздуха со всех сторон (ветра) со скоростью не менее 50 км/час по направлению к границам огненного шторма.

Основные поражающие факторы для пожара:

• o воздействия огня;
• o отравление дымом (HCl, циониды, CO, CO);
• o воздействие температуры;
• o обугливание предметов и конструкций (ожог) — особенно характерно для металлических конструкций;
• o уничтожение всего сгораемого, в том числе смерть или трупов;
• o взрыв:
  • § O₂, пыль 65мг/м²
  • § ₂ + масло = взрыв
  • § K + Na + H₂O = взрыв
• o утечка СДЯВ (в долине Рейна);
• o затопление помещений водой;
• o материальный ущерб.

Причины взрывов и пожаров.

горючее вещество (дерево, H₂, пропан и др.);

окислитель ();

источник воспламенения (искра, реакция экзотермии).

• 1. Спичка 48 300 шт/сек во всём мире загорается одновременно.
• 2. 1 газовая плита — 140 коробков, 180 коробков — курильщик в год.

• 3. Таких пожаров больше 5,5 млн. в год.
• 4. Короткое замыкание (электропроводка) — недостаточное сопротивление изоляции КЗ t=400_oC
• 5. Утечка газов приводит к взрыву;
• 6. Хозяйственная деятельность людей: неправильная топка печей;
• 7. Вольтова дуга, искры от неё;
• 8. Молния 1: 10⁶;
• 9. Статическое электричество;
• 10. Самовоспламенение: реакция экзотермии (собственное выделение тепла в результате химических превращений).

Для твёрдых веществ судят о скорости воспламенения по концентрационному пределу воспламенения (КПВ).

Тушение пожара — устранение всех трёх условий (горючее вещество (дерево, H₂, пропан и др.); окислитель (O₂); источник воспламенения (искра, реакция экзотермии), а с другой стороны — это путём правильных боевых действий всех участников.

Элементы стратегии и тактики:

• 1. Пожар надо как можно раньше обнаружить.
• 2. 1 минута — стакан воды;
• 3. 2 минуты — ведро воды;
• 4. 3 минуты — 50 куб. пожарного бассейна.
• 5. Решение на «бой» принимает специалист 01 — пожарная команда.
• 6. Пожарные команды, созданные Петром I всегда находятся в боевой готовности.
• 7. При тушении пожара за все решения отвечает один руководитель.

При тушении пожаров возможны следующие варианты:

• 1. Одно здание — 1 пожарная команда;
• 2. Много зданий — привлечение сил и средств, необходимых для тушения;
• 3. Пожар в завалах — отсечение от входа;
• 4. Огневой шторм;
• 5. Лесной пожар — до 2 машин — низовой пожар (3 — 5 человек гасят в пределах километра), скорость движения от 0,3 до 16 м/мин, но если ветер 5 — 6 м/мин, то за 5 — 10 часов такой пожар превращается в верховой и крупный;
• 6. Подземный пожар 1 метр в сутки;
• 7. Бытовой пожар:
  • § меньше 12% кислорода приводит к смерти;
  • § концентрация окиси углерода человек выдерживает 15 минут при 0,5%, 0,1% - слабое отравление, 45 минут при 0,1%, 9% в течение 50 минут равно 162 мг/л и более.

Профилактика пожаров Под профилактикой понимается комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на предотвращение пожаров, спасения людей и создание условий для тушения пожаров.

• 1. Могут быть проведены заблаговременно.
• 2. Обеспечивающие безопасную эвакуацию, 2 лестницы.
• 3. По успешному тушению возникшего пожара: наличие пожарного резервуара, подъездных путей, с которых можно погасить здания, пожарные щиты, пожарная сигнализация и связь.

С целью профилактики все здания и сооружения делятся на несколько категория: А, Б, В, Г, Д, Е.

А — самые пожароопасные: выполнены из горючих материалов, хранятся горючие жидкости и материалы, нижний предел воспламенения соответствует 10% воздуха этих помещений. Пример: кислородное производство, известь и вода, химическое производство.

Вещества способные возгораться.

Б — процент больше 10, температура воспламенения 28 — 61%.

Д — самые неопасные, характеризуется применением несгораемых веществ, материалов. Они являются несгораемыми в холодном состоянии.

Обеспечение огнестойкости конструкции

Огнестойкость — это время в часах, в течении которого эта конструкция не теряет своей несущей скорости и не даёт трещин, не даёт нагрева на другой стороне от гоня более чем 140%.

Предел огнестойкости от нескольких минут до нескольких часов. Предел огнестойкости зависти: от толщины, физико-химических свойств металлов.

Кроме пожаров в населённых пунктах, весьма распространены лесные, стенные и торфяные пожары.

Пожары в лесу могут возникать от молнии, из-за самовозгораний, неосторожного обращения с огнём, от выхлопных газов проезжающего транспорта и т. д. Лесные пожары распространяются очень быстро, охватывая большие территории. Возникают они при критической влажности поверхности земли 17 — 20%. Существует два вида лесных пожаров:

• 1. Низовые пожары. Возникают в результате сгорания подлеска, живого почвенного покрова (мох, лишайники, трава) и мёртвого подпочвенного покрова (опавшие листья, хвоя, кора), т. е. растений и растительных остатков, расположенных на почве или на небольшой высоте (1,5 — 2 м).
• 2. Верховые пожары развиваются от низовых. Их огнём охватываются и кроны деревьев. Скорость распространения пожара зависит от скорости ветра и составляет от 2 до 5 км/ч. Впереди основного пожара лежит большая масса искр и головней, образующих псевдофронт, который имеет более высокое пламя и распространяется с большей скоростью, чем основной пожар, образуя новые очаги низовых пожаров. При благоприятных условиях лесные верховые пожары могут перерасти в огненный шторм, когда высокая температура и громадное пламя уничтожают всё.

Степной пожар имеет вид перемещающейся кромки горения. При сильном ветре скорость огня достигает 25 — 30 км/ч, а в гористой местности — до 50 км/ч.

Торфяные пожары возникают от самовозгорания или при нарушении правил эксплуатации техники. В сухую погоду они могут возникнуть от любой искры. Торф — вид твёрдого топлива, образовавшегося при неполном разложении отмерших остатков болотных растений в условиях повышенной влажности и недостаточного доступа кислорода. Средняя глубина пластов торфа — 2 — 3 м. Встречаются торфяники глубиной 7 — 13 м.

Перед началом разработки торфяник осушают, понижая уровень грунтовых вод с помощью каналов. В этих условиях под воздействием температуры окружающей среды торф продолжает постепенно разлагаться, и чем выше степень его разложения, тем больше опасность возгорания. Эти пожары охватывают огромные пространства, обходя места с повышенной влажностью. В выгоревшем торфе образуются пустоты, куда могут проваливаться люди и техника. Не погашенный к осени торф тлеет всю зиму и на следующий год возгорается с новой силой.

Особую опасность представляют взрывы.

Взрыв — освобождение большого количества энергии в ограниченном объёме за короткий промежуток времени. Приводит к образованию сильно нагретого газа (плазмы) с очень высоким давлением. Этот газ при моментальном расширении оказывает ударное механическое воздействие на окружающую среду.

В твёрдой среде взрыв приводит к её разрушению и дроблению.

В воздушной или водной среде взрыв вызывает образование воздушной или гидравлической ударной волны.

Основные поражающие факторы взрыва (ОФВ)

• 1. Воздушная ударная волна. Возникает при ядерных взрывах, взрывах детонирующих веществ, взрывах резервуаров с перегретой жидкостью или резервуаров под давлением.
• 2. Осколочные поля — летящие обломки разного рода предметов.
• 3. Образование вредных веществ с концентрацией в воздухе больше ПДК.

При пожарах и взрывах люди получают термические и механические повреждения. Наиболее характерны:

• · ожоги тела и воздушных путей;
• · черепно-мозговые травмы;
• · множественные переломы и ушибы;
• · контузии;
• · комбинированные поражения.

Ударная волна

Ударная волна — это область резкого сжатия среды, распространяющаяся во все стороны от места взрыва с одинаковой скоростью. Передняя граница сжатого воздуха — фронт волны. Поражающие действия ударной волны характеризуются величиной избыточного давления — это разность между максимальным давлением во фронте волны и нормальным атмосферным давлением перед этим.

После того, как фронт ударной волны приходит в данную точку пространства, давление в ней постепенно снижается и через промежуток времени становится равным атмосферному. В этот период времени воздушная ударная волна обладает максимальным разрушительным действием. С удалением от центра взрыва давление во фронте волны снижается.

В дальнейшем, продолжая уменьшаться, давление становится ниже атмосферного, и воздух начинает двигаться к центру взрыва. Эта зона пониженного давления называется фазой разряжения. Здесь ударная волна производит значительно меньше разрушений.

Поражения ударной волны могут быть:

• · непосредственными;
• · косвенными.

Непосредственное поражение возникает при воздействии избыточного давления на человека. При этом человек в течение нескольких секунд испытывает сжатие. Мгновенное повышение давления в момент прихода ударной волны воспринимается как удар, что может привести к перемещению тела в пространстве.

Косвенные поражения — результат ударов обломками зданий, стекла, камней (летят с большой скоростью). Воздействие воздушной ударной волны на незащищённых людей характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.

Крайне тяжелые контузии и травмы (избыточное давление более 100 кПа). Разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренне кровоизлияние, сотрясение мозга. Разрывы наблюдаются в органах, содержащих большое количество крови (печень, селезёнка, почки), наполненных газом (лёгкие, кишечник), а так же мочевой и желчный пузыри. Приводят к летальному исходу.

Тяжелые контузии и травмы (60 — 100 кПа). Характеризуются сильной контузией, переломами костей, потерей сознания, кровотечением из носа, ушей, возможны повреждения внутренних органов и внутреннее кровотечение.

Поражения средней тяжести (40 — 60 кПа). Вывихи конечностей, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей.

Лёгкие поражения (20 — 40 кПа). Скоро проходящий звон в ушах, головокружение, головная боль. Возможны вывихи, ушибы.

Избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа и менее считается безопасным для людей и животных.

Механическое воздействие ударной волны

Общую оценку разрушений, вызванных ударной волной, принято давать по степени тяжести этих разрушений.

Как правило, рассматривают три степени тяжести:

• · слабое;
• · среднее;
• · сильное.

Слабое разрушение. Объект не выходит из строя, его можно эксплуатировать немедленно или после незначительного текущего ремонта (окна, двери, легкие перегородки).

Среднее разрушение. Разрушение второстепенных элементов объекта. Восстановление — силами предприятия путём проведения среднего или капитального ремонта (окна, двери, крыша, трещины в стенах, обрушение стен верхних этажей).

Сильное разрушение — разрушение несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, образование трещин в стенах и деформация нижних этажей. Использование помещений невозможно, а ремонт — нецелесообразен.

Полное разрушение. Разрушаются все основные элементы здания, включая и несущие конструкции. Могут только сохраняться подвальные помещения под завалами.

Объём разрушений в городе зависит от характера строений, их этажности и плотности застройки. Чем более плотная застройка, тем менее давление ударной волны на здания.

Энергетическое, промышленное и коммунальное оборудование может иметь следующие степени разрушения:

• · слабые разрушения — деформация трубопроводов, их повреждение на стыках;
• · средние разрушения;
• · сильные разрушения — разрывы кабелей массовых трубопроводов, разрушение опор ЛЭП (разрушения, не устраняемые при ремонте)

Наиболее стойкими являются подземные энергетические сети. Они разрушаются только при наземных взрывах в случае нахождения вблизи эпицентра. Степень и характер разрушения зависит от материала, диаметра труб, глубины прокладки. Энергетические сети в зданиях выходят из строя при разрушении элементов застройки.

Выводы по теме

Техносфера, созданная человеком, привела к появлению целого ряда негативных факторов, нарушающих его нормальную жизнедеятельность.

Вопросы для самоконтроля.

• 1. Что такое опасность?
• 2. Как классифицируются опасные и вредные производственные факторы по своему воздействию на организм человека?
• 3. Что такое риск, приемлемый риск?
• 4. Что такое пожар? Какие виды пожаров Вы знаете?
• 5. Что такое взрыв? Назовите опасные факторы взрыва.