Техногенные опасности и их источники. 2

Техногенные опасности и их источники

Негативный результат  взаимодействия человека со средой обитания определяют опасности – негативные воздействия, внезапно возникающие, периодически или постоянно действующие в системе «человек – среда обитания».

Опасность – негативное свойство живой и неживой материи, способное причинить ущерб самой материи: людям, природной среде, материальным ценностям. Различают опасности естественного, техногенного, природно-техногеннного или антропогенного происхождения. Негативное воздействие на человека и среду обитания не ограничивается естественными опасностями. Человек, решая задачи достижения комфортного и материального обеспечения, непрерывно воздействует на среду обитания своей деятельностью и продуктами деятельности (техническими средствами, выбросами различных производств и т.д.), генерируя в среде обитания техногенные антропогенные опасности.

Техногенные опасности – опасности, создаваемые элементами техносферы – машинами, сооружениями, веществами и т.п., а антропогенные опасности возникают в результате ошибочных или несанкционированных действий человека или групп людей.

Техногенные опасности  во многом определяются наличием отходов, неизбежно возникающих при любом  виде деятельности человека в соответствии с законом от неустранимости отходов  или побочных воздействий производств. Отходы сопровождают работу промышленного  и сельскохозяйственного производства, энергетики, средств транспорта, жизнь  людей и животных. Они поступают  в окружающую среду в виде выбросов в атмосферу, сбросов в водоемы, производственного и бытового мусора, потоков механической, тепловой и  электромагнитной энергии и т.п. Количественные и качественные показатели отходов, а также регламент обращения  с ними, определяют уровни и зоны возникающих при этом опасностей.

Значительным техногенным  опасностям подвергается человек при  попадании в зону действия технических  систем, к которым относятся транспортные магистрали, зоны излучения радио- и  телепередающих систем, промышленные зоны. Уровни опасного воздействия  на человека в этом случае определяются характеристиками технических систем и длительностью пребывания человека в опасной зоне.

Вероятно проявление опасности и при использовании  человеком технических устройств  на производстве и в быту: электрические  сети и приборы, станки, ручной инструмент, газовые баллоны и сети, оружие и т.п. Возникновение опасностей в таких случаях связано как  с наличием неисправностей в технических  устройствах, так и с неправильными  действиями человека при их использовании. Уровни возникающих при этом опасностей определяются энергетическими показателями технических устройств (рис. 3).

 
Рис. 3. Уровни энергии, которыми владеет человек

Энергетические  уровни техногенных опасностей существенно  возросли в XX столетии, когда человек  получил в свое распоряжение мощную технику, огромные запасы углеводородного  сырья, химических и бактериологических веществ. В итоге история человечества породила очередной парадокс – в  течение многих столетий люди совершенствовали технику, чтобы обезопасить себя от естественных опасностей, а в  результате пришли к наивысшим техногенным  опасностям, связанным с производством  и использованием техники и технологий.

Антропогенные опасности  в XX столетии также неуклонно нарастали  и продолжают нарастать. Ошибки, допускаемые  человеком, реализуются при проектировании и производстве технических систем, при их обслуживании (ремонт, монтаж, контроль), при неправильном выполнении обслуживаемым персоналом (операторами) процедур управления, при неправильной организации рабочего места оператора, при высокой психологической  нагрузке на операторов технических  систем, их недостаточной подготовленности и натренированности к выполнению поставленных задач. Статистика свидетельствует, что неблагоприятные психологические  качества человека все чаще становятся причиной несчастных случаев, достигая на отдельных производствах 40% от общего комплекса причин.

Человеческий фактор все чаще становится определяющим при  возникновении аварий в технических  системах. По данным ИКАО в 1985-1990 г.г. около 80% авиакатастроф связаны с ошибочными действиями экипажей авиалайнеров; 60-80% случаев ДТП возникает из-за ошибок водителей автомобилей; свыше 60% аварий на объектах с повышенным риском происходит из-за ошибок персонала.

В настоящее время  в перечень реально действующих  негативных факторов (опасность) значителен и насчитывает более 100 видов, к  наиболее распространенным и обладающим достаточно высокими энергетическими  уровнями относятся негативные производственные факторы. Из них вредными являются: запыленность и загазованность воздуха, шум и вибрации, электромагнитные поля, ионизирующие излучения, повышенные и пониженные параметры атмосферного воздуха (температура, влажность, подвижность  воздуха, давление), недостаточное и  неправильное освещение, монотонность деятельности и тяжелый физический труд и др.

К травмирующим (травмоопасным) факторам относятся: электрический ток, падающие предметы, высота, движущиеся машины и механизмы, обломки разрушающихся конструкций и т.д.

Травмирующий (травмоопасный) фактор – негативное воздействие на человека, которое приводит к травме или летальному исходу.

Вредный (негативный) фактор – негативное воздействие на человека, которое приводит к ухудшению самочувствия или заболеванию.

В быту нас сопровождает также большая гамма негативных факторов. К ним относятся: воздух, загрязненный продуктами сгорания природного газа, выбросами ТЭС, промышленными  предприятиями, автотранспорта и мусоросжигающих  устройств; вода с избыточным содержанием  вредных примесей; недоброкачественная  пища; шум и инфразвук, вибрации; электромагнитные поля от бытовых приборов, телевизоров, дисплеев, ЛЭП, радиорелейных  устройств; ионизирующие излучения (естественный фон, медицинское обследование, фон  от строительных материалов, излучения  приборов, предметов быта); медикаменты  при избыточном и неправильном потреблении, табачный дым, бактерии и аллергены.

Мир опасностей, угрожающих личности, весьма широк и непрерывно нарастает. В производственных, городских, бытовых условиях на человека воздействуют одновременно, как правило, несколько  негативных факторов. Комплекс негативных факторов, действующих в конкретный момент времени зависит от текущего состояния системы «человек –  среда обитания». Все опасности  классифицируют по ряду признаков (табл. 1).

Таблица 1

Классификация опасностей

Потенциальная опасность – угроза общего характера, не связанная с пространством и временем. Например, в выражениях «шум вреден для человека», «углеводородные топлива пожаро-взрывоопасны» говорится только о потенциальной опасности для человека шума и горючих веществ. Наличие потенциальных опасностей находит свое отражение в аксиоме: «Жизнедеятельность человека потенциально опасна». Аксиома предопределяет, что все действия человека и все компоненты среды обитания, прежде всего технические средства и технологии, кроме позитивных свойств и результатов, обладают способностью генерировать травмирующие и вредные факторы. При этом любое новое позитивное действие человека или его результат неизбежно приводят к возникновению новых негативных факторов.

Реальная  опасность – конкретная угроза воздействия на человека, она координирована в пространстве и во времени.

Пример. Движущаяся по шоссе автоцистерна с надписью «Огнеопасно» представляет реальную опасность  для человека, находящегося около  автодороги. Как только автоцистерна ушла из зоны пребывания человека, она  превратилась в источник потенциальной  опасности по отношению к этому  человеку.

Реализованная опасность – факт воздействия реальной опасности на человека и/или среду обитания, приведший к потере здоровья или к летальному исходу человека, к материальным потерям. Если взрыв автоцистерны привел к ее разрушению, гибели людей и/или возгоранию строений, то это реализованная опасность. Реализованные опасности принято разделять на происшествия, чрезвычайные происшествия, аварии, катастрофы и стихийные бедствия.

Происшествие – событие, состоящее из негативного воздействия с причинением ущерба людским, природным и материальным ресурсам.

Чрезвычайное  происшествие (ЧП) – событие, происходящее кратковременно и обладающее высоким уровнем негативного воздействия на людей, природные ресурсы и материальные ресурсы. К ЧП относятся крупные аварии, катастрофы и стихийные бедствия.

Авария – происшествие в технической системе, не сопровождающееся гибелью людей, при котором восстановление технических средств невозможно или экономически нецелесообразно.

Катастрофа – происшествие в технической системе, сопровождающееся гибелью или пропажей без вести людей.

Стихийное бедствие – происшествие, связанное со стихийными явлениями на Земле и приведшее к разрушению биосферы, техносферы, к гибели или потере здоровья людей.

Чрезвычайная  ситуация (ЧС) – состояние объекта, территории или акватории, как правило, после ЧП, при котором возникает угроза жизни и здоровью для группы людей, наносится материальный ущерб населению и экономике, деградирует природная сфера.

Все опасности реальны  тогда, когда они могут воздействовать на конкретные объекты (объекты защиты). Объекты защиты, как и источники  опасностей многообразны. Каждый компонент  окружающей среды может быть объектом защиты от опасностей. В порядке  приоритета к объектам защиты относятся: человек, сообщество, государство, природная  среда (биосфера), техносфера и т.д. Основное, желаемое состояние объектов защиты безопасное. Оно реализуется при  полном отсутствии воздействия опасностей. Состояние безопасности достигается  также при условии, когда действующие  на объект защиты опасности снижены  до предельно допустимых уровней  воз-действия.

Выводы:

-         техногенные опасности существуют, если повседневные потоки вещества, энергии и информации в техносфере превышают пороговое значения;

-         источниками техногенных опасностей являются элементы техносферы;

-         техногенные опасности действуют в пространстве и во времени;

-         техногенные опасности оказывают негативное воздействие на человека, природную среду и элементы техносферы одновременно;

-         техногенные опасности ухудшают здоровье людей, приводят к травмам, материальным потерям и к деградации природной среды;

-         техногенные опасности ухудшают здоровье людей, приводят к травмам, материальным потерям и к деградации природной среды;

-         защита от техногенных опасностей достигается совершенствованием источников опасности, увеличением расстояния между источником опасности и объектом защиты, применением защитных мер.

Тема:

ТЕХНОГЕННЫЕ ОПАСНОСТИ И ЗАЩИТА ОТ НИХ

План

1. Характеристика техногенных  опасностей

2. Последствия воздействия  техногенных опасностей на природную  среду

3. Техногенные опасности  в экономике России

4. Защита населения и  территорий от чрезвычайных ситуаций  техногенного характера

1. Характеристика техногенных опасностей

Техногенная опасность –  состояние, внутренне присущее технической  системе, промышленному или транспортному  объекту, реализуемое в виде поражающих воздействий источника техногенной  чрезвычайной ситуации на человека и  окружающую среду при его возникновении, либо в виде прямого или косвенного ущерба для человека и окружающей среды в процессе нормальной эксплуатации этих объектов. [3]

К техногенным относятся  чрезвычайные ситуации, происхождение  которых связано с производственно-хозяйственной  деятельностью человека на объектах техносферы. Как правило, техногенные  ЧС возникают вследствие аварий, сопровождающихся самопроизвольным выходом в окружающее пространство вещества и (или) энергии.

Базовая классификация ЧС техногенного характера строится по типам и видам чрезвычайных событий, инициирующих ЧС:

транспортные аварии (катастрофы);

пожары, взрывы, угроза взрывов;

аварии с выбросом (угрозой  выброса) ХОВ;

аварии с выбросом (угрозой  выброса) РВ;

аварии с выбросом (угрозой  выброса) биологически опасных веществ;

внезапное обрушение зданий, сооружений;

аварии на электроэнергетических  системах;

аварии в коммунальных системах жизнеобеспечения;

аварии на очистных сооружениях;

гидродинамические аварии.

Чрезвычайные ситуации, вызванные  возникновением пожаров и взрывами. Пожары и взрывы объектов промышленности, транспорта, административных зданий, общественного и жилищного фонда наносят значительный материальный ущерб и зачастую приводят к гибели людей.

Пожар — это комплекс физико-химических явлений, в основе которых лежат  неконтролируемые процессы горения, тепло- и массообмена, сопровождающиеся уничтожением материальных ценностей и создающие  опасность для жизни людей.

Взрыв — это неконтролируемое освобождение большого количества энергии  в ограниченном объеме за короткий промежуток времени.

Пожары и взрывы зачастую представляют собой взаимосвязанные  явления. Взрывы могут быть вторичными последствиями пожаров как результат  сильного нагрева емкостей с горючими газами (ГГ), легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ), горючими жидкостями (ГЖ), а также  пылевоздушных смесей (ГП), находящихся  в закрытом пространстве помещений, зданий, сооружений. В свою очередь, взрывы, как правило, приводят к возникновению  пожара на объекте, так как в результате взрыва образуется сильно нагретый газ (плазма) с очень высоким давлением, который оказывает не только ударное  механическое, но и воспламеняющее воздействие на окружающие предметы, в том числе горючие вещества.

Объекты, на которых производятся, хранятся или транспортируются вещества, приобретающие при некоторых  условиях способность к возгоранию (взрыву), относятся соответственно к пожаро- или взрывоопасным объектам.

Процесс горения возможен при следующих основных условиях:

- непрерывное поступление  окислителя (кислорода воздуха);

- наличие горючего вещества  или его непрерывная подача  в зону горения;

- непрерывное выделение  теплоты, необходимой для поддержания  горения.

Зона наиболее интенсивного горения, в которой имеются все  три условия, называется очагом пожара. Процесс развития пожара состоит  из следующих фаз:

- распространение горения  по площади и пространству;

- активное пламенное горение  с постоянной скоростью потери  массы горючих веществ;

- догорание тлеющих материалов  и конструкций.

Пожар происходит в определенном пространстве (на площади или в  объеме), которое условно может  быть разделено на зоны горения, теплового  воздействия и задымления, не имеющие  четких границ.

Зона горения занимает часть пространства, в котором  протекают процессы термического разложения твердых горючих материалов (ТГМ) или испарения ЛВЖ и ГЖ, горения  ГГ и паров в объеме диффузионного  давления пламени.

Зона теплового воздействия  представляет собой прилегающее  к зоне горения пространство, в  пределах которого происходит интенсивный  теплообмен между поверхностью пламени, окружающими строительными конструкциями  и горючими материалами.

В начальной стадии пожара теплота в основном передается теплопроводностью  через металлические строительные конструкции, трубы и инженерные коммуникации. При пожарах в зданиях  излучение является основным способом передачи теплоты по всем направлениям до момента интенсивного задымления, когда дым в результате рассеивания  и поглощения лучистой энергии ослабляет  тепловой поток. В период сильного задымления зоны пожара конвекцией передается значительно  больше теплоты, чем иными способами; при этом нагретые до высоких температур газы способны с легкостью вызывать возгорание горючих материалов на пути своего движения: в коридорах, проходах, лифтовых шахтах, лестничных клетках, вентиляционных люках и т.д.

При пожарах на открытых пространствах  распространение огня происходит в  основном за счет возгорания окружающих горючих веществ при передаче им значительной теплоты излучением. Несмотря на то, что доля теплоты, передаваемой конвекцией, достигает ориентировочно 75 %, значительная ее часть передается верхним слоям атмосферы и  не изменяет обстановки на пожаре.

По условиям газообмена и  теплообмена с окружающей средой все пожары подразделяются на два  обширных класса:

1-й класс — пожары  на открытом пространстве;

2-й класс — пожары  в ограждениях.

Взрывы могут иметь  химическую и физическую природу.

При химических взрывах в  твердых, жидких, газообразных взрывчатых веществах или аэровзвесях горючих  веществ, находящихся в окислительной  среде, с огромной скоростью протекают  экзотермические окислительно-восстановительные  реакции или реакции термического разложения с выделением тепловой энергии.

Физический взрыв возникает  вследствие неконтролируемого высвобождения  потенциальной энергии сжатых газов  из замкнутых объемов технологического оборудования, трубопроводов и других сосудов, работающих под давлением.

Параметрами, определяющими  мощность взрыва, являются энергия  взрыва и скорость ее выделения. Энергия  взрыва обуславливается физико-химическими  превращениями, протекающими при различных  видах взрывов.

Основными поражающими факторами  взрыва являются ударная волна (воздушная  — при взрыве в газовой среде  — гидравлическая — при взрыве в жидкой среде) и осколочные поля.

Осколочные поля — площади  территории, поражаемые разлетающимися осколками разорвавшихся объектов и объектов, разрушенных ударной  волной. Осколочные поля условно делятся  на две зоны. Первая зона определяется площадью круга при ненаправленном взрыве и площадью кругового сектора  при направленном взрыве, на которую  разлетается до 80 % всех осколков. Втора  непосредственно примыкает к  первой и определяется площадью падения  оставшихся 20 % осколков. Радиус этой зоны превышает радиус первой зоны в 20 и  более раз, в зависимости от мощности взрыва.

Воздушная ударная волна  образуется за счет энергии, выделенной в центре взрыва, которая приводит к возникновению очень высокой  температуры и огромного давления. Продукты взрыва, воздействуя на окружающие слои воздуха, создают в нем затухающее волновое поле, в котором переносятся на значительное расстояние тепловая, акустическая и кинетическая энергия взрыва. В воздушном пространстве образуются подвижные зоны cжатия и разрежения слоев воздуха, давление в которых будет значительно отличаться от нормального атмосферного. По сферической границе зоны сжатия возникает фронт ударной волны.

На объектах техносферы имеют  место следующие основные типы взрывов: свободный воздушный, наземный на открытой территории, наземный в непосредственной близости от объекта и взрыв внутри объекта. Характеры распространения  воздушных ударных волн при свободном  воздушном взрыве и наземном взрыве на открытой территории во многом сходны. В случае наземного взрыва в непосредственной близости от объекта (здания или сооружения) ударная волна подходит сначала  к его фронтальной поверхности, затем, обтекая объект, воздействует на него с боков и сзади. Отраженная от преграды ударная волна тормозит движущиеся на фронтальную часть  объекта массы воздуха в прямой волне, при этом происходит повышение  избыточного давления в 2-8 раз. [5, с. 171-178]

Техногенные опасности по воздействию на человека могут быть механическими, физическими, химическими, психофизиологическими и т.д.

Под механическими опасностями  понимаются такие нежелательные  воздействия на человека, происхождение  которых обусловлено вилами гравитации и кинетической энергии тел.

Механические опасности  создаются падающими, движущимися, вращающимися объектами природного и искусственного происхождения. Например, механическими опасностями естественного  свойства являются обвалы и камнепады  в горах, снежные лавины, сели, град и др.

Носителями механических опасностей искусственного происхождения  являются машины и механизмы, различное  оборудование, транспорт, здания и сооружения и многие другие объекты, воздействующие в силу разных обстоятельств на человека своей массой, кинетической энергией и другими свойствами. [4, с. 176-177]

Действие электрического тока на человека носит многообразный  характер. Проходя через организм человека, электрический ток вызывает термическое, электролитическое, а  также биологическое действия.

Термическое действие тока проявляется  в ожогах некоторых отдельных  участков тела, нагреве кровеносных  сосудов, нервов, крови и т. п.

Электролитическое действие тока проявляется в разложении крови  и других органических жидкостей  организма и вызывает значительные нарушения их физико-химического  состава.

Биологическое действие тока проявляется как раздражение  и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными  судорожными сокращениями мышц, в  том числе легких и сердца. В  результате могут возникнуть различные  нарушения и даже полное прекращение  деятельности органов кровообращения и дыхания. [4, с. 189]

Основная опасность, создаваемая  электризацией различных материалов, состоит в возможности искрового  заряда, как с диэлектрической  наэлектризованной поверхности, так  и с изолированного проводящего  объекта.

Разряд статического электричества  возникает тогда, когда напряженность  электрического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, обусловленная  накоплением на них зарядов, достигает  критической (пробивной) величины.

Устранение опасности  возникновения электростатических зарядов достигается применением  ряда мер: заземлением, повышением поверхностной  проводимости диэлектриков, ионизацией воздушной среды, уменьшением электризации горючих жидкостей. [4, с. 223-225]

Лазерное излучение представляет опасность для человека, наиболее опасно оно для органов зрения. Практически на всех длинах волн лазерное излучение проникает свободно внутрь глаза. Лучи света, прежде чем достигнуть сетчатки глаза, проходят через несколько  преломляющих сред: роговую оболочку, хрусталик, стекловидное тело. Энергия  лазерного излучения, поглощенная  внутри глаза, преобразуется в тепловую энергию. Нагревание может вызвать  различные повреждения и разрушения глаза.

При больших интенсивностях лазерного облучения возможны повреждения  не только кожи, но и внутренних тканей и органов. Эти повреждения имеют  характер отеков, кровоизлияний, омертвления  тканей, а также свертывания и  распада крови. [4, с. 226]

Опасными и источниками  вибрации являются технологическое  оборудование ударного действия, рельсовый  транспорт, строительные машины, тяжелый  автотранспорт.

Шум создается транспортными  средствами, промышленным оборудованием  и механизмами.

Источниками электромагнитных полей радиочастот являются радиотехнические объекты, телевизионные и радиолокационные станции, термические цехи.

Значительными источниками  теплового загрязнения среды  обитания являются тепловые и атомные  электростанции (ТЭС и АЭС).

Источниками ионизирующего  облучения человека в окружающей среде являются космические облучения, облучение от природных источников, медицинские обследования, ТЭС и  АЭС, радиоактивные осадки и т.п. [7, с. 57]

2. Последствия воздействия техногенных  опасностей на природную среду

Человек всегда использовал  окружающую среду в основном как  источник ресурсов, однако в течение  длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния  на биосферу. В конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых.

К началу XXI века загрязнения  окружающей среды отходами, выбросами, сточными водами всех видов промышленного  производства, сельского хозяйства, коммунального хозяйства городов  приобрели глобальный характер, что  поставило человечество на грань  экологической катастрофы.

По статистическим данным, к концу XX века на нашей планете  добывалось около 100 млрд. т различных  руд, горючих ископаемых, строительных материалов. При этом в результате хозяйственной деятельности человека в биосферу поступило более 200 млн. т углекислого газа (CO2), около 146 млн. т сернистого газа (SO2), 53 млн. т оксидов  азота и других химических соединений. Побочными продуктами деятельности промышленных предприятий явились также 32 млрд. м3 неочищенных сточных вод и 250 млн. т пыли.

Вторая половина XX века характеризовалась  бурным развитием химической промышленности. В свое время химизация принесла несомненную пользу. В настоящее  время стали очевидны отрицательные  воздействия этого процесса.

Во-первых, с каждым годом  увеличивается выброс химических соединений в окружающую среду. На сегодняшний  день известно более 6 млн. химических соединений, практически же используется лишь около 500 тыс. соединений, при этом, по оценке Всемирной организации  здравоохранения (ВОЗ), из них 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. токсичны. Например, каждая люминесцентная лампа содержит 150 мг ртути, и одна разбитая колба загрязняет 500 тыс. м3 воздуха на уровне предельно допустимой концентрации (ПДК).