close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Efremov Noksologija

код для вставкиСкачать
С. В. ЕФРЕМОВ, С. В. КОВШОВ, В. В. ЦАПЛИН
НОКСОЛОГИЯ
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
С. В. ЕФРЕМОВ, С. В. КОВШОВ, В. В. ЦАПЛИН
НОКСОЛОГИЯ
Учебное пособие
Рекомендовано Учебно-методическим объединением
по университетскому политехническому образованию
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных
заведений, обучающихся по направлению подготовки
«Техносферная безопасность»
Санкт-Петербург
2013
1
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
УДК 504
ББК 20.1я73
Рецензенты: д-р техн. наук, профессор А. С. Мазур (СПбГТИ (ТУ));
д-р техн. наук, профессор Т. А. Дацюк (СПбГАСУ);
д-р техн. наук, профессор В. В. Яковлев (СПбГПУ)
Ефремов, С. В.
Ноксология: учеб. пособие / С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин;
под ред. С. В. Ефремова; СПбГАСУ. – СПб., 2013. – 304 с.
ISBN 978-5-9227-0510-3
Пособие соответствует дисциплине «Ноксология» для подготовки бакалавров
(код 62) по Федеральному государственному образовательному стандарту 280700 –
«Техносферная безопасность».
Рассмотрены основные вопросы науки об опасностях в соответствии с требованиями профессиональных компетенций бакалавра в области техносферной безопасности. На основе анализа спектра природных и техносферных опасностей, свойственных деятельности человека, представлены теоретические основы ноксологии.
Рассмотрены общие принципы и способы нормирования и минимизации опасностей, общие подходы к обеспечению безопасности деятельности человека.
Пособие предназначено для бакалавров по направлению «Техносферная безопасность».
Табл. 42. Ил. 54. Библиогр.: 15 назв.
ISBN 978-5-9227-0510-3
.
Ефремов С. В., Ковшов С. В., Цаплин В. В., 2013
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, 2013
2
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АХОВ
АЭС
бэр
БОВ
БТХВ
ВВ
ВВЭР
ВНП
ИИ
ИИИ
ИСЗ
КВИО
ОБЭ
ОВ
ОМП
ОПС
ОХВ
ОЭР
ОЯТ
ПДК
ПОО
ППК
РБМК
РАО
РВ
РИП
РОО
СИЗ
СПГ
ССБТ
ТБО
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
Аварийно химически опасное вещество
Атомная электростанция
Биологический эквивалент рада
Боеприпасы объемного взрыва
Боевые токсичные химические вещества
Взрывчатые вещества
Водо-водяной энергетический реактор
Валовой национальный продукт
Ионизирующие излучения
Источник ионизирующих излучений
Искусственный спутник земли
Коэффициент возможности ингаляционного отравления
Относительная биологическая эффективность
Отравляющие вещества
Оружия массового поражения
Окружающая природная среда
Опасные химические вещества
Оценка экологического риска
Отработанное ядерное топливо
Предельно-допустимая концентрация
Потенциально опасные объекты
Прибор приемно-контрольный
Реактор большой мощности канальный
Радиоактивные отходы
Радиоактивные вещества
Радиоизотопный прибор
Радиационно опасный объект
Средства индивидуальной защиты
Сжиженный природный газ
Система стандартов безопасности труда
Твердые бытовые отходы
3
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
ТВЭЛ
ТНП
ТЭС
ХО
ХОО
ЭГП
ЯТЦ
—
—
—
—
—
—
—
Тепловыделяющий элемент
Товары народного потребления
Тепловая электростанция
Химическое оружие
Химически опасный объект
Экзогенные геологические процессы
Ядерный топливный цикл
4
ПРЕДИСЛОВИЕ
Среди дисциплин, которые должен изучить студент, готовящийся
стать профессионалом в области техносферной безопасности, важное
место уделяется дисциплине под названием «Ноксология». Эта дисциплина позволяет ввести студента в специальность и сформировать у него
профессиональный взгляд на систему опасностей.
Дисциплина базируется на фундаментальных основах физики, химии,
экологии и осваивается на эвристическом уровне сформированности умений и навыков. В результате изучения дисциплины студент должен:
– иметь представление об источниках опасных и вредных факторов;
– знать опасности среды обитания: виды, классификацию, поля
действия, источники возникновения;
– уметь идентифицировать опасности.
Ноксология вносит вклад в формирование таких компетенций выпускника, как:
– владение культурой безопасности и рискориентированным мышлением, при котором вопросы безопасности рассматриваются в качестве
важнейших приоритетов в жизни и деятельности;
– способность составлять прогнозы возможного развития ситуации и принимать решения по минимизации рисков.
Учебное пособие состоит из восьми глав.
В первых трех главах проанализирован понятийный аппарат ноксологии, рассмотрены законы, аксиомы, принципы и методы, лежащие
в основе науки об опасностях, представлены технические, медико-экологические и социально-экономические показатели и критерии опасностей,
даны основы анализа опасностей. В главах 4–7 рассмотрены опасности
по источникам их генерации: природные опасности, техногенные опасности, опасности военного времени, отдельная глава посвящена отходам как особому виду опасностей. В восьмой главе кратко рассмотрены
методы минимизации опасностей.
Учебное пособие написано коллективом авторов трех университетов: Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, Национального минерально-сырьевого университета «Горный»
и Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного
университета.
Решение создать пособие по ноксологии, которое могли бы использовать кафедры вузов Санкт-Петербурга, выпускающие специалистов по
5
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
техносферной безопасности, было принято на заседении Учебно-методической комиссии вузов Северо-Западного федерального округа по техносферной безопасности (УМК СЗФО ТБ). Идея была положительно воспринята педагогами северо-запада. Под эгидой УМК СЗФО ТБ была сформирована группа авторов, в которую вошли преподаватели, которые уже
имели опыт преподавания разделов, связанных с опасными факторами.
Работа над пособием заняла больше года, и вот первая редакция
выходит в свет. Авторский коллектив выражает благодарность заместителю начальника Научно-методического центра Учебно-методического объединения вузов России по университетскому политехническому образованию Егоровой Надежде Юрьевне. Особую благодарность хочется высказать рецензентам: доктору технический наук, профессору Мазуру Андрею
Семеновичу, кандидату технических наук, доценту Пелеху Михаилу Теодозиевичу, доктору технических наук, профессору Яковлеву Вячеславу
Владимировичу; их принципиальность и профессионализм позволили
сделать книгу более совершенной.
Ждем Ваших предложений и замечаний по адресу электронной почты Учебно-методической комиссии вузов Северо-Западного федерального округа по техносферной безопасности umk-tb@mail.ru. Приглашаем
к обсуждению основных положений учебного пособия на сайте http://
www.bzhd.spbstu.ru.
Редактор учебного пособия С. В. Ефремов
6
ВВЕДЕНИЕ
На пирамиде Хеопса есть иероглифическая надпись: «Люди гибнут
от неумения пользоваться силами природы и от незнания истинного мира».
В этих грозных словах, пришедших из глубины истории Древнего Египта, заключен большой смысл. Они звучат для современного человечества
как неумолимое предупреждение, напоминание о том, что человек и природа нашей планеты — единое целое, что только в постоянном и тесном
общении с природой он может существовать как ее высшее творение. Это
предостережение о тяжелейших последствиях, к которым ведут непонимание сущности природных процессов, неразумное использование богатств Земли. Научно-техническая революция и бурный рост промышленного производства не только способствовали росту благосостояния
человека, но и отрицательно сказались на состоянии окружающей среды
в большинстве регионов нашей планеты.
Человек, появившись на Земле, постоянно стремится к улучшению
условий своей жизнедеятельности. Осваивая земледелие, добычу полезных ископаемых, источники энергии и т. д., увеличивая масштабы производства, он неизбежно вызывает в среде своего обитания необратимые
изменения. Созданная человеком искусственная среда жизнедеятельности
все чаще становится опасной не только для природы, но для него самого.
Особенно четко это стало проявляться в XX веке.
В XX веке перед человечеством встали задачи повышения уровня
безопасности своего существования и сохранения природы в условиях
развития техносферы. Это привело к необходимости распознавать, оценивать и прогнозировать опасности, действующие на человека и природу
в условиях их непрерывного взаимодействия с техносферой. Стало очевидным, что человеко- и природозащитную деятельность необходимо вести не только в практической области, но и на научной основе, создавая,
прежде всего, теоретические предпосылки к формированию новой области научного знания — ноксологии.
Термин «ноксология» является весьма молодым и в научный обиход
стал проникать лишь в последнее десятилетие. Эта дефиниция различными учеными трактуется по-разному, что объясняется индивидуальными
научно-методическими подходами.
Сергей Викторович Белов под термином «ноксология» понимает
науку об опасностях материального мира Вселенной. При этом предметом изучения ноксологии выступает ноксосфера — сфера опасностей.
7
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Введение
Общей целью изучения ноксологии по Белову является углубление и развитие знаний о системе обеспечения безопасности в условиях негативных факторов техносферы, а также формирование навыков практического
использования знаний в области обеспечения безопасности при осуществлении организационно-управленческой и эксплуатационной профессиональной деятельности.
Словацкий ученый З. Халат понятие «ноксология» (Noxology – англ.)
трактует как науку об опасности для здоровья человека, которая является
частью эпидемиологии. Целью ноксологии выступает обобщение научных исследований в области вредных факторов и опасностей для здоровья человека, которые должны учитывать различия в восприимчивости
людей (семьи, общины, страны), а также их синергетический эффект.
Очевидно, что трактовка, данная З. Халатом, является более узкой,
и тем самым значительно уменьшается сфера научного анализа опасностей различного происхождения.
В данном учебном пособии предлагается следующая трактовка термина «ноксология» — это наука об опасностях, формирующихся в системе «человек — окружающая среда».
Понятие «окружающая среда» является сложным, причем составляющие его компоненты могут взаимно пересекаться. В число этих компонентов включим биосферу, геосферу, техносферу, ноосферу.
Биосфера — оболочка Земли, заселенная живыми организмами
и преобразованная ими. Биосфера сформировалась 500 млн лет назад, когда
на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает
во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность
всех живых организмов. В ней обитает более 3 млн видов растений, животных, грибов, бактерий и вирусов. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность по масштабам последствий превосходит многие
природные процессы.
Французский ученый Жан Батист Ламарк в начале XIX века предложил концепцию биосферы, еще не введя даже самого термина. Термин
«биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году. Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвел живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их
деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.
Геосфера — целостная оболочка Земли, включающая все концентрические оболочки, из которых состоит Земля. В направлении от периферии к центру планеты выделяются такие элементы геосферы, как магни-
тосфера, атмосфера, гидросфера, биосфера, литосфера (земная кора, мантия Земли, ядро Земли). Возраст Земли как планеты составляет 4,55 млрд
лет. Самые древние горные породы имеют возраст 3,8 млрд лет. В интервале от 4,55 до 3,8 млрд лет происходило расслоение земного вещества на
геосферы, одновременно шло образование первичной атмосферы и первичной гидросферы. Прямые свидетельства существования магнитного
поля Земли имеют возраст 2,6 млрд лет. Геологическая эволюция отражена в эволюции биосферы, которая в свою очередь связана с изменением
состава первичной атмосферы.
Техносфера — совокупность элементов среды в пределах географической оболочки Земли, созданных из природных веществ трудом
и сознательной волей человека и не имеющих аналогов в девственной
природе. Техносфера является совокупностью абиотических, биотических и социально-экономических факторов.
Техносфера описывает совокупность знаний о природе и материальных средств производства человеческого общества, связанных с разрешением противоречий с окружающей естественной средой.
Понятие «техносфера» в настоящее время проходит стадию бурной
эволюции, об этом свидетельствует тот факт, что большинство диссертаций, в названии которых присутствует термин «техносфера», — это диссертации философов.
По мнению Вячеслава Шевченко, «техносфера — это искусственная оболочка Земли, это система жизнеобеспечения, изолирующая человека от враждебного мира, но прозрачная для полезных потоков вещества, энергии и информации. Если раньше домом была экосфера, то сейчас домом человечества стала техносфера».
О. Д. Симоненко считает, что «техносфера — это синтез природы
и техники, созданный человеческой деятельностью. Самопроизвольно
формируется симбиоз техники и природы как объективная реальность.
Создается новая среда, техническая деятельность порождает “вторую природу”, квазиприроду, устойчивую лишь под надзором и при участии человека».
Французский социолог Ж. Эллюль выдвигает идею, что «техника
становится средой в самом полном смысле этого слова, она окружает нас
сплошным коконом, делая природу вторичной, малозначительной. Природа оказалась демонтирована. Техносфера составила целостную среду
обитания, внутри которой живет человек».
Ю. А. Ковалев об эволюции техносферы писал: «Эволюция техносферы происходит значительно быстрее, чем происходила эволюция
биосферы. Также большим преимуществом земной техники перед белко-
8
9
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Введение
выми организмами является то обстоятельство, что техника очень мобильна в плане перемены своей структуры и организации. Следовательно, стать
автоэволюционной системой земная техника может гораздо быстрее, чем
белковые организмы. Земная техносфера должна рано или поздно превратиться из контролируемой системы в систему автоэволюционную».
Продолжением идеи автоэволюционности техносферы является
теория ноосферы.
Ноосфера — сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития. Ноосфера — предположительно новая, высшая
стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитием
общества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы.
Согласно В. И. Вернадскому, «…в биосфере существует великая геологическая, быть может, космическая сила, планетное действие которой обычно
не принимается во внимание в представлениях о космосе… Эта сила есть
разум человека, устремленная и организованная воля его как существа
общественного».
Ноосферу можно охарактеризовать как единство «природы» и «культуры». Сам В. И. Вернадский говорил о ней то как о реальности будущего, то как о действительности наших дней, что неудивительно, поскольку
он мыслил масштабами геологического времени. «Биосфера перешла или,
вернее, переходит в новое эволюционное состояние — в ноосферу — перерабатывается научной мыслью социального человека».
Понятие «ноосфера» предстает в двух аспектах: ноосфера в стадии
становления, развивающаяся стихийно с момента появления человека,
и ноосфера развитая, сознательно формируемая совместными усилиями
людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого
отдельного человека.
Приведенные выше суждения подтверждают вывод о том, что понятия «биосфера», «геосфера» и «техносфера» пересекаются, нельзя отделять эволюцию одной «сферы» от другой. Конечным итогом этой эволюции должно стать формирование ноосферы. Однако даже если природносоциально-экономические процессы и будут управляться разумом,
полностью свести к нулю вероятность возникновения опасности не получится.
Следствием этого является выделение особой оболочки, включающей все опасные явления и процессы, — ноксосферы.
Олег Николаевич Русак дает следующее определение: «Ноксосфера —
пространство, в котором постоянно существуют или периодически возникают опасности».
А. С. Рябышенков трактует это понятие как «… пространство, в котором создаются опасности».
В. А. Семич дает следующую трактовку: «Ноксосфера — это пространство, в котором возможно проявление опасных и вредных производственных факторов».
Реальность современной жизни такова, что созданная руками человека техносфера, призванная максимально защищать человека от естественных опасностей, превратилась в свою противоположность и стала
основным источником опасностей на земле. Происходящие в ней процессы приводят не только к людским жертвам, но и к уничтожению природной среды, ее глобальной деградации, что в свою очередь вызывает необратимые генетические изменения у людей.
Изучение опасностей является первым этапом в формировании знаний, умений и навыков специалиста в области техносферной безопасности, и главной дисциплиной этого этапа является «Ноксология».
10
11
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 1. Теоретические основы ноксологии
Для выбора исходного понятия необходимо рассмотреть те термины, содержание которых не вызывает сомнений и которые могут быть
использованы в качестве основы для остальных определений.
В качестве таких элементарных понятий для ноксологии можно
использовать понятия «угроза», «вред», «ущерб».
Угроза говорит о чем-то еще не совершенном, т. е. нереализованном,
поэтому оно не полностью отвечает требованиям к исходному понятию.
Ущерб — это сложное понятие, которое можно определить исходя
из понятия вред.
Таким образом, в качестве исходного понятия воспользуемся термином вред. Он не используется в качестве сложного понятия, и, с другой
стороны, у людей не возникает двойного понимания, когда они слышат
это слово. Будем считать, что его значение ясно всем и не нуждается
в определении.
По форме вред может быть острым и хроническим. Острый вред
приводит к травме, хронический — к заболеванию. Острый вред генерирует опасные факторы, хронический — вредные факторы.
Выбрав в качестве исходного понятия «вред», «опасность» определим как свойство объекта, выраженное в его способности причинять вред
себе и другим объектам. Опасности реализуются в ходе некоторых событий, назовем их «опасные события». При реализации опасного события
причиняется вред. Результат причинения вреда назовем «поражением».
Нереализованную (потенциальную) опасность будем характеризовать таким понятием, как «риск», понимая под риском меру опасности. Мера —
это количественная характеристика, меру опасности будем представлять
как произведение вероятности причинения вреда на тяжесть причиненного вреда. В соответствии с действующими нормами нормативные требования чаще всего являются детерминированными значениями физических, химических или биологических характеристик вредных и опасных
факторов, если же учесть вероятность реализации факта превышения критериальных значений (норм), то вместо детерминированной меры опасности мы получим вероятностную меру опасности, которую назовем показателем риска.
Из приведенных суждений можно сделать вывод о необходимости
включения в структуру понятийного ряда ноксологии четырех групп понятий (табл. 1.1):
– понятия, связанные с опасностью;
– понятия опасных событий;
– понятия, связанные с поражением;
– понятия, связанные с риском.
Каждая группа понятий начинается с понятия, давшего название
группе, затем идут соподчиненные понятия. Мы старались включить
в ряд только основные понятия, назовем их понятиями первого ранга, могут быть понятия и более низких рангов.
В группу понятий, связанных с опасностью, кроме термина опасность, включим термины: источник опасности, опасные вещества, опас-
12
13
Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НОКСОЛОГИИ
1.1. Основные определения и термины ноксологии
1.1.1. Принципы формирования понятийного ряда ноксологии
Основой любой конкретной деятельности является некоторое связанное множество понятий — понятийный ряд. Этот ряд позволяет строить модели объектов и исследовать их свойства. При формировании понятийного ряда необходимо соблюдать некоторые принципы. В качестве
основных принципов выберем три.
Принцип гармонизации. Для гармонизации понятийного аппарата необходимо на практике использовать только логически непротиворечивые определения терминов, даже если они не закреплены юридически.
Принцип исходного понятия. Необходимо выбрать некоторое исходное понятие, т. е. термин, содержание которого не вызывает сомнений
и который может быть использован в качестве основы для остальных
определений. На основе этого понятия и будут строиться все остальные
определения.
Принцип единственности. При построении понятийного ряда следует учесть, что любое понятие, являющееся общим для нескольких областей деятельности, не может в равной степени использоваться в них,
а одно и то же определение в контексте различной деятельности приобретает различный смысл. Поэтому в разных словарях и энциклопедиях мы
можем встретить разные определения для одинаковых терминов. Однако
мы должны выбрать или сформировать то единственное определение,
которое подходит для нашей области деятельности.
1.1.2. Структура понятийного ряда ноксологии
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 1. Теоретические основы ноксологии
ные воздействия. В группу «опасные события» вошли термины: опасное
событие, профессиональное заболевание, несчастный случай, инцидент,
авария.
Структура понятийного ряда ноксологии
Таблица 1.1
Исходное понятие — вред
Объект охраны труда — условия труда
▼
Группы понятий
Опасные соОпасность
Поражение
Риск
бытия
Опасность.
Опасное
Поражение.
Риск.
Источник
событие.
Поражающий
Приемлемый риск.
опасности.
Профзабофактор.
Профессиональный риск.
Опасные ве- левание.
Вредный фактор.
Показатели риска
щества.
Несчастный
Опасный фактор.
(технический,
Опасные
случай.
Поражающий
потенциальный,
воздействия
Инцидент.
параметр.
индивидуальный
Авария
Критерий
коллективный,
поражения
социальный)
Вещество
Вещество
Энергия
Энергия
Информация
Информация
Рис. 1.1. Закон сохранения жизни
Человек и окружающая его среда (природная, производственная,
городская, бытовая и др.) в процессе жизнедеятельности постоянно взаимодействуют друг с другом. При этом действует закон сохранения жизни
Ю. Н. Куражсковского (рис. 1.1).
Профессор Юрий Николаевич Куражсковский, доктор географических наук, специалист по методологии решения проблем
экологии, охраны природы и природопользования, является основоположником науки
«Природопользование».
Отмечая, что в жизни экологических
систем действуют общие термодинамические
принципы и законы сохранения энергии, вещества, информации, Куражсковский сделал
вывод, что в живых системах выполняется
принцип энергетической проводимости: поток энергии, вещества и информации в системе как целом должен быть сквозным, охватывающим всю систему или косвенно отзывающимся в ней. Иначе система не будет иметь свойства единства.
Из этого принципа Куражсковский вывел закон сохранения жизни,
сформулированный в книге «Введение в экологию и природопользование»: «Жизнь может существовать только в процессе движения через
живое тело потока вещества, энергии и информации. Прекращение
движения в этом потоке прекращает жизнь» (второй экологический
закон).
Из закона следует, что человек и окружающая его среда гармонично
взаимодействуют и развиваются лишь в условиях, когда потоки энергии,
вещества и информации находятся в пределах, благоприятно воспринимаемых человеком и природной средой. Любое превышение привычных
уровней потоков сопровождается негативными воздействиями на человека и/или природную среду.
Изменяя величину любого потока от минимально значимой до максимально возможной, можно пройти ряд характерных состояний взаимодействия в системе «человек — среда обитания»: комфортное (оптималь-
14
15
Понятие поражение раскрывается в терминах: поражающий фактор, вредный фактор, опасный фактор, поражающий параметр, критерий
поражения.
Характеризуя группу понятий, связанных с риском, нельзя не остановиться на таких понятиях, как приемлемый риск, профессиональный
риск. Особое место в этой группе занимают показатели риска: технический риск, потенциальный риск, индивидуальный риск, коллективный
риск и социальный риск.
1.2. Законы и аксиомы ноксологии
1.2.1. Законы ноксологии
Закон Куражсковского
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 1. Теоретические основы ноксологии
ное) состояние; допустимое состояние; опасное состояние; чрезвычайно
опасное состояние.
Комфортное состояние — все потоки гарантируют сохранение здоровья человека и целостности окружающей природной среды (ОПС).
То есть потоки соответствуют оптимальным условиям взаимодействия:
создают оптимальные условия деятельности и отдыха; предпосылки для
проявления наивысшей работоспособности и, как следствие, продуктивности деятельности; гарантируют сохранение здоровья человека и целостности компонентов среды обитания.
Допустимое состояние — потоки не оказывают негативного влияния на здоровье, но приводят к дискомфорту, снижая эффективность деятельности человека.
Опасное состояние — потоки превышают допустимые уровни
и оказывают негативное воздействие на здоровье человека, вызывая при
длительном воздействии заболевания, или приводят к деградации природной среды.
Чрезвычайно опасное состояние — потоки за короткий период
времени могут нанести травму, привести человека к летальному исходу,
вызвать разрушения в природной среде.
В процессе жизнедеятельности человек потребляет и выделяет потоки кислорода, воды, пищи, потоки механической, тепловой, солнечной,
других видов энергии, потоки отходов жизнедеятельности, формирует
и потребляет потоки информации и др. В социальной среде (социуме)
формируются специфические факторы, которые способны формировать
негативные потоки (войны, болезни, страх, эмоции, голод, курение, потребление алкоголя, наркотиков, обман, шантаж, разбой, убийства и др.).
Основные потоки в техносфере: потоки сырья, энергии, продукции и отходов в производственной сфере; потоки, возникающие при техногенных авариях; транспортные потоки; световые потоки при искусственном освещении; информационные и другие потоки.
Потоки в природной среде: это солнечное излучение, космическая
пыль, излучения звезд, планет, электрическое и магнитное поля Земли;
круговороты веществ в биосфере; пищевые цепи в экосистемах и биогеоценозах; атмосферные, гидросферные, литосферные и другие явления
создают основные потоки вещества и энергии в естественной среде.
Потоки масс, энергий и информации, распределяясь в земном пространстве, образуют среду обитания человека. Человек и окружающая его
среда гармонично взаимодействуют и развиваются лишь в условиях, когда потоки энергии, вещества и информации находятся в пределах, благоприятно воспринимаемых человеком и природной средой. Превышение
привычных уровней потоков в естественных условиях может приводить
к изменению климата, возникновению стихийных явлений и оказывать
негативное воздействие на человека и природную среду. Любое превышение привычных уровней потоков сопровождается негативными воздействиями на человека, техносферу и/или природную среду.
Опасности реализуются в виде потоков энергии, вещества и информации, они существуют в пространстве и во времени. Опасности возникают, если повседневные потоки вещества, энергии и информации в техносфере превышают пороговые значения. Изменяя потоки в среде обитания от минимально значимых до максимально возможных, можно
получить ряд характерных состояний в системе «человек — среда обитания», а именно: комфортное (оптимальное), допустимое, опасное, чрезвычайно опасное.
Комфорт — это оптимальное сочетание параметров микроклимата
и удобств в зонах деятельности и отдыха человека. Комфортное состояние среды обитания реализуется, когда потоки создают оптимальные условия для деятельности, отдыха и проявления наивысшей работоспособности при сохранении здоровья человека и целостности компонентов среды обитания.
Допустимое состояние реализуется, когда потоки, воздействуя на
человека и среду обитания, приводят к дискомфорту, снижают эффективность деятельности человека, но не оказывают негативного влияния на
здоровье, не выходя за пределы адаптации организма. При этом интенсивность негативных воздействий находится в пределах толерантности
человеческого организма и окружающей природной среды, когда возможные негативные последствия обратимы.
16
17
Общий закон биологической стойкости
Толерантность — способность организмов выносить отклонения
факторов среды от оптимальных для них. Опасное состояние реализуется, когда потоки превышают допустимые уровни и оказывают негативное
влияние на здоровье человека, вызывая при длительном воздействии заболевания, и могут приводить к деградации техносферы и природной среды. Чрезвычайно опасное состояние возникает, когда потоки высоких
уровней за короткий период времени могут привести к травмированию
человека вплоть до летального исхода и вызвать разрушения в техносфере и в природной среде. Из четырех характерных состояний взаимодействия человека со средой обитания лишь первые два (комфортное и допустимое) соответствуют позитивным условиям повседневной жизнедея-
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 1. Теоретические основы ноксологии
тельности, а два других (опасное и чрезвычайно опасное) — недопустимы для процессов жизнедеятельности человека, сохранения и развития
природной среды.
Реакция организма на воздействие фактора обусловлена дозировкой этого фактора. Очень часто фактор среды, особенно абиотический,
переносится организмом лишь в определенных пределах. Наиболее эффективно действие фактора при некоторой оптимальной для данного организма величине. Диапазон действия экологического фактора ограничен
соответствующими крайними пороговыми значениями (точками минимума и максимума) данного фактора, при котором возможно существование
организма. Максимально и минимально переносимые значения фактора —
это критические точки, за пределами которых наступает смерть. Пределы
выносливости между критическими точками называют экологической
валентностью или толерантностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды. Распределение плотности популяции подчиняется нормальному распределению. Плотность популяции тем выше, чем
ближе значение фактора к среднему значению, которое называется экологическим оптимумом вида по данному параметру. Такой закон распределения плотности популяции, а следовательно, и жизненной активности
получил название общего закона биологической стойкости.
Диапазон благоприятного воздействия фактора на организмы данного вида называется зоной оптимума (или зоной комфорта). Точки оптимума, минимума и максимума составляют три кардинальные точки, определяющие возможность реакции организма на данный фактор. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие
данного фактора на организм. Этот диапазон величины фактора называется зоной пессимума (или зоной угнетения). Рассмотренные закономерности воздействия фактора на организм известны как правило оптимума.
мым слабым звеном в комплексе его экологических потребностей. Или
относительное действие фактора на организм тем больше, чем больше
этот фактор приближается к минимуму по сравнению с прочими. Величина урожая определяется наличием в почве того из элементов питания, потребность в котором удовлетворена меньше всего, т. е. данный элемент находится в минимальном количестве. По мере повышения его содержания
урожай будет возрастать, пока в минимуме не окажется другой элемент.
Позднее закон минимума стал трактоваться более широко, и в настоящее время говорят о лимитирующих экологических факторах. Экологический фактор играет роль лимитирующего в том случае, когда он
отсутствует или находится ниже критического уровня либо превосходит
максимально выносимый предел. Иными словами, этот фактор обусловливает возможности организма в попытке вторгнуться в ту или иную среду. Одни и те же факторы могут быть или лимитирующими или нет. Пример со светом: для большинства растений это необходимый фактор как
поставщик энергии для фотосинтеза, тогда как для грибов или глубоководных и почвенных животных этот фактор не обязателен. Фосфаты
в морской воде — лимитирующий фактор развития планктона. Кислород
в почве не лимитирующий фактор, а в воде — лимитирующий.
Следствие из закона Либиха: недостаток или чрезмерное обилие
какого-либо лимитирующего фактора может компенсироваться другим фактором, изменяющим отношение организма к лимитирующему фактору.
Закон минимума Либиха
Установлены и другие закономерности, характеризующие взаимодействия организма и среды. Одна из них была установлена немецким
химиком Ю. Либихом в 1840 году и получила название закона минимума
Либиха, согласно которому рост растений ограничивается нехваткой единственного биогенного элемента, концентрация которого лежит в минимуме. Если другие элементы будут содержаться в достаточном количестве,
а концентрация этого единственного элемента опустится ниже нормы, растение погибнет. Такие элементы получили название лимитирующих факторов. Итак, существование и выносливость организма определяются са18
Закон толерантности Шелфорда
Однако ограничивающее значение имеют не только те факторы, которые находятся в минимуме. Впервые представление о лимитирующем
влиянии максимального значения фактора наравне с минимумом было
высказано в 1913 году американским зоологом В. Шелфордом. Согласно
сформулированному закону толерантности Шелфорда существование вида
определяется как недостатком, так и избытком любого из факторов, имеющих уровень, близкий к пределу переносимости данным организмом.
В связи с этим все факторы, уровень которых приближается к пределу
выносливости организма, называются лимитирующими.
1.2.2. Аксиомы ноксологии
Анализ реальных ситуаций, событий и факторов уже сегодня позволяет сформулировать ряд аксиом ноксологии, реализующихся в первую очередь в техносфере. К ним относятся:
19
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 1. Теоретические основы ноксологии
Аксиома 1. Опасности существуют, если повседневные потоки вещества, энергии и информации превышают пороговые значения.
Справедливость аксиомы можно проследить на всех этапах развития системы «человек — среда обитания». Так, на ранних стадиях своего
развития, даже при отсутствии технических средств, человек непрерывно испытывал воздействие негативных факторов естественного происхождения: понижение и повышение температуры воздуха, атмосферные осадки, контакты с дикими животными, стихийные явления и т. п. В условиях
современного мира к естественным прибавились многочисленные факторы техногенного происхождения: вибрации, шум, повышенная концентрация токсичных веществ в воздухе, водоемах, почве; электромагнитное
поле, ионизирующие излучения и др.
Значительным опасностям подвергается человек при попадании
в зону действия технических систем: транспортные магистрали; зоны излучения радио- и телепередающих систем, промышленные зоны и т. п.
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.
Как отмечено было выше, в основе опасностей лежит человеческая
деятельность, направленная на формирование и трансформацию потоков
веществ, энергии и информации в процессе жизнедеятельности. Изучая
и изменяя эти потоки, можно ограничить их величину допустимыми значениями. Если сделать это не удается, то жизнедеятельность становится
опасной.
Аксиома 2. Источниками опасностей являются любые элементы
техносферы. При изучении опасностей часто исходят из энергоэнтропийной концепции, основные положения которой сводятся к следующему:
– повседневная деятельность человека (особенно ее производственная часть) потенциально опасна вследствие использования различных
технологических, транспортных и других процессов, связанных с энергопотреблением (выработкой, хранением и преобразованием механической, электрической, химической, ядерной и другой энергии) или с использованием вредных веществ;
– в результате неконтролируемого или неуправляемого выхода энергии в среду обитания возникает опасность для жизни и здоровья людей,
а также для окружающей среды. Наряду с выходом энергии опасность
представляет выброс или сброс в воздушную или водную среду вредных
веществ, загрязнение ими почвы;
– последствиями внезапного выхода энергии или выброса вредных
веществ являются происшествия, связанные с гибелью или травмирова-
нием людей, повреждением зданий, сооружений, оборудования, транспортных средств, а также ухудшение состояния среды обитания;
– происшествия, связанные с гибелью людей и иными негативными
последствиями, возникают в результате появления и развития причинной
цепи предпосылок, обусловленных неисправностью и отказами используемой техники, нерасчетными внешними воздействиями, а также ошибочными действиями людей.
Приведенные ниже аксиомы во многом расшифровывают и конкретизируют первые две.
Аксиома 3. Любые опасности действуют в пространстве и во времени.
Опасности представляют угрозу только тогда, когда могут причинить ущерб конкретным объектам. Опасность или несколько различных
опасностей представляют угрозу для объекта только в том случае, если
их опасные факторы могут на него воздействовать. Угроза причинения
ущерба зависит от взаимного положения источника опасности и объекта
воздействия его опасных факторов в пространстве и во времени (для стационарных объектов только в пространстве). Например, для людей угроза имеет место при их работе на объекте повышенной опасности или
в зоне загрязнения; для перемещающихся объектов — при их нахождении
в опасном районе. Степень угрозы для жизнедеятельности населения на рассматриваемой территории зависит от степени ее опасности, а также от географического и временного факторов. Если объект вывести за пределы этой
территории, то угрозы для него не будет, хотя опасность территории для оставшихся объектов останется. Угроза для жизнедеятельности изменяется во
времени: она может возникать, усиливаться, снижаться и исчезать.
Географический фактор связан с локальным центром проявления опасности, ее неопределенным местоположением в случае реализации, ослаблением уровней поражающих факторов с удалением от источника опасности. Чем ближе объекты и люди располагаются по отношению к источнику
опасности (известному или предполагаемому), тем больше угроза.
Если и — это параметр, характеризующий поражающее действие
опасных факторов от некоторого источника опасности на объект, а икр —
критериальное значение, начиная с которого объект разрушается, то разрушение объектов данного типа происходит на расстоянии r меньше или
равно Rn от источника опасности (рис. 1.2).
Если зона поражения — круг, то площадь зоны поражения Sп.ф равна
его площади с радиусом Rn:
20
21
S п.ф = πRn2 .
(1.1)
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 1. Теоретические основы ноксологии
При рассмотрении негативного
действия вредных факторов на организм человека в качестве икр рассматриваются предельно допустимые концентрации, пределы доз, летальные
дозы и другие нормируемые величины в зависимости от цели оценки.
икр
Площадь зоны поражения Sп.ф
оценивается для каждого источника
Rn
опасности (экстремального природного явления, потенциально опасноРис. 1.2. Вид зависимости поражаюго объекта) по статистическим данщего действия опасных факторов (и)
ным или с помощью математических
от расстояния (r)
моделей.
Взаимное положение источников опасности и объектов воздействия
их опасных факторов может быть различным (рис. 1.3). Объект воздействия может попасть в зону возможного поражения от источника опасности или оказаться вне ее. В этом случае степень угрозы У для объекта,
размещенного на опасной территории, определяется его долей в зоне возможного поражения:
Рис. 1.3. Схема определения степени угрозы для объекта
Временнóй фактор угрозы имеет место для перемещающихся объектов (например, транспортных средств с опасными грузами, людей). При
нахождении перемещающегося объекта на вредном производстве или районе, где постоянно действуют вредные факторы, временной фактор учитывается как доля времени, в течение которого объект там находится. При
перемещении объекта вблизи потенциально опасного объекта или по району возможных чрезвычайных ситуаций временной фактор учитывается
как вероятность того, что объект в момент реализации опасного события
будет находиться в зоне действия поражающих факторов источника чрезвычайной ситуации. Если время наступления опасного события может
быть спрогнозировано, то угроза для объекта зависит от величины ошибки 1-го рода — вероятности того, что опасное событие на рассматриваемом интервале времени произошло, хотя не было предсказано (и следовательно, меры защиты не были приняты).
Аксиома 4. Любые опасности оказывают негативное воздействие
на человека, природную среду и элементы техносферы одновременно.
Аксиома 5. Любые опасности ухудшают здоровье людей, приводят
к травмам, материальным потерям и к деградации природной среды.
Аксиома 6. Защита от опасностей достигается совершенствованием источников опасности, увеличением расстояния между источником
опасности и объектом защиты, применением защитных мер.
Аксиома 7. Показатели комфортности процесса жизнедеятельности
взаимосвязаны с видами деятельности и отдыха человека.
Аксиома 8. Компетентность людей в мире опасностей и способах
защиты от них — необходимое условие достижения безопасности деятельности человека.
Важно помнить, что обеспечение безопасности в ноксосфере также
описывается рядом аксиом, которые в науке получили название аксиомы
безопасности жизнедеятельности.
Аксиома 1. Любая деятельность потенциально опасна.
Эта аксиома предполагает следующее: создаваемые человеком технические средства, техника и технологии, кроме позитивных свойств
и результатов, обладают способностью генерировать опасности. Например, создание двигателей внутреннего сгорания решило многие транспортные проблемы. Но одновременно привело к повышенному травматизму на автодорогах, породило трудноразрешимые задачи по защите человека и природной среды от токсичных выбросов автомобилей.
Однако, как показывает практика, в процессе деятельности невозможно обеспечить нулевой риск, т. е. любая деятельность потенциально
опасна. Исходя из указанной аксиомы, человек постоянно находится в поле
22
23
S п.ф ∩ S
(1.2)
,
S
где S — площадь территории объекта; Sп.ф — площадь зоны возможного
поражения.
У =
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 1. Теоретические основы ноксологии
потенциальных опасностей SQ, которые обусловлены рядом причин природного, техногенного (антропогенного) и социального характера. Полностью обезопасить человека введением превентивных средств защиты
SP в указанное поле опасностей не удается, а возможно только снизить
опасность до некоторой величины остаточного риска R0.
В общем виде можно записать:
Эта аксиома фактически декларирует принципиальную возможность
оптимизации любой деятельности с точки зрения ее безопасности и эффективности.
Аксиома 3. Естественные процессы, антропогенная деятельность
и объекты деятельности обладают склонностью к спонтанной потере устойчивости и (или) способностью к длительному негативному влиянию
на среду обитания, т. е. остаточным риском.
Аксиома 4. Остаточный риск является первопричиной потенциальных негативных воздействий на человека, техносферу и природную среду
(биосферу).
Аксиома 5. Безопасность реальна, если негативные влияния на человека не превышают предельно допустимых значений с учетом их комплексного воздействия.
Следующая аксиома фактически повторяет предыдущую, но относится к негативным воздействиям на окружающую среду.
Аксиома 6. Экологичность реальна, если негативные воздействия
на биосферу не превышают предельно допустимых значений с учетом их
комплексного воздействия.
Аксиома 7. Допустимые значения техногенных негативных воздействий обеспечиваются соблюдением требований экологичности и безопасности к техническим системам, технологиям и их региональным комплексам, а также применением систем экобиозащиты.
Аксиома 8. Системы экобиозащиты на технических объектах
и в технологических процессах должны обладать приоритетом ввода
в эксплуатацию и средствами контроля режимов работы.
Аксиома 9. Безопасная и экологичная эксплуатация технических
средств и производств реализуется при соответствии квалификации
и психофизических показателей оператора требованиям разработчика технической системы и при соблюдении оператором норм и правил безопасности и экологичности.
Q – P ⇒ R0 = Rпр + Rустрр.
(1.3)
В наиболее благоприятном случае R0 может достигать уровня приемлемого риска Rпр, когда устранимый риск Rустр сводится к минимуму,
т. е. Rустр 0.
Потенциальная опасность заключается в скрытом, неявном характере проявляющихся опасностей. Например, мы не ощущаем до определенного момента повышенной концентрации углекислого газа в воздухе.
В норме атмосферный воздух должен содержать не менее 0,05 % СО2.
В помещении, например в аудитории, концентрация СО2 постоянно повышена. Углекислый газ не имеет цвета, запаха, нарастание его концентрации проявляется усталостью, вялостью, ухудшением работоспособности. Но в целом организм человека, пребывающего систематически в таких условиях, отреагирует физиологическими процессами: изменением
частоты, глубины и ритма дыхания (одышкой), увеличением частоты сердечных сокращений, изменением артериального давления. Это состояние
(гипоксия) может повлечь за собой снижение внимания, что в определенных областях деятельности может привести к травматизму.
Потенциальная опасность как явление — это возможность воздействия на человека неблагоприятных или несовместимых с жизнью факторов. По степени и характеру действия на организм все факторы условно
делят на вредные и опасные.
Аксиома о потенциальной опасности деятельности — утверждение,
согласно которому ни в одном виде деятельности невозможно достичь абсолютной безопасности, любая деятельность потенциально опасна; презумпция потенциальной опасности любого вида деятельности. В большей степени мы встречаемся с опасностями в процессе трудовой деятельности.
«Труд — не игра и не забава, — писал К. Д. Ушинский, — он всегда
серьезен и тяжел, только полное сознание необходимости достичь той или
иной цели в жизни может заставить человека взять на себя ту тяжесть, которая составляет необходимую принадлежность всякого истинного труда».
Аксиома 2. Для каждого вида деятельности существуют комфортные условия, способствующие ее максимальной эффективности.
Теоретическое и познавательное значение принципов состоит в том,
что с их помощью определяется уровень знаний об опасностях окружающего мира и, следовательно, формируются требования по проведению
защитных мероприятий и методы их расчета. Принципы ноксологии позволяют находить оптимальные решения защиты от опасностей на осно-
24
25
1.3. Принципы и методы ноксологии
1.3.1. Принципы ноксологии
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 1. Теоретические основы ноксологии
ве сравнительного анализа конкурирующих вариантов. Они отражают
многообразие путей и методов обеспечения безопасности в системе
«Человек — среда обитания», включающее как чисто организационные
мероприятия, конкретные технические решения, так и обеспечение адекватного управления, гарантирующего устойчивость системы, а также некоторые методологические положения, обозначающие направление поиска решений.
Научные знания в ноксологии опираются на перечисленные ниже
несколько принципов. И в то же время перечисленные принципы во многом опираются на аксиомы ноксологии.
Первый принцип — принцип антропоцентризма: человек есть высшая ценность, сохранение и продление жизни которого является целью
его существования. Реализация этого принципа делает приоритетной деятельность, направленную на сохранение здоровья и жизни человека при
воздействии на него внешних систем.
Второй принцип — принцип природоцентризма: природа — лучшая
форма среды обитания биоты, ее сохранение — необходимое условие существования жизни на Земле.
Природная среда — неотъемлемое условие жизни людей и общественного производства, так как служит необходимой сферой обитания
человека и источником нужных ему ресурсов. Еще недавно считались
бесконечными, неисчерпаемыми и «бесплатными» вода, воздух, территория и др. Сегодня к ним совсем другое отношение. Однако на современном этапе природа неотделима от техносферы, и проблемы одной проецируются на другую.
Человечество уже осознало, что оно «не может ждать милости от
природы» после того, что оно с ней сделало. Очень емко, на наш взгляд,
проблемы нового экологического образования выразил в своем ярком докладе профессор Московского государственного педагогического университета Н. Н. Родзевич: «В настоящее время наиболее острые экологические проблемы вышли за рамки классической экологии с ее биологическими приоритетами, когда рассматриваются преимущественно задачи
сохранения и оптимизации экосистем разного уровня, вплоть до биосферы. На первый план стали выдвигаться сложные геоэкологические
проблемы. В настоящее время они приобрели глобальный характер и занимают основное место среди сохранения благоприятных свойств окружающей среды. Это отчетливо продемонстрировала Международная конференция по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро. Большая
часть глобальных проблем, которые рассматривала конференция, относится к числу геоэкологических: стабилизация климата земного шара,
сохранение основных составляющих атмосферы, рациональное использование земельных ресурсов и предотвращение эрозии почв... Лишь две
из всего ряда экологических проблем, которые рассматривались на конференции, имеют отчетливо выраженный биологический характер:
1) сохранение биологического разнообразия;
2) борьба с уничтожением лесов, сохранение их экологического значения...».
Третий принцип — принцип существования внешних воздействий
на человека: человеческий организм всегда может подвергнуться внешнему воздействию со стороны какого-либо фактора.
Кратко применительно к ноксологии это обычно формулируют проще — через ее первую аксиому: жизнь потенциально опасна, полагая,
что в ноксологии анализируются только опасные воздействия.
Четвертый принцип — принцип возможности создания для человека среды обитания: создание комфортной и безопасной для человека среды обитания принципиально возможно и достижимо при соблюдении
предельно допустимых уровней воздействий на человека.
Пятый принцип — принцип реализации безопасного взаимодействия
человека со средой обитания: безопасное взаимодействие человека со
средой обитания достигается его адаптацией к опасностям, снижением их значимости и применением человеком защитных мер.
Шестой принцип — принцип отрицания абсолютной безопасности:
абсолютная безопасность человека в среде обитания недостижима.
Седьмой принцип — принцип роста защищенности жизни человека
будущего: рост знаний человека, совершенствование техники и технологии, применение мер защиты, ослабление социальной напряженности
в будущем неизбежно приведут к повышению защищенности человека
от опасностей. Этот принцип сформулирован, опираясь на принцип ЛеШателье: «Эволюция любой системы идет в направлении снижения потенциальной опасности».
Принципы ноксологии могут быть применены в различных сферах:
технике, медицине, организации труда и отдыха, и тогда они становятся
принципами обеспечения безопасности. По сфере реализации, т. е. в зависимости от того, где они применяются, принципы обеспечения безопасности могут быть подразделены:
– на инженерно-технические;
– методические;
– медико-биологические.
По признаку реализации, т. е. по тому, каким образом они осуществляются, принципы обеспечения безопасности подразделяются на следующие группы:
26
27
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 1. Теоретические основы ноксологии
– ориентирующие, т. е. дающие общее направление поисков решений в области безопасности; к ориентирующим принципам относятся,
в частности, принцип системного подхода, профессионального отбора,
принцип нормирования негативных воздействий и т. п.;
– управленческие; к ним относятся принцип контроля, принцип
стимулирования деятельности, направленной на повышение безопасности, принципы ответственности, обратных связей и др.;
– организационные; среди этих принципов можно назвать так называемую защиту временем, когда регламентируется время, в течение которого допускается воздействие на человека негативных факторов, принципы рациональной организации труда, рациональных режимов работы,
организации санитарно-защитных зон и др.;
– технические; эта группа принципов подразумевает использование конкретных технических решений для повышения безопасности.
Системный метод. Системный метод фокусируется на том, что
любое явление, действие, всякий объект рассматривается как элемент системы. Под системой понимается совокупность элементов, взаимодействие
между которыми адекватно однозначному результату. Такую систему будем называть определенной. Если же совокупность элементов взаимодействует так, что возможны различные результаты, то система называется
неопределенной. Причем уровень неопределенности системы тем выше,
чем больше различных результатов может появиться. Неопределенность
порождается неполным учетом элементов и характером взаимодействия
между ними.
К элементам системы относятся материальные объекты, а также отношения и связи, существующие между ними. Различают естественные
и искусственные системы. При конструировании искусственных систем
сначала задаются реальной целью, которую необходимо достичь, и определяют элементы, образующие систему. Задача сводится по существу
к тому, чтобы на естественную систему, ведущую к нежелательному ре-
зультату, наложить искусственную систему, ведущую к желаемой цели.
При этом положительная цель достигается за счет исключения элементов
из естественной системы или нейтрализации их элементами искусственной системы. Следовательно, можно говорить о системах и контрсистемах. Системный метод отражает универсальный закон диалектики о взаимной связи явлений и ориентирует на учет всех элементов, формирующих рассматриваемый результат, на полный учет обстоятельств и факторов
ноксосферы.
Методы индукции и дедукции. При использовании индукции
мысль движется от знания частного, знания фактов к знанию общего, знанию законов. В основе индукции лежат индуктивные умозаключения. Они
проблематичны и не дают достоверного знания. Такие умозаключения
наводят (отсюда и термин: индукция — наведение) мысль на открытие
общих закономерностей, обоснование которых позже дается иными способами. Дедукция является приемом противоположной направленности.
В дедуктивном умозаключении движение мысли идет от знания общего
к знанию частного. В специальном смысле слово «дедукция» обозначает
процесс логического вывода по правилам логики. В отличие от индукции, дедуктивные умозаключения дают достоверное знание при условии,
что такое знание содержалось в посылках. Индукция и дедукция в познании органически связаны.
Методы анализа и синтеза. Анализ — это прием мышления, связанный с разложением изучаемого объекта на составные части, стороны,
тенденции развития и способы функционирования с целью их относительно самостоятельного изучения. Синтез — прямо противоположная
операция, заключающаяся в объединении ранее выделенных частей в целое с целью получить знание о целом путем выявления тех существенных
связей и отношений, которые объединяют ранее выделенные в анализе
части в одно целое.
Методы абстрагирования, идеализации и обобщения. Абстрагирование есть процесс мысленного выделения, вычленения отдельных
интересующих нас в контексте признаков, свойств и отношений конкретного предмета или явления при одновременном отвлечении от других
свойств, признаков, отношений, которые в данном контексте несущественны. Когда мы абстрагируем некоторое свойство или отношение ряда объектов, то тем самым создается основа для их объединения в единый класс.
По отношению к индивидуальным признакам каждого из объектов, входящих в данный класс, объединяющий их признак выступает как общий.
Обобщение — это такой прием мышления, в результате которого
устанавливаются общие свойства и признаки объектов. В процессе идеа-
28
29
1.3.2. Методы ноксологии
Методы ноксологии рационально разделить на две группы:
– методы ноксологии как науки;
– методы обеспечения безопасности в ноксосфере.
Рассмотрим обе группы методов.
Методы ноксологии как науки
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 1. Теоретические основы ноксологии
лизации происходит предельное отвлечение от всех реальных свойств
предмета с одновременным введением в содержание образуемых понятий признаков, нереализуемых в действительности. Образуется так называемый идеальный объект, которым может оперировать теоретическое
мышление при познании реальных объектов.
Метод аналогии. При аналогии на основе сходства объектов по некоторым признакам, свойствам и отношениям выдвигают предположение
об их сходстве и в других отношениях. Вывод по аналогии так же проблематичен, как и в индукции, и требует своего дальнейшего обоснования.
Методы наблюдения и измерения. Наблюдение — это целенаправленное изучение предметов, опирающееся в основном на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление; в ходе наблюдения мы получаем знание о внешних сторонах, свойствах и признаках рассматриваемого объекта. Познавательным итогом
наблюдения является описание — фиксация средствами языка исходных
сведений об изучаемом объекте. Наблюдение далеко не пассивно, оно
имеет свои активные стороны — целенаправленный характер наблюдения и избирательность, а также его теоретическую обусловленность. Наблюдение в самом общем виде подразделяется на качественное и количественное. Количественное наблюдение называется измерением. Измерение — это процесс определения отношения одной измеряемой величины,
характеризующей данный объект, к другой однородной величине, принятой за единицу. В основе операции измерения лежит сравнение объектов
по каким-либо сходным свойствам или сторонам. Чтобы осуществить такое сравнение, необходимо иметь определенные единицы измерения, наличие которых дает возможность выразить изучаемые свойства со стороны их количественных характеристик.
Моделирование. Моделирование — это такой метод исследования,
при котором интересующий объект замещается другим объектом, находящимся в отношении подобия к первому объекту. Первый объект — оригинал, второй — модель. Знания, полученные при изучении модели, распространяются на оригинал на основании аналогии и теории подобия.
Эксперимент. Эксперимент, как и наблюдение, является базисным
методом на эмпирическом уровне познания в ноксологии. Эксперимент —
это активный целенаправленный метод изучения явлений в точно фиксированных условиях их протекания, которые могут воссоздаваться и контролироваться самим исследователем. Эксперимент является связующим
звеном между теоретическим и эмпирическим этапами и уровнями научного исследования. Его замысел всегда опосредован предварительным
теоретическим знанием, а результаты требуют обязательной теоретической интерпретации.
Методы обеспечения безопасности в ноксосфере
30
Методы обеспечения безопасности в ноксосфере можно разделить
на общие и частные.
К общим методам относят:
разделение гомосферы и ноксосферы: применение защиты расстоянием и временем, вывод человека из зоны действия опасного фактора или
сокращение времени пребывания человека в зоне при наличии вредных
факторов воздействия, использование экобиозащитной техники и организационных мероприятий;
нормализацию ноксосферы: защита зон жизнедеятельности от естественных негативных воздействий; снижение негативного влияния источников опасностей и вредных факторов до нормативных требований и допустимых уровней воздействия; осуществление оценки воздействия на
окружающую среду при проектировании объектов техносферы;
приведение характеристик человека в соответствие с характеристиками ноксосферы: обучение, инструктаж, снабжение человека эффективными средствами защиты, приспособление человека, профессиональный отбор работающих, тренировка, подготовка населения к действиям
в опасных и чрезвычайно опасных ситуациях.
К частным методам относят:
монографический, предусматривающий детальное изучение и описание всего комплекса условий возникновения несчастных случаев;
составление карт общего анализа опасностей, описывающих опасности с учетом их масштабов, вероятности реализации и затрат;
групповой, основанный на сборе и систематизации материалов
о происшествиях и профессиональных заболеваниях по некоторым однородным признакам (например: время года, время суток, тип оборудования, стаж работника);
анкетирование и метод дерева отказов;
топографический способ как разновидность группового. Данные
собираются по предприятиям.
31
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Глава 2. ПОКАЗАТЕЛИ И КРИТЕРИИ ОПАСНОСТЕЙ
2.1. Организационно-технические показатели и критерии
2.1.1. Критерии и показатели комфортности и опасности
Комфорт (англ. comfort — бытовые удобства). В широком понимании «комфорт» — отсутствие разлада с собой и окружающим миром;
в узком — оптимальное сочетание параметров микроклимата и уюта
в зонах деятельности и отдыха человека.
Комфортными называются такие параметры окружающей среды,
которые позволяют создать наилучшие для человека условия жизнедеятельности.
В качестве показателей комфортности устанавливают значения температуры, влажности и подвижности воздуха в помещениях.
Критериями комфортности являются значения нижнего и верхнего
предела этих показателей.
Тепловой комфорт, наиболее предпочтительное (комфортное) тепловое состояние организма человека, характеризуется определенным содержанием и распределением теплоты в поверхностных и глубоких тканях тела при минимальном функциональном напряжении системы терморегуляции.
Показателями опасности (вредности) окружающей среды являются
значения концентраций вредных веществ и значения уровней энергетических воздействий в жизненном пространстве.
Критериями безопасности являются ограничения, вводимые на показатели опасности, то есть на концентрации веществ и потоки энергий
в жизненном пространстве.
Концентрации регламентируют, исходя из предельно допустимых
значений концентраций этих веществ в жизненном пространстве:
С < ПДК,
(2.1)
где С — концентрация вещества в жизненном пространстве; ПДК — предельно допустимая концентрация вещества в жизненном пространстве.
Для потоков энергии допустимые значения устанавливаются соотношением
I < ПДУ,
32
(2.2)
где I — интенсивность потока энергии; ПДУ — предельно допустимый
уровень потока энергии.
Конкретные значения ПДК и ПДУ устанавливаются нормативными
актами Государственной системы санитарно-эпидемиологического нормирования России.
Если состояние среды обитания не удовлетворяет критериям безопасности и комфортности, неизбежно возникают негативные последствия.
Для интегральной оценки влияния опасностей на человека и среду обитания используют ряд показателей негативности. К ним относятся:
1. Численность пострадавших Tтр.
2. Показатель частоты травматизма Кч определяет число несчастных
случаев, приходящихся на 1000 работающих за определенный период:
Кч = Ттр 1000 / С,
(2.3)
где С — среднесписочное число работающих.
3. Показатель тяжести травматизма Кт характеризует среднюю
длительность нетрудоспособности, приходящуюся на один несчастный
случай:
Кт = Д / Tтр ,
(2.4)
где Д — суммарное число дней нетрудоспособности по всем несчастным
случаям.
4. Показатель нетрудоспособности
Кн = Кч Кт ,
(2.5)
5. Численность пострадавших, получивших профессиональные или
региональные заболевания, Тз.
6. Показатель сокращения продолжительности жизни СПЖ при воздействии вредного фактора или их совокупности. К показателям СПЖ
относятся абсолютные значения АСПЖ в сутках и относительные показатели ОСПЖ, определяемые по формуле
ОСПЖ = (П – АСПЖ / 365) / П,
(2.6)
где П — средняя продолжительность жизни, лет.
Показатели сокращения продолжительности жизни могут определяться как для воздействия одного вредного фактора, так и для их совокупности.
33
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Система показателей опасности и комфортности представлена на рис. 2.1.
Система показателей и критериев
▼
▼
▼
▼
Показатели
комфортности
Показатели
(критерии)
опасности
Показатели
негативности
техносферы
(травматизма)
Показатели
продолжительности
жизни
▼
▼
▼
▼
t
C (ПДК)
Исходные
показатели:
Ттр, Д, Тз
П
ϕ
I (ПДУ)
Расчетные
показатели
АСПЖ
Кч, Кт, Кн
ОСПЖ
v
Рис. 2.1. Система показателей опасности и комфортности
2.1.2. Понятие о риске
Ранняя этимология слова «риск» обозначала ситуации, когда человек решался на какое-то действие. Позднее слово «риск» приобрело оттенок трагичности из-за неопределенности и опасности и стало определять
действие, когда человек сознательно подвергает себя опасности в надежде на успех задуманного им предприятия.
В мировой практике понятие риска R используется при оценивании
потенциального ущерба согласно теории вероятности — опасность (Н),
уязвимость (V):
(2.7)
R = Н V.
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
вероятностных потерь, в абсолютном денежном выражении, в количестве
жертв от события.
Функционал риска задается параметр-функциями, характеризующими экологические, техногенные, социально-экономические и другие факторы. Среди них выделяют:
– повторяемость чрезвычайных ситуаций (ЧС);
– природный фон (географические особенности региона);
– социальный фон (этнические, исторические и политические особенности региона);
– уязвимость населения, определяемую уровнем экономического
развития;
– субъективное восприятие населением угрозы возникновения ЧС.
В простейшем случае оценка вероятности риска:
Р(Н) = P(H) P(F / H),
(2.8)
где Р(Н) — вероятность (повторяемость) опасности Н определенной интенсивности, численно равная ее статистической вероятности, а P(F / H) —
вероятность ущерба.
При нормальном или степенном законе распределения риск с учетом (2.8) соответствует:
P(S) = 1 – P(F).
(2.9)
Оценка риска для объекта или субъекта в виде возможных потерь за
определенный период времени является перспективной альтернативой
критерия предельных состояний. При этом необходимо учитывать особенности субъективного восприятия угроз.
Последствия воздействий техногенных факторов можно разделить
на соматические и генетические (рис. 2.2).
Опасность подразумевает некую угрозу, существующую независимо от человека, помимо его воли. В (2.5) под опасностью понимается
вероятность события на заданной площади в течение заданного интервала времени.
Опасность может характеризоваться финансовым или экономическим ущербом, в который включается суммарная стоимость всех затрат,
связанных с происшедшим событием, и стоимость человеческих жертв.
Уязвимостью называется отношение ущерба к общей стоимости
объекта.
Чаще всего за риск принимают вероятность опасности, ущерба или
смерти, хотя оценки риска могут выражаться в процентном отношении
Рис. 2.2. Классификация техногенных воздействий с позиции теории риска
34
35
Последствия воздействия
техногенных факторов
Соматические
Генетические
Наблюдаются непосредственно
у рецепторов негативных воздействий
Выявляются у последующих поколений
рецепторов, подвергшихся воздействию
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Соматические эффекты могут быть ранними (проявляют себя в период времени от единиц минут до одного-двух месяцев) и отдаленными
(сказываются на протяжении всей жизни рецепторов человека, сокращая
продолжительность их жизни). К числу первых относятся разного рода
пороговые эффекты, которые наблюдаются обычно после больших интенсивностей и доз воздействия (от резкого снижения работоспособности
до гибели рецептора); эффекты второго рода зависят от суммы накопленной дозы воздействия: это соматико-стохастические явления, связанные
с профессиональным риском, профессиональными заболеваниями и т. д.
Генетические эффекты на последующих поколениях рецепторов также распределяются стохастически, ибо в обществе поврежденные гены
могут «разбавляться» неповрежденными с вероятностью, зависящей от
процентного соотношения между пострадавшими и не пострадавшими
от данного воздействия организмами.
Технический и технологический прогресс неизбежно ведут к росту
общего уровня риска в обществе. Поэтому каждое новшество следует
оценивать на основе соотношения «польза/затраты» и концепции приемлемого риска, которая имеет ряд существенных аспектов нетехнического
содержания: социальных, экономических, юридических, психологических и т. п.
Субъективное восприятие техногенного риска зависит от особенностей личности, жизненного опыта, психологии восприятия побед и поражений. Наше восприятие текущей ситуации влияет на выбор тактики
и стратегии снижения риска. При выигрыше люди обычно пытаются
уменьшить риск и удержать имеющееся. Когда же они терпят растущие
убытки, то из-за стресса становятся более склонны к риску, особенно когда терять становится нечего.
Психологический уровень индивидуального приемлемого риска гибели оценивается в 10–6. Риск смерти менее 10–6 обычно игнорируется.
Эта пороговая величина использована в стандартах по безопасности ряда
европейских стран.
Средства на снижение риска, если он меньше 10–7, не выделяются.
Для событий с риском смерти в 10–3 организуются контрмеры. При уровне риска 10–4 люди менее склонны к серьезным действиям, но готовы тратить деньги на уменьшение риска. При добровольном индивидуальном
риске, когда человек может лично воздействовать на ситуацию, психологический порог значительно выше. За рулем автомобиля человек чувствует
себя уверенней, чем авиапассажир в полете, считая, что в состоянии справиться с ситуацией.
Социальная приемлемость величины риска зависит от числа подвергающихся опасности людей, так как экономические потери для государства могут быть чересчур большими. Чем больше людей подвергается
опасности, тем больше общество заботится о безопасности и принимает
меры к снижению уровня индивидуального риска. Общество готово принять добровольный риск в 1000 раз больше, чем вынужденный. При этом
часто игнорируются меньшие уровни риска, связанные с новыми, до конца не изведанными областями деятельности (например, последствия мутаций от малых доз облучения и т. п.). Средний приемлемый риск в профессиональной сфере составляет 2,5 10–4 в год.
Приемлемый риск должен соответствовать минимуму суммарных
потерь и затрат в обществе и окружающей среде, связанных с достижением поставленной человечеством цели. Определение этих минимумов обычно происходит эмпирически, методомпроб и ошибок, что связано с большими издержками, промахами и просчетами, которые негативным образом сказываются на качестве жизни большинства людей и проявляются
в техногенном риске, определяемом, например, как средняя вероятность
наступления негативных последствий воздействия. При этом признается
стохастичность интенсивности, продолжительности и специфических
качеств воздействия. В частном случае под негативными последствиями
понимается гибель живого организма — смерть человека.
Изучение статистики смертности людей позволяет в первом приближении установить круг факторов, определяющих уровни смертельного
риска в человеческом обществе, а также порядок наблюдаемых в настоящее время значений риска.
Источники риска смертности современного человека можно классифицировать:
– по внутренней среде организма (генетические и соматические
заболевания, процессы старения);
– внешней среде обитания;
– профессиональной и непрофессиональной деятельности (заболевания, несчастные случаи, аварии и травматизм и т. д.);
– социальной среде (суицид, преступления, наркотики, войны).
Приемлемые уровни риска можно связать с продолжительностью
жизни человека, то есть с риском смерти 10–2 в год (один раз в 100 лет).
Эта величина может считаться социально приемлемым уровнем риска.
Величину реального уровня риска смерти характеризует содержание
табл. 2.1.
36
37
2.1.3. Концепция приемлемого риска
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Оценки риска смерти за год
Уровень риска
(1…5) ⋅ 10–6
10–5
–5
(0,4…2) ⋅ 10
7,5 ⋅ 10–5
5 ⋅ 10–4
(1,8…2,7) ⋅ 10–3
(2…10) ⋅ 10–2
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Таблица 2.1
Ситуация
Отравление выхлопными газами автомобиля
Естественная среда обитания (землетрясения,
наводнения, ураганы, грозы и др.)
Загрязнения атмосферного воздуха выбросами ТЭС
Военные действия в мирный период
Риск смерти от 30-летнего курения
Смертность в России в 2008–2010 гг. для возрастной группы 20–25 лет
Неядерная война
Вероятность гибели от техногенных катастроф в 2008 г. оценивалась в 2,4 10–6, а от природных явлений в 5 10–7, что сравнимо с возможностью гибели в авиакатастрофах в 2008 г. на самолетах «Аэрофлота»
(3,4 10–6) и на самолетах европейских компаний и США (0,7 10–7). Это
существенно меньше, чем вероятность гибели от дорожно-транспортных
происшествий. В Ленинградской области в 2010 году она составляла
2,7 10–4, что было сравнимо с уровнем убийств и самоубийств в РФ (2,6 10–4).
В обычной жизни 41,4 % всех смертных случаев связано с курением,
с алкоголем — 27,6 %, с дорожно-транспортными происшествиями —
15,4 %, со стихийными бедствиями — 4,4 %, с огнестрельным оружием
(4,6 %) (табл. 2.2).
Функционирование любого объекта, представляющего опасность для
окружающей среды, принято характеризовать, во-первых, уровнем опасностей и угроз, связанных с возможностью возникновения аварий и катастроф и, во-вторых, характером и масштабами различного рода последствий при этих авариях и катастрофах.
Мониторинг возможных опасностей и угроз проводится на всех стадиях жизненного цикла объекта. При этом оценивается и ущерб, который
уточняется после произошедшего опасного события. Полученные результаты используются для уточнения техногенного риска.
Риск возникновения и воздействия опасных природных явлений на
людей принято называть природным риском. Влияние окружающей среды может характеризоваться гидрометеорологической безопасностью —
состоянием защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от воздействия опасных природных явлений, изменений климата.
38
Таблица 2.2
Оценки вклада (%) различных факторов
в преждевременную смертность в России
Причины смерти
Болезни сердца
Новообразования
Цереброваскулярная
болезнь
Дорожно-транспортный
травматизм
Диабет
Цирроз печени
Самоубийства
Несчастные случаи
В среднем
Образ
жизни
54
37
50
Окружающая среда
9
34
22
25
29
21
Медицина
12
10
7
69
18
1
12
26
70
60
51
48,5
0
9
35
31
15,8
68
18
2
4
24,9
6
3
3
14
10,8
Генетика
Понятие техногенного риска напрямую связано с понятием экологического риска. Под экологическим риском в широком смысле следует
понимать риск ухудшения качества компонентов окружающей среды, ее
природных и природно-антропогенных образований, деградации флоры
и фауны и уменьшения видового разнообразия, дегармонизации естественных процессов, нарушений биогеохимических циклов, процессов биотической саморегуляции и экологических равновесий, а также снижения
адаптационных возможностей указанных природных, природно-антропогенных образований и экосистем по отношению к негативным воздействиям и исчерпания их экологического резерва (экологической емкости).
Все отмеченные в этом определении составляющие (направления
анализа и оценки) экологического риска должны приниматься во внимание при анализе и оценке экологического риска техногенных воздействий
любого характера. При этом в зависимости от характера окружающей
среды, где рассматривается возможность возникновения и развития аварийных и иных техногенных воздействий, акцент может делаться на анализ и оценку экологического риска для тех или иных объектов воздействий. К таковым могут быть отнесены:
– компоненты природной среды, имеющие наиболее важное значение в жизнедеятельности человека: атмосфера (воздушная среда), гидросфера (вода), литосфера (земля, почва), различные виды ресурсов;
39
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
– природные и природно-антропогенные образования, в том числе
природно-территориальные комплексы, природные и природно-антропогенные ландшафты;
– биоценозы и экосистемы различных характеров и масштабов
(также относящиеся к природным объектам);
– отдельные группы людей из числа населения и производственных коллективов, подвергающиеся воздействиям, которые влекут за собой ухудшение здоровья по экономическим причинам.
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Опасности
по характеру
воздействия
на человека
Активные
имеют энергетические
ресурсы
Активно-пассивные
активизируются за счет
энергии, носителем которой является человек
Пассивные
проявляются
опосредовано
(опасные свойства)
Механические, термические,
электрические, электромагнитные, химические, биологические, психофизиологические факторы
Острые (колющие,
режущие) предметы,
неровности, уклоны,
подъемы
Коррозия, накипь,
недостаточная прочность
материалов, повышенная
нагрузка на механизмы
и машины
2.2. Медико-экологические показатели и критерии опасностей
2.2.1. Негативные последствия влияния опасностей на человека
В течение всей жизни человек находится под непрерывным влиянием
факторов окружающей среды, благоприятных или вредных для здоровья.
Из комплекса воздействующих факторов окружающей среды выделяют природные и антропогенные. Это различие обусловлено особенностями их биологического действия на жизнедеятельность организма.
Большинство антропогенных факторов нежелательны или опасны
в зависимости от величины воздействия. А присутствие природных факторов в окружающей среде, воздействие их на организм человека в оптимальных количествах жизненно необходимы. Это связано с тем, что
природные факторы составляют естественный фон биосферы, обеспечивающий относительное постоянство ее состава и круговорот веществ
в природе, и служат основой функционирования живой материи. В случае действия природных факторов с интенсивностью, превышающей адаптационные возможности организма человека, их можно рассматривать как
действие загрязнителей окружающей среды, которые могут нанести вред
здоровью населения. На рис. 2.3 представлена классификация опасностей по характеру воздействия на человека.
Одно из важнейших условий сохранения и укрепления здоровья людей – поддержание оптимального состояния физической среды обитания.
Под физической средой понимают совокупность факторов, оказывающих на организм энергетическое воздействие (механическое, термическое, электрическое, электромагнитное, радиационное и др.).
К природным относятся погодные и климатогеографические факторы: температура, влажность, скорость движения воздуха, атмосферное
давление, атмосферное электричество, солнечная радиация и др. Погодные факторы имеют значение в эпидемиологии распространения инфек40
Рис. 2.3. Классификация опасностей по характеру воздействия на человека
ционных заболеваний, воздействуют на тепловой обмен и физиологическое состояние человека. В соответствии с ритмичностью природных явлений происходят ритмические изменения биологических процессов —
биоритмы (суточные, лунные, сезонные). Если режим дня человека согласован с циклами внешних условий, то это способствует жизнедеятельности и работоспособности, и наоборот. Перемещение человека в новые
климатические условия вызывает необходимость акклиматизации. Неблагоприятное действие природных физических факторов усиливается при
стихийных бедствиях.
К антропогенным физическим факторам относят механические, термические воздействия и воздействия других видов энергии.
Механические воздействия создаются движущимися машинами
и механизмами, передвигающимися материалами, заготовками, изделиями, незащищенными подвижными элементами оборудования. Они могут
привести к травме и к смерти. Неблагоприятные термические воздействия
приводят к нарушению терморегуляции, перегреву и тепловому удару.
Многие производственные процессы сопровождаются шумом и вибрацией, длительное воздействие которых ведет к тугоухости, шумовой болезни, виброболезни, нарушениям в сердечнососудистой системе. Электрический ток, электрические и магнитные поля могут привести к травмам
и заболеваниям, к замыканиям, взрывам и пожарам. Ультрафиолетовые,
инфракрасные, лазерные излучения приводят к нарушениям здоровья,
41
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
снижению работоспособности. Ионизирующие излучения вызывают лучевую болезнь.
Химические факторы — это различные химические вещества, входящие в состав воздуха, воды, пыли, пищи, а также загрязнители (сбросы
и выбросы предприятий). Природные факторы, поступающие с продуктами питания, водой, воздухом, имеют важное значение для жизнедеятельности человека. К ним относятся белки, витамины, аминокислоты,
углеводы, микроэлементы и др. Возможно природное загрязнение окружающей среды при извержении вулканов, действии гейзеров, при ураганах, смерчах. Неблагоприятный эффект от действия факторов окружающей среды усиливают алкоголь, наркотики и табакокурение. Такой же
эффект может вызвать и неправильный прием лекарственных препаратов. Наибольшую опасность из химических антропогенных факторов
представляет химическое оружие, основу которого составляют боевые
отравляющие вещества.
Биологические факторы могут встречаться во всех средах — в воде,
воздухе, почве, продуктах питания, на производстве, в быту. Их источником являются предприятия пищевой, фармацевтической промышленности, сельскохозяйственные предприятия и животноводческие комплексы,
очистные сооружения. Биологическое загрязнение включает патогенные
бактерии и продукты их жизнедеятельности, биологические средства защиты растений.
В атмосферном воздухе находится много природных факторов, вызывающих аллергические реакции у человека: частицы плесени, пыльца
цветов, волокна растений. В воде — фитопланктон и продукты гниения
растений, загрязняющие водоемы. Кроме указанных природных факторов следует отметить насекомых-вредителей лесного и сельского хозяйства (саранча, колорадский жук, шелкопряды и т. п.), насекомых-переносчиков инфекционных заболеваний человека и животных (комары, клещи,
блохи, вши), патогенные микроорганизмы, вызывающие распространение инфекций (бактерии, вирусы, риккетсии, грибки).
Психофизиологические факторы — это физические и нервнопсихические перегрузки. Физические перегрузки различают статические
и динамические. Нервно-психические перегрузки подразделяют на умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность
труда и эмоциональные перегрузки (стресс).
Среди психофизиологических факторов, влияющих на безопасность
деятельности, выделяют устойчиво и временно повышающие индивидуальную подверженность опасности.
Из факторов, устойчиво повышающих подверженность опасности,
выделяют:
– особенности темперамента;
– функциональные изменения в организме;
– дефекты органов чувств;
– неудовлетворенность данным видом деятельности;
– профессиональную непригодность.
Неудобная рабочая поза, неблагоприятный темп труда, чрезмерные
физические усилия, умственные и нервно-психические перегрузки приводят к повышенному нервному и физическому утомлению, которое ослабляет психику, снижает чувствительность органов зрения и слуха, ухудшает координацию движений, снижает быстроту и точность ориентации,
бдительность и внимание, нарушает восприятие происходящего. Все это
создает предпосылки или является причиной несчастных случаев или расстройств здоровья.
42
43
2.2.2. Заболеваемость и травматизм
Структура и уровень заболеваемости являются важнейшими составляющими комплексной оценки здоровья населения. Однако изучение заболеваемости, несмотря на видимую простоту, представляет собой весьма сложный процесс, поскольку дефиниция заболеваемости значительно
труднее, чем дефиниция, например, смертности, хотя бы с той точки зрения, что болезнь — явление динамичное, а не статичное. Смерть — явление однозначное, точно очерченное, и случаи смерти легко подсчитать.
Болезнь же, напротив, — меняющееся состояние, подверженное большим
колебаниям: от весьма незначительных отклонений от нормы, не препятствующих порой нормальной деятельности человека, вплоть до временной или стойкой нетрудоспособности.
По определению Всемирной организации здравоохранения, заболевание — это любое субъективное или объективное отклонение от нормального физиологического состояния организма. Таким образом, понятие «заболевание» шире, чем понятие «болезнь».
Исходя из предложенной классификации заболеваемости (рис. 2.4),
а также приведенных выше суждений, можно предложить следующую
трактовку основных понятий.
Исчерпанная (истинная) заболеваемость — общая заболеваемость
по обращаемости, дополненная случаями заболеваний, выявленных при
медицинских осмотрах, и данными по причинам смерти.
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Рис. 2.4. Классификация заболеваемости
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
44
Общая заболеваемость по обращаемости (распространенность,
болезненность) — совокупность первичных в данном году случаев обращений населения за медицинской помощью по поводу заболеваний, выявленных как в данном, так и в предыдущие годы.
Первичная заболеваемость (по обращаемости) — совокупность
новых, нигде ранее не учтенных и впервые в данном году зарегистрированных при обращении населения за медицинской помощью случаев заболеваний.
Накопленная заболеваемость (по обращаемости) — все случаи
первичных заболеваний, зарегистрированные в течение ряда лет при обращении за медицинской помощью.
Частота заболеваний, выявленных дополнительно при медицинских
осмотрах, — все случаи заболеваний, выявленных дополнительно при
проведении медицинских осмотров, но не зарегистрированных в данном
году при обращении населения за медицинской помощью.
Частота заболеваний, выявленных дополнительно при анализе причин смерти, — все случаи заболеваний, установленные при судебномедицинском или патологоанатомическом исследовании.
Особую категорию заболеваний составляют профессиональные заболевания. Профессиональным заболеванием называется заболевание,
которое развивается в результате воздействия на работающего специфических для данной работы вредных производственных факторов и вне
контакта с ними возникнуть не может. Частным случаем профессионального заболевания является профессиональное отравление. Профессиональные отравления бывают острыми и хроническими. Профзаболевание обычно возникает в результате более или менее длительного периода работы
в неблагоприятных условиях, поэтому в отличие от травмы точно установить момент возникновения заболевания нельзя.
Кроме профессиональных на производстве сейчас выделяют группу так называемых производственно-обусловленных заболеваний. К ним
относят болезни, которые не отличаются от обычных болезней, однако
неблагоприятные условия труда способствуют возникновению некоторых
из них и ухудшают их течение. Например, у лиц, выполняющих физическую работу в плохих условиях, чаще возникают такие заболевания, как
радикулит, варикозное расширение вен, язвенная болезнь желудка и т. п.
Если же работа требует большого нервно-психического напряжения, то
чаще возникают всевозможные неврозы и болезни сердечно-сосудистой
системы.
Основными статистическими показателями учета профессиональной заболеваемости являются коэффициент частоты заболеваемости, ко45
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
эффициент текучести заболеваний, коэффициент нетрудоспособности на
100 чел.
Коэффициент частоты заболеваемости на 100 рабочих можно рассчитать по формуле
Далее рассчитывают динамику уровней заболеваемости по отношению к предыдущему году. Если полученная величина превышает 100 %,
например 127 %, то заболеваемость выше на 27 %; если менее 100 %,
например 98 %, то заболеваемость снизилась на 2 %.
Для углубления анализа и выявления прямых связей с плохими
условиями труда рассчитывают коэффициенты нетрудоспособности по
наиболее распространенным заболеваниям и по структурным подразделениям предприятия (цехам, участкам).
В Российской Федерации в 2010 г. было зарегистрировано 11 277
случаев профессиональных заболеваний и отравлений, из них 2568 у женщин. Острые профессиональные отравления составили 116 случаев,
а хронические — 185, что значительно больше по сравнению с 2001 годом.
Показатель профессиональной заболеваемости составил 2,23 на
10 000 работников. При этом на хронические профзаболевания и отравления приходилось 98,4 % от общего числа профзаболеваний и отравлений,
что приводит к ограничению профессиональной трудоспособности и ее
утрате.
В структуре хронических профессиональных заболеваний преобладали заболевания, связанные с воздействием физических факторов, —
37,51 % (в 2006 г. — 37,66 %), заболевания, вызванные воздействием промышленных аэрозолей, — 27,26 % (31,62 %), заболевания, связанные
с физическими перегрузками и перенапряжением отдельных органов
и систем, — 17,85 % (16,01 %), заболевания (интоксикации), вызванные
воздействием химических факторов, — 7,8 % (5,62 %), заболевания, вызванные биологическим фактором, — 6,65 % (6,44 %). Также из общей
массы заболеваний обращают на себя внимание нейросенсорная тугоухость — 18,7 % (16,9 %) и вибрационная болезнь — 15,7 % (17,3 %).
Ранжирование отдельных отраслей экономики по показателям профессиональной заболеваемости за 2006–2010 гг. (на 10 000 работающих)
приведено ниже (табл. 2.3).
В субъектах Российской Федерации в 2010 году наиболее высокие
показатели профессиональной заболеваемости были зарегистрированы
в Кемеровской области — 20,24, Ростовской — 8,07, Республике Коми —
7,88, Чукотском автономном округе — 6,95, Свердловской области — 4,99,
Челябинской — 4,42, Сахалинской области и Приморском крае — 3,96.
Обстоятельствами и условиями возникновения хронических профзаболеваний в 2010 году послужили: несовершенство технологических
процессов (в 42,5 % случаев), конструктивные недостатки средств труда
(30,61 %), несовершенство рабочих мест (5,19 %), несовершенство сантехустановок (4,04 %), неприменение средств индивидуальной защиты
(СИЗ) (2,23 %), отсутствие СИЗ (1,96 %), несовершенство СИЗ (1,60 %),
нарушение правил техники безопасности (0,81 %).
Возникновение острых профзаболеваний (отравлений) было в основном обусловлено нарушением правил техники безопасности (23,03 %),
несовершенством технологических процессов (15,73 %), профессиональным контактом с инфекционным агентом (10,11 %), отступлениями от
технологического регламента (8,99 %), авариями (8,99 %), неприменением СИЗ (6,74 %).
Среди профессиональных отравлений преобладали отравления следующими веществами: марганцем в сварочном аэрозоле, оксидом углерода, ртутью, фтористыми соединениями, свинцом и его неорганическими соединениями, хлором, аммиаком.
Травматизм является одной из важнейших медико-социальных проблем современности не только для России, но и для большинства стран
мира. На протяжении всего XX века актуальность проблемы травматизма
росла, причем особое беспокойство вызывает не просто рост травматизма, а то обстоятельство, что отмечается рост травматизма со смертель-
46
47
К ч.з =
N
Чр
⋅ 100 ,
(2.10)
где N — количество случаев заболеваемости; Чр — число рабочих предприятия.
Коэффициент текучести заболеваний (дней нетрудоспособности на
1 случай) рассчитывается как
К т.з =
Т нт
⋅100 ,
N
(2.11)
где Тнт — число дней нетрудоспособности.
Коэффициент нетрудоспособности на 100 чел.
К нт =
Т нт
Чр
⋅ 100 .
(2.12)
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Таблица 2.3
Ранжирование отдельных отраслей экономики по показателям
профессиональной заболеваемости за 2006–2010 годы
(на 10 000 работающих)
РанОтрасли
говое
место
1
Угольная промышленность
2
Энергетическое машиностроение
3
Цветная металлургия
4
Тяжелое машиностроение
5
Черная металлургия
6
Строительно-дорожное машиностроение
7
Станкостроительная и инструментальная промышленность
8
Общее машиностроение
9
Тракторное и сельскохозяйственное машиностроение
10 Автомобильная промышленность
11 Транспортное машиностроение
12 Нефтехимическая промышленность
13 Электротехническая промышленность
14 Химическая промышленность
15 Нефтяное машиностроение
16 Химическое машиностроение
17 Нефтедобывающая промышленность
18 Газовая промышленность
19 Нефтеперерабатывающая
промышленность
20 Электроэнергетика
Показатель по Российской Федерации
Год
2006
2007
2008
2009
2010
29,83
10,72
29,41
10,79
91,76
11,55
42,44
11,79
42,15
18,18
8,79
7,17
8,52
8,75
8,23
13,27
6,70
10,31
8,86
16,57
8,65
9,57
13,45
15,30
8,38
34,21
13,87
11,27
11,05
9,98
4,54
5,80
4,50
5,86
8,89
2,90
5,78
2,57
5,89
0,19
10,51
2,38
6,69
6,76
5,97
5,12
4,89
7,64
4,60
4,74
7,51
7,21
8,80
8,20
3,34
2,19
3,15
2,81
2,22
3,14
2,88
2,43
2,99
2,82
2,67
2,66
3,15
2,42
2,69
2,40
3,83
2,71
7,24
3,04
2,75
3,00
2,99
2,30
5,01
0,67
1,96
2,45
1,72
1,72
1,56
0,12
0,91
0,19
0,91
2,75
1,69
0,24
1,09
1,15
1,09
0,87
1,85
0,79
1,77
0,89
1,81
0,87
2,24
1,07
2,23
48
ным исходом, с переходом на инвалидность, с временной утратой трудоспособности, т. е. утяжеление исходов травм. Сегодня в экономически
развитых странах мира травмы занимают третье место среди причин смерти населения, причем травмы чаще уносят жизни людей наиболее молодого, трудоспособного возраста.
Ситуация с травматизмом в России крайне напряженная. Ежегодно
в стране регистрируется более 12 млн случаев травм и отравлений, из них
травмы составляют 93 %, отравления — 1 %, другие несчастные случаи —
6 %. В 2010 г. погибли: 39 341 человек от автотранспортных травм, 33 979 —
от случайных отравлений алкоголем, 15 866 — от случайных утоплений,
56568 — от самоубийств, 40 532 — от убийств. По уровню первичной
заболеваемости взрослого населения травматизм занимает второе место
(после болезней органов дыхания). Значительную роль играет травматизм
и в заболеваемости с временной утратой трудоспособности — по среднему числу дней нетрудоспособности ему принадлежит второе место
(15–16 дней на 100 работающих), а по числу случаев на 100 работающих —
третье место (10–11 случаев на 100 работающих). Особенностью травматизма является не только его широкое распространение, но и тяжелые
исходы. В 2010 году удельный вес травматизма в структуре смертности
населения России был на втором месте (14,0 %) и даже превышал удельный вес смертности от новообразований. Последствия травм, отравлений
и других внешних воздействий в структуре первичной инвалидности занимают третье место (6,5 %).
Травмой называют нарушение анатомической целостности или
физиологических функций тканей или органов человека, вызванное внезапным внешним воздействием.
Изучением воздействия на тело человека повреждающих факторов
внешней среды и оказанием пострадавшим медицинской помощи занимается специальная медицинская дисциплина — травматология. Если
следовать строгому академическому определению понятия «травматология», то к ее вéдению следует отнести последствия таких экзогенных воздействий, как внешние воздействия механического происхождения (железнодорожный состав, пуля, снаряд, движущийся автомобиль и т. д.),
внешние физические воздействия (высокая или низкая температура, повышенное или пониженное атмосферное давление, природное или техническое электричество, звуковые и ударные волны, всякого рода излучения — лазерное, сверхвысокочастотное, сверхнизкочастотное, ионизирующее и т. д.), внешние химические воздействия (кислоты, щелочи,
разнообразные отравляющие вещества). Последняя группа факторов характеризуется весьма своеобразным механизмом взаимодействия с чело49
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
веком и чрезвычайно специфическими последствиями, в силу чего воздействия химических факторов и оказание помощи изучаются самостоятельной медицинской дисциплиной — токсикологией. Кроме того, выделяют внешние психические воздействия, которые вызывают реактивные
психозы, являющиеся следствием тяжелых нервных потрясений, либо могут
приводить к обострениям хронически протекающих заболеваний — гипертоническим кризам, геморрагическим или ишемическим инсультам и т. п.
В результате экзогенного воздействия формируется повреждение.
Повреждением называется нарушение анатомической целостности или
физиологической функции органов, тканей или систем организма в результате воздействия факторов внешней среды. Существуют различные
классификации повреждений (по исходу, степени вреда, характеру экзогенного воздействия и т. д.). В повседневной практике некоторые повреждения встречаются редко, другие у некоторых групп людей или при определенных условиях — часто. Повторение однородных повреждений
у людей, находящихся в сходных условиях труда или быта, называется
травматизмом. В зависимости от условий возникновения сходных повреждений принято выделять следующие виды травматизма.
1. Транспортный травматизм объединяет повреждения, встречающиеся у людей, работающих или пользующихся транспортными средствами. В зависимости от вида транспорта различают автомобильный
травматизм, железнодорожный травматизм, травматизм на воздушном
и водном транспорте. Некоторые авторы в настоящее время предлагают
выделять травматизм трубопроводного транспорта, т. е. повреждения,
возникающие при авариях трубопроводов (продуктопроводы, нефтепроводы, газопроводы и т. п.).
2. Производственный травматизм — совокупность повреждений,
встречающихся у людей в процессе исполнения ими профессиональных
обязанностей. В зависимости от вида производственной деятельности выделяют промышленный травматизм и сельскохозяйственный травматизм.
3. Уличный травматизм объединяет обширную группу повреждений, возникающих у людей на улице, преимущественно это механические повреждения, связанные с падением из положения стоя навзничь,
падением различных предметов с высоты, конфликтными ситуациями.
Иногда могут встречаться поражения физическими факторами — электротравма при обрыве линий электропередачи, ожоги и другие повреждения.
4. Бытовой травматизм — очень разнообразные по своему происхождению повреждения, встречающиеся в бытовых условиях: повреждения, возникающие при проведении домашних работ, ремонте квартир,
пользовании неисправными бытовыми приборами, бытовых конфликтах
и прочих ситуациях.
5. Спортивный травматизм наблюдается у людей, занимающихся
спортом, во время тренировок или спортивных состязаний.
6. Военный травматизм — совокупность повреждений у лиц, находящихся на воинской службе. Различают военный травматизм мирного
времени, т. е. травмы, возникающие во время учебных и тренировочных
занятий военнослужащих, и военный травматизм военного времени —
повреждения во время боевых действий. Группа военного травматизма
объединяет разнообразные по характеру внешнего травмирующего фактора повреждения — огнестрельные, взрывные, химические, радиационные, термические и т. п.
Каждая группа травматизма, несмотря на разнообразие факторов,
вызывающих повреждения, имеет свои особенности, связанные с обстоятельствами происшествия и характером возникающих повреждений. Сталкиваясь с повреждениями в повседневной деятельности, врач обязан
в клиническом или судебно-медицинском диагнозе дать наиболее полную
характеристику повреждения, т. е. классифицировать повреждение. Остановимся более подробно на некоторых видах травматизма.
На производстве травма (несчастный случай) обычно бывает следствием внезапного воздействия на работника какого-либо опасного производственного фактора при выполнении им трудовых обязанностей или
задания руководителя работ. В соответствии с видом воздействия травмы
подразделяют:
– на механические — ушибы, переломы, раны и др.;
– тепловые — ожоги, обморожения, тепловые удары;
– химические — химические ожоги, острое отравление, удушье;
– электрические;
– комбинированные.
Травмы подразделяются на легкие, тяжелые и смертельные. Кроме
того, травмы могут быть групповыми (если травмированы двое и более
работников).
По данным выборочных наблюдений Госкомстата России в 2008 г.
на производстве получили травмы около 128 тыс. человек против 145 тыс.
человек в 2001 г. Уровень травматизма в Российской Федерации составил
4,5 на 1000 работающих (5,0 в 2007 г.).
Тенденция снижения производственного травматизма в 2008 г., как
и в 2007 г., продолжала наблюдаться в следующих отраслях экономики:
строительство, сельское хозяйство, промышленность (рис. 2.5).
Наиболее высокий уровень травматизма в 2008 году был зарегистрирован при добыче угля подземным способом, где он составил 33,2
на 1000 работающих (в целом по угольной промышленности — 20,4),
50
51
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
и в лесозаготовительной промышленности — 19,8. В этих отраслях экономики численность пострадавших на 1000 работающих превысила уровень данного показателя в целом по Российской Федерации в три раза.
Общепринятой классификацией причин производственного травматизма в настоящее время нет, однако большинство авторов выделяют несколько групп.
Технические причины, которые можно охарактеризовать как причины, не зависящие от уровня организации труда на предприятии, а именно:
– несовершенство технологических процессов, конструктивные
недостатки оборудования, приспособлений, инструментов;
– недостаточная механизация тяжелых работ;
– несовершенство ограждений, предохранительных устройств,
средств сигнализации и блокировок;
– прочностные дефекты материалов;
– неизвестные ранее опасные свойства обрабатываемых сред и т. п.
Эти причины иногда называют конструкторскими или инженерными.
Организационные причины, которые целиком зависят от уровня
организации труда на предприятии. К ним, например, относятся:
– недостатки в содержании территории, проездов, проходов;
– нарушения правил эксплуатации оборудования, транспортных
средств, инструмента;
– недостатки в организации рабочих мест, нарушение технологического регламента;
– нарушение правил и норм транспортировки, складирования
и хранения материалов и изделий;
– нарушение норм и правил планово-предупредительного ремонта оборудования, транспортных средств и инструмента;
– недостатки в обучении рабочих безопасным методам труда;
– недостатки в организации групповых работ;
– слабый технический надзор за опасными работами;
– использование машин, механизмов и инструмента не по назначению;
– отсутствие или несовершенство ограждений мест работы;
– отсутствие, неисправность или неприменение средств индивидуальной защиты и т. п.
Санитарно-гигиенические причины:
– повышенное содержание в воздухе рабочих зон вредных веществ;
– недостаточное или нерациональное освещение;
– повышенные уровни шума, вибраций;
– неблагоприятные метеорологические условия;
– наличие различных излучений выше допустимых значений;
– нарушение правил личной гигиены и т. п.
Психофизиологические причины, к которым условно можно отнести
физические и нервно-психические нагрузки работающего. Человек может совершать ошибочные действия из-за утомления, вызванного большими физическими (статическими и динамическими) перегрузками,
умственным перенапряжением, перенапряжением анализаторов (зрительного, слухового, тактильного), монотонностью труда, стрессовыми ситуациями, болезненным состоянием. К травме может привести несоответствие анатомо-физиологических и психических особенностей организма
человека характеру выполняемой работы. В современных сложных технических системах, в конструкциях машин, приборов и систем управления еще недостаточно учитываются физиологические, психофизиологические, психологические и антропометрические особенности и возможности человека.
В табл. 2.4 представлена характерная для России (2010 г.) примерная динамика производственного травматизма в зависимости от причин
несчастного случая.
Целью анализа травматизма является разработка мероприятий по
предупреждению несчастных случаев. Для этого необходимо систематически анализировать и обобщать их причины. Наиболее распростра-
52
53
Рис. 2.5. Динамика производственного травматизма в России
по отраслям экономики
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Таблица 2.4
Динамика производственного травматизма в зависимости
от причин несчастного случая
Причины несчастных случаев
Несовершенство технологического процесса
Неудовлетворительная организация производства работ
Эксплуатация неисправных машин, механизмов, оборудования
Неудовлетворительное содержание и организация рабочих мест
Нарушение дисциплины труда (трудовой, производственной и технологической)
Нахождение пострадавшего в состоянии алкогольного
опьянения и посталкогольной астении (похмелья)
Использование работающего не по специальности
Недостатки в обучении работающих безопасным приемам труда
Неприменение или неправильное применение средств
индивидуальной и коллективной защиты
Конструктивные недостатки, несовершенство и недостаточная надежность машин, механизмов
Другие причины
Процент от общего
числа несчастных
случаев
4,2
22,5
9,4
8,3
16,0
11,0
3,5
5,2
4,8
3,0
12,1
ненными методами анализа травматизма, взаимно дополняющими друг
друга, являются статистический и монографический. В настоящее время
все большее внимание привлекают экономический и эргономический
методы.
Статистический метод основан на анализе статистического материала по травматизму, накопленного за несколько лет на предприятии или
в отрасли.
При рассмотрении итогов работы предприятий по борьбе с травматизмом чаще всего анализируют динамику частоты и тяжести травматизма с течением времени. Коэффициент частоты Kч определяет число несчастных случаев на 1000 работающих за отчетный период и рассчитывается по формуле
Kч =
Нс
Сp
54
⋅ 1000 ,
(2.13)
где Kч — коэффициент частоты несчастных случаев; Нс — число несчастных случаев за отчетный период с потерей трудоспособности свыше трех
дней; Ср — среднесписочное число работающих.
Коэффициент тяжести травматизма Kт показывает среднее количество дней нетрудоспособности, приходящееся на один несчастный случай за отчетный период, и определяется по формуле
Kт =
Дн
Нс
,
(2.14)
где Дн — общее количество дней нетрудоспособности из-за несчастных
случаев; Нс — количество несчастных случаев за отчетный период.
Сравнивая по этим показателям предприятия, можно выявить те из
них, которые требуют особого внимания с точки зрения профилактики
травматизма.
Монографический метод анализа травматизма по существу представляет собой анализ опасных и вредных производственных факторов, свойственных тому или иному участку производства, оборудованию, технологическому процессу. По этому методу углубленно рассматриваются все
обстоятельства несчастного случая, при необходимости проводятся соответствующие исследования и испытания. Полезным является проведение
такого же анализа на аналогичном производстве. Этот метод применим
не только для анализа уже совершившихся несчастных случаев, но и для
выявления потенциальных опасностей на изучаемом участке. Можно его
использовать и для разработки мероприятий по охране труда для вновь
проектируемого производства.
Экономический метод заключается в определении экономического
ущерба от травматизма для того, чтобы выяснить экономическую эффективность затрат на разработку и внедрение мероприятий по охране труда.
Однако этот метод не позволяет выявить причины травматизма и поэтому
является дополнительным.
Эргономический метод основан на комплексном изучении системы
«человек — машина (техника) — производственная среда». Известно, что
каждому виду трудовой деятельности должны соответствовать определенные физиологические, психофизиологические и психологические (личностные) качества человека, а также антропометрические данные. Только при
комплексном соответствии указанных свойств человека особенностям конкретной трудовой деятельности возможна эффективная и безопасная работа. Нарушение соответствия может привести к несчастному случаю.
55
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
2.2.3. Негативные последствия воздействия опасностей
на природу
происходит значительное увеличение концентрации двуокиси углерода
(СО2). За последнее столетие концентрация СО2 повысилась примерно на
15 %. При сохранении современных тенденций к середине XXI века этот
показатель может удвоиться. Парниковый эффект может привести к этому
периоду к повышению среднегодовых температур на планете на 1–4 °С.
Такие температурные сдвиги приведут к таянию льдов, повышению уровня
Мирового океана примерно на 2 м. Не вдаваясь в детали возможных климатических изменений (их реальные контуры весьма условны), можно
определенно сказать лишь одно: вряд ли следует сомневаться в реальности
существенных изменений традиционных условий существования живых
организмов, включая и человека.
В первой половине XX века был выдвинут тезис о превращении человечества в силу «планетарного масштаба» (В. И. Вернадский). Позднее,
в конце 1960-х — начале 1970-х годов, было сформулировано представление о глобальных проблемах, затрагивающих все человечество и требующих для своего разрешения объединения усилий мирового сообщества. Экологическая проблематика, наряду с проблемами войны и мира,
демографии, энергетики, продовольствия и др., составила стержневой
элемент системы современной глобалистики.
Избежав в 1980-х годах атомной катастрофы, современная цивилизация эволюционным путем «вползла» в кризисную социально-экологическую ситуацию. Мировая статистика свидетельствует: в процессе расширения производственно-хозяйственной и социокультурной деятельности — и это становится очевидным особенно в конце 1990-х годов —
усиливаются опасные тенденции деградационных изменений естественной среды обитания человека. Выделим некоторые «болевые точки» этого процесса.
Парниковый эффект
Схема парникового эффекта приведена на рис. 2.6. В результате расширения производственно-хозяйственной деятельности в атмосфере
Озоновые дыры
Выброс в атмосферу различных газообразных веществ, включая галогеносодержащие соединения, ведет к уменьшению озонового слоя(рис. 2.7). Озон защищает
биологические объекты, в том числе и человека, от жестких солнечных излучений. Расширение «озоновых дыр» приводит к тому, что
биологические существа оказываются под воздействием рентгеновского излучения, отрицательно воздействующего на здоровье.
Рис. 2.7. Озоновая дыра
Кислотные дожди
Это — следствие сжигания органического топлива. Образуемые химические соединения трансформируются в атмосфере путем серии каталитических и фотохимических реакций и, переместившись на значительные расстояния от места выброса, выпадают на землю в виде либо осадков, либо газов или пыли (рис. 2.8). В результате повышается степень
кислотности водоемов, что сугубо отрицательно сказывается на условиях
существования традиционных видов флоры и фауны, ухудшает экосистему.
Рис. 2.6. Схема парникового эффекта
56
57
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
тий, бытовые отходы, сбрасывается ежегодно свыше 10 млн т нефти
и нефтепродуктов.
Деградация земельных ресурсов
Рис. 2.8. Схема образования кислотных дождей
Исчезновение лесов
Загрязнение окружающей среды и интенсивная вырубка, особенно
в развивающихся странах, ведут к интенсивному сокращению площадей
мировых лесов, преимущественно в тропических регионах. Соотношение лесовосстановления и лесосведения 1:10, т. е. лишь одно дерево выращивается взамен десяти вырубленных. Именно с биологическим функционированием мировых лесных массивов, наряду с Мировым океаном,
связана выработка кислорода. Сокращение мировых лесов оборачивается эрозией почвы, деградацией водных бассейнов и т. п.
Дефицит воды
Подавляющее большинство стран сталкиваются с серьезными водоресурсными проблемами. Подчеркнем: речь идет не столько о нехватке
воды вообще, сколько о дефиците чистой пресной воды. Ежегодно в водоемы попадает значительное количество неочищенных сточных вод,
а потребление воды на производственно-хозяйственные цели увеличивается. При этом более 80 % ее используется в сельском хозяйстве. Однако
эффективность использования воды довольно низка: около 60 % воды
теряется или используется нерационально. Ухудшается качество подземных вод (токсические вещества и др.). Внутренние водоемы (озера, реки
и т. п.) теряют свое биологическое значение. Интенсивно загрязняется
и Мировой океан — в него попадают сбросы промышленных предприя58
Большая часть мирового земельного фонда уже пущена в сельскохозяйственное обращение. При этом все большие площади, подвергаясь
эрозии, выводятся с оборота. По оценкам, ежегодно теряется до 15 млн га
плодородных земель для аграрного использования. Если сохранятся современные тенденции, то к началу следующего столетия более трети обрабатываемых ныне земель будут утрачены для сельскохозяйственного
назначения. На каждого человека в мире приходится до 0,27 га обрабатываемых угодий. Эта цифра имеет тенденцию к уменьшению: за счет строительства населенных пунктов, промышленных предприятий, новых элементов инфраструктуры и т. п.
Опустынивание
Это — процесс деградации земли в засушливых и сухих районах,
преимущественно Южного полушария, в результате нерациональной производственно-хозяйственной деятельности, а также природноклиматиче-ских изменений.
Последствия опустынивания испытывает на себе около 1/6 части населения мира. Общая площадь опасной зоны — 1/4 всего
земельного массива планеты
(рис. 2.9). Особенные страдания
падают на долю населения раз- Рис. 2.9. Основные очаги опустынивания
в мире
вивающихся стран.
Биологическое разнообразие
Изменения мировой экосистемы крайне отрицательно сказываются
на состоянии животного и растительного мира планеты. Деградация и даже
исчезновение традиционных видов растений и пород животных не имеют прецедента в истории: скорость исчезновения видов в среднем в 5 тыс.
раз превышает естественные эволюционные процессы. Исчезает до 15 тыс.
разновидностей (преимущественно простейших) организмов. Сохране59
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
ние современных тенденций грозит потерей в первой половине XXI века
до 1/4 существующих ныне биологических разновидностей. Уменьшение
биологического разнообразия естественных экосистем является симптомом уменьшения степени их устойчивости.
2.3. Социально-экономические критерии опасностей
которого затраты на снижение риска начинают превышать получаемые
выгоды. Капиталовложения в обеспечение безопасности, которые выходят за эти рамки, приведут к получению результатов, которые могут быть
оплачены только тогда, когда общество сознательно идет на нарушение
принципа эффективности своей деятельности. Но принятие таких решений относится уже к сфере социальной политики.
2.3.1. Материальный ущерб от опасностей
Анализ затрат
Потери, которые общество несет в связи с последствиями воздействия опасностей на человека и природу, весьма велики. Это происходит
из-за дефицита необходимых средств для их предотвращения, поэтому
необходимо точно определить сферы приложения инвестиций с тем, чтобы они принесли максимально возможную отдачу. Так, простой калькуляцией потерь, связанных с профессиональной заболеваемостью, этого
добиться невозможно. Здесь может оказаться полезной точная экономическая оценка при условии тщательной ее разработки и осуществления.
Выводы, полученные в ходе такой оценки, хотя и не будут лишены недостатков, однако смогут послужить основанием для выбора сфер, требующих первоочередных капиталовложений. Экономическая оценка не может и не должна играть решающую роль при выборе инвестиционных
решений. Такие решения появятся в результате взаимодействия экономических, политических и социальных величин.
Цель проведения экономического анализа в сфере противодействия
опасностям — облегчить определение такого объема капиталовложений
в обеспечение безопасности человека, который даст конкретные результаты. Капиталовложения могут считаться результативными, если затраты
на дополнительные меры (маргинальная стоимость) по обеспечению безопасности будут равняться полученным выгодам (максимальное улучшение здоровья и повышение благосостояния рабочих, явившееся следствием снижения риска). Экономические аспекты являются ключевыми
для принятия решений на всех уровнях: в цеху, компании, отрасли промышленности и обществе в целом. Неразумно стремиться к устранению
всех факторов риска, характеризующих жизнедеятельность человека.
Факторы риска должны быть устранены там, где это является экономически выгодным. Некоторые факторы риска имеют крайне малое распространение, устранение других требует огромных затрат, и с их существованием следует смириться, а когда они наносят ущерб благосостоянию
работников, это нужно рассматривать как неприятное, но рациональное
явление. Имеется оптимальный уровень риска для здоровья, за границей
Наиболее полным с точки зрения экономической оценки является
анализ производственного травматизма и профессиональной заболеваемости. Анализ затрат включает в себя идентификацию, измерение и оценку
последствий несчастных случаев на производстве и ухудшения состояния здоровья работников. Такой анализ дает представление о масштабах
проблемы, но не предоставляет тем, кто обладает правом принятия решений, информации о том, действия каких руководящих и контролирующих
инстанций могут оказаться наиболее эффективными для ее решения.
Хороший пример такого типа анализа — проведенное в Британии
изучение затрат, связанных с несчастными случаями на рабочих местах
и развитием профессиональных заболеваний (табл. 2.5).
В 2010 г. на рабочих местах было зафиксировано 1,6 миллиона несчастных случаев и 2,2 миллиона людей перенесли болезни, вызванные
или осложненные условиями их труда. В результате этого 20 тысяч человек вынуждены были оставить работу и 30 миллионов рабочих дней было
потеряно. Выплаты пострадавшим и их семьям составили приблизительно 5,2 миллиарда фунтов стерлингов. Потери предпринимателей составили от 4,4 до 9,4 миллиардов фунтов стерлингов. Потери общества
в целом составили от 10,9 до 16,3 миллиардов фунтов.
Авторы британского анализа отметили, что несмотря на то, что количество зарегистрированных несчастных случаев и профессиональных
заболеваний уменьшилось, вызванные ими затраты стали выше.
Затраты оказались выше, потому что органами социального обеспечения были применены пересмотренные методы оценки затрат и использовались более надежные источники информации. Центральный информационный компонент в этом виде определения затрат — эпидемиология
несчастных случаев на рабочих местах и профессиональных заболеваний. Как и во всех других сферах, требующих выполнения анализа затрат,
которые несет общество, претензии вызывает точность измерения масштабов явления. Некоторые несчастные случаи не фиксируются. Связь
между заболеванием и характером выполняемой работы может быть оче-
60
61
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
видна в одних случаях (например, в случаях болезней, вызываемых асбестом), но сомнительна в других (например, заболевания сердца и производственные факторы риска). Таким образом, трудно определить общее
количество случаев, в которых проблемы со здоровьем вызваны выполняемой работой.
ный случай на работе становится причиной болей, не отпускающих человека до конца жизни? Можно идентифицировать случаи, которые связаны с материальным ущербом, в некоторых из них этот ущерб можно измерить, но часто затраты, которые можно измерить и даже классифицировать, не поддаются оценке.
Прежде чем тратить большие силы на калькуляцию связанных с работой проблем со здоровьем человека, важно осознать цели и значение
точности ее проведения. Калькуляция несчастных случаев и профессиональных заболеваний не дает тем, кто должен принимать решения, информации относительно инвестиций в предотвращение таких событий,
поскольку не сообщает менеджерам ничего о затратах и выгодах от выполнения немного большего или немного меньшего объема мероприятий
по предотвращению несчастных случаев. Потери от случаев ухудшения
здоровья в связи с выполняемой работой могут дать представление об
убытках отдельных лиц (пострадавшего человека, его семьи и предпринимателя) и убытках общества в целом. Такая работа не дает информации, необходимой для организации профилактических работ. Информация, позволяющая правильно осуществить выбор конкретных их видов,
может быть получена только в результате экономической оценки.
Таблица 2.5
Ущерб, наносимый экономике Великобритании производственными
травмами и профессиональными заболеваниями
Ущерб частным
лицам и их семьям
Ущерб семейному млн
бюджету:
фунт
травмы
376
профзаболевания 579
Падение благосостояния:
травмы
профзаболевания
Итого
Компенсация
от работодателя
Итого
1,907
2,398
5,260
Ущерб обществу
в целом
СверхпроизводстПадение производмлн фунт
млн фунт
венные затраты:
ства:
травмы
336
травмы
1,365
профзаболевания 230
профзаболевания 1,908
Последствия несчаПоследствия несчастных случаев:
стных случаев:
травмы
15–140
травмы
15–140
профзаболевания 2,2–6,5
профзаболевания 2,2–6,5
страхование
505
страхование
430
Медицинское обслуживание:
травмы
58–244
заболевания
58–219
Административные
Административные
расходы / реабилирасходы:
тация:
травмы
58–69
травмы
132–143
профзаболевания 79–212
профзаболевания 163–296
без травм
307–712
без травм
382–787
Падение благососПадение благосостояния:
тояния:
выплата страховок 750
травмы
1,907
профзаболевания
2,398
Итого
4,432–
Итого
10,968–
9,453
16,336
Ущерб работодателям
650
4,610
Даже в случаях, когда связь между заболеванием и характером труда удается установить, калькуляция также затруднена. Если стрессовая
ситуация на работе ведет к развитию алкоголизма и увольнению с работы, как оценить последствия этих событий для семьи пострадавшего?
Какое материальное выражение можно найти для ситуации, когда несчаст62
Принципы экономической оценки
Имеются четыре типа экономической оценки: анализ минимизации
затрат, анализ затрат и результатов, анализ эффективности затрат и анализ
полезности затрат. Характеристики этих подходов отражены в табл. 2.6.
Таблица 2.6
Типы экономической оценки опасностей
м
Тип экономической оценки
Анализ минимизации затрат
Анализ затрат
и результатов
Анализ эффективности затрат
Анализ полезности затрат
Оценка произведенного продукта
Идентичен
Все, что вытекает из возможности выбора
Единая общая переменная,
полученная при переменных
пределах
Результат конкурирующих
методик, достигаемый на
различных уровнях
63
Мера измерения
—
Денежные единицы
Общепринятые единицы измерения (например, жизнь,
годы и т. д.)
«Год жизни здорового человека» или «Год жизни инвалида»
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
При анализе минимизации затрат полагают, что результат на выходе
идентичен в каждом из сравниваемых вариантов. Таким образом, можно
рассмотреть, например, два комплекса мер по снижению канцерогенного
воздействия некоего технологического процесса. В то время как технические и другие данные показывают, что применение обоих дает одинаковые результаты в плане снижения уровня воздействия и заболеваемости раком, с помощью этого метода можно определить, какой из двух вариантов является более дешевым.
Очевидно, что предположение об идентичности результатов применения различных средств является слишком категоричным и в большинстве случаев вряд ли соответствует действительности; например, применение разных способов обеспечения безопасности по-разному скажется
на продолжительности и уровне жизни работников. В таком случае следует воспользоваться другим методом оценки.
Наиболее претенциозным из названных методов является анализ
затрат и результатов. Его применение требует от аналитика распознания,
измерения и оценки затрат и результатов, связанных с применением различных средств предотвращения вредных последствий, в обычном денежном выражении. Оценка затрат при осуществлении таких капиталовложений может быть делом довольно трудным. Однако эта задача уступает по сложности задаче денежной оценки результатов от осуществления
таких капиталовложений: В какую сумму можно оценить предотвращенную травму или спасение жизни? В связи с вышеизложенным данный
метод не находит широкого применения тогда, когда речь идет о травматизме на рабочем месте и охране труда.
Более ограниченная форма экономической оценки — анализ эффективности затрат — широко используется в области охраны здоровья. Этот
метод был разработан в вооруженных силах США, где аналитиками использовался известный критерий «количества жертв», на основе которого производился выбор самого дешевого способа достижения заданного
количества жертв в стане врага (то есть определялись размеры относительных затрат на постановку заградительного артиллерийского огня,
проведения напалмовых бомбардировок, организацию наступления пехоты, танкового наступления и других «инвестиций», необходимых для
достижения заданного уровня поражения сил противника).
Таким образом, при реализации этого метода проводится несложное, привязанное к определенному сектору производства, измерение результатов, и с его помощью можно подсчитать затраты, требующиеся для
достижения различной степени снижения количества несчастных случаев и смертности на производстве.
Ограниченность этого метода анализа состоит в том, что критерии
оценки результата не являются универсальными, то есть критерий, использованный в одной сфере (например, для оценки снижения вредного
воздействия асбеста), не может быть применен в другой (например, при
рассмотрении снижения количества травм, вызванных воздействием электричеством, в энергетической промышленности). Этот метод может создать основу для принятия решения в определенной области, но не даст
оценочную информацию для сравнения затрат и результатов капиталовложений в связи с различными вариантами мер по предотвращению вредных воздействий.
Метод анализа полезности затрат был разработан с целью преодоления этой проблемы путем использования универсальных критериев
оценки результата, типа «год жизни здорового человека» или «год жизни
инвалида». Приемы этого метода могут быть использованы для определения соотношения затрат и результатов при применении различных стратегий, и такая информация может послужить основанием для более всестороннего сравнения рассматриваемых мер.
Использование методов экономической оценки в здравоохранении
стало уже привычным, хотя их применение в сфере ноксологии пока ограничено. Такие методы, если учесть проблематичность проведения измерения и оценки затрат и результатов, являются полезными, если не сказать существенными, в качестве информационной основы решения о том,
на осуществление каких профилактических мер необходимо направить
капиталовложения. Удивительно, что они используются слишком редко,
вследствие чего сферы осуществления капиталовложений определяются
«как бог на душу положит», а не на основании тщательных расчетов
в рамках согласованной аналитической системы.
64
65
Практика экономической оценки
Как и во всех других отраслях научных исследований, имеется расхождение между теоретическими принципами экономической оценки
и осуществлением выработанных в ходе нее решений на практике. Таким
образом, при использовании материалов исследований экономических
аспектов несчастных случаев и болезней на производстве к их результатам следует отнестись с осторожностью. Критерии, в соответствии с которыми можно судить о достоверности экономической оценки, давно определены.
В экономической оценке существует ряд областей, в которых практика не лишена недостатков. Например, нет единого мнения относитель-
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
но методов и результатов лечения болей в пояснице, которые являются
причиной наибольших потерь для общества, связанных с выполняемой
работой. Традиционным способом лечения является постельный режим,
но в настоящее время предпочтение отдается физической активности
и движению, способным снять напряжение мышцы, вызывающее боль.
Любая экономическая оценка должна основываться на медицинских данных, а они зачастую бывают ненадежными. Таким образом, без внимательной оценки накопленных знаний об эффективности моделирование
экономических результатов альтернативных средств может быть необъективным и сбивающим с толку тех, кто принимает решения, как это обычно происходит в здравоохранении.
Количество примеров высококачественной экономической оценки
инвестиций, направленных на снижение травматизма и заболеваемости
на рабочем месте, невелико. Как и в здравоохранении вообще, имеющиеся исследования часто не могут похвастаться высоким качеством. Здесь
надо проявлять осторожность. Экономическая оценка играет важную роль,
но недостатки ее проведения в настоящее время таковы, что те, кто решит
ими воспользоваться, должны критически подойти к полученной на их
основе информации, прежде чем потратить свои скудные ресурсы.
щения людей и прогноза их поведения из-за трудозатрат на проведение
социологических опросов, что не позволяет оперативно решать текущие
задачи, особенно межрегионального плана.
Перечисленные проблемы делают чрезвычайно актуальным изучение статистики событий, которые по своей природе отражают ощущение
людьми благополучия или неблагоприятности жизненной ситуации и проявляются в его поведенческих реакциях. Поступки или события не являются простым отражением жизненных условий, они совершаются в результате преломления ситуации через систему ценностей самого человека, которая включает общечеловеческие, корпоративные (государственные,
классовые, этнические, семейные и др.) и личностные ценности. Условия, которые кажутся крайне благоприятными для людей с одной системой взглядов, могут быть абсолютно нетерпимы для других.
Поэтому оптимальным средством решения поставленной задачи
представляется оценка поддающегося учету набора поведенческих и демографических реакций общества, среди которых имеются такие, которые испытывают существенное влияние либо объективных социальноэкономических процессов (например, реакция на условия труда), либо,
наоборот, личностных или узкокорпоративных ценностей (определяющих,
например, уровень рождаемости). Алгебраическое отношение частоты
негативных реакций к частоте позитивных реакций населения (увольнения/поступления на работу, эмиграция/иммиграция между регионами,
разводы/браки, смертность/рождаемость) позволяет объективно сопоставлять условия жизни в разных регионах.
2.3.2. Социально-демографические критерии оценки опасностей
Принципы оценки неблагополучия и опасности
Социум в силу исторических причин изучен очень слабо. Часто совершенно неизвестно, что воспринимается людьми как существенный
жизненный дискомфорт или опасность, а с чем жители того или иного
региона согласны смириться. Разные люди оценивают одни и те же условия совершенно по-разному — что для одних хорошо, для других нетерпимо или опасно. Даже низкая бытовая обустроенность жилой среды,
физически влияющая на заболеваемость и смертность населения, не всегда определяет уровень недовольства людей своей жизнью. Это свидетельствует о том, что оценка благосостояния народа не может базироваться
только на анализе условий его существования. Отсюда, например, разная
оценка последствий одних и тех же процессов даже специалистами. Необходимы объективные индикаторы, непосредственно отражающие ощущения и настроения людей.
В социологии для выводов о поведении населения широко используют опросы общественного мнения, в ходе которых люди высказываются о своей жизни. Этот подход сейчас непригоден для оценки самоощу-
Первой оценкой, которую можно сконструировать на основе сочетания негативных и позитивных поведенческих реакций, является характеристика условий труда. Выводить общую оценку условий труда из традиционных показателей запыленности, зашумленности, освещенности
и т. д. дело бессмысленное, если не безнадежное. Столь комплексный
и многоплановый (включая, например, взаимоотношения с руководством)
показатель не может быть представлен в виде суммы элементарных воздействий, как бы точно их не оценивали. С другой стороны, кто, как не
сам работник, лучше всего знает и чувствует весь комплекс условий труда, в том числе уровень оплаты, морально-психологический климат и даже
престижность своей работы, выражая свое недовольство имеющимися
условиями в статистике приемов-увольнений.
66
67
Поведенческие и демографические реакции на неблагополучие
и опасности
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Интегральная оценка неблагополучия условий труда охватывает не
только самостоятельные поведенческие реакции населения, вызванные
неудовлетворенностью условиями труда, но и принудительное увольнение, значение которого как стрессового фактора очевидно.
Исследованиями установлено, что высокая неудовлетворенность
условиями труда в промышленности проявляется практически на всей
территории Европейской части страны, юга Сибири, приморских районов Дальнего Востока, причем большинство из них — аграрные, где городское население сосредоточено в малых городах.
Значительную часть работающих в промышленности горожан здесь
составляют недавние переселенцы из окрестных сел и деревень. В отличие от мигрантов, уезжавших в развитые центры или на Север за заработками, эта группа населения отличается меньшей склонностью к жизненным авантюрам и рискам. В частности, это проявляется в пониженной
вероятности смерти от неестественных причин (травм, отравлений,
убийств). Этот контингент чувствительнее других к жизненным неурядицам, связанным со сменой работы.
Относительно благополучна ситуация в сырьевых (в первую очередь нефтегазовых), перерабатывающих и отдельных промышленно развитых регионах, имеющих наукоемкие производства. Население этих регионов сформировано активными мигрантами со всей России, которые
отличаются повышенной частотой заболевания язвой желудка, определенно связанной с нервными нагрузками. В этих регионах воздействие трудовых неурядиц кризисного периода на здоровье окажется минимальным.
Оценка преобладания оттока в характеристике общей текучести трудового потенциала вплотную смыкается с оценкой преобладания миграционного оттока населения над въездом мигрантов в каждый регион —
если первая обобщенно отражает степень неудовлетворенности условиями труда, то превышение миграционного оттока из региона над миграционным притоком, безусловно, свидетельствует о недовольстве людей условиями жизни уже на уровне регионов.
В России можно выделить три крупных центра миграционного неблагополучия:
– северо-восток страны, где в эти годы происходят массовые сокращения и резкое ухудшение условий жизни (ситуация на Чукотке усугубляется низким жизненным потенциалом некоренного населения);
– ряд регионов Северного Кавказа, где сказывается влияние вооруженных конфликтов как на территории России, так и у ее границ;
– сельскохозяйственные области южной России — региона, являющегося основным поставщиком активного населения для страны.
Медицинские последствия активного оттока населения с СевероВостока и Северного Кавказа имеют одно общее свойство — повышенную вероятность вывоза в центральную Россию туберкулеза, смертность
от которого наиболее характерна для населения именно этих регионов.
Помимо неблагополучия, отражаемого соотношением миграционных процессов, те же регионы, в том числе Северный Кавказ и Черноземье,
характеризуются также неблагополучием демографической ситуации —
высоким соотношением смертность/рождаемость и тенденцией к росту
этого показателя в последние годы.
Наконец, последний учитываемый фактор — соотношение разводов и браков. Этот фактор, по-видимому, наиболее надежно указывает на
самоощущение молодежи.
Возрастная структура населения играет активную роль во всех общественных процессах и, конечно, в демографических также. Но, кроме
того, она оказывает активное влияние на величину всех демографических
показателей. Так, при молодой возрастной структуре, т. е. при относительно высокой процентной доле молодежи в составе населения, если
прочие условия равны, в населении будет наблюдаться высокий уровень
брачности и рождаемости и низкий уровень смертности (поскольку, вполне
естественно, молодые люди реже болеют и еще реже умирают). В свою
очередь, и демографические процессы оказывают сильное влияние на
возрастную структуру населения. Так, снижение рождаемости имеет среди своих последствий и так называемое демографическое старение населения, т. е. увеличение в составе населения его пожилой части. Таким
образом, возрастная структура населения находится в тесном взаимодействии со всеми демографическими процессами. Одним из важных следствий такого взаимодействия является то, что возрастная структура накапливает в себе и хранит запас демографической инерции, потенциал
роста населения, в силу которого движение населения (с положительным
либо отрицательным зарядом) продолжается долгое время после того, как
движущие силы этого движения уже иссякли или изменили свое направление на противоположное. Поэтому влияние возрастной структуры всегда учитывается при анализе динамики демографических процессов
и с помощью специальных методов, которые мы будем в дальнейшем
рассматривать, вычленяется из совместного действия множества факторов, воздействующих на показатели.
68
69
2.3.3. Демографическая пирамида как отражение влияния
различных видов опасностей на общество
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Возрастная структура описывается с помощью группировок и относительных показателей. К этому надо добавить, что возрастная структура
обычно рассматривается в сочетании с половой структурой, поэтому обычно речь идет о половозрастной структуре населения (или возрастнополовой). Чаще всего выделяются возрастные группы однолетние или пятилетние, но в зависимости от целей анализа возможны и другие группировки.
При однолетней группировке в одну группу объединяются люди
одного года возраста или одного года рождения (далее мы увидим, что
эти группировки не совпадают или, точнее говоря, не всегда совпадают).
Распределение людей по однолетним возрастным группам открывает наилучшие возможности для анализа состояния и изменений возрастной
структуры. Поэтому в большинстве случаев высококвалифицированные
специалисты-демографы предпочитают работать именно с однолетней
возрастной структурой.
Однако данные о возрастной структуре в однолетней группировке
подвержены деформирующему влиянию такого явления, как возрастная
аккумуляция. При переписях населения, которые являются основным
источником данных о возрастной структуре, возраст записывается со слов
опрашиваемых, без привлечения каких-либо документов. Многие люди
не придают большого значения точности указания своего возраста,
а в прошлом многие люди и не знали своего точного возраста, поэтому
указывали его при переписи населения приближенно, с округлением.
В странах христианской культуры округление возраста обычно делалось
(и в значительно меньшей степени, но делается и сейчас) на цифры, оканчивающиеся на 0 и 5. В других культурах популярными могли быть цифры 8, 12 и др.
Возрастная аккумуляция искажает данные о возрастной структуре
таким образом, что численность возрастных групп, оканчивающихся
на 0 и 5, оказывается значительно выше, чем численность соседних возрастных групп. За счет возрастной аккумуляции в возрастной структуре
образуются выступы и впадины, которых на самом деле не существует
(или, во всяком случае, они могут быть совсем иными по величине).
В результате демографические показатели, рассчитываемые на основе искаженных данных о возрастной структуре, также искажаются, дают неверное представление о тех явлениях, которые они призваны отражать.
Поэтому демографы, во-первых, борются с возрастной аккумуляцией уже на стадии сбора информации о возрастной структуре населения.
Как уже говорилось в предыдущей главе, уменьшению возрастной аккумуляции способствовал переход к указанию респондентами даты рожде-
ния вместо числа исполнившихся лет. В отличие от числа исполнившихся
лет, которое непрерывно меняется (округление возраста является как бы
способом его «приостановки» на некоторое время), дата рождения неизменна, и ее легче запомнить (хотя и ее некоторые люди умудряются «округлить»).
Во-вторых, демографам при работе с данными переписей населения о возрастной структуре в однолетней группировке и расчетах на их
основе различных демографических показателей приходится прилагать
немало усилий, чтобы различными, иногда довольно сложными методами выровнять искусственные выступы и впадины на возрастной структуре, стараясь при этом сохранить ее действительную конфигурацию.
Возрастная аккумуляция находится в обратной зависимости от общей культуры людей. Поэтому в прошлом, скажем, в нашей стране в первой половине ХХ века, возрастная аккумуляция была сильнее выражена
у женского населения, чем у мужского, у сельского населения — больше,
чем у городского. В США в то же время возрастная аккумуляция проявлялась в большей степени у небелого населения, чем у белого, и т. д.
Рост грамотности и уровня образования населения по мере индустриального и социального развития имел среди своих положительных изменений и постепенное исчезновение, или, во всяком случае, уменьшение до ничтожного минимума возрастной аккумуляции.
Пятилетние возрастные группировки более широко используются
как в демографии, так и за ее пределами. В этом случае в одну группу
объединяются люди пяти смежных лет возраста (или иначе: пять однолетних возрастных групп). Пятилетняя группировка дает более компактное представление возрастной структуры населения, и в то же время
в пятилетних группах возрастная аккумуляция в значительной мере автоматически сглаживается, и в экономически развитых странах, где возрастная аккумуляция ныне невелика, она в пятилетних возрастных группах
фактически становится неощутимой.
Стандартная возрастная группировка, принятая во всех демографических документах и расчетах Организации Объединенных Наций, выглядит таким образом: 0 лет, 1–4 года (или иногда однолетняя группировка 1, 2, 3, 4 года), затем в интервале от 5 до 85 лет следуют пятилетние
возрастные группы 5–9, 10–14, …, 80–84 года и завершает этот ряд так
называемый открытый интервал 85 лет и старше (в самых старших возрастах мелкие группировки используют только геронтологи, специалисты
по изучению старости). Стандартной возрастной группировки, принятой
демографами ООН, следует придерживаться в обязательном порядке не
только демографам, но и всем обществоведам с тем, чтобы результаты
70
71
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
всех исследований, в которых используются данные, дифференцированные по возрасту людей, могли бы сочетаться между собой.
Для анализа возрастной, точнее половозрастной, структуры населения широко используется один из графических методов, называемый половозрастной пирамидой. Половозрастная пирамида представляет собой двустороннюю полосовую диаграмму, построенную в обычной системе координат. По оси ординат в произвольном масштабе отображается
шкала возрастных групп, по оси абсцисс — численности населения определенного возраста. Численность мужского населения откладывается слева
от оси ординат, численность женского — справа. Каждая возрастная группа
отображается в виде горизонтальной полосы, площадь которой пропорциональна численности населения соответствующего возраста. Обычно
ось ординат раздваивается для того, чтобы удобнее было внутри между
двумя осевыми линиями изобразить шкалу возрастов (наподобие градусника). Для удобства анализа пирамиды полезно по обеим сторонам слева
и справа от нее изобразить еще две оси, на которых показать календарные
годы на протяжении целого столетия. Тогда очень зримо можно соотнести выступы и впадины на возрастной структуре с теми историческими
событиями, которые и вызывали эти деформации возрастной структуры.
Возрастные пирамиды строятся либо в однолетних возрастных группировках, либо в пятилетних. Предпочтительнее, конечно же, однолетние пирамиды, они гораздо выразительнее и информативнее пятилетних
(но с учетом возрастной аккумуляции).
Возрастные пирамиды строятся либо по абсолютным, либо по относительным данным о численности возрастных групп. Абсолютные данные представляют собой просто арифметическое количество людей в составе каждой возрастной группы. Возрастные пирамиды, построенные
по абсолютным данным, имеют тот серьезный недостаток, что они несопоставимы, если численности населений, которые отражаются этими пирамидами, существенно различаются между собой. Надо помнить, что
в пирамиде самое главное — ее конфигурация, а не размеры. Поэтому
предпочтительнее строить возрастные пирамиды по относительным данным. В этом случае любая численность населения принимается за одну
неизменную величину, скажем 100, 1000 или 10 000 (последнее наиболее
предпочтительно), и численность каждой половозрастной группы делится на общую численность населения и умножается на указанный выше множитель в виде единицы с несколькими нулями. Тогда мы получаем пирамиды, сопоставимые для любых населений, независимо от их величины.
Следует еще заметить, что с помощью метода половозрастных пирамид можно наглядно показывать не только структуру населения по полу
и возрасту, но и другие структуры населения, а также структуры социальных явлений и процессов. Так, в демографии используются пирамиды, показывающие структуру населения по полу, возрасту и брачному
состоянию, в миграциологии пирамиды показывают структуру мигрантов по полу, возрасту и национальности.
Половозрастная пирамида похожа на настоящие пирамиды, так как
с увеличением возраста численность людей в возрастных группах уменьшается и полоски делаются короче. Возрастная пирамида идеального населения, в котором рождаемость и смертность оставались бы неизменными на протяжении длительного времени, имела бы вид почти равнобедренного треугольника с прямолинейными боковыми сторонами (но все
же с некоторым перекосом вправо, т. е. в сторону женской «половины»).
Однако этого не происходит, потому что и число родившихся, и число
умерших колеблется во времени, иногда очень резко. Резкое падение рождаемости (точнее — числа родившихся, это не одно и то же) образует на
возрастной структуре (а графически — на возрастной пирамиде) соответствующую впадину, которая будет тем глубже, чем значительнее будет
сокращение числа рождений. И эта впадина никогда не выровняется, она
будет зиять на протяжении ста лет, пока все родившиеся в годы, на которые пришлась эта впадина, не умрут (миграцию мы здесь не учитываем).
Напротив, резкое повышение рождаемости образует на пирамиде выступ,
который тем больше, чем больше будет повышение рождаемости (числа
родившихся). Чередование подъемов и падений рождаемости в результате каких-либо социальных катаклизмов вызывает так называемые «демографические волны» на возрастной структуре (пирамиде), повторяющиеся с лагом в 20–30 лет (когда родившиеся в период одной волны — спада
или подъема — становятся родителями и их дети создают собой новые
волны, которые постепенно затухают на протяжении почти 100 лет).
Возрастная структура играет активную роль не только в демографических, но во всех социальных процессах. С возрастом связана психология, эмоциональность, в какой-то степени — разум человека. В обществе
с высокой рождаемостью и, соответственно, с высокой долей молодежи
много энтузиазма, горячих порывов и безрассудства. Мятежи и революции чаще происходят в обществах с молодой возрастной структурой, т. е.
там, где высок удельный вес молодежи в обществе. Напротив, стареющие
общества, с высоким удельным весом пожилых и стариков, подвержены
догматизму и застою, но в этих обществах и больше мудрости и им редко
угрожают революции.
Как уже говорилось, возрастная структура тесно взаимодействует
с характеристиками воспроизводства населения. Различают три типа такого взаимодействия (рис. 2.10):
72
73
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Примитивный тип
Стационарный тип
Регрессивный тип
Рис. 2.10. Типы возрастной структуры, соответствующие
режиму воспроизводства населения
1. Тип воспроизводства населения, характеризуемый высокими рождаемостью и смертностью. Возрастная пирамида такого населения имеет
широкое основание (которое образует высокая доля детей в населении)
и узкий шпилеобразный верх (малая доля доживающих до преклонного
возраста). Боковые стороны такой пирамиды имеют вид вогнутых парабол. Такой тип воспроизводства населения можно назвать «примитивным» (по многим параметрам, и не только демографическим, такое наименование ему вполне подходит). В далеком прошлом все народы имели
такой тип воспроизводства населения. А некоторые имеют его и сегодня.
В нашей стране примитивный тип воспроизводства сохранялся вплоть до
второй мировой войны.
2. Промышленное и социальное развитие общества имеет среди своих результатов также и снижение уровней смертности и рождаемости. Рост
численности населения замедляется и в конце концов прекращается. Возрастная структура принимает форму колокола. Такой тип можно назвать
неподвижным, или стационарным. Ученые спорят о том, может ли существовать данный тип воспроизводства длительное время, или это состояние возможно лишь на короткое время, за которым следует неизбежный
переход к третьему типу воспроизводства.
3. Дальнейшее развитие при определенных условиях приводит
к состоянию, когда снижение смертности замедляется или прекращается
(смертность, увы, не может сокращаться бесконечно), в то время как снижение рождаемости продолжается. Начинается депопуляция, вымирание
населения. Возрастная структура принимает форму погребальной урны.
Население стареет, т. е. в его составе увеличивается доля пожилых людей
и сокращается доля молодежи. Такой тип воспроизводства населения можно назвать регрессивным, или депопуляционным, или деградационным.
Как и половая структура, возрастная структура населения нашей
страны сильно деформирована социальными потрясениями, происхо74
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
дившими неоднократно на протяжении XX века. Первая мировая, Гражданская война, коллективизация, стремительная индустриализация, сопровождавшиеся огромными миграциями населения, Вторая мировая война
и другие известные сотрясения вызывали резкие падения и без того снижавшейся рождаемости, образовывали впадины на возрастной структуре
населения, за которыми следовали компенсационные подъемы.
Сравнение двух возрастных пирамид, разделенных 50-летним сроком времени, на начало 1959 и 2009 г. показывает впечатляющую картину
истории России на протяжении XX века (рис. 2.11, 2.12). На пирамиде
1959 года видны глубокие провалы чисел родившихся в 1916–1918 годах.
(Первая мировая и Гражданская войны), небольшое их увеличение в 1919 году
(пока трудно найти объяснение), затем рост вплоть до 1929 года и резкий
провал в 1930–1935 годы (из-за которого, кстати, прекратились, начиная
с 1930 года, публикации статистических данных о естественном движении населения, а в 1936 году были запрещены аборты). Затем глубочайший провал в 1940–1944 годы, т. е. в годы тяжелейшей войны. Важно обратить внимание на все еще относительно широкое и расширяющееся осВозраст, лет
Мужчины
Женщины
Тысяч человек
Рис. 2.11. Возрастно-половая структура населения России
по переписи 1959 года
75
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
нование пирамиды, которое свидетельствует об относительно высокой
рождаемости в стране. Некоторое расширение основания, надо сказать,
еще не говорит о растущей рождаемости (поскольку и численность населения растет), но можно почти уверенно сказать, что рождаемость
в 1947–1958 годы, во всяком случае, не снижалась.
Следует также сравнить между собой левую (мужскую) и правую
(женскую) части пирамиды. Легко можно заметить численный перевес
женщин, особенно в возрастах старше 30 лет. В отличие от рождаемости,
падение которой проявляет себя на возрастной структуре в виде впадин,
смертность оставляет след на пирамиде лишь в виде диспропорции полов и общей формы ее конфигурации.
Иную картину демографического состояния демонстрирует пирамида начала 2009 года. Провалы, связанные с падением рождаемости
в годы коллективизации и войны, передвинулись к верхушке пирамиды
и несколько выровнялись (поскольку людей, родившихся в те годы, есте-
ственно, стало значительно меньше). Диспропорция полов отчетливо заметна лишь в старших возрастах. Если внимательно приглядеться, можно
заметить численный перевес мужского пола в возрастах моложе 35 лет.
Отчетливо видно сокращение числа рождений в 1960-е годы и их
рост на протяжении 1970–1980-х годов вплоть до 1987 года. А затем —
обвальное сокращение рождаемости 1990-х и начала 2000-х годов. Основание нашей пирамиды сужается, она принимает форму регрессивного
типа воспроизводства населения.
Общей тенденцией изменения возрастной структуры населения всех
стран по мере снижения рождаемости и роста средней продолжительности жизни является неуклонный рост в возрастной структуре доли населения старших возрастов. Этот процесс получил название демографического старения населения (точнее, его возрастной структуры).
Причины демографического старения в недемографической литературе трактуются чаще всего как следствие роста продолжительности
жизни. Нередко журналисты, затрагивающие в той или иной связи процесс старения населения, даже забывают упомянуть про рост средней
продолжительности жизни, а прямо говорят, что рост доли пожилого населения является (якобы) ярким свидетельством социального прогресса
и улучшения условий жизни (рост средней продолжительности жизни
подразумевается). Увы, эти представления чаще всего ошибочны.
Рост средней продолжительности жизни может способствовать старению населения только в том случае, если он происходит в старших
возрастных группах населения, т. е. в возрастах старше 60 лет. Однако в большинстве стран, и в нашей также, рост средней продолжительности жизни на всем протяжении ее эволюции происходил в основном лишь
за счет снижения смертности в младших и средних возрастных группах,
в то время как в старших возрастах смертность снижалась мало, медленнее или вовсе не снизилась за весь XX век. Как раз в нашей стране средняя продолжительность жизни населения в возрасте 60 лет и старше на
протяжении XX века сократилась, а не возросла. И таким образом ее
динамика скорее тормозила демографическое старение населения, чем ускоряла.
Для оценки степени демографической старости населения существует очень простой показатель — удельный вес населения в возрасте 60 лет
и старше (по критериям ООН — 65 лет и старше) во всем населении.
В табл. 3.10 показана его динамика по данным на моменты переписей
населения и на начало 2010 года. Обращает на себя внимание разница
в величинах показателя демографического старения между городским
и сельским населением. Сельское население значительно старше городс-
76
77
Возраст, лет
Мужчины
Женщины
Тысяч человек
Рис. 2.12. Возрастно-половая структура населения России
на 1 января 2009 года
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
кого, вопреки тому, что уровень рождаемости сельского населения выше,
чем городского. И, следовательно, молодежи на селе, казалось бы, должно быть больше, чем в городах. Однако на деле все наоборот. Это результат миграции молодежи из деревни в город.
– обеспечение физического и морального здоровья общества;
– расширение употребления населением экологически чистых продуктов;
– гармонизация условия труда и т. д.
В литературе понятия «качество жизни» и «уровень жизни» нередко
переплетаются и подменяют друг друга, что не вполне корректно. При
этом уровень жизни определяется как показатель, характеризующий количество и качество товаров и услуг, потребляемых в стране.
Говоря о качестве жизни, нередко легко переходят к таким количественным характеристикам уровня жизни, как потребительская корзина.
Данное понятие в современном словаре рыночных терминов означает
набор товаров-представителей в заданных количествах с фиксируемыми
ценами. Определяя уровень жизни, к потребительской корзине добавляют показатели смертности населения, общеобразовательный уровень и т. п.,
решая фактически частные проблемы качества жизни и не давая четкого
определения самому понятию.
Категория качества жизни впервые была введена в научный оборот
в 60-х годах ХХ века в связи с попытками моделирования зарубежными
исследователями траекторий промышленного развития. В 90-е годы проблему защиты прав потребителей и интересов общества все чаще рассматривают с позиций качества жизни, причем включают в это понятие
обеспечение рабочими местами, доход, гарантирующий определенный
уровень благосостояния, определенное качество медицинского обслуживания, основных социальных услуг. Кроме того, качество жизни предполагает возможность для всех членов общества участвовать в принятии
жизненно важных решений и использование возможностей, предоставляемых социальными, экономическими и политическими свободами.
Категория качества становится символом прогресса и выживаемости цивилизации. При этом происходит преодоление традиционных представлений о качестве товара, качестве труда, качестве работы и качестве
продукции, широко используемых в системах управления качеством. Появляются понятия качества человека, качества жизни, качества общественного интеллекта, качества управления, качества систем «человек-техника»,
качества информации.
ООН ежегодно проводит исследования с целью ранжирования стран
мира по индексу «качества жизни». В качестве главных индикаторов используются: ожидаемая продолжительность жизни, уровень образования
и покупательная способность населения.
Американская некоммерческая организация «Комитет по демографическому кризису» проводит исследования качества жизни в 10 круп-
Таблица 2.7
Индекс демографической старости населения России (%)
Годы
1959
1970
1979
1989
2009
Все население
9,0
11,9
13,7
15,3
17,6
Городское население
7,6
10,6
12,2
14,2
16,6
Сельское население
10,5
14,1
17,0
18,4
20,2
В нескольких десятках областей страны удельный вес пожилого населения в сельской местности уже превышает 30 %.
2.3.4. Понятие о качестве жизни
Под качеством жизни в современных концепциях качества за рубежом понимают комплексную характеристику социально-экономических,
политических, культурно-идеологических, экологических факторов и условий существования личности, положения человека в обществе.
Концепция качества жизни — это современное продолжение интеллектуальных поисков, начатых Тейяром де Шарденом и В. И. Бернадским, которые ввели в научный обиход понятие «ноосфера», ставшее ныне
одним из терминов словаря по социально-экономической статистике:
«Ноосфера — сфера разумно организованного взаимодействия общества
и природы. Биосфера превращается в ноосферу при целенаправленной
деятельности человечества путем реализации мер по рациональному природопользованию».
В концепцию качества жизни, принятую в постиндустриальных обществах, включены ограничения на удовлетворение потребностей людей,
обеспечивающие гармоничное развитие ноосферы. К этим ограничениям
относятся:
– охрана окружающей среды;
– забота о безопасности производств и продукции;
– поддержание ресурсного потенциала страны.
В то же время центральными задачами в концепции качества жизни
провозглашаются:
78
79
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
нейших городах мира по 10 показателям: стоимость питания, жилищные
условия, качество жилья, связь, образование, здравоохранение, тишина,
уличное движение, чистота воздуха, общественная безопасность. По данным на 1990 год самыми лучшими для жизни по всем показателям оказались Мельбурн, Монреаль, Сиэтл, Такома, набравшие в сумме 86 баллов
и более. Достаточно высокие оценки получили Москва (64 балла), СанктПетербург (62 балла), Киев (74 балла). Наихудшим было качество жизни
в столице Нигерии Лагосе (19 баллов). Конечно, это были только первые
и пока еще достаточно робкие шаги в общей тенденции становления будущей глобальной системы мониторинга качества жизни.
Качество жизни как система включает в себя качество человека, качество образования, качество культуры, качество среды обитания (экологии), качество социальной, экономической и политической организации
общества.
Здоровье — синтетический индикатор качества. При этом в соответствии с представлением Всемирной организации здравоохранения категория здоровья включает в себя категории физического, психического,
духовного и социального здоровья. Кроме здоровья, интегральными индикаторами выступают: уровень качества среды, качество образования
и его доступность для населения, качество населения — система демографических показателей, качество культуры — культурологические измерители качества жизни (индикаторы доступности для населения — детей, молодежи, зрелого населения, стариков — театра, музыки, кино, живописи, библиотек и др.; особым индикатором качества культуры личности
и качества интеллекта выступает разнообразие «речевого языка» и динамичность чтения).
Существует понятие «социального кругооборота качества»: качество
человека — качество труда — качество производства — качество технологий — качество образования — качество культуры и качество науки —
качество управления — качество социальных и экономических систем —
качество жизни — качество человека. Управление качеством жизни с позиций категории качества жизни интегрирует все виды «управлений качеством» и может рассматриваться как своеобразное управление «социальным кругооборотом качества».
Управление качеством экологии подразумевает управление экологическими рисками. Риск — понятие сложное и неоднозначное. С позиции
качества он есть мера появления нежелательного последствия в результате
принятия решения. Используя понятие меры, можно сказать, что риск есть
мера качества соответствующего решения, проекта, хозяйственного мероприятия, плана, программы и т. п., измеренная в определенной шкале.
Одновременно риск есть понятие управленческое. Оно связано
с надежностью и в более широком плане — с качеством управления, выступая мерой несоблюдения определенной «нормы управления», потери
эффективности, появления нежелательных последствий.
Экологический риск — сложная категория, отражающая уровень
опасности появления нежелательных экологических последствий в результате внедрения того или иного проекта и реализации определенного хозяйственного мероприятия. Н. Ф. Раймерс определяет экологический риск
как возможность появления неустранимых «экологических запретов»:
развитие парникового эффекта, разрушение озонового слоя, кислотные
осадки, радиоактивное загрязнение, недопустимая концентрация тяжелых
металлов.
В литературе предлагается понятие «оценки экологического риска»
(ОЭР), под которым понимается система экологических требований, представленных в параметрической и вербальной форме, используемых при
оценке экологического риска. Поскольку с самого начала экологический
риск рассматривается как синтетический показатель экологического качества, постольку ОЭР является важнейшим направлением экологической квалиметрии.
Важнейшим моментом в оценке экологического риска и в управлении экологическим риском является формализация ситуации, в зависимости от которой осуществляется дифференциация требований к исходным данным, объему проводимых исследований и испытаний. Среди направлений такой формализации предлагается введение экологической
категории района. Экологическая категория района является комплексной характеристикой экологического качества района, отражающей классификационную характеристику состояний среды обитания, здоровья населения, природы и естественных экосистем, классификационную характеристику состояний отдельных сред. Ниже приводятся две таблицы,
позволяющие классифицировать состояние качества экологии (табл. 2.8, 2.9).
Пример оценки состояния ряда водных территорий России в природно-экологической шкале представлен в табл. 2.10.
Источником экологического риска могут быть предприятие, технологии, компоненты среды, могущие стать источником аварийных воздействий на предприятие, экологическую систему, не предусмотренную проектом. Источники риска по отношению к хозяйственному объекту могут
быть внешними и внутренними.
80
81
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Классификация экологического качества природы
в природно-экологической шкале
Наименование
состояния
1. Естественное
состояние
2. Равновесное
состояние
3. Кризисное состояние
4. Критическое
состояние
5. Катастрофическое состояние
6. Состояние
коллапса
3. Зона экологического бедствия
4. Зона экологической катастрофы
Таблица 2.8
Характеристика
Наблюдается лишь фоновое антропогенное воздействие. Биомасса максимальна. Биологическая продуктивность максимальна
Скорость восстановительных процессов выше или равна темпу нарушений. Биологическая продуктивность больше естественной. Биомасса начинает снижаться
Антропогенные нарушения превышают по скорости естественно-восстановительные процессы, но сохраняется естественный характер экосистемы. Биомасса снижена. Биологическая продуктивность резко понижена
Обратимая замена прежде существовавших экологических
систем под антропогенным воздействием на менее продуктивные. Биомасса мала и, как правило, снижается
Труднообратимый процесс закрепления малопродуктивных
экосистем. Биомасса и биологическая продуктивность минимальны
Необратимая потеря биологической продуктивности. Биомасса стремится к нулю
Классификация экологического качества природы
в медико-социальной шкале
Наименование
качества
1. Благополучная
ситуация
2. Зона напряженной экологической ситуации
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Таблица 2.9
Характеристика качества
Происходит устойчивый рост продолжительности жизни. Заболеваемость снижается
Территория, где отдельные показатели здоровья населения
достоверно ниже нормы, существующей в аналогичных местах
страны, не подвергающихся выраженному антропогенному
воздействию данного типа. Но это не приводит к заметным и
статистически достоверным изменениям продолжительности
жизни населения и более ранней инвалидности людей
Территория, в пределах которой в результате антропогенного
воздействия невозможно социально-экономическое хозяйствование. Смертность и инвалидность значительно выше,
продолжительность жизни ниже, чем в других регионах
Переход от катастрофического состояния природы к коллапсу. Возникший в результате природных и антропогенных явлений ареал смертельно опасен для постоянной жизни людей
82
Оценка состояния ряда водных территорий России
в природно-экологической шкале
Название водоема
Ладожское озеро
Байкал
Каспийское море
Онежское озеро
Черное море
Азовское море
Баренцево море
Балтийское море
Акватория Тихого
океана
Охотское море
Экосистемы Севера
России
Таблица 2.10
Оценка экологического риска
Кризисное состояние
Равновесное состояние, грозящее перейти в кризисное
Кризисное состояние, угрожающее перейти в критическое
Равновесное состояние с переходом к кризисному
Критическое состояние
Критическое состояние с переходом к катастрофическому
Состояние экосистем моря кризисно-критическое
Равновесное состояние с приближением к кризисному
Равновесное состояние
Равновесное состояние
Равновесное состояние, местами переходящее
в кризисное
Анализ экологического риска включает в себя:
– анализ исходных данных, на основе которых осуществляется
построение модели оценки экологического риска;
– анализ неопределенности;
– анализ достаточности исходных данных;
– оценку достаточности нормативной и методической документации,
по которой осуществлялась оценка воздействия на окружающую среду;
– оценку достоверности анализа нештатных аварийных ситуаций;
– оценку достоверности анализа технологических процессов.
В результате проведения оценки экологического риска можно определить экологическое качество жизни — часть системы качества жизни,
включающую в себя качество среды обитания.
Методика определения качества жизни
В количественную характеристику качества жизни включаются такие ее показатели, как степень удовлетворения потребностей, материальные, энергетические, трудовые и финансовые затраты на удовлетворение
каждого вида из совокупности объективных потребностей.
Говоря о потребностях в контексте качества жизни, по-видимому,
следует вспомнить истину, провозглашенную много столетий назад древнегреческим мыслителем Протагором: «Человек есть мера всех вещей». Мера
83
человека является мерой всего, что происходит в мире. Поэтому, говоря
о совокупности объективных потребностей человека, нужно исходить
из здравого смысла и законов формальной логики.
Совокупность объективных свойств включает:
– материальную (физическую, вещественную) базу для существования человека. В нее входят: состояние окружающей среды, материально-технические условия труда, быт, организация досуга, получение образования, а также используемые товары и услуги, в том числе уровень развития здравоохранения;
– политические условия существования человека, включающие его
правовую и социальную защищенность, предоставляемые конституционные гарантии;
– экономические условия существования человека, включающие
состояние производства, эффективность экономических институтов, состояние энергетических и сырьевых запасов государства;
– нравственную обстановку в обществе;
– возможность творческого самовыражения, самореализации
личности, свободу выбора вида социальной деятельности, жизненной позиции, стиля мышления и поведения, наличие права на собственное мнение.
Список этих свойств не замкнут и может быть расширен.
Для того чтобы осуществить оценку уровня качества жизни в предложенной постановке, следует решить три основные задачи:
– дать описание каждого из показателей, составляющих количественную характеристику качества;
– определить меру сравнения для каждого из показателей количественной характеристики;
– определить обобщенный показатель, отражающий теоретическое понятие, которое характеризуется как уровень качества жизни.
В табл. 2.11 приведены некоторые параметры составляющих количественной характеристики объективных потребностей.
Как видно из табл. 2.11, уровень качества жизни определяется на
основе экспертных оценок и социологических опросов. Полный комплекс таких исследований весьма сложен и не разработан. Отдельные попытки определения уровня жизни опираются на традиционные приоритеты и имеют относительный сопоставительный характер.
В настоящее время по этим параметрам можно проводить оценку
соответствия той или иной характеристики качества жизни установленным нормативам, другими словами, — сертификацию.
84
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Таблица 2.11
Некоторые параметры составляющих количественной характеристики объективных потребностей
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
85
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 2. Показатели и критерии опасностей
Известно, что для проведения сертификации необходимо наличие
по крайней мере четырех компонентов:
– стандартов на показатели свойств продукции и методы испытаний;
– организаций, аккредитованных на право проведения испытаний;
– органов, уполномоченных принимать решения по результатам
испытаний или оценок в рамках признанной системы и по утвержденным
процедурам;
– органов надзора за правильностью проведения сертификационных работ.
Поскольку качество жизни — многофакторное понятие, для его оценки важно учесть все составляющие. В качестве одной из формул, учитывающих все показатели, можно привести следующую:
n
Qж =
∑ (Qi ) max
m
i =1
L
∑ (Q j ) min + ∑ (Qk ) min
,
(2.15)
k 1
=j 1 =
где (Qi ) max — относительный текущий показатель количественной характеристики первого рода (комплексные показатели, например индекс развития человеческого потенциала ИРЧП); n — число показателей по характеристикам первого рода; (Q j ) min — относительный текущий показатель количественной характеристики второго рода (одиночные показатели,
например доля лиц, имеющих высшее образование); m — число показателей второго рода; (Qk ) min — текущая величина относительного отклонения от нормы стандарта показателя качества составляющей количественной характеристики второго рода, %; L — число показателей качества,
ограниченных нормами стандартов.
Êàê âèäí î èç ôî ðì óëû, äëÿ Qж именно вторая составляющая суммы
в знаменателе оказывает наиболее сильное влияние на обобщенный показатель с тенденцией его увеличения. Наличие нормы, определяемой стандартом, позволяет перейти от относительного параметра к величине его
относительного отклонения, которая имеет более значительный отрицательный градиент.
86
87
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
Как известно, любое явление природы возникает от действия одного или ограниченного числа факторов. При этом каждый фактор в процессе своего проявления взаимодействует с другими факторами окружающей среды, вызывая вторичные процессы. Например, действие температурного фактора может вызвать процесс горения. Горению могут
сопутствовать вторичные процессы: движение воздуха, световое излучение, обрушения зданий и др.
Многие явления в среде обитания опасны или вредны для человека.
К таковым относятся землетрясения, сели, пожары, извержения вулканов,
повышение солнечной активности и некоторые другие. Степень неблагоприятного воздействия явления на человека зависит от интенсивности
проявления задействованных в нем факторов. Так, слабый ветер не оказывает неблагоприятного воздействия на человека, при определенных
условиях он необходим для создания комфортных условий. Сильный ветер поднимает пыль, вредит посевам, затрудняет движение транспорта
и тем самым становится вредным и опасным явлением. С увеличением
силы ветра его опасные и вредные последствия усугубляются.
Под особо опасными явлениями будем понимать неблагоприятно
воздействующие на человека явления большой мощности и достаточной
частоты. Из этого определения следует, что особо опасным может быть
только явление, могущее привести к травме или заболеванию человека.
Большая мощность особо опасного явления определяет большой масштаб его проявления в пространстве и большие разрушительные последствия. Мощность такого явления достаточна для одновременного воздействия на многих людей и для разрушения объектов на больших площадях. При этом особо опасное явление не должно принадлежать к числу
особо редких, чтобы не потерять своей значимости. Например, явление
столкновения планеты Земля с кометой отвечает двум первым условиям
приведенного определения: оно, безусловно, неблагоприятно с точки зрения воздействия на человека и обладает большой мощностью. Однако
столкновения с кометами — события очень редкие, а их воздействие на
человека — события второго порядка редкости. В итоге эти явления не
представляют для человека реальной опасности, они не относятся к особо опасным. В то же время землетрясение полностью отвечает определению особо опасного явления: опасно для людей, обладает большой мощностью и происходит не очень редко, особенно в определенных регионах
Земли.
В каждом конкретном случае возникновение опасности в системе
«техносфера — человек — природа» имеет многопричинный характер.
Основная доля причин приходится на неправильные действия людей или
силы природы.
К группе «человеческого фактора» относятся:
– недостатки в профессиональной подготовке и слабые навыки
действий в сложных ситуациях;
– отклонения от нормативных требований в организации и технологии производства;
– технологическая недисциплинированность исполнителей;
– слабый контроль или неисполнительность в проведении регламентных испытаний оборудования и поверки контрольно-измерительной
аппаратуры;
– наличие факторов дискомфорта в работе, вызывающих процессы торможения, утомления, перенапряжения организма человека и т. п.;
– неиспользование необходимых средств индивидуальной защиты и безопасности.
Опасности технического характера обусловлены:
– неисправностью технических средств;
– недостаточной надежностью сложных технических систем;
– несовершенством конструктивного исполнения и недостаточной
эргономичностью рабочих мест;
– отсутствием или неисправностью контрольно-измерительной
аппаратуры и средств сигнализации.
Опасности природного характера формируются при совокупном
воздействии элементов различных геосфер. Отличительной чертой такого вида опасностей является сильная зависимость человека от природы,
по сути, отсутствие возможности ее предотвращать. Зачастую человек
способен лишь уменьшить негативные последствия проявления природных опасностей.
Уровень опасности — степень ее напряженности, которая выражается скоростью возможного наступления угрожающего события, его
количественной и качественной характеристиками. Количественная ха-
88
89
Глава 3. АНАЛИЗ ОПАСНОСТЕЙ
3.1. Таксономия опасностей
3.1.1. Причины возникновения опасностей, место, уровни
и продолжительность их негативного воздействия
на человека и природу
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
рактеристика включает повторяемость угроз за определенный период времени и масштабы их проявления. Качественная оценка состоит в силе
разрушительного воздействия ожидаемого события. Примером оценки
уровня опасности является шкала Рихтера для землетрясений. При возникновении угрозы террористического акта в пределах отдельных территорий (объектов) России устанавливаются специальные уровни террористической опасности: повышенный («синий»), высокий («желтый») и критический («красный»).
Влияние природного и производственного факторов опасности зависит от рода опасности, интенсивности и длительности воздействия вредного фактора, а также обеспокоенности человека данным видом опасности. Воздействие вредного фактора на человека может быть слабым, но
длительным (хроническим), либо сильным, но краткосрочным (острым).
Примеры результатов хронических воздействий — антракоз (почернение легких), асбестоз и сидероз — виды заболеваний легких, вызванных вдыханием угольной пыли, асбестовых волокон и металлической
пыли (железа) соответственно. Кожная сыпь — пример результата острого воздействия.
1. Астрономическая классификация природных опасностей.
Практически все природные особо опасные явления — геогенные, т. е.
являются результатом действия факторов и сил земного происхождения
(землетрясения, обвалы, сели, ураганы и др.). Космогенные особо опасные явления весьма редки, существенной опасности для человека не представляют, поэтому, по существу, не являются особо опасными и здесь не
рассматриваются (это такие явления, как падение метеоритов на Землю,
встреча Земли с кометами и др.).
2. Классификация опасностей по природе возникновения. По своей природе все особо опасные явления, как, впрочем, и остальные явления,
можно разделить на явления механические, химические, электрические,
электромагнитные, термические, радиационные, биологические (рис. 3.1).
3.1.2. Классификации опасностей в среде обитания
Природные опасности
Механические
Землетрясения, сели, наводнения,
ураганы, смерчи
Химические
Крупные аварии на химических
предприятиях
Электрические
Крупные аварии на химических
предприятиях
Радиационные
Аварии на атомных электростанциях
Биологические
Эпидемии инфекционных болезней
Комплексные
Пожары и др.
Все опасные явления в среде обитания можно разделить на два класса: природные и антропогенные. При этом нельзя утверждать, что одни
опаснее других. Природное явление цунами может унести сотни тысяч
человеческих жизней. Но аналогичные людские потери могут возникнуть
при аварии на атомной электростанции. Сопоставимый урон вызывают
сели, ураганы, смерчи и транспортные катастрофы, крупные аварии на
предприятиях. И все же антропогенные опасные явления имеют одно очень
важное свойство — определенная их зависимость от действий человека,
определенная управляемость. Антропогенные опасные явления обычно
рассматриваются как исключения из правил, вызванные теми или иными
ошибками в действиях человека. Но ошибки в принципе всегда можно
избежать. Можно учесть предыдущие случаи, улучшить организацию работ, использовать последние достижения науки и техники, чтобы исключить или свести к минимуму возникновение этих явлений.
При этом природные опасные явления в основном воздействуют на
все сферы жизни человека, они, так сказать, комплексные. Антропогенные опасные явления связаны с определенной деятельностью человека,
с определенным видом производства, т. е. имеют специализированный
характер.
Многие особо опасные явления имеют комплексный характер. Например, пожары по своей природе — химическое явление, однако они
сопровождаются большим выделением тепла. В итоге пожар опасен образованием различных ядовитых газов вследствие протекания химических реакций, а также действием высокой температуры.
90
91
Рис. 3.1. Классификация опасностей в среде обитания
по природе возникновения
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
3. Классификация опасностей по месту действия причин.
По месту действия причин, вызывающих особо опасные явления, последние можно разделить на глубинные, возникающие в недрах Земли (большинство землетрясений, цунами, вулканы), поверхностные, происходящие на поверхности Земли (сели, наводнения, обвалы), и высотные, происходящие над поверхностью Земли (ураганы, смерчи, тайфуны).
Следует, однако, иметь в виду, что особо опасное явление, возникшее в одном месте, обычно проявляется далеко за пределами своего центра, приобретая комплексный характер. Так, причиной цунами являются
подводные землетрясения, однако проявляются они в основном на побережьях.
4. Классификация опасностей по среде воздействия. По среде,
в которой происходят особо опасные явления, последние подразделяются
на земные, водные и атмосферные.
Естественные опасности возникают при стихийных явлениях в биосфере, таких как наводнения, землетрясения, цунами и т. п., а также обусловлены климатическими условиями и рельефом местности. Их особенностью является неожиданность возникновения, хотя некоторые из них
человек научился предсказывать, например ураганы, оползни. Естественные опасности, которые представляют угрозу жизни и здоровью человека, выделяют в природные опасности. Такие опасности, как жара, холод,
туман, естественные электромагнитные поля и излучения, обычно не рассматриваются, так как они не представляют непосредственной угрозы
жизни человеку. Подразделяются на литосферные (горные обвалы, камнепады), гидросферные (водная эрозия, сели, приливы), атмосферные
(ливни, снегопады), космические (солнечная радиация). Общие закономерности таких явлений следующие: чем больше интенсивность, тем реже
такое явление; каждому виду опасности предшествуют определенные
признаки; существует определенная пространственная приуроченность.
Нетерпимость рождает конфликты, которые могут носить разный
характер: от локальных до глобальных (рис. 3.2).
Внутренняя
дестабилизация
Мотивация
Препятствия
реализации
мотивов
Фрустрация
Механизм
защиты
Воздействие
Социально
позитивные
действия
Стабилизация
Асоциальные
действия
Сохранение внутренней
стабильности
Отсутствие
мотивации
Бездействие
Рис. 3.2. Схема реализации толерантного воздействия
на социальном уровне
Толерантность (от лат. tolerantia — терпение, переносимость,
снисходительность) — принятие и правильное понимание мнений,
действий человека, целых групп и культур, направленное на установление
всеобщего мира. При этом толерантность — это устойчивость человека
к физической, интеллектуальной или социальной агрессии, зависящая уже
от индивидуальных, генетически определенных свойств организма
и психологических свойств индивидуума.
Человек часто вступает в конфликты, в которых он может быть прав
или не прав. Но в обоих случаях конфликт заканчивается нанесением интеллектуально-эмоционального ущерба и часто стрессом. Факты свидетельствуют о том, что конфликты играют в жизни людей, народов и стран
гораздо большую роль, чем хотелось бы самим людям: все хотят мира, но
каждый стремится к нему по-своему, в результате этого на основе конкретных предпосылок возникает война.
В идеальном смысле толерантность предполагает отсутствие какого-либо конфликта вообще, достигаемое вследствие личной устойчивости человека перед провоцирующими действиями со стороны «соперника». В действительности лишь немногие люди понимают всю ценность
(и необходимость) такого подхода к жизни. Прежде всего это люди, которые заинтересованы в собственном благополучии, в достижении биологических (здоровье, самосохранение, продление рода), социально-биологических (лидерство в группе, иерархическое лидерство) и особенно социальных (изобилие, добро, красота, истина) целей.
Толерантность проявляется во всех сферах общественной жизни
человека. И в каждой из них она обеспечивает безопасность.
92
93
3.1.3. Опасности толерантного воздействия
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
Возьмем, например, взаимоотношения руководителя и исполнителя
или ученика и преподавателя. При взаимных толерантных отношениях
в обоих случаях увеличится работоспособность, создастся положительный эмоциональный фон, направленный на достижение поставленных
целей, а не на затрату ресурсов на разрешение конфликта. Важно понимать, что простое терпение не приведет к решению внутригруппового
конфликта. Потому-то толерантность предполагает, что человек свободен в своих убеждениях, и признает такое же право за другими, но эти
убеждения не должны служить источником новых конфликтов.
Кроме социального обоснования имеется биологическое подтверждение важной роли толерантности в жизни человеческого организма.
Толерантность связана с одним из важнейших принципов развития
биологических систем — их надежностью.
Существуют врожденные механизмы толерантности (генетические,
морфологические, физиологические) и приобретенные в онтогенезе (морфологические, функциональные и поведенческие).
Развитие стрессовых реакций многостадийно: последовательно сменяют друг друга фазы тревоги, резистентности (устойчивости) и истощения. Фаза рези-стентности наиболее связана с явлениями толерантности.
Приобретаемая организмом резистентность обеспечивает переносимость
стрессора повышенной силы, т. е. возникает толерантное состояние к его
воздействию и наступает приспособление (организм адаптируется). Таким образом, толерантность, с одной стороны, проявляется как генетически зависимая способность организма быть устойчивым к стрессору,
с другой — как основа адаптивности.
Человек способен снизить воздействие на него чрезмерных факторов, тем самым повысив собственную к ним толерантность. Это, с точки
зрения биологических механизмов, — пассивное снижение агрессивности влияния среды за счет адаптационных возможностей организма.
Но возможен путь и биологически активного повышения резистентности, т. е. толерантности к воздействию факторов окружающей среды. При
этом как раз включаются стрессовые механизмы. И они будут эффективны до тех пор, пока генетически определенная норма реакции или адаптивная норма не будут сломлены чрезмерной силой воздействующего
стрессора.
Возможности развития всех структур и функций человеческого организма обусловлены генетически. Потомству от родителей могут передаваться предпосылки общего состояния, здоровья, типа высшей нервной
деятельности, темперамента, характера и поведенческих навыков (привычки). Эти же механизмы обеспечивают способность организма к под-
держанию динамического структурно-функционального равновесия, являющегося основой повышенной жизнеспособности.
Таким образом, толерантность — поведенческое выражение генетически предопределенной соответствующей возрасту структурно-функциональной адаптации. Ее сила и стойкость зависят от генотипа человека.
Набор генов уникален для каждого человека, поэтому все люди различаются по устойчивости к раздражителям, к агрессорам, т. е. различаются адаптивно и по критериям толерантности. Нет одинаково воспринимающих ситуации и одинаково защищающихся людей. Нельзя говорить о постоянном уровне толерантности в какой-либо генетически
связанной группе. С течением времени в изменяющихся условиях толерантность может понижаться или повышаться в зависимости от интенсивности воздействия внешних раздражителей. Можно сказать, что толерантность обеспечивает нормальную жизнедеятельность человека.
Толерантность, возможно, обеспечивает и нормальное развитие следующего поколения. В то же время человек, устойчивый к стрессовому
воздействию, избегает его, сохраняя тем самым основные жизненно важные функции организма.
Когда имеется опасность существованию организма, возникают реакции напряжения — «стресс» с яркой эмоциональной окраской (тревога, ярость, гнев, страх, агрессия, суицидальные попытки и т. д.). Они
характеризуются широко распространенным возбуждением коры больших полушарий головного мозга и всей центральной нервной системы,
вызывающим комплекс вегетативных реакций и эндокринных сдвигов.
Происходит мобилизация всех сил организма для преодоления грозящей опасности.
Связи организма с внешней средой многочисленны и многогранны.
Он постоянно подвергается воздействиям различных по силе и качеству
раздражителей.
Слабые или кратковременно действующие раздражители вызывают
локальные реакции организма, преимущественно воспалительного характера. Значительное по силе и продолжительности действие повреждающего агента (фактора альтерации, стрессора), наряду с характерными для
данного раздражителя эффектами, порождает ряд общих реакций организма, которые стереотипны и, следовательно, не зависят от качественных особенностей раздражителей. Стресс по функциональному характеру — синдром специфический, т. е. развивающийся на самостоятельной
структурно-функциональной основе, но по своему происхождению и спектру распространенности у близких по организации существ (например,
других млекопитающих) неспецифический, т. е. имеющий целый ряд об-
94
95
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
щих признаков, что и обнаружил еще в 1936 году Г. Селье, создавший
теорию стресса.
Если травмирующий стрессор настолько силен, что его кратковременное действие несовместимо с жизнью, то животное погибает в период быстрого перехода от тревожности (I фаза стресса) через резистентность (II фаза стресса) к фазе истощения (III фаза стресса) в первые часы
или дни.
Если же животному или человеку удастся выжить, т. е. ресурсы адаптации, биологической надежности будут достаточны для поддержания
реакций на воздействия факторов внешней среды, то реакция тревоги
непременно сменится второй стадией адаптационного синдрома — стадией резистентности. В тех случаях, когда действие вредного агента продолжается, достигнутая адаптация утрачивается вновь. Организм переходит в третью фазу — стадию истощения. Финалом этой стадии может
стать летальный исход, поскольку стресс выведет параметры гомеостаза
за предельные значения, совместимые с жизнью.
Толерантность изначально шире, чем стресс, который она включает
в себя. Исходя из этого, можно предположить, что изначально существовала одна стратегия выживания, а не две. В. И. Кулинский считает, что
существуют две качественно различающиеся стратегии приспособления
к неблагоприятным условиям: повышение резистентности (сопротивляемость) и увеличение толерантности (переносимости, выносливости).
Чрезвычайная ситуация — это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления,
катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или
повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.
Территория — это совокупность всего земельного, водного, воздушного пространства и составляющих их объектов производственного и социального назначения, а также окружающей природной среды.
Авария — разрушение сооружений или технических устройств, применяемых на производственном объекте, неконтролируемый взрыв или
выброс опасных веществ.
Опасное природное явление — событие природного происхождения, которое по интенсивности, масштабу, продолжительности воздействия может оказать отрицательное действие.
Катастрофа (греч. katastrophē — поворот, поворотный момент дела) —
крупная авария, внезапное бедствие, сопровождающееся гибелью людей,
материальных и природных ценностей, образованием очага поражения.
(К катастрофам относятся: стихийные бедствия, военные конфликты, эпидемии, крупные аварии, при которых возникают гибельные ситуации для
людей.)
Техногенная катастрофа — крупная авария, как правило, с человеческими жертвами.
Стихийные бедствия — это катастрофические природные явления
и процессы (землетрясения, извержения вулканов, наводнения, засухи, ураганы, цунами, сели и пр.), которые могут вызывать человеческие жертвы
и наносить материальный ущерб. Стихийные бедствия часто непредсказуемы по месту, времени и интенсивности проявления. Стихийное бедствие — бедствие, вызываемое действием сил природы, не подчиняющихся
воле, влиянию человека. (Бедствие — большое несчастье.)
Иное бедствие — бедствие, вызванное социальными причинами.
Зона чрезвычайной ситуации — территория, на которой сложилась
чрезвычайная ситуация и нарушены условия жизнедеятельности людей.
Пострадавшие — погибшие или получившие ущерб здоровью.
Размер материального ущерба — размер ущерба окружающей природной среде и материальных потерь.
По характеру источника ЧС делят на следующие группы: техногенные, природные, биолого-социальные, экологические, социальные.
В 2007 г. Правительство России утвердило «Положение о классификации ЧС природного и техногенного характера». Согласно этому положению все ЧС делят по масштабам и тяжести последствий на 6 групп: ЧС
локального характера, ЧС муниципального характера, ЧС межмуниципального характера, ЧС регионального характера, ЧС межрегионального характера, ЧС федерального характера. (До этого ЧС делили на локальные,
местные, территориальные, региональные, федеральные, трансграничные.)
Чрезвычайная ситуация локального характера — это ЧС, в результате которой зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы территории объекта, при этом количество пострадавших составляет не более
10 человек либо размер материального ущерба составляет не более
100 тыс. рублей.
Чрезвычайная ситуация муниципального характера — это ЧС, в результате которой зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы
территории одного поселения или внутригородской территории города
федерального значения, при этом количество пострадавших составляет
96
97
3.1.4. Понятие о чрезвычайных ситуациях
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
не более 50 человек либо размер материального ущерба составляет не
более 5 млн рублей, а также данная чрезвычайная ситуация не может быть
отнесена к чрезвычайной ситуации локального характера.
Чрезвычайная ситуация межмуниципального характера — это ЧС,
в результате которой зона чрезвычайной ситуации затрагивает территорию двух и более поселений, внутригородских территорий города федерального значения или межселенную территорию, при этом количество
пострадавших составляет не более 50 человек либо размер материального ущерба составляет не более 5 млн рублей.
Чрезвычайная ситуация регионального характера — это ЧС, в результате которой зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы территории одного субъекта Российской Федерации, при этом количество
пострадавших составляет свыше 50 человек, но не более 500 человек, либо
размер материального ущерба составляет свыше 5 млн рублей, но не более 500 млн рублей.
Чрезвычайная ситуация межрегионального характера — это ЧС,
в результате которой зона чрезвычайной ситуации затрагивает территорию двух и более субъектов Российской Федерации, при этом количество
пострадавших составляет свыше 50 человек, но не более 500 человек, либо
размер материального ущерба составляет свыше 5 млн рублей, но не более 500 млн рублей.
Чрезвычайная ситуация федерального характера — это ЧС, в результате которой количество пострадавших составляет свыше 500 человек либо
размер материального ущерба составляет свыше 500 млн рублей.
Глава 3. Анализ опасностей
РАСЧЕТ УЩЕРБА (У)
(социальный, материальный, экологический)
для каждого сценария
ПОИСК
ОПАСНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ
Устройства:
– содержащие
опасные вещества;
– создающие опасные воздействия
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ИНИЦИИРУЮЩИХ
СОБЫТИЙ
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ
ИСХОДОВ АВАРИИ
И РАЗРАБОТКА СЦЕНАРИЕВ (взрыв, пожар,
выброс опасных веществ)
Неисправности
оборудования.
Спонтанные реакции.
Ошибки человека.
Отказ системы административного управления.
Внешние события
РАСЧЕТ
РИСКА
R= У⋅Р
для каждого
сценария
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ВЕРОЯТНОСТИ
ВОЗНИКНОВЕНИЯ
АВАРИИ (Р)
для каждого
сценария
Рис. 3.3. Схема оценки опасности объекта
Рассмотрим какой-либо отвлеченный объект и постараемся определить степень его опасности, то есть с какой вероятностью он может стать
источником опасности (создать поражающие факторы) и какой при этом
может быть ущерб (рис. 3.3).
Для начала выделим на объекте опасные элементы, то есть устройства, содержащие опасные вещества, и устройства, создающие экстремальные физические условия (устройства, создающие опасные воздействия).
Устройства, содержащие опасные вещества, характеризуются типом вещества и его количеством. По типу их можно разделить на взрывопожароопасные вещества, вредные химические вещества, радиоактивные вещества. По объему хранящихся веществ объекты можно разделить на
объекты, требующие лицензирования, и объекты, не требующие лицензирования. К экстремальным физическим условиям (опасным воздействиям) относят: высокие и низкие температуры, высокие давления и вакуум,
циклические изменения давления, циклические изменения температуры,
гидравлические удары.
Далее определим, какие события могут привести к возникновению
поражающих факторов. Обычно эти события объединяют в несколько
групп: отклонения технологических параметров, возникновение спонтанных реакций, разгерметизация устройств, неисправности оборудования
и систем обеспечения, ошибки человека, отказ системы административного управления, внешние события. Считается, что человеческими ошибками обусловлены 45 % экстремальных ситуаций на АЭС, 60 % — при
авиакатастрофах, 80 % — при катастрофах на море.
После этого проанализируем, каков возможный исход аварии. Исходами могут быть: выбросы опасных веществ, пожары и взрывы, гидродинамические удары.
Затем определим вероятность реализации каждого из исходов и причиняемый при этом ущерб. Ущерб обычно делят на социальный, материальный и экологический. Потом рассчитывают риск.
98
99
3.2. Оценка опасности объекта
3.2.1. Схема оценки опасности объекта
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
3.2.2. Краткая характеристика поражающих факторов
и поражающих параметров
П=
Основными техногенными опасностями являются взрывы, пожары,
выбросы опасных химических и радиоактивных веществ, прорыв гидротехнических сооружений (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Техногенные опасности и их поражающие факторы
Опасность
Взрывная
Поражающий фактор
Воздушная ударная волна
Разлет осколков
Тепловое излучение пламени
Экстремальный нагрев воздуха
Изменение состава воздуха
Токсические нагрузки (отравление)
Химическое загрязнение сред
и поверхностей
Проникающая радиация
Радиоактивное загрязнение сред
и поверхностей
Волна прорыва
Пожарная
Токсическая
(выбросы ОХВ)
Радиационная
(выбросы РВ)
Гидродинамическая
Взрывная опасность
Взрываться могут конденсированные взрывчатые вещества (ВВ),
газы, пары и аэрозоли. Взрывы характеризуются барическими эффектами, то есть возникновением областей экстремальных давлений. При взрывах возникают два основных поражающих фактора: воздушная ударная
волна и разлет осколков.
Воздушная ударная волна характеризуется тремя поражающими
параметрами:
– избыточным давлением во фронте ударной волны Рф, кПа;
– длительностью фазы сжатия ф, с;
– импульсом фазы сжатия Iф, кПа · с.
Основным поражающим параметром является избыточное давление
во фронте ударной волны. Избыточное давление во фронте ударной волны определяется по формуле Садовского:
2
3
3 G 
3 G 
G


Рф = а1
а
а
+ 2
 + 3  R  ;
R

 R 

3
100
(3.1)
3
G
;
R
Рф = а1П + а2П2 + а3П3,
(3.2)
(3.3)
где а1­–3 – эмпирические коэффициенты, величина которых зависит от вида
взрыва; G – тротиловый эквивалент мощности взрыва, кг; R – расстояние
от эпицентра взрыва до точки измерения избыточного давления ( Рф) во
фронте ударной волны, м; П – параметр, характеризующий мощность (введен для упрощения вида формулы).
Краткая характеристика степеней разрушений зданий:
– зона слабых разрушений ( Рф = 10–20 кПа);
– зона средних разрушений ( Рф = 20–30 кПа);
– зона сильных разрушений ( Рф = 30–50 кПа);
– зона полных разрушений соответствует давлениям Рф > 50 кПа.
Слабое разрушение. Повреждение или разрушение оконных и дверных проемов, легких перегородок. Частичное разрушение или повреждение крыши. Возможны трещины в стенах верхних этажей. Эти разрушения могут быть устранены в порядке ремонта различной сложности
и объема. Ущерб составляет 10–15 % от стоимости здания.
Среднее разрушение. Разрушение крыш, окон, дверей, встроенных
перегородок, трещины в стенах, частичное обрушение чердачных перекрытий и стен верхних этажей. После расчистки и ремонта можно использовать помещения нижних этажей. Полное восстановление возможно при капитальном ремонте здания. Ущерб составляет 30–40 % от стоимости здания.
Сильное разрушение. Разрушение несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, деформация перекрытий нижних этажей. Ремонт
и восстановление затруднительны. Ущерб достигает 50–70 % от стоимости здания, сооружения.
Полное разрушение. Разрушение или обрушение всех или большей части стен, сильная деформация или обрушение перекрытий. Из обломков образуется завал в пределах контура здания и вокруг него. Ущерб
составляет примерно 100 % от стоимости здания, сооружения.
Поражение незащищенных людей может быть непосредственным
и косвенным.
К непосредственному поражению относят травмы, получаемые
в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Избыточное давление приводит к мгновенному ударному обжатию,
которое длится в течение времени ф, постепенно ослабевая. Поток возду101
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
ха, движущийся за фронтом ударной волны, создает давление скоростного напора, которое может перемещать тело в пространстве, приводя к столкновению с преградами и падению.
Косвенные поражения люди могут получить в результате ударов
осколками и обломками зданий, оборудования, обломками деревьев, камнями, осколками разбитых стекол. При этом поражения осколками стеком могут наблюдаться до расстояний, соответствующих избыточным
давлениям Рф = 2–5 кПа (4 кПа) и считающихся безопасными по воздействию ударной волны.
Избыточное давление Рф < 10 кПа считается безопасным для людей вне сооружений.
Зона безопасности для открыто расположенных людей определяется величиной избыточного давления РФ = 10 кПа (0,1 атм).
Различают легкие, средние, тяжелые и смертельные поражения.
Легкие травмы (поражения) имеют место при давлениях
Рф = 20–40 кПа. Наблюдаются ушибы, вывихи, временные функциональные расстройства, понижение слуха, расстройства речи, головная боль.
Выздоровление в течение 7–15 суток.
Травмы средней тяжести возникают при давлениях Рф = 40–60 кПа.
Характеризуются контузией, сотрясением головного мозга. Имеют место
повреждения органов слуха, кровотечения изо рта, носа, ушей, повреждения опорно-двигательного аппарата, разрывы связок, сухожилий, переломы мелких и некоторых крупных костей. Лечение до двух месяцев.
Тяжелые травмы наблюдаются при давлениях Рф = 60–100 кПа.
К ним относятся: общая контузия, потеря сознания, повреждения внутренних органов и внутренние кровоизлияния, сильные кровоизлияния из
носа, рта, ушей, переломы костей. Лечение свыше трех месяцев.
Смертельные поражения имеют место при давлениях Рф > 100 кПа.
Разлет осколков. Осколочные поля создаются летящими осколками
технологического оборудования. Разлет осколков характеризуется такими параметрами, как:
– масса осколка mос, кг;
– скорость разлета осколка vос, м/с.
– тепловое излучение пламени (степени ожогов 1, 2, 3 А — поверхностные ожоги; 3 Б, 4 — глубокие ожоги);
– экстремальный нагрев воздуха (среды);
– изменение состава воздуха (действие ядовитых веществ, выделяющихся при взрывах и пожарах, а также недостаток кислорода).
То есть опасными факторами пожара являются: пламя, высокая температура среды и дым.
Тепловое излучение можно охарактеризовать двумя поражающими
параметрами:
– интенсивностью теплового излучения (плотностью теплового
потока) I q, Вт/м2;
– световым импульсом U, Дж/м2.
Количество теплоты Q — это энергия источника теплового излучения, Дж; ккал.
Тепловой поток W — это количество теплоты, излучаемое через изотермическую поверхность в единицу времени, Дж/с; Вт; ккал/ч;
1 ккал/ч = 1,163 Вт; W = Q / t, кВт.
Плотность теплового потока q — это тепловой поток, отнесенный
к единице изотермической поверхности, Вт/м2 (I q):
Пожарная опасность
К техногенным пожарам относят пожары разлития, огневые шары,
струевые пламена. Пожары характеризуются термическими эффектами
(термической радиацией), т. е. возникновением областей высоких температур. При пожарах возникают три основных поражающих фактора:
102
q
I = W / S = Q / ( · S), кВт/м2.
(3.4)
По плотности определяется мощность.
Световой импульс U — это произведение интенсивности излучения
на время существования светящейся области, Дж/м2:
U = q · c = (Q · c) / (S · c) = Q / S,
где c — время действия источника теплового излучения (время свечения).
Радиус зоны теплового воздействия на людей определяется радиусом зоны с интенсивностью излучения I = 4,2 кВт/м2. При действии излучения такой интенсивности на открытые участки тела люди испытывают
болевые ощущения.
Наиболее корректным представляется решение задачи о поражающем действии тепловой радиации на человека с использованием критериев интегральной величины количества тепла, полученного телом человека за время облучения. В этом случае интегральный показатель Q(t, R)
рассчитывается как произведение плотности теплового потока q на конкретное время облучения. То есть рассчитывается удельная (приведенная
к 1 м2) тепловая энергия, полученная телом человека за время облучения
(это световой импульс U):
103
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
U = Q(t, R) = q(R) · t = q · c.
3. Концентрации: углекислого газа 0,01–6 %; окиси углерода — менее
0,1 %; кислорода — 17–24 % (15–30 %).
4. Показатель ослабления света дымом на единицу длины nд = 2,38.
где Q(t, R) — тепловая энергия приходящаяся на единицу площади тела
человека, кДж/м2; q(R) — плотность падающего теплового потока на
расстоянии R от центра пожара, кВт/м2; t — время облучения человека, с.
При ядерном взрыве (ЯВ) световой импульс вызывает ожоги: 1 степень — 2–4 кал/см2; 2 степень — 4–10 кал/см2; 3 степень — 10–15 кал/см2
(табл. 3.2).
Интегральные критерии поражения человека
тепловым облучением
Степень
ожога
Первая
Вторая
Третья
Четвертая
U ≡ Q,
кДж/м2
100–200
Характер поражения
Покраснение и припухлости кожи. Ожоги быстро заживают
200–400 Образование пузырей, наполненных жидкостью. Требуют
лечения
400–600 Полное разрушение кожного покрова, образование язв. Требуется госпитализация
Более 600 Омертвление кожной клетчатки,
мышц и костей, обугливание.
Обязательная госпитализация
Таблица 3.2
Последствия
Работоспособность
не теряется
Потеря работоспособности. Санитарные потери
Длительная потеря
работоспособности.
Санитарные потери
Возможен летальный
исход. Безвозвратные потери
Токсическая опасность
Выбросы опасных химических веществ создают такие поражающие
факторы, как:
– токсические нагрузки (отравление);
– химическое загрязнение сред и поверхностей.
Токсические нагрузки характеризуются такими параметрами, как:
– концентрация опасного химического вещества в воздухе с, мг/л;
– доза опасного химического вещества D, мг/кг.
Химическое загрязнение сред и поверхностей характеризуются двумя параметрами:
– концентрацией опасного химического вещества в среде с, мг/л;
– плотностью химического заражения поверхности , мг/м2.
Критериями поражения являются:
– при острых отравлениях — токсодозы (LD, ID, PD);
– при хронических поражениях — предельно допустимые концентрации (ПДК, мг/л) и предельно допустимые выбросы (кг/год).
Радиационная опасность
Экстремальный нагрев воздуха характеризуется таким поражающим
параметром, как температура воздуха tв, °С.
Изменение состава воздуха характеризуется несколькими параметрами, это:
– концентрация продуктов горения в воздухе (окись углерода, двуокись углерода);
– концентрация кислорода в воздухе;
– показатель ослабления света дымом.
Риск поражения населения от пожаров не должен быть выше 10–6
в год, т. е. Рв.н 10–6 в год (в — воздействие; н — нормированный риск).
Предельные значения опасных факторов пожара, при которых еще
не происходит поражения:
1. Тепловое излучение — 500 Вт/м2 (интенсивность теплового
излучения I 500 Вт/м2).
2. Температура газа — 70 С (tcp 70 С).
Выбросы радиоактивных веществ создают два поражающих фактора:
– проникающую радиацию;
– радиоактивное загрязнение сред и поверхностей.
Проникающая радиация характеризуется:
– дозой излучения D, Зв;
– мощностью дозы излучения Р, Зв/ч.
Критерием является годовая эффективная доза излучения Е:
– для персонала РОО Еперс = 20 мЗв/год;
– для населения Енасел = 1 мЗв/год.
Радиоактивное загрязнение характеризуется такими параметрами, как:
– плотность радиоактивного загрязнения (поверхностная активность Апов), Бк/м2;
– концентрация радиоактивного загрязнения с (объемная активность
Аоб), Бк/м3.
104
105
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
Гидротехническая опасность
В результате прорыва гидротехнических сооружений создается волна прорыва. Волна прорыва является поражающим фактором и характеризуется следующими параметрами:
– скоростью движения фронта волны прорыва Nф, м/с (основной
параметр);
– энергией волны прорыва Еп, Дж;
– скоростью движения гребня волны прорыва Nг, м/с;
– глубиной волны прорыва , м.
3.2.3. Общий подход к определению вероятности поражения
1 Pr − 0,5t 2
dt ,
∫e
2π − ∞
(3.5)
в которой верхний предел интегральной функции Pr является так называемой пробит-функцией. Она отражает связь между вероятностью поражения и поражающим эффектом. Пробит-функция может быть вычислена по уравнению вида:
Pr = a + b · ln(X) ,
(3.6)
где a, b — константы для каждого вещества или процесса, характеризующие специфику и меру опасности его воздействия; X — поглощенная
субъектом доза негативного воздействия.
Термические воздействия
Для вероятности смертельного поражения при термических воздействиях X будет произведением интенсивности излучения на длительность
теплового импульса:
106
(3.7)
где q — действующий на человека тепловой поток (Дж/(м2·с) Вт/м2); —
длительность воздействия, с.
Пробит-функция для таких поражений будет определяться следующей формулой:
Pr = 14,5 + 2,56 · ln(q4/3 · · 10–4).
(3.8)
Барические воздействия
Одна и та же мера воздействия, т. е. одно и то же значение поражающего параметра, может вызвать последствия различной степени тяжести
у различных людей. Следовательно, эффект поражения носит вероятностный характер. Величина поражения Рпор измеряется в долях от единицы
или в % и выражается, как правило, функцией Гаусса (функцией ошибок), записываемой в виде:
Рпор = f (Pr) =
а = 14,5; b = 2,56; X = q4/3 · · 10–4 ,
X = f( Pф).
(3.9)
Для определения вероятности летального исхода от прямого воздействия на людей избыточного давления Ps и импульса Is используется пробит-функция:
Pr = –2,44 · ln[(7380 / Ps) + 1,9 · 109 / (Ps · Is)].
(3.10)
Для случая полного разрушения зданий при газовом взрыве
Pr = –0,22 · ln[(40 / Ps)7,4 + (460 / Is)11,3].
(3.11)
Размерность Ps – Н/м2; Is – Н/(м2·с).
Токсические воздействия
Острые токсические воздействия. Токсическая нагрузка вычисляется с учетом изменения концентрации вещества за принятый период времени Т:
T
D = ∫ c n (τ) dt ,
0
(3.12)
где c(t) — функция концентрации в той точке пространства, куда помещен объект, зависящая от относительной плотности газа (по воздуху),
параметра устойчивости атмосферы, скорости ветра, интенсивности
107
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
и длительности выброса из источника, высоты источника относительно
земли и т. п.; n — показатель степени, характеризующий механизм воздействия и природу токсиканта.
Относительная вероятность поражения (от 0 до 1) представляется
в виде зависимости от пробит-функции:
цией
P = f(Pr);
(3.13)
где kc — коэффициент дозовой зависимости для определенного вида ущерба за период всей жизни человека в данном районе; с — средняя величина
концентрации вредного вещества за год (мг/(м3·год)).
Эти модели строятся на основании данных о смертности и заболеваемости и, как правило, достаточно точно отражают последствия воздействия малых доз токсиканта на человека за продолжительный период
времени.
Pr = a + b · ln(D).
(3.14)
3.2.4. Общие подходы к анализу риска
В случае пребывания объекта в атмосфере с постоянной концентраPr = a + b · ln(cn · ).
(3.15)
Для различных веществ пробит-функция имеет различные константы, определяемые в результате медико-биологических исследований
и отнесенные к среднестатистическому составу населения или к определенному контингенту людей (табл. 3.3).
Длительное воздействие токсичных веществ. Проблема длительного (хронического) воздействия малых концентраций вредных веществ
на человека является на сегодня одной из наиболее сложных, так как последствия токсических поражений в этом случае должны определяться
путем продолжительного сравнительного медико-биологического изучения большого количества людей, проживающих на загрязненной и чистой территориях.
Таблица 3.3
Константы для вычисления пробит-функции летального
поражения технического персонала (c – ppm, – мин)
Вещество
Аммиак
Хлор
a
–35,9
–8,29
Pr = a + b · ln(cn · τ)
b
1,85
0,92
n
2
2
Многие исследователи для определения последствий длительного
воздействия малых доз вредных веществ на человека используют линейные модели вида:
(3.16)
Рпор = kc · c,
108
До недавнего времени существовало глубокое убеждение, что разрабатываемые технические системы безопасности должны быть направлены на то, чтобы полностью исключить или по крайней мере локализовать наиболее опасные воздействия, вызванные так называемой «максимально возможной проектной аварией». Поэтому основное внимание было
направлено на то, чтобы обезопасить персонал предприятия и население,
проживающее вблизи него, именно от такого типа аварий.
Более глубокое изучение этой проблемы привело к осознанию необходимости рассматривать не только худшие случаи (т. е. крайне редкие
катастрофические аварии), а также и аварии меньшего масштаба, но часто повторяющиеся, суммарный ущерб от которых может быть даже выше,
чем от катастрофических аварий. Это привело к необходимости использовать понятие вероятности при оценках реализации опасных событий
и возможных последствий.
Вероятность аварии, объединенная с возможными последствиями,
и дает величину риска. Эта величина далее может быть изучена по своей
структуре или сопоставлена с другими рисками, существующими в обществе, для выработки оптимальной стратегии по обеспечению безопасности людей и охране окружающей среды.
Расчет и анализ риска является тем инструментом, при помощи которого потенциальная опасность может быть оценена количественно.
Во многих случаях этот инструмент является по существу единственной
возможностью исследовать сложные современные вопросы безопасности, ответ на которые не может быть получен из практического опыта,
как, например, возникновение и развитие аварий с крайне малой вероятностью реализации, но с большими потенциальными последствиями.
Концептуальная основа анализа риска внешне проста. Она предполагает использование методических подходов, математического аппарата
и информационной базы, позволяющих ответить на следующие вопросы:
109
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
1. Что может функционировать «неправильно» (в нерабочем режиме)?
2. Каковы причины этого?
3. Каковы возможные последствия?
4. Насколько это вероятно?
Итак, в общем случае потенциальная опасность в промышленности
характеризуется по крайней мере двумя составляющими величинами: вероятностью возникновения аварии и величиной возможного ущерба.
Глава 3. Анализ опасностей
1. Обоснование целей и задач анализа риска
2. Идентификация потенциальных опасностей и разработка
сценариев возможных аварий
3. Определение частоты возникновения отказов
Блок-схема анализа риска
4. Определение интенсивностей, общих количеств
и продолжительности выбросов опасных веществ
или выделений энергии
в окружающее пространство
В технологическом смысле анализ риска представляет собой последовательность действий, упорядоченную по следующим этапам:
1) числовая оценка риска;
2) анализ структуры риска;
3) управление риском.
Общая логическая последовательность анализа риска представлена
в виде блок-схемы на рис. 3.4.
На первом этапе на основании «Исходных требований...» заказчика формулируются основные цели работы. С учетом исходной информации и имеющихся ресурсов определяется необходимая глубина анализа
и строится общий алгоритм (стратегия) решения поставленной задачи.
Далее в зависимости от исходной цели проводится анализ самого
объекта или в целом системы «объект — окружающая среда». Анализируется информация по технологии, характеристикам основного оборудования, физико-химическим характеристикам веществ и материалов, системам управления и защиты, а также климатические и географические
характеристики окружающей среды, ситуационный план, генплан, объекты
инфраструктуры, данные о техническом персонале и населении региона.
При этом следует подчеркнуть, что речь идет в первую очередь об информации, непосредственно или косвенно влияющей на возникновение, варианты (сценарии) развития и последствия аварий.
Второй этап. Большинство опасностей на промышленных объектах возникает в результате плановых (организованных) или аварийных
(нерегламентированных) поступлений (выбросов) в атмосферу вредных
(токсичных) или взрывопожароопасных веществ, а также в результате
быстротечных выделений больших количеств энергии. Эти опасности
имеют различную природу происхождения, механизм и специфику воздействия на человека, оборудование и природную среду, а также потенциальные масштабы распространения в окружающем пространстве. В этой
связи необходимым этапом анализа является проведение идентификации
опасностей на рассматриваемом объекте, прежде всего по физическому
принципу. Идентификация потенциальных опасностей позволяет перейти к составлению общего перечня возможных аварий на объекте, к их
анализу и систематизации, далее к разработке характерных сценариев их
возникновения и физически обоснованных вариантов развития (исходов).
110
111
5. Расчет пространственно-временного переноса исходных
факторов опасности в окружающей среде
6. Определение критериев поражения, а также допустимых уровней
негативного воздействия на окружающую среду
7. Расчет последствий воздействия поражающих факторов
на различные объекты
8. Построение полей потенциального риска вокруг
каждого источника опасности
9. Анализ структуры риска. Исследование влияния различных
факторов на распределение риска вокруг источников
10. Оптимизация организационно-технических мероприятий
по снижению риска до заданной величины
Рис. 3.4. Блок-схема анализа риска
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
Следует подчеркнуть, что с учетом конкретного влияния внешних факторов каждая отдельная авария может иметь несколько различных исходов.
Третий этап. Исходные механизмы возникновения аварий и сценарии их последующего развития и воздействия на окружающее пространство весьма неравнозначны, поэтому число формальных вариантов анализа в зависимости от степени детализации может достигать нескольких
тысяч. В этой связи крайне важным является обоснование вероятности
(частоты) возникновения негативных событий как фактора предварительного определения их значимости. Для определения вероятностей исходных событий используются прежде всего соответствующие отраслевые
банки статистических данных по характерным отказам и авариям.
При отсутствии статистически значимой информации, особенно для
«редких» событий, а также в качестве дополнительного средства проверки достоверности определение вероятностей проводят с использованием
причинно-следственных закономерностей (логики) возникновения аварийных ситуаций и развития аварий из совокупности промежуточных событий, т. е. на базе разработки соответствующих сценариев, построенных
по физически обоснованному принципу: «А что будет, если...». Поскольку число таких сценариев может быть весьма значительным, а их реализация — взаимозависимой, для интегрального определения вероятности
аварии на сложных объектах обычно используются специальные методики построения «деревьев событий» или «деревьев отказов», а также методы «теории графов».
Важно подчеркнуть, что при этом появляется реальная возможность
логически предопределить итоговое событие (например, разрушение низкотемпературного изотермического хранилища для сжиженного газа)
и с высокой достоверностью вычислить вероятность возникновения отказа, опираясь на конкретные технические характеристики объекта, регламент его работы, эффективность систем контроля, а также паспортные
показатели надежности отдельных элементов оборудования, по которым,
как правило, имеется весьма представительная статистика отказов. В логику возникновения итогового отказа в обязательном порядке включаются показатели «человеческого фактора».
Четвертый и пятый этапы являются, по сути, этапами моделирования процессов формирования поражающих факторов.
Четвертый этап. Переход от качественного описания механизмов
возникновения и развития аварий на базе причинно-следственной логики
к анализу количественных закономерностей физических эффектов осуществляется с использованием соответствующего комплекса математических моделей. При этом весьма важным является выделение характер-
ных особенностей, определение интенсивностей, общих количеств и времени выброса опасных веществ или энергии в окружающее пространство, то есть достоверное описание «функции источника» негативного воздействия, причем для всего спектра нежелательных событий.
Пятый этап. На дальнейшее количественное и качественное формирование поля опасности вокруг источника (т. е. во всех направлениях
полупространства) в большинстве случаев оказывают самое непосредственное влияние параметры окружающей среды, в первую очередь —
скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха, характеристики грунта, рельеф местности и ряд других.
Характерными примерами такого влияния могут служить:
– интенсивность кипения и парообразования сжиженных газов на
поверхности грунта (воды) при разливе или выбросе из сосудов, аппаратов или трубопроводов;
– протяженный перенос по ветру углеводородных паров и токсичных газов;
– отклонение пламени от вертикальной оси под действием ветра при
диффузионном горении нефтепродуктов и сжиженных газов с открытой
поверхности;
– фотохимические превращения продуктов сгорания или иных веществ, выбрасываемых в атмосферу, и др.
Следует подчеркнуть, что значительное число возможных метеорологических состояний устойчивости атмосферы (не менее 6 по Паскуиллу) и большое число возможных направлений и скоростей ветра (по крайней мере 5–7 характерных скоростей и не менее 8 основных географических направлений) резко увеличивают число вариантов распространения
потенциально опасных веществ в атмосфере, требующих анализа. А это,
в свою очередь, оказывает непосредственное воздействие на потенциальные масштабы ущерба.
Формирование в окружающем пространстве физического поля (потенциальной опасности) может также вообще не зависеть или слабо зависеть от характеристик среды распространения. Например, в случае разрушения сосуда с газом под давлением (воздушная ударная волна, разлет
осколков) или при разрушении резервуаров со сжиженным газом (образование огневого шара (эффект BLEVE), термическая радиация, ударная
волна).
Шестой этап. Дальнейший анализ требует четкого определения допустимых мер воздействия. Заметим, что принятая для конкретного случая мера воздействия служит, по существу, граничным репером при определении масштаба распространения соответствующей потенциальной
112
113
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
опасности (в виде поля физических параметров). Как правило, в качестве
групп риска выступают люди (технический персонал предприятий, население в зоне потенциального негативного воздействия), материальные
ценности (оборудование, объекты инфраструктуры, имущество), биотический компонент природной среды (флора, фауна), а также характеристики водоемов и почв с точки зрения их влияния на жизнедеятельность
биоты.
Седьмой этап. После выбора критериев можно переходить к. расчету прямых или косвенных (отдаленных) последствий (ущерба).
Восьмой этап. На этом этапе производится построение полей потенциального риска вокруг каждого из выделенных источников опасности, в пределах которых вероятно определенное негативное воздействие
для соответствующих объектов. Таким образом, общим итогом последовательного выполнения вышеперечисленных этапов является построение
функциональной связи между величиной определенного ущерба и вероятностью его возникновения. Поскольку численно эти параметры могут
сильно различаться (например, аварии с очень малой вероятностью, но
очень значимой величиной ущерба, и наоборот), для их обоснованного
сравнения в рамках единой шкалы используется понятие риска, объединяющее (в виде произведения) вероятность события и его последствия.
При получении интегральных значений риска от отдельных аварий или
источников опасности эти значения рассчитываются независимо, с учетом территориальной привязки источников опасности и групп риска на
единой картографической основе, и затем суммируются для конкретного
объекта воздействия.
Девятый этап. На этом этапе строятся локальные и интегральные
(для предприятия в целом) поля риска, производится анализ структуры
риска, исследуется влияние различных факторов на уровень и пространственно-временное распределение риска вокруг источников.
Десятый этап заключается в оптимизации организационно-технических мероприятий по снижению риска до заданной величины.
Мониторинг — это информационная система, создающая основу для
управленческих решений. От качества мониторинга зависит возможность
правильно и своевременно реагировать на возникшие опасности и предотвращать появление новых опасностей.
Мониторинг опасностей — это система систематических наблюдений за потенциально опасными объектами, оценки фактического состояния этих объектов, прогноза их состояния и оценки прогнозируемого
состояния.
Наблюдения (сбор данных) являются основой мониторинга, однако
управленческие решения принимаются обычно не на основе данных первичных наблюдений, а на основе их обобщающих оценок. Непосредственно данные наблюдений использовать, как правило, нецелесообразно, они
имеют большой объем и их понимание доступно только специалистам.
Например, для оценки степени террористической опасности и информирования населения во многих странах применяется система цветовых
оценок (красный, оранжевый, синий, зеленый; красный — высшая степень опасности), работа различных служб строится по заранее подготовленным планам для различных оценок опасностей. Для оценки степени
загрязнения окружающей среды часто применяются обобщенные индексы загрязнений. Опасности лучше предотвращать, чем на них реагировать, поэтому в определение мониторинга включен прогноз состояния
объектов мониторинга и оценка прогнозируемого состояния.
Основные структурные блоки мониторинга связаны прямыми
и обратными связями. Прямые связи показывают потоки информации
от блока наблюдений к блоку управления. Обратные связи замыкаются внутри системы мониторинга, они показывают пути передачи информации для настройки системы мониторинга в зависимости от складывающейся обстановки. Например, если прогнозируемое состояние
оценивается как потенциально опасное, могут включаться дополнительные средства наблюдений и наблюдения могут проводиться в учащенном режиме.
Объектами мониторинга могут являться объекты природы, окружающей среды, производственной сферы, работающий на производстве персонал и все население. Под природой понимается объективная реальность,
существующая независимо от человека как следствие эволюционного развития материального мира. Под окружающей средой понимается часть
природы, взаимодействующая с человеком. В окружающей среде проявляются две группы опасностей: природные и связанные с деятельностью
человека. Природные опасности связаны со стихийными явлениями, например землетрясениями, снежными лавинами, наводнениями, цунами
и др. Опасности в окружающей среде, связанные с деятельностью человека, проявляются в различных видах загрязнений, незаконной хозяйственной деятельности (порубка лесов, охота, рыболовство), нарушениях ветеринарных правил и др.
114
115
3.3. Мониторинг опасностей
3.3.1. Структура системы мониторинга
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
В производственной сфере можно выделить опасности, возникающие в процессе функционирования технических объектов по причинам,
непосредственно не связанным с неправильными действиями персонала
(техногенные опасности), и антропогенные опасности, связанные с ошибочными действиями людей из-за недостаточной совместимости характеристик человека и оборудования, с неподготовленностью персонала или
с сознательными нарушениями установленных норм и правил. Техногенные опасности следует предупреждать мероприятиями, направленными
на совершенствование техники. Антропогенные опасности должны устраняться мероприятиями, направленными на человека.
Для проявления многих опасностей характерен синергетический
эффект, который состоит в том, что проявление одной опасностей вызывает усиление другой и т. д. (эффект домино). Например, цунами в Японии в 2011 г. наряду с прямыми разрушениями вызвало аварию на атомной электростанции Фукусима.
его проведение в зонах ЧС, где отклонения от фонового состояния максимальны. В зависимости от объектов и целей мониторинг окружающей
среды можно подразделить на санитарно-гигиенический, экологический,
климатический мониторинг и ряд других его видов. Санитарно-гигиенический мониторинг касается в основном контроля загрязнений окружающей среды и сопоставления ее качества с нормативами, установленными
для защиты здоровья населения. Экологический мониторинг имеет целью оценку и прогноз антропогенных воздействий на экосистемы и ответных реакций биоты на эти воздействия. Климатический мониторинг —
это служба контроля и прогноза состояния климатической системы, включающей атмосферу, океан, ледяной покров.
Инструментальные средства мониторинга делятся на средства локального контроля и средства дистанционного контроля. Средства локального контроля делятся на две группы: средства пробоотбора с последующим анализом проб в лабораторных условиях и средства измерений непосредственно на месте (иногда для обозначения измерений на месте
употребляется латинский термин — in situ). Измерения in situ часто проводятся с помощью автоматических приборов. Средства дистанционного
контроля также делятся на две группы: средства космического базирования и наземного базирования. Отдельную группу оставляют средства
мониторинга с помощью биоиндикации.
3.3.2. Мониторинг окружающей среды
Природные объекты мониторинга — это земля, недра, вода, леса,
животный мир, воздух, экологические системы, биосфера. Экологические системы изменяются под влиянием естественных и антропогенных
процессов. После периодических естественных изменений экосистемы
обычно возвращаются в состояние, близкое к исходному состоянию.
Примерами естественных изменений, которые варьируются около относительно постоянных средних значений, являются сезонные изменения
температуры, давления, биомассы растений. Осредненные значения характеристик биосферы (климатические характеристики, глобальная биопродукция) существенно изменяются под влиянием естественных причин за длительные промежутки времени (тысячи лет).
Антропогенные изменения происходят быстрее (десятилетия, столетия) и сопоставимы с естественными изменениями за тысячелетия.
Исходя из временных масштабов и характера прослеживаемых изменений, выделяют базовый и импактный мониторинг. Базовый мониторинг —
это система слежения за невозмущенными человеческой деятельностью
природными системами. Для проведения мониторинга такого типа используются фоновые станции, расположенные в заповедниках, в горах, на островах. На фоне естественного невозмущенного состояния выделяются
антропогенные влияния. Импактный мониторинг — это система слежения за локальными и региональными антропогенными возмущениями
в окружающей среде. Крайний случай импактного мониторинга — это
116
Локальные средства мониторинга окружающей среды
Для отбора проб воздуха, аэрозолей, воды, почвы разработан ряд
методик и устройств, обеспечивающих представительность (репрезентативность) пробы. Например, отбор проб воздуха для анализа его газового
и аэрозольного состава проводится с помощью электроаспираторов, которые прокачивают воздух через поглотительный прибор, при этом контролируется объем прокаченного воздуха. Контроль объема воздуха необходим, чтобы при обработке измерений можно было перейти от количества исследуемого вещества, захваченного поглотительным прибором,
к концентрации этого вещества в воздухе. В качестве поглотительного
прибора для газов используется ряд устройств: сорбционные трубки (поглощение газа, предназначенного для анализа, происходит на поверхности пористого вещества — сорбента), барбатеры (поглощение происходит
на поверхности мелких пузырьков газа, проходящих через жидкость), криогенные ловушки (поглощение происходит за счет фазовых переходов газов). Для аэрозолей в качестве поглотительного прибора используются
различные фильтры и импакторы (устройства, в которых для сбора аэро117
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
золя используется инерционное осаждение). При пробоотборе интересующая нас примесь из большого объема воздуха концентрируется в небольшом объеме сорбента или на фильтре. Стандартно применяется несколько режимов пробоотбора: разовый режим (продолжительность прокачки воздуха 20 мин), дискретный режим (в один и тот же поглотительный
прибор в течение суток отбирается несколько (от 3 до 8) разовых проб),
суточный режим (непрерывно в течение суток). Для анализа отобранных
проб применяются различные физико-химические методы: хроматография, титранометрический метод, колориметрический метод, потенциометрический метод и др. Описание методов анализа проб выходит за пределы данного курса, оно приводится в специальной литературе.
Инструментальные средства измерения на месте относятся к экспресс-методам, они позволяют быстро получать результат анализа. Экспрессметоды широко применяются в системе мониторинга воздушной
и водной среды, для контроля радиоактивных загрязнений. Наиболее распространенные приборы, применяемые для контроля радиоактивности, —
это дозиметры и радиометры. Дозиметр предназначен для измерения суммарной дозы ионизирующего излучения, полученной прибором (и тем,
кто им пользуется) за некоторый промежуток времени, например за время нахождения на некоторой территории или за рабочую смену. Радиометр — прибор для измерения потока ионизирующего излучения для проверки на радиоактивность предметов и оценки радиационной обстановки в данном месте в данный момент. Бытовые приборы являются, как
правило, комбинированными с переключением — дозиметр-радиометр.
Некоторые современные модели можно надевать на запястье, как
часы. Время работы от одной батареи до нескольких месяцев. Диапазон
измерения бытовых радиометров от 10 до 10 тысяч микрорентген в час
(0,1–100 микрозивертов в час), погрешность измерения ±30 %. Дозовый
предел, установленный нормами радиационной безопасности для населения, составляет 1 мЗв (миллизиверт) в год в среднем за любые последовательные 5 лет (в среднем за год 0,11 мкЗв/ч), но не более 5 мЗв в год
(в среднем за год 0,57 мкЗв).
– контроль динамики атмосферных фронтов, ураганов, получение
карт крупных стихийных бедствий;
– определение температуры подстилающей поверхности, оперативный контроль и классификация загрязнений почвы и водной поверхности;
– обнаружение выбросов промышленных предприятий;
– контроль техногенного влияния на состояние лесопарковых зон;
– обнаружение крупных пожаров и выделение пожароопасных зон
в лесах;
– мониторинг сезонных паводков, разливов рек и наводнений;
– контроль динамики снежного покрова и загрязнения снежного
покрова в зонах влияния промышленных предприятий.
Основным типом аппаратуры, используемым при космическом мониторинге, являются пассивные оптико-электронные приборы, регистрирующие электромагнитное излучение (ЭМИ) в системе «Земля — атмосфера». Электромагнитные волны характеризуются рядом параметров, из
которых важнейшим для их классификации является длина волны (или
частота колебаний n, эти две характеристики взаимозаменимы, так как
они однозначно связаны: = c / , c — скорость света). Источником ЭМИ
могут являться отраженное поверхностью и рассеянное атмосферой
солнечное излучение или собственное тепловое излучение системы «Земля — атмосфера». В зависимости от длины волны выделяют различные
диапазоны спектра электромагнитных волн (табл. 3.4).
Космический мониторинг окружающей среды
Таблица 3.4
Классификация диапазонов спектра ЭМИ, применимых
для космических наблюдений системы «Земля — атмосфера»
Диапазон длин волн, мкм
0,25–0,4
0,4–0,7
0,7–2,5
2,5–25
25–500
500 мкм – 1 м
Название диапазона
Ультрафиолетовый (УФ)
Видимый (ВИД)
Ближний инфракрасный (ближний ИК)
Средний ИК (тепловой)
Дальний ИК
Микроволновый
Космические дистанционные методы мониторинга включают систему наблюдений при помощи спутников и спутниковых систем. Спутниковое дистанционное зондирование позволяет решать следующие задачи:
– определение метеорологических характеристик: характеристик
облачности, интегральных характеристик влажности, вертикальных профилей температуры;
Возможности космического мониторинга определяются двумя группами факторов: параметрами орбиты искусственного спутника Земли
(ИСЗ) и аппаратурой, которую несет ИСЗ. Основными параметрами орбиты являются:
1. Эксцентриситет e, определяющий форму орбиты, степень ее вытянутости (e = 0 — орбита круговая; e < 1 — орбита эллиптическая; e = 1
118
119
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
и e > 1 — орбиты не замкнутые — парабола и гипербола). Для спутника
эксцентриситет всегда меньше 1.
2. Наклонение орбиты — угол между плоскостью орбиты и плоскостью экватора. В зависимости от наклонения различают экваториальные,
полярные и наклонные орбиты, кроме того различают прямые орбиты,
когда спутник движется относительно Земли с запада на восток в том же
направлении, что и вращение Земли, и обратные орбиты, когда спутник
движется с востока на запад. Примеры орбит ИСЗ с разными наклонениями показаны на рис. 3.5.
щения Земли. Геостационарные спутники играют особую роль в космическом мониторинге и других применениях в космической технике (особенно в решении задач связи). Трех геостационарных спутников достаточно, чтобы непрерывно наблюдать за всей поверхностью Земли, кроме
приполярных областей с широтами больше 60°.
В зависимости от параметров орбит спутников строятся два основных типа систем спутникового мониторинга: системы глобального обзора и системы регионального обзора. Комплексная система космического
мониторинга строится на базе нескольких типов ИСЗ на орбитах разных
типов и наземной системы приема и обработки информации. Система
спутникового мониторинга включает:
– высокоорбитальный фрагмент, три ИСЗ на геостационарных орбитах, предназначенных для глобального обзора и ретрансляции данных;
– среднеорбитальный фрагмент, ИСЗ с H » 1000 км и наклонением
80°, предназначен для метеорологических и природно-ресурсных ИСЗ;
– низкоорбитальный фрагмент, H < 300 км, наклонение 70°, предназначен для обитаемых космических станций и ИСЗ высокого разрешения;
– наземный центральный пункт планирования и управления;
– аналитический центр дистанционного зондирования Земли.
Биоиндикация. Особым методом мониторинга является биоиндикация — оценка качества природной среды по составу и численности видов-индикаторов. В качестве биоиндикаторов часто выступают лишайники, в водных объектах — сообщества планктона. Примером применения биоиндикации в санитарии является тест на кишечную палочку. Эта
бактерия обитает в толстой кишке человека и отсутствует в незагрязненной среде. Кишечная палочка не патогенна, но ее присутствие в ОС является индикатором неочищенных канализационных стоков, в которых
могут быть патогенные микробы. Другим примером является использования биоиндикаторов в геологических исследованиях. Ряд растенийиндикаторов определенным образом реагирует на повышение или понижение концентрации микроэлементов в почве.
Рис. 3.5. Орбиты ИСЗ с разными наклонениями
3. Высота орбиты ИСЗ H, или период обращения, который однозначно связан с высотой орбиты.
В зависимости от высоты орбиты ИСЗ разделяют:
– на низкоорбитальные (H = 200–500 км);
– среднеорбитальные (H = 500–10 000 км);
– высокоорбитальные (H > 10 000 км).
Период обращения ИСЗ T зависит от высоты его орбиты. Минимальный теоретически предел для периода обращения дает нулевой ИСЗ с H = 0.
Для него T = 84 мин. Такой спутник практически невозможен, так как он
сгорит в плотных слоях атмосферы. Для практически возможных высот
орбиты Н = 600–1500 км, T = 95–115 мин. Особое значение имеет геостационарная орбита: прямая, круговая, экваториальная орбита с H = 35 510 км.
Спутник на такой орбите неподвижен относительно поверхности Земли,
так как период его обращения равен 24 ч, что совпадает с периодом обра120
3.3.3. Мониторинг техногенных производственных опасностей
Техногенные опасности в производственной сфере могут быть весьма разнообразными: движущиеся тела, механические колебания, высокие температуры, электрический ток, статическое электричество, лазерное излучение, ионизирующее излучение и др. Мониторинг опасных производственных факторов может быть периодическим и непрерывным.
121
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 3. Анализ опасностей
Для проведения периодической комплексной оценки техногенных
опасностей служит аттестация рабочих мест по условиям труда. При аттестации рабочих мест оценке подлежат: гигиенические условия труда,
травмобезопасность рабочих мест, обеспеченность работников средствами индивидуальной защиты. Основными целями аттестации рабочих мест
являются:
– контроль состояния труда и правильности обеспечения работников средствами защиты;
– оценка профессионального риска, информирование о риске
субъекта трудового права, контроль динамики риска, подготовка мероприятий по снижению риска;
– подготовка списков лиц, подлежащих предварительным (при
поступлении на работу), периодическим, а также внеочередным медицинским обследованиям;
– расчет скидок и надбавок к страховому тарифу в системе обязательного социального страхования работников от несчастных случаев на
производстве и профессиональных заболеваний;
– обоснование решений о приостановке эксплуатации зданий или
сооружений, машин и оборудования, осуществления отдельных видов
деятельности в связи с угрозой жизни или здоровью работников;
– принятие мер ответственности к лицам, виновным в нарушениях законодательства об охране труда.
Примерами непрерывного мониторинга техногенных опасностей
являются системы пожарной сигнализации и системы спутникового мониторинга транспорта.
Система пожарной сигнализации — это совокупность технических
средств, предназначенных для обнаружения пожара, передачи извещения
о пожаре, выдачи команд на включение автоматических установок пожаротушения, противодымной защиты и другого оборудования. Системы
пожарной сигнализации и управления эвакуацией людей при пожаре должны быть установлены на объектах, где воздействие опасных факторов
пожара может привести к травматизму и (или) гибели людей. Система
пожарной сигнализации основана на пожарных извещателях — устройствах для формирования сигнала о пожаре — и приемно-контрольных
приборах.
Прибор приемно-контрольный (ППК) — это устройство, предназначенное для приема сигналов от пожарных извещателей, обеспечения
электропитания активных извещателей, выдачи информации на световые,
звуковые табло и пульты централизованного наблюдения, формирования
стартового импульса запуска приборов пожарного управления. По прин-
ципу действия пожарные извещатели делятся на тепловые, дымовые, пламенные, газовые и ручные. Тепловые извещатели применяются, если на
начальных стадиях пожара выделяется значительное количество тепла,
например в складах горюче-смазочных материалов. Применение такого
типа извещателя в административно-бытовых помещениях запрещено.
Дымовые извещатели — это наиболее распространенный тип извещателей, использование других типов в административно-бытовых помещениях запрещено. Дымовые извещатели реагируют на продукты горения,
способные воздействовать на поглощение или рассеивание излучения.
Пламенные извещатели реагируют на электромагнитное излучение
пламени или тлеющего очага. Газовые извещатели реагируют на газы,
выделяющиеся при тлении или горении материалов (например, на оксиды углерода). Ручные извещатели — устройства для ручного включения
сигнала пожарной тревоги в системах сигнализации.
Спутниковый мониторинг транспорта — система мониторинга подвижных объектов, построенная на основе систем спутниковой навигации,
оборудования и технологии сотовой или радиосвязи, вычислительной техники и цифровых карт. Спутниковый мониторинг транспорта используется для решения задач транспортной логистики в системах управления
перевозками и автоматизированных системах управления автотранспортом. Принцип работы состоит в отслеживании и анализе пространственных и временных координат транспортных средств. Для получения дополнительной информации на ТС средство устанавливаются датчики,
подключенные к GPS или ГЛОНАСС, контролирующие, например:
расход топлива, нагрузку на оси, уровень топлива в баке, температуру
в рефрижераторе, работу спецмеханизмов (поворот стрелы крана, работу
бетоносмесителя).
122
123
Мониторинг «человеческого фактора»
Человек в системе «человек — производственная среда» выполняет
троякую роль: является объектом защиты, выступает средством обеспечения безопасности, сам может быть источником опасности. Для того
чтобы система «человек — среда» функционировала эффективно и не
приносила ущерба здоровью человека, необходимо обеспечить совместимость характеристик среды и человека. Совместимость включает следующие виды совместимости: антропометрическую, биофизическую,
энергетическую, информационную, психологическую. Средством обеспечения совместимости работников с существующими условиями труда
служит кадровая диагностика и профессиональный отбор. Кадровая ди-
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
агностика дает основания для профессионального отбора, по существу,
кадровая диагностика — это мониторинг рабочей силы.
Рассмотрим технологию профессиональной диагностики на примере психодиагностики. Можно сказать, что первый законодательный акт,
связанный с экспертной психодиагностикой у нас в стране, принадлежит
Петру I. Это Указ «Об отрешении дураков от наследства», изданный
в 1772 году. Современная психодиагностика основана на исследовании
личности с помощью тестирования. Кадровая диагностика состоит из следующих трех этапов: профессиографический, критериальный, технологический. Результатом первого этапа являются профессиограмма и психограмма. Профессиограмма — комплексное описание профессиональной деятельности, составленное с учетом выдвигаемых администрацией
целей. Психограмма — список психологических профессиональных качеств работника, влияющих на его эффективность в процессе достижения профессионально значимого результата. Результаты анализа трудовой деятельности позволяют сформулировать критерии, которые могут
использоваться при разработке процедур профессионального отбора.
На технологическом этапе разрабатывается методика психологического
обследования, создается набор тестов. Результатом диагностики является
описание предрасположенности оцениваемого работника к данной профессиональной деятельности.
Кроме предрасположенности к данному виду трудовой деятельности, безопасность работников зависит от их профессиональной подготовки. Для мониторинга знаний работников и обучения безопасным методам
работы на предприятиях проводятся инструктажи: вводный, первичный,
повторный, внеплановый, текущий. Текущий инструктаж проводит руководитель работ, на которые оформляется наряд-допуск, перед их выполнением. Ежегодно по специальным программам организуется курсовое
обучение всех рабочих, инженерно-технических и руководящих работников. На предприятиях один раз в месяц рекомендуется проводить дни
охраны труда.
Для проверки соблюдения норм и правил техники безопасности действует система внутреннего административно-общественного контроля.
Кроме него, действует контроль состояния безопасности труда в целом
по предприятию и надзор за деятельностью администрации. Соблюдение
законодательства о труде, правил по охране труда на предприятиях контролирует инспекция, независимая от руководства предприятия, — Федеральная инспекция труда.
124
Глава 4. ПРИРОДНЫЕ ОПАСНОСТИ
4.1. Геогенные опасности
4.1.1. Землетрясения
Землетрясение — любое внезапное сотрясение поверхности земли,
вызываемое прохождением сейсмических волн через кору Земли. Землетрясения могут вызываться естественными явлениями — разрушением
геологических разломов, вулканической деятельностью, оползнями, или
событиями, вызванными людьми, — взрывами месторождений и ядерными экспериментами.
Немногие природные явления способны причинять разрушения такого масштаба, как землетрясения. На протяжении столетий они были причиной гибели миллионов людей и бесчисленных разрушений (табл. 4.1).
Хотя с древнейших времен землетрясения вызывали ужас и суеверный
страх, до возникновения в начале ХХ столетия науки сейсмологии мало
что было понято о них. Сейсмология, содержащая в себе научное исследование всех аспектов землетрясений, дала возможность ответить на давно возникшие вопросы о том, в результате каких причин и как именно
происходят землетрясения.
Характеристика наиболее крупных землетрясений
Год
1290
1556
1737
1755
1897
1908
1920
1923
1948
1976
2008
Страна
Китай
Китай
Индия
Португалия
Индия
Италия
Китай
Япония
Туркменистан
Китай
Китай
Магнитуда
—
—
—
—
8,9
7,9
8,6
8,3
7,3
8,2
7,8
125
Таблица 4.1
Число жертв, чел.
100 000
830 000
300 000
100 000
230 000
120 000
180 000
143 000
110 000
240 000
85 000
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
Ежегодно на Земле происходит около 50 тыс. землетрясений, достаточно интенсивных, чтобы быть замеченными без помощи приборов.
Из них приблизительно 100 обладают силой, достаточной для производства значительных разрушений, если их центр будет находиться вблизи
населенных пунктов. Очень сильные землетрясения происходят в среднем раз в год.
Небольшие землетрясения происходят почти постоянно по всему
миру в Калифорнии и Аляске (США), в Чили, Перу, Индонезии, Иране, на
Азорских островах, в Португалии, Новой Зеландии, Греции и Японии.
Большие землетрясения происходят реже. Примерно в десять раз больше
землетрясений, больших 4 баллов, происходит в определенном периоде
времени, чем землетрясений, больших 5 баллов. Например, в Великобритании (низкая сейсмичность) было вычислено, что средние повторения
следующие:
– землетрясение 3,7–4,6 — каждый год;
– землетрясение 4,7–5,5 — каждые 10 лет;
– землетрясение 5,6 или больше — каждые 100 лет.
Число сейсмических станций увеличилось от 350 в 1931 году до
многих тысяч сегодня. В результате о большем количестве землетрясений сообщают благодаря усовершенствованным инструментам. Геологическая служба США дает данные, что с 1900 года было в среднем 18 больших землетрясений (силой 7,0–7,9) и одно крупное землетрясение (силой
8,0 или больше) ежегодно, и что это среднее число было относительно
устойчиво. Фактически в последние годы число больших землетрясений
ежегодно на самом деле уменьшилось, хотя это, вероятно, статистическое
колебание.
Из огромного числа происходящих ежегодно землетрясений только
одно имеет магнитуду, равную или более 8, десять — 7–7,9, сто — 6–6,9.
Всякое землетрясение с магнитудой свыше 7 может стать крупной катастрофой. Однако оно может остаться и незамеченным, если произойдет
в пустынном районе. Так, грандиозная природная катастрофа — ГобиАлтайское землетрясение (1957 г., магнитуда 8,5, интенсивность 11–12 баллов) — остается почти не изученной, хотя из-за огромной силы, малой
глубины очага и отсутствия растительного покрова это землетрясение
оставило на поверхности наиболее полную и многообразную картину (возникли 2 озера, мгновенно образовался огромный надвиг в виде каменной
волны высотой до 10 м, максимальное смещение по сбросу достигло 300 м
и т. п.). Территория шириной 50–100 км и длиной 500 км (как Дания или
Голландия) была полностью разрушена. Если бы это землетрясение произошло в густонаселенном районе, число жертв могло измеряться милли-
онами. Последствия одного из самых сильных землетрясений (магнитуда
могла составлять 9), произошедшего в старейшем районе Европы — Лиссабоне — в 1755 г. и захватившего территорию свыше 2,5 млн км2, были
столь грандиозны (погибло 50 тыс. из 230 тыс. горожан, в гавани выросла
скала, прибрежное дно стало сушей, изменилось очертание побережья
Португалии) и так поразили европейцев, что Вольтер откликнулся на него
«Поэмой о гибели Лиссабона». По-видимому, впечатление от этой катастрофы было столь сильным, что Вольтер в поэме оспаривал учение
о предустановленной мировой гармонии. Сильные землетрясения, как бы
они ни были редки, никогда не оставляют современников равнодушными.
Так, в трагедии У. Шекспира «Ромео и Джульетта» кормилица вспоминает
землетрясение 1580 года, которое, судя по всему, пережил сам автор.
Места землетрясений распределены по поверхности Земли неравномерно. Основное количество землетрясений приурочено к так называемым складчатым зонам Земли, т. е. к тем частям земной коры, которые
испытывают интенсивные движения, сопровождающиеся ее деформациями. Это прежде всего горные страны. На равнинах (так называемых платформах, где тектонические движения горных пород малоинтенсивны,
а верхние слои пород залегают почти горизонтально на мощных щитах
более глубоко расположенных пород — Русская, Сибирская, Северо-Американская платформы) землетрясения не происходят; сюда весьма редко
доходят лишь колебания от удаленных очагов. Известны два главных пояса землетрясений: Тихоокеанский, охватывающий кольцом берега Тихого океана, и Средиземноморский, простирающийся через юг Евразии от
Пиренейского полуострова на западе до Малайского архипелага на востоке. Кроме того, значительная сейсмическая активность наблюдается на
дне океанов. Здесь она приурочена к срединным океаническим хребтам
(срединные хребты Атлантического и Индийского океанов).
126
127
Типология землетрясений
Колебания земной коры при землетрясениях разнообразны. Однако
среди них можно выделить некоторые характерные комбинации, определяющие вид землетрясения. Наиболее часто встречаются так называемые
главные землетрясения, характеризующиеся наличием нескольких сильных толчков в сопровождении более слабых последующих, а иногда
и предшествующих толчков. В районах, где имеются действующие или
потухшие вулканы (Япония, Новая Зеландия и др.), часто наблюдаются
рои землетрясений. Рои землетрясений — последовательность слабых или
умеренных толчков, частота и сила которых слабо меняются во времени
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
и ни один из которых нельзя идентифицировать как главный. На рис. 4.1
представлены основные виды землетрясений:
Землетрясения
Тектонические
Вулканические
Обвальные
Моретрясения
Рис. 4.1. Классификация землетрясений
Вулканические землетрясения являются следствием вулканической
деятельности и приурочены к местам расположения активных вулканов
(их на земном шаре порядка 800–900, однако в год происходит не более
20–30 их извержений). Извержение вулкана сопровождается так называемым вулканическим дрожанием, представляющим собой высокочастотные колебания горных пород с периодом в основном менее 0,5 с. На фоне
этого дрожания появляются более сильные и редкие толчки, связанные
с взрывами внутри кратеров или в жерлах вулканов. Следует, однако, отметить, что взрывы обычно сопровождают сильные извержения вулканов.
Обвальные землетрясения вызываются сильными горными обвалами, оползнями, обрушениями подземных карстовых пустот. Сила таких
землетрясений невелика, распространяются они на небольшой площади.
Моретрясения — это обычные землетрясения, но с очагами, расположенными под дном морей или океанов.
Земля никогда не бывает спокойной. Даже в отсутствие землетрясений в земной коре постоянно существуют слабые колебания хаотического характера, называемые микросейсмами. Микросейсмы могут вызываться действием волн прибоя, штормами, колебаниями метеорологических
условий (дожди, морозы), движением на дорогах, жизнью городов и др.
По происхождению землетрясения бывают природные и техногенные, вызванные деятельностью человека.
Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд и шкала интенсивности.
При изучении землетрясений используются понятия «гипоцентр»,
«эпицентр» и «очаг землетрясения» (рис. 4.2).
Гипоцентром называется та точка в недрах земли, где начался разлом горных пород при землетрясении. Фактически это точка его начала.
В дальнейшем разлом пород развивается, захватывая некоторую область,
в объеме которой высвобождается накопившаяся ранее тектоническая
энергия; этот объем среды носит название очага землетрясения. Проекция гипоцентра на земную поверхность называется эпицентром земле-
трясения. Для слабых землетрясений понятия «очаг» и «гипоцентр» можно отождествить, однако для сильных землетрясений они существенно
различны. Эпицентр, как правило, не совпадает с проекцией очага на земную поверхность.
Если на земной поверхности вокруг эпицентра измерить силу землетрясения и затем соединить точки, где сила землетрясения была одинакова, получим линии, называемые изосейстами. Изосейсты — линии равной силы или интенсивности землетрясения. Они образуют систему линий, окружающих эпицентр.
Земля, в недрах которой зарождаются землетрясения, имеет сложное строение, в целом симметричное относительно ее центра. Центральная часть Земли состоит из имеющих высокую температуру и находящихся
в расплавленном или пластичном состоянии горных пород, ее наружная
оболочка — из сравнительно холодных твердых горных пород. Как геологическое тело Земля «живет», в ней постоянно происходят тектонические процессы, связанные с общим остыванием Земли и конвективными
движениями жидкого вещества в ее ядре. Землетрясения являются одним
из проявлений этих процессов.
Землетрясения могут быть вызваны не только природными причинами, но и воздействием деятельности человека на земную кору. Такие
землетрясения называются техногенными, а их совокупность — наведенной сейсмичностью. Приведенные выше факторы, играющие роль «триггеров», могут быть и самостоятельными причинами техногенных землетрясений. В этих случаях они не являются добавочными воздействиями,
нарушающими равновесие тектонических сил у предела прочности горных пород, а сами создают силы, достаточные для сдвижения горных по-
128
129
Рис. 4.2. Схема формирования эпицентра
и гипоцентра землетрясения
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
род. Кроме упомянутых выше факторов причинами техногенных землетрясений могут быть подземные ядерные взрывы. Например, ядерные
взрывы на полигоне в штате Невада (США) с тротиловым эквивалентом
до нескольких мегатонн вызывали рои землетрясений, длившиеся от нескольких дней до нескольких месяцев. Техногенные землетрясения могут
вызываться закачкой воды в скважины при добыче нефти и газа, выщелачивании соли и в других случаях. Однако наиболее часто эти землетрясения
связаны с заполнением водохранилищ. Так, заполнение водохранилищ Кремастон (Греция, 1965–1966 годы) и Койна (Индия, 1962–1967 годы) вызвало разрушительные землетрясения с магнитудой 6,0–6,3 и интенсивностью до 8 баллов.
В связи с высокой опасностью землетрясений особую актуальность
приобретает проблема прогнозирования и защиты от них.
Прогнозирование землетрясений, по существу, является начальным
этапом защиты от землетрясений. Применение тех или иных средств
и способов защиты от землетрясений основывается прежде всего на прогнозе сейсмической опасности района. В настоящее время прогноз землетрясений осуществляется в основном путем анализа происшедших землетрясений и текущей сейсмической активности районов. Целью прогноза являются установление районов вероятных землетрясений и оценка
степени их сейсмической опасности. На основе анализа инструментальных наблюдений землетрясений, исторических данных, геолого-тектонических и геофизических карт, а также данных о движениях блоков земной
коры вначале выделяются в недрах земли зоны возможного возникновения очагов землетрясений.
При прогнозировании землетрясений следует учитывать проявления их предвестников [6].
Особой формой прогноза землетрясений является их провоцирование (досрочное возбуждение), например путем закачки воды через глубокие скважины в очаговые области землетрясений или прострелки этих
областей ядерными взрывами. Время таких землетрясений может быть
установлено заранее, что позволяет предпринять необходимые меры безопасности. Имеются проекты разрядки напряжений (до появления разрывных нарушений в породах) в очагах возможных землетрясений, что
в принципе позволяет исключить последние или существенно их ослабить.
Провоцирование землетрясений и разрядка напряженности — способы будущего. В настоящее же время защита от землетрясений осуществляется в основном мероприятиями строительного характера. Разработка
мероприятий строительного характера базируется на изучении землетрясений, строительных сооружений и грунтов.
Изучение сооружений преследует цель создания сооружений, успешно противостоящих разрушительному действию землетрясений. Основное внимание здесь уделяется разработке сейсмостойких конструкций,
выбору строительных материалов и методам проектирования сооружений. В конструктивном отношении предпочтение отдается домам с единым каркасом, связывающим основные части здания. При этом чем меньше этажность зданий, тем при прочих равных условиях оно более сейсмоустойчиво. Стены должны укрепляться поэтажными железобетонными
поясами. Здания не должны иметь висячих тяжелых выступов (парапетов, балконов и т. п.), в плане должны иметь упрощенную форму.
Для ограничения колебаний зданий применяют демпфирование,
т. е. гашение колебаний. Для этой цели в конструкции зданий вводят специальные демпфирующие элементы, которыми могут быть определенные
секции стен, металлические соединения или специальные поршневые
устройства. Из материалов предпочтение отдается железобетону и стали,
в одноэтажных домах это еще и дерево. Отмеченные материалы обладают необходимой гибкостью и позволяют выдерживать значительные перекосы. Проектирование сейсмоустойчивых сооружений осуществляют
с учетом нагрузок, вызываемых землетрясением. В основном учитываются вызываемые землетрясением горизонтальные ускорения, которым
должно противостоять здание. Практика показала, что здания, рассчитанные на горизонтальное ускорение, равное 0,1 ускорения свободного падения, хорошо выдерживают сейсмические нагрузки. При этом важно, чтобы период собственных колебаний здания не совпадал с периодом сейсмических волн. Колебания зданий изучают на сооружениях натурального
размера (например, предназначенных на слом) с помощью специальных
вибраторов или путем анализа ветровых колебаний, а также на моделях
зданий.
Предупредить о землетрясении может сигнал гражданской обороны «Внимание всем!», подаваемый сиренами. Услышав его, следует включить приемник, репродуктор, телевизор (на местную станцию) и действовать в соответствии с полученной информацией.
130
131
4.1.2. Вулканизм
Вулкан — это геологическое образование, возникающее над каналами и трещинами в земной коре, по которым на земную поверхность
извергаются расплавленные горные породы (лава), пепел, горячие газы,
пары воды и обломки горных пород (рис. 4.3). Различают действующие,
уснувшие и потухшие вулканы, а по форме — центральные, извергающи-
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
еся из центрального выводного отверстия, и трещинные, аппараты которых имеют вид зияющих трещин и ряда небольших конусов.
Современные вулканы расположены вдоль крупных разломов
и тектонически подвижных областей. На территории России активно действующими вулканами являются Ключевская Сопка и Авачинская Сопка (Камчатка). Опасность
для человека представляют потоки
магмы (лавы), падение выброшенных из кратера вулкана камней
и пепла, грязевые потоки и внезапные бурные паводки. Извержение
вулкана может сопровождаться землетрясением.
Подготовка к извержению
вулкана. Необходимо следить за
предупреждениями о возможном
Рис. 4.3. Строение вулкана:
1 — вулканическая бомба; 2 — кано- извержении вулкана. При получении
предупреждения о выпадении пепнический вулкан; 3 — слой пепла
золы и лавы; 4 — дайка; 5 — жерло
ла закрывают все окна, двери и дывулкана; 6 — силь; 7 — магматичемовые заслонки. Автомобили ставят
ский очаг; 8 — щитовой вулкан
в гаражи. Животных помещают
в закрытые помещения. Необходимо запастись источниками освещения
и тепла с автономным питанием, водой, продуктами питания на
3–5 суток.
Порядок действий во время извержения вулкана. Нужно защитить тело и голову от камней и пепла. Извержение вулканов может сопровождаться бурным паводком, селевыми потоками, затоплениями, поэтому необходимо избегать берегов рек и долин вблизи вулканов, при этом
лучше держаться возвышенных мест, чтобы не попасть в зону затопления
или селевого потока.
Порядок действий после извержения вулкана. Необходимо закрыть марлевой повязкой рот и нос, чтобы исключить вдыхание пепла.
Рекомендуется надеть защитные очки и одежду, чтобы исключить ожоги.
Не нужно ездить на автомобиле после выпадения пепла — это приведет
к выходу его из строя. В завершении требуется очистить от пепла крышу
дома, чтобы исключить ее перегрузку и разрушение.
4.1.3. Горные удары
132
Горный удар — хрупкое разрушение предельно напряженной части
пласта горной породы, прилегающей к горной выработке, возникающее
в условиях, когда скорость изменения напряженного состояния в этой
части превышает предельную скорость релаксации напряжений в ней
вследствие пластических деформаций.
В горном ударе участвуют упругая энергия пласта в очаге удара
и энергия окружающих пород, данное явление сопровождается резким
звуком, выбросом породы в горную выработку, образованием пыли и воздушных волн. Упругое расширение массива пород, прилегающих к очагу
разрушения, порождает сейсмические волны, распространяющиеся при
горном ударе большой силы на десятки и сотни километров. Разрушение
происходит лавинообразно и совершается образованием устойчивой по
форме полости при подпоре со стороны выброшенных пород. Следствием горных ударов становятся аварии на шахтах, сопряженные с разрушением крепи и оборудования, нанесением ущерба здоровью и гибелью
людей.
В качестве локальных проявлений горных ударов выделяют стреляния, толчки и микроудары.
Стреляние горных пород (бергшляг) — это быстрое откалывание
и отскакивание кусков породы от обнаженной поверхности горных выработок, сопровождающееся звуковым эффектом, возникающим вследствие
их хрупкого разрушения при соответствующем напряженном состоянии.
Стреляние горных пород может быть признаком возможных горных ударов.
Толчками принято называть горные удары, проявляющиеся в разрушении угленосной толщи за пределами контуров выработок без их выброса в горную выработку.
Микроудары характеризуются разрушением горных пород и пластов угля в пределах сравнительно небольшого объема геологического пространства при быстром их выбросе в горную выработку. Сопровождаются обычно резким звуком, образованием пыли, сотрясением горных пород и усилением газовыделения в газоносных породах.
Как правило, проявляются горные удары обычно в краевых частях
подготовительных и очистных выработок, в целиках, на глубинах свыше
200 метров. Удароопасность тесно связана с прочностью и структурными
особенностями пород кровли и угольных пластов, углами падения и глубинами разработки. Чем ниже прочность угля и круче углы падения пород, тем меньше глубина выработки разработки, при которой возникают
горные удары. Удароопасность повышается с увеличением глубины при
133
Глава 4. Природные опасности
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
наличии разрывных нарушений, разделяющих массив на крупные блоки.
Установлено также, что удароопасны в основном песчаники, известняки,
пластовые жилы изверженных пород с пределом прочности на сжатие до
100 мПа, при мощности пластов 10 метров и более, залегающие на глубине более 500 метров.
В целях предотвращения горных ударов в ходе разработки угля принимаются меры по снижению горного давления на угольный пласт (опережающей отработкой неопасных соседних пластов, ведением работ без
целиков угля, снижением зависания пород и др.) и уменьшению способности пласта к накоплению упругой энергии (рыхлением камуфлетными
взрывами, нагнетанием воды в пласт).
Таблица 4.2
Общая генетическая классификация экзогенных
геологических опасностей (классификация ЭГП А. И. Шеко)
Группы
опасностей
Обусловленные климатическими и биологическими факторами
Обусловленные энергией рельефа (силой
тяжести)
134
Типы
опасностей
Выветривание
Движение горных пород
без потери контакта со
склоном или с незначительной потерей его
Оползни
Лавины
Ледники
Движение горных пород с Обвалы
потерей контакта со скло- Осыпи
ном
4.1.4. Основные геоморфологические опасности
Под геоморфологическими опасностями понимаются опасности,
которые обусловлены проявлением различных типов экзогенных геологических процессов (ЭГП).
Под опасностью генетических типов экзогенного геологического
процесса понимается вероятность проявления его в данном месте, в заданное время и с определенными энергетическими характеристиками (скорость развития процесса; площадь, на которой он проявляется; объемы
горных пород, вовлеченных в процесс; дальность их перемещения).
Опасность ЭГП определяется следующими показателями:
– генетическими особенностями процесса;
– повторяемостью встречаемых форм проявления данного генетического типа процесса на данной территории;
– частотой проявления данного процесса на данной территории во
времени;
– размерами и скоростью проявления процесса.
Энергетика проявления ЭГП является одним из основных показателей опасности и определяется площадью и объемом вовлеченных в процесс горных пород, скоростью и дальностью их перемещения (т. е. работой, произведенной во время процесса).
Общая классификация экзогенных геологических опасностей в зависимости от условий образования приведена в табл. 4.2.
Оползень — смещение вниз по склону массы рыхлой горной породы под влиянием силы тяжести, особенно при насыщении рыхлого материала водой. Одна из форм стихийного бедствия. Оползни возникают на
участке склона или откоса вследствие нарушения равновесия пород, вызванного увеличением крутизны склона в результате подмыва водой, ос-
Классы
опасностей
Обусловленные поверхностными водами
Океанов, морей и озер
Абразия
Термоабразия
Вдольбереговое перемещение наносов
Затопление
Водохранилищ
Переработка берегов
Заиление
Эрозия
Термоэрозия
Аккумуляция наносов
Сели
Водотоков
Обусловленные подземными водами
Растворение
и выщелачивание
Карст
Механический вынос
Суффозия
Понижение уровня подземных вод
Оседание поверхности
Подъем уровня
грунтовых вод
Подтопление
Засоление
Заболачивание
Ослабление и разрушение Просадка лессовидных
структурных связей грун- пород
тов
Плывуны
Увеличение объема глини- Набухание
стых пород
Обусловленные ветром
Дефляция
Корразия
Аккумуляция
135
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
лаблением прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами, воздействием сейсмических толчков, а также строительной и хозяйственной деятельностью без учета геологических условий местности.
Развитию оползней способствуют наклон слоев земли в сторону
уклона, трещины в породах, направленные также в сторону уклона.
В сильно увлажненных глинистых породах оползни приобретают форму
потока. Оползни наносят большой ущерб сельскохозяйственным угодьям, промышленным предприятиям, населенным пунктам и т. д. Для борьбы с ними применяются берегоукрепительные и дренажные сооружения,
закрепления склонов сваями, насаждениями растительности. Оползни —
обычное явление в тех местностях, где активно проявляются процессы
эрозии склонов. Они происходят в том случае, когда массы породы, слагающие склоны гор, теряют опору в результате нарушения равновесия
пород. Крупные оползни возникают чаще всего в результате сочетания
нескольких таких факторов, например на склонах гор, сложенных чередующимися водоупорными и водоносными породами, особенно если эти
пласты наклонены в одну сторону или пересечены трещинами, направленными по склону.
Почти такую же опасность возникновения оползней таят в себе создаваемые человеком отвалы пород вблизи шахт и карьеров. Разрушительные оползни, движущиеся в виде беспорядочной груды обломков, называют камнепадами; если блок перемещается по некоторой ранее существовавшей поверхности как единое целое, то оползень считается обвалом;
оползень в лессовых породах, поры которых заполнены воздухом, приобретает форму потока (оползень течения).
Сведения об оползнях известны с древнейших времен. Полагают,
что самым крупным в мире по количеству оползневого материала (масса
50 млрд т, объем 20 км3) был оползень, произошедший в начале н. э.
в долине реки Саидмаррех на юге Ирана. Оползневая масса обрушилась
с высоты 900 м (гора Кабир-Бух), пересекла долину реки шириной 8 км,
перевалила через хребет высотой 450 м и остановилась в 17 км от места
возникновения. При этом за счет перекрытия реки образовалось озеро
длиной 65 км и глубиной 180 м. В русских летописях сохранились упоминания о грандиозных оползнях на берегах рек, например о катастрофическом оползне в начале XV века в районе Нижнего Новгорода: «... И Божьим изволением, грех ради наших, оползла гора сверху над слободой,
и засыпало в слободе сто пятьдесят дворов и с людьми и со всякой
скотиной...».
Масштабы катастрофы при оползнях зависят от степени застроенности и заселенности территории, подверженной оползням. Наиболее
разрушительными из когда-либо зарегистрированных были оползни, произошедшие в 1920 году в Китае в провинции Ганьсу на обжитых лессовых террасах, что привело к гибели 100 тыс. человек. В Перу в 1970 году
в результате землетрясения с горы Невадос-Уаскаран сорвались со скоростью 240 км/ч вниз по долине огромные массы горных пород и льда, частично разрушив г. Ранрахирка, и пронеслись через г. Юнгай, в результате
чего погибли 25 тыс. человек.
Для прогноза и контроля развития оползней проводят детальные
геологические исследования и составляют карты, на которых указаны
опасные места. Первоначально при картировании методами аэрофотосъемки выявляют участки скопления обломочного оползневого материала,
которые на аэрофотоснимках проявляются характерным и очень четким
рисунком. Определяются литологические особенности породы, углы склона, характер течения подземных и поверхностных вод. Ведется регистрация движения на склонах между опорными реперами, вибраций любой
природы (сейсмических, техногенных и т. п.).
Если вероятность возникновения оползней велика, то осуществляются специальные мероприятия по защите от оползней. Они включают
укрепление оползневых склонов берегов морей, рек и озер подпорными
и волноотбойными стенками, набережными. Сползающие грунты укрепляют сваями, расположенными в шахматном порядке, проводят искусственное замораживание грунтов, высаживают растительность на склонах.
Для стабилизации оползней в мокрых глинах проводят их предваритель-
136
137
Окончание табл. 4.2
Группы
опасностей
Обусловленные промерзанием и протаиванием горных пород
Классы
опасностей
Промерзание
Колебания температуры
с переходом через 0 °С
Оттаивание
Обусловленные выработкой подземного
пространства
Добыча твердых полезных ископаемых
и подземное строительство
Типы
опасностей
Пучение
Растрескивание
Наледи
Курумы
Термокарст
Солифлюкция
Проседание и сдвижение
земной поверхности
Добыча жидких полезных Оседание земной
ископаемых и газа
поверхности
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
ное осушение методами электроосмоса либо нагнетанием горячего воздуха в скважины. Крупные оползни можно предотвратить дренажными
сооружениями, перекрывающими путь поверхностным и подземным водам к оползневому материалу. Поверхностные воды отводятся канавами,
подземные — штольнями или горизонтальными скважинами. Несмотря
на дороговизну этих мероприятий, их осуществление дешевле, чем ликвидация последствий произошедшей катастрофы.
Карст — совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на
местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами (гипсами, известняками, мраморами, доломитами и каменной солью).
Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа (пониженные, вогнутые). По происхождению они подразделяются на формы, образованные путем растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые
овраги, долины, полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы.
Для развития карстового процесса необходимы следующие условия:
а) наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода
могла застаиваться и просачиваться внутрь по трещинам;
б) толща карстующихся пород должна иметь значительную мощность;
в) уровень подземных вод должен стоять низко, чтобы было достаточное пространство для вертикального движения подземных вод;
г) минерализация воды на входе в грунт должна быть меньше растворимости породы.
По глубине уровня подземных вод различают карст глубокий и мелкий. Различают также «голый», или средиземноморский карст, у которого
карстовые формы рельефа лишены почвенного и растительного покрова,
и «покрытый», или среднеевропейский карст, на поверхности которого сохраняется кора выветривания и развит почвенный и растительный покров.
Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны и др.) и подземных (карстовые пещеры,
галереи, ходы и др.) форм рельефа. Переходные между поверхностными
и подземными формами — неглубокие (до 20 м) карстовые колодцы, естественные туннели, шахты или провалы. Карстовые воронки или иные
элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему
уходят поверхностные воды, называются поноры.
Существуют также формы, внешне очень похожих на карст. Они
называются псевдокарстовыми формами. Одной из разновидностей псевдокарста является термокарст. Термокарст связан с таянием погребенного льда или протаиванием мерзлых пород в областях распространения
вечной мерзлоты.
Другой разновидностью является глинистый карст. Это глубокие
подземные ходы и провалы, очень напоминающие настоящий карст, возникающие в сильно карбонатных суглинках и глинах при условии хорошо развитой трещиноватости.
Развитие карстовых процессов может представлять большую опасность, так как в ряде случаев они существенно меняют условия существования биоты, резко ухудшают экологическую обстановку и угрожают жизни людей. К числу опасных последствий карстообразования можно отнести образование катастрофических провалов и просадок земной
поверхности, внезапную деформацию и разрушение зданий, транспортных коммуникаций, подземных хранилищ нефти, отходов и другие неблагоприятные явления.
Следует указать, что природные карстовые процессы развиваются
чрезвычайно медленно — со скоростью растворения пород. Однако техногенное воздействие (сброс агрессивных промышленных вод, резкое
изменение гидрогеологической обстановки) может их значительно интенсифицировать. Это происходит как за счет усиления растворяющей способности вод, так и вследствие выноса тонкодисперсного глинистого заполнителя из карстовых полостей фильтрационным потоком. В последнем
случае развиваются так называемые карстово-суффозионные процессы,
представляющие значительную опасность для геологической среды промышленных и городских территорий, для эксплуатации различных инженерных сооружений.
138
139
4.2. Климатические и гидрологические опасности
4.2.1. Циклоны, антициклоны и формы их опасного проявления
Циклон — одно из наиболее распространенных атмосферных явлений. Циклоном называется подвижный атмосферный вихрь диаметром
от десятков до нескольких тысяч километров. Циклон характеризуется
низким атмосферным давлением в его центре и системой ветров, дующих против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном.
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
Диаметр циклона изменяется в процессе его развития от 80–100 км
в начальный период до 1000–1500 км в развитой фазе. Циркуляция воздуха
в циклоне распространяется на значительные высоты, достигая 6–8 км.
В нижней части циклона до высоты 1–1,5 км движение воздуха направлено, в общем, от периферии к центру. Поступившие в центральную
часть циклона массы воздуха затем устремляются вверх и выходят из циклона на высоте 6–8 км. Ветер в нижней части циклона направлен под углом к линиям равного давления (изобарам), пересекая их (рис. 4.4).
Скорость движения циклона определяется скоростью переносящего его ветрового потока. Однако значительная самостоятельность циклона и его огромная масса являются причиной определенного отставания
циклона от основного ветрового потока. Это отставание увеличивается
по мере увеличения диаметра циклона в процессе его развития. В последней стадии своего развития циклоны малоподвижны, чем объясняются
часто встречающиеся затяжные периоды плохой погоды. В Европе скорости движения циклонов составляют в среднем около 30 км/ч, в Северной
Америке — 45 км/ч, в Южном полушарии — около 40 км/ч. В отдельных
случаях наблюдались скорости движения циклонов около 100 км/ч.
Характерной особенностью циклона являются низкое давление в его
центре и большие изменения давления во времени и пространстве. Низкое давление является основной причиной образования циклонов.
Прохождение циклона характеризуется ухудшением погоды: погода
становится пасмурной, усиливается ветер, проходят дожди. Количество
выпавших осадков достигает 400–600 мм/сут, иногда до 1000 мм/сут. При
прохождении одного из циклонов над островом Пуэрто-Рико на остров, имеющий сравнительно небольшие размеры — 50 90 км, в виде ливня выпало
2,6 трлн т воды. В г. Маниле было зафиксировано выпадение 1168 мм осадков за сутки. В Приморском крае России при прохождении сильных циклонов может выпадать до 200–300 мм осадков за сутки. Для сравнения отметим, что среднее количество осадков в Москве составляет 600 мм/год.
Воздействие циклонов на природу Земли определяется преимущественно высокой скоростью ветра, обилием осадков и низким атмосферным давлением в центре циклона. Высокие скорости ветра обусловливают большие динамические давления, действующие на все предметы, находящиеся на пути. Однако и обычных циклонических давлений
достаточно, чтобы повредить линию электропередачи, вырвать с корнем
могучее дерево, снести крышу с дома, опрокинуть автомашину. На море
такой ветер вызывает гигантские волны, разрушительная сила которых
проявляется особенно на побережьях. Обильные осадки в виде ливневых
дождей вызывают мощные наводнения со всеми опасными и разрушительными последствиями.
Низкое давление в центре циклона дезориентирует пилотов самолетов, альтиметры которых показывают высоту полета, большую фактической. Например, при давлении в циклоне 700 мбар самолет, идущий по
нормально отрегулированному альтиметру, может оказаться ниже, чем
показывает прибор, на 900–1200 м. Низкое давление в циклоне может быть
«триггером» землетрясения. Так, считается, что одно из самых сильных
землетрясений на Земле — землетрясение 1923 года в Японии, которое
стерло с лица Земли г. Иокогаму, было спровоцировано сильным тайфуном. Эффект этого явления заключается в уменьшении давления на земную поверхность со стороны вышележащих масс воздуха и в создании
в результате этого дисбаланса сил в недрах Земли (явление аналогично
действию искусственных водоемов и других подобных явлений). Низкое
давление в циклоне как бы «подсасывает» поверхность моря, повышая
140
141
Условные обозначения:
изобары и направление
ветра вне слоя трения
Фронты:
стационарный
движение холодного
воздуха у земли
теплый
холодный
движение теплого
воздуха у земли
облака
осадки
окклюзии
Рис. 4.4. Схема развития циклона
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
его уровень и тем самым вызывая затопление почвы. Так, по этой причине в 1876 году в Бенгальском заливе были затоплены три острова, расположенные в устье Ганга.
Следует, однако, отметить, что циклонам свойственны и некоторые
положительные действия. Тайфуны уносят густые застойные туманы,
воздействию которых приписывают многие болезни на Филиппинах. Известны случаи, когда циклоны переносили животных и семена растений.
Циклоны орошают землю в периоды засух. Например, при прохождении
мощного циклона «Ванда» в 1962 году резервуары Гонконга, до того опустевшие, были наполнены водой на три четверти. Наконец, циклоны, увеличивая подвижность атмосферы, способствуют перемешиванию поступающих в нее газов и паров и тем самым способствуют поддержанию над
поверхностью Земли некоторого среднего состава атмосферы, к которому адаптировался живой мир нашей планеты. Без такого перемешивания,
без связанного с этим рассеивания почти до полного исчезновения вредных выделений и обусловленного этим почти равномерного распределения кислорода по поверхности Земли ее атмосфера превратилась
бы в застойную среду, жизненные процессы в которой были бы вряд ли
возможны.
Прогноз развития циклонов в настоящее время осуществляется на
основе статистических данных. По данным о движении ранее существовавших циклонов и сопутствовавших им условиях получают эмпирические зависимости, позволяющие предвидеть развитие ситуации. Эти зависимости дают возможность предсказать путь движения циклона на 12–36 ч
вперед. Теория не позволяет пока предвидеть возникновение циклонов,
она может лишь экстраполировать их поведение.
Современный прогноз позволяет также установить, какие области
будут подвергнуты действию ураганного ветра, ливневых дождей или
штормовых приливов и гигантских волн.
Для экстраполяции развития циклона необходимо знать некоторые
исходные данные о циклоне. Для этого существует специальная служба
разведки, являющаяся частью метеорологической службы. Ее задачи —
обнаружение циклона, определение его координат, анализ структуры циклона и слежение за его движением с нанесением информации на специальные синоптические карты. В разведке широко используется авиация.
Меры безопасности при прохождении циклона состоят прежде всего
в оповещении людей о приближающейся опасности. Задача службы оповещения — всеми доступными средствами и возможно раньше предупредить
население территорий, которым угрожает циклон, о его приближении, времени прихода, силе и характере воздействия (ветер, дождь, шторм).
При приближении циклона укрепляются дома, им придается возможно более обтекаемая форма, удаляются или тщательно крепятся те
части, которые могут быть оторваны.
Движение всякого наземного транспорта должно быть прекращено.
Люди должны укрыться в подвальных помещениях, метро и т. п. При этом
следует обращать внимание на то, чтобы убежища не были затоплены часто
сопутствующими циклонам ливнями, особенно в случае ливневого предупреждения. Суда, находящиеся в портах, выходят в открытое море, поскольку надвигающийся шторм и огромные волны могут разбить их
о берег. При невозможности выйти в море они должны быть тщательно
закреплены. Суда, находящиеся в море, должны стараться уйти в сторону
от циклона.
В Японии за 12 ч до прихода тайфуна объявляется «тайфунное положение», согласно которому все люди должны спрятаться в укрытия, если
возможно — эвакуироваться; приостанавливается всякая экономическая
жизнь; объявляется военное положение, мобилизуются полиция и армия;
останавливаются поезда. Японцы считают, что своевременное применение указанных мер уменьшает вероятное число жертв от обычного тайфуна с 10 тыс. до нескольких сотен человек.
В настоящее время нет реальных способов борьбы с циклонами.
Трудность проблемы заключается в огромной энергии циклона, сравнимой с энергией атомных бомб. Последнее навело на мысль использовать
атомный взрыв в центре циклона для повышения давления и таким образом разрушения циклона. Нерешенным, однако, остается вопрос радиоактивного заражения местности.
Опасное гидрологическое явление — комплекс гидрологических
величин, описывающих режим рек или озер, которые по своему значению, интенсивности или продолжительности представляют угрозу безопасности людей, а также могут нанести значительный ущерб объектам
экономики и населению.
Гидрологические опасные явления подразделяются на несколько
видов (рис. 4.5).
Наводнение — это затопление водой местности, прилегающей к реке,
озеру или водохранилищу, которое наносит урон здоровью людей или даже
приводит к их гибели, а также причиняет материальный ущерб.
По причинам возникновения наводнения подразделяются на несколько видов:
142
143
4.2.2. Реки и озера как источник опасностей
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Гидрологические
опасные явления
Высокие уровни воды
(наводнения)
Половодье
Дождевые паводки
Заторы и зажоры
Ветровые нагоны
Низкие уровни воды
Ледостав
Ледоход
Рис. 4.5. Виды гидрологических опасных явлений
– половодье — сезонное таяние снега с максимальным стоком воды,
отличающееся длительным подъемом уровня воды в реке;
– паводок — вызывается дождями и ливнями или таянием снега при
зимних оттепелях;
– заторные, зажорные наводнения — вызываются большим сопротивлением водному потоку, возникающим при скоплении ледового материала в сужениях или излучинах реки во время ледохода (заторы) или во
время ледостава (зажоры);
– нагонные наводнения — вызываются ветровыми нагонами воды
на берега больших озер, водохранилищ и в морские устья рек;
– наводнения, вызванные прорывом (разрушением) плотин;
– наводнения, вызванные подводными землетрясениями, извержениями подводных или островных вулканов.
По размерам и наносимому ущербу наводнения бывают:
– низкие (малые) — вода затапливает низкие места, почти не нарушая ритма жизни населения, наносит незначительный ущерб;
– высокие — существенно нарушают налаженную жизнь людей,
наносят значительный материальный ущерб, часто вызывая необходимость
частичной эвакуации населения;
– выдающиеся — охватывают целые речные бассейны, наносят большой материальный ущерб, затапливают населенные пункты и города, при
этом возникает необходимость в массовой эвакуации людей;
– катастрофические — полностью меняют жизненный уклад населения и приводят к огромным материальным потерям, затапливая более
70 % сельскохозяйственных угодий.
Основными характеристиками наводнения являются:
– максимальный уровень воды;
– максимальный расход воды за время наводнения;
144
Глава 4. Природные опасности
– площадь затопления;
– высота слоя воды;
– продолжительность затопления;
– температура воды;
– скорость подъема уровня воды.
Факторами, обусловливающими величины максимального уровня
и максимального расхода воды, являются:
а) для случаев весеннего половодья:
– запас воды в снежном покрове перед началом весеннего таяния;
– атмосферные осадки в период снеготаяния и половодья;
– осенне-зимнее увлажнение почвы к началу весеннего снеготаяния;
– глубина промерзания почвы;
– ледяная корка на почве;
– интенсивность снеготаяния (связанная с температурой воздуха);
б) для случаев паводка:
– количество осадков, их интенсивность и продолжительность;
– площадь охвата;
– увлажненность бассейна, предшествующая выпадению осадков;
– водопроницаемость почвы;
– рельеф бассейна;
– величины уклонов рек;
– наличие растительности и ее виды;
– хозяйственная деятельность человека;
– наличие и глубина промерзания почвы.
К основным характеристикам последствий наводнения относятся:
– численность населения, оказавшегося в зоне, подверженной наводнению;
– количество населенных пунктов, попавших в зону наводнения;
– количество предприятий в зоне затопления;
– протяженность затопленных автомобильных и железных дорог,
линий электропередачи, связи и коммуникаций, оказавшихся в зоне ЧС;
– количество погибших животных, разрушенных мостов и тоннелей.
На основе данных о гидрологическом режиме рек была составлена
картосхема России, показывающая регионы страны, где ежегодно сохраняется существенная угроза наводнений (рис. 4.6).
При подтоплении (подъем уровня грунтовых вод) вода проникает
в подвалы через канализационную сеть, различного рода траншеи и коллекторы. В случае же затопления местность покрывается слоем воды
определенной высоты.
145
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
Правила безопасного поведения при угрозе и во время наводнений.
С получением прогноза о возможности наводнения население оповещают об этом по радио и телевидению.
При получении информации о начале эвакуации необходимо быстро собрать и взять с собой:
– пакет с документами и деньгами;
– аптечку;
– трехдневный запас продуктов и питьевую воду;
– постельное белье и туалетные принадлежности;
– комплект верхней одежды и обуви.
После этого необходимо прибыть в установленный срок на заранее
назначенный эвакуационный пункт для регистрации и отправки в безопасное место.
Если наводнение застало внезапно, то необходимо:
– быстрее занять возвышенное место и быть готовым к эвакуации;
– принять меры к подаче сигналов;
– в безопасном месте нужно находиться до спада воды, самоэвакуацию можно проводить только в случае реальной угрозы вашей жизни.
После спада воды:
– нужно остерегаться оборванных и провисших проводов;
– продукты, попавшие в воду, можно употреблять только после их
проверки санитарной инспекцией;
– воду перед употреблением обязательно кипятить.
Перед тем как войти в здание после спада воды, нужно убедиться,
что вход в него не представляет опасности. Войдя в помещение, сразу же
нужно проветрить его. Не рекомендуется применять спички.
Ученые составили перечень самых опасных с точки зрения гидроэкологических характеристик рек мира. В этот «опасный список» не включены реки, которые в силу стараний человека теперь невозможны для
«проживания» в них рыб и других обитателей водоемов, но тогда список
был бы, несомненно, длиннее.
Река Ориноко (Южная Америка) — весьма длинная река с порогами
и водопадами. Для жителей прибрежных вод могут представлять опасность круглогодичные подъемы грунтовых вод к поверхности реки, так
называемые апвеллинги. Наводнения и быстрый спад воды могут снести
с берега жилища и людей.
Река Конго (Центральная Африка) — опасность представляет водопад Стэнли, который переходит в Адские ворота. Это узкий каньон на
реке, где скорость воды увеличивается по сравнению с обычным течением в несколько раз, переходящий в серию порогов.
Река Амазонка (Южная Америка) — в сезон половодья разливается
так, что ее называют «Речным морем», глубина которого достигает более
50 метров. Приливные волны сносят с берегов деревья, дома.
Река Янцзы (Китай) — круглогодичные дожди вызывают заторы на
этой реке, что приводит к появлению водоворотов, изменению скорости
реки за считанные минуты. От гибели при наводнении не спасают ни дамбы, ни построенные жителями плотины.
Река Брамапутра (Юго-Западный Тибет, Китай, Бангладеш, Индия) —
таяние снегов в Гималаях вызывает обширные половодья, наводнения.
Особую категорию гидрологических опасностей составляют сели.
Селями называются грязевые или грязекаменные потоки, внезапно
возникающие в руслах горных рек вследствие резкого паводка, вызванного интенсивными ливнями, бурным снеготаянием и другими причинами.
Сели представляют большую опасность вследствие заключающейся в них
огромной энергии и высоких скоростей движения, обусловливающих внезапность их появления. Сели разрушают находящиеся на их пути постройки, наносят большой ущерб обрабатываемым землям и урожаю, приводят к человеческим жертвам. Известны случаи, когда под селевыми
потоками были погребены селения и даже города. Разрушительному воздействию селей неоднократно подвергались такие крупные города, как
Алма-Ата, Ашхабад, Ереван. Под угрозой селевых потоков находятся
многие селения и хозяйственные объекты в горных областях.
146
147
Рис. 4.6. Районы России, где ежегодно сохраняется угроза наводнений
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
Одно из крупнейших наводнений селевого характера имело место
в 1921 году в г. Алма-Ате, где грязекаменным потоком было снесено несколько сот домов и погибли несколько десятков человек. Объем вынесенного этим селем каменного материала превышал 1,5 млн м3, а его масса — 3 млн т. Сильное наводнение селевого характера имело место
в г. Ереване в 1946 году.
При селях в водоток поступает огромное количество твердого материала, объем которого может достигать сотен миллионов — миллиардов
кубических метров.
Для образования селя необходимы быстрое поступление в русла рек
больших объемов воды, значительные уклоны земной поверхности, наличие легко смываемого рыхлого мелкообломочного материала. Обычно
такие условия бывают в горной местности. На территории России основные районы появления селей — Кавказ, Прибайкалье, Забайкалье, Дальний Восток, Сахалин, Камчатка.
Образование селей зависит от совокупного действия целого ряда
природных факторов. Это геологическое строение местности (литология,
последовательность накопления пород и др.), тектонические движения
земной коры, рельеф склонов, климатические и гидрогеологические
условия, растительный и животный мир.
Геологическое строение местности определяется видом слагающих
поверхностный слой горных пород. Прочные горные породы с жесткими
внутренними связями (магматические, метаморфические, некоторые осадочные) непосредственно не участвуют в селевых процессах. Они лишь
являются источником рыхлообломочного материала для селей при своем
разрушении в процессе выветривания и других видах разрушения. В селевых потоках принимают участие рыхлые породы; при больших скоростях и расходах воды в них могут принимать участие и слабые осадочные
породы.
Тектонические движения Земли, следствием которых являются землетрясения, сопровождаются обвалами и оползнями и поэтому играют
важную роль в формировании твердой составляющей селевого потока.
Сильные землетрясения нередко были причинами образования селей.
Аналогичный результат может вызвать и вулканическая деятельность.
Климатические условия определяют формирование жидкой составляющей селей, а также и их твердой составляющей, поскольку влияют
на разрушение горных пород.
Гидрогеологические условия определяют прежде всего величину
поверхностного стока воды: чем меньше водопроницаемость почвы
и подстилающих ее горных пород, тем меньше воды при выпадении ат-
мосферных осадков уходит в породы, тем больше поверхностный сток
воды, тем благоприятнее условия для образования селя. В формировании
жидкой составляющей селя могут принимать участие также подземные
воды. Подземные воды могут разрушать горные породы, способствуя подготовке твердой фракции селя.
Растительный покров, связывая почву, способствует предупреждению образования селей. Лесные почвы, более рыхлые, способствуют проникновению воды вглубь, уменьшая ее поверхностные стоки. В то же время
полеглая трава, создавая для осадков эффект «крыши», способствует усилению поверхностного стока вод.
Звери могут способствовать разрушению почвы и тем самым образованию твердой составляющей селей. Такие воздействия могут оказывать некоторые грызуны, проделывая в почве подземные ходы. Многие
грызуны, поедая травяной покров, особенно его корневую систему, способствуют эрозии почвы.
Активизации селевых процессов может способствовать хозяйственная деятельность человека, прежде всего уничтожение лесов, луговой растительности в результате чрезмерного выпаса скота, размещение отвалов горных пород в руслах водотоков и в нижних частях склонов, гидротехническое строительство.
Хищническая вырубка лесов в ХIХ веке привела к сильнейшей активизации селей в приальпийских странах (Франция, Австрия, Швейцария). По этой причине активизировались селевые процессы в Карпатах
в 40–60-х годах XX века. В Забайкалье и на Дальнем Востоке аналогичное значение имеют лесные пожары.
Чрезмерный выпас скота на горных пастбищах приводит к разрушению дернового покрова, ухудшению фильтрационных свойств почв
и, как следствие, к активизации эрозии и формированию очагов зарождения селей.
При разработке месторождений полезных ископаемых в горной местности часто пустая порода складируется в отвалах на крутых склонах
или в руслах временных или небольших водотоков. Во время паводков
отвалы размываются и существенно участвуют в формировании твердой
составляющей селевых потоков. Примером тому являются селевые потоки у г. Новороссийска, твердая составляющая которых формируется из
отвалов карьеров цементных заводов. Отвалы Садонского рудника
(Северный Кавказ) формируют твердую составляющую селей на реке
Ходка. Подобных примеров достаточно много.
Формирование селя состоит в формировании его жидкой и твердой
составляющих.
148
149
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
У большинства селей жидкая составляющая формируется за счет
дождей и ливней. Меньшую роль играет таяние снега и льдов. Возможно
формирование жидкой составляющей селей в результате прорывов ледниковых озер и завалов долин рек. Так, в Средней Азии в период с 1870
по 1959 годы в 37 % случаев прохождения селей их жидкая составляющая
формировалась за счет дождей и ливней и лишь в 7,2 % — за счет таяния
снега и ледников. На Кавказе формирование жидкой составляющей селей
за счет прорывов ледниковых озер и завалов долин рек составляет всего
1,4 %. В то же время прорывы завальных озер характерны высокой интенсивностью формирования жидкой составляющей селей. Например, при
внезапном обрушении больших масс горных пород в виде оползней
и обвалов в завальные озера расход воды при ее переливе через завал может достигать 200 000–300 000 м3/с, а высота волны над гребнем плотины —
70 м. Поэтому с прорывами завальных озер обычно связаны катастрофические проявления селей (в Средней Азии за последние 75 лет зарегистрировано 10 катастрофических проявлений селей, образованных вследствие прорыва завальных озер).
При дождях и ливнях интенсивному стоку вод по поверхности способствует слабая водопроницаемость почвы, ее большая начальная влажность, а также полеглый травяной покров на крутых склонах.
Интенсивное таяние снега часто связано с обильными снегопадами
в горах в середине лета и последующим наступлением теплой солнечной
или теплой дождливой погоды.
Интенсивное таяние ледников может быть результатом вулканической деятельности с извержением лавы. В 1877 году извержение вулкана
Котопахи (Эквадор) привело к очень быстрому таянию ледников. В результате уже через час после извержения лавы все окрестные долины были
залиты грязекаменными потоками. В одном из ущелий ширина селя достигала 100 м, глубина 60 м. Скорость потока при выходе из ущелья была
10 м/с, а расход потока — около 60 000 м3/с. За 3 ч сель прошел 111 км.
Обычно сели движутся со скоростями порядка 10–15 км/ч. Содержание твердой составляющей в селевом потоке превышает 100 кг на 1 м3
воды. Масса отдельных камней, перемещаемых селевым потоком, достигает 10 т и более.
В селевом потоке заключена огромная энергия. Расчеты показывают, что сила давления, испытываемого стеной небольшого индивидуального дома от селевого потока, достигает 25–30 тс.
Твердая составляющая селя в большинстве случаев формируется за счет
сноса со склона в русло водотока продуктов разрушения коренных пород либо
за счет размыва рыхлообломочных четвертичных (молодых) отложений.
Твердая составляющая селей может формироваться за счет материалов запруд горных рек. Запруды горных рек обычно вызываются оползнями, обвалами, селями из боковых притоков, осовами осыпей. Запруды от
оползней и обвалов могут существовать очень долго и приводить к значительному накоплению воды в водостоке. Лавины, сели, осовы осыпей
обычно создают небольшие запруды, которые прорываются через несколько часов или суток. Причиной прорывов больших древних завалов могут
быть землетрясения.
Твердая составляющая может формироваться также за счет размыва
ледниковых морен и материала извержения вулканов. Например, при извержении вулкана Ксудач на Камчатке было выброшено около 3 млрд м3
рыхлого материала. При извержении вулкана Авача там же в 1945 году
мощность слоя выпавшего пепла составила 45 мм. Эти продукты извержения формируют твердую составляющую селевых потоков (лахаров),
образующихся при извержениях вулканов, часто сопровождающихся ливнями. Примером таких селей являются грязевые потоки, образовавшиеся
при извержении вулкана Везувий в 79 году, когда под ними и слоем пепла
были погребены города Помпеи, Геркуланум, Стабия, располагавшиеся
у подошвы этого вулкана.
После зарождения селя, т. е. после завершения формирования его
жидкой и твердой составляющих, селевой поток продолжает двигаться
по руслу. При этом важнейшей особенностью движения потока является
его пульсирующий характер, который проявляется в том, что поток движется в виде системы чередующихся по его длине селевых валов. Такой
характер движения формируется крутыми поворотами русла, изменением его продольных уклонов и ширины, наличием заторов. Пульсирующее
движение селя определяется также неравномерностью поступления в него
жидкой и твердой составляющих. В зависимости от конкретных условий
количество валов в селевом потоке может изменяться от нескольких единиц до нескольких сотен, а их высота может достигать десятков метров.
Например, в селевом потоке, который прошел по руслу реки Большой
Алмаатинки (г. Алма-Ата) в 1977 году, количество валов составило
200–300, их высота достигала 20 м, а в отдельных случаях — 30 м.
Защита от селей включает прогноз селеобразования и проведение
специальных мероприятий.
Прогноз представляет собой предсказание периода активизации селевых явлений или оценку изменений селевого режима и соотношения
генетических типов селей на определенный момент будущего времени.
Заблаговременность прогноза — от нескольких лет до нескольких десятков лет. Прогноз периодов активизации селевых явлений продолжитель-
150
151
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
ностью от одного года до нескольких лет строится на базе циклов солнечной активности. Он включает следующие этапы:
– выявление связи хода селевой активности (случаев схода) с кривыми хода определяющих факторов — солнечной активности, микроформ
атмосферной циркуляции, температуры воздуха, осадков;
– прогноз хода метеоэлементов путем экстраполяции по их длинным рядам;
– прогноз селевой активности на основе выявленной корреляции
селевой активности с определяющими факторами;
– конкретная реализация прогноза на основе среднемасштабной
карты селевой активности, на которую накладывается карта районирования по режиму метеопараметров.
Оценка изменения селевого режима и соотношения генетических
типов селей на какой-либо момент времени ближайших десятилетий дается на базе оценок климатических изменений. Существующие сценарии
климатических изменений в связи с глобальным изменением климата позволяют рассчитать минимально необходимые параметры температуры
воздуха, осадков, других показателей. Выводы об изменении (величине
или тенденции) селевой активности и соотношения генетических типов
селей делаются путем пространственно-временных аналогий.
Прогноз селеопасности завершается оценкой возможных последствий действия селевых потоков. Эта оценка выполняется на основе оценок расходов селевых потоков, их скорости движения, объемов выноса
твердой составляющей, глубины потоков, выполняемых специальными
методами. Специальные мероприятия по защите от селей включают агролесомелиоративные мероприятия и строительство специальных гидротехнических сооружений. Агролесомелиоративные мероприятия состоят
в закреплении почв и растительного покрова, в частности включают лесонасаждения, скрепляющие почву и предохраняющие ее от размыва. Специальные гидротехнические сооружения — это плотины, служащие для
задержания твердой составляющей селей и регулирования стока воды;
котлованы; искусственные русла для отвода селевого потока в специально предназначенные водоприемники. Характерным примером использования плотин для борьбы с селями является сооружение противоселевой
плотины над Алма-Атой в Медео. В 1973 году эта плотина защитила город от мощного селевого потока, предотвратив неминуемую катастрофу.
Ледник — масса льда преимущественно атмосферного происхождения, испытывающая вязкопластическое течение под действием силы тя-
жести и принявшая форму потока, системы потоков, купола (щита) или
плавучей плиты. Образуются ледники в результате накопления и последующего преобразования твердых атмосферных осадков (снега) при их
положительном многолетнем балансе.
Общим условием образования ледников является сочетание низких
температур воздуха с большим количеством твердых атмосферных осадков, что имеет место в холодных странах высоких широт и в вершинных
частях гор. Однако чем больше суммы осадков, тем выше могут быть температуры воздуха. Так, годовые суммы твердых осадков меняются от
30–50 мм в Центральной Антарктиде до 4500 мм на ледниках Патагонии,
а средняя летняя температура от –40 °C в Центральной Антарктиде до
+15 °C у концов самых длинных ледников Средней Азии, Скандинавии,
Новой Зеландии, Патагонии.
Глобальная роль ледников проявляется прежде всего в их климатическом и гидрологическом воздействии. В настоящее время очевидна тенденция к усилению этой значимости.
После похолодания 1960–1970-х годов наступил период потепления,
вклад в которое вносит и парниковый эффект двуокиси углерода, связанный с антропогенными факторами. Таяние ледников приводит к повышению уровня Мирового океана. Определено, что 1 млн км3 льда эквивалентен слою воды в океане толщиной около 2,5 м. При суммарном объеме
льда 27 млн км3 подъем уровня океана за счет ледников может составить
67,5 м. Естественно, что эта величина чисто теоретическая. В последние
десятилетия темпы повышения уровня составляют 1,5 мм/год. В случае
глобального повышения температуры на 1,5–2 °С к середине нынешнего
столетия уровень Мирового океана может повыситься на 0,4–0,8 м, при
этом на 0,2–0,3 м за счет таяния ледников, а остальной подъем будет связан с тепловым расширением воды. Это приведет к затоплению обширных заселенных территорий.
Прямое или косвенное влияние ледников испытывают люди и многие объекты и виды человеческой деятельности: жилая застройка, транспорт, растениеводство, животноводство, гидроэнергетика, горнодобывающая промышленность и т. д.
В некоторых случаях ледники оказываются виновниками гибели
людей — в основном из-за обвалов, единовременных обрушений значительных масс льда. Наиболее крупные обвалы характерны для таких горных районов, как Гималаи, Каракорум, Памир и Анды, а в России — для
центрального Кавказа, от Эльбруса до Казбека. Например, мощные обвалы ежегодно происходят на ледопаде ледника Кашкатош в массиве
Эльбруса.
152
153
4.2.3. Ледники как источник опасностей
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
Опасные обвалы относительно меньших размеров случаются на ледниках северного склона Главного Кавказского хребта в пределах Карачаево-Черкессии, Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Ингушетии,
Чеченской Республики и Дагестана. Наиболее значительные по своим последствиям обвалы произошли в 1962 и 1970 годах на леднике горы Уаскаран (6768 м) в перуанских Андах. Например, 10 января 1962 года висячий край ледника северной вершины Уаскарана, длиной почти 1 км и толщиной более 30 м, общим объемом 2–3 млн м 3 , без каких-либо
сейсмических воздействий обрушился с высоты около 700 м на нижележащий ледник. В результате захвата части его морены и дальнейшего продвижения вниз по долине обвал преобразовался в сель объемом 13 млн м3.
При его прохождении было полностью разрушено 6 селений, в том числе
крупный поселок Ранраирка. Погибло 4 тыс. чел. и 10 тыс. домашних животных.
Широко известна Маттмаркская ледниковая катастрофа 30 августа
1965 года в Швейцарии. Глыба льда объемом около 1 млн м3, оторвавшись от конца ледника Алалин, соскользнула вниз по склону в 27° на 400 м
по вертикали, а затем по инерции продвинулась еще на 400 м по плоскому
дну долины р. Заас, погубив 88 чел. на строительстве плотины. В Альпах
же при обрушении нижней части ледника Тэт-Русс в июле 1892 года было
разрушено несколько селений и погибло 125 чел. В августе 1949 года произошел обвал ледника Тур в районе Шамони объемом 0,5 млн т льда, что
соответствовало величине 40-летней аккумуляции, погибло 9 чел.
Косвенное воздействие связано в основном с возникновением ледниковых озер, неизбежные прорывы которых вызывают катастрофические паводки. Так, в результате прорыва в 1941 году ледниково-подпрудного оз. Палькочоча, расположенного недалеко от уже упоминавшейся горы
Уаскаран, был разрушен г. Уарас, при этом погибло около 6 тыс. чел.
Еще один вид косвенного воздействия — трансформация ледниковых пульсаций в сели. Наиболее катастрофические последствия имели
трансформации при подвижках ледника Колка на Северном Кавказе.
Летом 1902 года погибло несколько десятков человек, а через 100 лет,
20 сентября 2002 года, — более 100 человек.
Влияние ледников на жилые строения происходит как под действием катастрофических факторов (прорывы подпруженных ледниковых
озер, обвалы льда и ледниковые сели), так и вследствие медленного продвижения ледников. Ледники по различным причинам (прежде всего под
действием климатических факторов) периодически наступают или отступают. Например, ледник Федченко на Памире наступал в 1868–1870
и 1910–1923 годах. Конец его языка быстро продвигался на 800–1000 м,
а потом медленно возвращался назад. На фоне общего отступления кавказских ледников в 1890–1960 годах многие из них продвигались вперед
в 1910–1920 годах. Сейчас при отступлении ледников Исландии и Гренландии из-подо льда появляются остатки строений викингов.
Для судоходства представляют опасность ледники, выдвигающиеся
в море, перекрывающие бухты и фьорды, а также продуцирующие большое количество айсбергов.
Опасность ледников для трубопроводов реально существует в западной Канаде и на Аляске, где нефтепроводы проложены близ ледников.
Для авиационного транспорта потенциальную угрозу представляют ледниковые обвалы. Крупные обвалы сопровождаются мощной воздушной
волной, переносящей тучи снега и ледяных осколков. Клубы снежной пыли
вызывают временную потерю видимости у экипажей заходящих на посадку или взлетающих вертолетов. Подобная ситуация реальна для вертолетного аэродрома международного альпинистского лагеря вблизи ледника Трамплинный на Памире, где обвалы льда происходят практически
ежедневно.
Что касается защитных мер, то каких-либо инженерных мероприятий и средств для предотвращения подвижек ледников или ледниковых
обвалов не существует, поэтому единственным доступным способом предотвращения ущерба является исключение опасной зоны из использования. Меры защиты от прорывов подпруженных ледниковых озер полностью укладываются в обычную схему противопаводковых и противоселевых мероприятий.
154
155
4.2.4. Опасности Мирового океана
Моря и океаны с давних времен притягивали человека таинственностью и великолепием. Теплые ласкающие волны манят людей к пляжам
и курортам, а шум прибоя всегда навевает хорошее настроение и рождает
улыбку на устах. Но у всего в нашем мире есть и обратная сторона. Волны тому не исключение. То, что дарит красоту и радость, может принести
катастрофу. Волны водной стихии — гигантская и неукротимая сила, которая всегда вынуждала человечество с собой считаться.
Именно эта сила способна уничтожить все, к чему прикасается, способна сеять разруху и опустошение. Природа происхождения волн ясна
и хорошо изучена. Причиной волн могут быть морские и океанические
ветра, перемещающиеся корабли и даже брошенный в воду камень. Все
это волны, пусть даже небольшие. Но «творцы» волн существуют не только
на нашей планете. Луна и Солнце обладают огромным притяжением, ко-
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
торое рождает приливы и отливы (а значит, и волны) в земных морях
и океанах.
Как правило, волны воздействуют лишь на самые верхние водные
слои и развивают скорость движения не больше, чем велосипедист на
спортивном треке (рис. 4.7). А в самый разгар стихии высота волн может
приравняться к высоте 10–15-этажного дома. Но даже такие огромные по
высоте волны касаются лишь только поверхностных водных масс и не
затрагивают глубинных. Несмотря на свою необузданность и непокорность, волны все же направляются в нужные людям «русла». Современная наука доказала, что именно волны и станут неограниченным и экологически совершенным ключом энергии уже в ближайшие десятилетия.
Волны будут мирно покачивать покоящиеся на них специальные миниатюрные гидротурбины, которые будут давать электроэнергию для целых
городов.
Общая причина возникновения данного явления заключена в активности, происходящей в недрах земли. Чаще всего землетрясения (подводные) провоцируют возникновение цунами. Согласно исследованиям, самые сильные из последних (после которых волны действительно наносят
крупный ущерб) случаются неподалеку от Камчатки. Это обусловлено
нахождением здесь участка недр, где постоянно происходят процессы,
итогом которых является выброс энергии. Зафиксирована прямая зависи-
мость силы волны от силы землетрясения. Влияет также глубина, на которой свершился толчок, — если она не слишком большая, цунами будет
сильнее. Оползни тоже могут быть виновниками цунами — только не обычный сход горной породы, а обусловленный ее падением в воду, а также
крупным объемом обрушившегося материала.
От высоты, с которой обрушился материал, также зависит мощь
последующего цунами. Зафиксированные случаи вулканической активности на Аляске и в Индонезии сравнимы с землетрясением. В качестве
примера вспоминается извержение Кракатау, которое само по себе было
очень мощным (произошло в конце XIX века) и привело к появлению волны, высота которой превышала 30 м. Антропогенный фактор является
достаточно серьезной причиной для образования цунами. При испытаниях атомного оружия или военных действиях возникновение волн нередко, но поскольку они происходят обычно в океане, до берега волна не
доходит. Достаточно редким событием может быть попадание в океан
космического тела — в этом случае волна будет огромной. Исследователи
говорят о том, что несколько десятков миллионов лет назад падение
метеорита привело к возникновению невероятной волны, которая, возможно, и привела к гибели динозавров. Еще одним вполне банальным
основанием может быть ветер. Он может вызвать большую волну только
при соответствующих обстоятельствах — давление воздуха должно быть
надлежащим.
Цунами — японское слово, которое трактуется как «большая волна». Это и есть длинная волна, а иногда серия таковых, спровоцированная сильным колебанием воды. Существует целый ряд причин зарождения цунами, из которых самой распространенной считается подводное
землетрясение (около 85 % случаев). Подземный толчок возвышает одну
часть дна и опускает другую по отношению к общему уровню, что вызывает доходящее до поверхности передвижение воды по вертикали. Вся
масса пытается прийти к первоначальному состоянию, что ведет к образованию серии волн.
Когда это происходит в открытом океане на большой глубине
(например, 4000 м), скорость движения волн может доходить до 700 км/ч,
а высота редко превышает 1 м. Поэтому для судна, плавающего в открытом море, цунами угрозы не представляет. Но ближе к берегу, то есть
к мелководью, скорость волны идет на спад, а высота возрастает и может
равняться 30–40 м. На этом этапе цунами уже являет собой серьезную
угрозу для всего, что размещается на побережье. Не все подводные землетрясения могут вызвать появление цунами. Как правило, это бывает
землетрясение с близко размещенным очагом (рис. 4.8). Впрочем, про-
156
157
Рис. 4.7. Изменения скорости и амплитуды морских волн во время цунами
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
гнозирование цунамигенности землетрясения до нашего времени остается нерешенной задачей.
Помимо землетрясения, цунами могут быть порождены оползнями,
подводными взрывами, подводными же извержениями вулканов и падением метеоритов. Эффект, производимый перечисленными явлениями,
схож с вышеописанными. В каждом из этих случаев возникают вертикальные перемещения водных масс с последующим возвращением воды
к первоначальному уровню. Существует также явление, именуемое «Риссага», когда колебание воды происходит под воздействием резкого перепада давления. Эти метео-цунами встречаются в районе Балеарских островов. С этим не следует путать просто высокие (до 20 метров) волны,
порожденные ветром. Последнее не является цунами, так как движение
воды осуществляется только на поверхности, у него короткий период,
а волны просто не доходят до берега.
Если человек оказался в месте (к примеру, на Камчатке, Сахалине,
Курилах, побережье Тихого Океана), где существует угроза цунами, одна
из первых его задач — выработать план эвакуации на случай сигнала
о приближении волны цунами. Нужно точно знать оповестительный сигнал, а также границы опасной зоны. Следует помнить, что наиболее рискованные области — это устья рек, проливы и бухты. Когда будет подан
сигнал, необходимо точно знать кратчайшие пути выхода за пределы зоны
опа-сности. Разумно будет выбрать с близкими укромное место, куда все
соберутся в случае объявления о приближении цунами. Если дом находится в цунамиопасной области, необходимо, чтобы всегда была собрана
сумка с медикаментами и небольшим запасом непортящихся продуктов,
а также чтобы все документы и хоть какие-то деньги были под рукой. Есть
признаки цунами, которые тоже могут стать сигналом.
Сильное отступление воды от береговой линии, мелкое подтопление прибрежной области, а также бегство животных в направлении возвышенностей — все это предвестия цунами. Во время поступления сигнала можно оказаться где угодно: в помещении, на открытом пространстве вдали от границ зоны безопасности, наконец, в воде. В любом случае
нужно действовать незамедлительно, так как с момента поступления сигнала будет от нескольких минут до получаса. Если сигнал застал дома,
следует выключить электричество и газ, взять заранее уложенные необходимые вещи и бежать к безопасным местам. Или ехать на автомобиле.
При этом существует правило подбирать по дороге бегущих людей. Когда времени в обрез, можно укрыться и в помещении, удалив от себя стеклянные предметы.
Наиболее защищенные точки — у внутренних основательных стен.
Если человек находится не в помещении, а на дорогу до зоны безопасности уже нет времени, надо найти любую преграду (например, дерево)
и обхватить ее. Если же человек оказался в воде, лучше всего уцепиться
за какой-нибудь крупный плавающий предмет и, конечно, снять всю одежду и обувь, если это на вас было надето. Главное, не поддаваться панике.
Цунами иногда приходят сериями, с промежутками около часа, поэтому
возвращаться в цунамиопасную зону можно не раньше чем через 3 часа
после поступления последнего сигнала.
Цунами способно стать причиной больших разрушений и жертв.
Примером этого могут служить цунами в Юго-Восточной Азии в 2004 году
(Таиланд).
По оценкам специалистов, для полного восстановления экономики
странам, которые пострадали от разрушительной волны, потребуется около
десяти лет. По различным оценкам ущерб, который был нанесен волной,
составил 20 млрд долларов. И это — только экономические последствия.
Цунами приносят ущерб не только тем странам, которые оказываются под прямым ударом волны. После того как в Азии произошла трагедия, туристы спешно начали отказываться от своих туров в страны, оказавшиеся под ударом. У людей попросту началась паника, а туристические фирмы по всему миру теряли деньги. Однако 2004 год не является
самым смертоносным годом от последствий цунами.
Примерно две с половиной тысячи лет назад цунами привело к гибели еще большего количества людей. При этом трагедия произошла не
в огромном Тихом Океане, а в небольшом Средиземном море.
От гигантской волны, которую спровоцировал вулкан Санторин,
погибла целая цивилизация. На расстоянии 120 км от вулкана находится
остров Крит. К моменту трагедии на острове существовала древняя весь-
158
159
Рис. 4.8. Схема возникновения волн цунами
при смещении участка морского дна
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 4. Природные опасности
ма могущественная цивилизация с огромными каменными городами-дворцами, всесильными правителями. Крито-микенский флот был властелином средиземноморья. Но в один момент цунами нанесло цивилизации
острова Крит ущерб, который нельзя сравнить ни с одним нашествием
вражеской армии. Мощное государство не смогло «залечит раны». Оно
распалось, и гигантские города-дворцы были покинуты людьми, выжившими после трагедии, и заброшены на две с половиной тысячи лет.
Другие опасности гидрологического характера возникают во время
волнения и морских течений. Волны могут представлять опасность даже
при трехбалльном волнении моря. А поэтому заниматься подводным
спортом во время волнения не только не рекомендуется, но и не разрешается. Однако в практике подводного спорта нередки случаи, когда приходится идти в воду в такое время. Они могут быть вызваны необходимостью выполнения специальных заданий, спасения утопающих. Но бывает и так, что аквалангист уходит под воду в штиль, а возвращается на
берег в шторм, когда совершенно неожиданно налетает шквальный ветер,
моментально разгоняющий большую волну.
Волны бывают ветровые, т. е. возникающие в период действия ветра, и волны зыби, образовавшиеся в период спада волнения.
Ветровые, или, как их еще называют, трехмерные волны, характеризуются беспорядочностью перемещения и хаотичностью форм, а волны зыби (двухмерные) — строгой направленностью перемещения и правильностью форм.
Ветровые волны оказываются наиболее опасными в прибрежной зоне
и менее опасны в открытом море.
По мере приближения к берегу волны теряют скорость. При этом
уменьшается их длина и увеличивается высота. Эта зона прибоя наиболее опасна для человека.
В морях и океанах действуют различные по характеру течения:
постоянные, временные и периодические. Постоянные течения беспрерывно проходят в одном направлении и имеют постоянную скорость. Временные течения часто меняют направление, скорость и действуют непостоянно. Периодические течения возникают через определенные промежутки времени.
Опасности, вызванные морскими течениями, связаны с увеличением скорости перемещения воды.
Менее опасными являются постоянные течения, так как они находятся далеко от берега в открытых районах морей и океанов и имеют большие постоянные скорости, нередко превышающие 1 м/с.
Вдольбереговые течения наблюдаются на мелководных участках
побережья. Особенно часто они встречаются у берегов, вдоль которых
тянутся ряды подводных валов. Вдольбереговые течения образуются только при волнении. Опасность их выражается в больших скоростях. Чтобы
избежать опасности, необходимо определить скорости продольного течения, быть всегда начеку и действовать осторожно.
Гораздо реже приходится встречаться с ветровым течением в открытом море, имеющим направление, обратное действию ветра, и проявляющимся не на поверхности, а на глубине от 5 до 20 м, т. е. там, где ослаблено воздействие волн.
Течения временного характера наблюдаются не только в штормовой
период, но и в штиль. Это бароградиентные течения, возникшие от разности атмосферного давления, характеризующиеся большими скоростями,
всегда проявляющиеся в поверхностном слое воды.
Периодические течения наблюдаются в северных и восточных морях. Они характеризуются сменой приливов и отливов один раз в сутки
(суточная смена приливов-отливов) и два раза в сутки (полусуточная смена приливов-отливов). У берегов их следует опасаться в заливах, бухтах
и проливах, где скорости приливо-отливных течений могут превышать 4 м/с.
Особенно опасны отливные течения, скорости которых значительно
превышают скорость приливного течения.
160
161
Опасности биологического характера
Человек может отравиться в воде ядом морских животных при их
уколе или прикосновении.
В воде укол не всегда чувствителен, а морской еж, укалывая, оставляет в теле пострадавшего иглу. Почувствовав укол, необходимо выйти
на берег и вытащить иглу, затем выдавить из ранки кровь и место укола
смазать нашатырным спиртом. Наиболее часто уколы получают от таких
рыб, как скорпена (морской ерш) и морской дракон (морской скорпион).
Ядовитые уколы скорпена наносит жаберными шипами и лучами
спинного и грудных плавников. Эта рыба наносит укол, вызывающий
опухоль.
Более ядовитыми оказываются уколы, нанесенные морским драконом. Его можно узнать по серому цвету и несколько взъерошенным плавникам. По внешнему виду он напоминает бычка. Укол дракона ядовит
и вызывает острую боль, сердечный приступ, нарушение дыхания и потерю сознания. Известны случаи, когда уколы дракона приводили к смертельному исходу.
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Наиболее опасной для человека оказывается встреча с медузой гонионемой (крестовичком). Это совсем маленькая, диаметром не более пяти
сантиметров, с крестом на куполе, прозрачная и едва заметная в воде медуза обладает сильным ядом, поражающим человека. В Мировом океане
нет медузы, которая обладала бы таким сильным ядом, как гонионема.
Если человек коснулся гонионемы, нужно немедленно выйти из воды,
смазать обожженное место нашатырным спиртом и быстро следовать
в ближайший медицинский пункт.
Гонионемы довольно часто появляются у берегов Японского моря.
Излюбленное место этих медуз — заросли водорослей.
162
Глава 5. ТЕХНОГЕННЫЕ ОПАСНОСТИ
5.1. Техносфера и ее опасности
5.1.1. Определение и структура техносферы
В структуру техносферы входят следующие потенциально опасные
объекты:
1. Ядерно-опасные и радиационно-опасные объекты (атомные электростанции, исследовательские реакторы, предприятия топливного цикла, хранилища временного и долговременного хранения ядерного топлива и радиоактивных отходов).
2. Химически и биологически опасные объекты.
3. Объекты, содержащие взрывчатые вещества с энергией возможного взрыва, эквивалентной 4,5 т тринитротолуола.
4. Объекты добычи, переработки, хранения и транспортировки нефти и газа.
5. Гидротехнические сооружения I и II классов.
6. Тепловые электростанции мощностью свыше 600 МВт.
7. Морские порты, аэропорты с длиной основной взлетно-посадочной полосы 1800 м и более, мосты и тоннели длинной более 500 м, метрополитены.
8. Предприятия по подземной и открытой (глубина разработки свыше 150 м) добыче и переработке (обогащению) твердых полезных ископаемых.
Техносфера порождает опасности техногенного и природно-техногенного характера.
Под техногенными опасностями будем понимать опасности, возникающие в ходе функционирования потенциально опасных объектов.
Под природно-техногенными опасностями понимают опасные природные процессы, возникшие под воздействием техносферы.
К техногенным опасностям относятся:
1. Взрывные и пожарные опасности.
2. Радиационные опасности.
3. Химические опасности.
4. Гидротехнические опасности.
5. Транспортные опасности.
163
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
6. Опасности, связанные с коммунальным хозяйством. (Каждая вторая
авария в России происходит на сетях теплоснабжения, а каждая пятая —
на сетях водоснабжения и канализации.)
3. Снижение производственной и технологической дисциплины,
а также квалификации технического персонала (снижение дисциплины
и квалификации).
4. Накопление отходов производства, представляющих угрозу окружающей среде. В России ежегодно образуется около 75 млн т отходов, из
них утилизируются лишь 50 млн т (накопление отходов производства).
5. Возрастание вероятности терроризма на объектах техносферы
(терроризм).
5.1.2. Причины аварий и катастроф
К причинам аварий и катастроф в России (табл. 5.1) относятся:
1. Неизбежное увеличение объема производства, увеличение объема перевозок и хранения взрывоопасных, пожароопасных, токсичных
химических и радиоактивных веществ (увеличение объема производства).
2. Введение в производство новых технологий, требующих высокой
концентрации энергии, опасных для жизни человека веществ и оказывающих ощутимое воздействие на компоненты окружающей среды (введение технологий с высокой концентрацией энергии).
3. Высокая концентрация населения вблизи потенциально опасных
объектов (ПОО), связанная с общей урбанизацией образа жизни. Так,
в России численность городского населения составляет 75 % численности страны, при этом только 15 % горожан проживают на территории
с уровнем загрязнения атмосферы, отвечающим гигиеническим нормам
(высокая концентрация населения вблизи ПОО).
5.1.3. Антропогенные опасности как вероятность
ошибочной деятельности человека-оператора
технических систем и населения
К факторам повышения техногенной опасности в России относятся:
1. Стремление иностранных фирм и государств к инвестированию
в первую очередь создания и развития вредных производств на территории России (иностранные инвестирования вредных производств).
2. Высокий прогрессирующий уровень износа основных производственных фондов (старение основных фондов).
Объективными причинами постановки проблемы надежности и ее
изучения в системах «человек — техника» являются:
– непрерывный рост сложности технических средств;
– повышение ответственности в выполнении функций, реализуемых техническими средствами и их отдельными элементами;
– расширение диапазона и одновременное усложнение условий
эксплуатации технических средств.
Под надежностью человека в инженерной психологии подразумевается его способность выполнять требуемые функции с заданной точностью, в пределах заданного интервала времени в конкретных условиях
деятельности.
При оценке надежности человека в системах «человек — техника»
учитывается безошибочность действий человека и восстанавливаемость
его работоспособности. Нередко надежность человека оценивается по
аналогии с надежностью технических устройств. Однако эта аналогия
весьма условна, ибо надежность человека является сложной нелинейной
функцией его профессиональной пригодности, обученности, тренированности, стрессовой устойчивости, психофизиологического состояния
и морально-психологических качеств.
Видимо, в общем виде критерий надежности человека-оператора
должен представлять собой определенную вероятностную динамическую
систему, состоящую из цепи частных критериев. Причем при оценке надежности необходимы расчленения деятельности того или иного оператора на определенные действия и операции с их весовой или балльной
оценкой, а также учет режима и условий работы.
Надежность деятельности человека-оператора связана с категорией
эффективности деятельности, влияя на ее результирующие показатели.
164
165
Причины аварий и катастроф
Причины аварий
и катастроф
Увеличение объема производства,
перевозок и хранения опасных
веществ.
Введение в производство новых
технологий.
Высокая концентрация населения
вблизи опасных объектов
Таблица 5.1
Факторы повышения техногенной
опасности в России
Ввоз в Россию вредных производств.
Старение основных фондов.
Снижение дисциплины и квалификации
персонала.
Накопление отходов производства.
Возрастание вероятности терроризма на
объектах техносферы
Факторы повышения техногенной опасности в России
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
Однако в большей степени она отражает процессуальную характеристику качества деятельности и при определенных условиях снижения надежности трудового процесса может существенно не отражаться на ее конечных результатах.
Основными интегральными показателями, характеризующими результирующие и процессуальные проявления деятельности человекаоператора, являются эффективность и качество деятельности.
Если показатель эффективности трудовой деятельности отражает в основном уровень результативных достижений (производительность, скорость,
полноту и т. п.), то показатель качества характеризует как конечный продукт
труда (его потребительские или технологические свойства), так и процесс
труда (совершенствование способов выполнения трудовых функций).
В наиболее общем виде надежность определяют как вероятность
успешного выполнения задания.
В технике под надежностью понимают свойства объекта сохранять
в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих
требуемые функции в заданных режимах и условиях. Понятие надежности
технических средств входит в категорию «качества», так же как определение надежности человека-оператора — в понятие «совокупное профессиональное качество».
Надежность — совокупное профессиональное качество, являющееся свойствами системы (или ее составных частей), которые определяются
через категорию состояний, а состояние оценивается по тому, насколько
в данный момент времени человек-оператор или система управления соответствуют предъявляемым к ним требованиям.
Требования могут быть постоянными или изменяющимися во времени в зависимости от некоторых определяющих условий.
Включение человека в работу систем управления в качестве его регулирующего фактора определяет зависимость эффективности и качества
функционирования системы от своевременности, точности и безошибочности выполнения человеком-оператором возложенных на него функций
в заданных условиях деятельности.
Изучение и оценка надежности деятельности человека в системах
контроля и управления транспортными, технологическими и другими
объектами и процессами привели к ряду определений надежности деятельности человека применительно к его операторским функциям.
В этом контексте надежность чаще всего рассматривается как:
– свойство человека, характеризующее его способность безотказно
выполнять деятельность в течение определенного времени при заданных
условиях;
– способность сохранять требуемое качество в установленных условиях в течение заданного времени и др.
В этих определениях основное внимание обращается на проявление надежности в основном в качественном выполнении задания, на отклонение показателей деятельности от требуемых значений.
Иногда понятие «надежность» человека-оператора определяется
мерой ошибочных действий или через категорию работоспособности человека. Так, например, надежность можно определить как свойство сохранять устойчивую работоспособность в определенных режимах и условиях работы.
Подобные определения надежности акцентируют внимание на внутренние потенциальные возможности и способности человека в ее обеспечении, но не в полной мере раскрывают специфичность данного понятия
с точки зрения процессуальных (устойчивость функционирования) и результирующих (безотказность, безошибочность и т. п.) характеристик.
Одним из наиболее содержательных является определение надежности как способность человека-оператора в течение заданного интервала времени и в предусмотренных условиях сохранять нормальное состояние жизнедеятельности и выдерживать технические параметры управления системы в установленных пределах, а также выполнять все
возложенные на него функции по поддержанию заданного режима работы управляемой техники.
Надежность человека-оператора иногда отождествляют с понятием
«устойчивость рабочего процесса». Однако понятие надежности является более широким прежде всего потому, что устойчивость характеризует
сохранность уровня эффективности и качества деятельности на относительно стабильном, однородном, неизменном участке трудового процесса при решении конкретной задачи. Надежность деятельности отражает
и особенности изменения устойчивости при переключении от одной задачи к другой, при переходе к различным условиям выполнения этих задач в пределах конкретной деятельности. В этой связи надежность конкретной деятельности характеризует вероятность сохранения ее устойчивости в изменяемых условиях.
Надежность системы «человек—техника» отражает значения данного
показателя у человека-оператора и технических средств этой системы, но не
является простой их суммой, так как взаимодействие компонентов системы
порождает ее новые качества и свойства. Именно поэтому при анализе надежности рекомендуется оценивать следующие свойства системы:
– безотказность технических средств;
– восстанавливаемость работоспособности;
166
167
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
– безошибочность управления;
– готовность оператора к выполнению работ;
– биологическую надежность оператора и др.
Для характеристики надежности человека-оператора рекомендуется использовать следующие свойства системы: безотказность, безошибочность, своевременность, готовность, восстанавливаемость.
Показатель безотказности определяет свойства оператора сохранять
заданный уровень работоспособности в течение некоторого времени до
наступления устойчивого его отказа в продолжении деятельности. Безошибочность характеризуется мерой устойчивой работоспособности на
протяжении заданного рабочего цикла и выражается на уровне как отдельной операции, так и алгоритма в целом. Восстанавливаемость отражает скорость и полноту восстановления требуемого уровня работоспособности при наступлении временных отказов в деятельности. Введение
этого показателя связано также с возможностью самоконтроля оператором своих действий и исправлением допущенных ошибок.
Показатель своевременности действия оператора основан на оценке
продолжительности, скорости достижения определенной цели, нарушение
которых рассматривается как ошибка. Но в ряде случаев, например при
выполнении циклических заданий, показатель продолжительности или количества рабочих циклов в единицу времени имеет самостоятельное значение. Несвоевременное решение задачи может иметь место также при исправлении допущенных ошибок.
Готовность, то есть способность переходить в рабочее состояние
в нужный момент, рассматривается как самостоятельный компонент надежности. В психологическом плане состояние готовности отражает процесс осознания целей деятельности, осмысливания и оценки условий предстоящих действий, актуализации опыта в решении аналогичных задач,
прогнозирования собственных возможностей, мобилизации сил в соответствии с условиями и целями деятельности.
Одним из наиболее важных и сложных является вопрос о критериях
надежности человека. Поиск этих критериев предполагает изучение не
только задействованных, но и потенциальных качеств человека, анализ
его резервов, которые изменяются в процессе жизни и деятельности. Сложности обусловливаются ограниченной возможностью использовать для
этой цели аналитические данные и необходимостью учета динамического взаимодействия ансамбля функций. Чрезвычайно трудно выявление
степени устойчивости той или иной функции, качества, свойства человека-оператора.
Надежность человека-оператора нельзя охарактеризовать на основе
количественных показателей, которые используются для оценки технических систем. Только после качественного анализа трудового процесса, выявления его наиболее сложных и «ранимых» этапов, изучения структуры
деятельности и отдельных действий представляется возможным произвести количественную оценку надежности. Для этого используются следующие критерии: число заданий, выполняемых без ошибок; число ошибок за
определенный промежуток времени или отрезок деятельности; среднее рабочее время между двумя ошибками; вероятность работы без ошибок в течение определенного промежутка времени или отрезка деятельности.
Возрастающее значение особенностей функциональных состояний
человека в обеспечении успешности операторской деятельности обусловливают необходимость использования понятия «функциональная надежность» при изучении и оценке роли человека в системах управления.
Функциональная надежность — это свойство функциональных систем человека-оператора обеспечивать его динамическую устойчивость
в выполнении профессиональной задачи в течение определенного времени с заданным качеством. Данное свойство проявляется в адекватном требованиям деятельности уровне развития профессионально значимых психических и физиологических функций и механизмов их регуляции в нормальных и экстремальных условиях.
Функциональная надежность имеет двойное смысловое содержание:
– во-первых, с помощью этого понятия определяется относительно
самостоятельная и важная роль в обеспечении профессиональной надежности состояния функциональных систем организма, его профессионально важных функций;
– во-вторых, это понятие отражает значение надежности, устойчивости функций организма в условиях профессиональной деятельности,
степени адекватности их реагирования на условия и содержание рабочего процесса, уровня гомеостатической и адаптивной регуляции организма в условиях воздействия внешних и внутренних факторов деятельности. Иначе говоря, понятие функциональной надежности отражает характер энергетического и информационного приспособления человека
к процессу управления объектом.
Проблема функциональной надежности человека-оператора основывается на изучении таких аспектов, как устойчивость профессионально значимых психологических и физиологических качеств и функций человека, его работоспособности, влияние измененных функциональных
состояний и организации деятельности (режимов, нагрузок и т. п.) на рабочие показатели оператора и т. д.
168
169
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
Таким образом, разделение надежности по производственному
и функциональному признаку обеспечивает целостный подход к анализу
эффективности деятельности человека-оператора.
Газовая фаза имеет подфазу, именуемую «паровой фазой». Она лежит в области температур ниже критической (кривая АОС). При нахождении вещества в этой области для перевода в жидкость его надо просто
сжать. Область газообразной фазы, лежащей выше критической температуры, можно назвать областью «перманентных» (постоянных) газов.
Кривая ОВ отделяет область жидкой фазы от твердой фазы. Эта кривая называется «кривой плавления». Процесс 3 — затвердевание, процесс
4 — плавление.
Кривая ОА — это кривая равновесия между твердым состоянием
и состоянием пара. Процесс 5 — сублимация, процесс 6 — десублимация.
5.2. Опасности объектов, содержащих горючие
и взрывчатые вещества
5.2.1. Диаграмма состояния однокомпонентной системы
Основной причиной аварий емкостей и трубопроводов, содержащих
жидкости и сжиженные газы, является потеря герметичности. Для того
чтобы разобраться в процессах таких аварий, необходимо понять фазовую диаграмму состояния однокомпонентной системы (рис. 5.1). Диаграмма показывает те состояния вещества, которые термодинамически
устойчивы при определенных значениях температуры и давления. Она
состоит из четырех кривых, разграничивающих все возможные температуры и давления на 4 области, отвечающие твердой, жидкой, паровой
и газовой фазам. Кривая ОС представляет собой график зависимости давления насыщенного пара от температуры. Она называется «кривой кипения». Процесс 1 — испарение, процесс 2 — конденсация. Точка С соответствует критической температуре. При температурах больших, чем критическая, вещество не может находиться в жидком состоянии.
P
D
Технология хранения и перемещения вещества устанавливается исходя из свойств этого вещества в диапазоне температур окружающей среды. А эти свойства определяются диаграммой состояния. Диапазон температур окружающей среды в общем случае изменяется от –40 до +50 °С.
По способам хранения и перемещения вещества делят на 4 категории.
1-я категория — вещества, у которых критическая температура ниже
температуры окружающей среды (рис. 5.2). Эти вещества называют перманентными газами, а в жидком состоянии криогенными жидкостями. Из криогенных веществ наиболее широко используются: сжиженный природный
газ (СПГ), состоящий главным образом из метана; азот; кислород (табл. 5.2).
D
P
Жидкая
фаза
B
5.2.2. Выбор технологии хранения и перемещения вещества
в зависимости от диаграммы его состояния
C
P
3
2
4
Твердая
фаза
A
5
Tкр
6
1
O
Жидкая
фаза
B
C
Pкр
Газовая
фаза
Газовая
фаза
Твердая
фаза
O
Паровая фаза
A
Паровая фаза
Tкр
Рис. 5.1. Типовая фазовая диаграмма состояния
однокомпонентной системы
170
Т
Т
Tкр
Тос
Рис. 5.2. Фазовая диаграмма состояния для веществ 1-й категории
171
Глава 5. Техногенные опасности
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Вещества 1-й категории
Таблица 5.2
Критическая
температура Ткр, °С
–240
–147
–118
–82
Наименование
вещества
Водород
Азот
Кислород
Сжиженный природный газ
(метан)
B
C
Для веществ 1-й категории технология перемещения и хранения
основывается на применении высококачественной термоизоляции с использованием, как правило, вакуумных оболочек. Отметим, что содержать
метан, кислород или азот в жидкой фазе посредством охлаждения трудно,
так как это можно сделать только при наличии еще более холодных жидкостей. Образующиеся при неизбежном выкипании пары можно либо сразу
использовать, либо снова сжижать, либо просто выбрасывать в атмосферу.
Таким образом, вещества 1-й категории хранятся в изотермических
хранилищах либо при атмосферном, либо при пониженном давлении. При
изотермическом способе хранения емкости искусственно охлаждаются.
2-я категория — вещества, у которых критическая температура
выше, а точка кипения ниже температуры окружающей среды (табл. 5.3).
Для сжижения этих веществ их достаточно только сжать. В жидком состоянии они относятся к очень важной категории сжиженных газов, в которую входят: сжиженные нефтяные газы, пропан, бутан, аммиак, хлор.
Вещества этой категории отличаются способностью к «мгновенному испарению». То есть при разгерметизации часть жидкости мгновенно испаряется, а оставшаяся охлаждается до точки кипения при атмосферном
давлении (рис. 5.3).
Вещества 2-й категории
Наименование
вещества
Пропан
Хлор
Аммиак
Бутан
D
P
Температура кипения при
атмосферном давлении Ткип, °С
–42
–34,5
–33
–0,5
Таблица 5.3
Критическая
температура Ткр, °С
+96,8
+144
+132
+152,3
При этом могут образовываться паровые облака, которые составляют значительную часть проблем с точки зрения опасности. Хранятся ве172
Pос
A
O
Ткип
Тос
Tкр
Т
Рис. 5.3. Диаграмма состояния для веществ 2-й категории
щества 2-й категории под давлением при температуре окружающей среды, хотя можно их хранить и в охлажденном состоянии.
3-я категория — вещества, у которых критическое давление выше атмосферного, а температура кипения выше температуры окружающей среды.
Этот класс включает в себя вещества, находящиеся при атмосферном давлении в жидком состоянии. Те из них, которые имеют более низкую точку кипения, в зависимости от температуры окружающей среды
могут входить также и в предыдущую вторую категорию. Так, в холодную погоду бутан — жидкость (Ткип = 0,5 °С), а этиленоксид в жаркую
погоду — сжиженный газ (Ткип = 13,5 °С).
Все вещества, находящиеся при температуре окружающей среды
в твердом состоянии, также попадают в эту категорию. Однако твердые
вещества в данном случае опасны, если они взрывчатые или если они находятся в воздухе в диспергированном виде. Жидкости 3-й категории хранят в закрытых емкостях при температуре окружающей среды (рис. 5.4).
4-я категория — вещества, содержащиеся при повышенных температурах. К ним относятся жидкости 3-й категории, которые содержатся
при подводе тепла и под давлением при температурах выше их атмосферной точки кипения. Это водяной пар в котлах, циклогексан. Вещества
4-й категории ведут себя подобно веществам 2-й категории.
173
Глава 5. Техногенные опасности
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
При постепенном опорожнении происходят следующие процессы:
– истечение сжиженных газов;
– растекание и испарение сжиженных газов на поверхности;
– движение и рассеивание облаков тяжелого газа в приземном слое
атмосферы;
– сгорание углеводородных облаков.
Истечение, растекание и испарение сжиженных газов на поверхности. При аварийной разгерметизации сосудов или трубопроводов
происходит истечение под давлением сжиженного газа и мгновенное испарение в окружающее пространство определенной его части. Оставшаяся часть вытекшей жидкости охлаждается, растекается по поверхности
и испаряется.
Таким образом, массовая интенсивность испарения сжиженного газа
при аварийном истечении определяется тремя факторами:
– резким падением давления;
– теплопритоком из массива грунта;
– турбулентно-диффузионным потоком тепла из атмосферы.
Испарение жидкостей 1-й категории. Вытекающая криогенная
жидкость будет находиться в равновесии со своими парами при давлении, равном атмосферному. Следовательно, при подводе тепла возникает
немедленное кипение жидкости с интенсивностью, пропорциональной
скорости подвода тепла. Однако по мере того как основание охлаждается
и уменьшается подвод тепла, резко падает и скорость испарения.
Так, когда жидкий азот растекается по основанию, имеющему температуру +20 °С, скорость его испарения равна 100 грамм в секунду с 1 м2
(0,1 кг/(с м2)). Однако когда основание замерзает, то скорость испарения
уменьшается в 10 раз и составляет всего 10 г/(с м2). (Таким образом,
в случае разрушения оболочки изотермического хранилища и последующего разлива большого количества вещества в обваловку испарения за
счет разности упругости насыщенных паров вещества в емкости и парциального давления в воздухе практически не наблюдается.)
Для разлития таких жидкостей характерны два периода:
– период нестационарного испарения;
– период стационарного испарения.
В период нестационарного испарения происходит неустойчивое испарение вещества за счет тепла поддона (обваловки), изменения теплосодержания жидкости и притока тепла от окружающего воздуха. Этот период характеризуется резким падением интенсивности испарения в первые
минуты после разлива с одновременным понижением температуры жидкого слоя ниже температуры кипения.
Стационарное испарение происходит за счет тепла окружающего
воздуха. Испарение в этом случае будет зависеть от скорости ветра, температуры окружающего воздуха и жидкого слоя. Подвод тепла от поддона (обваловки) практически будет равен нулю. Продолжительность стационарного периода в зависимости от типа вещества, его количества
и внешних условий может составить часы, сутки и более.
174
175
D
P
B
C
Pос
A
O
Тос
Ткип
Tкр
Т
Рис. 5.4. Диаграмма состояния для веществ 3-й категории
5.2.3. Аварийные выбросы на объектах сжиженного газа
При аварийном выбросе сжиженного газа возможны две группы
процессов:
1. Постепенное опорожнение резервуара (сосуда, аппарата) при частичной разгерметизации его корпуса или же истечение жидкости из протяженного трубопровода за конечный промежуток времени при его частичной разгерметизации. При этом происходит двухфазное истечение
жидкости в атмосферу с дальнейшим испарением.
2. Взрывное вскипание жидкости в емкости при значительном нарушении ее герметичности с последующим резким возрастанием давления,
полным разрушением сосуда с возможностью образования огневого шара
и разлета осколков (эффект BLEVE).
Постепенное опорожнение сосуда
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
DT = (HТ – HX) LX ,
(5.1)
Формирование первичного облака осуществляется в период нестационарного испарения за счет тепла поддона (обваловки), изменения теплосодержания жидкости и притока тепла от окружающего воздуха. При
этом количество вещества, переходящее в первичное облако, как правило, не превышает 3…5 % при температуре воздуха 25–30 °С.
Испарение жидкостей 2-й категории. Рассмотрим теперь разлитие жидкостей, имеющих критическую температуру выше температуры
окружающей среды. Их свойства отличаются от свойств криогенных жидкостей, и содержатся такие жидкости в резервуарах под давлением.
В случае разрушения оболочки емкости, содержащей вещество под
давлением, и последующего разлива большого количества вещества
в поддон (обваловку) его поступление в атмосферу может осуществляться в течение длительного времени. Процесс испарения в этом случае делится на три периода (а не на два, как с веществами 1-й категории):
1-й период — период мгновенного испарения;
2-й период — период нестационарного (неустойчивого) испарения;
3-й период — период стационарного испарения.
1-й период. Основное отличие веществ 2-й категории от веществ
1-й категории заключается в явлении «мгновенного испарения», которое
возникает тогда, когда в системе, включающей жидкость, находящуюся
в равновесии со своими парами, понижается давление. При этом происходит бурное, почти мгновенное испарение за счет разности упругости насыщенных паров вещества в емкости и парциального давления в воздухе.
Данный процесс обеспечивает основное количество паров вещества,
поступающего в атмосферу в этот период времени. Кроме того, часть вещества переходит в пар за счет изменения теплосодержания жидкости,
температуры окружающего воздуха и солнечной радиации. В результате
температура жидкости понижается до температуры кипения.
Поскольку за данный период времени испаряется значительное количество вещества, может образоваться облако с концентрациями, приводящими к взрыву или токсическому поражению (в зависимости от типа
вещества).
Второй и третий периоды аналогичны жидкостям 1-й категории.
Наиболее опасной стадией аварии, безусловно, являются первые
10 минут, когда испарение вещества происходит интенсивно. При этом
в первый момент выброса сжиженного газа, находящегося под давлением, образуется аэрозоль в виде тяжелых облаков.
Если считать, что мгновенное испарение происходит адиабатически (то есть система не получает и не отдает тепло), то доля мгновенно
испарившейся части жидкости при температуре Т
где HТ — удельная энтальпия жидкости при температуре Т; HX — удельная энтальпия жидкости в точке кипения при атмосферном давлении;
LX — удельная скрытая теплота парообразования в точке кипения при атмосферном давлении.
Анализ гидродинамики мгновенного испарения дает три варианта:
а) мгновенное испарение, сопряженное с полным разрушением сосуда под давлением;
б) мгновенное испарение при утечке над уровнем жидкости в парожидкостной системе;
в) мгновенное испарение при утечке ниже уровня жидкости в парожидкостной системе.
Испарение жидкостей 3-й категории. Жидкости 3-й категории
обычно называют высококипящими жидкостями. Они хранятся в закрытых емкостях при температуре окружающей среды. Полное разрушение
такой емкости маловероятно. Поэтому существенное значение (с точки
зрения опасности) имеет утечка ниже уровня жидкости. Интенсивность
такой утечки зависит от давления жидкости. Испарение разлитой жидкости осуществляется по стационарному процессу и зависит от физико-химических свойств вещества, температуры воздуха и скорости ветра. При
этом первичное облако не образуется.
Испарение жидкостей 4-й категории. Жидкости 4-й категории при
температурах выше их точки кипения при атмосферном давлении являются сжиженными парами. В этом они схожи с жидкостями 2-й категории, и поэтому при их разлитии наблюдается явление мгновенного
испарения.
Натурные опыты с аммиаком показывают, что первичное облако
моментально поднимается вверх примерно на 20 м, а затем под действием собственной силы тяжести опускается на грунт. Границы облака на
первом этапе очень отчетливы, так как оно имеет большую оптическую
плотность и только через 2–3 минуты становится прозрачным. Ввиду его
большой плотности на начальном этапе разбавление облака и его движение осуществляется под собственной силой тяжести.
На этом этапе формирование и направление движения облака носят
крайне неопределенный характер, в результате чего при прогнозировании распространения облака в данном случае выделяют «зону неопределенности», в которой нельзя предсказать местоположение облака, руководствуясь только метеорологическими условиями. Радиус этой зоны лежит в пределах от 0,5 до 1 км.
176
177
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
Но в отличие от жидкостей 2-й категории при разлитии этих веществ
часть выброшенного пара конденсируется. Это явление происходит из-за
потери тепла в окружающую относительно холодную среду.
Движение и рассеивание облаков тяжелого газа в приземном слое
атмосферы. При выбросе сжиженного газа градиенты плотности, температуры и давления формируют «локальное» поле сил плавучести, которое приводит к распространению облака не только по направлению ветра, но и в поперечном и даже в противоположном ветру направлениях.
Облако тяжелых паров при достижении им источников зажигания может
сгорать с образованием воздушной ударной волны. Сгорание топливновоздушной смеси (ТВС) может протекать как в режиме детонации, так
и в режиме дефлограции (быстрого горения). При детонации образуется
эффект самовоспламенения за счет интенсивного сжатия смеси сверхзвуковой ударной волной. При дефлограции действует механизм радиационно-конвективного нагревания до температуры воспламенения слоев смеси перед фронтом горения.
При «провале» за границу предельного перегрева произойдет «паровой взрыв». Давление в сосуде возрастет в сотни раз, вследствие чего
сосуд будет разорван. Часть жидкости превратится в пар, а остальная
в аэрозоль. В результате образуется аэрозольное облако расширяющихся
паров, которое с вероятностью 0,7–0,8 воспламенится за счет взаимодействия разрушенных частей сосуда и будет сгорать с высокой интенсивностью и мощным излучением тепла в окружающее пространство.
За счет эффекта расширения паров газа и продуктов сгорания образуется воздушная ударная волна (до 0,5 атм). Также образуются осколки
и огневой шар диаметром Dо.ш, м, и временем существования о.ш , с.
Эффект BLEVE
Одним из возможных сценариев развития аварий на объекте, содержащем сжиженные газы, является образование огневых шаров и взрывные явления типа BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion).
Данный сценарий характеризуется совокупностью физических процессов, сопровождающих взрывное вскипание углеводородных жидкостей
в резервуарах высокого давления, выброс содержимого резервуара в окружающее пространство с образованием быстро сгорающего аэрозольного облака (огневого шара) и ударной волны, а также с разрушением
сосуда и разлетом его осколков.
Для возникновения BLEVE необходимо три предпосылки:
1. Жидкость должна быть «термодинамически перегретой» выше
некоторого характерного предела относительно состояния насыщения при
атмосферном давлении.
2. Должно произойти резкое падение давления над поверхностью
раздела жидкой и паровой фаз.
3. Величина термодинамической нестабильности жидкости при сбросе давления должна достигнуть области локального перегрева, при которой происходит мгновенное вскипание перегретой жидкости по всему
объему за счет высокой плотности центров парообразования (до 106
в одном кубическом миллиметре).
178
Dо.ш = 55 M0,375 ;
(5.2)
τ о.ш = 3,8 M ,
(5.3)
где М — масса сжиженного газа, выброшенного в атмосферу, т.
Из 130 аварий типа BLEVE в 89 случаев наблюдали огневой шар
с разлетом осколков, в 24 случаях только огневой шар, в 17 случаев только разлет осколков. Число осколков от 3 до 7, разлет на расстояние не
более 300 м. Термические поражения наблюдались на расстоянии до 500 м.
Поэтому при оценке последствий аварий типа BLEVE следует прежде
всего рассчитывать зоны термических поражений.
5.2.4. Приближенная оценка количества вещества,
переходящего в первичное и вторичное облака при разливе
сжиженных газов и жидкостей
Первичное облако — это облако, формируемое в периоды мгновенного и нестационарного испарения (время образования — 10 мин, время прохода — 20 мин).
Вторичное облако — это облако, формируемое в период стационарного испарения (время существования определяется временем испарения разлитой жидкости).
Для приближенной оценки количества вещества Q1, переходящего
в первичное облако, можно использовать формулу:
Q1 =
Q ⋅ Cv (tа − tк )
,
λ
179
(5.4)
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
где Q — общее количество вещества в емкости, кг; Сv — удельная
теплоемкость жидкости, кДж/(кг град); ta — температура жидкого вещества
до разрушения емкости, С; tк — температура кипения вещества, С;
— удельная теплота испарения, кДж/кг.
При разрушении емкостей с высококипящими жидкостями, то есть
с жидкостями 3-й категории (гидразин, тетраэтилсвинец и др.), первичное облако практически не образуется. Основным процессом, определяющим поступление вещества во вторичное облако, является процесс его
испарения с площади поверхности зеркала пролива.
Количество вещества, поступающего о вторичное облако, можно
определить по формуле
Q2 = 3600 E Sпр ,
(5.5)
Химически опасный объект (ХОО) — это объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют опасные химические вещества, при аварии на котором или при разрушении которого
может произойти гибель или химическое заражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды. В России около 4000 химически опасных
объектов. Самыми распространенными опасными химическими веществами являются сжиженные аммиак и хлор. Аммиак используется на 1900
объектах (60 % от всех ХОО), хлор — на 900 объектах (30 %). На аммиак
приходится 50 % от всего количества опасных химических веществ, на
хлор — 35 %, на хлористый водород и соляную кислоту — 5 и 10 % на
остальные опасные химические вещества.
В ГОСТ Р 22.2.08–96 дано следующее определение: «Опасное химическое вещество (ОХВ) — это химическое вещество, прямое или опо-средованное воздействие которого на человека может вызвать острые
и хронические заболевания людей или их гибель». Из известных в настоящее
время 5 000 000 химических соединений 53 500 признаны опасными (одно из
ста). Классификация опасных химических веществ является довольно сложной методологической задачей, причем на разных исторических этапах ее
решения применялись различные подходы; рассмотрим 4 из них (рис. 5.5).
где E — удельная скорость испарения, кг/(м2 с); Sпр — площадь поверхности
зеркала пролива вещества, м2; — время испарения, ч.
Площадь поверхности зеркала пролива определяется по формуле
S пр =
2
π ⋅ d пр
,
4
где dпр — приведенный диаметр площади пролива.
При наличии поддона (обваловки)
d пр = 1,22
Q − Q1
;
ρ
(5.6)
(5.7)
при отсутствии поддона (обваловки)
d пр = 5,04
Q − Q1
,
ρ
(5.8)
где 1,22 и 5,04 — размерные коэффициенты, м–0,5.
5.3. Опасности объектов, содержащих токсичные вещества
5.3.1. Классификация опасных химических веществ
Ущерб от аварий на химически опасных объектах настолько велик,
что может сравниться с ущербом от применения ядерного оружия. Например, в результате произведенного в 1945 году взрыва атомной бомбы
в Нагасаки было убито и ранено 140 тыс. человек, а при аварии на химическом заводе в Бхопале пострадало 220 тыс. человек.
180
КЛАССИФИКАЦИЯ ОХВ
▼
▼
▼
▼
1. По характеру
4. По спо3. По степени
отравления
2. По степени
собности
опасности
токсичности
Вещества
Вещества ресоздавать
(LD50, мг/кг)
местного
зорбтивного
КВИО = Сmax/Cτ50
ОчМП
действия
действия
▼
▼
▼
▼
▼
Раздражаю- ОбщеЧрезвычайно
Малоопасные (3) СДЯВ
щие
ядовитые
токсичные (1)
Прожигаю- Нейротропные ВысокотоксичУмеренно
АХОВ
щие
ные (50)
опасные (30)
Удушающие Клеточные
Сильно
Высокоопасные
яды
токсичные (500) (300)
Умеренно
Чрезвычайно
токсичные (5000) опасные
Малотоксичные
(15 000)
Практически
не токсичные
Рис. 5.5. Основные подходы к классификации
опасных химических веществ
181
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
1. Классификация опасных химических веществ по характеру
отравления (основана на характере клинических проявлений вредного
действия).
2. Классификация опасных химических веществ по степени токсичности (ядовитости), основанная на учете величин смертельных доз
и концентраций.
3. Классификация опасных химических веществ по степени опасности, учитывающая значения допустимых концентраций, размеры зон
острого и хронического действия, а также коэффициент возможности
ингаляционного отравления (КВИО).
4. Классификация опасных химических веществ по способности
вызывать массовые поражения.
К общеядовитым токсикантам относят вещества, нарушающие энергетический обмен в организме (нарушение транспорта кислорода кровью,
ингибирование цепи дыхательных ферментов).
К нейротропным веществам относятся вещества, преимущественно
нарушающие процессы передачи нервного импульса (наркотические, судорожные).
К цитотоксикантам относят вещества, преимущественно нарушающие пластические функции клетки, синтез белка и клеточное деление.
Для веществ первых двух подгрупп, как правило, характерен очень
непродолжительный скрытый период (до нескольких десятков минут),
бурное течение интоксикации, сопровождающееся развитием вегетативных реакций (головные боли, слабость, тошнота, рвота и т. д.), нарушением сознания, судорожным синдромом, переходящим в коматозное состояние. Смертельный исход в тяжелых случаях может развиваться как в течение нескольких минут, так и спустя часы. Рассмотренная классификация
позволяет предсказать характер ожидаемых последствий воздействия вещества на человека, зная группу и подгруппу, к которым оно относится.
Классификация по характеру отравления
Эта классификация основана на характере клинических проявлений
вредного действия. Одной из последних классификаций такого типа является классификация, в которой все опасные химические вещества делятся на две группы:
I группа — вещества с местным (раздражающим, удушающим
и прожигающим) действием на слизистые глаз, верхних дыхательных путей и кожные покровы;
II группа — вещества с преобладающим резорбтивным действием
на организм. (Резорбция — всасывание вещества через кожу и его рассасывание по всему организму.)
Используя такую классификацию, надо помнить, что биологическая активность некоторых веществ позволяет отнести их и к той
и к другой группе.
Токсиканты 1-й группы (см. рис. 5.2) вызывают немедленный эффект
при контакте. В тяжелых случаях — это чувство рези, жжения, боли за грудиной и в области глаз. Возможна немедленная гибель пораженных от рефлекторной остановки дыхания. В дальнейшем пережившие острый период
интоксикации могут умереть от отека легких (на вторые-третьи сутки).
Скорость развития поражения токсикантами 2-й группы (см. рис. 5.3)
во многом определяется преимущественным механизмом их токсического действия. По этому признаку в рассматриваемой классификации
токсические химические соединения делят на три подгруппы: общеядовитые токсиканты; нейротропные токсиканты; цитотоксиканты
(клеточные яды).
182
Классификация химических веществ по токсичности
Такая классификация предусматривает шесть групп опасных веществ. Критериальные значения средней смертельной концентрации (LC50)
и средней смертельной токсодозы (LD50), позволяющие разделить вещества, приведены в табл. 5.4.
Таблица 5.4
Классификация химических веществ по токсичности
I
II
III
IV
V
VI
Группа токсичности
Чрезвычайно токсичные
Высокотоксичные
Сильнотоксичные
Умеренно токсичные
Малотоксичные
Практически нетоксичные
LC50, мг/л
Ниже 1
1–5
6–20
21–80
81–160
Выше 160
LD50, мг/кг
Ниже 1
1–50
51–500
501–5000
5001–15000
Выше 15000
Эта классификация также не свободна от некоторых недостатков. Так,
в ряде случаев высокотоксичные соединения оказываются малоопасными
вследствие своих физико-химических свойств, и наоборот, малотоксичные
вещества, обладающие высокой летучестью и стойкостью, приобретают
высокоопасный характер. В связи с этим была разработана классификация
химических веществ по степени их опасности.
183
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
Классификация химических веществ по степени их опасности
При авариях, когда сроки воздействия химических веществ могут
значительно варьировать, оценка опасности воздействия с помощью дан-
ной классификации не всегда является достаточной. Так, в исследованиях, проведенных в Военно-медицинской академии, было показано, что
оксид углерода, который отнесен по существующей классификации
к 4 классу малоопасных соединений, при расчете зоны острого действия
и опасности развития острого смертельного отравления при экспозициях
5 и 15 минут оказывается в классе высокоопасных веществ. Это свидетельствует о том, что в настоящее время перед наукой стоит задача проведения дальнейших исследований в области классификации химических
веществ, особенно имея в виду проблему их поражающего действия при
аварийных ситуациях.
Практика решения задач обеспечения химической безопасности требует выделения в отдельную группу веществ, аварии с выбросами или
утечками которых могут привести к массовым поражениям людей. Для
определения перечня веществ, входящих в эту группу, следует учитывать:
– токсические и физико-химические свойства, такие как высокая
токсичность при действии через органы дыхания и кожные покровы;
– крупнотоннажность производства, потребления, хранения и перевозок;
– способность легко переходить в аварийных ситуациях в основное поражающее состояние (пар или тонкодисперсный аэрозоль).
По этим критериям была выделена группа веществ, в которую вошли токсические химические соединения, обращающиеся в больших количествах в промышленности и на транспорте и способные при разрушениях (авариях) на объектах, их содержащих, легко переходить в атмосферу
и вызывать массовые поражения. Эти вещества получили название «аварийно химически опасные вещества» (АХОВ).
В ГОСТ Р 22.9.05–95 дано следующее определение: «Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) — опасное химическое вещество,
применяемое в промышленности и в сельском хозяйстве, при аварийном
выбросе (разливе) которого может произойти заражение окружающей
среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах)».
К основным типам промышленных объектов с химически опасным
производственным циклом относятся: предприятия по производству хлора; крупнотоннажные производства хлорорганических продуктов, целлюлозно-бумажной продукции, промежуточных и конечных сложных продуктов, в том числе ядохимикатов; нефтеперерабатывающие заводы, совмещенные с установками для получения аммиака и других АХОВ;
хранилища и склады химически опасных веществ.
К объектам хозяйственного назначения, представляющим химическую опасность, следует отнести: холодильники, овощные базы, очистные
184
185
Эта классификация учитывает значения допустимых концентраций
в воздухе при 20 °С, размеры зон острого и хронического действия, коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО). КВИО —
отношение максимально достижимой концентрации вредного вещества
в воздухе при 20 °С к средней смертельной концентрации для мышей.
C мах
.
(5.9)
LC 50
Выделяется четыре класса опасности веществ. Данная классификация узаконена в ГОСТ 12.1.007–76 (табл. 5.5). Эта классификация учитывает также размеры зон острого и хронического действия. Классификация химических веществ по степени их токсичности и особенно опасности играет важную роль в решении проблем санитарной регламентации
при разработке ПДК, если время контакта с токсикантом заранее установлено.
КВИО =
Таблица 5.5
Классификация химических веществ по степени опасности
Показатель
Средняя смертельная концентрация в воздухе LC50,
г/м3
Средняя смертельная доза
при нанесении на кожу
LD50, мг/кг
ПДК в воздухе рабочей зоны ПДКр.з, г/м3
Коэффициент возможности
ингаляционного отравления
(КВИО)
Степень опасности веществ
Чрезвычайно ВысокоУмеренно Малоопасопасные
опасные
опасные
ные
I класс
II класс
III класс
IV класс
Меньше 0,5
0,5–5
5–50
Больше 50
Меньше 100
100–500
501–2500
Больше
2500
Меньше
0,0001
Больше 300
0,0001–
0,001
300–30
0,001–0,01
Больше
0,01
Меньше 3
29–3
Классификация химических веществ
по способности вызывать массовые поражения
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
сооружения. На этих объектах используются в основном хлор, аммиак,
соляная и серная кислоты. Их запасы могут быть от нескольких тонн до
сотен тонн.
Значительные запасы АХОВ сосредотачиваются в портах и на железнодорожном транспорте. В последние годы широкое распространение
получил трубопроводный транспорт, в том числе и для переброски АХОВ.
Среди объектов, содержащих АХОВ, самыми многочисленными
(более 90 %) являются хранилища хлора и аммиака, обладающие к тому
же наиболее значительным потенциалом по химическим поражающим
факторам. По другим АХОВ, сравнимым с ними по токсичности и возможностям поступления в атмосферу, эти показатели в 10–100 раз ниже.
Основные типы таких объектов концентрируются преимущественно в промышленных и густонаселенных районах страны. В отличие от
АЭС, большинство крупных производств АХОВ находятся вблизи и даже
в границах крупных городов.
В 1987 году был утвержден «Временный перечень сильнодействующих ядовитых веществ для организации защиты населения от них».
В него входило 103 вещества. Этот перечень оказался излишне перенасыщен веществами, представляющими опасность при внутреннем потреблении и не приводящими к возникновению очагов массовых поражений.
В 90-е годы этот перечень был пересмотрен и было выделено 34 вещества, которые при аварийных выбросах приводят к возникновению очагов массовых поражений, им было дано наименование АХОВ. В табл. 5.6
представлен перечень 28 основных АХОВ, с которыми приходится сталкиваться при обеспечении химической безопасности.
Перечень основных АХОВ
Наименование и формула вещества
Аммиак NH3
Хлор Cl2
Фосген COCl2
Диоксин (2,3,7,8-тетрахлордибензо-диоксин)
C12H4Cl4O2
Метилизоцианат CH3NCO
Окись углерода CO
Окислы азота NxOy
Азотная кислота НNO3
Синильная кислота HCN
Акрилонитрил CH2 = CH-CN
186
Таблица 5.6
Примечание
Вещества, выброс
которых приводил
к крупным авариям
Азотсодержащие
АХОВ
Глава 5. Техногенные опасности
Окончание табл. 5.6
Наименование и формула вещества
Ацетонитрил CH3CN
Ацетонциангидрин (CH3)2C(OH)CN
Гидразин N2H4; НДМГ (CH3)2N2H2
Метиламин CH3NH2
Диметиламин (CH3)2NH
Пиридин C5H5N
Водород хлористый и соляная кислота HCl
Хлорпикрин CCl3NO2
Метил хлористый CH3Cl
Метил бромистый CH3Br
Водород фтористый HF
Дихлорэтан C2H4Cl2
Двуокись хлора ClO2
Сернистый ангидрид SO2
Сероуглерод CS2
Сероводород H2S
Окись этилена C2H4O
Формальдегид HCOH
Примечание
Галогенсодержащие
АХОВ
Серосодержащие
АХОВ
Прочие
5.3.2. Характеристика физико-химических свойств
опасных химических веществ
Физико-химические свойства ОХВ во многом определяют их способность переходить в основное поражающее состояние и создавать поражающие концентрации. Перечень наиболее важных физико-химических свойств ОХВ приведен на рис. 5.6.
Физико-химические свойства опасных химических веществ
▼
▼
▼
Теплота испарения Lисп,
Максимальная
Агрегатное
Дж/кг, ккал/кг,
концентрация
состояние
Дж/моль
Сmax, мг/л
Теплоемкость ср,
Давление р
Молекулярная
насыщенного
Дж/(моль⋅К),
масса
пара, кПа
кДж/(кг⋅К)
Плотность
Температура кипения
tкип
ρ, кг/м3
Рис. 5.6. Перечень наиболее важных физико-химических свойств ОХВ
187
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
Агрегатные состояния вещества — это состояния (фазы) одного
и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачкообразными изменениями ряда физических свойств (плотности, энтропии).
Различают твердое, жидкое и газообразное агрегатные состояния. Существование у одного вещества нескольких агрегатных состояний обусловлено различием в тепловом движении молекул и в их взаимодействии.
При обычных условиях ОХВ могут быть в твердом, жидком и газообразном состояниях. Однако при производстве, использовании, хранении
и перевозках этих веществ их агрегатное состояние может отличаться от
такового в обычных условиях (пример — аммиак).
Молекулярная масса Мr — сумма атомных масс всех атомов, входящих в молекулу вещества. В химии традиционно используют не абсолютные значения молекулярных масс, а относительные. Относительной
молекулярной массой вещества Мr (r — relative — относительный)
называется величина, равная отношению средней массы молекулы
к 1/12 массы атома углерода 12С. 1/12 часть массы атома углерода 12С принята за единицу массы и называется атомная единица массы (а. е. м.).
1 а. е. м. = 1,66 10–27 кг.
Плотность — массовое содержание вещества в единице объема
(кг/м3). Играет важную роль при оценке показателей, характеризующих
химическое заражение. Если плотность ОХВ больше плотности воды, то
эти вещества будут проникать вглубь водоема, заражая его. Если плотность газовой фазы ОХВ больше плотности воздуха, то на начальном этапе образования зараженного облака оно будет скапливаться в пониженных местах рельефа местности.
Максимальная концентрация Cmax — это количество вещества,
содержащееся в единице объема его насыщенного пара при данной температуре в замкнутой системе, когда жидкая и газообразная фазы находятся в равновесии (мг/л, мг/м3). Она характеризует способность вещества переходить в парообразное состояние, поэтому раньше эту характеристику называли «летучесть».
Давление насыщенного пара p — давление пара, находящегося
в равновесии с жидкостью или твердым телом при данной температуре.
Эта характеристика наряду с Cmax определяет его летучесть и соответственно продолжительность химического заражения территории. Чем выше давление насыщенного пара, тем выше его способность к испарению и тем
менее стойким будет заражение территории. Измеряется в гектопаскалях
(гПа; 1 атм = 1000 гПа; 1 гПа = 0,75 мм рт. ст. = 10 мм вод. ст.). 1 атм = 100 кПа.
Вязкость — свойство жидких и газообразных сред оказывать сопротивление их течению (то есть перемещению одного слоя относитель-
но другого) под действием внешних сил. Вязкость влияет на характер
поведения ОХВ в аварийной ситуации (характер дробления, впитывания
и др.). Обозначается греческой буквой эта ( ). Измеряется в Па·с или
в сантипуазах (сП): 1 МПа с = 1 сП.
Поверхностное натяжение s характеризует поверхность раздела
двух фаз и определяется как работа, затрачиваемая на создание единицы
площади поверхности раздела фаз при постоянной температуре (представляет собой работу обратимого изотермического образования единицы площади этой поверхности). Обозначается греческой буквой сигма ( ).
1 МДж/м2 = 1 МН/м = 1 эрг/см2 = 1 дин/см.
Поверхностное натяжение выражается в стремлении вещества уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе раздела фаз. Поверхностное натяжение жидкости часто определяют как силу, действующую на единицу длины контура поверхности раздела фаз и стремящуюся
сократить эту поверхность до минимума. Благодаря поверхностному натяжению капля жидкости при отсутствии внешних воздействий принимает форму шара.
Теплота испарения Lисп (теплота парообразования) – количество
теплоты, которое необходимо сообщить веществу в равновесном изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из жидкого состояния
в газообразное. Обозначается Lисп (Дж/кг; ккал/кг; Дж/моль). Она определяет характер выброса и последующего испарения ОХВ.
Теплоемкость Ср — количество теплоты, поглощаемой телом при
нагревании на 1 градус. Теплоемкость, отнесенная к единице массы вещества, называется удельной теплоемкостью. Обозначается С р
(Дж/(моль К); кДж/(кг К)). Теплоемкость, как и теплота испарения, определяет характер выброса и последующего испарения ОХВ.
Температура кипения tкип — это температура равновесного перехода жидкости в пар при постоянном внешнем давлении. Если это давление равно нормальному атмосферному (760 мм рт. ст.), то такая температура кипения называется точкой кипения. Она позволяет косвенно судить
о летучести ОХВ и характеризует продолжительность поражающего действия. Чем выше температура кипения вещества, тем оно медленнее испаряется.
Температура плавления tплав — температура равновесного фазового перехода твердого вещества в жидкое состояние или обратно при
постоянном внешнем давлении. Для веществ, которые плавятся при температуре ниже 20 °С, ее называют также температурой замерзания. Есть
еще такое определение: температура замерзания — это температура, при
которой жидкость теряет подвижность и загустевает настолько, что при
188
189
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
наклоне пробирки с продуктом под углом в 45° его уровень остается неизменным в течение 1 мин. Температура замерзания имеет большое значение при транспортировке ОХВ и определяет характер поведения вещества при низких температурах.
Температура вспышки tвсп — самая низкая температура вещества,
при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью
образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от постороннего источника зажигания. Устойчивого горения вещества при этом не
возникает.
Температура воспламенения tвос — наименьшая температура, при
которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие
пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение этого вещества.
Данная характеристика присуща только горючим веществам.
Температура самовоспламенения tсво — самая низкая температура вещества или ее оптимальной смеси с воздухом, при нагреве до которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций,
приводящее к возникновению пламенного горения.
Растворимость — способность вещества равномерно распределяться в среде другого или других веществ, образуя раствор. Хорошая растворимость в воде может привести к сильному и длительному заражению
водоемов. В то же время хорошая растворимость в воде и органических
растворителях может позволить использовать при необходимости растворы различных веществ для дегазации и нейтрализации ОХВ.
Коэффициент диффузии — количественная характеристика скорости диффузии, равная количеству вещества (в массовых единицах), проходящего в единицу времени через участок единичной площади (например, 1 м2) при градиенте концентрации, равном единице (соответствую0 моль/л на единицу длины). Скорость
щем изменению 1 моль/л
испарения ОХВ прямо пропорциональна коэффициенту его диффузии.
Гидролиз — разложение вещества водой. Он определяет условия
хранения, состояние в воздухе и на местности, стойкость ОХВ в случае
их аварийных выбросов (утечек). Причем чем меньше ОХВ подвержено
гидролитическому разложению, тем продолжительнее его поражающее
действие.
Коррозионная активность — свойство разрушать оболочки, в которых хранится ОХВ. Она является причиной многих аварий на промышленных и транспортных объектах, в том числе в процессе хранения. Большинство ОХВ обладают повышенной коррозионной активностью.
5.3.3. Токсические свойства опасных химических веществ
190
Важной характеристикой ОХВ является их токсичность (греч. toxikon —
яд), то есть ядовитость. Под токсичностью ОХВ понимается его способность вызывать патологические изменения в организме, которые приводят человека к потере дееспособности или к гибели.
Токсичность зависит от пути попадания в организм. Различают ингаляционную, перроральную, кожно-резорбтивную и микстную токсичность.
Количественно токсичность ОХВ оценивается дозой. Доза вещества,
вызывающая определенный токсический эффект, называется токсической
дозой (D).
Токсическая доза, вызывающая равные по тяжести поражения, зависит от свойств ОХВ, пути его проникновения в организм, вида организма и условий выброса.
Для веществ, проникающих в организм в жидком или аэрозольном
состоянии через кожу, желудочно-кишечный тракт или через раны, поражающий эффект для конкретного вида организма в стационарных условиях зависит только от количества ОХВ.
Токсические свойства веществ определяют экспериментальным путем на различных лабораторных животных, поэтому чаще пользуются
понятием удельной токсодозы — дозы, отнесенной к единице живой массы животного. Токсичность одного и того же вещества, даже при одинаковых условиях, различна для разных видов животных, а для конкретного вида животного заметно отличается в зависимости от способа поступления в организм. Поэтому после численного значения токсодозы
указывают вид животного и способ введения вещества. Например, запись:
«Зарин, Dсмерт = 0,017 мг/кг (кролики, внутривенно)» означает, что доза
зарина 0,017 мг/кг, введенная кролику в вену, вызывает у него смертельный исход.
Различают пороговые, выводящие из строя и смертельные токсодозы.
Пороговая токсодоза PD — количество вещества, вызывающее
начальные признаки поражения организма с определенной вероятностью
или, что то же самое, у определенного процента людей или животных.
Вероятность проставляется внизу справа, например PD50 — средняя пороговая токсодоза.
Выводящая из строя токсодоза ID — количество вещества, вызывающее при попадании в организм выход из строя определенного процента пораженных как временно, так и со смертельным исходом, например ID50 — средняя выводящая из строя токсодоза.
191
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
Смертельная токсодоза LD — количество вещества, вызывающее
при попадании в организм смертельный исход с определенной вероятностью, например LD50 — средняя смертельная токсодоза. В дозах, меньших LD50, ОХВ вызывают поражения различной степени тяжести: тяжелые при 0,3–0,5 LD50, средние при 0,2 LD50 и легкие приблизительно при
0,1 LD50.
PD50, ID50, LD50 являются кожно-резорбтивными токсодозами, кроме них используются также ингаляционные токсодозы, то есть токсодозы
для ОХВ, заражающих атмосферу паром или тонкодисперсным аэрозолем и вызывающих поражения человека и животных через органы дыхания. Для расчета этих токсодоз используется уравнение
Предел переносимости
D=C
V/G,
(5.10)
где С — концентрация ОХВ в воздухе, мг/л; — время вдыхания
зараженного воздуха, мин; V — интенсивность дыхания, л/мин; G — масса
человека, кг.
Немецкий химик Ф. Габер предложил упростить это выражение.
Приняв допущение, что для людей, находящихся в одинаковых условиях,
отношение V/G постоянно и разделив на него обе части уравнения, он
получил выражение
T=C
.
(5.11)
Произведение С Габер назвал коэффициентом токсичности и принял его за постоянную величину. Эта величина позволяет сравнивать различные ОХВ по ингаляционной токсичности. Часто этот коэффициент
называют ингаляционной токсодозой и обозначают PC 50, IC 50, LC 50, хотя
более правильно его называть относительной токсичностью при ингаляции. Относительная токсичность ОХВ при ингаляции зависит от физической нагрузки на человека. Для людей, занятых тяжелой физической работой (V = 40 л/мин), она будет меньше, чем для людей, находящихся в покое
(V = 10 л/мин). Приведем определения доз, данные в ГОСТ 12.1.007–76.
Среднесмертельная доза при введении в желудок — доза вещества,
вызывающая гибель 50 % животных при однократном введении в желудок.
Среднесмертельная концентрация в воздухе — концентрация вещества, вызывающая гибель 50 % животных при 2–4-часовом ингаляционном воздействии.
Среднесмертельная доза при нанесении на кожу — доза вещества,
вызывающая гибель 50 % животных при однократном нанесении на кожу.
192
Кроме токсодоз, для характеристики токсичности ОХВ используют
такой показатель, как предел переносимости — это максимальная концентрация, которую человек может выдержать определенное время без
устойчивого поражения.
В промышленности в качестве предела переносимости используется предельно допустимая концентрация (ПДК) — эта концентрация определена как максимально допустимая, которая при постоянном воздействии
на человека в течение рабочего дня не может вызвать через длительный
промежуток времени патологических изменений или заболеваний, обнаруживаемых при помощи современных методов диагностики.
Она относится, как правило, к восьмичасовому рабочему дню и не
может использоваться для оценки опасности аварийных ситуаций в связи
со значительно меньшим интервалом воздействия ОХВ.
5.3.4. Анализ промышленных аварий с выбросами
токсичных веществ
Промышленные аварии с выбросом хлора
В литературных источниках описаны 20 крупных аварий с хлором
за период с 1939 по 1981 годы. Суммарный выброс хлора в этих авариях
превысил 700 т, при этом погибли 130 человек, более тысячи человек получили поражения различной степени тяжести, десятки тысяч человек
вынуждены были эвакуироваться. Все случаи гибели людей, кроме одного, произошли в радиусе до 500 м. Один из погибших находился на расстоянии 800 м (это наибольшее удаление от места аварии с выбросом хлора
при летальном исходе для пострадавшего). Глубина распространения первичного облака при выбросе в пределах 30 т (1961 г.) превысила 2 км, при
этом площадь зоны поражения, на основании местоположения трупов
животных, составила 15 км2, зона располагалась по направлению ветра.
Максимальная площадь зоны эвакуации составила 125 км2 (1979 г.).
Промышленные аварии с выбросом аммиака
Количество аварий на объектах, содержащих аммиак, очень значительно, но большинство из них носит локальный характер. Анализ 11 крупных
аварий с выбросом аммиака, приведенных в литературных источниках, показывает, что пять из них связаны с разрывами трубопроводов, две — с по193
Глава 5. Техногенные опасности
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Таблица 5.7
Последствия аварий с выбросом хлора
Год
аварии
Масса,
хлора, т
Погибло
Поражено
Эвакуировано
Год
аварии
Масса,
хлора, т
Погибло
Поражено
Эвакуировано
1917
1926
1929
1934
1936
1939
1940
1947
1947
1949
17
24
24
15
2
24
7
30
16
4
1
19
—
—
1
1
0
60
—
—
3
19
—
—
0
0
1952
1956
1961
1962
1963
1964
1965
1976
1979
1981
15
3
27
28
8
—
27
90
60
300
7
0
1
100
—
0
0
1
0
0
—
10 500
1
17
500
5000
200 000
вреждением резервуаров для хранения аммиака, четыре — с авариями
железнодорожных цистерн и автоцистерн. Суммарный выброс аммиака
превысил 2000 т. В результате этих аварий погибли 41 человек (табл. 5.8).
Наиболее характерными из них являются две.
Последствия крупных аварий с выбросом аммиака
Год
аварии
Масса аммиака, т
Погибло
Поражено
1968 1969 1970 1970
Таблица 5.8
1971 1973 1973 1975
1976 1976
19
90
160
75
600
277
38
50
180
19
6
—
9
—
0
—
0
—
0
—
0
—
18
65
0
—
2
—
6
100
Авария на заводе по выпуску удобрений в г. Потчефструме (ЮАР),
произошедшая 13 июля 1973 года. Размер утечки составил 38 т аммиака.
В результате аварии погибли 18 человек, причем 6 из них находились за
пределами предприятия. Из людей, работавших в радиусе 50 м от места
аварии, сразу же погибли 2 человека, а 5 были спасены, но умерли позже
от последствий отравления. Из работавших в радиусе 50—100 м на месте
никто не умер, впоследствии умерли 5 человек. Было отмечено 65 случаев несмертельных отравлений.
194
Авария автоцистерны с аммиаком, произошедшая 11 мая 1976 года
в г. Хьюстоне (США). Произошел мгновенный выброс 19 т аммиака, погибли 6 человек, пострадали более 100 человек. В начальный период аварии образовавшееся облако аммиачно-воздушной смеси было тяжелее
окружающего воздуха. Площадь следа этого облака составила 1 км2.
Анализ сведений Госгортехнадзора России свидетельствует о том,
что в 90-е годы на аммиачных холодильных установках зафиксирован ряд
аварий, связанных с выбросом аммиака. В результате аварий пострадало
несколько десятков человек. Имеются и случаи гибели людей (табл. 5.9).
Таблица 5.9
Последствия аварий на аммиачных холодильных установках
Год
аварии
Город
Погибло
Поражено
Всего
1990
Нальчик
6
3
9
1992
СПб
1
—
1
1992
1992
1995
1996
Всего
Новороссийск
—
16
16
Свердловск
—
10
10
Белая
Глина
1
—
1
Ульяновск
1
3
4
9
32
41
При возникновении аварии, связанной с выбросом аммиака из технологического оборудования, происходит заражение территории в месте
аварии и образование зон химического заражения по направлению распространения зараженного воздуха.
Промышленная авария с выбросом фосгена
Фосген является весьма важным химическим веществом для промышленности. Он является основным сырьем для производства полиуретанов. За все время в промышленности произошла только одна авария
с выбросом фосгена, повлекшая многочисленные жертвы. Она произошла в Гамбурге в 1928 году. Размер утечки составил 11 тонн фосгена, погибли 11 человек, получили поражения различной степени тяжести
171 человек, пораженные находились в радиусе 11 км от места аварии.
Была проведена эвакуация на 1 день 350 жителей.
Промышленные аварии с выбросом диоксина
Наиболее полные данные по зарубежным авариям с диоксином приведены в работе [14]. В ней описаны 24 случая поражения диоксином.
195
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
Из них 6 были промышленными авариями со взрывами и выбросом диоксина в атмосферу. При этом пострадали более 1500 человек (табл. 5.10).
Принципиальная особенность таких аварий — формирование чрезвычайно стойких очагов химического заражения.
в металлургии она применяется в процессах карбонилирования для очистки никеля.
Окись углерода вызывает при отравлении большое количество летальных исходов. Но летальные исходы при отравлении окисью углерода
обычно случаются в условиях ограниченного пространства и чаще всего
приводят к гибели лишь одного человека. Так, в Великобритании с 1907
по 1931 годы произошло 1899 случаев отравления окисью углерода, при
этом 224 человека погибли. В 1974 году в английской промышленности
произошло 329 случаев отравления окисью углерода, погибли 6 человек.
Самая крупная авария с выбросом окиси углерода произошла в 1982 году
на реке Мозель (Франция). При движении по реке баржа врезалась в опору проходившего над рекой трубопровода с окисью углерода. Трубопровод разорвался, произошел выброс газа, погибли 5 человек.
Таблица 5.10
Последствия крупных аварий с выбросом диоксина
Год аварии
1949
1953
Страна
США
ФРГ
0
228
0
75
Вещество
Погибло
Поражено
1956
1963
1968
ФранГолВеликоция
ландия
британия
2,4,5-Трихлорфенол
0
0
0
17
106
90
1976
Италия
Всего
0
1000
0
1516
Примером тому является авария в г. Севезо (Италия, 1976 г.) с выбросом диоксина. Всего в атмосферу было выброшено 1,75 кг диоксина,
а на местность попало 250 грамм. При этом дегазация местности и объектов была связана со снятием грунта, термической обработкой, другими
трудоемкими методами и продолжалась около 8 лет. В результате аварии
никто не погиб, но было много пострадавших, которые заболели хлоракне. Общая площадь заражения составила 17,1 км2. Было эвакуировано
более 800 человек.
Промышленная авария с выбросом метилизоцианата
Химическим аналогом аварии на Чернобыльской АЭС можно считать катастрофу в г. Бхопал (Индия, 1984 г.), в которой наиболее полно
проявились существенные особенности аварий на объектах с химически
опасными компонентами. В результате этой аварии было выброшено около 43 т метилизоцианата и продуктов его неполного термического разложения. Зона заражения продуктами выброса составила в глубину 5 км,
в ширину более 2 км. Погибли 3150 человек, стали полными инвалидами
около 20 тыс. человек, страдают различными заболеваниями от последствий отравления более 200 тыс. человек. Сразу после аварии были госпитализированы 14 тыс. человек, 158 тыс. человек была оказана амбулаторная помощь.
Промышленная авария с выбросом окиси углерода
Окись углерода используется в производстве метанола и других спиртов, а также служит совместно с хлором сырьем для получения фосгена,
196
5.4. Опасности объектов, содержащих источники
ионизирующих излучений
5.4.1. Ионизирующие излучения и их характеристика
Под термином «радиация» обычно понимают ионизирующее излучение, способное вызывать определенные изменения в живой и неживой
материи.
Ионизирующим излучением (ИИ) считается любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических
зарядов разных знаков.
Способность веществ испускать ионизирующие излучения называется радиоактивностью. Вещества, испускающие ионизирующие излучения, называются радиоактивными веществами.
Процессы, в результате которых возникает радиация, называются
радиоактивными процессами, или радиоактивностью.
Радиоактивность — это процесс распада ядер атомов, сопровождающийся ионизирующим излучением.
Радиоактивность может быть естественной или искусственной (наведенной).
Ионизирующее излучение состоит из ионизирующих частиц. К ионизирующим частицам относят корпускулы и фотоны (рис. 5.7).
Корпускулы — частицы с массой покоя, отличной от нуля.
Фотоны — кванты электромагнитного излучения с нулевой массой
покоя.
197
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
Корпускулярное излучение — ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля. К корпускулярному ионизирующему излучению относятся альфа-излучение, бета-излучение, протонное и нейтронное излучения.
Альфа-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из ядер
атомов гелия.
Бета-излучение — излучение, состоящее из электронов или позитронов.
р-излучение — излучение, состоящее из протонов.
n-излучение — излучение, состоящее из нейтронов.
Характеристическое излучение — электромагнитное излучение,
возникающее при изменении энергетического состояния электрона атома. Имеет дискретный энергетический спектр.
Тормозное излучение — электромагнитное излучение, возникающее
при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. Имеет непрерывный энергетический спектр.
Рентгеновское излучение — электромагнитное излучение, состоящее из тормозного и характеристического излучений.
Источниками ионизирующих излучений (ИИИ) называют вещества
или установки, при использовании которых возникают ионизирующие
излучения.
Современные ядерно-технические установки обычно представляют
собой сложные источники излучений. Любой источник излучения характеризуется:
– видом излучения;
– геометрией источника (формой и размером);
– мощностью источника;
– энергетическим составом;
– временным распределением излучения;
– угловым распределением излучения.
ВИДЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
▼
▼
Корпускулярное излучение
Фотонное излучение
Альфа-излучение
Гамма-излучение
Бета-излучение
Характеристическое излучение
Протонное излучение
Тормозное излучение
Нейтронное излучение
Рентгеновское излучение
Рис. 5.7. Виды ионизирующих излучений
Фотонное излучение — электромагнитное косвенно ионизирующее
излучение. К фотонному ионизирующему излучению относят гамма-излучение, характеристическое, тормозное и рентгеновское излучения. Схема формирования фотонных излучений приведена на рис. 5.8.
Характеристическое излучение
γ-излучение
Тормозное
излучение
Характеристическое излучение
Рентгеновское излучение
Рис. 5.8. Формирование фотонных излучений
Гамма-излучение — электромагнитное излучение, возникающее при
изменении энергетического состояния атомных ядер, при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц.
198
Активность источника ионизирующих излучений
Мощность источника ионизирующих излучений характеризуется его
активностью А.
Под активностью понимается среднее число атомов радиоактивного вещества, распадающихся в единицу времени.
Более строгим является следующее определение: под активностью
А понимается отношение числа dN спонтанных (самопроизвольных) ядерных превращений, происходящих в источнике за интервал времени dt,
к этому интервалу:
А = dN / dt,
(5.12)
где dN — число атомов радиоактивного вещества (РВ), распавшихся за
интервал времени dt.
Изменение активности во времени описывается экспоненциальной
зависимостью, получившей название «Закон радиоактивного распада»:
Аt = A0 e(–
199
,
t)
(5.13)
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
где A0 — активность радионуклида в источнике в начальный момент
времени (t = 0); — постоянная распада (отношение доли ядер
радионуклида, распадающихся за интервал времени dt, к этому интервалу).
Единица активности радионуклида — беккерель (Бк). 1 Бк = 1 распад/с.
Беккерель равен активности источника, в котором за 1 c происходит
одно спонтанное ядерное превращение. Внесистемная единица активности — кюри (Ки).
Кюри – это активность источника, в котором за 1 c происходит
37 млрд спонтанных ядерных превращений:
То есть поглощенная доза — это отношение энергии, поглощенной
веществом, к массе этого вещества. Единицы измерения: грей. 1 Гр =
= 1 Дж/кг = 100 рад.
Эквивалентная доза. Для разных видов излучения биологический
эффект при прочих равных условиях, в том числе и при одинаковой поглощенной дозе, оказывается различным. При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический эффект тем выше, чем плотнее ионизация,
создаваемая излучением. Для сравнения биологических эффектов, производимых одинаковой поглощенной дозой различных видов излучения,
используют понятие относительной биологической эффективности излучения (ОБЭ) или коэффициента качества излучения WR.
Мы его будем называть «коэффициент качества излучения».
Для -квантов и -частиц любых энергий WR = 1;
для нейтронов WR от 5 до 10;
для -частиц WR = 20.
Таким образом, эквивалентная доза НТ,R — это поглощенная доза
в органе или ткани, умноженная на взвешивающий коэффициент для данного вида излучения WR:
1 Ки = 3,7 1010 Бк.
Дозовые характеристики ионизирующего излучения
Объектом защиты от ИИ является человек. Мерой воздействия ИИ
на человека является доза.
Различают следующие виды доз: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная, эффективная.
Экспозиционная доза Х — это отношение суммарного заряда dQ всех
ионов одного знака, созданных в сухом воздухе, когда все электроны
и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха
с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в этом
объеме:
(5.14)
Х = dQ / dm.
Единицы измерения: Кл/кг; рентген (1 Р = 2,58 10–4 Кл/кг; 1 Кл/кг =
= 3876 Р).
Понятием экспозиционной дозы желательно пользоваться для фотонного излучения в воздухе при энергии фотонов до 3 Мэв.
В иностранной литературе экспозиционную дозу называют также
ионной. В настоящее время (с 01.01.1990 г.) использование экспозиционной дозы не рекомендуется. Это связано с тем, что экспозиционная доза
была введена только для фотонного излучения, поэтому она не может использоваться в полях смешанного излучения разных видов.
Поглощенная доза ионизирующего излучения D — это отношение средней энергии dtŴ , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:
D = dtŴ / dm.
200
(5.15)
НТ,R = WR · DT,R ,
(5.16)
где DT,R — средняя поглощенная доза в органе или ткани Т; WR — взвешивающий коэффициент для излучения R (коэффициент качества).
В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах. Внесистемной единицей эквивалентной дозы является 1 бэр.
1 Зв = 100 бэр или 1 бэр = 0,01 Зв.
Разные органы или ткани имеют разные чувствительности к излучению. Поэтому в последние годы для случаев неравномерного облучения разных органов или тканей тела человека введено понятие эффективной дозы.
Эффективная доза Е — сумма произведений эквивалентных доз
в органах и тканях человека НТ на взвешивающие коэффициенты для этих
органов и тканей WT:
E = ∑ (WT ⋅ H T ),
T
(5.17)
где НТ — эквивалентная доза в органе или ткани Т; WT — взвешивающий
коэффициент для органа или ткани Т.
201
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
Сумма всех коэффициентов WT равна единице. При равномерном
облучении всего организма эквивалентная доза в каждом органе или ткани одна и та же, Н:
НТ = Н, следовательно, Е = Н.
Кроме радиационного фона, облучение человека в повседневных
условиях (ОЧП) складывается из облучения при медицинских процедурах (ОМП) и облучения при использовании бытовой техники (ОБТ):
Коэффициент WT имеет следующие значения: половые железы —
0,2; костный мозг — 0,12; кишечник — 0,12; желудок — 0,12; легкие —
0,12; мочевой пузырь — 0,05; молочные железы — 0,05; печень — 0,05;
пищевод — 0,05; щитовидная железа — 0,05; кожа — 0,01; кости — 0,01;
остальные органы — 0,05. Единицы измерения эффективной дозы — зиверт.
WТ = 0,2 + 4 0,12 + 6 0,05 + 2 0,01 = 1.
Эффективная коллективная доза S — это эффективная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации. Эффективная коллективная доза является мерой коллективного риска возникновения
стохастических эффектов облучения. Она равна сумме индивидуальных
эффективных доз. Единица измерения эффективной коллективной дозы —
человеко-зиверт (чел.-Зв), внесистемная — человеко-бэр (чел.-бэр).
n
S = ∑ Ei ,
i =1
(5.18)
где n — число людей.
Мощность дозы (уровень радиации) — это отношение приращения дозы (D, K, X, H, E, S) за интервал времени dt к величине этого
интервала.
Мощность экспозиционной дозы Xˆ = dX / dt (Р/ч).
Мощность поглощенной дозы
Мощность эквивалентной дозы
Мощность эффективной дозы
Dˆ = dD / dt (Гр/ч).
Hˆ = dH / dt (Зв/ч).
Eˆ = dE / dt (Зв/ч).
Фоновое облучение человека
ОЧП = ЕРФ + ТИРФ + ОМП + ОБТ.
(5.19)
Наибольший вклад вносят источники, имеющие природное происхождение (ЕРФ). Причем эта доза в два раза выше техногенной, регламентированной для населения за год. В Законе «О радиационной безопасности населения» даны следующие определения.
Естественный радиационный фон — это доза излучения, создаваемая космическим излучением и излучением природных радионуклидов,
естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах
биосферы, пищевых продуктах и организме человека.
Техногенно измененный радиационный фон — это естественный радиационный фон, измененный в результате деятельности человека.
ЕРФ характеризуется средней годовой эффективной дозой ЕЕРФ внутреннего и внешнего облучения за счет всех природных радионуклидов,
содержащихся в окружающей среде (земная радиация и космические излучения). ЕЕРФ находится в пределах 1,68–1,91 мЗв (примерно 2 мЗв).
Как видно из табл. 5.11, внутреннее облучение, получаемое людьми
за счет поступления РН естественного происхождения в организм с пищей, водой и воздухом, составляет примерно 2/3 от общей дозы: 10–15 %
) и трития ( 31 H ).
этой дозы приходится на РН углерода-14 (146 C ), калия-40 ( 40
19 K
Основная же часть дозы облучения обусловлена РН ряда урана-238 ( 238
)
92 U
232
и тория-232 ( 90Th ). Отдельные из них поступают с пищей.
210
Так, свинец-210 ( 210
ся
82 Pb ) и полоний-210 ( 84 Po ) концентрируются
в рыбе и моллюсках.
),
Мясо северных оленей имеет высокое содержание полония-210 ( 210
84 Po
так как лишайники селективно концентрируют этот радионуклид.
Однако наиболее весомый вклад в величину внутреннего облучения
Фоновое облучение человека создается космическим излучением,
а также естественными и искусственными радиоактивными веществами,
содержащимися в теле человека и в окружающей среде. В соответствии
с Законом РФ № 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения» фоновое облучение (ФО) делят на две составляющие:
– естественный радиационный фон (ЕРФ);
– техногенно измененный радиационный фон (ТИРФ).
). Он имеет период полураспада Т1/2 = 3,85 дня.
вносит радон-222 ( 222
86 Rn
202
203
) вместе с продуктами своего распада дает 1–1,2 мЗв
Радон-222 ( 222
86 Rn
(3/4 годовой индивидуальной дозы за счет облучения от земных источников радиации). Основными источниками поступления радона являются:
– земная поверхность с высоким содержанием РН уран-ториевого
ряда (скальный грунт, отдельные виды глинозема и т. д.);
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
– строительные материалы (отдельные типы гранитов, пемза, фосфогипс, кирпич из красной глины, доменный шлак, зольная пыль после
сгорания угля и т. д.);
– природный газ, сгорающий в невентилируемых помещениях;
– вода; особенно опасен радон, распыленный в ванной комнате,
так как его поражающее действие на легкие наиболее высокое: его концентрация в ванной комнате в среднем в три раза выше, чем на кухне,
и в 40 раз выше, чем в жилых помещениях.
Опасность радона обусловлена поражающим действием альфаи гамма-излучения с достаточно высокой энергией.
вы, практически все население планеты подверглось и продолжает подвергаться облучению, обусловленному наличием в различных природных
средах радионуклидов, образованных в результате деления ядерных материалов, применяемых в ядерных боеприпасах.
Основной вклад в ожидаемую эффективную эквивалентную дозу облучения населения дают только несколько радионуклидов осколочного про95
); цирконий-95 ( 40
)
исхождения: цезий-137 (137
Zr ); стронций-90 ( 90
55 Cs
38 Sr
14
и наиболее долгоживущий углерод-14 ( 6 C ).
95
Так, если цирконий-95 ( 40
Zr ) к сегодняшнему дню прекратил своее
Облучение человека в повседневных условиях
Таблица 5.11
) и стронций-90 ( 90
) наполопоражающее действие, а цезий-137 ( 137
55 Cs
38 Sr
Техногенно измененный радиационный фон — это естественный
радиационный фон, измененный в результате деятельности человека.
Он складывается из двух составляющих:
– радиационный фон от радиоактивных осадков ядерных взрывов;
– радиационный фон от объектов атомной энергетики.
Радиационный фон от радиоактивных осадков ядерных взрывов.
Начиная с 1940-х годов, когда впервые были произведены ядерные взры-
вину распались, то углерод-14 ( 146 C ) потерял лишь 7 % своей активности.
Суммарная ожидаемая коллективная доза от всех ядерных взрывов, произведенных в мире к настоящему времени, составляет около 307 млн чел.-Зв.
К 2000 году человечество получило всего около 20 % от этой дозы. На сегодняшний день фон от осадков ядерных взрывов дает 0,02 мЗв в год.
Радиационный фон от объектов атомной энергетики. При отсутствии аварий объекты атомной энергетики дают ожидаемую коллективную дозу облучения 5,5 чел.-Зв на каждый ГВт-год по короткоживущим
радионуклидам и 670 чел.-Зв по долгоживущим. Эти цифры не учитывают вклад радиоактивных отходов в ожидаемую дозу, которая оценивается
в 1–2 % от указанных выше значений. Годовая эффективная доза каждого
жителя Земли от объектов атомной энергетики оценивается менее чем в 1 %
от естественного уровня радиации и составляет 0,001 мЗв/год.
Доза облучения, создаваемая антропогенными источниками (за исключением облучений при медицинских обследованиях), невелика по
сравнению с естественным фоном ионизирующего облучения, что достигается применением средств коллективной защиты.
Рассеивание в атмосфере радионуклидов, содержащихся в выбросах, приводит к формированию зон загрязнения около источника выбросов. Обычно зоны антропогенного облучения жителей, проживающих
вокруг предприятий по переработке ядерного топлива на расстоянии до
200 км, колеблются от 0,1 до 65 % естественного фона излучения.
Миграция радиоактивных веществ в почве определяется в основном ее гидрологическим режимом, химическим составом почвы и радионуклидов. Меньшей сорбционной емкостью обладает песчаная почва,
большей — глинистая, суглинки и черноземы.
Опыт ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС показывает, что ведение сельскохозяйственного производства недопустимо
204
205
Облучение человека в повседневных условиях
Естественный
Техногенно измененный Медицина и бытовая
радиационный фон
радиационный фон
техника
(ЕРФ)
(ТИРФ)
(ОМП, ОБТ)
Медицинские обследоРадиационный фон от
Внутреннее облучение от
радиоактивных осадков вания — 1 мЗв/год.
земной радиации —
Облучение от элекядерных взрывов —
1,325 мЗв/год.
тронной аппаратуры —
Внешнее облучение от зем- 0,02 мЗв/год.
0,01 мЗв/год
Радиационный фон от
ной радиации —
объектов атомной энер0,350 мЗв/год.
гетики — 0,001 мЗв/год
Внутреннее облучение от
космических излучений —
0,015 мЗв/год.
Внешнее облучение от космических излучений —
0,3 мЗв/год
Таким образом, средняя годовая эффективная доза Е
внутреннего и внешнего
облучения за счет ЕРФ составляет примерно:
1,990 мЗв/год
0,021 мЗв/год
1,010 мЗв/год
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
на территориях при плотности загрязнения выше 80 Ки/км2, а на территориях, загрязненных до 40–50 Ки/км2, необходимо ограничивать производство семенных и технических культур, а также кормов для молодняка
и откормочного мясного скота. При плотности загрязнения 15–20 Ки/км2
по 137
сельскохозяйственное производство вполне допустимо.
55 Cs
Источники ИИ, используемые в медицине. Ионизирующее излучение используются для лечения людей. Средняя доза, получаемая населением при рентгенологических обследованиях, определяется генетически
значимой эквивалентной дозой (ГЗД). В 1986 году ГЗД составляла: Великобритания — 120 мкЗв, Япония — 150 мкЗв, СССР — 230 мкЗв. По данным специалистов, средняя эффективная эквивалентная доза, получаемая от всех источников в медицине, составляет около 1 мЗв (0,1 Бэр).
Предельные дозовые значения для медицинских процедур на сегодняшний день не установлены. В Нормах радиационной безопасности устанавливается, что для здорового человека годовая доза не должна быть выше 1 мЗв.
Электронная аппаратура. Телевизоры и другая электронная аппаратура, где используются электровакуумные приборы с напряжением более 20 кВ, являются источником мягкого рентгеновского облучения, они
дают вклад 0,01 мЗв/год (1 мбэр/год). Для телевизоров допускается мощность экспозиционной дозы 100 мкР/ч на расстоянии 10 см.
Таким образом, человек получает за счет фонового облучения, медицинских процедур и облучения от электронной аппаратуры (табл. 5.12)
Для человека, проживающего в промышленно развитых регионах России, годовая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентгенодиагностических обследований достигает 3000–3500 мкЗв/год
(средняя на Земле доза облучения равна 2400 мкЗв/год).
2 + 1 + 0,01 = 3 мЗв/год.
(5.20)
Показатели радиоактивного облучения
Составляющие радиоактивного облучения
Естественный радиационный фон
Радиационный фон от радиоактивных
осадков ядерных взрывов (РФЯВ)
Радиационный фон от объектов атомной энергетики
(РФАЭ)
Радиационный фон
Медицинские обследования
Облучение от электронной аппаратуры
Облучение человека в повседневных условиях
206
Таблица 5.12
Величина облучения
1,68–1,91 мЗв/год
(≈ 2 мЗв/год)
0,02 мЗв/год
0,001 мЗв/год
10–25 мкР/ч
(≈ 15 мкР/ч)
1 мЗв/год
0,01 мЗв/год
3 мЗв/год
Требования к ограничению облучения
Требования устанавливаются в соответствии с ФЗ № 3 «О радиационной безопасности населения», Нормами радиационной безопасности
(НРБ) и Основными санитарными правилами обеспечения радиационной
безопасности (ОСПОРБ).
Устанавливаются следующие категории облучаемых лиц:
– персонал (группы А и Б);
– все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий его
производственной деятельности.
Для категорий облучаемых лиц устанавливаются три класса нормативов:
– основные пределы доз (ПД), приведенные в табл. 5.13;
Основные пределы доз
Нормируемые
величины
Эффективная доза
Эквивалентная
доза за год:
в хрусталике глаза
в коже / кистях
и стопах
Таблица 5.13
Пределы доз
Персонал (группа А)
Население
20 мЗв в год в среднем за 1 мЗв в год в среднем за
любые последовательные любые последовательные 5 лет, но не более
5 лет, но не более 50 мЗв
5 мЗв в год
в год
150 мЗв
500 мЗв /500 мЗв
15 мЗв
50 мЗв /50 мЗв
– допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего облучения),
являющиеся производными от основных пределов доз: пределы годового
поступления (ПГП), допустимые среднегодовые объемные активности
(ДОА), среднегодовые удельные активности (ДУА) и другие;
– контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.). Их значения должны учитывать достигнутый в организации
уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при кото207
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
рых радиационное воздействие будет ниже допустимого. ПД устанавливаются Закон РФ № 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения».
Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б, равны 1/4 значений для персонала группы А.
Для студентов и учащихся старше 16 лет, проходящих профессиональное обучение с использованием источников излучения, годовые дозы
не должны превышать значений, установленных для персонала группы Б.
Нормируемые величины дозовых нагрузок для персонала составляют: эффективная доза — 20 мЗв/год (2 Бэр/год) за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв/год; эквивалентная доза за год для хрусталика глаза — 150 мЗв, для кожи, кистей и стоп — 500 мЗв.
Эффективная доза для персонала не должна превышать за период
трудовой деятельности (50 лет) 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) — 70 мЗв. Основные пределы доз облучения не включают
в себя дозы природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются
специальные ограничения.
Так, доза от медицинского обследования для здоровых людей не
должна превышать 1 мЗв/год.
В помещениях естественный фон не должен быть выше уровня радиации на открытой местности на 0,2 мкЗв/ч (20 мкР/ч), то есть
В зависимости от вида ядерного топлива и конкретных условий ЯТЦ
могут различаться в деталях, но их общая принципиальная схема сохраняется (рис. 5.9).
Рдоп.пом < Ротк.мест + 20 мкР/ч.
Рис. 5.9. Обобщенная схема ЯТЦ
При превышении 30 мЗв/месяц — временное отселение.
Планируемое облучение персонала группы А выше установленных
пределов доз при ликвидации или предотвращении аварии может быть
разрешено только в случае необходимости спасения людей или предотвращения их облучения. Планируемое повышенное облучение допускается для мужчин старше 30 лет лишь при их добровольном письменном
согласии, после информирования о возможных дозах облучения и риске
для здоровья.
Добыча руды. Урана в земной коре (3–4) 10 –4 %. Он рассеян
в горных породах, почве, воде морей и океанов. Урана в 1000 раз больше,
чем золота, в 30 раз больше, чем серебра и столько же, сколько цинка
и свинца. Небольшая часть урана сконцентрирована в месторождениях,
где его в 102–103 больше, чем в среднем.
Добыча урановой руды осуществляется комплексно (например, золотоурановые месторождения в ЮАР и ураново-фосфатные месторождения во Флориде), шахтным либо карьерным способом, а также методом
выщелачивания без выемки руды на поверхность.
Переработка руды. Урановые руды содержат рудные минералы
с ураном и пустую породу, которую надо устранить, получив химические
концентраты урана. Производят дробление и измельчение исходной руды
(кроме случаев подземного выщелачивания), выщелачивание (перевод
урана из руды в раствор), селективное выделение урана из растворов.
Очень часто перед выщелачиванием руду обогащают различными методами (радиометрический, гравитационный и флотационный на различии
5.4.2. Радиационно опасные объекты
Ядерный топливный цикл
Ядерный топливный цикл (ЯТЦ) — это вся последовательность
повторяющихся производственных процессов, начиная от добычи топлива (включая производство электроэнергии) и кончая удалением радиоактивных отходов.
208
Добыча и переработка руды
Очистка урана от примесей и разделение изотопов
Изготовление тепловыделяющих элементов и сборок
Использование ядерного горючего в реакторах
Хранение и транспортировка отработанного ядерного топлива
Радиохимическая переработка отработанного ядерного топлива
Хранение и захоронение радиоактивных отходов
209
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
смачивания минералов). При добыче руд с содержанием, например 0,1 %,
для получения 1 т U3O8 необходимо извлечь из недр 1000 т руды, не считая пустой породы от проходок. Поэтому обычно гидрометаллургические заводы, перерабатывающие руду, сооружаются рядом с рудниками
и карьерами.
Аффинаж. Полной очистки химических концентратов урана достичь не удается (U3O8 — в одних концентратах 60–80 %, в других 95–96 %).
Такой уран не годится для топлива. При аффинаже завершается очистка
соединений урана от примесей и особенно от элементов, обладающих
свойством захвата нейтронов (гафний, бор, кадмий, европий, гадолиний,
самарий). Методы аффинажа разнообразны, в результате получаются осадки урановых солей, из которых прокаливанием и получают чистые оксиды урана: UO3, U3O8 и UO2 — важнейшие промежуточные продукты уранового производства.
Производство UF6 и разделение изотопов. Современная ядерная
энергетика с реакторами на топливных нейтронах базируется на слабообогащенном (2–5 %) 235U урановом топливе. В реакторах на быстрых нейтронах, а также в исследовательских и транспортных реакторах используется уран с еще более высоким содержанием 235U (до 93 %). Следовательно, прежде чем изготавливать топливо, природный уран, содержащий
только 0,72 % 235U, необходимо обогатить — разделить изотопы 235U
и 238U. Используются физические методы (газодиффузионный и центробежный). В обоих методах применяют UF6, для чего фторируют различные соединения урана. Сначала из оксидов урана с помощью HF получают тетрофторид UF4, а затем UF6. При фторировании попутно гексафторид урана очищается от примесей, т. е. продолжается аффинаж. Метод
диффузии основан на явлении молекулярной диффузии через пористую перегородку с мельчайшими отверстиями. При тепловом равновесии молекулы 235UF6 обладают большей средней скоростью теплового движения и поэтому чаще ударяются о перегородку, проникают через нее, а молекулы 238UF6
будут концентрироваться перед перегородкой. 235U в количестве 0,25–0,3 %
находится в отвале и используется в дальнейшем как воспроизводящий
материал в реакторах-размножителях для производства плутония.
Изготовление топлива. Обогащенный уран служит исходным сырьем для изготовления топлива ядерных реакторов. Ядерное топливо применяется в реакторах в виде металлов, сплавов, оксидов, карбидов, нитритов и других топливных композиций, которым придается определенная конструктивная форма. Конструкционной основой ядерного топлива
в реакторе является ТВЭЛ, состоящий из сердечника (топлива) и оболочки.
В каждом из реакторов ВВЭР и РБМК содержится около 50 000 ТВЭЛов,
заполненных таблетками из диоксида урана. Все ТВЭЛы объединяются
в тепловыделяющие сборки (ТВС). На предприятиях, производящих ЯТ,
получают порошок диоксида урана из UF6, изготовляют спеченные таблетки, трубчатые оболочки ТВЭЛов, упаковывают таблетки в оболочки,
изготавливают ТВС для непосредственного использования в реакторе.
Топливо поступает в реактор и обеспечивает получение электроэнергии.
Отработавшие ТВС выгружают из реактора и затем либо надежно
и безопасно хранят, либо перерабатывают.
Хранение, транспортировка и радиохимическая переработка
отработанного ядерного топлива (ОЯТ). В процессе радиохимической
переработки из ОЯТ в первую очередь извлекаются делящиеся нуклиды
для повторного использования в качестве ЯТ. Кроме того, извлекаются
другие ценные элементы. Активность ОЯТ настолько высока, что его невозможно перерабатывать сразу после выгрузки из реактора, поэтому ОЯТ
хранится (выдерживается) в охлаждающих бассейнах на АЭС перед транспортировкой в течение трех лет.
Транспортирование ОЯТ от АЭС на радиохимический завод — важная стадия топливного цикла. Высокая активность перевозимого, значительное остаточное тепловыделение до десятков КВт на тонну, наличие
делящихся веществ требуют принятия особых мер. ОЯТ помещают в специальные контейнеры массой от 30 до 100 т, на долю ОЯТ приходится
лишь 2–5 % общей массы. Применяются специальные ж/д вагоны, автотрейлеры и плавучие суда.
Поступившее на радиохимический завод ОЯТ перегружают под водой из контейнеров в бассейны-хранилища с толщей воды, обеспечивающей радиационную защиту. Все операции выполняют с дистанционным
управлением. Контейнеры размещают в специальных стеллажах, чтобы
исключить критическую массу. Из бассейнов ТВС поступают в отделение резки, где режутся на куски. Разрезанные сборки попадают в растворители с азотной кислотой, где осуществляется выщелачивание (извлечение) урана, плутония, других ценных элементов, затем производится их
переработка, после чего уран и плутоний переводятся в раствор, не содержащий продуктов деления.
Хранение и переработка радиоактивных отходов. В зависимости
от удельной активности твердые, жидкие и газообразные радиоактивные
отходы делят на три категории. Например, жидкие отходы классифицируются так: низкоактивные — менее 3,7 105 Бк/л; среднеактивные
от 3,7 105 до 3,7 1010 Бк/л и высокоактивные — больше 3,7 1010 Бк/л.
Признана оптимальной следующая схема переработки ОЯТ:
210
211
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
– хранение в жидкой форме для снижения остаточного тепловыделения;
– отверждение выдержанных жидких отходов и временное хранение в контролируемых условиях;
– окончательное захоронение отвержденных отходов в стабильных
геологических формациях.
К радиационно опасным объектам относятся:
– атомные реакторы;
– космические корабли с ЯЭУ;
– радиоизотопные термоэлектрические генераторы;
– ядерные боеприпасы;
– хранилища и могильники;
– радиохимические лаборатории.
Кроме того, сейчас широко используются различные радиоизотопные приборы (РИПы) как пожарные извещатели, уровнемеры и т. п.
На начало XXI века в 27 странах мира было 430 энергоблоков
на АЭС и 580 ядерных реакторов на судах.
К основным радиационно опасным объектам России относятся
29 энергоблоков на 9 АЭС, 113 исследовательских ядерных установок,
12 промышленных предприятий топливного цикла, 30 исследовательских организаций, 9 атомных судов с 15 ЯЭУ, 13 000 предприятий, использующих РВ, 16 региональных комбинатов по переработке и захоронению
радиационно-активных отходов.
Атомные реакторы. Все типы атомных реакторов являются опасными источниками радиоактивного заражения, так как в них в процессе
работы накапливается большое количество радиоактивных веществ.
В атомном реакторе цепная реакция идет в специальном устройстве —
тепловыделяющем элементе (ТВЭЛе). ТВЭЛ имеет оболочку из цирконий-ниобиевого сплава или нержавеющей стали, внутри которой помещаются таблетки из окиси плутония или урана нужной степени обогащения.
В процессе работы ядерного реактора в ТВЭЛах происходит выделение энергии, которая передается через стенки ТВЭЛа теплоносителю.
При этом в реакторе происходит накопление радионуклидов как за счет
деления ядерного горючего, так и за счет активации нейтронами ядерного горючего и элементов, входящих в конструкцию ядерного реактора
При нормальной работе ядерного реактора температура стенок ТВЭЛа
составляет около 800 °С (внутри ТВЭЛа до 2500 °С), тепло от них отво-
дится за счет охлаждения водой, которая нагревается до 285–320 °С на
выходе из реактора, частично превращаясь в пар и создавая давление
в системе 7–16 МПа в зависимости от типа ядерного реактора.
При таких параметрах работы ТВЭЛа часть продуктов деления находится в парообразном состоянии и способна проникать через микротрещины в стенках ТВЭЛа в окружающую среду, загрязняя пароводяную
смесь радиоактивными веществами.
При работе реактора постоянно происходит утечка РВ; эти РВ выходят в атмосферу через вентиляционную трубу. При нормальной работе
это неопасно. В случае аварии на АЭС выход РВ в атмосферу резко увеличивается и представляет опасность для персонала и населения, проживающего вблизи АЭС.
Космические корабли с ЯЭУ. Космические корабли с ЯЭУ используют плутоний-238, который выделяет в 280 раз больше энергии, чем оружейный плутоний-239 и соответственно в 280 раз более радиоактивен.
Всего 450 граммов плутония-238 при его равномерном распределении
в атмосфере достаточно, чтобы вызвать рак у всех людей, населяющих
Землю. В 1964 году американский «Транзит» с радиоизотопным генератором потерпел аварию и сгорел в атмосфере над Индийским океаном.
Над Землей было рассеяно более 950 г плутония-238.
В 1978 г. советский корабль «Космос-945» с ЯЭУ разрушился, войдя в плотные слои атмосферы, многотонная масса вместе с 37,1 кг ОЯТ
испарилась и была рассеяна, что привело к РЗ 100 тыс. км2 Канады.
Сегодня угрозу представляет американский космический зонд —
«Кассини», запущенный в 1997 году с реактором на 32,7 кг плутония-238.
В августе 1999 года он пролетел на расстоянии 500 км от Земли; в случае
аварии по оценке NASA 5 млрд человек могут получить радиотоксичное
поражение.
Всего с ЯЭУ в космос было запущено 48 космических аппаратов, из
них 36 — отечественных, 12 — американских. На шести из них были
аварии.
Хранилища и могильники. Твердые и жидкие радиоактивные отходы, образующиеся при эксплуатации АЭУ, подлежат временному хранению в специальных хранилищах. В настоящее время количество радиоактивных отходов в России каждый год возрастает, а переработка их
из-за нехватки производственных мощностей радиохимических заводов
не осуществляется. В Санкт-Петербургском регионе в г. Сосновый Бор
функционирует специализированный комбинат по захоронению жидких
и твердых РАО, поступающих с Ленинградской АЭС, а также других объектов, оснащенных ядерными реакторами и радиохимическими лаборато-
212
213
Характеристика радиационно опасных объектов
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
риями. На этом комбинате предусматривается переработка РАО, дезактивация спецодежды и белья. Емкость хранилищ составляет 40 тыс. м3.
В области находится два бетонированных захоронения с оборудованием,
не подлежащим дезактивации, с атомного ледокола «Ленин». В приемниках указанных могильников уровень излучений составляет 1500 мкР/ч.
В регионе имеются опасные в радиационном отношении места сброса
и захоронения различного рода РАО и материалов, осуществлявшихся
в 1940–1950-е годы без должных мер безопасности и долгосрочного прогноза поведения и распространения радионуклидов в ОПС. К таким местам относится участок Васильевского острова в районе Шкиперского
протока. Здесь обнаружены загрязненные радиоактивными веществами пласты грунта, которые вытянуты в сторону понижения рельефа. В пробах содержатся радиоизотопы цезия, стронция, а также a-активные радионуклиды.
5.4.3. Радиационные аварии
Классификация радиационных аварий
Глава 5. Техногенные опасности
Таблица 5.14
Классификация радиационных аварий по шкале МАГАТЭ
Класс, название,
пример аварии
7-й класс
Глобальная авария
(Чернобыль, СССР, 26 апреля
1986 г.)
6-й класс
Тяжелая авария
(Виндскейл, Англия, 1957 г.)
Критерий
Большой выброс — значительный ущерб здоровью людей и окружающей среде. Величина
выброса по J131 — более 1016 Бк
Значительный выброс; полная реализация
внешнего противоаварийного плана на ограниченной территории. Величина выброса по
J131 1015–1016 Бк
5-й класс
Ограниченный выброс; частичная реализация
Авария с риском для окружаювнешнего противоаварийного плана на огращей среды (Три Майл Айленд,
ниченной территории. Величина выброса по
США, 1979 г.)
J131 от 1014 до 1015 Бк
Небольшой выброс — облучение лиц из насе4-й класс
ления порядка нескольких мЗв. Применение
Авария в пределах АЭС
(Сант-Лоурент, Франция, 1980 г.) плана защитных мероприятий маловероятно
3-й класс
Очень небольшой выброс — облучение насеСерьезное происшествие
ления ниже доли от установленного предела
(Ленинградская АЭС, 1975 г.)
дозы, порядка десятых долей мЗв
2-й класс
—
Происшествия средней тяжести
1-й класс
—
Незначительное происшествие
0
—
Ниже шкалы
Закон РФ № 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения» гласит: «Радиационная авария — потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями работников (персонала), стихийными бедствиями
или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению
людей выше установленных норм или к радиоактивному загрязнению окружающей среды». Наиболее опасными являются аварии на АЭС (табл. 5.14).
Второе место по радиационной опасности занимают хранилища радиоактивных отходов (особенно жидких), а затем следуют транспортные
средства на ядерных двигателях (надводные корабли, подводные лодки,
атомные ледоколы, лихтеровозы и др.), радиохимические заводы и другие объекты ядерного комплекса. Аварии с выходом РВ в окружающую
среду принято классифицировать по границе распространения и количеству вышедших при аварии радиоактивных веществ. Для классификации
аварий в России используется Международная шкала МАГАТЭ. Шкала
разделена на две большие части. Нижние три класса (1–3) относятся
к происшествиям (инцидентам), а верхние классы (4–7) — к авариям.
На стадии проектирования АЭС рассматривается набор проектных
аварий и мероприятий по локализации и ликвидации их последствий,
в том числе и максимальная проектная авария, в результате которой оплавляются аварийные ТВЭЛы и радиоактивное заражение выше допустимых величин имеет место за пределами территории АЭС. Радиационные
последствия такой аварии используются для подготовки защитных мероприятий в 30-км зоне АЭС.
Опасность для населения и предприятий, размещенных вблизи АЭС,
создают аварии с оплавлением активной зоны; вероятность таких аварий
на наших АЭС оценивается фактором риска 10–3–10–4, т. е. одна авария на
одном ядерном реакторе в течение 1–10 тысяч лет при неблагоприятном
стечении обстоятельств. С возрастанием количества ядерных реакторов
в стране вероятность аварии растет.
Кроме этой классификации существует деление на проектные и запроектные аварии:
– проектные аварии — аварии, которые могут быть локализованы
системами внутренней безопасности объекта;
214
215
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
– запроектные аварии — аварии, которые не могут быть локализованы системами внутренней безопасности объекта.
Категории аварий:
– локальная (РВ не выходят за пределы промплощадки);
– местная (РВ не выходят за пределы санитарной зоны);
– средняя — (РВ выходят за пределы санитарной зоны, но не выходят за пределы 30-км зоны);
– крупная (облучение более 1 млн чел. по 30 мЗв и РВ выходят
на расстояние до 100 км).
Три фазы развития аварий:
Ранняя — завершение формирования первичного следа радиоактивного облака. Наиболее интенсивное радиационное воздействие на население и окружающую среду. Продолжительность 10 суток. Эта авария
опасна внешним (гамма)-, (бета)-излучением от радиационного облака
и РЗ местности.
Средняя — характеризуется наличием ограничений жизнедеятельности населения в зонах радиоактивного заражения местности и систем
контроля радиоактивного облака до принятия всех мер защиты. Продолжительность 1 год. Опасна внешним -излучением от радиоактивного заражения местности (РЗМ).
Поздняя — характеризуется восстановлением обычной системы
жизнедеятельности населения и контролем радиационной обстановки.
Продолжительность — до снятия всех ограничений. Опасна как средняя фаза.
Зоны поздней фазы подразделяются:
– на зону радиационного контроля: от 1 до 5 мЗв (проводится мониторинг радиоактивности объектов окружающей среды);
– зону ограниченного проживания населения: от 5 до 20 мЗв (осуществляется мониторинг и РК);
– зону отселения: от 20 до 50 мЗв (въезд для постоянного проживания запрещается);
– зону отчуждения: более 50 мЗв (не допускается постоянное проживание).
Аварии на АЭС. В пятидесятые годы наша страна выступила инициатором использования атомной энергии в мирных целях. В 1954 году
была построена первая АЭС.
Специалисты-атомщики выделяют за все время работы энергоустановок (с 1954 года) три крупные аварии: в Англии — на АЭС «Уиндскейл», в США — на АЭС «Тримайл-Айленд» и в СССР в Чернобыле.
В результате пожара в 1957 году на Уиндскейлском реакторе № 1
произошел выброс большого количества радиоактивного дыма, значительная территория оказалась зараженной; пожар на четвертый день удалось
погасить, реактор забетонировали — появился прообраз будущего Чернобыльского саркофага.
В марте 1979 года на АЭС «Тримайл-Айленд» произошла авария,
в результате которой в окружающую среду попало большое количество
радиоактивных веществ. На американской станции во время аварии получили повышеные дозы облучения многие из обслуживающего персонала АЭС, ликвидация последствий аварии заняла многие годы.
Южно-Уральская катастрофа. Под этим названием скрыто две радиационные катастрофы. С 1949 по 1956 годы в реку Теча сбрасывались
отходы радиохимического предприятия Маяк. Облучению подверглись
28 тысяч человек. Дозы достигали 300–400 бэр. Лучевой болезнью заболели 935 человек. Отселено 7500 жителей. В сентябре 1957 года на том
же производстве произошел взрыв емкости с РАО. В воздух было выброшено более 2 МКи стронция-90, цезия-144, циркрния-95, рутения-106.
Площадь радиоактивного следа 23 000 км2, переселено 10 тысяч человек.
В апреле 1986 года на ЧАЭС произошла авария с разрушением ядерного реактора. 26 апреля взрыв разрушил четвертый блок ЧАЭС и произошел
)—
выброс в атмосферу РВ активностью 50 МКи. Из них: иод-131 (131
53 I
137
около 10 МКи; цезий-137 ( 55 Cs ) — около 2 МКи; изотопы стронция,
) — около 0,2 МКи; плутоний-239 ( 239
)—
в том числе стронций-90 ( 90
38 Sr
94 Pu
700 Ки. Пострадало более 100 тысяч человек, радиус зоны эвакуации составил 30 км. Из хозяйственного пользования было выведено 3 тыс. км2
территорий, отселено 115 тысяч человек.
Как показывает практический опыт, аварии на АЭС могут быть двух
типов: без разрушения ядерного реактора и с разрушением ядерного реактора.
Авария без разрушения ядерного реактора. Такая авария на АЭС
возникает при оплавлении аварийных ТВЭЛов, разрыве магистрального
трубопровода и других ситуациях и характеризуется выходом из первого
контура пара с радиоактивными веществами через вентиляционную трубу высотой 80–150 м.
Радиоактивное заражение атмосферы и местности существенно отличается в случае аварии на одноконтурных и двухконтурных ядерных
реакторах.
При аварии на одноконтурном ядерном реакторе типа РБМК-1000
основной выход пара с РВ происходит в течение 20 мин и практически
216
217
Характеристика радиационных аварий
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 5. Техногенные опасности
завершается в течение одного часа. За это время выходят все радиоактивные вещества, которые находятся в зазорах аварийных ТВЭЛов в газообразном (парообразном) состоянии: радиоактивные благородные газы (РБГ)
активностью 27 МКи, радиоизотопы йода активностью 28 МКи и радиоизотопы цезия активностью 0,14 МКи. Паровое облако с радиоактивными веществами за счет высокой скорости истечения из вентиляционной
трубы поднимается над нею на несколько десятков метров и распространяется по направлению и со скоростью среднего ветра на высоте перемещения облака. На распространение радиоактивного облака и характер
радиоактивного заражения атмосферы и местности будут оказывать влияние направление, скорость ветра и класс вертикальной устойчивости атмосферы.
При попадании человека в радиоактивное облако РБГ, проходя через легкие, будут выбрасываться из организма в атмосферу, а радиоизотопы йода и цезия будут частично задерживаться в них и попадать в организм человека, распределяясь в нем по органам: изотопы йода — в щитовидной железе, а цезия — равномерно по всему организму.
Поскольку воздействие излучения радиоактивного облака будет кратковременным (около 1 ч), основной вклад в дозу облучения будет давать
внутреннее облучение (99 % дозы) за счет распада радиоизотопов йода,
попавших внутрь организма, поэтому размеры зон радиоактивного заражения определяются исхода из доз внутреннего облучения людей. Поскольку к облучению наиболее чувствительны дети, то по их облучению
определяют зоны заражения. В этом случае выделяют только две зоны
радиоактивного заражения (РЗ): зону опасного РЗ с дозой внутреннего
облучения детей на внешней границе величиной 0,3 Зв (30 бэр) и на внутренней границе 2,5 Зв (250 бэр) и зону чрезвычайно опасного РЗ с дозой
внутреннего облучения детей на внешней границе 2,5 Зв. Эти зоны теоретически имеют форму эллипсов, размеры которых зависят от скорости
ветра и степени устойчивости атмосферы, и находятся при аварии на реакторе РБМК-1000 в пределах: длина от 30 до 250 км и ширина от 5,2 до
7 км для зоны опасного РЗ, а для зоны чрезвычайно опасного РЗ — длина
от 6 до 22 км и ширина от 1 до 1,4 км.
Спад уровней радиации на РЗ местности определяется распадом
радиоизотопов йода в течение времени до 3 мес. после аварии, в дальнейшем распадом радионуклидов цезия-134 и 137. Для двухконтурного реактора типа ВВЭР-1000 авария характеризуется длительным выходом пара
с радионуклидами (до 9 сут) в атмосферу через вентиляционную трубу.
Прочный корпус ядерного реактора и система защиты удерживает
РВ внутри системы и выход их примерно в 10 раз меньше, чем при аварии
на реакторе РБМК-1000: выходит всего 2,2 МКи РБГ и 1,37 МКи радиоизотопов йода. Сравнительно небольшой выход РВ при гипотетической
аварии на ВВЭР-1000 приводит к тому, что независимо от метеоусловий
РЗ местности не выходит за пределы 30-километровой зоны. Форма зон
радиоактивного заражения при глобальной аварии (ГА) на реакторе ВВЭР1000 может иметь не только эллипсообразную, но и кольцевую форму вокруг АЭС с выступами-эллипсами по тем направлениям, где наблюдается
повышенный выход радиоактивных веществ из реактора.
В условиях, когда образуется эллипсообразная форма следа, размеры зон РЗ могут составлять: опасного — длина от 4 до 25 км, ширина 1 км;
чрезвычайно опасного — длина от 5 до 9 км, ширина от 0,4 до 0,5 км.
Уровни радиации на оси радиоактивного следа через 1 час после
аварии составляют десятые доли рентгена в час на расстояниях до 3 км от
АЭС и сотые доли рентгена в час на расстояниях от 3 до 11 км от АЭС.
Авария на АЭС с разрушением ядерного реактора. Примером такой аварии является авария на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 года.
До аварии ядерный реактор работал около 3 лет без замены ядерного горючего, в момент аварии мощность реактора была 7 % от номинальной.
Ядерный реактор, на котором произошла авария, был одноконтурный типа
РБМК-1000 с тепловой мощностью 3200 МВт и электрической 1000 МВт,
за 3 года работы в этом реакторе накоплено около 10 млрд кюри радиоактивных веществ. В момент аварии на энергоблоке произошло несколько
тепловых взрывов, которые разрушили ядерный реактор и здание, где он
находился, а также произошел мгновенный выброс радиоактивного парогазового образования и продуктов разрушения здания на высоту около
2 км. Потом произошло загорание графита (его в реакторе 1700 т), и его
горение происходило в течение двух недель. В процессе горения происходило интенсивное выпаривание радиоактивных веществ из разрушенного реактора, выход их из зоны аварии и распространение в окружающей среде под влиянием метеоусловий. Попытки прекратить выход РВ
в атмосферу из зоны аварии путем сброса в эту зону около 500 т различных негорючих материалов успеха не имели.
По официальным данным при аварии на Чернобыльской АЭС в атмосферу вышло около 50 МКи РВ, находящихся в ядерном реакторе во
время аварии.
Масштаб и степень радиоактивного заражения при аварии на АЭС
с разрушением ядерного реактора зависят от мощности реактора, времени его работы от пуска до аварии, доли вышедших в атмосферу РВ, интенсивности выхода РВ по времени, мощности реактора в момент аварии
и метеоусловий в момент аварии и в период выхода РВ. Для характери-
218
219
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
стики степени опасности РЗ, образующегося при аварии на АЭС, так же
как и при радиоактивном заражении от ядерного взрыва, выделяют зоны
радиоактивного заражения: М — радиационной опасности, А — умеренного РЗ, Б — сильного РЗ, В — опасного РЗ и Г — чрезвычайно опасного
РЗ. При авариях на АЭС с разрушением ядерного реактора типа
ВВЭР-1000 интенсивный выход РВ в атмосферу будет кратковременным
(ориентировочно в течение нескольких часов). Кратковременность выхода РВ в атмосферу при аварии на ВВЭР будет обусловлена отсутствием
графита, горение которого вызывало интенсивный выход РВ из зоны аварии реактора РБМК-1000 на ЧАЭС.
220
Глава 6. ОТХОДЫ КАК ОСОБЫЙ ВИД ОПАСНОСТЕЙ
6.1. Пургаментология как комплексная отрасль знаний
об отходах
6.1.1. Проблема отходов как индикатор развития техносферы
Отношение к охране окружающей среды вообще и к утилизации
отходов в частности, похоже, становится одним из основных показателей
уровня развития страны (во всяком случае, отражает его точнее, чем добыча и переработка природных ископаемых или производство продуктов
питания). Ежегодно в мире на свалки отправляются миллиарды тонн отходов, а перерабатывается лишь незначительная их часть (в среднем по
миру — проценты, в развитых странах — 10–30 %). Во многих странах
уже практически нет мест, пригодных для подобных захоронений. Самое
же обидное заключается в том, что наряду со столь масштабным уродованием облика Земли захоронение и обезвреживание этих побочных продуктов жизнедеятельности сопровождается чудовищно нелепыми тратами. Немного найдется областей человеческой деятельности, сопоставимых по затратам с избавлением от отходов (в масштабах мира это многие
миллиарды долларов). Поэтому с таким вниманием, а часто и с ревностью или откровенным беспокойством развитые страны следят за состоянием этой отрасли хозяйства у своих соседей.
Можно сказать, что мы живем в мире отходов. Ежегодно в океан
попадает около 10 млн т нефтепродуктов, а в водоемы — свыше 500 млрд т
промышленных отходов; предприятия и транспорт выбрасывают в атмосферу около 1 млрд т аэрозолей и столько же сажи; сжигается 10 млрд т
условного топлива.
Все то, что производится, добывается и потребляется, рано или поздно превращается в отходы. Все образующиеся отходы делят на отходы
производства и потребления, которые могут находиться в газообразном,
жидком, пастообразном или твердом состоянии, представляя собой различную степень опасности и токсичности для окружающей природной
среды и человека.
Отходы в зависимости от степени негативного воздействия на окружающую среду подразделяются на пять классов опасности:
I класс — чрезвычайно опасные отходы;
II класс — высокоопасные отходы;
221
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
III класс — умеренно опасные отходы;
IV класс — малоопасные отходы;
V класс — практически неопасные отходы.
При размещении отходов негативное воздействие их на природную
среду достаточно часто сопровождается нарушением ландшафта с изменением отдельных элементов геологической среды, загрязнением воздушного бассейна, вод суши, моря, подземных вод, истощением их ресурсов
и деградацией водных экосистем, а также загрязнением и деградацией
почв, приводящим к истощению ресурсов растительного и животного
мира. Уровень негативного воздействия отходов на природную среду оценивается степенью их токсичности, приводящей к различным степеням
экологического неблагополучия в местах образования и размещения отходов. Экологическая обстановка в местах образования и размещения
отходов может быть классифицирована следующим образом: относительно
удовлетворительная, напряженная, критическая, кризисная и катастрофическая. В зависимости от степени экологического неблагополучия
в местах образования и размещения отходов наблюдаются изменения природной среды и деградация естественных экосистем, нередко приводящие к изменению среды обитания и состояния здоровья человека.
Пургаментология — комплексная наука об отходах (от латинского
слова purgamentos — мусор, сор и древнегреческого logos — наука),
включающая вопросы образования, размещения и утилизации отходов,
а также управление ими. Эта наука объединяет в единую систему ряд экологических, технологических, экономических и иных аспектов обращения с отходами. Пока эта наука находится лишь в зачаточном состоянии,
но ее перспективы впечатляют. При этом открывается широкий фронт возможностей для расширения исследований за счет привлечения специалистов различных отраслей знаний.
Разумеется, разные отходы вносят далеко не одинаковый вклад
в загрязнение окружающей среды. И в этом смысле химически активные
вещества и продукты находятся, по-видимому, вне конкуренции.
С твердыми отходами обычно связывают ухудшение качества окружающей среды, заболевания и даже гибель людей. Однако практически
никто не обращает внимания на то, что человек уничтожает экосистемы,
чтобы сложить на «освободившемся» месте свой мусор. Обывателю неизвестно, что каждой тонне мусора на стадии потребления соответствует
5 т отходов на стадии изготовления продукции и 20 т — при получении
первичных ресурсов — сырья. Выбрасывая в мусоропровод 1 кг мусора,
человек должен знать, что при изготовлении предметов потребления, остатки которых стали мусором, уже было накоплено 25 кг отходов.
Сегодня в мире на 1 т конечного продукта образуется 10 т отходов
при его производстве и 100 т отходов при добыче сырья (правило
«1:10:100»). Таким образом, если принять ежегодное потребление человеком планеты годового продукта, равного 0,12 т, то отходов непосредственного производства этого продукта образуется 1,2 т, а при добыче
сырья (за счет отвалов вскрышной породы) — 12 т. По сути, на современном этапе развития цивилизации наблюдается «замкнутый круг мусорного кризиса» (рис. 6.1). Проблема отходов относится к числу важнейших
проблем глобальной экологии.
Мировым сообществом была поставлена задача снижения количества опасных отходов к 2000 г. на 30 %. Однако на конференции «Рио+5»
(1997 г.) выяснилось, что решить эту задачу пока не под силу. Количество
накопленных высокотоксичных отходов удалось снизить лишь на 5,5 %.
Не было достигнуто существенного прогресса в этом вопросе и в следующие пять лет (до «Рио+10»).
222
223
Рост стоимости
утилизации,
трудности
с размещением
объектов
Принятие более
жестких законов,
правил
и требований
Рост
количества
отходов
«Индустриализация»
утилизации отходов,
возникновение
крупного бизнеса,
крупных объектов
Рост недовольства
общественности.
Эффект
«чужого мусора»
Давление
на органы
власти
Рис. 6.1. Замкнутый круг мусорного кризиса
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
6.1.2. Количественные и качественные различия
в образовании и размещении отходов
Во всех странах мира неуклонно возрастает количество твердых
бытовых отходов (ТБО) и в настоящий момент составляет на душу населения 200–800 кг/год. В США, например, объем образования ТБО на душу
населения за последние 40 лет увеличился в 1,6 раз. Кроме увеличения
массы, уменьшается плотность твердых бытовых отходов за счет возросшего содержания в них бумаги и пластмассы, в основном за счет упаковочных материалов. Состав ТБО в различных странах принципиально не
отличается, в связи с чем проблемы их складирования, ликвидации, обезвреживания или переработки во многом идентичны. Однако это не означает, что при решении этих проблем возможно использовать какой-либо
универсальный метод управления ТБО. Даже в странах Европы, где установлены единые принципы управления отходами, существуют различия
в направлениях потока ТБО. Причем захоронение отходов остается
достаточно распространенным способом их устранения. (Касательно
правомочности термина «утилизация» есть много доводов в пользу полного
его исключения из оборота как потерявшего первоначальный смысл.)
Из табл. 6.1 и 6.2 видно, что проблема ТБО для России стоит не так остро,
как в США или странах Европы. Это объясняет создавшуюся ситуацию,
когда предлагаемые зарубежные методы управления ТБО оказываются неприемлемыми для России с экономической точки зрения. В России ежегодно образуется около 130 млн м3 ТБО. При массе одного кубического
метра ТБО (неуплотненного) 200–220 кг это составляет 26–28 млн т
в год. Из этого количества промышленной переработке подвергается не
более 3 %, остальное вывозится на свалки и полигоны для захоронения
ТБО в пригородных зонах.
Захораниваемые отходы представляют собой серьезный источник
загрязнения окружающей среды, так как подавляющее большинство полигонов по своему обустройству не обеспечивают экологическую безопасность, не говоря уже о множестве локальных неконтролируемых (несанкционированных) свалок, число которых не уменьшается.
Общее количество промышленных отходов для России даже приближенно оценить затруднительно. Даже в условиях большинства развитых стран, по оценке экспертов, официальные данные по промышленным отходам занижены в несколько раз. Для России в год по удельным
показателям получается около 75 млн т твердых промышленных отходов.
Ежегодно в городах и поселках России образуется около 30 млн т ТБО, из
которых перерабатывается лишь 3 %, а остальные вывозятся на свалки
224
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
Таблица 6.1
Сведения о количестве твердых бытовых отходов
в некоторых странах за 2008 г.
Количество ТБО на душу
населения, кг в год
556
534
665
364
530
537
372
601
502
643
613
453
397
428
493
705
613
812
220
Страна
Австрия
Бельгия
Дания
Финляндия
Франция
Германия
Греция
Ирландия
Италия
Люксембург
Нидерланды
Португалия
Испания
Швеция
Соединенное Королевство
Исландия
Норвегия
США
Российская Федерация
Состав твердых бытовых отходов в некоторых странах
Виды материалов
Бумага, %
Крупногабаритные материалы,
%
Пищевые / органические отходы, %
Пластик, %
Металлы, %
Резина, кожа, текстиль, %
Стекло, %
Дерево, %
Прочие, %
США
38,1
12,1
Европа
33,5
12,2
10,9
10,5
7,8
6,6
5,5
5,3
3,2
225
Таблица 6.2
34,7
Корея
27
Нет
данных
23
Россия
35
Нет
данных
40
11,6
5,3
Нет данных
2,8
2,1
Нет данных
7
9
3
5
4
20
6
4
1
3
2
12
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
и специальные полигоны. По мере заполнения емкостей действующих свалок требуется строительство новых. Свалки не только потенциально опасны в отношении пожаров и распространения инфекций, они являются
источниками загрязнения окружающей среды. Кроме того, захоронение
ТБО на полигонах предопределяет потерю значительного количества вторичных материальных ресурсов. По оценкам специалистов, в нашей стране
на свалки вместе с ТБО ежегодно попадает свыше 1 млн т стали, порядка
3–4 тыс. т олова, до 200 тыс. т алюминия и других ценных компонентов.
Опираясь на результаты исследований Сметанина, Протасова,
Данилова-Данильяна и других авторов, были получены диаграммы качественного и количественного состава ТБО для России (рис. 6.2, 6.3).
200
Качественный состав ТБО (1989-2009) г.
60
50
40
Проценты 30
200
138
160
20
130
2004 г.
1989
2009
10
120
80
0
40
0
1998
2004
2005
Количественный состав ТБО в России, млн. м куб3
Количественный состав ТБО в России, млн м
Рис. 6.2. Количественный состав ТБО
В связи с ростом городского населения все большее значение приобретает проблема вывоза отходов на дальнее расстояние. Среднее по
России расстояние вывоза ТБО составляет 20 км, в крупных городах
с населением более 500 тыс. жителей оно возрастает до 45 км и более. По
данным обследования 100 городов России (без Москвы и Санкт-Петербурга) около 45 % всех ТБО транспортируются на расстояние 10–15 км,
40 % — на 15–20 км, а 15 % всех отходов — на более чем 20 км. Как
показывают статистические данные, дальность по вывозу ТБО ежегодно
возрастает в среднем на 1,5 км, а себестоимость их транспортировки соответственно на 15–20 %.
Состав и объем бытовых отходов чрезвычайно разнообразны и зависят не только от страны и местности, но и от времени года и многих
других, преимущественно географических, факторов:
226
1
2
3
бумага
30
45
60
другие
25
38
50
пищевые отходы
30
35
40
текстиль
5
8
10
пластик
3
6
9
металлы
4
6
8
дерево
3
4
6
годы
Рис. 6.3. Качественный состав твердых бытовых отходов
– сезон года. Так, изменение доли пищевых отходов с 20–25 % весной до 40–55 % осенью связано с большим потреблением овощей и фруктов в рационе питания, а зимой и осенью в зоне средней полосы сокращается содержание мелкого отсева (уличного смета) с 11 до 5 %;
– изменение структуры потребления. Согласно исследованиям
В. И. Данилова-Данильяна и др., в последние годы в составе ТБО существенно уменьшилась доля пищевых отходов, кожи, резины, стекла и значительно возросло содержание упаковочных материалов (бумага, картон,
полиэтилен);
– уровень благосостояния населения;
227
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
– рост доли благоустроенного жилья. Например, В. Ф. Протасов
отмечает, что с переходом на централизованное теплоснабжение резко
сократилось практически до нуля содержание в ТБО золы и шлака.
На общее накопление отходов влияют следующие факторы:
– географическое положение и климатические условия (табл. 6.3, 6.4);
– степень благоустройства зданий (наличие мусоропроводов, системы отопления, тепловой энергии для приготовления пищи, водопровода и канализации);
– развитие сети общественного питания и бытовых услуг;
– уровень охвата коммунальной очисткой культурно-бытовых
и общественных организаций;
– уровень производства товаров массового спроса и культура торговли.
Сравнение состава ТБО по географическим зонам, %
ТБО
Бумага, картон
Пищевые отходы
Дерево
Металл
Текстиль
Кожа, резина, кости
Пластмасса
Стекло
Прочее
Средняя зона
30–38
30–39
1–2,5
2–3
3,5–4,5
1,5–7
1,5–2
5–8
8,5–14
Россия, конец ХХ века
Южная зона
Северная зона
20–30
21–24
35–45
30–38
1–2
2–4
1–3
3–5
5–7
5–7
2–5
5–11
1,5–2
1,5–2
3–6
6–10
12–22
10–16
Географические критерии выбора площадок
для размещения полигонов ТБО
Критерии
Ландшафт
Таблица 6.3
Критериальные
Значение
условия
критерия
Ландшафтно-топографические
Возвышенность Уклон 0,001–
0,01, односклоновый
Карьер
Глина, суглинок.
Остаточный слой
не менее 2 м
228
Таблица 6.4
Примечание
Плоские поверхности, некрутые
холмы
Незатапливаемые
карьеры или овраги
Продолжение табл. 6.4
Критерии
Хозяйственное
использование
Осадки
Ветер
НМУ
Поверхностные
грунты
Критериальные
Значение
Примечание
условия
критерия
Группа лесов
Не выше второй
Сельхозугодия Малоценные
Климатические
Минимальное
Превышение слоя осадков над испаколичество
рением менее 100 мм
Роза ветров
От населенного пункта
Минимальное
Отсутствие штормов, штилей, инверсий
Геологические
Глины, суглинки
Песчаники, подстилаемые глинами
Максимальная Не менее 2 м
Максимальный Не более 7–10
м/с
Аргиллиты
Мощность
Коэффициент
фильтрации
Коренные
породы
Несущая способ- Максимальная
ность
Не менее 0,1
МПа
Геологические
Отсутствуют
разломы, тектоника
Геологические,
Отсутствуют
археологические,
палеонтологические памятники
Гидрогеологические
Уровень грунто- Минимальный Более 2 м
Установившийся
вых вод
Подземные водо- Максимальная За вторым поязаборы
удаленность
сом зоны санитарной охраны
Направление под- Однонаправленное, от водозаборов, в сторону водоземного стока
емов, не имеющих рекреационного значения
229
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
Продолжение табл. 6.4
Критерии
Удаленность от
поверхностных
водоемов
Принимающий
водоток
Удаленность от
поверхностных
водозаборов
Болота
Паводковое
затопление
Вышележащий
водозабор
Нижележащий
водозабор
Удаленность от
жилой застройки
Генплан населенного пункта
Проект районной
планировки
Удаленность от
границ города
Требуемая
площадь
Удаление от
аэродромов
Удаленность от
автодорог
Удаленность от
автомагистралей
Критериальные
Значение
условия
критерия
Гидрологические
Не менее 500 м
Примечание
Обеспечивает максимальное разбавление, не пересыхает, не имеет рекреационного значения
Максимальная
Глубина
За вторым поясом зоны санитарной охраны
Не более 1 м
Отсутствует
Устройство нагорных канав
Максимальный
Разбавление фильтрата
Не противоречит
Учитывает
Промышленноскладская или
пригородная зона
Минимальная
Менее 15 км
Рекомендуется не
менее 2000 м
Требуется МПС
0,6 га/год на 100 Не менее 15 лет
тыс. чел. насе- эксплуатации
ления
Максимальное 10 км
Транспортные
Минимальная
Не более 500 м
Максимальная
Не менее 50 м
230
Критерии
Полезные
ископаемые
Особо охраняемые территории,
памятники, рекреационные и санитарнокурортные зоны
Критериальные
Значение
условия
критерия
Ресурсно-экологические
Отсутствуют на поверхности
и в зоне аэрации
Отсутствуют
Необходимо учитывать перспективу
Примечание
Санитарно-гигиенические
500 м
Минимальный
Градостроительные
Максимальная 500 м
Окончание табл. 6.4
Рекомендуется
Санитарнозащитная зона
Зоны санитарной За пределами второго пояса саниохраны источни- тарной охраны
ков водоснабжения
6.2. Основы обращения с отходами производства и потребления
6.2.1. Размещение и складирование отходов
Под размещением отходов понимают любую операцию, связанную
с их хранением и захоронением. Хранение или складирование отходов
включает содержание их в специально оборудованных накопителях с временной нейтрализацией, направленной на снижение негативного воздействия отходов на окружающую среду, до их извлечения с целью захоронения или специальной переработки. При хранении отходов, как правило,
устанавливают срок нахождения каждого отхода в местах складирования.
Под захоронением отходов подразумевают их изоляцию, направленную
на предотвращение попадания загрязняющих веществ в окружающую
среду, исключая возможность дальнейшего использования этих отходов.
Отходы складируют на специально обустроенных и предназначенных для этих целей площадках, в наземных и подземных сооружениях,
находящихся как на территории предприятий, так и за их пределами.
К ним относятся накопители промышленных отходов: хвосто- и шламохранилища, пруды и отстойники, могильники и прочие накопители жидких производственных отходов, а также отвалы, терриконы, золо- и шла231
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
коотвалы, предназначенные для складирования твердых отходов различных производств.
Отходы размещают также на полигонах, принадлежащих отдельным
производственно-хозяйственным организациям или их группам, на которых хранят и захоранивают отдельные виды промышленных отходов или
их совокупность, и на полигонах, предназначенных для обезвреживания
и захоронения опасных промышленных отходов. Кроме того, в качестве
мест и объектов размещения отходов используют полигоны для совместного захоронения ТБО и отдельных видов промышленных отходов, а также
санкционированные накопители или свалки ТБО и нетоксичных промышленных отходов.
Размещать отходы могут промышленные предприятия, объединения,
организации, учреждения независимо от форм собственности и ведомственной подчиненности, физические лица, а также иностранные юридические и физические лица, называемые природопользователями и осуществляющие любой вид деятельности на территории России, в результате
которой образуются отходы производства и потребления, за исключением радиоактивных отходов, их используют, обезвреживают, складируют
и захоранивают.
Специализированные предприятия, осуществляющие производственную деятельность с целью размещения отходов, также являются
природопользователями, и поэтому и на них распространяется выполнение требований Закона Российской Федерации «Об охране окружающей
природной среды».
В соответствии с экологическими требованиями, предъявляемыми
к обращению с отходами, природопользователь обязан принимать меры,
направленные на обеспечение охраны окружающей среды, и соблюдать
действующие экологические, санитарно-эпидемиологические и технологические нормы и правила. Сбор отходов раздельно по видам, классам
опасности и другим показателям способствует более качественной их переработке и рациональному размещению. При обращении с отходами необходимо соблюдать условия, при которых отходы не оказывали бы
вредного воздействия на окружающую среду и здоровье людей в период их
накопления на промышленной площадке до использования в последующем
технологическом цикле или до направления на объекты складирования.
также образуются отходы, которые должны быть отражены в технологической и другой нормативно-технической документации. Деятельность
природопользователя должна быть направлена на сокращение объемов
(массы) образования отходов, внедрение безотходных технологий, преобразование отходов во вторичное сырье или получение из них какойлибо продукции. При этом стремятся минимизировать отходы, не подлежащие дальнейшей переработке и захоронению (рис. 6.4).
Рис. 6.4. Схема взаимодействия между компонентами
техноэкосистемы и окружающей средой
Образование, сбор, накопление, хранение и первичная обработка
отходов — составные части технологического процесса, в ходе которого
Все образующиеся отходы нормируют с целью обеспечения экологических требований законодательства Российской Федерации, где для
природопользователей установлены предельные нормы на образование
и размещение отходов, чтобы не допустить негативного воздействия их
на окружающую среду, жизнь и здоровье людей.
В основу нормирования размещения отходов положены:
– разрешительный принцип (на основе разрешений органов Комитета охраны окружающей среды России), учитывающий порядок накопления, хранения, размещения отходов на территории предприятия
232
233
6.2.2. Нормирование в сфере обращения с отходами
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
и за его пределами, а также условия передачи их другим предприятиям
с целью использования, обезвреживания и удаления;
– приоритетный принцип экологической безопасности над всеми
прочими интересами;
– принцип экологической и экономической целесообразности обоснования размещения как для предприятия, так и для региона;
– условия сокращения неиспользуемых отходов;
– принцип оплаты за размещение отходов (оплата только за размещение; оплата за размещение плюс за загрязнение окружающей среды;
оплата за размещение плюс за загрязнение окружающей среды и плюс за
вред, наносимый окружающей среде).
Нормирование объемов размещения отходов зависит непосредственно от вида размещения отходов:
– размещение как технологическая стадия с целью накопления отходов в качестве сырья для использования по месту образования или передачи по договору другим организациям;
– размещение как временное хранение на объекте при отсутствии
технологии переработки или договора о передаче другим предприятиям
на период решения проблемы (разработки и реализации мероприятий или
технологии). Под временным хранением понимают хранение в течение
года плюс дополнительное время, определяемое утвержденным календарным планом реализации проекта использования или удаления отходов;
– размещение как длительное хранение на территории предприятия или на отдельно стоящих объектах, принадлежащих предприятию,
с перспективой использования отходов в отдаленном времени;
– захоронение как способ удаления отходов без перспективы использования или с перспективой использования в отдаленном времени.
Все отходы, размещаемые либо на территории предприятия, либо
вывозимые за его пределы на специальные сооружения или объекты, нормируют. Для этого пользуются нормативами предельного размещения
отходов и лимитами на их размещение. Количество отходов, не отнесенное к нормативам или лимитам, является сверхлимитным.
Норматив предельного размещения отходов устанавливают для каждого вида отхода на один год, исходя из потребности и технической возможности размещения с учетом объема и периодичности поставок.
Норматив технологический — количество отходов, образующихся
за год по технологическому регламенту или техническому проекту при
100%-м использовании производственной мощности. Этот норматив может изменяться в диапазоне от 100 % до 0 в зависимости от изменения
годовой мощности предприятия, параметров технологического процес-
са, качества сырья и других показателей. Норматив фактического образования отхода (Нф) включает в себя технологический норматив и дополнительное количество, образующееся за счет нарушений технологического режима (неполадки, износ оборудования и другие причины). К нормативу фактического образования отхода относится и количество отходов,
оставшееся в результате перепрофилирования предприятия.
Норматив фактического образования отхода является максимальным
значением норматива размещения. В случае, когда не может быть установлен норматив размещения отхода на конкретном предприятии, вводят
ограничение или так называемый лимит на размещение отхода. Лимит
размещения отходов — это объем или масса отходов, допускаемых к размещению в установленный период времени. Определяют его, исходя из
норм расхода сырья и материалов в зависимости от планируемого объема
производства продукции за вычетом объема или массы отходов, используемых в качестве сырья и материалов или переданных сторонним природопользователям в качестве сырья и материалов. Любое количество
отхода, при размещении которого не соблюдается экологическая безопасность, называют сверхлимитом или сверхлимитным размещением отходов. Если потребность в размещении и переработке отходов не может быть
обеспечена предприятием, то в регионе выделяют площадки временного
размещения отхода, весь объем которого рассматривают как лимит с повышающим коэффициентом к оплате за размещение. Количество отхода,
временно размещаемого на объекте в объеме, превышающем лимит, рассматривается как сверхлимит, а оплату за размещение при этом проводят
ежегодно до решения проблемы с переработкой или удалением отхода.
При нарушении экологических требований и ухудшении показателей качества окружающей среды обязательна разработка защитных мероприятий по обеспечению экологической безопасности. В таких случаях стоимость реализации мероприятий и разница между стоимостью лимита и сверхлимита могут быть зачтенными в счет платежей, отчисляемых
в экологический фонд по представлении соответствующих документов.
Размещение отходов на сооружениях, обустроенных и эксплуатируемых в соответствии с проектом (накопители жидких промышленных
отходов, полигоны ТБО, полигоны по обезвреживанию и захоронению
промышленных отходов), нормируют в соответствии с их годовой проектной мощностью. Стоимость размещения отходов на этих сооружени-
234
235
6.2.3. Технологические требования к минимизации
негативного воздействия от отходов
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
ях определяется реальной стоимостью их проектирования, создания
и эксплуатации.
Сооружения, не обустроенные и эксплуатируемые при отсутствии
проектов, должны пройти экологическую экспертизу с целью оценки их
воздействия на окружающую среду:
– при положительном заключении экспертизы устанавливается
лимит или квота в зависимости от годовой мощности сооружения;
– при отрицательном заключении все объемы размещения отходов
рассматривают как сверхлимит с повышающим коэффициентом оплаты;
– при сильном загрязнении окружающей среды может быть наложен запрет на размещение отходов на объекте или снижена мощность
образования отходов вплоть до остановки производства, если загрязнение принимает экстремальный характер.
В соответствии с Законом Российской Федерации «Об охране окружающей среды» места захоронения и хранения отходов подлежат инвентаризации — систематизации всех сведений о местах складирования, хранения и захоронения отходов производства и потребления, которая включает:
– определение площадей, занятых под места складирования, хранения и захоронения отходов;
– оценку заполнения и наличия свободных объемов мест складирования и захоронения отходов;
– определение основного вида отходов в местах складирования,
хранения и захоронения отходов;
– установление наличия в местах складирования, хранения и захоронения отходов I–IV классов опасности;
– оценку технического состояния мест складирования, хранения
и захоронения отходов;
– оценку степени влияния мест складирования, хранения и захоронения отходов на окружающую среду;
– проверку организации создания режимной наблюдательной сети
на полигонах;
– оценку соответствия объекта размещения отходов экологическим, строительным и санитарным нормам и правилам, а также другим
нормативным документам.
Санкционированные и несанкционированные места размещения
отходов производства и потребления (полигоны по обезвреживанию
и захоронению промышленных и бытовых отходов, шламонакопители,
отвалы, терриконы, шлако- и золоотвалы, котлованы, карьеры, выработанные шахты, штольни, подземные полости, используемые для размещения твердых отходов, и поглощающие колодцы, скважины, используе-
мые для захоронения жидких отходов, а также искусственные сборники,
бункера, контейнеры и другие места хранения и захоронения отходов)
подлежат инвентаризации.
Не подлежат инвентаризации специальные места размещения радиоактивных отходов, кладбища и скотомогильники, относящиеся к ведению атомного, санитарного и ветеринарного надзора, а также места
размещения отходов, рекультивированные или надлежащим образом законсервированные после окончания срока их эксплуатации.
При проведении инвентаризации особое внимание должно быть
обращено на места захоронения и объекты размещения отходов, расположенные на периодически затопляемых поймах, на размываемых берегах,
оползневых, селе- и лавиноопасных участках, а также на объектах, находящихся вблизи границ водоохранных зон в переполненном или аварийном состоянии.
Инвентаризации подлежат все объекты и места размещения отходов производства и потребления, занимающие площадь более 1 га или
вмещающие более 1 тыс. т либо 5 тыс. м3 отходов.
236
237
6.3. Организация защиты техносферы в системе обращения
с отходами и способы предотвращения негативного
воздействия отходов на человека
6.3.1. Система сбора отходов и подготовки к их рециклингу
Исторически сложилось, что «на виду» всегда были жидкие и газообразные отходы (промышленные загрязнения воды и воздуха), и их
в первую очередь контролировали и регулировали, в то время как твердые отходы всегда можно было увезти подальше или закопать, т. е. попросту убрать тем или иным способом. В прибрежных городах отходы довольно часто сбрасывали в море. Экологические последствия такого захоронения мусора — через загрязнение подземных вод и почв —
проявлялись иногда через несколько лет или даже несколько десятков лет
и были от этого не менее разрушительны.
Поэтому городские власти вынуждены были создавать системы управления отходами для того, чтобы избежать неконтролируемого распространения их или предотвратить неконтролируемую эмиссию отходов
в окружающую среду. Любая система управления отходами состоит из
трех систем: сбора, транспортировки и переработки.
Система сбора отходов предполагает наличие мест сбора бытовых
отходов. В России это, как правило, контейнерные площадки с контейнерами вместимостью 0,75–0,8 м3 и мусоропроводы в многоэтажных до-
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
мах, откуда отходы поступают в такие же контейнеры, размещаемые
в мусороприемных отсеках.
На сегодняшний момент во многих регионах России, странах СНГ
и развивающихся странах реальная последовательность удаления отходов потребления и быта включает два основных элемента — источник
твердых отходов и свалку (полигон) (рис. 6.5).
ции люмпенизированного населения, что вызывает напряженную социальную и криминогенную обстановку вокруг них.
В странах Западной Европы активно внедряют систему раздельного
или селективного сбора отходов, при которой само население сортирует
отходы и в отдельные контейнеры собирает стекло, бумагу и картон,
а также и другие отходы. В некоторых странах отходы собирают в мешки
из специального пластика, который через полгода разрушается, не загрязняя окружающую среду. В ряде стран, например в Швеции, применяют
пневматический транспорт для удаления мусора из мусоропроводов по
подземным каналам до станции переработки, которая обслуживает несколько зданий. Здесь мусор прессуют для уменьшения объема и перегружают в мусоровозы. Впервые в Москве такая станция стала работать
в жилом районе Чертаново.
В некоторых странах (США, Великобритания, Италия и др.) применяется сплав в канализацию дробленых отходов из квартир, домов, гостиниц и т. п. Для этого у раковин устанавливаются механические дробилки,
из которых измельченный мусор вместе со сточной водой удаляется в канализацию, где он обезвреживается в специальных очистных установках.
Указанный метод имеет большие преимущества перед вывозной системой, поскольку позволяет удалять быстроразлагающуюся часть отходов
сразу же после образования. Эксплуатируются также системы удаления
мусора, в которых его пневматическая транспортировка сочетается с дроблением и сплавом в канализацию.
Потребитель
Отходы
Общий сбор и транспортировка
Захоронение отходов
Бесконтрольные поступления в почву, грунтовые воды, атмосферу
Рис. 6.5. Схема примитивной последовательности удаления отходов
Существующая схема сбора отходов включает следующие операции:
1) в зоне многоэтажной застройки сбор производится в металлические контейнеры, устанавливаемые на специальной контейнерной площадке. Основные недостатки контейнеров состоят в значительной их массе, малой коррозионной стойкости и относительно высокой стоимости;
не обеспечиваются надлежащие меры санитарии;
2) с целью вывоза отходов применяют спецтранспорт:
– с различными механизмами загрузки-выгрузки отходов, характером процесса уплотнения отходов;
– с различной вместимостью кузова: мини-мусоровозы (7–10 м3),
средние (16–45 м3) и большегрузные (более 45 м3);
– для вывоза отходов из жилых зданий и общественных организаций, а также для вывоза крупногабаритных отходов.
Следует всячески форсировать сортировку и селективный сбор отходов, причем при любом способе транспортирования.
Российские полигоны, за редким исключением, производят подавляющее психологическое впечатление, отравляют атмосферу и гидросферу,
губят растительный покров, формируют неблагоприятную для человека
окружающую природную среду. Свалки являются центрами концентра238
6.3.2. Система управления отходами
Технологии переработки, как правило, включают в себя компостирование органического материала, извлечение металла и пластиков, сжигание относительно сухих фракций отходов и т. д. Вместе с тем даже самые современные схемы удаления отходов включают полигоны захоронения, куда поступают остатки от переработки отходов (рис. 6.6).
Для выбора метода и оборудования переработки отходов существенную роль играют их состав, количество, цена и экологическая безопасность. В России вторичную переработку осуществляют по четырем основным вариантам: обезвреживание, извлечение полезных веществ, уничтожение и захоронение.
Выбор оптимального метода обезвреживания переработки отходов
для конкретного региона (или населенного пункта) определяется необходимостью решения проблемы охраны окружающей среды, здоровья населения, а также экономической эффективности и рационального использования земельных ресурсов. Учет климатических, географических,
239
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
Потребитель
Отходы
Использование
вторичных
ресурсов
Раздельный сбор и транспортировка
30 %
Органические фракции
10 %
Компост
Рынок отходов
Водяные пары
Сухие фракции
50 %
Энергия
Мусоросжигание
10 %
Захоронение отходов
10 %
Контролируемые выбросы
в атмосферу
Контролируемые поступления в почву, грунтовые воды, атмосферу
Рис. 6.7. Схема иерархии
управления отходами
градостроительных условий и численности обслуживаемого населения
играет существенную роль при решении проблемы обезвреживания и утилизации отходов для конкретных условий.
Система транспортировки заключается в вывозе собранных отходов
специально оборудованными автомобилями к местам переработки
и захоронения.
Система переработки отходов состоит из сооружений, в которых
отходы либо хранят, либо перерабатывают с целью их нейтрализации,
уменьшения занимаемого ими объема. Большую часть отходов в Европе,
Америке, России вывозят на свалки и полигоны. Часть отходов сжигают,
органические отходы в некоторых странах перерабатывают в так
называемый компост, часть используют как вторичное сырье.
Для создания системы управления отходами вначале разрабатывают концепцию управления отходами, называемую чаще схемой санитарной очистки городов от бытовых и промышленных отходов. Схема санитарной очистки, как правило, включает четыре этапа: анализ существующего положения в системе управления отходами; разработку системы
организационных мероприятий; разработку технических решений по утилизации отходов; разработку схемы финансирования на создание и эксплуатацию системы управления отходами в целом (рис. 6.7).
При разработке схемы санитарной очистки необходимо учитывать
ряд взаимосвязанных аспектов проблемы управления бытовыми отходами: непрерывный рост объемов ТБО как в абсолютном значении, так и на
душу населения; изменение морфологического состава ТБО и непрерывное усложнение его за счет поступления экологически опасных компонентов; негативное отношение населения к традиционным методам захоронения мусора на свалках; ужесточение законодательной базы обращения с отходами, принимаемой на всех уровнях государственной власти;
развитие новых технологий утилизации отходов, включая современные
системы разделения, мусоросжигание, компостирование, создание современных санитарных полигонов по обезвреживанию и захоронению отходов; усложнение системы управления и резкий рост цен утилизации
отходов.
На первом этапе разработки схемы санитарной очистки уточняют
морфологический состав различных отходов, проводят анализ сложившейся системы управления отходами, определяют ее достоинства и недостатки, выявляют источники финансирования, оценивают правовую основу функционирования всей системы.
Существующее положение в системе управления отходами обычно
оценивают по трем основным направлениям развития рассматриваемого
региона: финансовому, организационному и социальному. Положительное состояние дел в финансовой, организационной и социальной сферах
способствует достижению позитивного положения на всех этапах обра-
240
241
Рис. 6.6. Схема наиболее совершенной последовательности
удаления отходов по А. Б. Лифшицу
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
щения с отходами. При отрицательном состоянии во всех этих сферах
или их части возможно только негативное обращение с отходами, часто
наносящее экологический ущерб окружающей среде, на ликвидацию последствий которого в перспективе потребуются значительные дополнительные финансовые вливания. Например, высокие тарифы на прием отходов для захоронения на полигонах в Подмосковье в 90-х годах способствовали образованию так называемых несанкционированных свалок.
Разность объемов ТБО, образующихся в Московской области, и объемов
ТБО, вывезенных на полигоны, указывает на образование несанкционированных свалок.
Успех реализации системы управления отходами во многом также
зависит от совмещения интересов органов власти, охраны природы и населения.
На втором этапе разработки схемы санитарной очистки анализируют нормативно-правовые документы, применяемые в городе, определяют направления и размеры их корректировки с учетом конкретных экономических условий данного города или населенного пункта. Разрабатывают схему документооборота, определяют степень централизации для
системы в целом и для каждого ее звена, совершенствуют схему организации работ. Затем определяют функции каждой организации, задействованной в системе управления отходами, ее место и взаимоподчиненность.
Разрабатывают регламент обмена данными между организациями системы управления.
Третий этап включает технические аспекты создания системы управления отходами. Это анализ и сравнение технологий сбора, транспортировки и переработки отходов по экономическим и экологическим критериям, по результатам которых выбирают наиболее подходящие для каждого конкретного случая технические решения. Немаловажное значение
при этом имеют выбор мест для размещения объектов санитарной очистки, разработка маршрутов и график движения транспорта.
По результатам второго и третьего этапов разработки схемы составляют примерную смету расходов и план мероприятий по реализации системы управления отходами.
Четвертый этап включает рассмотрение возможности финансирования системы управления отходами. Современные эффективные методы санитарной очистки, включающие применение современных мусоровозов, строительство мусороперегрузочных станций, оснащение заводов
высокоэффективными системами сжигания и газоочистки, а также обустройство полигонов, требуют значительных материальных затрат. В то же
время ни один город России не имеет сбалансированного бюджета на
управление отходами. Отсутствуют финансовые средства для капиталовложений. Поэтому для успешной реализации разрабатываемой системы
управления отходами санитарную очистку финансируют из нескольких
источников, включающих городской бюджет, финансирование за счет
пользователей, коммерческие кредиты банков и межгосударственные кредиты.
На завершающем этапе анализируют возможности каждого из перечисленных источников финансирования, выбирая наиболее перспективные, определяют тарифную политику городских властей.
Схему санитарной очистки нельзя разработать раз и навсегда для
всей России. Ее разрабатывают и уточняют в среднем один раз в 5 лет для
каждого города или региона России с учетом географического положения, экономического и социального состояния.
Разработанную схему предварительно рецензируют, утверждают
(правительство региона или администрация города) и затем реализуют
в соответствии с разработанным планом.
242
243
6.3.3. Технологии утилизации и переработки отходов
До настоящего времени практически во всех промышленно развитых странах мира подавляющее количество образующихся ТБО продолжают вывозить на свалки и полигоны. Складирование ТБО на полигонах
требует отчуждения больших земельных площадей и сопряжено с высокими транспортными затратами. При захоронении теряются ценные компоненты, входящие в состав отходов, и возникает опасность ухудшения
экологического состояния окружающей среды. В местах складирования
отходов создаются условия, способствующие распространению инфекций и возникновению пожаров.
Поэтому для решения проблем с отходами в мировой практике их
направляют на промышленную переработку. Применяют следующие методы промышленной переработки ТБО: термическая об работка (в основном сжигание); биотермическое аэробное компостирование (с получением удобрения или биотоплива); анаэробная ферментация (с получением
биогаза); сортировка с получением ценных компонентов для их вторичного использования; комплексная переработка (с получением продукции
из вторичного сырья и энергии).
Термическая обработка ТБО (в основном сжигание) — наиболее
распространенный и технически отработанный метод их промышленной
переработки. В европейских странах сжигают около 25 % объема образующихся городских отходов. Преимущества этого метода: уменьшение
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 6. Отходы как особый вид опасностей
объема отходов до 10 раз, возможность рекуперации образующегося тепла и снижение риска загрязнения отходами грунтовых вод и почвы. Недостатки: опасность загрязнения атмосферного воздуха, уничтожение ценных компонентов, высокий процент выхода золы и шлаков, низкая эффективность восстановления черных металлов из шлаков, а также
сложность стабилизации самого процесса сжигания.
Биотермическое анаэробное компостирование (биохимический процесс разложения органической части ТБО микроорганизмами) — второй
по распространенности промышленный метод переработки ТБО. В СНГ
в 1971—1994 гг. было построено 9 компостных заводов, на которых исходные ТБО компостировали без предварительной сортировки (кроме
Санкт-Петербурга), в результате получаемый компост, как правило, не имел
товарного вида, был низкого качества, загрязнен тяжелыми металлами
и реализовывали его с большим трудом.
Анаэробная ферментация с получением биогаза, образующегося при
разложении органической части отходов, — третий метод промышленной переработки ТБО. Так, в США имеется более 100 установок по получению метана непосредственно на свалках, а в Германии и Японии биогаз
получают из органической части ТБО, выделяемой на специальных заводах. Анаэробную ферментацию применяют в тех случаях, когда имеется
практическая потребность в биогазе.
Процессы сортировки ТБО с получением ценных компонентов для
их вторичного использования применяют с середины 1960-х годов,
и в настоящее время в различных странах работает несколько сотен мусоросортировочных установок.
Сортировка как самостоятельная операция не решает задачу санитарной очистки города и не является методом оптимальной переработки
ТБО, так как выделяемые компоненты, за исключением металлов, реализовать трудно; поэтому необходимо создание специальных производств
по их переработке.
По мнению специалистов, современным экологическим и экономическим требованиям наиболее соответствует технология комплексной
переработки ТБО, сочетающая комбинацию процессов их сортировки,
термической и биологической обработки. Объединяющим процессом при
этом является сортировка, изменяющая качественный и количественный
состав ТБО, что почти вдвое сокращает объем отходов, направляемых на
сжигание и компостирование, ускоряет процесс компостирования и улучшает его качество, стабилизирует термические процессы и сокращает
выбросы вредных веществ с отходящими газами.
Экологический контроль над всеми видами хозяйственной деятельности в системе обращения с отходами осуществляют на основе статей
68, 69, 70, 71 Закона Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» территориальные органы Минприроды России, осуществляющие государственный контроль, а также экологические службы предприятий, организаций и учреждений, осуществляющие производственный контроль.
Экологический контроль включает:
– анализ существующих производств для выявления возможностей и способов уменьшения количества и степени опасности образующихся отходов, а также проверку порядка и правил обращения с ними;
– проверку выполнения планов мероприятий по внедрению малоотходных технологических процессов, технологий использования и обезвреживания отходов, лимитов размещения отходов;
– определение массы размещаемых отходов в соответствии с выданными разрешениями;
– проверку эффективности природоохранных мероприятий и безопасности эксплуатируемых объектов размещения отходов для окружающей среды и здоровья населения по информации о процессах, происходящих в местах размещения отходов.
Служба производственного экологического контроля согласует
с территориальными органами Минприроды России места и периодичность отбора проб для проведения инструментальных замеров, перечень
контролируемых показателей, применяемые методики проведения анализов, объем и порядок представления информации о размещении отходов.
Территориальные органы Минприроды России осуществляют государственный контроль над природоохранной деятельностью в соответствии с разработанными планами работ, а также при возникновении аварийных ситуаций, резком ухудшении экологической обстановки и по
сигналам граждан и организаций.
Должностные лица территориального органа Минприроды России
в соответствии с их полномочиями имеют право в установленном порядке проводить следующие работы:
– проверять предприятия и объекты по всем видам деятельности,
связанным с обращением отходов;
– получать необходимые объяснения, справки и сведения;
– давать обязательные для исполнения предписания о приостановке
работ, которые ведутся с нарушением правил и норм безопасного обращения с опасными отходами;
244
245
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
– аннулировать или приостанавливать действие разрешения на
право ведения деятельности по обращению с отходами при согласовании
этой акции с органами, участвующими в оформлении данного разрешения, в случаях возникновения аварийных ситуаций, нанесения вреда окружающей природной среде и нарушения нормативных условий в обращении с отходами;
– привлекать в установленном порядке виновных лиц к административной ответственности, направлять материалы о привлечении их
к дисциплинарной, административной или уголовной ответственности
в суд, предъявлять иски через суд о возмещении ущерба и убытков, причиненных окружающей природной среде.
За несоблюдение требований, предъявляемых к обращению с отходами, предусмотрена административная ответственность. Фактами нарушения экологических требований законодательства Российской Федерации могут служить следующие действия:
– деятельность по обращению с отходами без разрешения и с нарушением правил сбора и временного накопления отходов на производственной площадке;
– перевозка опасных отходов в неисправных или не оборудованных
для этих целей транспортных средствах;
– размещение отходов в несанкционированных или не оборудованных для этих целей местах;
– нарушение учета, норм и правил образования, переработки, использования и размещения отходов;
– получение и передача отходов без оформленной в установленном
порядке документации;
– отказ в предоставлении или предоставление неполной, искаженной информации по обращению с отходами.
Должностных лиц и граждан, учреждения, организации и предприятия независимо от организационно-правовой формы, виновных в нарушении экологических требований, штрафуют согласно Закону Российской Федерации «Об охране окружающей среды».
Возмещение вреда, причиненного нарушением требований к обращению с отходами, осуществляется в установленном порядке или на основе расчета по методикам исчисления размера нанесенного ущерба,
а при их отсутствии — по фактическим затратам на восстановление нарушенного состояния природной среды с учетом понесенных убытков.
246
Глава 7. ОПАСНОСТИ ВОЕННОГО ВРЕМЕНИ
7.1. Химическое оружие
7.1.1. Общая характеристика химического оружия
Документы о запрещении химического и биологического оружия:
Гаагские соглашения 1899 и 1907 годов; Женевский протокол 1925 года;
Химическая конвенция 1993 года.
Промышленная революция в конце XIX века привела к возможности применять ядовитые вещества как боевое оружие:
– в 1853–1856 годы в Крымской войне во время осады Севастополя английская армия применяла сернистый газ для «выкуривания» обороняющихся русских гарнизонов из инженерных сооружений;
– в 1899–1902 годы во время англо-бурской войны англичане применяли экспериментальные артиллерийские снаряды, начиненные пикриновой кислотой, способной вызывать рвоту у пострадавших.
Опасный характер химического оружия вызвал беспокойство мировой общественности, и на двух международных Гаагских конференциях
(1899 и 1907 годы) были приняты Соглашения, запрещающие применять
ядовитые вещества в военных целях.
В Первую мировую войну эти соглашения были нарушены. Всего
в Первую мировую войну было применено 125 тыс. т различных ОВ, таких как хлор, фосген, дифосген, хлорпикрин, синильная кислота, дифенилхлорарсин, иприт и т. д., всего 45 типов ОВ, из них 4 кожно-нарывных, 14 удушающих, 27 раздражающих. Поражено 1 300 000 тысяч человек (то есть на 1 тонну ОВ примерно 10 пораженных), из них 100 000
погибло.
После этой войны в 1925 году 37 государств подписали в Женеве
«Протокол о запрещении применения на войне удушливых, ядовитых или
других подобных газов и бактериологических средств». СССР ратифицировал этот Протокол в 1928 году, а США в 1975 году.
Несмотря на Женевский протокол, химическое оружие в крупных
масштабах было применено в двух войнах:
– в 1935–1936 годы во время Итало-Эфиопской (Абиссинской)
войны итальянцы применяли фосген и иприт. Было произведено 19 авиационных налетов, поражено 250 000 человек, из них 15 000 погибло;
247
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
– в 1937–1943 годы во время японо-китайской войны примерно 10 %
потерь были за счет применения химического оружия.
Во Вторую мировую войну ХО широкого применения не нашло.
Однако оно играло роль сдерживающего фактора.
После Второй мировой войны благодаря научно-технической революции произошла революция и в области химического оружия. Полигонами по испытанию новых видов ХО стали:
– в 1951–1952 годы — Корея; в 1961–1971 годы — Вьетнам, Лаос
и Камбоджа. В этих войнах было применено более 100 000 тонн различных БТХВ, что привело к поражению различной степени тяжести примерно 2 млн человек, заражению 360 000 га земли, 500 000 га леса. Использовались дефолианты (в том числе и содержащие диоксин), гербициды, инкапаситанты (CS, ХАФ, адамсит, хлорпикрин, бромацетон, BZ);
– Палестина. Израиль применял против нее ОВ нервно-паралитического действия;
– Ангола. ЮАР также применяли ОВ нервнопаралитического действия;
– Ирак и Иран. Здесь во время войны применялись ОВ типа иприт
и азотистый иприт, типа зоман (GF), а также, возможно, табун, зарин;
– Никарагуа, Сальвадор, Гренада, Афганистан — во всех этих странах применялись в той или иной мере БТХВ;
– Бразилия, где в 1984 году Пентагон использовал дефолианты при
строительстве дороги, погибло 7000 человек.
Реальность такова, что, несмотря ни на какие конвенции, химическое оружие разрабатывается во многих странах мира, и планируется его
применение в больших войнах, локальных конфликтах и при проведении
террористических акций, таких как в токийском метро.
Химическое оружие (ХО) — это оружие, поражающее действие которого основано на применении боевых токсичных химических веществ (БТХВ).
ХО рассматривается как оружие оперативно-тактического назначения. Оно применяется внезапно, массировано, на основе простых планов
и при строгом соблюдении единства командования, в сочетании с обычным и ядерным оружием. Применением ХО решаются три задачи:
– поражение людей;
– уничтожение растительности;
– сковывание работы объектов и учреждений.
Система химического оружия включает два компонента: БТХВ
и средства их применения.
К БТХВ относится три группы веществ: отравляющие вещества (ОВ),
токсины и фитотоксиканты. ОВ и токсины предназначены для поражения
людей и животных, а фитотоксиканты — для поражения растительности.
Отравляющие вещества — химические соединения, вызывающие
при их боевом применении поражение живой силы, а также заражение
воздуха, местности, техники и обмундирования. Из ОВ смертельного действия в настоящее время на вооружении состоят VX, GB, HD; из ОВ, временно и кратковременно выводящих из строя, — BZ, CS, CR.
Токсины — химические вещества белковой природы, обладающие
высокой токсичностью и способные при их применении поражать людей
и животных. Токсины, в отличие от ядов небелковой природы, вырабатывают в организме иммунитет. В настоящее время на вооружении состоят
две рецептуры на основе токсинов: XR — ботулинический токсин типа
«А», токсин смертельного действия, и PG — стафилококковый энтеротоксин типа «Б», вызывающий рвоту.
Фитотоксиканты — токсичные химические вещества, предназначенные для поражения различных видов растительности. В настоящее время
на вооружении находятся три рецептуры: «Оранжевая», «Белая», «Синяя».
К числу параметров, по которым целесообразно характеризовать
БТХВ, отнесем: тактическое назначение, быстродействие, стойкость
и токсичность.
Средства применения БТХВ. Для применения БТХВ существует
современная система средств их применения. Эта система включает химические боеприпасы и боевые приборы, позволяющие применять ХО на
всю глубину оперативного построения наших сил.
Основным носителем ХО является авиация, имеющая на вооружении химические авиабомбы, кассеты разового действия, а также кассетные установки для выстреливания ХБП; выливные и распылительные
авиационные приборы. Второе по значению место занимают ракетно-артиллерийские средства. Кроме того, на вооружении многих армий имеются химические средства ближнего боя, такие как химические генераторы аэрозолей, химические фугасы, химические шашки, гранаты и патроны.
При применении химического оружия люди могут получить поражения различными путями: через органы дыхания — ингаляционные;
через кожные покровы — кожно-резорбтивные; при ранении осколками
боеприпасов, снаряженных отравляющими веществами (микстные); при
употреблении зараженных продуктов и воды (перроральные).
248
249
7.1.2. Параметры боевых токсичных химических веществ
К числу параметров, по которым целесообразно характеризовать
БТХВ, отнесем: тактическое назначение; боевое состояние; быстродействие; стойкость; токсичность.
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
По тактическому назначению БТХВ можно разделить на следующие типы:
– БТХВ смертельного действия (XR, VX, GB, HD);
– БТХВ, временно выводящие из строя на срок от двух до пяти
суток (BZ, PG);
– БТХВ, кратковременно выводящие из строя на срок до нескольких часов (CS, CR, CH);
– БТХВ, предназначенные для поражения растительности (оранжевая, белая и синяя рецептуры).
Боевым состоянием БТХВ называют раздробленное их состояние
в виде твердых или жидких частиц различных размеров. Видами боевого
состояния являются пар, аэрозоль и капли.
Аэрозоли представляют собой неоднородные системы, состоящие
из взвешенных в воздухе твердых или жидких частиц вещества.
Частицы размером 0,01–10 мкм образуют тонкодисперсные (неоседающие) аэрозоли, которые очень долго не оседают и легко проникают
как в легкие человека, так и в различные укрытия.
Частицы размером 100 мкм образуют грубодисперсные (оседающие)
аэрозоли, которые под действием силы тяготения оседают на подстилающую поверхность.
Капли — это частицы размером 500 мкм и более, которые по сравнению с грубодисперсными аэрозолями слабо подвергаются рассеивающему действию турбулентной диффузии и почти полностью оседают
в районе их образования.
БТХВ в состоянии пара и неоседающего аэрозоля заражают воздух
и поражают людей через органы дыхания (т. е. наносят ингаляционные
поражения).
БТХВ в состоянии оседающего аэрозоля и капель заражают различные поверхности и поражают людей как через органы дыхания, так и через кожу (т. е. наносят кожно-резорбтивные поражения).
Быстродействие БТХВ характеризует скорость наступления поражающего действия. По быстродействию различают:
– БТХВ быстрого действия. При поражении этими веществами в
течение срока продолжительностью от нескольких секунд до нескольких
десятков минут наступает ожидаемый поражающий эффект (смерть, утрата дееспособности, гибель растительности);
– БТХВ замедленного действия. При поражении ими наблюдается
период скрытого действия продолжительностью от одного часа до суток.
Быстродействие зависит не только от типа БТХВ, но также от его
боевого состояния, дозы и пути воздействия на организм. Так, VX при
воздействии через органы дыхания действует быстро (смерть наступает
в течение 5 мин), а при воздействии через кожу действует замедленно
(смерть наступает через 2–6 часов).
Стойкость БТХВ характеризует продолжительность химического
заражения местности (акватории) и объектов на ней. По стойкости БТХВ
подразделяются на стойкие и нестойкие.
К стойким веществам, поражающее действие которых сохраняется
не менее трех часов, относятся VX, HD, CS-1 (14 суток), CS-2 (30 суток),
GP, GD.
К нестойким веществам, поражающее действие которых сохраняется не более 2–3 часов после их боевого применения, относятся GB, BZ,
CS, XR, PG.
Для повышения стойкости БТХВ применяются следующие способы: создание рецептур стойких и нестойких БТХВ (GB c VX); использование сорбентов (в рецептурах CS-1 и CS-2 в качестве сорбента используется силикагель); микрокапсулирование БТХВ.
Токсичность БТХВ определяет их способность вызывать такие изменения в организме, которые приводят человека к потере дееспособности или к гибели.
Токсичность характеризуется токсодозой. При ингаляционных поражениях под токсодозой понимают произведение средней концентрации
вещества в воздухе (С) на время пребывания человека в зараженной атмосфере ( ).
Токсичность БТХВ смертельного действия обычно характеризуют
величиной средней смертельной токсодозы LC 50 (г·мин/м3). Такая доза
вызывает смертельный исход у 50 % пораженных.
Токсичность БТХВ, временно выводящих из строя, обычно характеризуют величиной средней выводящей из строя токсодозы IC 50 (г·мин/м3).
Такая доза вызывает вывод из строя 50 % пораженных.
При кожно-резорбтивных поражениях токсичность характеризуют
величиной средней смертельной токсодозы LD50 (г/кг или г/чел.). Под средней смертельной токсодозой понимается масса вещества на 1 кг веса или
на одного человека, вызывающая смертельный исход при попадании на
кожу у 50 % пораженных.
При перроральном поступлении, например, фосфорорганических
веществ (ФОВ) в организм с продуктами питания или питьевой водой
первые симптомы поражения появляются через 5–30 мин.
250
251
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
7.1.3. Химический терроризм
– психогенные и наркотические вещества;
– природные яды: стрихнин, рицин.
Эти вещества могут быть похищены с военных складов и из организаций, занятых разработкой и производством средств противохимической защиты (ПХЗ). Инсектициды, гербициды, фармацевтические препараты, полупродукты органического синтеза могут быть приобретены
в сфере производства, хранения, торговли. Раздражающие средства для
индивидуальной защиты (газовые баллончики с ХАФ, си-эс, капсаицином и т. д.) могут быть приобретены в торговой сети в больших количествах. Кроме того, ОВ могут быть изготовлены нелегально в лабораторных условиях. Так, специалисты «Аум Сенрике» получили 6 литров зарина. Они готовились к производству ОВ типа «зоман» и «ви-икс».
Таким образом, получение высокотоксичных химических веществ
для проведения терактов не является неразрешимой задачей. Более сложной является задача создания устройств для применения ОВ. Эти устройства должны быть портативны и походить на вещи, которые обычно перевозят пассажиры. В открытой литературе приведено описание двух типов
устройств, используемых сектой «Аум Сенрике»: два герметичных пластиковых пакета, размещенных один в другом и содержащих исходные
компоненты для получения зарина. Запуск устройства осуществляется
прокалыванием пакетов острым наконечником зонтика. Через образовавшееся отверстие происходило смешивание исходных компонентов и образование паров зарина. Данное устройство очень простое, но оно опасно
для самого террориста.
На более высоком техническом уровне было выполнено устройство,
обнаруженное полицией у турникетов токийского метро. Оно представляло собой небольшой чемодан (50 ґ 30 ґ 30 см). В нем располагались
емкость с ОВ и ультразвуковой вибратор для получения аэрозоля. Для
распыления аэрозоля использовался фен для сушки волос. Источником
питания служили аккумуляторы. Была предусмотрена возможность дистанционного включения. Такая конструкция может быть использована не
только для заражения воздуха парами ОВ, но и для распыления аэрозоля
малолетучих ОВ и биологических средств (БС).
Объектами применения ХО могут быть крупные объекты с большим скоплением людей, а также системы водоснабжения городов, партии
продуктов питания и напитков. Особую опасность представляет применение быстродействующих ФОВ в замкнутом объеме помещений с приточно-вытяжной вентиляцией.
В 1972 году в США была пресечена попытка националистической
группы «Минитмены» с помощью синильной кислоты заразить систему
кондиционирования воздуха в здании ООН в Нью-Йорке.
В середине 1970-х годов антикастровские группировки в США получали от чилийской спецслужбы DINA зарин для использования его против своих противников.
В 1991 году американские неонацисты пытались применить синильную кислоту в синагоге.
В 1995 году чилийская правоэкстремистская группировка угрожала
применением зарина в метро г. Сантьяго, если не будет выпущен на свободу генерал Контрерас.
В 1997 году Салман Радуев обещал применить ОВ против России.
Известен случай отравления в Москве ОВ нервно-паралитического
действия бизнесмена Кивилиди и его секретарши.
Судя по всему, боевики Бен Ладена располагают ОВ. В программе
их подготовки существует раздел по работе с токсичными веществами
и газами типа «зарин». Террористов обучают приемам изготовления стойких ОВ для заражения водоемов на основе химических препаратов, которые имеются в свободной продаже.
По оценкам командования ВС США в Европе, подпольные структуры МФД (Бен Ладен) в Европе располагают зарядными устройствами
с ОВ. В этой связи с 1 января 1999 года все подразделения ВС США
в Европе и члены их семей получили средства защиты от ХО.
27 июня 1994 г. в городе Мицумото (Япония) члены секты «Аум
Сенрике» применили ОВ типа «зарин». 7 человек погибли, 144 получили
поражения различной степени тяжести.
20 марта 1995 года террористы практически одновременно в 8.00
утра на 5 линиях токийского метро применили ОВ типа «зарин». Было
заражено 16 подземных станций метро, погибли 12 человек, получили
отравления различной степени тяжести около 4000 человек.
8 мая 1995 года полиция на станции метро Шинджуки обнаружила
устройство с таймером. Оно должно было запустить реакцию с образованием синильной кислоты.
Специалисты по борьбе с терроризмом считают, что наиболее доступными химическими веществами для проведения терактов являются:
– токсичные гербициды и инсектициды;
– АХОВ: хлор, фосген, синильная кислота и другие;
– ОВ: зарин, зоман, ви-икс, иприт, люизит;
252
253
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
7.2. Биологическое оружие
Применением БО решаются задачи массового поражения людей,
сельскохозяйственных животных и посевов. В некоторых случаях биологические средства применяются для порчи техники и материалов.
БО может быть применено противником как в целях непосредственного поражения людей, так и для создания угрозы их поражения путем
длительного заражения местности. БО включает два компонента: биологические средства и средства их применения.
7.2.1. Общая характеристика биологического оружия
Биологическое оружие (БО) — это оружие массового поражения,
действие которого основано на использовании болезнетворных свойств
микроорганизмов и токсинов, способных вызывать различные заболевания и гибель людей, животных и растений. Разработка биологического
оружия началась в конце XIX века.
Уже в период Первой мировой войны Германия неоднократно пыталась применять диверсионными методами возбудители сибирской язвы
и сапа, причем главным объектом биологических атак были кавалерийские кони и сельскохозяйственные животные.
В конце 1930-х годов Япония создала на территории оккупированной Манчжурии научно-исследовательский центр для разработки БО —
«Отряд-731». Испытания проводились на пленных гражданах Китая,
США, СССР. Погибли 3000 человек. С 1940 по 1944 годы японская армия
более 11 раз применяла биологическое оружие. Только от чумы погибло
700 человек.
В 1952 году США развязали биологическую войну в Корее и Китае.
Применялись возбудители чумы, холеры, сибирской язвы, а также БС,
уничтожающие посевы.
В 1981 году на Кубе возникла эпидемия лихорадки Денге. Заболели
более 300 000 человек, погибли 156 человек. Причиной эпидемии явились комары рода Aedes, выращенные и зараженные американскими специалистами.
В 1991 году была угроза того, что Ирак применит вирусы сибирской
язвы. Американские военные специалисты считают, что в ходе регионального конфликта из всех биологических агентов наиболее вероятно применение рецептур на основе бактерий сибирской язвы.
По оценкам международных экспертов, в настоящее время до 25 %
всех средств, выделенных на биологическую защиту, тратится на разработку высокотоксичных микроорганизмов, то есть на то, что можно использовать как «наступательное биологическое оружие».
БО рассматривается в основном как оружие стратегического и оперативного назначения. Оно применяется внезапно, массировано, на основе простых планов и при строгом соблюдении единства командования,
в сочетании с обычным и ядерным оружием, при тщательном учете боевых свойств и особенностей поражающего действия биологических
средств с обеспечением безопасности своих сил.
254
Тенденции развития биологического оружия
Гормональное (биохимическое) оружие. В его основе лежит использование эндогенных биорегуляторов или их структурных модификаций.
Генное оружие. Бурное развитие такой области биотехнологии, как
генная инженерия, открыло возможность направленно модифицировать
свойства существующих микроорганизмов и даже создавать совершенно
новые их виды. Появилась реальная возможность, используя методы обмена генетической информацией, получать штаммы микроорганизмов,
имеющие измененную антигенную структуру и отличительные свойства:
повышенную вирулентность, устойчивость к действиям внешних факторов и лекарственных препаратов.
Кроме того, разработанные методы микроинкапсулирования биоагентов позволяют значительно увеличить аэробиологическую стабильность
наиболее мелких частиц биологического аэрозоля и обеспечить более глубокое проникновение их в органы дыхания, а отсюда и более высокую
степень поражения. Это открывает возможность использовать в качестве
оружия инкапсулированный генетический материал — вирусные инфекционные нуклеиновые кислоты, которые, попадая в клетки тканей человека (животных), заставляют их синтезировать вирусные частицы и тем
самым вызывают инфекционное заболевание.
Этническое оружие. Является разновидностью биологического
оружия. Обладает избирательной способностью поражения отдельных
этнических групп. Примером является заболевание «кокцидиозная гранулема», вызывающая у белых смертность лишь 5 %, а у негров — до 60 %.
7.2.2. Характеристика биологических средств
Основу поражающего действия БО составляют специально отобранные для боевого применения БС (бактерии, вирусы, риккетсии, грибки),
способные при попадании в организм вызывать массовые тяжелые забо255
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
левания и гибель людей и животных, поражения посевов, повреждение
техники и материалов.
К БС относятся:
– патогенные микроорганизмы для поражения людей (табл. 7.1),
животных и посевов;
– насекомые-вредители с/х культур;
– грибки и бактерии для повреждения техники и горюче-смазочных материалов.
Параметры биологических средств
Таблица 7.1
Биологические средства, применяемые для поражения людей
Бактерии
Сибирская язва
Чума
Туляремия
Бруцеллез
Сап
Мелиоидоз
Риккетсии
Сыпной тиф
Ку-лихорадка
Вирусы
Натуральная оспа
Лихорадка Марбург
Лихорадка Эбола
Желтая лихорадка
Лихорадка Денге
Лихорадка Ласса
Венесуэльский энцефаломиелит лошадей (ВЭЛ)
Грибки
Микозы
Биологические средства, применяемые для поражения животных
и сельскохозяйственных посевов. Для поражения с/х животных используют: чуму крупного рогатого скота, чуму свиней, чуму птиц, африканскую
лихорадку свиней, оспу овец, сибирскую язву, сап, лихорадку долины Рифт.
Для поражения посевов сельскохозяйственных культур используются: возбудители ржавчины хлебных злаков, фитофтороза картофеля, пирикуляриоза риса, гоммоза сахарного тростника, хлопчатника; из насекомых-вредителей растений применяют колорадского жука, саранчу и гессенскую муху.
Биологические средства, применяемые для повреждения техники
и материально-технических средств. Для повреждения электроизоляции,
радиоизоляции и радиоэлектронного оборудования применяют плесневые грибы Aspergillus и бактерии рода Mucobacterium.
Для повреждения горюче-смазочных материалов применяют бактерии рада Cladosporium, Penicillium, Mucor, Pseudomonas. Для ускорения коррозии металлов и сплавов применяют железобактерии и серобактерии.
256
К числу параметров, по которым целесообразно характеризовать БС,
отнесем: тактическое назначение, контагиозность, боевое применение,
быстродействие, продолжительность потери боеспособности.
По тактическому назначению БС можно разделить:
– на БС смертельного действия (сибирская язва, чума — при заражении этими болезнями смертность может составить до 100 % от числа
пораженных);
– БС, временно выводящие из строя (туляремия, бруцеллез, лихорадки, энцефалиты — при заражении смертность не превышает 40 %);
– БС, предназначенные для поражения с/х культур (насекомыевредители с/х культур, возбудители болезней культурных растений);
– БС, предназначенные для поражения с/х животных;
– БС, предназначенные для вывода из строя техники и материалов.
Контагиозность БС состоит в их способности передаваться от пораженных к окружающим здоровым людям через воздух, укусы насекомых
и т. п., то есть в их способности вызывать эпидемии.
К контагиозным заболеваниям (вызывающим эпидемии) относятся:
чума, натуральная оспа, холера, такие разновидности геморрагических
лихорадок, как Марбург, Эбола, Ласса.
К неконтагиозным заболеваниям относятся: сибирская язва, бруцеллез, ку-лихорадка, желтая лихорадка, энцефалиты, такие разновидности
геморрагических лихорадок, как Аргентинская, Боливийская, КонгоКрымская.
К способам боевого применения БС относятся:
– распыление аэрозолей для заражения воздуха и местности;
– заражение воды, пищи и предметов домашнего обихода БС
в жидком и твердом виде;
– рассеивание зараженных насекомых, таких как комары (желтая
лихорадка, лихорадка денге), клещи (туляремия, ку-лихорадка), блохи (чума).
Быстродействие БС характеризуется продолжительностью инкубационного периода, то есть периода, когда заболевший сохраняет боеспособность и не подозревает о том, что он болен. Наиболее часто инкубационный период продолжается от 2 до 5 суток. Например: чума, туляремия —
3 дня, сибирская язва — 1–7 дней, желтая лихорадка — 5 дней, геморрагические лихорадки — 3–14 дней.
Продолжительность потери боеспособности при поражении БС
может составить срок от одной недели до нескольких месяцев, в зависимости от вида болезни и степени ее тяжести.
257
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
Характеристики боевых свойств некоторых биологических средств
(БС), которые могут быть использованы противником для поражения
людей, приведены в табл. 7.2–7.4.
Для боевого применения используются биологические рецептуры,
представляющие собой смесь (взвесь) БС, питательной среды или ее
остатков, а также наполнителей и стабилизирующих добавок, которые
предназначены для повышения устойчивости живых микроорганизмов при
хранении, аэрозолировании и во внешней среде.
Параметры вирусных биологических агентов
Тип биологических средств
Тактическое
назначение
Контагиозность
Боевое
применение
Натуральная
оспа
Желтая
ВЭЛ
лихорадка
Временный
вывод из строя
К
НК
НК
Распыление в воздухе
Заражение воды
Комары
и предметов домашнего обихода
Инкубационный
14
5
5
период, сут
ПродолжительДо 24
До 10
До 14
ность потери
БС, сут
Параметры бактерицидных биологических агентов
Тип биологических
средств
Тактическое
назначение
Контагиозность
Боевое применение
Инкубационный
период, сут
Продолжительность
потери биологических
свойств, сут
Чума
Сибирская
язва
Смерть
Туляремия
Таблица 7.2
Лихорадка
Денге
НК
До 60
258
До 60
Тип биологических средств
Тактическое назначение
Контагиозность
Боевое применение
15
Инкубационный период, сут
Продолжительность потери БС, сут
Таблица 7.4
Ку-лихорадка
Сыпной тиф
Временный вывод из строя
НК
НК (К — в определенных условиях)
Клещи
Вши
Распыление в воздухе
15
14
До 45
До 24
До 45
7.2.3. Биологический терроризм
Таблица 7.3
Бруцеллез
Временный вывод
из строя
К
НК
Распыление в воздухе.
Заражение воды и пищи
Заражение предметов
—
—
домашнего обихода
Блохи
—
Клещи
—
3
3
3
7–30
45–60
Параметры риккетсионных биологических агентов
До 30
В последние годы увеличилось количество применения БО диверсионными методами при проведении террористических актов.
В 1972 году в США при аресте фашистской группы «Орден восходящего солнца» было изъято более 30 кг культуры возбудителя брюшного
тифа. Ее планировали использовать для заражения системы водоснабжения города Чикаго и других городов США.
В «Комсомольской правде» 15.10.99 г. описан случай, когда в 1995 г.
диверсанты из таджикской оппозиции заразили желтухой почти весь личный состав одного из ракетных дивизионов 201 миротворческой дивизии. (Закачали в арбузы и персики мочу больных желтухой.)
В 2001 году в США по почте рассылались письма со спорами порошка сибирской язвы. Несколько человек погибли, несколько десятков
человек заболели. За считанные дни раскупили все противогазы и медицинские средства защиты от язвы.
Специалисты по борьбе с терроризмом считают, что наиболее доступными биологическими агентами для проведения терактов являются:
– возбудители опасных инфекций (сибирской язвы, натуральной
оспы, туляремии и др.);
– токсины (ботулотоксины, нейротоксины).
259
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
Биологические агенты могут быть похищены из учреждений, осуществляющих производство вакцинных препаратов от особо опасных
инфекций. Кроме того, БА могут быть получены нелегально в лабораторных условиях. Специалисты из секты «Аум Сенрике» планировали работы по получению ряда биологических рецептур.
Объектами применения биологических агентов могут быть крупные
объекты с большим скоплением людей, а также системы водоснабжения
городов, партии продуктов питания и напитков.
Ядерное оружие предназначено для массового поражения людей,
уничтожения или разрушения административных и промышленных центров, различных объектов, сооружений, техники.
Поражающее действие ядерного взрыва зависит от мощности боеприпаса, вида взрыва, типа ядерного заряда. Мощность ядерного боеприпаса характеризуется тротиловым эквивалентом, т. е. массой тринитротолуола (тротила), энергия взрыва которого эквивалентна энергии взрыва
данного ядерного боеприпаса, и измеряется в тоннах, тысячах, миллионах тонн. По мощности ядерные боеприпасы подразделяются на сверхмалые (менее 1 тыс. т), малые (1–10 тыс. т), средние (10–100 тыс. т), крупные (100 тыс. т — 1 млн т) и сверхкрупные (более 1 млн т).
Ядерные взрывы могут осуществляться на поверхности земли (воды),
под землей (водой) или в воздухе на различной высоте. В связи с этим
принято различать следующие виды ядерных взрывов: наземный, подземный, подводный, воздушный и высотный. Наиболее характерными
видами ядерных взрывов являются наземный и воздушный.
Наземный ядерный взрыв — взрыв, произведенный на поверхности
земли или на такой высоте, когда его светящаяся область касается поверхности земли и имеет форму полусферы или усеченной сферы. При наземном взрыве в грунте образуется воронка, диаметр и глубина которой
зависят от высоты, мощности взрыва и вида грунта.
Наземные взрывы применяют для разрушения сооружений большой
прочности, а также в тех случаях, когда желательно сильное радиоактивное заражение местности.
Воздушным называется ядерный взрыв, при котором светящаяся
область не касается поверхности земли и имеет форму сферы. Различают
низкий и высокий воздушные взрывы. При низком воздушном взрыве за
счет воздействия отраженной от поверхности земли ударной волны светящаяся область может несколько деформироваться снизу.
Воздушные ядерные взрывы применяются для разрушения малопрочных сооружений, поражения людей и техники на больших площадях
или когда сильное радиоактивное заражение местности недопустимо.
7.3. Ядерное оружие
7.3.1. Общая характеристика ядерного оружия
В ядерном арсенале США находится свыше 10 000 ядерных боеприпасов. Франция имеет свыше 500 ЯБП, Великобритания — 300, Китай —
300, Израиль — около 100, Индия — 60, Пакистан — 7, ЮАР — 6, Корея
и Иран имеют плутоний для 3 ЯБП. Кроме этих стран активно реализуют
свои ядерные программы Ливия, Аргентина, Бразилия. Новые ядерные
стратегии США и НАТО признают возможность использования ядерного
оружия не только во всеобщей войне, но и в региональных конфликтах.
США считают возможным применять ядерное оружие первыми,
в том числе (в особых случаях) и против неядерных государств. Предусматривается применение ядерного оружия ограниченно, выборочно, сдержанно, после некоторого времени обычной войны (от 8 до 21 суток). Кроме этого планируется и ведение всеобщей ядерной войны. Считается, что
она может начаться в условиях резкого обострения международной обстановки.
Знание современного состояния ядерного оружия позволяет специалисту ГОЧС:
– разрабатывать возможные сценарии радиоактивного заражения;
– вырабатывать замысел и принимать решения о действиях в чрезвычайных ситуациях военного времени;
– организовывать эффективную радиационную защиту.
Ядерное оружие (ЯО) — это оружие, взрывное действие которого
основано на использовании цепных ядерных реакций деления и синтеза.
Система ядерного оружия включает носитель (корабль, самолет), средство доставки к цели (ракета, бомба, торпеда, фугас) и сам ядерный боеприпас (ЯБП). Оно является самым мощным видом оружия массового
поражения.
260
7.3.2. Радиационный терроризм
Радиационный терроризм — это преднамеренное, умышленное воздействие на здоровье или жизнь человека ионизирующим излучением.
В зависимости от количества людей, ставших объектом радиационного
террора, его можно разделить на индивидуальный и массовый.
261
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
Причинами радиационного терроризма могут быть военные конфликты, конкурентная политическая, коммерческо-финансовая борьба, местные конфликты, клановые, родственные и семейные раздоры и личные
ссоры и разборки. Объектами, на которые могут воздействовать террористы, могут быть не только радиационно опасные предприятия. Местом проведения терактов могут стать территории и объекты местопребывания людей: населенные пункты или их часть, аэровокзалы, речные
порты, железнодорожные и автовокзалы, таможенные пропускные пункты, метро, стадионы, крупные концертные залы, универмаги, магазины, административные и жилые здания, научные, промышленные, сельскохозяйственные и медицинские учреждения, а также водозаборники
и воздухозаборники.
В отличие от аварийной ситуации, когда производственный персонал и население могут быть предупреждены о радиационном воздействии
и имеется возможность проведения защитных мероприятий, террористический акт с радиационным воздействием может быть совершен внезапно, быстро, скрытно и в непредсказуемом, неожиданном месте.
Радиоактивному загрязнению могут быть подвергнуты среда обитания, различные предметы, материалы, сырье, воздух, вода и пищевые
продукты, напитки, одежда, денежные билеты, ценные бумаги, подарки,
рекламные изделия и т. д. В преступных целях террористами могут быть
использованы потерянные, похищенные и полученные контрабандным
путем различные радиоактивные источники и материалы. Они могут находиться в твердом, порошкообразном, жидком и газообразном состоянии. Несмотря на относительную редкость таких случаев, они все же имеют место.
Например, в Москве директор коммерческой фирмы умер из-за того,
что в его кресло установили источник ионизирующего излучения большой активности. В России имели место и другие случаи радиационного
терроризма.
На Западе отмечен случай, когда были подарены наручные часы
с установленным внутрь источником ионизирующего излучения большой
активности. Полиции удалось определить виновника трагедии, и он понес наказание.
Опасность неконтролируемых источников зависит от типа радионуклида, его активности, от того, в каком состоянии он находится —
в контейнере или без контейнера, от качества защиты контейнера, а также
степени экранирования человека.
7.4. Обычные средства поражения
262
7.4.1. Место обычных средств поражения в современных войнах
В целом все войны специалисты делят на шесть поколений. Классификация войн приведена на рис. 7.1. Полагают, что продолжительность
основного этапа войн шестого поколения с применением обычного высокоточного оружия и оружия на новых физических принципах составит
около 60–90 суток. Массированное применение высокоточного оружия
и оружия на новых физических принципах по городам и важным объектам способно парализовать жизнедеятельность любого государства. Применение его способно нанести поражение объектам ядерной энергетики,
химической промышленности, системам и технологиям, связанным с высоким риском возникновения катастрофических последствий, за счет возникновения вторичных факторов — пожаров, взрывов, радиоактивного
и химического заражения, волн прорыва при разрушении плотин гидроузлов. Действие вторичных факторов способно вызвать экологические,
экономические и социальные катастрофы, обеспечить эффективное
достижение стратегических результатов и победы в целом.
Поколения войн
велись с применением
ведутся с применением
автоматического
высокопороха
оружия, танков,
точного оруракетнохолодного и гладко- нарезного самолетов, мощжия и оружия
ядерного
оружия ствольного оружия
ных транспортна новых фиоружия
оружия
ных средств
зических
и средств связи
принципах
Рис. 7.1. Классификация войн
Как полагают эксперты, наибольший эффект в поражении экономики достигается при нанесении ударов по объектам атомной энергетики,
химического и нефтегазового производства, транспорта, металлургии,
машиностроения, системам жизнеобеспечения населения. При этом
в большинстве случаев не будет ставиться задача полного уничтожения
объектов, воздействию будут подвергаться только заблаговременно выявленные функциональные элементы, поражение которых прерывает функционирование объекта на определенный промежуток времени.
Такими «критическими» элементами для объектов нефтегазового
комплекса являются электрические и распределительные подстанции,
компрессорные, емкости, резервуары и т. д.
263
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
7.4.2. Традиционные средства поражения
Пирогели — загущенные металлизированные огнесмеси на основе
нефтепродуктов, в своем составе имеют магниевую или алюминиевую
стружку (порошок), поэтому горят со вспышками, развивая температуру
до 1600 °С и выше. Образующийся при горении шлак способен прожигать тонкие листы металла.
Термитные составы — это механические смеси, состоящие из порошкообразных металлов (например, алюминий) и окисей металлов (например, закись-окись железа). При горении термитных составов развивается температура до 3000 °С. Так как в результате протекающей химической реакции из окислов металла выделяется кислород, термитные составы
могут гореть и без доступа воздуха.
Белый фосфор самовоспламеняется на воздухе, развивая температуру горения около 900 °С. При горении выделяется большое количество
белого ядовитого дыма (окиси фосфора), который, наряду с ожогами, может стать причиной тяжелых поражений людей.
Боеприпасы объемного взрыва (БОВ). Принцип действия такого
боеприпаса заключается в следующем: жидкое топливо, обладающее высокой теплотворной способностью, помещенное в специальную оболочку, при
взрыве разбрызгивается, испаряется и перемешивается с кислородом воздуха, образуя сферическое облако топливно-воздушной смеси радиусом
около 15 м и толщиной слоя 2–3 м. Образовавшаяся смесь подрывается
в нескольких местах специальными детонаторами. В зоне детонации
за несколько десятков микросекунд развивается температура 3000 °С.
В момент взрыва внутри оболочки из топливно-воздушной смеси
образуется относительная пустота. Возникает нечто похожее на взрыв
оболочки шара с откачанным воздухом («вакуумная бомба»).
Основным поражающим фактором БОВ является ударная волна.
Боеприпасы объемного взрыва по своей мощности занимают промежуточное положение между ядерными и фугасными боеприпасами.
Обычное оружие включает все средства, применяющие артиллерийские, зенитные, боеприпасы в обычном снаряжении, а также зажигательные боеприпасы и огнесмеси.
Их делят на осколочные, фугасные, кумулятивные, бетонобойные,
зажигательные боеприпасы и боеприпасы объемного взрыва.
Осколочные боеприпасы предназначены главным образом для поражения людей. Наиболее эффективными боеприпасами этого типа являются шариковые бомбы, которые сбрасываются с самолетов в кассетах,
содержащих от 96 до 640 бомб. Над землей такая кассета раскрывается,
а бомбы разлетаются и взрываются на площади до 250 тыс. м2. Убойная
сила поражающих элементов (металлические шарики диаметром 2—3 мм)
каждой бомбы сохраняется в радиусе до 15 м.
Основное назначение фугасных боеприпасов — разрушение промышленных, жилых и административных зданий, железнодорожных
и автомобильных магистралей, поражение техники и людей. Основным
поражающим фактором фугасных боеприпасов является воздушная ударная волна, возникающая при взрыве обычного взрывчатого вещества (ВВ),
которым снаряжаются эти боеприпасы.
Кумулятивные боеприпасы предназначены для поражения бронированных целей. Принцип действия их основан на прожигании преграды
мощной струей продуктов детонации ВВ с температурой 6 тыс. градусов
и давлением 6 тыс. атм.
Бетонобойные боеприпасы предназначены для поражения железобетонных сооружений высокой прочности, а также для разрушения взлетно-посадочных полос аэродромов. В корпусе боеприпаса размещается два
заряда — кумулятивный и фугасный — и два детонатора. При встрече
с преградой срабатывает детонатор мгновенного действия, который подрывает кумулятивный заряд. С некоторой задержкой (после прохождения
боеприпаса через перекрытие) срабатывает второй детонатор, подрывающий фугасный заряд, который и вызывает основное разрушение объекта.
Зажигательные боеприпасы предназначаются для поражения людей,
уничтожения огнем зданий и сооружений промышленных объектов и населенных пунктов, подвижного состава и различных складов.
Основу зажигательных боеприпасов составляют зажигательные
вещества и смеси, которые принято делить на группы: зажигательные смеси
на основе нефтепродуктов (напалмы); металлизированные зажигательные
смеси (пирогели); термит и термитные составы; обычный или пластифицированный фосфор.
264
7.4.3. Высокоточное оружие
Высокоточное оружие представляет собой вид управляемого обычного оружия, вероятность поражения которым с первого пуска малоразмерных целей, находящихся даже на межконтинентальных дальностях,
близка к единице в любых условиях обстановки и при активном противодействии противника. Высокоточное оружие объединяет в себе два элемента: поражающие средства и автоматические средства наведения. Такая система управления полностью исключает человека из процесса наведения оружия на цель.
265
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
Основу этого оружия составляют крылатые ракеты с осколочнофугасными, бетонобойными, кассетными, объемно-детонирующими
и другими головными частями. Для увеличения поражающих свойств они
снаряжаются взрывчатым веществом повышенной мощности или веществами, обеспечивающими объемный взрыв. Управление высокоточным
оружием связано с применением радионавигационных систем на базе
искусственных спутников Земли, вычислительных комплексов и устройств
самонаведения на источники излучения. Система управления оружием
надежно защищена от средств радиоэлектронного противодействия противника. При эксплуатации высокоточного оружия человек практически
исключается из процесса «разведка — целеуказание — поражение», что
значительно повышает его надежность. Высокоточное оружие может быть
наземного, воздушного и морского базирования. В войнах и вооруженных конфликтах будущего будет также применяться оружие, основанное
на использовании энергии всех известных форм движения материи —
кинетической, акустической, электромагнитной, тепловой, ядерной, энергии элементарных частиц и других.
4) чрезвычайных ситуациях мирного времени (стихийные бедствия,
техногенные ЧС, биолого-социальные ЧС).
7.4.4. Понятие об очагах массового поражения
Очаг массового поражения — участок территории (акватории),
в пределах которого возможны массовые поражения людей и животных
в результате образования зон заражений, разрушений, затоплений и пожаров (рис. 7.2).
Очаги массового поражения возникают при:
некоторых
чрезвычайных
применении
применении
способах
ситуациях
традиционных
нетрадиционных применения обычмирного
видов ОМП
видов ОМП
ных средств поравремени
жения
Рис. 7.2. Виды очагов массового поражения
Очаги массовых поражений возникают (рис. 7.3–7.5):
1) при применении традиционных видов ОМП (ЯО, ХО, БО);
2) применении нетрадиционных видов ОМП (лучевое, биохимическое, геофизическое, оружие несмертельного действия);
3) некоторых способах применения обычных средств поражения
(зажигательные средства, БП повышенной мощности, разрушение объектов техносферы);
266
Некоторые
способы
применения ОСП
Ядерное
Лучевое оружие
Зажигательные
оружие
средства
Химическое ору- Биохимическое ору- БП повышенной
жие
жие
мощности
Биологическое
Геофизическое
Разрушение объекоружие
оружие
тов техносферы
Оружие несмертельного действия
Традиционные
виды ОМП
Нетрадиционные виды ОМП
ЧС мирного
времени
Стихийные
бедствия
Техногенные ЧС
Биологосоциальные ЧС
Рис. 7.3. Оружие, создающее очаги массовых поражений
Вид оружия
БП с урановыми
сердечниками
Зажигательное
оружие
БП объемного
взрыва
Обычное оружие
Тип очага массового поражения
Очаги повышенной радиации (α-загрязнения)
Очаги массовых разрушений и сплошных пожаров
Очаги массовых разрушений
Очаги нефтяных и сажевых загрязнений при разрушении
объектов с нефтью.
Очаги химического загрязнения при разрушении объектов с токсичными веществами.
Очаги взрывов и пожаров при разрушении объектов
с взрыво- и пожароопасными веществами
Рис. 7.4. Типы очагов массовых поражений, имевших место
во время боевых действий в Югославии и Ираке
Вид оружия
Ядерное оружие
Химическое оружие
Биологическое
оружие
Тип очага массового поражения
Очаги разрушений, очаги пожаров, зоны радиоактивного заражения
Зоны химического заражения
Зоны биологического заражения, очаги
эпидемий
Рис. 7.5. Типы очагов массовых поражений при применении
традиционных видов ОМП
267
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
Применение обычных средств для создания
очагов массовых поражений
ных скважин и терминалов приводит к образованию зон пожаров, взрывов, нефтяных и сажевых загрязнений. В ходе войны в Персидском заливе слив нефти в море затруднил боевое применение сил флота и высадку
морских десантов. Разрушение хранилищ взрывчатых веществ приводит
к образованию зон взрывов и загрязнений окислами азота и углерода. Разрушение плотин приводит к возникновению волны прорыва и образованию зон затоплений.
Совершенствование обычных видов оружия привело к тому, что
с их помощью стало возможно создавать очаги массовых поражений (рис. 7.6).
Такие очаги возникают при применении зажигательного оружия, боеприпасов повышенной мощности, а также при применении обычных боеприпасов по объектам техносферы. При применении зажигательного оружия очаги массовых поражений возникают в трех случаях:
– при массированном применении зажигательных боеприпасов;
– создании огневодных заграждений;
– применении боеприпасов объемного взрыва.
Зажигательное оружие способно вызывать пожары, заражать атмосферу продуктами горения, подрывать боеприпасы. Звено самолетов тактической авиации создает очаг сплошного пожара диаметром 600 м. Корабли могут поражаться зажигательными смесями, самовоспламеняющимися при контакте с водой. Огневодные заграждения представляют собой
область водной поверхности, на которую выливается большое количество
нефтепродуктов, и поджигается. Ширина зоны поражения превышает 200 м
(Израиль — Суэцкий канал).
Боеприпасы объемного взрыва являются качественно новым видом
зажигательного оружия. При его применении вместе с зоной пожара возникает зона мощной ударной волны. Один боеприпас объемного взрыва
создает зону поражения диаметром 200 метров. Впервые боеприпас объемного взрыва был применен израильтянами в Западном Бейруте в 1982 году
в виде «вакуумной бомбы».
При применении боеприпасов повышенной мощности создаются
большие зоны разрушений и завалов. В ходе боевых действий нашли применение два способа. Первый — «ковровое бомбометание», когда бомбы
сбрасываются так, что на поверхности земли образуется сплошной ковер
разрывов. Размеры очага поражения составляют 300 гектаров. Второй —
применение «косилок маргариток», авиабомб сверхкрупного калибра,
которые, взрываясь над поверхностью земли, уничтожают все живое
в круге диаметром 130 м.
Разрушение объектов техносферы приводит к созданию зон вторичных поражений. Разрушение объектов, содержащих РВ и АХОВ, приводит к образованию обширных зон радиоактивного и химического заражения. В ходе операции «Буря в пустыне» многонациональные силы разрушили иракские склады с химическим оружием. Цель — сковать действия
иракских войск в этом районе. Цель была достигнута. Разрушение нефтя268
ПРИМЕНЕНИЕ ОБЫЧНЫХ ВИДОВ ОРУЖИЯ
ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОЧАГОВ МАССОВЫХ ПОРАЖЕНИЙ
▼
▼
▼
Зажигательное
Боеприпасы
Разрушение объектов
оружие
повышенной
техносферы
(зоны пожаров
мощности
(зоны вторичных поражений)
и разрушений)
(зоны разрушений)
▼
▼
▼
1. Применение зажи- 1. Ковровое
1. Разрушение объектов,
гательных боеприпа- бомбометание.
содержащих РВ и АХОВ.
сов.
2. «Косилки
2. Разрушение нефтяных
2. Создание
маргариток»
и газовых терминалов.
огневодных
3. Разрушение хранилищ взрывзаграждений
чатых веществ.
4. Разрушение гидротехнических
сооружений
Рис. 7.6. Применение обычных видов оружия
для создания очагов массовых поражений
Можно сделать вывод о том, что при применении нетрадиционных
видов ОМП и обычного оружия возможно возникновение очагов массовых поражений следующих типов:
– очаги массовых ослеплений;
– очаги поражения живой материи;
– очаги токсических и инфекционных поражений;
– очаги физиологических расстройств;
– очаги стихийных бедствий;
– зоны пожаров, взрывов, нефтяных и сажевых загрязнений;
– зоны радиоактивных и химических загрязнений.
Организуя защиту, начальники ГО должны предусматривать возможность действия сил в условиях возникновения тех или иных типов очагов
массовых поражений.
269
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
7.4.5. Оружие на новых физических принципах
высокоточный остронаправленный пучок заряженных или нейтральных
частиц (электронов, протонов, нейтронов и др.), разогнанных до больших скоростей. Мощный поток энергии создает на объекте механические
ударные нагрузки, интенсивное тепловое воздействие, а также инициирует коротковолновое электромагнитное (рентгеновское) излучение. Применение ускорительного оружия отличается мгновенностью и внезапностью действия, всепогодностью, мгновенностью процессов разрушения
(повреждения) и вывода объекта из строя. Боевые комплексы лазерного
и ускорительного оружия могут создаваться в вариантах наземного, морского и космического базирования. Действуя из космоса, оно создает очаги массового поражения людей, животных и растительности.
Действие радиологического оружия основано на использовании боевых радиоактивных веществ (порошков или растворов веществ, содержащих в своем составе радиоактивные изотопы). Эффект радиологического оружия проявился при применении снарядов с сердечниками из обедненного урана в ходе операции «Буря в пустыне» и войны в Югославии.
Основным источником боевых радиоактивных веществ служат отходы, образовавшиеся при работе ядерных реакторов. Следствием действия радиологического оружия на людей является развитие у них лучевой болезни, а также локальное поражение отдельных частей и органов
тела. Применение боевых радиоактивных веществ может осуществляться с помощью авиационных бомб, распылительных авиационных приборов, беспилотных самолетов, крылатых ракет и других средств.
Под оружием на новых физических принципах понимаются такие
виды оружия, в которых для поражения противника реализуются новые
или ранее не использовавшиеся физические, химические, биологические
и другие принципы действия. Те из этих видов оружия, которые приводят
к созданию очагов массового поражения, называют «нетрадиционными
видами ОМП». Нетрадиционные виды ОМП делят на 4 группы: лучевое
оружие; биохимическое оружие; несмертельное оружие; геофизическое
оружие (рис. 7.7).
▼
Лучевое оружие
▼
Лазерное.
Ускорительное.
Радиологическое
НЕТРАДИЦИОННЫЕ ВИДЫ ОМП
▼
▼
Биохимическое Оружие несмертельнооружие
го действия
▼
▼
Гормональное.
Радиочастотное.
Генное.
Акустическое.
Этническое
Иммобилизирующее
▼
Геофизическое
оружие
▼
Сейсмическое.
Климатическое.
Ионосферное
Рис. 7.7. Нетрадиционные виды ОМП
Лучевое оружие
Под лучевым оружием будем понимать совокупность устройств,
поражающее действие которых основано на использовании остронаправленных лучей электромагнитной энергии, концентрированного пучка элементарных частиц либо источников ионизирующих излучений.
К лучевому оружию относим лазерное, ускорительное и радиологическое оружие.
Лазерное оружие как оружие массового поражения применяется для
создания очагов массового ослепления.
Поражающее действие лазерного оружия достигается в результате
нагревания до высоких температур материалов объекта, их расплавления
и испарения, повреждения сверхчувствительных элементов, ослепления
людей и нанесения им термических поражений. В тумане, при выпадении
дождя и снега, а также в условиях задымленности и запыленности атмосферы поражающее действие лазерного луча существенно снижается.
Ускорительное оружие поражает пучком частиц (электронов, протонов и т. п.). Поражающим фактором ускорительного оружия является
К биохимическому оружию относят гормональное, генное и этническое оружие.
Гормональное оружие основано на применении для массового поражения живой силы гормонов. В его основе лежит использование эндогенных биорегуляторов или их структурных модификаций. В результате
развития биотехнологии стало возможно микробиологическое производство человеческих эндогенных биорегуляторов. Биорегуляторов в организме человека около 10 тысяч, они находятся в микроколичествах, пг/г
ткани (1 пикограмм = 10–12 г), и контролируют внутриклеточные процессы обмена веществ. Под их контролем находится психическое состояние, температура, давление и др. При дисбалансе биорегуляторов наступают расстройства, приводящие к потере работоспособности и даже смерти.
Генное оружие основано на использовании вирусных инфекционных нуклеиновых кислот, которые, попадая в клетки тканей человека,
270
271
Биохимическое оружие
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 7. Опасности военного времени
синтезируют вирусы и тем самым вызывают инфекционные болезни. Бурное развитие такой области биотехнологии, как генная инженерия, открыло
возможность направленно модифицировать свойства существующих микроорганизмов и даже создавать совершенно новые их виды. Используя
методы обмена генетической информацией, появилась реальная возможность
получать штаммы микроорганизмов, имеющие измененную антигенную
структуру и отличительные свойства: повышенную вирулентность, устойчивость к действиям внешних факторов и лекарственных препаратов.
Кроме того, разработанные методы микроинкапсулирования биоагентов позволяют значительно увеличить аэробиологическую стабильность
наиболее мелких частиц биологического аэрозоля и обеспечить более глубокое проникновение их в органы дыхания, а отсюда и более высокую
степень поражения. Это открывает возможность использовать в качестве
оружия инкапсулированный генетический материал — вирусные инфекционные нуклеиновые кислоты, которые, попадая в клетки тканей человека (животных), заставляют их синтезировать вирусные частицы и тем
самым вызывают инфекционное заболевание.
Этническое оружие является разновидностью биологического оружия.
Оно обладает избирательной способностью поражения отдельных этнических групп. Примером является заболевание «кокцидиозная гранулема»,
вызывающая у белых смертность лишь 5 %, а у негров — до 60 %.
Из всех типов несмертельного оружия массовые поражения вызывают радиочастотное, акустическое и иммобилизирующее оружие.
Радиочастотное оружие поражает мозг и сердце электромагнитным
излучением сверхвысокой или чрезвычайно низкой частоты.
К радиочастотному оружию относятся средства, генерирующие
электромагнитные излучения сверхвысокой или чрезвычайно низкой частот. Диапазон сверхчастот находится в пределах от 300 МГц до 30 ГГц,
а чрезвычайно низких составляет менее 100 Гц. Объектом поражения радиочастотного оружия являются люди, у которых поражаются мозг, сердце, центральная нервная система, эндокринная система, система кровообращения, а также психика. Комплексы радиочастотного оружия могут
быть наземного, воздушного и космического базирования.
Акустическое оружие поражает инфразвуковым излучением. Оно
вызывают панику или потерю сознания. Акустическое оружие представляет собой средства массового поражения, основанные на использовании
направленного излучения мощных инфразвуковых колебаний с частотой
ниже 16 Гц. Такие колебания воздействуют на центральную нервную систему и пищеварительные органы человека, вызывают головную боль,
болевые ощущения во внутренних органах, нарушают ритм дыхания.
Инфразвуковое оружие обладает также психотропным действием на человека, вызывает потерю контроля над собой, чувство страха и паники.
Для генерирования инфразвука возможно использование реактивных двигателей, снабженных резонаторами и отражателями звука, а также других
акустических генераторов.
Акустическое оружие может быть применено для вывода из строя
обслуживающего персонала объектов экономики. Доставка его планируется с помощью крылатых и баллистических ракет с последующим выбрасыванием его на парашютах, просто сбрасыванием на землю или проникновением внутрь объектов. Поражение людей при этом связано с использованием инфранизких частот. Носителями такого оружия могут быть
и космические средства.
Иммобилизирующее оружие включает вещества, при вдыхании которых человек теряет двигательную активность или засыпает. Иммобилизирующие рецептуры по своему воздействию разделяются на ирританты,
раздражающие слизистую оболочку дыхательных путей и глаз; физиканты, отключающие скелетную и гладкую мускулатуру; психотомиметики,
оказывающие психотропное воздействие. Отдельные представители указанных групп обладают высоким быстродействием (секунды, минуты)
и длительным периодом поражения (часы).
При прямом попадании ирритантов на слизистые оболочки их действие развивается за время, измеряемое секундами. Они вызывают обильное слезотечение, жжение в носоглотке, сильный кашель, чихание и загрудинные боли. При повышенных концентрациях ирританта в воздухе
возможен ожог легких и носовое кровотечение, покраснение кожи с нетерпимой болью. Поражение средней тяжести за счет воздействия ирритантов, не опасное для жизни, вызывает потерю способности человека
к активным действиям не более чем на шестьдесят минут.
Физиканты, попадая в организм различными путями, в том числе
и с вдыхаемым воздухом, вызывают обратимые физиологические и физические последствия. Для использования в качестве веществ иммобилизирующего воздействия на человека наибольший интерес представляют
наркотические анальгетики и эметики.
Анальгетики обладают обездвиживающим действием. Их применение нокаутирующе действует на человека, который спустя уже несколько
минут (инкубационный период) после контакта с веществом через вдыхаемый воздух и кровь утрачивает способность к передвижению и к дру-
272
273
Несмертельное оружие
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
гим активным действиям. В тяжелых случаях отравления люди впадают
в бессознательное состояние. Группу наркотических анальгетиков образуют производные морфина и фентанила.
Эметики — физиологически активные вещества, которые при попадании в организм разными путями вызывают скоротечную неуемную рвоту.
Геофизическое оружие
Геофизическое оружие — это совокупность различных средств, позволяющих использовать в военных целях разрушительные силы неживой природы путем искусственно вызываемых стихийных бедствий.
Возможные способы активного воздействия на геофизические процессы предусматривают создание в сейсмоопасных районах искусственных землетрясений, мощных приливных волн типа цунами на побережье
морей и океанов, ураганов, горных обвалов, снежных лавин, оползней,
селевых потоков и т. п. явлений. Действуя на процессы в нижних слоях
атмосферы, можно вызвать обильные осадки или их отсутствие.
Для воздействия на природные процессы могут использоваться химические вещества, мощные генераторы электромагнитных излучений,
тепловые генераторы и другие технические устройства.
Геофизическое оружие можно условно разделить на сейсмическое,
климатическое и ионосферное.
Сейсмическое оружие. Применение сейсмического оружия заключается в создании землетрясений, ураганов, обвалов и т. п.
Климатическое оружие. Применение климатического оружия приводит к выпадению обильных осадков, изменению температурного режима, засухе.
274
Глава 8. МИНИМИЗАЦИЯ ОПАСНОСТЕЙ
8.1. Способы минимизации опасностей
Вредные и травмирующие воздействия, генерируемые техническими системами, образуют в среде обитания опасные зоны.
Одновременно с опасными зонами в среде обитания существуют
зоны пребывания человека. В условиях производства это рабочая зона
и рабочее место.
Варьируя взаимным расположением опасных зон и зон пребывания
человека в пространстве, можно существенно влиять на решение задач по
обеспечению безопасности жизнедеятельности.
Радикальным способом обеспечения безопасности является защита
расстоянием.
Защита расстоянием — это разведение в пространстве опасных зон
и зон пребывания человека.
Защита временем — это чередование периодов нахождения в зоне
действия опасностей и периодов нахождения в безопасной зоне.
Совершенствование защитных мер не только снижает уровни опасностей, но и, как правило, сокращает размеры опасной зоны.
Примерами применения экобиозащитной техники являются использование пылеуловителей, водоочистных устройств, экранов и других
средств для изоляции зоны пребывания человека от негативных воздействий.
Применение средств индивидуальной защиты человека от опасностей предусматривает:
– постоянное ношение СИЗ повседневного использования;
– применение в чрезвычайных ситуациях СИЗ кратковременного
использования).
Наличие зоны временного пребывания реализует метод защиты временем. Разнесение зоны постоянного пребывания и источника опасности
реализует метод защиты расстоянием.
Методы обеспечения безопасности жизнедеятельности и схема их
реализации представлены на рис. 8.1 и 8.2.
Все основные способы защиты от негативного воздействия опасностей можно разделить на три вида: время, расстояние и специальные
экраны.
275
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Рабочая зона
это пространство высотой 2 м над
уровнем пола или площадки,
на которой расположено
рабочее место
Рабочее место
это зона постоянной или временной
деятельности работающего
(более 50 % рабочего времени
или более 2 ч непрерывно)
▼
Методы защиты
▼
3
▼
1
▼
2
Защита
расстоянием
Защита
временем
▼
4
Совершенствова- Применение
ние источников экобиозащитопасности
ной техники
▼
5
Применение
средств индивидуальной
защиты
Рис. 8.1. Способы минимизации опасностей
2
Источник
опасности
3
3
1
3
Зона постоянного пребывания
персонала
(Зона коллективной защиты)
Зона временного
пребывания персонала
4
Зона деятельности
Рис. 8.2. Схема реализации способов защиты:
1 — системы снижения опасности источника; 2 — экран; 3 — система средств
индивидуальной защиты; 4 — экобиозащитная техника
Рассмотрим применение этих способов на примере радиоактивного
и электромагнитного излучения.
Радиоактивное излучение
Глава 8. Минимизация опасностей
пустимых норм. Также можно вывести источник радиации в безопасную
зону или для захоронения.
Защита временем. Смысл этого метода защиты от радиации заключается в том, чтобы максимально уменьшить время пребывания вблизи источника излучения. Чем меньше времени человек находится вблизи
источника радиации, тем меньше вреда здоровью он причинит. Данный
метод защиты использовался, к примеру, при ликвидации аварии на АЭС
в Чернобыле. Ликвидаторам последствий взрыва на атомной электростанции отводилось всего несколько минут на то, чтобы сделать свою работу
в пораженной зоне и вернуться на безопасную территорию. Превышение
времени приводило к повышению уровня облучения и могло стать началом развития лучевой болезни и других последствий, которые может вызывать радиация.
Противорадиационные экраны. В некоторых ситуациях просто
необходимо осуществлять какую-либо деятельность в зоне с повышенным радиационным фоном. Примером может быть устранение последствий аварии на атомных электростанциях или работы на промышленных предприятиях, где существуют источники радиоактивного излучения. Находиться в таких зонах без использования средств индивидуальной
защиты опасно не только для здоровья, но и для жизни. Специально для
таких случаев были разработаны средства индивидуальной защиты от
радиации. Они представляют собой экраны из материалов, которые задерживают различные виды радиационного излучения, и специальную
одежду. Когда человеку делают рентгеновские снимки, используют усиливающие экраны для защиты организма от излучения. Это флуорометаллический экран и высокоскоростной флуоресцентный экран. Под действием ионизирующего излучения флуорометаллические экраны испускают голубое свечение. У экрана имеется встроенный фильтр из оксида
свинца для рассеянного излучения. А обладающий голубым излучением
флуоресцентный экран имеет чрезвычайно высокую поглощающую способность и эффективность в сочетании с вполне приемлемой различимостью деталей. Усиливающие экраны флуоресцируют эффективнее при
низкой температуре, т. е. при повышении температуры их эффективность
снижается. С увеличением энергии излучения поглощение флуоресцентных экранов уменьшается и в результате эффект усиления уменьшается.
Защита расстоянием. Если Вы обнаружили вблизи себя предмет,
являющийся источником радиации, — такой, который может представлять опасность для жизни и здоровья, необходимо удалиться от него на
расстояние, где радиационный фон и излучение находятся в пределах до-
Защита расстоянием применяется, если невозможно ослабить воздействие другими мерами, в том числе и защитой временем. Защита рас-
276
277
Электромагнитное излучение
С. В. Ефремов, С. В. Ковшов, В. В. Цаплин. Ноксология
Глава 8. Минимизация опасностей
стоянием положена в основу нормирования санитарно-защитных зон —
необходимого расстояния между источниками поля и жилыми домами,
служебными помещениями и др. Границы зон определяются расчетами
для каждого конкретного случая размещения излучающей установки
при работе ее на максимальную мощность излучения. В соответствии
с ГОСТ 12.1.026–80 зоны с опасными уровнями излучения ограждаются,
на ограждениях устанавливаются предупреждающие знаки с надписями:
«Не входить, опасно!».
Защита временем применяется, когда нет возможности снизить
интенсивность излучения в данной точке до предельно допустимого уровня. Путем обозначения, оповещения и т. п. ограничивается время нахождения людей в зоне выраженного воздействия электромагнитного поля.
В действующих нормативных документах предусмотрена зависимость
между интенсивностью потока энергии и временем облучения.
Экраны предназначены для ослабления электромагнитного поля
в направлении распространения волн. Степень ослабления зависит от конструкции экрана и параметров излучения. Существенное влияние на эффективность защиты оказывает также материал, из которого изготовлен
экран. Толщину экрана, обеспечивающую необходимое ослабление, можно
рассчитать. Однако расчетная толщина экрана обычно мала, поэтому она
выбирается из конструктивных соображений. При мощных источниках
излучения, особенно при длинных волнах, толщина экрана может быть
прин