Главная » БЖД » Лекции по » Курс лекций по безопасности жизнедеятельности

Курс лекций по безопасности жизнедеятельности

ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ БЖД

План лекции:

1.1.Актуальность вопросов безопасности жизнедеятельности.

1.2.Место БЖД в системе знаний о безопасности человека.

1.3.Цели и задачи БЖД как учебной дисциплины.

1.4.Основные понятия, термины, определения.

 

СОДЕРЖАНИЕ

1.ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ БЖД…………..

1.1. Актуальность вопросов безопасности жизнедеятельности…………………..

1.2. Место БЖД в системе знаний о безопасности человека………………………

13. Цели и задачи БЖД как учебной дисциплины…………………………………

 1.4.Основные понятия, термины и определения.……………………………………..

 2. СИСТЕМА "ЧЕЛОВЕК-СРЕДА ОБИТАНИЯ"……………………………………

2.1.Среда обитания

2.1.1.Единство окружающего мира……………………………………………………

2.1.2. Физический мир как среда обитания……………………………………………

2.1.3. Негативные факторы техносферы, их воздействие на человека, техносферу и природную среду. Критерии безопасности………………………………………….

2.2.Современные представления о человеке………….

2.2.1. Человек и среда обитания. Характерные состояния системы «человек - среда обитания»…………………………………………………………………………….

2.2.2. Виды рецепторов………………………………………………………………….

2.2.3. Психические процессы в организме, свойства и состояние личности…………

3.ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИИ ТРУДА………………………………….

3.1. Классификация основных форм деятельности человека……………………….. 

3.2.Комфортные условия жизнедеятельности в техносфере. ………………………

3.3. Работоспособность человека и ее динамика……………………………………..

3.4. Профессиональный отбор операторов технических систем……………………

4.ФАКТОРЫ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ СРЕДЫ .……………………………

4.1. Классификация факторов природно-техногенной среды………………………

4.2. Химические факторы……………………………………………………………..

4.3. Биологические факторы………………………………………………………….

4.4. Совокупное воздействие факторов среды на человека…………………………

5. ОПАСНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ…………………………….

5.1.Основные понятия анализа опасностей. Отказ, вероятность отказа…………..

5.2. Качественный и количественный анализ опасностей……………………………

5.3. Средства снижения травмоопасности и вредного воздействия технических систем………………………………………………………………………………….

5.4. Безопасность функционирования автоматизированных и роботизированных производств…………………………………………………………………………

6. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

6.1. Метеорологические условия и их нормирование в производственных помещениях………………………………………………………………………………………

6.1.1. Параметры микроклимата производственных помещений……………………

6.1.2. Теплообмен человека с окружающей средой …………………………………

6.1.3. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека………………

6.1.4. Гигиеническое нормирование параметров микроклимата. Критерии комфортности…………………………………………………………………………

6.2.. Производственный шум…………………………………………………………..

6.2.1. Физические характеристики шума………………………………………………

6.2.2. Классификация шумов……………………………………………………………

6.2.3. Нормирование шумов……………………………………………………………

6.2.4. Акустический расчет………………………………………………………………

6.2.5. Влияние шума на организм человека……………………………………………

6.3.. Производственная вибрация……………………………………………………….

6.3.1.Классификация производственных вибраций………………………………….

6.3.2. Воздействие вибрации на здоровье человека………………………………….

6.3.3. Нормирование производственных вибраций…………………………………..

6.3.4. Способы снижения производственно вибрации………………………………

6.4. Производственное освещение……………………………………………………..

6.4.1. Основные световые величины и параметры, определяющие зрительные условия работы………………………………………………………………………

6.4.2. Системы и виды производственного освещения……………………………

6.4.3. Основные требования к производственному освещению……………………...

6.4.4. Нормирование производственного освещения…………………………………

6.4.5. Электрические источники света…………………………………………………

6.4.6. Светильники…………………………………………………….…………………

6.4.7. Расчет производственного освещения. …………………………………………

6.5. Основы пожарной безопасности. ………………………………………………….

6.5.1. Общие представления о процессе горения. Виды горения……………………

6.5.2. Пожарные свойства веществ и материалов……………………………………

6.5.3.  Классификация помещений по пожаровзрывоопасности……………………

6.5.4. Огнетушащие вещества…………………………………………………………

6.6. Электромагнитные излучения…………………………………………………….

6.6.1. Источники и характеристики электромагнитных полей………………………

6.6.2. Воздействие электромагнитных полей на человека……………………………

6.6.3. Нормирование электромагнитных полей……………………………………….

6.6.4. Защита от электромагнитных излучений……………………………………….

6.6.5. Виды и физическая природа ионизирующих излучений………………………

6.6.6. Физика радиоактивности…………………………………………………………

6.6.7. Биологическое воздействие ионизирующих излучений………………………

6.6.8. Нормирование ионизирующих излучений…………………………………….

6.7. Электрический ток………………………………………………………………..

6.7.1. Действие электрического тока на организм человека…………………………

6.7.2. Факторы, влияющие на степень тяжести поражения электрическим током…

6.7.3. Классификация помещений по степени опасности поражения людей электрическим током………………………………………………………………..

6.7.4. Основные причины поражения людей электрическим током…………………

7. БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ…………………………..

7.1. Классификация и общая характеристика чрезвычайных ситуаций…………

7.1.1. Понятие и классификация  чрезвычайных ситуаций………………………….

7.1.2. Чрезвычайные ситуации  военного времени………………………

 7.1.3. Устойчивость функционирования объектов экономики в условиях ЧС………

7.2. Защита населения в чрезвычайных ситуациях……………………………………

7.2.1. Единая государственная система предупреждения и ликвидации последствий ЧС……………………………………………………………………………………..

7.2.2. Организация защиты населения в чрезвычайных ситуациях……………………

7.2.3. Ликвидация последствий ЧС…………………………………………………….

7.2.4. Прогнозирование и оценка обстановки в ЧС…………………………………..

8. СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ………………………………………………………

8.1. Механизмы обеспечения безопасности…………………………………………

8.2. Управление безопасностью жизнедеятельности……………………………….

8.3. Правовые и нормативно-технические основы  обеспечения безопасности жизнедеятельности………………………………………………………………………….

8.3.1. Нормирование в области безопасности жизнедеятельности…………………

8.4. Экономические последствия и материальные затраты на обеспечение  БЖД.…

8.5. Международное сотрудничество в области безопасности жизнедеятельности.…

ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………………………..

6

6

8

10

10

14

 

14

15

 

17

22

 

22

24

29

33

33

38

38

39

43

43

45

53

60

63

63

64

 

68

 

70

74

 

74

74

75

76

 

80

82

82

84

85

87

88

91

91

92

93

95

98

 

99

100

101

103

105

106

107

110

111

112

116

118

121

121

122

124

125

127

129

131

133

135

135

137

 

140

142

144

144

144

148

157

160

 

160

163

169

171

 

175

175

176

 

177

180

184

188

191

 

 

 

 

 

 


 

1.ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ БЖД

 

План лекции:

1.1.Актуальность вопросов безопасности жизнедеятельности.

1.2.Место БЖД в системе знаний о безопасности человека.

1.3.Цели и задачи БЖД как учебной дисциплины.

1.4.Основные понятия, термины, определения.

 

1.1.Актуальность вопросов безопасности жизнедеятельности.

Безопасность деятельности - одна из важнейших сторон практических интересов человечества с древних времен и до наших дней. Человек всег­да стремился обеспечить свою безопасность.  С развитием промышленности эта задача потребовала специальных знаний. В наше время проблемы безо­пасности еще больше обострились.

Мир, в котором мы живем,  полон опасностей. Многие достижения на­учно-технического прогресса, обеспечивающие защиту человека от стихий­ных бедствий и эпидемий,  одновременно сопровождаются появлением новых опасностей.

Так, успехи  ядерной  физики породили проблему радиационной опас­ности, с развитием химии связано усиление токсичных воздействий на че­ловека. Технические системы и производства, созданные на Земле, приве­ли к росту потенциальных опасностей для всего населения.  Энергетичес­кие возможности человека стали соизмеримы с природными. По мере разви­тия цивилизации человеческое  сообщество  вынуждено  постоянно  решать проблемы безопасности, стремясь повысить защищенность человека.

О неудовлетворительном состоянии вопросов безопасности  у  нас  в стране говорит статистика аварий, экологических катастроф, травматизма и заболеваемости среди населения.

Так, число погибших от несчастных случаев в России с 1986 по 1992 годы возросло в 1,7 раза и составило 254 тысячи человек за год.  Число инвалидов составляет  4.700.000  человек.  При этом сфера производства перестала быть самой опасной (8.032 летальных исхода в 1992  г.). Наи­большую опасность стал представлять транспорт (84.059 человек), отрав­ления (29.666 человек).  Криминализация общества дала 33.456 убийств и 45.909 самоубийств, 69.834 пропало без вести (данные за 1992 год). От­носительные показатели гибели людей от техногенных аварий в  России  в 2-3 раза  выше,  чем  в промышленно развитых странах.  Остается крайне сложной экологическая обстановка.

В настоящее время почти 70.000.000 человек дышат воздухом,  насы­щенным опасными веществами при концентрации в 5 и более раз  превышаю­щей предельно  допустимую.  В  2003 году в 84 городах России отмечался уровень загрязненности воздуха в 10 и более раз  превышающий  санитарно-гигиенические нормы. От 20 до 30 % общих заболеваний населения про­мышленных центров обусловлено именно этими причинами.

Около трети всех проб воды из российских водоемов не отвечают са­нитарным требованиям для питьевого водоснабжения по  своим  химическим показателям и почти четверть - по бактериологическим.

15 %  территории России признаются зонами с кризисной экологичес­кой обстановкой.  Продолжительность жизни сокращается (57 лет для муж­чин), смертность превысила рождаемость, ожидается повсеместное продол­жение снижения уровня здоровья населения.

Происходящие в стране политические и социально-экономические про­цессы осложняют обстановку. Декларации в области прав человека не учи­тывают, что первейшее из прав человека цивилизованного общества -  это право на жизнь с допустимым уровнем безопасности.

В чем причины неудовлетворительного состояния  вопросов  безопас­ности у нас в стране ?

Можно выдвинуть целый комплекс причин экономического,  правового, научно-образовательного и организационного характера, влияющих на сос­тояние вопросов безопасности :

1. в  стране не созданы экономически побуждающие мотивы для того, чтобы заниматься вопросами безопасности,  будь то в сфере производства или в области охраны окружающей среды.  Стоимость жизни и здоровья че­ловека экономически не оценены (нет стоимостного эквивалента), а, сле­довательно, отрасль крайне нерентабельна, и капитальные вложения, нап­равленные на решение вопросов безопасности,  экономически  нецелесооб­разны ;

2. несовершенна юридическая и правовая базы безопасности. Вследс­твие этого ни проектировщик, ни работодатель не обременены ответствен­ностью в области безопасности. В законодательстве нет четких критериев ответственности (материальной,  уголовной) за нарушение требований бе­зопасности;

3. низкий  уровень  решения организационных вопросов безопасности (подбор и расстановка кадров,  их аттестация,  контроль за выполнением принятых решений и соблюдением технических и правовых норм экологичес­кой и производственной безопасности);

4. необразованность и некомпетентность в вопросах безопасности, а также низкая экологическая культура как руководителей всех рангов, ра­ботодателей, так и населения в целом.

Это основные причины неудовлетворительного состояния  безопаснос­ти. В умонастроениях специалистов в области безопасности независимо от их интеллектуального уровня,  социального или должностного  положения, рода занятий  и  возраста продолжает доминировать житейско-философское пренебрежение к феномену опасности. Теория безопасности часто подменя­ется соображениями так называемого "здравого смысла". Первопричина та­кого положения двояка. Она заключается в отсутствии досконально разра­ботанной научной концепции и теоретических основ, а также системы неп­рерывного образования в области безопасности.

К сожалению в нашей стране нет ни одного научного учреждения, за­нимающегося разработкой теории безопасности, а ведь именно теоретичес­кие положения  являются  начальным  этапом в становлении любой научной дисциплины и, в частности, "Безопасности жизнедеятельности".

 

1.2. Место БЖД в системе знаний о безопасности человека

БЖД как научная и учебная дисциплина находится на стадии  станов­ления. Отрабатываются ее концептуальные положения,  структура и содер­жание. На наш взгляд наиболее рационален подход, который в рамках еди­ного курса  на основе общих концептуальных теоретических положений бе­зопасности деятельности человека объединяет знания в  области  "Охраны труда", "Охраны окружающей среды" и "Гражданской обороны",  т.  е.  на основе общих научно-методических подходов, рассматривает вопросы безо­пасности в различных ситуативных условиях.

Аргументами в пользу введения единого курса является следующее :

- единым остается объект исследования - здоровье человека, являющееся основным богатством общества,  которому безразлично в результате  чего потеряно здоровье :  на производстве, вследствие экологических катаст­роф или в результате их совокупного воздействия;

- в  основе курса БЖД лежат общие понятия опасных и вредных факторов, имеющих единую классификацию и природу воздействия на человека во всех сферах его деятельности;

- единый курс имеет большие методические возможности для  проблемного подхода к обучению, позволяет поднять научность и престижность предме­та, дает более глубокие мировоззренческие понятия.

БЖД является  интегральной  учебной  дисциплиной,  опирающейся на знания в области экологии, физики, химии, математики, ряда технических дисциплин (теория  машин и механизмов,  теория прочности и надежности, технология производств),  физиологии и психологии человека, токсиколо­гии и гигиены, социологии и экономики.

Структура курса БЖД может быть различной,  однако с учетом прием­лемости накопленного опыта преподавания в ВУЗе дисциплин,  связанных с безопасностью человека,  целесообразно представить ее в  виде  четырех основных блоков (разделов):

1) теоретические основы и методология безопасности деятельности чело­века ;

2) производственная (технологическая) безопасность;

3) экологическая безопасность;

4) безопасность в чрезвычайных ситуациях.

Учитывая, что некоторые факторы воздействия на человека со сторо­ны среды обитания могут проявляться в различных сферах,  целесообразно рассматривать их в тех разделах,  для которых они наиболее характерны. Так, например, ионизирующие излучения  и шум будут рассмотрены в  разделе "Технологичес­кая безопасность",  хотя оба из указанных факторов определяют и эколо­гическую безопасность. 

1.3. Цели и задачи БЖД как учебной дисциплины

Основная цель курса "Безопасность жизнедеятельности" -  вооружить выпускника ВУЗа теоретическими знаниями и практическими навыками в об­ласти безопасности во всех сферах его деятельности,  рассматривая  при этом  полученное образование как элемент общетехнической культуры спе­циалиста и базис технологий достижения социально обоснованного  уровня безопасности.

Достижение поставленной цели в процессе  обучения  базируется  на решении следующего ряда задач :

- разрушение сформировавшегося в  обществе  стереотипа  философско-пренебрежительного отношения к вопросам безопасности ;

- формирование приоритетов здоровья и приемлемого уровня безопас­ности  человека перед всеми другими мнимыми ценностями жизненного бла­гополучия ;

- освоение  методик идентификации опасностей на основе системного анализа процессов взаимодействия в системах " Человек - Машина - Окру­жающая  среда  " с учетом психо-физиологических особенностей жизнедея­тельности ;

- формирование  обоснованных подходов к проектированию новой тех­ники и технологических процессов,  а также к  принятию  управленческих решений с учетом современных требований экологии и безопасности;

- овладение методологией прогнозирования и принятия грамотных ре­шений в условиях чрезвычайных ситуаций.

 

1.4.Основные понятия, термины, определения

 

В любой  научной и учебной дисциплине существенное значение имеет терминологический аппарат.  БЖД оперирует рядом таких понятий. Опреде­лим основные из них.

Безопасность жизнедеятельности - это область  знаний,  в  которой изучаются опасности, угрожающие человеку, закономерности их проявления и способы защиты от них. В определении существенны три момента : опас­ность, человек, защита.

Опасность - центральное понятие БЖД, под которым понимаются явле­ния и процессы,  способные в определенных условиях наносить ущерб здо­ровью человека непосредственно или косвенно.

Опасность -  это следствие воздействия на человека некоторых факторов обитания. При несоответствии этих факторов характеристикам чело века как  биологического объекта возникает феномен опасности.  При детальной декомпозиции деятельного процесса можно выделить два вида неблагоприятных факторов воздействия среды обитания на человека.

Вредный фактор - такое воздействие на человека, которое в опреде ленных условиях  приводит к постепенному ухудшению состояния здоровья заболеванию или снижению работоспособности.

Опасный фактор - воздействие на человека,  которое в определенны условиях приводит к травме или другому внезапно резкому ухудшению здо ровья.

Приведенные определения опасных и  вредных  факторов  справедливы для их проявления в процессе любой деятельности человека (в производственной, бытовой и природной среде).

Указанные факторы при их классификации (ГОСТ 12.0.003-74) не подразделяются на опасные и вредные.  Это в какой-то степени справедливо т. к. вредный фактор при своем количественном возрастании может перейти в опасный (например, шум). Необходимо подчеркнуть, что вредный фактор всегда оценивается с количественной стороны и может быть постоянно действующим в течение какого-то времени.  Опасный же фактор чаще всего носит вероятностный характер возникновения (проявления).

Опасные и вредные факторы особо высокой интенсивности в  условия чрезвычайной ситуации (авария, катастрофа и т.д.) часто называют поражающими факторами.

Факторы характеризуются  потенциалом (уровнем), качеством, временем существования или воздействия на человека, вероятностью проявлени размером зоны действия.

Потенциалом определяется  количественная сторона фактора (уровен шума, концентрация вредных веществ,  напряжение электрического тока  и т.д.).

Качество отражает специфические особенности фактора,  влияющие на организм человека (частотный состав шума,  дисперсность пыли, род тока и т. д. ) .

Пространство, в котором постоянно действует или периодически возникают опасные и вредные  факторы,  принято  называть  опасной  зоной

Опасные зоны по пространственным характеристикам могут быть локальными и развернутыми, а по времени - постоянными и временными.

Материальные объекты,  являющиеся  носителями  опасных  и вредных факторов, называются источниками опасности.

Деятельность -  форма  активного отношения человека к окружающему миру. Всякая деятельность включает цель,  средство,  результат  и  сам процесс деятельности.

Безопасность - состояние деятельности, при котором с определенной вероятностью исключено проявление опасности.

Риск - количественная оценка опасности,  определяется как частота или вероятность возникновения неблагоприятного с точки зрения безопасности события.

Например, риск гибели человека на производстве у нас в стране :

 

 (Россия),

 

здесь : n - число летальных исходов за год;

N - общее число работающих.

 

 

Индивидуальный риск  фатального исхода в год,  обусловленный раз личными причинами (данные США) :

 

автотранспорт                                - 3*10-4

падение                                - 9*10-5

пожар и ожог                                  - 4*10-5

станочное оборудование               - 1*10-5

огнестрельное оружие                   - 1*10-5

воздушный транспорт                  - 9*10-6

железнодорожный транспорт    - 4*10-6

электрический ток                         - 6*10-6

молния                                             - 5*10-7

ядерная энергия                             - 2*10-10

 

Общий риск США 6*10-4

Россия 1.7*10-3

 

Приемлемый риск = 1*10-6 , хотя это понятие субъективно. Сравните добровольный риск при пользовании автотранспортом (=3*10-4) и при использовании энергии атомных электростанций (=2*10-10).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.СИСТЕМА "ЧЕЛОВЕК-СРЕДА ОБИТАНИЯ"

2.1. СРЕДА ОБИТАНИЯ

План лекции:

2.1.1.Единство окружающего мира.

2.1.2. Физический мир как среда обитания. Негативные воздействия окружающей среды на человека.

2.1.3.Негативные факторы техносферы, их воздействие на человека, техносферу и природную среду. Критерии безопасности.

 

 

2.1.1.Единство окружающего мира.

Современная наука не отрицает тот факт, что в окружающем мире ничто не покоится, все движется, все вибрирует. "Мир вибрирует вокруг нас... Все в мире есть вибрация", - утверждал первоучитель современного человечества Гермес Трисмегист.

На доступном уровне восприятия человек интерпретирует эти вибрации как окружающие предметы, звук, тепло, свет, запах. Не все вибрации доступны органам чувств: о существовании некоторых из них человек узнает лишь благодаря чувствительным приборам, другие вообще пока не доступны для его сознания. Восприятие вибраций зависит от их частоты и чувствительности субъекта восприятия. Следует понимать, что известные формы проявления окружающего мира и его восприятия справедливы только с точки зрения человека Земли - в данной точке Вселенной с характерным для нее масштабом времени.

В этой конкретной точке Вселенной человек путем осязания воспринимает материальные объекты,

с помощью органов слуха - акустические колебания в диапазоне 16-20 000 Гц,

ниже этой границы находится пространство инфразвука, выше - ультразвука.

За пределами акустических колебаний начинается царство электромагнитных излучений:

колебания частотой до 1012 Гц- это царство радиоволн;

колеба­ния частотой от 1012 до 4 1014 - инфракрасное излучение, субъективно вос­принимаемое человеком как тепло;

колебания частотой от 4-1014  до 7,5-1014  Гц воспринимаются органами зрения человека как видимый свет,

далее на шкале частот следуют ультрафиолетовые лучи;

колебания часто­той около 1017 Гц делают мир для человека полным запахов,

за ними - цар­ство рентгеновского излучения (1018 - 1019 Гц);

вибрации частотой около 1020 Гц дают вещам вкус,

выше частоты 1021 Гц - мир гамма- излучений,

а далее - недоступные пока современной науке вибрации чувств, эмоций, же­ланий, мира мыслеобразов, мира идей.

 

2.1.2.Физический мир как среда обитания.

Физический мир или "среда обитания" можно рассматривать в разных аспектах. С точки зрения безопасности жиз­недеятельности целесообразно выделить его естественно-природную и ан­тропогенную (сформировавшуюся в результате деятельности человека) со­ставляющие.

Естественно-природная среда может характеризоваться нормальными условиями обитания, экстремальными условиям (высокогорья, зоны Арктики и Ан­тарктики, глубины океана и т.п.), а в ряде случаев может содержать чрез­вычайно опасные для человека и всего живого ситуации в виде землетрясе­ний, извержений вулканов и других стихийных бедствий.

Элементами ан­тропогенной среды, являются, прежде всего, техносфера (материальная среда, созданная челове­ком для удовлетворения своих потребностей), а также ее порождения - ур­банизированные территории и зоны экологического неблагополучия. Часто эти элементы бывают совмещены.

Естественно-природная среда характеризуется комплексом биоти­ческих и абиотических факторов.

Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организ­мы. Это:

-  климатические (атмосферные) факторы,

-  факторы водной среды,

-         эдафические (почвенные) факторы,

-         топографические (рельефные).


Рис. 2.1  Классификация абиотических факторов

 

Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга. Раньше к биотическим факторам относили и воз­действие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделя­ют особую категорию факторов, порождаемых человеком, - антропогенные. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого со­общества, которые приводят к изменению природной среды. Изучением абиотических и биотических факторов занимается наука экология.

В естественно-природных условиях человек исторически расселялся на территориях, где абиотические факторы не выходят за пределы его био­логических возможностей.

При попадании в зоны с экстремальными условиями человек должен быть подготовлен к защите от вредных и опасных факторов. Так, например, при подъеме высоко в горы, организм человека подвергается переохлажде­нию, интенсивному воздействию солнечного излучения, испытывает не­хватку кислорода, сталкивается с опасностью травмирования вследствие па­дения, камнепадов, схода лавин, то есть подвергается высокой степени рис­ка. Опасные ситуации, но с другими доминирующими факторами, возника­ют при глубоководном погружении, переходе через пустыни, зимовках в Антарктике и т.д. Во всех случаях пребывания в экстремальных условиях нужны знания о физической природе явлений, параметрах, и диапазонах их проявления, мерах безопасности, а также специальная физическая и психо­логическая подготовка. Пренебрежение этими очевидными требованиями, как правило, приводит к неблагоприятному исходу для самого человека, а также подвергает опасности жизнь других людей (спасателей, инструкто­ров, коллег и т.п.).

Стихийные процессы земного и околоземного происхождения порож­дают такие опасные природные явления, как землетрясения, засухи, извер­жения вулканов, ураганы, цунами, торнадо, наводнения, град, снегопады, оползни, снежные лавины, сели. Однако временные, а часто и пространст­венные координаты этих явлений трудно предсказуемы. Ущерб, наносимый мировой экономике стихийными процессами (бедствиями), ежегодно со­ставляет ~ 30 млрд долларов США, а число погибших достигает 250 тысяч человек. Стихийные явления следует учитывать при проектировании и строительстве объектов различного назначения.

Одним из опосредованных проявлений воздействия естественной при­родной среды на процессы, протекающие на Земле, является изменение сол­нечной активности. Научно доказана связь между вспышками на Солнце и обострением хронических болезней, повышением смертности от различных заболеваний, природными, техногенными катастрофами и социальными по­трясениями.

2.1.3.Негативные факторы техносферы, их воздействие на человека, техносферу и природную среду. Критерии безопасности.

 

Техносфера - это часть биосферы, преобразованная человеком с помо­щью прямого или косвенного воздействия технических средств, в целях наи­лучшего соответствия индивидуальным и социально-экономическим по­требностям.

Современное общество живёт в мире технических объектов, систем и сооружений. Современную техносферу образуют миллионы дамб, мостов, туннелей, буровых вышек, морских платформ, кранов, подъёмников, кот­лов, цистерн, резервуаров, сотни тысяч километров водопроводных трубо­проводов, промысловых, технологических, магистральных нефте- , газо-, продуктопроводов, системы коммуникаций, инфраструктура и т.п. Города, пустыни, таёжные просторы, воздушные, водные, наземные т подземные пространства во всё возрастающих масштабах насыщаются объектами тех­носферы. Техносфера стала составной и определяющей частью среды оби­тания человека, которую сегодня правильнее именовать природно-техногенной средой. Одним из основных элементов техносферы является производственная среда.

От состояния, бесперебойной работы объектов, сооружений и систем техносферы зависят уровень, качество жизни и здоровье людей, состояние окружающей среды, экономическое благополучие предприятий и произ­водств, стабильное развитие городов, регионов, стран и цивилизации в це­лом. Повреждение или разрушение моста в большом городе, разрушение трубы теплосети или водопровода, отключение электроэнергии, нарушение связи дезорганизуют жизнеобеспечение тысяч людей и работу предпри­ятий. Разрыв магистрального газо-, нефтепровода вызывает экологическую катастрофу и наносит экономический урон странам и регионам.

Со второй половины XX века, особенно в последние два его десятиле­тия, резко увеличился риск негативного воздействия техносферы на здоро­вье людей и природную среду. Возросли число, масштабы, разнообразие аварий и катастроф, что является следствием, с одной стороны, старения техносферы, с другой, — наращиванием ее мощностей и использованием все более разрушительных физических процессов. Возможности обеспечения безопасности людей и природы отстают от роста уровня индустриального риска. В целом сегодня человечество не в состоянии эффективно управлять растущей и стареющей техносферой. Кризис усугубляется тем, что техно­сфера чрезвычайно затратна, экономически разорительна. Во всём мире ежегодно на развитие, поддержание и обновление техносферы расходуется порядка 3 триллионов $.

Современная техногенная цивилизация стартовала примерно 300 лет назад в Европе, а затем начала активно распространяться по всему миру. Несмотря на бесспорные успехи научно-технического прогресса, она приве­ла человечество к целому ряду катастрофических глобальных кризисов: разрушению природной среды, полярности мира, геополитическому переде­лу и наличию для этого силы оружия и т.п.

Урбанизация - это процесс повы­шения роли городов в развитии общества. Предпосылками урбанизации яв­ляются рост индустрии, развитие культурных и политических функций го­родов.

Изначально урбанизация имеет целью формирование оптимальных условий жизни населения. В городах создаются комфортные для жизнедея­тельности условия, которые не всегда осуществимы в сельских населенных пунктах: центральное водоснабжение, отопление, благоустроенные жилища, расширенная сфера услуг в области культуры и быта, значительно более вы­сокий уровень медицинского обслуживания, широкие возможности трудоустройства, разностороннего образования и т.д. Вместе с тем, урбанизация наносит непоправимый ущерб человечеству, разрывая веками складывающиеся его связи с природой. Крупный город - это система "дефицитов" воздуха, воды, тишины, природы, красоты; это концентрация пороков цивилизации - наркомании, преступности, терроризма и т.п.

В крупных городах переплелись как положительные, так и отрица­тельные стороны научно-технического прогресса и индустриализации. Фак­тически создана новая экологическая система с высокой концентрацией ан­тропогенных факторов. Одни из них, такие как загрязнение атмосферною воздуха, высокий уровень шума, электромагнитный смог, являются непосредственным продуктом цивилизации, другие, такие как сосредоточение предприятий на ограниченной территории, высокая плотность населения, миграционные процессы и т.д., - следствие урбанизации как формы расселе­ния. В крупных городах наиболее сильно изменяется естественная среда обитания, ритмы жизни, психоэмоциональная обстановка труда и быта, на­рушается климат. Из социальных факторов наибольшее значение имеют вы­сокая плотность населения, насыщенность контактами, избыточность инди­видуальной информации. Указанные факторы вызывают перенапряжение нервной системы, эмоциональный стресс. Этому же часто способствует ха­рактер труда человека в городе, который связан с повышенной эмоциональ­ной нагрузкой. Кроме того, несмотря на возрастание темпов, образ жизни в целом для горожан становится менее подвижным, население городов около 80% времени проводит внутри жилых и производственных помещений, на­блюдается рост гиподинамии.

Для питания современного городского населения характерно повыше­ние калорийности пищи, увеличение в рационе жиров и углеводов, умень­шение потребления растительной пищи и молока. Одновременно сокраща­ется доля продуктов нерафинированных или не имеющих химических доба­вок.

Все указанные отклонения городской среды от естественно-природной и образ жизни горожанина оказывают неблагоприятное совокупное воздей­ствие на физическое и психическое здоровье человека, на его безопасность.

Но тенденция к урбанизации на границе II и III тысячелетий неумоли­ма. Еще немногим более столетия назад всего 5 % населения земного шара проживали в городах, причем 2 % - в крупных городах с населением свыше 100 тысяч жителей. Сегодня почти каждый третий человек планеты - горо­жанин. Городское население в последнее время растет вдвое более высоки­ми темпами, чем население Земли в целом.

При нынешних темпах рождаемости в первом десятилетии третьего тысячелетия из прогнозируемой общей численности 7,7 млрд человек 5,5 млрд будут жить в городах. Идет формирование урбанистического мира. Некоторые городские агломерации (скопление городов вокруг крупного го­рода - центра) давно приобрели гипертрофированные размеры - стали мега­полисами (от "megas" - большой u"polis" - город) - гигантскими скоплениями агломераций и городов, слившихся друг с другом. Так назвал известный географ Жан Готман полосовидные скопления 40 соседних агломераций вдоль транспортных магистралей в северной части Атлантического побе­режья США. Крупнейший американский мегаполис состоит из переходя­щих друг в друга агломераций Бостона, Нью-Йорка, Филадельфия, Балтимора, Вашингтона (отсюда его более позднее название Босвам) и некоторых других, общей площадью 170 тыс. км2. Население этой "главной улицы" страны насчитывает около 50 млн человек, здесь производят примерно 1/4 промышленной продукции США. Самый большой на Земле по численности населения мегалополис Токайдо (около 70 млн человек) сложился на Тихо­океанском побережье Японии (Токио-Осака). В нем сосредоточено почти 60 % населения этой страны и 2/3 ее промышленного производства.

В Российской Федерации в городах и поселках городского типа про­живает почти 75 % всего населения (в Аргентине 83 %, Уругвае - 82 %, Австралии - 75 %, США - 80 % , Японии - 76 %, Германии - 90 %, Швеции - 83 %). Более 60 % городского населения РФ сконцентрировано в 30 круп­нейших агломерациях, которые занимают всего 6 % обжитой (заселенной) территории.

Зоны экологического неблагополучия являются прямым результа­том несообразной законам природы деятельности человека. Такими зона­ми становятся территории земного шара с испорченной с точки зрения нор­мальной жизнедеятельности природной средой за счет неразумных, эколо­гически безграмотных действий человека. Их возникновение связано либо с чрезмерным загрязнением среды (например, радиоактивное загрязнение территории вследствие выброса на Чернобыльской АЭС, "мертвые" озера Европы вследствие выпадения кислотных осадков), либо с нерациональным природопользованием (например, озеро Арал и зона Приаралья).

В Законе «Об охране окружающей природной среды в РФ» экологически неблагополучные территории подразделяются на зоны чрезвычайных экологических ситуаций и зоны экологического бедствия.

Зонами чрезвычайной экологической ситуации объявляются участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окру­жающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию экологических систем, генетических фондов растений и животных.

Зонами экологического бедствия объявляются участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной и иной деятельности произошли  глубокие необратимые изменения  окру­жающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, природного равновесия, разрушение естественных экологических систем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЧЕЛОВЕКЕ

План лекции:

2.2.1.Человек и среда обитания. Характерные состояния системы "человек-среда обитания"

2.2.2.Виды рецепторов.

2.2.3.Психические процессы в организме, свойства и состояние личности.

 

2.2.1. Человек и среда обитания. Характерные состояния системы "человек-среда обитания"

Одним из основных условий безопасности является адекватное восприятие человеком действительности.

Человек осуществляет непосредствен­ную связь с окружающей средой при помощи органов чувств - осязания, слуха, зрения, запаха, вкуса. Это сложные сенсорные системы, включающие воспринимающие чувствительные элементы (рецепторы или анализаторы), проводящие нервные пути и отделы головного мозга, где сигналы преобра­зуются в ощущения.

Современный человек имеет следующие анализаторы:

- зрительный анализатор, обеспечивающий восприятие световых раз­дражении с помощью светочувствительных клеток, палочек и колбочек, расположенных в сетчатке глаза;

-  слуховой анализатор, обеспечивающий восприятие звуковых колеба­ний с помощью чувствительных окончаний слухового нерва;

- двигательный анализатор, обеспечивающий восприятие сокращения и расслабления мышц с помощью механорецепторов в тканях тела;

- вестибулярный анализатор, обеспечивающий информацию о положе­нии тела в пространстве с помощью механорецепторов полости внутреннего уха;

- болевая чувствительность, обеспечивающая восприятие различных раздражителей большой силы с помощью свободных окончаний болевых нервных волокон в коже и внутренних органах;

- температурная чувствительность, обеспечивающая восприятие диф­ференциального изменения температуры кожи и слизистых оболочек с по­мощью холодовых и тепловых рецепторов;

- тактильная чувствительность (прикосновение, давление, вибрация), обеспечиваемая рецепторами в кожных покровах и слизистых оболочках;

- обонятельный анализатор, обеспечивающий восприятие запахов с помощью обонятельных клеток, расположенных в желтом эпителии носовой раковины;

- вкусовой анализатор, - обеспечивающий восприятие кислого, солено­го, сладкого, горького с помощью хеморецепторов - вкусовых луковиц, рас­положенных на языке, в слизистой оболочке неба, гортани, глотки, минда­лин.

Основной характеристикой анализатора является его чувствитель­ность. Не всякая интенсивность раздражителя, воздействующего на анали­затор, вызывает ощущение. Интервал от минимальной до максимальной адекватно воспринимаемой величины определяет диапазон чувствительно­сти анализатора. Величины порогов не являются стабильными. Они зависят от многих факторов, зачастую трудно учитываемых.

Опытами установлено, что величина ощущений изменяется медлен­нее, чем сила раздражителя. Этот эмпирический психофизиологический за­кон Вебера - Фехнера выражается зависимостью:

E=K*lg(I)+C,

где Е - интенсивность ощущений; I - интенсивность раздражителя; К и С -константы.

Время, проходящее от начала воздействия раздражителя до появления ощущений, называют латентным периодом.

Основными функциями анализаторов являются:

1) информация о внешней и внутренней среде человека;

2) координация двигательной деятельности;

3) предупреждение организма об опасности.

Человек имеет анализаторы по отношению не ко всем факторам окру­жающей среды. Ионизирующие излучения, колебания радиочастотного диа­пазона, электрический ток и ряд других факторов человек не фиксирует ка­кими-либо органами чувств, он лишь осознает последствия их воздействия по косвенным признакам. Потребность расширения диапазона восприятия окружающего мира привела человечество к разработке, созданию и исполь­зованию различных приборов и устройств, которые являются своего рода продолжением сенсорного аппарата человека.

Для представления об объективных возможностях человека в среде обитания ниже дана краткая характеристика основных анализаторов.

 

 

2.2.2. Виды рецепторов

Зрительный анализатор. Органы зрения человека являются наибо­лее информативным каналом и обеспечивают человеку от 80 до 90 % ин­формации об окружающем мире. К недостаткам зрительного канала можно отнести ограниченность его поля зрения. Бинокулярное зрение человека ох­ватывает в горизонтальном направлении 120... 160°, по вертикали вверх 55...60°, вниз - 65...70°. Зона оптимальной видимости ограничена полем по горизонтали 65°, вверх - 25°, вниз - 35°. Ошибка оценки абсолютной удаленности на расстоянии до 30 м равна в среднем 12 % общего расстояния (для сравнения, дельфин на этом же расстоянии фиксирует смещение цилиндров на 1 мм).

Зрительный анализатор человека обладает спектральной чувствитель­ностью, которая характеризуется относительной видностью монохроматического излучения.  У современного человека наилучшая видность приходится на жел­то-зеленую составляющую спектра.

                                    

Рис. 3.1. Спектральная чувствительность глаза

 

Зрительной системе человека свойственно саморегулирование в зави­симости от условий зрительного анализа.

Аккомодация - обеспечение четкого изображения предметов разной удаленности за счет изменения кривизны хрусталика глаза.

Адап­тация - прямая и обратная реакция на освещенность за счет сужения и расширения зрачка. Время темновой адаптации - привыкание к малой осве­щенности - составляет 40-50 секунд, на световую адаптацию затрачивается 8-10 секунд.

Слуховой анализатор в наибольшей степени дополняет информа­цию, полученную с помощью зрительного анализатора, так как обладает "круговым обзором". Основные параметры звуковых сигналов - уровень звукового давления и частота субъективно в слуховом ощущении воспри­нимаются как громкость и высота. По частоте область слуховых ощущений среднестатистического человека лежит в пределах от 16 до 20 000 Гц. Величина порога слышимости зависит от частоты звука. Верхней границей является порог болевого ощущения, который в меньшей степени зависит от частоты и лежит в пределах 120 –140 дБА.

                f,Гц

           20           100               1000               10000    

Рис.3.2. Слуховое восприятие человека

Тактильная и вибрационная чувствительность (осязание). Так­тильная чувствительность проявляется при действии на кожную по­верхность различных механических стимулов (прикосновение, давление). Минимальный абсолютный порог тактильной чувствительности свойстве­нен кончикам пальцев и составляет 3 г/мм. Характерной особенностью так­тильного анализатора является быстрое развитие адаптации, то есть исчез­новение чувства прикосновения или давления. Время адаптации для различ­ных участков тела в зависимости от силы раздражителя лежит в пределах от 2 до 20 с. Диапазон ощущений вибрации человеком лежит в пределах от 1 до 1 000 Гц. При низких частотах (до 60 Гц) вибрация охватывает весь ор­ганизм независимо от расположения источника, воспринимается как общая, почти не деформируется и передается на туловище и голову человека. При воздействии высокочастотной вибрации зона ее распространения локальна и ограничивается местом контакта (кисть руки, стопа).

Болевая чувствительность обеспечивается за счет свободных нерв­ных окончаний в эпительном слое кожи. Биологический сигнал боли, явля­ясь сигналом опасности, мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием боли перестраивается работа всех систем организма и повы­шается его реактивность. Порог болевой чувствительности различен для разных участков тела (20 г/мм для кожи живота и 300 г/мм для кончиков пальцев). Латентный период составляет 0,37 с. В области болевых ощуще­ний основной психофизиологический закон не действует, а наблюдается ли­нейная зависимость между ощущением и раздражением.

Температурная чувствительность свойственна организмам с по­стоянной температурой тела. Температура кожи несколько ниже температу­ры тела и дли различных ее участков и колеблется в пределах от 27 до 35 °С. В коже имеется два вида терморецепторов: одни реагируют только на холод, другие - только на тепло. Человек более восприимчив к холоду, т.к. у него имеется 30 тыс. тепловых и 250 тыс. холодовых рецепторов. Больше всего холодовых рецепторов на лице и губах. Латентный период составляет порядка 0,25 с. Аб­солютный порог температурной чувствительности для тепловых рецепторов - 0,2 °С, для холодовых - 0,4 °С.

Обонянием называется вид чувствительности, направленный на вос­приятие пахучих веществ с помощью обонятельного анализатора (в слизи­стой оболочке носа содержится 10 млн рецепторных клеток). Общей клас­сификации обонятельных ощущений в настоящее время нет. Обо­нятельные раздражители вызывают различные рефлекторные эффекты: из­менение частоты дыхания, кровяного давления, частоты пульса и т.п. Для многих веществ определен порог восприятия (обоняния), то есть минималь­ная концентрация вещества, способная вызывать реакцию органа обоняния, позволяющую узнать (выделить)  вещество. Величина этого порога со­ставляет 10 мг/м3 и  выше (для сравнения, у некоторых насекомых пороговой является концентрация вещества 10"12 мг/м3).

В восприятии вкуса, осуществляемого хеморецепторами, распростра­нена четырехкомпонентная теория, согласно которой выделяют элементар­ные ощущения сладкого (кончик языка), горького (задняя стенка), кислого (задний край) и соленого (передний край). Все остальные вку­совые ощущения представляют их комбинации. Абсолютные пороги вкусо­вого анализатора, выраженные в величинах концентраций раствора, при­мерно в 100 000 раз выше, чем обоняния. Различительная чувствительность вкусового анализатора довольно груба, в среднем она составляет 20 %. Под влиянием практической деятельности и специальных знаний чувствитель­ность вкусового и обонятельного анализаторов может развиваться.

На данном этапе эволюции человека принята следующая величина аб­солютных порогов ощущений при едва заметном воздействии:

зрение - способность воспринимать ясной темной ночью пламя свечи на расстоянии до 5 км от глаза;

слух - способность различать тиканье руч­ных часов в полной тишине на расстоянии 6 метров;

вкус - способность ощущать присутствие одной чайной ложки сахара в 8 литрах воды;

обоня­ние - способность ощущать наличие запаха духов при их одной капле в по­мещении из 6 комнат;

осязание - способность ощущать движение воздуха, производимое падением крыла мухи на поверхность кожи с высоты около 1 см.

Перечисленные анализаторы функционируют в сложном взаимодейст­вии.

Некоторые из них входят в состав систем, обеспечивающих безопас­ность человека. Например, веки несут функцию защиты глазного яблока, предохраняя орган зрения от чрезмерного светового потока и механического повреждения, способствуют увлажнению его поверхности и удалению со слезой инородных тел.

Уши при чрезмерно громких звуках обеспечивают защитную реакцию благодаря тому, что две самые маленькие мышцы сред­него уха резко сокращаются и три самых маленьких косточки (молоточек, наковальня и стремечко) перестают колебаться, наступает блокировка и сис­тема косточек не пропускает во внутреннее ухо чрезмерно сильных звуко­вых колебаний.

К группе защитных реакций относится чихание. Оно пред­ставляет собой форсированный выдох через нос, а при кашле - форсирован­ный выдох через рот. Благодаря высокой скорости воздушная струя уносит из полости носа попавшие туда инородные тела и раздражающие агенты.

Слезотечение возникает при попадании раздражающих веществ на слизи­стую оболочку верхних дыхательных путей: носа, носоглотки, трахеи и бронхов. Слеза выделяется не только наружу, но и попадает в полость носа, смывая тем самым раздражающее вещество.

Боль возникает при нарушении нормального течения физиологи­ческих процессов в организме вследствие воздействия вредных и опасных факторов.

Организм человека является сложной открытой термодинамической системой, находящейся в постоянном взаимодействии с окружающей сре­дой путем обмена веществом, энергией и информацией. В ходе эволюции у человека сформировалась внутренняя среда организма, характеризующаяся постоянством ряда ключевых параметров - температуры тела, содержанием ионов водорода в крови рН, состава крови,  давления и т.д. Отклонение от установившихся значений этих параметров  свидетельствует о заболевании организма. Для нормально­го существования организма необходимо, чтобы параметры его внутренней среды сохраняли свое динамическое постоянство - гомеостаз - в пределах тех колебаний внешних воздействий, к которым эволюционно адаптирован организм.  Гомеостаз -  сохранение динамиче­ского постоянства внутренней среды и жизненно важных функций организ­ма, а также действие сложной совокупности регуляторных систем, обеспе­чивающих это постоянство в изменяющихся внешних условиях. С гомеоста­зом тесно связано понятие метаболизма.

Метаболизм - это совокупность реакций обмена веществ, заключающихся в потреблении, переработке и получении продук­тов, необходимых для жизнедеятельности организма. Направленность метаболизма определяется гомеостазом.

Человек, для того чтобы выжить во все более быстро изменяющихся условиях окружающей его среды, должен уметь приспосабливаться к этим изменениям. Природа наделила его такими возможностями: все представи­тели вида Homo sapiens (как и все живое вообще) способны проявлять необ­ходимую пластичность реакций в ответ на изменение внешней среды, то есть адаптироваться.

 Адаптация - это процессы активного приспособления человека к изменяющимся условиям окружающей среды, а также те измене­ния в организме, которые в результате этого возникают и закрепляются. Это биологический аспект адаптации.

Социальный (психологический) аспект адаптации подразумевает приспособление человека как личности к сущест­вованию в обществе в соответствии с требованиями этого общества и с соб­ственными потребностями, мотивами, интересами. Социальная адаптация осуществляется путем усвоения норм и ценностей данного общества. Про­явлением социальной адаптации является взаимодействие человека с окру­жающим миром и активная деятельность.

Таким образом, адаптация обеспечивает нормальную жизнедеятель­ность организма и трудовую активность человека в изменяющихся условиях существования.

 

2.2.3. Психические процессы в организме, свойства и состояние личности.

Деятельность человека обусловлена физиологическими и психиче­скими процессами, протекающими в его организме,

Физиологические характеристики человека, связанные с его деятель­ностью, определяются внешними (антропометрическими) и внутренними (энергетическими) показателями.

Антропометрические показатели делятся на статические (размеры тела и его частей) и динамические (углы вращения в суставах, изменения размеров при перемещении части тела в пространстве и т.п.).

Энергетические показатели (сила мышц и развиваемое напряжение, скорость движения, выносливость и т.п.) характеризуют силу и работоспо­собность костно-мышечной системы.

Реакциями организма на мышечную деятельность могут быть:

1. утомление - временное снижение работоспособности, возбудимости нервной и мышечной тканей, активности химических реакций и деятельно­сти систем организма; внешними проявлениями утомления являются ухуд­шение координации движений, их амплитуды и темпа, уменьшение объема выполняемой работы и т.п.;

2. хроническое перенапряжение - изменение состояния организма и на­рушение работы сердца в результате длительной физической деятельности;

3. острое физическое перенапряжение - изменение всех функций орга­низма в результате кратковременной интенсивной мышечной деятельности;

4. стресс - недостаточность сердечной деятельности, потеря сознания и возможность органических изменений со смертельным исходом.

Психика человека является продуктом высшей нервной деятельности мозга, базирующейся на взаимодействии процессов возбуждения и торможения. Психологическими формами отражения являются память, эмоции, ощущения, мышление, восприятие, чувства, воля.

Психическое напряжение это уровень активизации мозговой дея­тельности человека. Реакциями организма на психическое напряжение мо­гут быть:

1. утомление - изменение функционального состояния центральной нервной системы с развитием запредельного торможения в нервных цен­трах. Компенсируемое утомление - первая фаза, характеризующаяся нарас­танием возбуждения и сохранением продуктивности деятельности за счет увеличения затрат энергии; не компенсируемое утомление ведет к сниже­нию продуктивности в результате развития торможения;

2. запредельное психическое напряжение характеризуется снижением продуктивности деятельности человека;

3. стресс - специфическая биоэлектрическая реакция мозга и соматиче­ская реакция организма на сильные (запредельные) воздействия;

4. ошибочные действия - результат нервно-психической нагрузки, пре­вышающей возможности организма при динамическом или статическом действии.

Причинами ошибочных действий могут стать:

- помехи при восприятии информации;

- нарушение порогов восприятия информации;

- превышение объема или скорости поступления информации;

- недостаток информации;

- несоответствие реакций организма изменениям в окружающей среде;

- несоответствие формы представления информации психическим воз­можностям;

- несоответствие личностных качеств (память, внимание, мышление и т.д.) условиям деятельности;

-  несоответствие степени развития человека характеру деятельности.

Выделяют следующие основные факторы, обуславливающие способ­ность человека противодействовать опасности в процессе деятельности:

1.  природный (биологический) фактор, вытекающий из природных свойств человека и проявляющийся в бессознательной регуляции;

2.  фактор, определяющий индивидуальные (личностные) особенности психического отражения и психических функций человека (интеллект, спо­собности, темперамент, эмоции, воля);

3.  фактор, вытекающий из опыта человека, его навыков, знаний, уме­ний в конкретной сфере деятельности;

4.  фактор, характеризующий направленность человека, то есть его мотивы, интересы, установки и т.п.

Рассмотрим кратко каждый из факторов.

1. Человеку присущ целый комплекс безусловных данных от природы рефлексов (инстинктов), которыми он неосознанно отвечает на различные опасности, угрожающие организму, что способствует его самосохранению. Так, при возникновении опасности повреждения закрываются глаза, отдер­гивается рука; при нарушении нормального состава, давления или темпе­ратуры окружающей среды в организме возникают соответствующие сдви­ги, направленные на компенсацию вредных воздействий и приспособление к новым условиям среды. Эти и многие другие защитные реакции организма способствуют повышению защищенности человека от различных опасно­стей.

2. Вторым фактором, определяющим реакцию человека на опасность, являются психофизиологические (личностные) качества и состояния чело­века. Эти качества проявляются в чувствительности человека к обнаруже­нию сигналов опасности, в его скоростных возможностях по реагированию на такие сигналы, в его эмоциональных реакциях на опасность и т. п. Как названные, так и другие подобные показатели, обуславливающие возмож­ности человека обнаруживать опасную ситуацию и адекватно реагировать на нее, зависят от его индивидуальных особенностей, и в частности от его нервной системы.

Одной из важных характеристик человека является тип высшей нервной деятельности - сочетание врожденных и индивидуально приобретенных свойств процессов возбуждения и торможения, определяю­щее различия в поведении и отношении человека к воздействию внешних факторов среды. Различают следующие типы высшей нервной деятельно­сти: слабый (меланхолик); сильный неуравновешенный (холерик); сильный уравновешенный подвижный (сангвиник); сильный уравновешенный инерт­ный (меланхолик). На поведении человека в опасной ситуации сказывается также его психическое и физическое состояние. 'Гак, состояние тревоги обычно способствует более быстрому обнаружению опасности, состояние утомления, наоборот, снижает возможности человека по обнаружению опасности и противодействию ей.

3. Способность человека противодействовать опасности в трудовой дея­тельности существенно зависит от третьего фактора - профессиональных ка­честв и опыта. Здесь имеются в виду не столько навыки и умения по дос­тижению трудовой цели, сколько навыки и умения решать такие задачи безопасно. Умение безопасно работать зависит главным образом от знания работающим своей деятельности и правил безопасности труда, от жизнен­ного опыта, что дает ему возможность гибко использовать эти факторы для успешного и безопасного решения различных задач. Этому в значительной мере способствуют и творческие возможности человека, позволяющие ему изыскивать новые пути, новые методы безопасного решения задачи в самых разнообразных и неожиданных ситуациях.

4. Четвертый фактор, обуславливающий возможности человека противо­стоять опасности, определяется степенью мотивации к труду и безопасно­сти. У разных людей уровень мотивации к выполнению работы и обеспече­нию ее безопасности не одинаков и мотив обеспечения безопасности имеет различный вес среди прочих мотивов, побуждающих человека к деятель­ности.

Таким образом, современный человек представляет собой сложную систему, которая, с одной стороны, позволяет ему взаимодействовать с окружающим миром, с другой, - обеспечивает защиту от неблагопри­ятного воздействия среды обитания и возможность приспособления к ее изменениям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИИ ТРУДА

План лекции:

3.1.Классификация основных форм деятельности человека.

3.2. Комфортные условия жизнедеятельности в техносфере.

3.3. Работоспособность человека и ее динамика.

3.4. Профессиональный отбор операторов технических систем.

 

3.1.Классификация основных форм деятельности человека. Комфортные условия жизнедеятельности в техносфере.

Характер и организация трудовой деятельности оказывают сущест­венное влияние на изменение функционального состояния организма человека. Многообразные формы трудовой деятельности делятся на физический и умственный труд.

Физический труд характеризуется в первую очередь повышенной нагрузкой на опорно-двигательный аппарат и  функциональные системы организма (сердечно-сосудистую, нервно-мышечную, дыхательную и др.). Физический труд, развивая мышечную систему и стимулируя обменные процессы, в то же время имеет ряд отрицательных последствий. Прежде всего это социальная неэффективность физического труда, связанная с низкой его произ­водительностью, необходимостью высокого напряжения физических сил и потребностью в длительном —до 50 % рабочего времени — отдыхе.

Умственный труд объединяет работы, связанные с приемом и переработкой информации, требующей преимущественного напряже­ния сенсорного аппарата, внимания, памяти, а также активизации процессов мышления, эмоциональной сферы. Для данного вида труда характерна гипокинезия, т.е. значительное снижение двигательной ак­тивности человека, приводящее к ухудшению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения. Гипокинезия является одним из условий формирования сердечно-сосудистой патологии у лиц умственного труда. Длительная умственная нагрузка оказывает угнета­ющее влияние на психическую деятельность: ухудшаются функции внимания (объем, концентрация, переключение), памяти (кратковре­менной и долговременной), восприятия (появляется большое число ошибок).

В современной трудовой деятельности чисто физический труд не играет существенной роли. В соответствии с существующей физиоло­гической классификацией трудовой деятельности различают: формы труда, требующие значительной мышечной активности; механизиро­ванные формы труда; формы труда, связанные с полуавтоматическим и автоматическим производством; групповые формы труда (конвейе­ры); формы труда, связанные с дистанционным управлением, и формы труда интеллектуального (умственного) труда.

Формы труда, требующие значительной мышечной активности, имеют место при отсутствии механизации. Эти работы характеризуются в первую очередь повышенными энергетическими затратами. Особен­ностью механизированных форм труда являются изменения характера мышечных нагрузок и усложнения программы действий. В условиях механизированного производства наблюдается уменьшение объема мышечной деятельности, в работу вовлекаются мелкие мышцы конеч­ностей, которые должны обеспечить большую скорость и точность движений, необходимых для управления механизмами. Однообразие простых и большей частью локальных действий, однообразие и малый объем воспринимаемой в процессе труда информации приводит к монотонности труда. Поэтому снижается возбудимость анализаторов, рассеивается внимание, снижается скорость реакций и быстро насту­пает утомление.

При полуавтоматическом производстве человек выключается из процесса непосредственной обработки предмета труда, который цели­ком выполняет механизм. Задача человека ограничивается выполне­нием простых операций на обслуживании станка: подать материал для обработки, пустить в ход механизм, извлечь обработанную деталь. Характерные черты этого вида работ—монотонность, повышенный темп и ритм работы, утрата творческого начала.

Конвейерная форма труда определяется дроблением процесса труда на операции, заданным ритмом, строгой последовательностью выполнения операций, автоматической подачей деталей к каждому рабочему месту с помощью конвейера. При этом чем меньше интервал времени, затрачиваемый работающими на операцию, тем монотоннее работа, тем упрощеннее ее содержание, что приводит к преждевремен­ной усталости и быстрому нервному истощению.

При формах труда, связанных с дистанционным управлением производственными профосами и механизмами, человек включен в системы управления как необходимое оперативное звено. В случаях, когда пульты управления требуют частых активных действий человека, внимание работника получает разрядку в многочисленных движениях или речедвигательных актах. В случаях редких активных действий работник находится главным образом в состоянии готовности к дей­ствию, его реакции малочисленны.

Формы интеллектуального труда подразделяются на операторский, управленческий, творческий, труд медицинских работников, труд пре­подавателей, учащихся, студентов. Эти виды различаются организа­цией трудового процесса, равномерностью нагрузки, степенью эмоционального напряжения.

Работа оператора отличается большой ответственностью и высоким нервно-эмоциональным напряжением. Например, труд авиадиспетчера характеризуется переработкой большого объема информации за короткое время и повышенной нервно-эмоциональной напряженностью. Труд руководителей учреждений, предприятий (управленческий труд) определяется чрезмерным объемом информации, возрастанием дефицита времени для ее переработки, повышенной личной ответственностью за принятые решения, периодическим возникновением конфликтных ситуаций.

Труд преподавателей и медицинских работников отличается посто­янными контактами с людьми, повышенной ответственностью, часто дефицитом времени и информации для принятия правильного реше­ния, что обусловливает степень нервно-эмоциональною напряжения. Труд учащихся и студентов характеризуется напряжением основных психических функций, таких как память, внимание, восприятие; на­личием стрессовых ситуаций (экзамены, зачеты).

Наиболее сложная форма трудовой деятельности, требующая, зна­чительного объема памяти, напряжения, внимания, - это творческий труд. Труд научных работников, конструкторов, писателей, компози­торов, художников, архитекторов приводит к значительному повыше­нию нервно-эмоционального напряжения. При таком напряжении, связанном с умственной деятельностью, можно наблюдать тахикардию, повышение кровяного давления, изменение ЭКГ, увеличение легочной вентиляции и потребления кислорода, повышение температуры тела человека и другие изменения со стороны вегетативных функций.

Энергетические затраты человека зависят от интенсивности мы­шечной работы, информационной насыщенности трупа, степени эмо­ционального напряжения и других условий (температуры, влажности, скорости движения воздуха и др.). Суточные затраты энергии для лиц умственного труда (инженеров, врачей, педагогов и др.) составляют 10,5... 11,7 МДж; для работников механизированного труда и сферы обслуживания (медсестер, продавщиц, рабочих, обслуживающих авто­маты) —11,3...12,5 МДж; для работников, выполняющих работу сред­ней тяжести (станочников, шахтеров, хирургов, литейщиков, сельскохозяйственных рабочих и др.), —12,5...15,5 МДж; для работни­ков, выполняющих тяжелую физическую работу (горнорабочих, метал­лургов, лесорубов, грузчиков),—16,3...18 МДж.

Затраты энергии меняются в зависимости от рабочей позы. При рабочей позе сидя затраты энергии превышают на 5—10% уровень основного обмена; при рабочей позе стоя - на 10...25 %, при вынужденной неудобной позе - на 40...50 %. При интенсивной ин­теллектуальной работе потребность мозга в энергии составляет 15...20 % общего обмена в организме (масса мозга составляет 2 % массы тела). Повышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напряженности. Так, при чтении вслух сидя расход энергии повышается на 48%, при выступлении с публичной лекцией - на 94 %, у операторов вычис­лительных машин - на 60...100%.

Уровень энергозатрат может служить критерием тяжести и напря­женности выполняемой работы, имеющим важное значение для опти­мизации условий труда и его рациональной организации. Уровень энергозатрат определяют методом полного газового анализа (учитыва­ется объем потребления кислорода и выделенного углекислого газа). С увеличением тяжести труда значительно возрастает потребление кислорода и количество расходуемой энергии.

Тяжесть и напряженность труда характеризуются степенью функ­ционального напряжения организма. Оно может быть энергетическим, зависящим от мощности роботы, - при физическом труде, и эмоцио­нальным  - при умственном труде, когда имеет место информацион­ная перегрузка.

Физическая тяжесть пруда - это нагрузка на организм при труде, требующая преимущественно мышечных усилий и соответствующего энергетического обеспечения. Классификация труда по тяжести про­изводится по уровню энергозатрат с учетом вида нагрузки (статическая или динамическая) в нагружаемых мышцах.

Статическая работа связана с фиксацией орудий и предметов труда в неподвижном состояния, а также с приданием человеку рабочей позы. Динамическая работа—процесс сокращения мышц, приводящий к перемещению груза, а также самого тела человека или его частей в пространстве. При этом энергия расходуется как на поддержание определенного напряжения в мышцах, так и на механический эффект.

Напряженность труда характеризуется эмоциональной нагрузкой на организм при труде, требующем преимущественно интенсивной работы мозга по получению и переработке информации. Кроме того, при оценке степени напряженности учитывают эргономические пока­затели: сменность труда, позу, число движений и т.п. Так, если плотность воспринимаемых сигналов не превышает 75 в час, то работа характеризуется как легкая; 75... 175—средней тяжести; свыше 176— тяжелая работа.

В соответствии с гигиенической классификацией труда (Р.2.2.013 - 94) условия труда подразделяются на четыре класса: 1 - оптимальные; 2 - допустимые; 3 - вредные (класса 3.1- 3.4);  4 - -опасные (экстремальные).

Оптимальные условия труда обеспечивают максимальную произво­дительность труда и минимальную напряженность организма человека. Оптимальные нормативы установлены для параметров микроклимата и факторов трудового процесса. Для других факторов условно приме­няют такие условия труда, при которых уровни неблагоприятных факторов не превышают принятых в качестве безопасных для населе­ния (в пределах фона).

Допустимые условия труда характеризуются такими уровнями фак­торов среды и трудового процесса, которые не превышают установлен­ных гигиеническими нормативами для рабочих мест. Изменения функционального состояния организма восстанавливаются во время регламентированного отдыха или к началу следующей смены, они не должны оказывать неблагоприятное воздействие в ближайшем и отда­ленном периоде на здоровье работающего и его потомства. Оптималь­ный и допустимый классы соответствуют безопасным условиям труда.

Вредные условия труда характеризуются уровнями вредных произ­водственных факторов, превышающими гигиенические нормативы и оказывающими неблагоприятное воздействие на организм работающе­го и (или) его потомство.

Экстремальные условия труда характеризуются такими уровнями производственных факторов, воздействие которых в течение рабочей смены (или ее части) создает угрозу для жизни, высокий риск возник­новения тяжелых форм острых профессиональных поражений.

3.2 . Комфортные условия жизнедеятельности в техносфере.

Комфортное состояние жизненного пространства по показателям микроклимата достигается соблюдением нормативных требований. В качестве критериев комфортности устанавливают значения температуры воздуха в помещениях, его влажности и подвижности (ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны".  Условия комфортности достигаются также соблюдением нормативных требований к естественному и искусственному освещению помещений и территорий (СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение").

Критериями безопасности техносферы являются ограничения, вводимые на концентрации веществ, и потоки энергий в жизненном пространстве.

Концентрации регламентируют, исходя из предельно допустимых концентраций этих веществ в жизненном пространстве.

                  Сi< ПДКi 

Для потоков энергии допустимые значения устанавливают соотношением:

                  Ii<  ПДУi

Конкретные значения ПДК и ПДУ устанавливаются нормативными актами Государственной системы санитарно-эпидемиологического нормирования РФ.

 

3.3. Работоспособность человека и ее динамика.

 

Работоспособность - величина функциональных возможностей организма человека, характеризующаяся количеством и качеством работы, выполняемой за определенное время. Во время трудовой деятельности работоспособность организма изменяется во времени. Различают три основные фазы сменяющих друг друга состояний человека в процессе трудовой деятельности:

- фаза врабатывания, или нарастающей работоспособности; в этот период уровень работоспособности постепенно повышается по срав­нению с исходным; в зависимости от характера труда и индивидуальных особенностей человека этот период длится от нескольких минут до 1,5 ч, а при умственном творческом труде  - до 2...2.5 ч;

- фаза высокой устойчивости работоспособности; для нее харак­терно сочетание высоких трудовых показателей с относительной ста­бильностью или даже некоторым снижением напряженности физиологических функций; продолжительность этой фазы может со­ставлять 2...2,5 ч и более в зависимости от тяжести и напряженности труда;

- фаза снижения работоспособности, характеризующаяся умень­шением функциональных возможностей основных работающих орга­нов человека и сопровождающаяся чувством усталости.

В течение суток работоспособность также изменяется определенным образом. На кривой работоспособности, записанной в течение суток, выделяются три интервала, отражающие колебания работоспособности. С 6 до 15ч - первый интервал, во время которого работоспособность постепенно повышается. Она достигает своего максимума к 10—12 ч, а затем постепенно начинает понижаться. Во втором интервале (15...22 ч) работоспособность повышается, достигая максимума к 18 ч, а затем начинает уменьшаться до 22 ч. Третий интервал (12...6 ч) характеризуется тем, что работоспособность существенно снижается и достигает минимума около трех часов утра, затем начинает возрастать, оставаясь при этом, однако, ниже среднего уровня.

По дням недели работоспособность также меняется: врабатывание приходится на понедельник, высокая работоспособность - на вторник, среду и четверг, а развивающееся утомление на пятницу и особенно на субботу.

 

3.4. Профессиональный отбор операторов технических систем.

Задача профотбора - определение пригодности чело­века к данной работе. При этом следует различать готовность и пригодность к работе по той или иной профессии. Профессиональная готовность определяется исходя из уровня образования, опыта и подготовки исполнителя. Профессиональная пригодность устанавли­вается с учетом степени соответствия индивидуальных психофизиологических качеств данного человека конкретному виду деятельности.

Профотбор представляет собой специально организуемое исследование, основанное на четких качественных и количественных оценках с помощью ранжированных шкал, позволяющих не только выявить, но и измерить присущие человеку свойства с тем, чтобы сопоставить их с нормативами, определяющими пригодность к данной профессии. Для изучения профессионально важных качеств человека используют анкетный, аппаратурный и тестовый методы. 

Анкетный метод заключается в том, что с помощью определенным образом сформулированных и сгруппированных вопросов получают информацию о профессиональных интересах и некоторых свойствах человека. Анкеты могут быть самооценочными, когда испытуемый сам дает оценку своих качеств, и внешнеоценочными, когда оценку дает  эксперт на основе обобщения данных, получаемых от лиц, длительное время наблюдавших за испытуемым.

  Аппаратурный метод состоит в том, что отдельные психофизиологические факторы выявляют и оценивают с помощью специально сконструированных приборов и аппаратуры. Наряду с приборами, обеспечивающими общее исследование психофизиологических свойств, на предприятиях конструируются установки, имитирующие тот или иной трудовой процесс. Они служат для определения наличия у испытуемого качеств, важных для данной работы, а также как тренажеры при обучении соответствующей профессии.    

Тестовый метод располагает наборами тестов, предлагаемых испытуемому, в процессе решения которых выявляются те или иные психофизиологические свойства. Этот метод в настоящее время активно используется за рубежом. Тесты делятся на следующие группы:

-  тесты определения способностей, которые служат для установления общего уровня интеллекта, пространственного воображения, точности восприятия, психомоторных способностей;

-         тесты проверки зрения и слуха, назначение которых вытекает из самого названия;

-         личностные тесты, ставящие цель оценить такие качества, как импульсивность, активность, чувство ответственности, уравновешенность, общительность, осторожность, уверенность в себе, оригинальность мышления;

-         тесты определения уровня квалификации, применяемые для проверки профессиональных навыков. Исходным материалом для проведения работы по профессиональному подбору являются профессиограммы, которые состав­ляются на соответствующие профессии на основе всестороннего изучения трудового процесса, проведения необходимых исследований, опроса самих работников, использования литературных источников.

Профессиограммы представляют собой описание профессионально важных свойств и качеств. В них объективные особенности трудового процесса – технические, технологические, организационные – находят выражение в физиологических, психических и социально-психологических показателях. Перечень показателей приведен в таблице.

                                                                                                        Таблица 4.1.

Группа показателей

Виды показателей

1

2

I

Физические

Затраты мышечной энергии.          

Выносливость к физическим усилиям

Динамическая и статическая нагрузки.

Выносливость к климатическим изменениям

 Сила рук.

II

Психосенсорные

Острота и точность зрения, слуха, тактильных и кинестетических ощущений.

Чувствительность к различию ощущений.

 Восприятие предметов в статическом положении и движении.     

Восприятие пространства и времени.      

III

Психомоторные

Темп движения

Скорость двигательной реакции.        

Ритм.

Координация движений.              

Устойчивость движений.

Точность движений.

IV

Интеллектуальная сфера

Особенность внимания

Наблюдательность.

Зрительная, слуховая и двигательная память.

Воображение

Особенности мышления. Понимание технических устройств и существа техпроцессов.

V

Темперамент и характер

Тип наивысшей нервной деятельности.  

Эмоционально-волевые качества.

Целеустремленность,

Настойчивость.

Старательность.

Инициативность.

Активность.

Организованность.

VI

Социально-психологические

Способность к сотрудничеству.

Чувство товарищества и коллективизма. Отношение к труду.

 

 

По своим психофизиологическим свойствам люди различаются и эти различия необходимо учитывать. Большинство свойств развивается и изменяется в процессе жизни. Направление воспитания и обучения дает положительный эффект, однако степень его может быть неодинакова. Поэтому профессиональный отбор операторов ставит задачу выявить людей, у которых процесс обучения дает максимальный эффект при минимальном времени обучения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.ФАКТОРЫ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ СРЕДЫ

План лекции:

4.1. Классификация факторов природно-техногенной среды.

4.2. Химические факторы.

4.3. Биологические факторы.

4.4. Совокупное воздействие факторов среды на человека.

 

4.1. Классификация факторов природно-техногенной среды.

Понятие вредности и опасности фактора, оказывающего воздействие на человека, является относительным. Вреден или опасен не сам факт воз­действия, а его интенсивность или накопленное количество (доза).

Сами по себе факторы природной среды являются неотъемлемыми компонентами эволюции, в том числе и человека, и их наличие на уровне фоновых, привычных для организма значений, обеспечивает поддержание его нормального взаимодействия с окружающей средой. В при­роде работает общий для всего живого закон толерантности, согласно ко­торому лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум воздействия, а диапазон между ними определя­ет величину выносливости (предел толерантности) организма к данному фактору.

В общем случае вредными принято называть вещества, соединения или факторы, воздействие которых на биологические системы может при­вести к отрицательным последствиям для их жизнедеятельности. В узком смысле вредным называют фактор, воздействие которого может привести к функциональным или органическим изменениям (заболеванию) организма. Опасным называют фактор, воздействие которого может привести к друго­му отрицательному последствию - к нарушению целостности (травме) орга­низма. В зависимости от интенсивности воздействия вредный фактор может стать опасным.

В соответствии с законом толерантности любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду началом. В настоящее время ис­точником загрязнения все в больших масштабах становится техносфера. При этом уровень загрязнения среды техногенными источниками значи­тельно (на математические порядки) превышает привычные для человека фоновые значения.

 

 

                     

Рис. 5.1. Зависимость результата действия экологического фактора от его интенсивности

 

По природе воздействия на человека факторы природно-техногенной среды можно разделить на следующие группы, показанные на рисунке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.2.  Классификация факторов природно-техногенной среды

 

 

 

  4.2. Химические факторы

В настоящее время известно около семи миллионов химических веществ и соединений, из которых 60 тысяч находят применение в деятельности человека. На международном рынке в последнее время ежегодно появляется от 500 до 1000 новых химических соединений и смесей. Химические загрязнения помимо их "производителя" - человека - оказывают негативные воздействия на растительный и животный мир, материалы, строения и конструкции, произведения искусства и исторические памятники.

Химические вещества по негативным последствиям их воздействия человека имеют следующую классификацию:

общетоксические (ядовитые) - вызывающие отравление всего организма (оксид углерода, цианистые соединения, свинец, ртуть, бензол, мышьяк и его соединения и другие);

раздражающие - вызывающие раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек (хлор, аммиак, сернистый газ, фтористый водород. оксиды азота, озон, ацетон и другие);

сенсибилизирующие - действующие как аллергены (формальдегид, растворители и лаки на основе нитросоединений и другие);

канцерогенные - вызывающие раковые заболевания (никель и его соединения, амины, оксиды хрома, асбест и другие);

мутагенные - приводящие к изменению наследственной информации. (свинец, марганец, радиоактивные вещества и другие);

влияющие на репродуктивную (детородную) функцию (ртуть, свинец, марганец, стирол, радиоактивные вещества и другие).

 

Ряд вредных веществ (в основном пыли) оказывают на организм человека преимущественно фиброгенное действие, вызывая раздражение cлизистых оболочек дыхательных путей и оседая в легких, практически не попадая в круг кровообращения вследствие плохой растворимости в биологических средах (в крови, лимфе).

В организм человека химические вещества могут проникать через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

Среди химических веществ, представляющих опасность для человека условно выделяют отдельные группы, получившие специфические названия например, ксенобиотики, вредные вещества, тяжелые металлы, ядохимикаты, пыли, сильнодействующие ядовитые вещества и другие.

Ксенобиотиками, то есть чуждыми жизни называют вещества искусственного происхождения, которые наносят вред естественной среде обитания и человеку. Как правило, искусственно созданные химические соединения, предметы, различные отходы обладают особыми свойствами, не совместимыми с экологическими системами и характеристиками самого человека. Они имеют конечный срок полезного использования, разлагаются очень медленно, загрязняют атмосферу, гидросферу, почву, непосредственно или косвенно оказывают отрицательное  влияние на людей и все живое (пластиковые бутылки).

 

 Среди химических веществ, загрязняющих внешнюю среду (воздух, воду, почву), тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу токсикантов, оказывающих существенное неблагоприятное воздействие на человека. Опасность тяжелых металлов обусловлена их устойчивостью во внешней среде, растворимостью в воде, сорбцией почвой, растениями, что в совокупности приводит к накоплению тяжелых металлов в среде обитания человека.

Термин "тяжелые металлы" связан с высокой относительной атомной массой. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность. К тяжелым металлам относятся химические элементы с относительной плотность более 6. Таких элементов более 40. Число наиболее опасных тяжелых металлов с учетом их токсичности, стойкости и способности накапливаться во внешней среде, а также масштабах распространения, значительно меньше. Это - ртуть, свинец, кадмий, кобальт, никель, цинк, олово, сурьма, медь, молибден, ванадий, мышьяк.

Поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгон металлов и пылевидные частицы) и в жидком виде (технологические сточные воды). Рассеивание металлов может происходить на сотни и тысячи километров, приобретая межконтинентальные масштабы, особенно при сжигании минерального топлива и выбросах в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургии, обжиге цементного сырья и т.п.). Значительная часть полезных компонентов рудных ископаемых рассеивается при транспортировке, обогащении, сортировке. Миграция (подвижность) элементов зависит от летучести и растворимости соединений, температуры, кислотно-щелочного равновесия, других факторов. Установлено, что процесс накапливания тяжелых металлов в почве идет быстрее, чем их удаление. Период полуудаления из почвы цинка составляет 500 лет, кадмия - 1100 лет, меди — 1500 лет, свинца  - несколько тысяч лет.

Тяжелые металлы и их соединения могут поступать в организм человека через легкие, слизистые оболочки, кожу и желудочно-кишечный тракт.

Тяжелые металлы особенно опасны ввиду своей способности к биоаккумуляции.  Биоаккумуляция заключается в том, что малые  дозы, получаемые в течение длительного времени, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концентрацию и наносят ущерб здоровью. Тяжелые металлы, как простые химические элементы, невозможно разрушить в результате химических процессов, которые протекают в нашем организме. Кроме того, тяжелые металлы прочно связываются с белками и поэтому не выводятся из организма с мочой. Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи. Организмы, находящиеся в ее основе, поглощают химикаты из внешней среды и аккумулируют их в своих тканях. Питаясь этими организмами, животные следующего трофического уровня получают исходно более высокие дозы, накапливают более высокие концентрации и т.д. В результате на вершине пищевой цепи концентрация химиката в организмах может стать в 100 тысяч раз больше, чем во внешней среде. Такое накопление вещества при прохождении через пищевую цепь называют биоконцентрированием.

В начале 1970-х произошел трагический эпизод, известный как болезнь Минаматы, продемонстрировавший возможность биоаккумуляции ртути и др. тяжелых металлов Болезнь носит название маленького рыбацкого поселка в Японии. В середине 1950-х годов в Минамате у кошек стали замечать судороги, за которыми следовал  частичный паралич, а затем – кома и смерть. Сначала думали. Что страдают только кошки, особого значения этому не придавали. Однако, когда такие же симптомы стали проявляться у людей, беспокойство быстро возросло. Кроме того. стали замечаться случаи умственной отсталости, психические расстройства и врожденные дефекты. Со временем специалисты установили причину: острое ртутное отравление.

Химическое предприятие, расположенное неподалеку, сбрасывало содержащие ртуть отходы в реку, впадавшую в залив, где рыбачили жители Минаматы.  Оседавшую с детритом ртуть сначала поглощали бактерии,  а затем она концентрировалась в пищевой цепи, попадая через рыб к кошкам и людям. Кошки пострадали в первую очередь, потому что питались исключительно остатками рыбы. К тому времени, когда ситуация была взята под контроль, погибли около 50 человек, еще 150 получили серьезные заболевания костей и нервной системы. До сих пор о трагедии напоминают уродливые тела и умственная отсталость жителей Минаматы.

 Человек создал много химических препаратов, пресле­дуя свои хозяйственные и иные цели. Многочисленную группу ядохимика­тов представляют пестициды.

Пестициды (от pestis - зараза и цидо - убиваю) - ядохимикаты, химические препараты для защиты сельскохозяйственных растений от вредителей, бо­лезней и сорняков, а также для уничтожения паразитов сельскохозяйствен­ных животных, вредных грызунов и т.п. К пестицидам относятся также средства, привлекающие или отпугивающие насекомых, регулирующие рост и развитие растений, применяемые для удаления листьев, цветов, завязей. При использовании пестицидов возможно их отрицательное влияние на эко­системы и здоровье человека, поэтому они должны применяться в мини­мальных количествах и лишь там, где невозможно обойтись биологически­ми или другими безвредными средствами.

 Ставшая уже классикой история ДДТ, широко применявшегося в 1950-1950 годы, иллюстрирует существующую угрозу.

В 1938  г. швейцарский химик Пауль Мюллер  натолкнулся на дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), синтезированный за полвека до этого.

ДДТ оказался чрезвычайно токсичным для насекомых, и, казалось, относительно безвредным для человека и животных. Производить его было совсем не дорого. Он обладал широким спектром действия, т.е. использовался против многих видов вредителей и был очень стоек, т.е. с трудом разрушался в окружающей среде и обеспечивал продолжительную защиту. Это свойство давало дополнительную экономия, т.к. отпадала необходимость в дополнительных затратах труда и материала на неоднократные обработки.

ДДТ был настолько эффективен, что снижение численности вредителей во многих случаях привело к резкому росту урожаев. В сельском хозяйстве  смогли отказаться от более трудоемких методов борьбы, в частности от севооборота и уничтожения остатков, смогли выращивать менее устойчивые, но более урожайные сорта, распространить некоторые культуры в новые климатические зоны, где ранее они были бы погублены насекомыми.

Кроме того, ДДТ оказался эффективным в борьбе против насекомых, переносящих инфекции. Например, во время второй мировой войны военные использовали его против вшей, переносящих сыпной тиф, и результате эта война стала первой, в которой от тифа погибло меньше людей, чем от ранений.

Всемирная организация здравоохранения при ООН распространяла ДДТ  в  тропических странах для борьбы с комарами и достигла заметного сокращения смертности от малярии. Достоинства ДДТ казались столь выдающимися, что в1948 году Мюллер получил за свое открытие Нобелевскую премию.

Однако в 1950-60 годы орнитологи заменили катастрофическое сокращение популяций многих видов птиц, соответствующих вершине пищевых цепей. Рыбоядные птицы, например, белоголовый орлан и скопа, так пострадали, что возникла угроза их полного исчезновения. Исследования показали, что проблема связана с размножением: яйца разбивались в гнезде до вылупления птенцов. Оказывается, скорлупа этих яиц содержала высокие концентрации ДДТ. ДДТ влияет на обмен кальция, а в результате птицы откладывают яйца с тонкой скорлупой. Дальнейшие исследования показали, что птицы получали высокие дозы ДДТ в процессе биоконцентрирования в пищевых цепях. На рыбоядных птиц он влияет сильнее всего, так как огромные количества ДДТ стекают в водоемы, где в длинных пищевых цепях происходит его многоступенчатое биоконцентрирование.

ДДТ накапливается в жировых отложениях человека и практически всех остальных животных,  включая арктических тюленей и антарктических пингвинов. Период полураспада ДДТ – 20 лет.

Гербициды (от herba - трава) - химические вещества из группы пести­цидов, предназначенные для избирательного уничтожения нежелательной растительности. Применение гербицидов заменяет прополку сорняков. Многие из них, попадая в почву и водоемы, оказывают токсическое действие и могут вызывать гибель животных, растений, людей. Использование гербицидов во многих странах регламентировано законом.

Дефолианты (от foimm - лист) - химические вещества (диоксин, бутифос и т.д.), предназначенные для провоцирования искусственного опадания листвы растений (например, для облегчения механизированной уборки хлопка). Без строжайшего соблюдения доз и мер предосторожности дефоли­анты представляют серьезную опасность для человека и животных.

Зооциды - химические вещества, предназначенные для уничтожения вредных животных-грызунов, в частности, мышей и крыс.

Инсектициды (от insectum - насекомые) - пестициды, предназначенные для борьбы с нежелательными (с точки зрения человека) в хозяйствах и природных сообществах насекомыми.

Фунгициды (от fungus - гриб) - химические вещества, предназначенные для борьбы с грибами-возбудителями болезней, разрушающими древесные конструкции и повреждающими хранящиеся материальные ценности.

Детергенты (от deiergeo - стираю) - химические соединения, пони­жающие поверхностное натяжение воды и используемые в качестве моюще­го средства или эмульгатора. Детергенты - широко распространенные и опасные для человека, животных и растений, химические загрязнители во­ды, водоемов, почв.

Пыль. Появление механических примесей - пыли - в атмосфере связа­но с выделением различными природными или техногенными источниками тонкодисперсных частиц отложений или разрушенных материалов органического и неорганического происхождения.

По среднему размеру частиц (диаметру) различают пыль:

макроскопическую (более 10 мкм), выпадающую из неподвижного воздуха с возрастающей скоростью;

микроскопическую (0,25-10 мкм), оседающую с постоянной скоростью;

ультрамикроскопическую (0,01-0,25 мкм), не оседающую в результате броуновского движения;

субмикроскопическую (менее 0,01 мкм).

Время падения частиц пыли в неподвижном воздухе с высоты 1м в зависимости от размера изменяется от 2,2 мин (более 10 мкм) до 3,5 (1 мкм) и 46 ч (0,2 мкм).

Наиболее вредной для организма человека является пыль размером 0,2 -5 мкм. Пыль меньшего размера может удаляться из легких вместе с выдыхаемым воздухом, большего (до 12 мкм) - задерживаться в верхних дыхательных путях.

Вредное воздействие пыль оказывает на органы дыхания, пищеварения, кожные покровы, слизистые оболочки и глаза в форме  пневмокониозов, отравлений и опухолей, дерматитов и экзем, конъюнктивитов. Ядовитые пыли (свинец, цинк, мышьяк и другие) действуют преимущественно на органы пищеварения, слизистые оболочки и глаза, неядовитые - засоряют верхние дыхательные пути, вызывают бронхиты, гнойничковые заболевания кожи. Наиболее частыми являются заболевания бронхитом и пневмокониозом Бронхиты возникают при задержке крупных частиц (более 5 мкм) в верхних дыхательных путях, пневмокониозы - заболевания органов дыхания с изменением ткани - возникают в результате действия пыли размером частиц менее 5 мкм.

Сильнодействующие ядовитые вещества. Специалисты в области военного дела и гражданской обороны выделяют особую группу веществ сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ). СДЯВ - это образующиеся в больших количествах в промышленности, на транспорте, на складах, при военных действиях химические соединения, способные при авариях переходить в атмосферу и вызывать массовое поражение (отравление) людей животных, а также заражать окружающую среду.

Особенностями СДЯВ являются:

способность по направлению ветра переноситься на большие расстояния, в результате чего вызывать массовые поражение людей;

объемность действия, то есть способность зараженного воздуха проникать в негерметизированные помещения;

большое разнообразие СДЯВ, что создает трудности в создании средств индивидуальной защиты;

способность многих СДЯВ оказывать не только непосредственное действие, но и заражать людей посредством воды, продуктов, окружающих предметов.

Объекты экономики, при авариях или разрушениях которых могут произойти массовые поражения людей, животных и растений СДЯВ, отно­сят к химически опасным объектам.  Всего в России функционирует свыше  3,3 тыс. объектов экономики, располагающих значительными запасами аварийно химически опасных веществ.

К химически опасным объектам относятся:

·        Предприятия химической и нефтеперерабатывающей промышленности,

·        Пищевой, мясомолочной промышленности, хладокомбинаты, продовольственные базы, имеющие холодильные установки, к которых в качестве хладагента используется аммиак,

·        Очистные сооружения, использующие к качестве дезинфицирующего вещества хлор,

·        Железнодорожные станции, имеющие пути отстоя подвижного состава с сильнодействующими ядовитыми веществами, а также станции, где производят разгрузку и выгрузку СДЯВ,

·        Склады и базы с запасом химического оружия или ядохимикатов для дезинфекции, дезинсекции и дератизации,

·        Газопроводы.

 

На отдельных объектах может находиться от нескольких сот до нескольких тысяч тонн АХОВ. Суммарный запас на предприятиях достигает 700 тыс. тонн. Около 70% предприятиях химической промышленности и почти все предприятиях нефтехимической промышленности сосредоточены в крупных городах с населением свыше 100 тыс. чел. Общая площадь территории России, на которой может возникнуть химическое заражение, составляет около 300 тыс. кв. км. с населением около 59 млн. чел. Особую опасность представляют ХОО, связанные с хранением химического оружия. Оно запрещено и подлежит уничтожению согласно международной конвенции, которая была ратифицирована Россией в 1997 году. Однако до сих пор на территории нашей страны располагается ? баз хранения этого оружия, на которых хранится 40 тыс. тонн отравляющих веществ высочайшей поражающей способности.

Опасные химические вещества хранятся и транспортируются в специальных герметически закрытых резервуарах, танках, цистернах.

 При этом в зависимости от условий хранения они могут быть в газообразном, жидком и твердом агрегатном состоянии. При аварии выброс газообразного вещества ведет к очень быстрому заражению воздуха. При разливе жидких химических веществ происходит их испарение и последующее заражение атмосферы. При взрывах твердые и жидкие вещества распыляются в воздухе, образую твердые (дым) и жидкие (туман) аэрозоли. Все СДЯВ, заражающие воздух, проникают в организм через органы дыхания (ингаляционный путь). Многие могут вызвать поражения путем проникновения через незащищенные кожные покровы (перекутанные поражения), а также через рот (пероральные поражения при употреблении зараженной воды и пищи).

Облако СДЯВ, передвигаясь по ветру, создает зону заражения (33).

Зона заражения - это территория непосредственного воздействия СДЯВ, а также местность, в пределах которой распространилось облако СДЯВ с по­ражающей концентрацией. Масштабы 33 (глубина и площадь) зависят от величины аварийного выброса, физико-химических и токсических свойств вещества, метеоусловий (температура воздуха, скорость ветра, степень вер­тикальной устойчивости воздуха), характера местности (рельеф, раститель­ность, застройка) и т.п. Внешние границы 33 определяются по пороговой ингаляционной токсодозе, вызывающей начальные симптомы поражения. Важнейшей характеристикой опасности СДЯВ является относительная плотность их паров (газов). Если плотность пара какого-либо вещества меньше 1,0 (легче воздуха), он будет быстро рассеиваться. Большую опас­ность представляют СДЯВ, относительная плотность паров которых больше 1: они дольше удерживаются у поверхности земли, накапливаются в раз­личных углублениях местности, их воздействие на людей и окружающую среду является более продолжительным и опасным.

 

4.3. Биологические факторы.

Биологическими  называются факторы, связанные с воздействием живых объектов. Исходя из принципа целесообразности, гос­подствующего в природе, все живые существа выполняют определенную, предназначенную им роль. По отношению к человеку некоторые из них представляют опасность.

К числу биологических факторов относится воздействие на человека микроорганизмов, грибов, растений, животных.

Микроорганизмы - это мельчайшие, преимущественно одноклеточные существа. Иногда их называют просто микробами. Они характеризуются огромным разнообразием видов, способных существовать в различных условиях. Как следует из самого названия, мик­роорганизмы - очень маленькие объекты, поэтому микробиологи используют мелкие единицы измерения, такие как микрометр (10-6 м), нанометр (10-9 м), ангстрем (10-12 м). Наука, изучающая микроорганизмы, их систе­матику, морфологию, генетику, роль в круговороте веществ в природе, па­тогенное действие, приводящее к болезням человека, животных и растений, называется микробиологией.

Микроорганизмы выполняют полезную роль в круговороте веществ в природе, используются в пищевой и микробиологической промышленности. Однако некоторые виды микроорганизмов являются болезнетворными или пато­генными. Они вызывают болезни растений, животных и человека. Такие бо­лезни как проказа, чума, тиф, холера, малярия, туберкулез и многие другие вызываются микроорганизмами. При отсутствии средств борьбы с бо­лезнями, обусловленными воздействием микроорганизмов, особенно неиз­вестных науке, инфекционные заболевания человека иногда приобретают массовое распространение, которое называется эпидемией или пандемией. Широкое распространение заразных болезней животных называется эпизо­отией, а растений - эпифитотией.

Среди патогенных микроорганизмов различают бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, простейшие.

Простейшие состоят из одной клетки. Чаще всего они обитают в во­доемах. Несмотря на свое название, простейшие устроены даже сложнее; чем отдельная клетка. Обычные размеры простейших 1/20 - 1/7 мм. Их мож­но видеть без микроскопа (глаз человека различает предметы размером до 0,1 мм). Размножаются делением каждые 3 часа.

Представители микроорганизмов являются и бактерии. Бактерии, имеющие форму правильных шариков, называются кокками. Группы кокков называют стафилококками или стрептококками. К коккам относятся возбудители различных инфекционных болезней. Очень многие бактерии имеют форму палочек, например, живущая в нашем организме кишечная палочка  - возбудитель тифа, дизентерии.

Бактерии вездесущи и выносливы. Их находят в воде гейзеров с температурой около 100 ­­С, в вечной мерз­лоте    Арктики, где они сохранились в течение 2 млн. лет, в открытом космосе и т.д. Размножаются бактерии простейшим делением надвое, в благоприятных условиях - через каждые 20 минут.

Некоторые бактерии питаются аммиаком, метаном. Их пытаются использовать для "поедания" метана в шахтах.

Бактериальными заболеваниями являются чума, туберкулез, холера, столбняк, проказа, дизентерия, менингит и другие.

Вирусы (от virus - яд) - мельчайшие неклеточные частицы, состоящие из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки. Вирусы - внутриклеточные паразиты: они используют ферментативный аппарат живых клеток и переключают клетку на синтез зрелых вирусных частиц. Вирусы мельче бактерий в 50 раз. Они не видны в световом микроско­пе, их не задерживают тончайшие фарфоровые фильтры. Вирусы распро­странены повсеместно, вызывая болезни растений, животных и человека.

Вирусы в отличие от бактерий не способны существовать и размно­жаться самостоятельно, они размножаются лишь в живых клетках. Каждая бактерия представляет собой клетку, обладающую своим обменом веществ. Вирусы, как настоящие клеточные паразиты, полностью зависят от обмена веществ в клетке-хозяйке. "Покоренная" клетка вынуждена синтезировать составные вещества вируса, из которых вскоре монтируются новые вирус­ные частицы.

Бактерии и живые клетки организма всегда содержат одновременно два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновую (РНК) и дезоксирибонуклеиновую (ДНК) кислоты. Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты - либо РНК, либо ДНК.

Вирусы способны "навязывать" свою генетическую информацию на­следственному аппарату пораженной им клетки. Вирусы заражают клетку и заставляют ее помогать их размножению, что, как правило, кончается гибе­лью клетки. Вирусными заболеваниями являются оспа, бешенство, грипп, энцефалит, корь, свинка, краснуха, гепатит и другие.

Древние рукописи донесли описания страшных эпидемий оспы, в ко­торых погибло до 40 % больных. Только в 1980 году ВОЗ объявила о том, что оспа побеждена. Детям, родившимся после 1980 года, не делают оспо­прививания.

Бешенство или водобоязнь - смертельная болезнь человека и живот­ных, чаще всего бешенство бывает у собак. Болеют бешенством также вол­ки, кошки, крысы, вороны и другие животные. Прививки - единственное на­дежное современное средство против бешенства. Заболевшего человека вы­лечить от бешенства невозможно. Скрытый (инкубационный) период болез­ни длится от 8 дней до года. Поэтому при любом укусе животного необхо­димо обращаться к врачу.

В 1981 году в Сан-Франциско (США) были обнаружены люди, боль­ные необычными формами воспаления легких и опухолей. Заболевание за­канчивалось смертью. Как выяснилось, у этих больных был резко ослаблен иммунитет организма. Эти люди стали погибать от микробов, которые вы­зывают в обычных условиях лишь легкое недомогание. Болезнь назвали СПИД - синдром приобретенного иммунодефицита. Вирусы СПИДа были одновременно открыты в 1983 году биологами во Франции и США. Уста­новлено, что вирус СПИДа передается при переливании крови, нестерильными шприцами, половым путем, а также при вскармливании ребенка груд­ным молоком. Первые полгода - год, а иногда и в течение нескольких лет по­сле заражения, у человека незаметно никаких признаков болезни, но он яв­ляется источником вируса (вирусоносителем) и может заразить окружающих. До сих пор лекарства против СПИДа не найдено. СПИД назван "чумой XX века".

Эпидемия гриппа описана Гиппократом еще в 412 году до н.э.. В двадцатом веке были отмечены 3 пандемии гриппа. В январе 1918 года в Испании появились сообщения об эпидемии гриппа, получившей название "испанка". "Испанка" обошла весь мир, заразив около 1,5 млрд людей, ми­новала лишь несколько затерянных в океане островов и унесла 20 млн жиз­ней - больше, чем первая мировая война. В 1957 году около 1 млрд людей заболели "азиатским гриппом", погибло более 1 млн человек. В 1968-1969 г. на планете Земля свирепствовал "гонконгский грипп". Число эпидемий гриппа, как ни странно, с каждым столетием возрастает. В XV веке было 4 эпидемии, в XVII веке - 7, в XIX веке - уже 45! Почему до сих пор нет на­дежных прививок против гриппа? Оказывается, вирус гриппа очень быстро изменяется. Не успели врачи сделать вакцину против одной формы гриппа как возбудитель болезни появляется уже в новом облике.

Риккетсии (от имени американского ученого Ricketts) - мелкие болезне­творные бактерии, размножаются в клетках хозяина (также как вирусы), возбуждают сыпной тиф, ку-лихорадку у человека и животных. Человек заражается от животных.

Спирохеты - микроорганизмы, клетки которых имеют форму тонких извилистых нитей. Обитают в почве, стоячих и сточных водах. Патогенные спирохеты - возбудители сифилиса, возвратного тифа, лептоспироза и других болезней.

Актиномицеты - микроорганизмы с чертами организации бактерий и простейших грибов. Распространены в почве, водоемах, воздухе. Некоторые виды являются патогенными, вызывают такие болезни как туберкулез, дифтерию и прочие. Некоторые актиномицеты образуют антибиотики, витамины, пигменты и т.п. Используются в микробиологической промышленности.

Жизнеспособность и гибель бактерий определяются условиями среды:

микроорганизмы нормально живут при температуре 0-90 °С, для некоторых видов этот предел гораздо шире: от - 270 до + 400 °С;

прямые лучи солнца для большинства бактерий губительны;

микроорганизмы жизнеспособны в условиях очень низкого (всего 5 мм рт. ст.) и очень высокого (более 5 атмосфер) давлений;

на жизнеспособность микроорганизмов влияет реакция среды рН - наиболее благоприятна нейтральная (рН = 7) или щелочная (рН > 7) среда.

Субстратами (носителями) биологических опасностей могут быть любые элементы среды обитания: воздух, вода, почва, растения, животные, люди, оборудование, инструменты, сырье, перерабатываемые материалы и т.п. Бактерии живут в воде, в том числе и в горячих источниках, во льдах, в воздухе на различной высоте от земли. Особенно много бактерий в почвах. В одном грамме пахотной почвы находится от 1 до 20 млрд микробов. Микро­бы сопровождают человека всю жизнь.

Без микробов жизнь невозможна. Но патогенные микробы для челове­ка опасны, поэтому человек настойчиво ищет способы защиты от них. Итальянский священник Лазарь Спалланцани доказал, что при длительном кипячении жидкостей находящиеся в них микробы погибают. Немецкий ученый Теодор Шванн установил, что высокая температура убивает микро­бов, находящихся в воздухе. Английский физик Джон Тиндаль установил, что микробы в жидкостях гибнут после нескольких повторных кипяче­ний. Повторное кратковременное нагревание жидкости до точки кипения, предложенное Тиндалем, называют тиндализацией. Все методы уничтоже­ния микробов под воздействием высокой температуры имеют общее назва­ние - стерилизация. Частичная стерилизация молока нагреванием до 60 °С в течение 30 минут называется пастеризацией..

Для улавливания микробов из жидкостей и газов применяют специ­альные фильтры, имеющие очень мелкие поры.

Бактерициды - химические вещества, убивающие бактерии. Бактерио-ситаз - временная остановка размножения бактерий под воздействием раз­личных веществ (в том числе лекарств).

Человек имеет хорошую естественную защиту от болезнетворных микробов. Первая линия обороны - кожа. Но малейшая ранка открывает доступ микробам в организм. В носовой полости микроорганизмы задержи­ваются мелкими волосиками. В ротовой полости бактерии задерживаются слюной, в которой находится бактерицидное вещество, известное под на­званием лизоцим. Лизоцим имеется в слезах. Лизоцим растворяет клеточные стенки ряда бактерий, уничтожая их. Но если микробам удается проникнуть в организм, то их ждет кислая среда желудка, уничтожающая большую часть микроорганизмов. Некоторые микробы все-таки проникают в кишеч­ник. Здесь их ждет очередное препятствие. В 1883 году выдающийся рус­ский микробиолог И.И. Мечников показал, что белые кровяные тельца (лей­коциты) способны активно захватывать и поглощать проникшие в организм инородные микробы. Это явление И.И. Мечников назвал фагоцитозом, а белые кровяные тельца - фагоцитами. На основании этих фактов разработана фагоцитарная теория иммунитета. Иммунитет бывает приобретен­ный и естественный, или врожденный. Врожденный иммунитет - это видо­вой признак, передающийся по наследству. В 1796 году английский врач Джемпер открыл метод предохранительных прививок, который он назвал вакцинацией, а материал для прививок вакциной (от vacca - корова). Невос­приимчивость к инфекциям, создаваемая искусственным путем, называется иммунизацией.

В борьбе с микробами большое значение имеет гигиена. Пот, пыль, грязь - хорошая питательная среда для микроорганизмов. Эффективным средством борьбы с микробами является дезинфекция. В качестве дезинфи­цирующих средств  применяются настойка йода, ультрафиолетовые лучи, хлор и другие. Дезинфекция является непосредственным средством борьбы с микробами, а дезинсекция и дератизация направлены против переносчиков микро­бов. Дезинсекция - способ борьбы с насекомыми.  Борьба с грызунами называ­ется дератизацией. При этом применяют химические, механические и био­логические средства.

Грибы - обособленная группа низших растений, лишенных хлорофил­ла и питающихся готовыми органическими веществами. Их выделяют в особое царство органического мира. Существует свыше 100 тысяч видов грибов. От бактерий грибы отличает наличие ядра в клетке.

Патогенные грибы вызывают болезни растений, животных и человека  Микозы  - болезни человека и животных, вызываемые паразитическими грибами. Токсические грибы вызывают пищевые отравления человека и животных.

Самый ядовитый гриб - бледная поганка. Яд бледной поганки не разрушается ни при кипячении, ни при жаренье. Этот гриб представляет собой смертельную опасность для человека. Человек может отравиться красным мухомором, но смертельные исходы редки. Почти каждый съедобный гриб имеет своего несъедобного или ядовитого двойника.

На жизнь людей уже много столетий оказывают влияние грибы - паразиты растений. Ежегодно человечество теряет из-за этих грибов около пятой части мирового урожая растений. Паразитический гриб фитофтора поражает картофель и томаты. Опасен гриб-паразит спорынья. Он растет на колосьях ржи, содержит очень опасный наркотик ЛСД.

Растения.  Отметим наиболее распространенные из ядовитых растений.

Белена. Плоды белены черной представляют опасность для человека. Они содержат алкалоиды, вызывающие помутнение рассудка. Отсюда про­изошло выражение "белены объелся".

Табак. Появление в XV веке табака в Европе связывают с именем француза Жана Нико, который как будто привез семена этого растения с острова Тобаго. Отсюда латинское название табака - Nikotiana tabacum. В табаке содержится ядовитый алкалоид никотин. Смертельная доза никотина содержится примерно в 20 сигаретах, но так как она поступает в организм постепенно, смерть курильщика не наступает. Никотин очень быстро разно­сится по телу курящего. В мозг он попадает через 5-7 секунд после первой затяжки. Смола, образующаяся при сгорании табака, вызывает опухоли. Было время, когда в России за курение наказывали плетьми. А вот табачную пыль используют с пользой в сельском хо­зяйстве для борьбы с вредными насекомыми.

Конопля. Из смолистых выделений конопли получают опасные нарко­тики, известные как гашиш, марихуана, анаша, употребление которых при­водит к развитию тяжелейшего заболевания - наркомании.

Мак. Человек начал разводить мак ради съедобных семян, в которых более 50 % составляет масло. Но уже в древности люди делали надрезы на незрелых коробочках мака, из которых выступал белый сок. Засохший сок соскребали и получали горький коричневый порошок - опий. С давних пор, опий используют не только как лекарство, но и как наркотик. Курение опиума унесло тысячи жизней и даже послужило причиной опиумных войн. В настоящее время посев опийных сортов мака запрещен решением ООН.

Животные, которые представляют потенциальную опасность для человека.

Скорпионы.  Для мелких зверьков укус скорпиона смертелен. Для человека укол скорпионьего жала очень болезнен (возникает опухоль, озноб, повышается температу­ра), но жизни не угрожает. Достоверно известно лишь несколько случаев гибели детей, укушенных крупными тропическими скорпионами.

Пауки. Паук каракурт (в переводе "черная смерть"), длиной чуть больше одного сантиметра, - один из самых опасных. Смертность от его укусов составляет около 4 %. Укус каракурта вызывает психическое возбуждение укушенного, боли во всем теле, нарушение работы сердца и затруд­ненное дыхание.  В полевых условиях рекомендуется сразу после укуса прижигать ранку спичкой. Яд паука при нагревании разрушается. Другие опасные пау­ки (например, тарантул) серьезной угрозы для человека не представляют, хотя укус их болезнен.

Клещи. Питаются кровью крупных зверей и человека. Присосавшегося клеща нельзя вытаскивать. Его головка остается в коже и вызывает воспале­ние, более опасное, чем сам укус. Лучше обильно смочить клеща спиртом или одеколоном и клещ сам отпадет. Весьма зловредны крошечные чесо­точные клещи, вызывающие болезнь - чесотку. Главный вред клещей за­ключается не в их укусах, а в переносимых ими болезнях, например, клеще­вом энцефалите.

Саранча. Опасна уничтожением урожаев, растительности, обрекает на голод животный мир и человека.

 

4.4. Совокупное воздействие факторов среды на человека

В природно-техногенной среде редко встречается изолированное действие вредных факторов, обычно человек подвергается совокупному их воздействию. При этом различают сочетанное, комбинированное и комплексное  воздействия.

Сочетанное действие – действие неблагоприятных факторов разной природы (физических, химических, биологических).

Комбинированное действие – это одновременное или последовательное действие на организм нескольких токсикантов одной природы,  чаще всего химических веществ, при одном и том же пути поступления.

Комплексное воздействие - влияние ядов, поступаю­щих в организм одновременно, но разными путями.

Различают несколько типов комбинированного и сочетанного действия в зависимости от эффектов токсичности:

 Аддитивное действие - это суммарный эффект смеси, равный сумме эффектов действующих компонентов. Аддитивность характерна для ве­ществ днонаправленного действия, когда компоненты смеси оказывают влияние на одни и те же системы организма, причем при количественно одинаковой замене компонентов друг другом токсичность смеси не меняет­ся. 

Потенцированное действие (синергизм) -  компоненты смеси дей­ствуют так, что одно вещество усиливает действие другого. Эффект комби­нированного действия при синергизме больше аддитивного. Потенцирова­ние отмечается при совместном действии диоксида серы и хлора; алкоголь повышает опасность отравления ртутью и некоторыми другими промыш­ленными ядами. Тяжелый физический труд сопровождается повышенной вентиляцией легких и усилением скорости кровотока, что приводит к увеличению количества яда, поступающего в организм. Токсичность ядов в определенном температурном диапазоне является наименьшей, усиливаясь как при повышении, так и при понижении температуры. Главной причиной этого является изменение функционального состояния организма: нарушение терморегуляции, потеря воды при усиленном потоотделении, изменение обмена веществ и ускорение биохимических процессов. Учащение дыхания и усиление кровообращения приводят к увеличению поступления яда в организм через органы дыхания. Расширение сосудов кожи и слизистых повышает скорость всасывания токсических веществ через кожу и дыхательные пути. Усиление токсического действия при повышенных температурах отмечено в отношении многих летучих ядов: паров бензина, паров ртути, оксидов азота. Низкие температуры повышают токсичность бензола, сероуглерода и др.

Шум и вибрация усиливают токсический эффект промышленных ядов. Шум вызывает изменение функционального состояния ЦНС и сердечно-сосудистой системы и усиливает токсический эффект оксида углерода, стирола, крекинг-газа и др. Вибрация, изменяя реактивность организма, повышает его чувствительность к  кобальту, кремневой пыли, дихлорэтану.

Антагонистическое действие - компоненты смеси действуют так, что одно вещество ослабляет действие другого. Эффект комбинированного действия меньше аддитивного.

Ультрафиолетовое излучение может понижать чувствительность организма к некоторым вредным веществам вследствие усиления окислительных процессов в организме и более быстрого обезвреживания яда. Токсичность оксида углерода при ультрафиолетовом облучении снижается благодаря ускоренной диссоциации карбоксигемоглобина и более быстрого выведения яда из организма.

Острое воздействие ядов, вызывающих в организме гипоксию и одновременное действие ионизирующей радиации сопровождается ослаблением тяжести радиационного поражения. Такой эффект замечен при действии оксида углерода, анилина, производных трептофана (серотонин).

При независимом действии комбинированный эффект не отличается от изолированного действия каждого токсиканта в отдельности, при этом преобладает эффект наиболее токсичного вещества. Комбинации веществ с независимым действием встречаются достаточно часто, например бензол и раздражающие газы, смесь продуктов сгорания и пыли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.ОПАСНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

 

План лекции:

5.1. Основные понятия  анализа опасностей. Отказ, вероятность отказа.

5.2. Качественный и количественный анализ опасностей.

5.3. Средства снижения травмоопасности и вредного воздействия технических систем.

5.4. Безопасность функционирования автоматизированных и роботизированных производств.

 

5.1. Основные понятия  анализа опасностей. Отказ, вероятность отказа.

Объектом анализа опасностей является система «человек – машина - окружающая среда (ЧМС)»,  в которой в единый комплекс, предназначенный для определенных функций,  объединены технические объекты, люди и окружающая среда, взаимодействующие друг с другом. Самым простым является локальное взаимодействие, которое осуществляется при контакте человека с техникой в домашних условиях, на работе и во время движения, а также взаимодействие между отдельными промышленными предприятиями. Взаимодействие может быть штатным и нештатным.

Нештатное взаимодействие объектов, входящих в систему ЧМС, может выражаться в виде чепе. Аппарат анализа опасностей построен на следующих определениях.

Чепе – нежелательное, незапланированное, непреднамеренное событие в системе ЧМС, нарушающее обычный ход вещей и происходящее в относительно короткий период времени.

Несчастный случай – чепе, заключающееся в повреждении организма человека.

Отказ – чепе, заключающееся в нарушении работоспособности компонента системы.

Инцидент – вид отказа, связанный с неправильными децствиями или поведением человека.

Катастрофы, аварии, несчастные случаи образуют группу чепе, которые называются чепе - несчастьями или н-чепе. Отказы и инциденты обычно предшествуют н-чепе, но могут иметь и самостоятельное значение.

Опасность – возможность н-чепе и тех чепе, которые к нему ведут.

Источник опасности – явление, откуда может проистекать опасность.

Опасная зона – пространство, где существует возможность наступления н-чепе.

Чепе - несчастья создают повреждения, которые могут поддаваться или не поддаваться количественной оценке, например, смертельные случаи, уменьшение продолжительности жизни, вред здоровью, материальный ущерб, ущерб окружающей среде, дезорганизация работы. Последствия или количество нанесенного вреда зависит от многих факторов, например, от числа людей, находившихся в опасной зоне, или количества и качества находившихся там материальных ценностей. Различные последствия и вред обозначают термином ущерб. Ущерб измеряют денежным эквивалентом или числом летальных исходов, или количеством травмированных людей и т.п. Между этими единицами измерения желательно найти эквивалент, чтобы ущерб можно было измерить в стоимостном выражении.

Анализ опасностей делает предсказуемыми перечисленные выше чепе и, следовательно, их можно предотвратить соответствующими мерами. К главным моментам анализа опасностей  относится поиск ответов на следующие вопросы. Какие объекты являются опасными?  Какие чепе можно предотвратить? Какие чепе нельзя устранить полностью и как часто они будут иметь место? Какие повреждения неустранимые чепе могут нанести людям, материальным объектам, окружающей среде?

Анализ опасностей описывает опасности качественно и количественно и заканчивается планированием предупредительных мероприятий. Он базируется на знании алгебры логики и событий, теории вероятностей, статистическом анализе, требует инженерных знаний и системного подхода.

 

 

5.2.Качественный и количественный анализ опасностей.

Анализ опасностей позволяет определить источники опасностей, потенциальные н-чепе, чепе-инициаторы, последовательности развития событий вероятности чепе, величину риска, величину последствий, пути предотвращения чепе и смягчения последствий.

На практике анализ опасностей начинают с грубого исследования, позволяющего идентифицировать в основном источники опасностей. Затем исследования могут быть углублены и  проведен более детальный качественный анализ. Выбор метода качественного анализа зависит о преследуемой цели, предназначения объекта и его сложности. Установление логических связей необходимо для  расчета вероятностей чепе. Методы расчета вероятностей и статистический анализ являются составными частями количественного анализа опасностей.  Когда удается оценить ущерб, можно провести численный анализ риска. Исследования заканчивают предложениями по минимизации или предотвращению опасностей

Качественные методы анализа опасностей включают: предварительный анализ опасностей, анализ последствий отказов, анализ опасностей с помощью дерева причин, анализ опасностей с помощью дерева последствий,  анализ опасностей методом потенциальных отклонений, анализ ошибок персонала, причинно-следственный анализ.

Предварительный анализ опасностей осуществляют в следующем порядке:

·        изучают технические характеристики объекта, системы, процесса, используемые энергетические источники, рабочие среды, материалы, устанавливают их повреждающие свойства;

·        устанавливают законы, стандарты, правила, действия которых распространяются на данный технический объект, систему, процесс;

·        проверяют техническую документацию и ее соответствие законам, правилам, принципам и нормам стандартов безопасности;

·        составляют перечень опасностей, в котором указывают идентифицированные источники опасностей, повреждающие факторы, потенциальные чепе, выявленные недостатки.

При проведении предварительного анализа опасностей особое внимание уделяют наличию взрывоопасных и токсичных веществ, выявлению компонентов объекта, в которых возможно их присутствие. После того как выявлены крупные системы технического объекта, которые являются источниками опасности, их можно рассматривать отдельно и более детально исследовать с помощью других методов качественного анализа.

Анализ последствий отказов – качественный метод идентификации опасностей, основанный на системном подходе и имеющий характер прогноза. Этим методом можно оценить опасны потенциал любого технического объекта. Анализ обычно осуществляют в следующем порядке:

·        технический объект разделяют на компоненты;

·         для каждого компонента выявляют возможные отказы;

·        изучают потенциальные чепе, которые может вызвать тот или иной отказ;

·        результаты записывают в виде таблицы;

·        отказы ранжируют по опасностям и разрабатывают предупредительные меры, включая конструкционные изменения.

В результате анализа могут быть собраны  и документально оформлены данные о частоте отказов, необходимые для количественной оценки уровня опасностей рассматриваемого объекта.  Анализ последствий отказом может выявить необходимость применения других, более емких методов идентификации опасностей.

Анализ опасностей с помощью дерева причин выполняют в следующем порядке:

·        выбирают потенциальное чепе;

·        выявляют все факторы, которые могут привести к заданному чепе;

·        по результатам анализа строится ориентировочный граф – дерево причин, состоящее из всех причин –событий, которые делают возможным заданное чепе.

После завершения анализа с помощью дерева причин можно от качественных характеристик переходить к количественному анализу.

Анализ опасностей с помощью дерева последствий отличается от анализа опасностей с помощью дерева причин  тем, что в первом случае задается потенциальное чепе-инициатор, и исследуется вся группа событий-последствий, к которым оно может привести. Анализ опасностей с помощью дерева последствий требует хорошего знания анализируемого технического объекта, поэтому перед его проведением необходимо тщательно изучить объект, вспомогательное оборудование,  параметры окружающей среды, организационные вопросы.

Анализ опасностей методом потенциальных отклонения – процедура искусственного создания отклонений с помощью ключевых слов. Этим методом анализируют опасности герметичных процессов и систем. Наибольшее распространение он получил в химической промышленности.

После того, как с помощью предварительного анализа были установлены источники опасностей, необходимо выявить те отклонения, которые могут привести к чепе.  Для этого разбивают технологический процесс или герметичную систему на составные части и, создавая с помощью ключевых слов отклонения, систематично изучают их потенциальные причины и те последствия, к которым они могут привести. Для проведения анализа необходимо иметь  проектную документацию на стадии проектирования, алгоритм анализа, который позволит исследовать один за другим все компоненты, набор ключевых слов, с помощью которых выявляют ненормальный режим работы компонента.

Анализ ошибок персонала включает следующие этапы: выбор системы и вида работы, определение цели, идентификацию вида потенциальной ошибки, идентификацию последствий, идентификацию возможности исправления ошибки, идентификацию причины ошибки, выбор метода предотвращения ошибки, оценку вероятности ошибки, расчет риска, выбор путей снижения риска.

Причинно-следственный анализ выявляет причины произошедшего чепе. Тем не менее он является составной частью общего анализа опасностей. Он завершается прогнозом новых чепе и составлением плана мероприятий по их предупреждению.

Анализ начинают со сбора информации, которая призвана описать чепе точно и объективно. Составляют перечень событий, предшествовавших чепе. Перечень может содержать достаточно большое число событий и в этом случае целесообразно построить ориентировочный граф – дерево причин. Построение начинают с последней стадии – с н-чепе. По каждому предшествующему событию последовательно ставят вопросы, выявляющие логические связи между событиями. Логическая структура дерева причин такова, что при отсутствии хотя бы одного из предшествующих событий н-чепе произойти не может. Это является основой для того, чтобы сформулировать предупредительные меры с целью исключить повторение н-чепе данного типа и избежать аналогичных н-чепе.

Количественный анализ опасностей заключается в определении вероятностей наступления чепе, численных значений риска и ущерба.

 

5.3.Средства снижения травмоопасности и вредного воздействия технических систем.

Повышение технического уровня современного производства, электронизация офисов в той или иной  мере создают вредные, а иногда и опасные условия для работающих и окружающей среды, что требует организации их надежной и эффективной защиты. В настоящее время в различных отраслях промышленности с целью снижения травмоопасности и вредного воздействия технических систем широко используются средства производственной безопасности.

К средствам производственной безопасности относятся устройства, которые предназначены для оповещения или защиты человека от воздействия опасных производственных факторов. Конструкции средств производственной безопасности различны, отличаются размерами, назначением, областью применения и принципами действия.

Оградительные устройства предназначены для ограждения опасной зоны либо для предупреждения воздействия опасных производственных факторов на человека.

По конструктивным особенностям оградительные устройства делятся на три типа: стационарные (съемные и несъемные), подвижные и полуподвижные.

Стационарные несъемные устройства устанавливаются на границе действия опасного производственного фактора – работающих агрегатов, машин, механизмов.

Стационарные съемные устройства выполняют те же функции, однако они имеют съемные крепления, меньшие размеры и массу. Это наиболее распространенный тип оградительных устройств.

Подвижные оградительные устройства используются для ограждения перемещающихся опасных производственных факторов. Разновидностью этих устройств являются временно незакрепленные и переносные оградительные  устройства. Подвижные устройства имеют ручной или механический привод.

Полуподвижные оградительные устройства одной своей стороной жестко крепятся к неподвижной части агрегата, конструкции механизма или сооружения. Другая часть остается подвижной. При перемещении  подвижной части происходит либо поворот оградительного устройства, либо складывание в гармошку, либо сокращение площади ограждения. Полуподвижные оградительные устройства применяются для ограждения перемещающихся опасных зон, а также опасных зон временных производственных факторов.

Блокирующие устройства – средства производственной безопасности,  предупреждающие возникновение опасных производственных факторов при нарушениях параметров технологических процессов и действующего оборудования. Блокирующие устройства либо приостанавливают процесс или работу оборудования, не допуская возникновения опасных производственных факторов, либо нормализуют параметры оборудования при их отклонениях выше установленных пределов. По конструкции блокирующие устройства делятся на электронные, механические, электромеханические, фотоэлектрические и электрические.

Электромеханические блокирующие устройства применяют, когда блокирующим элементом является концевой выключатель, соединенный с электромагнитом, - при замыкании цепи электромагнит включает рубильник. Такая конструкция универсальна и может быть использована в различных установках.

Электрические блокирующие устройства  чаще всего используют в электроустановках высокого напряжения, химических производствах при переработке ядовитых и токсических веществ, на установках и агрегатах с принудительной системой охлаждения.

Фотоэлектрическое блокирующее устройство состоит из источник света, концентрированный луч которого попадает на освещаемый элемент. В результате этого в цепи поддерживается электрический ток, который вызывает размыкание выходных контактов реле и удерживает их в таком положении, пока фотоэлемент освещен. Фотоэлектрические блокирующие устройства применяют для приостановки  процесса или работы оборудования при пересечении человеком границы опасной зоны.

Ограничительная техника – технические средства и приспособления, ограничивающие опасную зону возможного воздействия на человека производственных факторов.

Особую конструкция представляют устройства, ограничивающие перемещение отдельных видов оборудования или грузов. Такие конструкции применяются на оптовых базах, например, тупиковые ограничители перемещения электроштабелеров, мостовых кранов, ограничители массы и высоты подъема грузов.

Предохранительные устройства – это устройства, которые предупреждают возникновение опасных производственных факторов при различных технологических процессах и работе оборудования путем нормализации параметров процесса или отключения оборудования.

Предохранительные устройства обеспечивают безопасный выпуск избытков газа, пара или жидкости и снижают давление  в сосуде до безопасного; предупреждают выброс материалов; отключают оборудование при перегрузке и т.п.

Средства сигнализации – устройства, предупреждающие обслуживающий персонал о пуске и остановке оборудования, нарушениях и экстремальных отклонениях технологических процессов и работы оборудования, повышенных концентрациях ядовитых и взрывоопасных газов в помещении. Сигнализация может быть звуковой, световой или  той и другой одновременно.

Защитные устройства ограждают человека от возможного воздействия опасных производственных факторов. К ним относятся различные экраны, защищающие от электромагнитных излучений, ограждающие человека или части его тела от травмирования отлетающими осколками или частицами обрабатываемых материалов, устройства, защищающие от воздействия брызг кислот, щелочей и расплавов.

 

5.4.Безопасность функционирования автоматизированных и роботизированных производств.

Автоматизация процессов является одним из наиболее эффективных путей повышения производительности труда и улучшения условий труда работающих. Основными причинами воздействия на работающих опасных и вредных факторов при использовании автоматизированного оборудования являются: нарушение условий эксплуатации оборудования, несоответствующая требованиям безопасности труда планировка оборудования, пультов управления, транспортно-накопительных устройств, отказ или поломка оборудования, ошибочные действия оператора при наладке, ремонте, регулировке оборудования или во время его работы в автоматическом цикле, появление человека в рабочем пространстве оборудования, отказы в функционировании средств аварийной и диагностической сигнализации, ошибки в работе устройств программного управления и в программировании.

 Универсальным средством обеспечивающим комплексную автоматизацию производственных процессов и позволяющим быстро изменять последовательность, скорость и вид манипуляционных действий, являются промышленный роботы (ПР).

Требования безопасности к промышленным роботам и робототехническим комплексам установлены в ГОСТ 12.2.072-82

Механизация и автоматизация процессов, осуществляемая с помощью ПР, позволяет высвободить значительное число вспомогательных рабочих и направить их в основное производство. С помощью ПР успешно автоматизируются монотонно повторяющиеся операции и переходы производственного цикла, протекающие в производственной среде с высокой температурой, неприятными запахами, пылью, газами и гарью. Важным  параметром, обеспечивающим безопасность персонала, обслуживающего ПР,  является скорость перемещения исполнительных устройств. При обучении и наладке ПР, когда требуется пребывание обслуживающего  персонала в зоне его рабочего пространства, скорость перемещения исполнительных устройств ограничивается 0,3 м/с. Для  этого ПР оснащают регуляторами скорости.

Для повышения безопасности труда оператора в конструкции ПР предусмотрены устройства, при помощи которых поступает информация: о режиме работы, исполнении программы, работе по кодам программы, о срабатывании блокировок ПР и обслуживаемого ими технологического оборудования, о наличии сбоя в работе ПР, о начале движения исполнительных органов ПР и их готовности к движению при выполнении управляющей программы.

Роботы необходимо оснащать средствами защиты (оградительными, предохрани тельными, блокирующими, сигнализирующими и др.),  исключающими возможность воздействия на обслуживающий персонал опасных и вредных производственных факторов.

Для предотвращения поломок оборудования, инструмента и другой оснастки, неполадок в системе управления ПР предусмотрены  различные блокирующие устройства. Конструкции ПР должны включать средства, обеспечивающие остановку исполнительных органов при попадании человека на ту часть рабочего пространства, где ПР работает по программе. Чтобы манипуляторы не выходили за пределы рабочего пространства, предусматривают жесткие упоры, рассчитанные на нагрузку с учетом динамических и статических усилий, а также концевые выключатели. Блокирующие устройства ПР в одном режиме должны исключать возможность работы ПР в другом режиме и самопроизвольное переключение с одного режима на другой.

С целью обеспечения безопасности оператора система управления ПР должна иметь устройство аварийного останова, которое срабатывает при любом нарушении  работоспособности ПР независимо от режима его работы, в том числе  при взаимном отключении любого вида питания, которое используется в обслуживаемом оборудовании.

При срабатывании устройства аварийного останова должно прекратиться любое движение ПР независимо от режима работы, за исключением случаев, когда его останов и фиксация в определенном положении ведут к возникновению чрезвычайной ситуации. Аварийное отключение робота должно исключать возможность его включения в режим исполнения программы без предварительного приведения всех исполнительных устройств и технологического оборудования в исходное положение, соответствующее прерванной программе. Возобновление работы ПР осуществляется оператором с помощью специальной команды.

Роботы, предназначенные для транспортирования изделий на высоте, оборудуют устройствами, исключающими падение перемещаемых грузов вследствие ослабления зажима охвата, внезапного отключения питания и других причин.

Органы управления ПР и средства отображения информации располагают на панели пульта управления, их расположение должно быть удобным для работающего. При выборе средств отображения информации, требующей быстрой реакции рабочего, следует отдавать предпочтение звуковым и световым сигналам достаточной мощности. Переключатели режимов работы ПР и регуляторы скорости должны иметь фиксаторы, не допускающие самопроизвольного их перемещения. Чтобы затруднить свободный доступ к органам пульта управления, применяют специальные крышки, кнопки, ручки и т.п. основные органы управления ПР должны иметь четкие надписи и символы, указывающие их назначение. Органы аварийной остановки следует располагать в легкодоступном месте и выделять по размеру и цвету по сравнению с другими органами и кнопками.

Среди организационно-технических мероприятий, обеспечивающих безопасность работы с ПР, следует отметить систему подготовки обслуживающего персонала к работе на ПР. к работе по программированию, обучению, наладке, ремонту и эксплуатации ПР допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование и получившие удостоверение на право обслуживания ПР. в процессе подготовки лиц, обслуживающих ПР, рассматриваются все возможные аварийные ситуации и отказы в работе роботов. Кроме того, изучаются практические приемы безопасной работы на ПР.

На каждом предприятии должны быть разработаны и утверждены в установленном порядке инструкции по безопасности труда для каждой единицы ПР, имеющихся на предприятии. Инструкции составляются для конкретной профессии (наладчик, механик, оператор, программист). В инструкциях должны быть отражены общие требования безопасности, относящиеся к конкретному оборудованию, требования безопасности, обусловленные типовой инструкцией предприятия, и требования безопасности, относящиеся к особенностям данной модели ПР.

Неполадки и аварийные ситуации, возникающие в процессе эксплуатации ПР и технологического оборудования, используемого совместно с ним, должны ежедневно регистрироваться оператором, наладчиком и другими работниками в специальном журнале с целью незамедлительного устранения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

6.1.МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ИХ НОРМИРОВАНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

План лекции:

6.1.1. Параметры микроклимата производственных помещений.

6.1.2. Теплообмен человека с окружающей средой

6.1.3. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека.

6.1.4. Гигиеническое нормирование параметров микроклимата. Критерии комфортности.

 

6.1.1. Параметры микроклимата производственных помещений.

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека.

Метеорологические условия или микроклимат зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции.

 Метеорологические условия, или микроклимат, в производственных условиях определяются следующими параметрами: температурой воздуха t (oC), относительной влажностью(%), скоростью движения воздуха на рабочем месте v(м/с).

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду.  Ее количество зависит от степени физического напряжения в определенных метеорологических условиях и составляет от 85 (в состоянии покоя) до 500 Дж/с. В организме человека постоянно протекают различные химические процессы с выделением теплоты. За час человек вырабатывает количество тепла, необходимое для того, чтобы вскипятить литр ледяной воды. Если бы тело человека было покрыто не кожей, а непроницаемой оболочкой, каждый час температура повышалась бы на несколько градусов, а через 40 часов достигла бы 100 градусов. При выполнении тяжелой физической работы скорость обмена веществ в организме резко повышается, поэтому выделяется гораздо больше тепла.

Для того, чтобы физиологические процесса в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота  должна полностью отводиться в окружающую среду.

Одними из важных интегральных показателей теплового самочувствия организма является средняя температура тела (внутренних органов) порядка 36,6о С. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы средней тяжести и тяжелой при высокой температуре воздуха температура тела может повышаться от нескольких десятых градуса до 1-2оС. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек +43оС, минимальная +25оС.

 

            6.1.2. Теплообмен человека с окружающей средой.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение человека полностью воспринимается окружающей средой, т.е. когда выполняется уравнение теплового баланса  .  В этом случае температура внутренних органов остается постоянной. Если теплопродукция организма не может быть передана полностью  окружающей среде, происходит рост температуры внутренних органов. В случае если окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем ее производит человек, то происходит охлаждение организма.

Отдача теплоты организмом человека в окружающую среду происходит в результате теплопроводности через одежду Qт, конвекции у тела  Qк, излучения на окружающие поверхности Qи, испарения влаги с поверхности кожи Qисп,  нагрева вдыхаемого воздуха Qв.

Количество теплоты, отдаваемое организмом различными путями, зависит от величины того или иного параметра микроклимата. Так, теплоотдача конвекцией зависит от температуры окружающего воздуха и скорости его движения на рабочем месте. Удерживаемый на внешней поверхности тела пограничный слой воздуха препятствует отдаче теплоты конвекцией. При скорости движения воздуха равной 0, толщина этого слоя 4-8 мм. При увеличении скорости до 2 м/сек, слой воздуха составляет всего 1мм. Чем ниже температура окружающего воздуха и выше скорость движения, тем больше отдача теплоты конвекцией.

Излучение теплоты происходит в направлении окружающих человека поверхностей, имеющих более низкую температуру, чем температура поверхности одежды и кожи человека. При высоких температурах окружающих поверхностей (30-35 град.) теплоотдача излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплообмен идет в обратном направлении – от поверхностей к человеку.

Отдача теплоты за счет испарения влаги и нагрева выдыхаемого воздуха зависит не только от температуры и интенсивности работы, выполняемой человеком, но и от относительной влажности и скорости движения воздуха.

 

6.1.3. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека.

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на самочувствие человека и его работоспособность. Например, понижение температуры и повышение скорости воздуха способствует усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма.

При повышении температуры возникают обратные явления. Установлено, что при температуре воздуха более 30 град. работоспособность человека начинает падать. Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Предельная температура, при которой человек в состоянии дышать несколько минут без средств защиты, около 116 град.

Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение в значительной мере зависит от влажности и скорости движения воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев организма. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при температуре более 30 град.,  т.к. при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности (более 80%) пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое проливное течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу.

Недостаточная влажность воздуха ( менее 20%) также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем и загрязнения болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании человека в закрытых помещениях рекомендуемая влажность 30-70%, оптимальные значения 40-60%.Вопреки установившемуся мнению величина потовыделения мало зависит от количества потребляемой жидкости. У человека работающего без питья в течение 3 часов, образуется только на 8% меньше пота, чем при полном возмещении потерянной влаги.

Для человека считается допустимым снижение его массы на 2-3% путем испарения влаги – обезвоживание организма. Обезвоживание на 6% влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения, испарение влаги на 15-20% приводит к смертельному исходу.

Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей (до 1%, в том числе 0,4-0,6 NaCl)  При неблагоприятных условиях потеря жидкости может составить 8-10л за смену и в ней до 60 г поваренной соли (всего в организме 140 г NaCl). Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы.

Для восстановления водного баланса работающих в горячих цехах устанавливают пункты подпитки подсоленной питьевой водой из расчета 4-5 л на человека в смену.

Длительное воздействие высокой температуры, особенно в сочетании с повышенной влажностью может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня – гипертермии – состоянию, при котором температура тела повышается до 38-39 град., наблюдается головная боль, слабость, тошнота, рвота, пульс и дыхание учащаются, бледность, синюшность, судороги, потеря сознания.

. Пониженная температура, большая подвижность и влажность воздуха могут привести к переохлаждению организма – гипотермии. При продолжительном воздействии холода изменяется углеводный обмен. Прирост обменных процессов при понижении температуры на 1 оС  составляет 10%, а при интенсивном охлаждении он может возрасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена.

Появление мышечной дрожи, при которой внешняя работа не совершается, а вся энергия переходит в тепловую, может в течение некоторого времени задержать снижение температуры  внутренних органов.

Параметры микроклимата оказывают существенно влияние на производительности труда. Например, при повышении температуры с 26 до 29 град. производительность труда снижается на 13%, а при повышении до 33 град. – на 35%.

Кроме основных параметров микроклимата (температура, относительная влажность и скорость движения воздуха), не следует забывать об атмосферном давлении Р, которое оказывает существенное влияние на процесс дыхания и самочувствие человека.

 Жизнедеятельность человека может происходить в довольно широком диапазоне давлений 550-950 мм.рт.ст. Однако необходимо учитывать, что для здоровья человека опасна не сама величина, а быстрое изменение давления. Например, быстрое снижение давления всего на несколько гектопаскалей по отношению к нормальной величине 1013 гПа (760 мм рт.ст.) вызывает болезненные ощущения 1Па=7,5*10-3 мм рт. ст.)

Если человек может прожить без пищи и воды несколько дней, то без кислорода – всего несколько минут Кислород поступает в кровь через стенки легочныхъ пузырей (альвеол).

Наличие кислорода во вдыхаемом воздухе необходимое, но не достаточное условие для обеспечения жизнедеятельности организма. Интенсивность диффузии кислорода в кровь определяется парциальным давлением кислорода в альвеолярном воздухе, которое зависит от атмосферного давления

Наиболее успешно диффузия кислорода в кровь происходит при парциальном давлении кислорода в пределах 95 – 120 мм рт.ст. Изменение парциального давления вне этих пределов приводит к затруднению дыхания и увеличению нагрузки на сердечно-сосудистую систему. Так, на высоте 2-3 км (=70 ммрт.ст) насыщение крови кислородом снижается, что приводит к усилению деятельности сердца и легких. Но даже длительное пребывание в этой зоне не оказывает отрицательного влияния на здоровье и она называется зоной достаточной компенсации.  С высоты 4 км. (=60 мм рт.ст) диффузия кислорода в кровь снижается до такой степени, что даже при нормальном содержании кислорода (21%)  может наступить кислородное голодание – гипоксия.

Как показали исследования, удовлетворительное самочувствие человека при дыхании воздухом сохраняется до высоты около 4 км, при дыхании чистым кислородом до 12км.

В ряде случаев, например при производстве работ под водой, человек находится в условиях повышенного атмосферного давления. При выполнении глубоководных работ различают три периода: компрессию, нахождение в условиях повышенного давления и декомпрессию.

При работе в условиях избыточного давления снижаются показатели вентиляции легких, что приводит к токсическому действию некоторых газов, входящих в состав вдыхаемого воздуха (нарушение координации движений, возбуждение или угнетение, галлюцинации и др.)

Наиболее опасен период декомпрессии. Во время нахождения при повышенном давлении организм насыщается азотом.  В процессе декомпрессии в результате падения парциального давления происходит сатурация азота из тканей. Выделение азота осуществляется через кровь и легкие. Если декомпрессия производится форсированно, в крови и других жидких средах образуются пузырьки азота, которые вызывают газовую эмболию и  как ее проявление – декомпрессионную или кессонную болезнь.

Основными параметрами, обеспечивающими процесс теплообмена человека с окружающей средой, являются параметры микроклимата.

С изменением параметров микроклимата меняется тепловое самочувствие человека. Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению.

Процесса регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека называют терморегуляцией.

Процессы регулирования тепловыделений осуществляются тремя способами: биохимическим путем, путем изменения интенсивности кровообращения и интенсивности потовыделения.

При высокой температуре воздуха в помещении  кровеносные сосуды кожи расширяются. При этом происходит повышенный приток крови к поверхности тела, и теплоотдача в окружающую среду значительно увеличивается.

При понижении температуры воздуха реакция человеческого организма обратная: сосуды кожи сужаются, приток крови к поверхности тела замедляется, и отдача теплоты конвекцией и излучением уменьшается.

Кровоснабжение при высокой температуре может быть в 20-30 раз больше, чем при низкой. В пальцах кровоснабжение может изменяться даже в 600 раз.

Терморегуляция путем изменения интенсивности потовыделения  заключается в изменении процесса теплоотдачи за счет испарения.

Испарительное охлаждение тела человека имеет очень большое значение.

Так, при t= 18оС , v=0,=60% - количество теплоты, отдаваемой человеком в окружающую среду при испарении влаги, составляет около 18% общей теплоотдачи. При увеличении температуры до 27 град доля Qисп возрастает до 30% и при 37 град.  достигает 100%.

Терморегуляция организма осуществляется одновременно всеми способами. Так, при понижении температуры воздуха увеличению теплоотдачи за счет разности температур препятствуют такие процессы, как уменьшение влажности кожи, и следовательно, уменьшение теплоотдачи путем испарения, снижение температуры кожных покровов за счет уменьшения интенсивности кровотока, и вместе с этим уменьшение разности температур.

Экспериментально установлено, что оптимальный обмен веществ и соответственно максимальная производительность труда имеют место, если составляющие процесса теплоотдачи находятся в следующих пределах: Qк +Qт = 30%, Qи = 45%, Qисп = 20%, Qв= 5%.  Такой баланс характеризует отсутствие напряженности системы терморегуляции.

 

6.1.4. Гигиеническое нормирование параметров микроклимата. Критерии комфортности.

Для обеспечения благоприятных условий работы параметры микроклимата нормируются  в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88. «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

Параметры нормируются в зависимости от периода года и категории работ по тяжести.

Период года разделяется на  холодный (среднесуточная температура ниже

+10 оС) и теплый период с температурой +10оС и выше.

Все работы по тяжести подразделяются на пять  категорий:

Iа -  легкие физические работы (выполняемые сидя).

Iб -  легкие физические работы (сидя, стоя и связанные с ходьбой).

IIа -  работы средней тяжести (постоянная ходьба, перемещение до 1 кг тяжестей),

IIб – работы средней тяжести (ходьба и перемещение до 10 кг)

III - тяжелые физические работы, связанные с систематическим физическим напряжением и переносом значительных (более 10 кг) тяжестей.

В рабочей зоне производственного помещения могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия.

Оптимальные микроклиматические условия - это такое сочетание параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии  на человека обеспечивает ощущение теплового комфорта и создает предпосылки для высокой работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия – такое сочетание параметров микроклимата, которые  при длительном и систематическом воздействии могут вызвать напряжение реакций терморегуляции, но не выходят за пределы физиологических возможностей. При этом не возникает нарушений в состоянии здоровья, не наблюдаются дискомфортные теплоощущения, ухудшающие самочувствие и понижении работоспособности.

Оптимальные показатели распространяются на всю рабочую зону, допустимые устанавливаются дифференцированно для постоянных и непостоянных рабочих мест в тех случаях, когда по технологическим, техническим или экономическим причинам невозможно обеспечить оптимальные нормы.

 

 

 

 

 

 

 

                                             

                          6.2.ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ШУМ

                                         План лекции:

 

6.2.1.Физические характеристики шума.

6.2.2. Классификация шумов.

6.2.3. Нормирование шумов.

6.2.4.Акустический расчет.

6.2.5.Влияние шума на организм человека.

 

   6.2.1.Физические характеристики шума.

    

В акустике под звуком понимают механические колебания в сплошной среде: твердой, жидкой или газообразной. Звуковые колебания охватывают диапазон частот от 0 до бесконечности. В зависимости от частоты звуковые колебания подразделяются на инфразвуковые (частота ниже 16 Гц), акустические (слышимые), (частота от 16 Гц  до 20 кГц), ультразвуковые (частота выше 20 кГц).

Шумом называют любой нежелательный звук или совокупность таких звуков. Звук это распространяющийся в упругой среде колебательный процесс в виде чередующихся волн сгущения и разряжения частиц этой среды. Источником звука может являться любое колеблющееся тело.  Колеблющееся тело отклоняется от своего положения равновесия попеременно в противоположные стороны. При каждом отклонении оно сжимает одной своей стороной прилегающий к нему воздух, а другой стороной разрежает. С одной его стороны давление воздуха становится чуть больше атмосферного,  и настолько же оно уменьшается с противоположной стороны.  Разница между давлением в слое сжатия или разрежения и обычным атмосферным давлением называется акустическим или звуковым давлением Р. Звуковое давление измеряется в Паскалях  (1Па = 1Н/м2). Ухо человека ощущает звуковое давление от 2*10-5  до 2*102  Н/м2.  Чем больше давление звука, тем сильнее раздражение и ощущение громкости звука.

Скорость распространения звуковых волн зависит от упругих свойств среды, температуры и плотности среды.

Скорость распространения звуковой волны по разным средам различна и для воздуха при t=20оС  с=334 м/с,  для воды с=1485 м/с, для льда с=3000 м/с, для бетона с=4000 м/с, для стали с=5000 м/с.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Средний поток энергии  в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке I.(Вт/м2).

            ,

где и с – плотность и скорость звука.

Величины звукового давления  и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут изменяться в широких пределах: по давлению до 108 раз, по интенсивности до 1013. Естественно, что оперировать такими цифрами очень неудобно. Наиболее же важно то обстоятельство, что человеческое ухо способно реагировать на относительное изменение интенсивности звука, а не на абсолютное. Поэтому были введены логарифмические величины – уровни  интенсивности и  звукового давления

Единица измерения уровня интенсивности и звукового давления – Бел (Б). Однако для практических целей оказалось удобнее пользоваться десятой частью этой единицы –децибелом (дБ).

Уровень интенсивности звука определяется по формуле:

lg (I/I0) (дБ)

где I0=10-12 Вт/м2 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости на частоте 1000 Гц.

 lg (p/p0) (дБ)

где р0=2*10-5 Па –  пороговое звуковое давление, выбранное таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях уровни звукового давления были равны уровням интенсивности, р - среднеквадратичное звуковое давление.

Величину уровня интенсивности используют в акустических расчетах, а уровня звукового давления  - для измерения шума и оценки его воздействия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.

Благодаря звуковому давлению мы и можем слышать звук. Оно ничтожно. Мы легко улавливаем чуть слышный шорох, хотя его звуковое давление на барабанную перепонку уха равно  всего лишь 3*10-5 Па, т.е. в 3*1010 раз меньше атмосферного давления. Такое давление соответствует нагрузке примерно трем десятимиллионным грамма на 1 см2. Наше ухо гораздо чувствительнее, чем самые точнейшие химические весы.

Такая чувствительность уха сама по себе загадочна. Физиологи рассчитали, что под воздействием самого слабого звука барабанная перепонка прогибается на расстояние меньше, чем размеры атома. Науке еще не вполне ясно, как осуществляется в нашем ухе передача столь слабых звуков.

Еще одно замечательное свойство нашего уха – способность воспринимать звуки, интенсивность которых различается в 1013 раз. Измерительная техника не знает такого прибора, которым можно было бы определять величины, различающиеся в 10 триллионов раз. На весах с таким диапазоном чувствительности можно было бы взвесить и камень весом в 1 кг и небольшую планету.

Т.к.,  шум, как правило, является совокупностью звуков различной частоты, то для удобства нормирования осуществляют разложение шума на составляющие его тона (звуки примерно одной частоты).  Такая операция называется спектральным анализом, а графическое изображение зависимости уровней звукового давления от частоты  называется частотным спектром шума. Спектры получают, используя анализаторы шума – набор электрических фильтров, которые пропускают сигнал в определенной полосе частот.

 Для оценки шума используют звуковой диапазон частот от 45 до 11000 Гц, включающий 8 октавных полос со среднегеометрическими частотами октавных полос fсг  63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Октавная полоса – полоса частот, между граничными значениями которых fверх  и fнижн выполняется соотношение fверх/fнижн=2, среднегеометрическая частота      ( 63=).

 

                     6.2. 2.Классификация шумов.

Шумы принято классифицировать по их спектральным и временным характеристикам. В зависимости от спектрального состава шумы бываю низкочастотные (максимум звукового давления в диапазоне частот ниже 400 Гц), среднечастотные (400-1000 Гц) и высокочастотные (свыше 1000 Гц).

В зависимости от характера спектра шумы бывают тональными, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона, и широкополосными – с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

По временным характеристикам шумы подразделяют на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется не более, чем на 5 дБА, и непостоянные, для которых это изменение более 5 дБА. В свою очередь, непостоянные шумы делят на колеблющиеся во времени(уровень звука непрерывно меняется), прерывистые(уровень звука ступенчато изменяется на 5 дБА и более не чаще, чем через 1 сек.) и импульсные(состоящие из нескольких звуковых сигналов, длительностью менее 1 сек.).


Рис. 9.1. Спектры шума

                         

                          6.2.3.Нормирование шумов.

Для защиты человека от неблагоприятного воздействия   шума необходимо регламентировать его интенсивность, спектральный состав, время воздействия. Эту цель преследует санигарно-гигиеническое нормирование.

Нормирование допустимых уровней шума производится для различных мест пребывания населения (производство, дом, места отдыха)   и основывается на ряде документов:

ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности,

ГОСТ 12.1.036-81 ССБТ. Шум. Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях.

Санитарные нормы допустимого уровня шума    на     промышленных предприятиях и в жилых зданиях существенно различны, т.к. в цехе рабочие подвергаются воздействию шума в течение одной смены - 8 часов, а население крупных городов - почти круглосуточно. Кроме этого, необходимо учитывать во втором случае присутствие наиболее ранимой части населения - детей, пожилых, больных. Допустимым считается уровень шума, который не оказывает на человека прямого или косвенного вредного и неприятного действия, не снижает его работоспособность, не влияет на его самочувствие и настроение.

Санитарные нормы допустимого шума в жилых помещениях   разработаны Московским НИИ гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана при участии НИИ строительной физики. Нормы устанавливают параметры шума для различных мест и условий пребывания людей (активный отдых, сон, учебный процесс, речевое общение, умственная работа, восстановление здоровья и т.д.).

В нормативные показатели исходя из характера шума и места расположения объектов можно вносить поправки, колеблющиеся от -5 до +10 дБА. Нормативные уровни с учетом соответствующих  поправок называются допустимыми уровнями. С ними и сопоставляются фактические уровни звука в конкретной ситуации.

Нормируемыми параметрами для постоянных шумов являются допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот (L, дБ) и уровни звука (La, дБА). Для непостоянных шумов - эквивалентные и максимальные уровни звука, а также дозы шума. Допустимые уровни постоянного шума на рабочих местах в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 приводятся в виде предельных спектров (ПС) уровней звукового давления или допустимых уровней звука  в зависимости от вида трудовой деятельности или рабочего места.

Для непостоянных шумов на производстве максимально допустимыми считаются эквивалентный уровень шума La экв = 80 дБА или доза D = 1 Па2 * час.

 

                   6.2.4.Акустический расчет.

При проектировании новых предприятий и цехов необходимо знать ожидаемые уровни звукового давления, которые будут в расчетных точках на рабочих местах с тем, чтобы еще на стадии проектирования принять меры к тому, чтобы этот шум не превышал допустимого. Для этого проводится акустический расчет.

Задачами акустического расчета являются:

- определение уровня звукового давления в расчетной точке, когда известен источник шума и его шумовые характеристики,

- расчет необходимого снижения шума.

- разработка мероприятий по снижению шума до допустимых величин,

Уровень звукового давления в помещении определяется по формуле

 

                      

где  - уровень звуковой мощности источника в октавных полосах, дБ, указывается в паспорте любого оборудования;

  – фактор направленности, показывающий отношение интенсивности звука, создаваемого направленным источником в данной точке I, к интенсивности Iср, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук в сферу (во все стороны одинаково);

   =- площадь поверхности, на которую распределяется излучаемая энергия, м2;

   -  расстояние от источника шума до расчетной точки, м;

   - постоянная помещения, характеризующая звукопоглощающие качества помещения;

Расчет производится в каждой из восьми октавных полос.

Требуемое снижение шума определяется для каждой октавной полосы  по формуле:

                , дБ     

где  - допустимые нормативные уровни звукового давления, дБ, определяются в соответствии с видом работ по ГОСТу.

Наиболее эффективное снижение шума можно достичь путем установки звукоизолирующих преград в виде стен, перегородок, кожухов и т.п. Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него звуковая энергия отражается в гораздо большей степени, чем проникает за ограждение.

 Ограждения бывают однослойные и многослойные.

Звукоизоляция однородной перегородки определяется по формуле:

, дБ

где - поверхностная плотность материала  кожуха, кг/м2,

 - частота, Гц.

Из формулы следуют два важных вывода:

-    звукоизоляция ограждений тем выше, чем они тяжелее, она меняется по так называемому закону массы; так, увеличение массы в 2 раза приводит к повышению звукоизоляции на 6 дБ;

-    звукоизоляция одного и того же ограждения  возрастает с увеличением частоты. Т.е., на высоких частотах эффект от установки ограждения будет выше, чем на низких частотах.

Для защиты от шума наиболее шумные машины и механизмы закрывают кожухами. Кожухи изготовляются обычно из дерева, металла или пластмассы. Внутреннюю поверхность кожуха обязательно облицовывают звукопоглощающим материалом. С наружной стороны на кожух иногда наносят слой вибродемпфирующего материала.

Эффективность установки кожуха определяется по формуле:

                 , дБ

где   - коэффициент звукопоглощения материала, нанесенного на внутреннюю поверхность кожуха,

  - звукоизоляция стенок кожуха, определяемая по предыдущей формуле.

                     6.2.5. Влияние шума на организм человека.

Биологическое действие шума зависит от следующих факторов:

-    интенсивности,

-    длительности воздействия,

-    частотного спектра (наиболее опасны высокие частоты),

-    временных характеристик ( импульсные шумы наиболее опасны).

Шум, даже когда он невелик, создает значительную нагрузку на нервную систему человека, особенно это характерно для людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причинами этого могут быть возраст, состояние здоровья, вид трудовой деятельности, состояние человека в данный момент. Степень вредности шума также зависит от того, насколько он отличается от привычного шума. Неприятное воздействие шума зависит и от индивидуально отношения к нему. Например, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то  время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект.

Известно, что такие серьезные заболевания, как гипертоническая и язвенная болезни, неврозы, в ряде случаев желудочно-кишечные и кожные заболевания, связаны с перенапряжением нервной системы в процессе труда и отдыха. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости, а часто и к заболеваниям.

Длительное воздействие интенсивного шума вызывает общее утомление, что может способствовать возникновению травматизма,  может привести к частичной или полной потере слуха, оказывает неблагоприятное воздействие на функциональное состояние организма, вызывает патологии сердечно-сосудистой и нервной систем.

Частичная или полная потеря слуха - не редкое профессиональное заболевание во многих промышленно развитых странах. Неблагоприятное воздействие акустических колебании приводит не только к ухудшению слуха. От избыточного шума в организме снижается иммунный барьер и частота, заболеваний, причем самых различных - от простудных до гинекологических -увеличивается. Исследования показывают, что шумных предприятиях уровень заболеваемости выше среднего на 20%. Под влиянием шума повышается внутричерепное и кровяное давление, сердце начинает хуже сокращаться, нарушаются ритм дыхания и сон, нарушается работа эндокринной системы. Шум является причиной снижения работоспособности, ослабления памяти, внимания, остроты зрения, чувствительности к предупредительным сигналам. По мнению австрийского ученого Гриффита шум является причиной преждевременного старения в 30 случаях из 100, он сокращает жизнь человека в шумных городах на 8-12 лет. Под действием систематического шума производительность труда в ряде случаев снижается до 66%, а число ошибок в расчетных работах увеличивается более чем на 50%.

Инфразвук.  Мощным источником инфразвука в природе являются ураганы, штормы, землетрясения, грозы и т.п. Магнитные бури сопровождаются акустической инфразвуковой бурей.  В производственной сфере инфразвук испускают крупногабаритные машины и механизмы, он возникает при перемещении поверхностей больших размеров, мощных потоков жидкостей и газов, вращательном движении больших масс Люди хуже всего себя чувствуют при воздействии инфразвука частотой 6-9 Гц, т.к. возникает явление резонанса органов грудной клетки и брюшной полости.

Инфразвук оказывает неблагоприятное воздействие на психоэмоциональную сферу, сердечно-сосудистую, эндокринную системы, вестибулярный аппарат.

Ультразвук. Источники ультразвука – ультразвуковые приборы и аппараты промышленного, медицинского и бытового назначения, и, кроме того, оборудование, при эксплуатации которого, возникают ультразвуковые колебания как сопутствующий фактор.

При систематическом воздействии интенсивного низкочастотного ультразвука отмечаются функциональные изменения нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.

Высокочастотный ультразвук вследствие малой длины волны практически не распространяется в воздухе и оказывает воздействие на работающих только при контакте источника ультразвука с поверхностью тела. Изменения, вызванные им, более выражены в зоне контакта, и проявляются в вегетативно-сосудистых  нарушениях и изменениях опорно-двигательного аппарата верхних конечностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.3. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВИБРАЦИЯ

План лекции:

 

6.3.1. Классификация производственных вибраций.

6.3.2. Воздействие вибрации на здоровье человека.

6.3.3.Нормирование производственных вибраций.

6.3.4. Способы снижения производственно вибрации.

 

6.3.1.Классификация производственных вибраций

Вибрация – это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил. Все виды техники, имеющие движущиеся узлы, транспорт – создают механические колебания. Увеличение быстродействия и мощности техники привело к резкому повышению уровня вибрации.

Человек ощущает вибрацию в диапазоне от долей до 1000 Гц. Вибрация более высокой частоты воспринимается  как тепловое ощущение

Воздействие вибрации на человека классифицируется:

·        по способу передачи вибрации на человека,

·        по направлению действия вибрации.

·        по временной характеристике вибрации.

По способу передачи колебаний на человека различают общую, передающуюся  через опорные поверхности на все тело, и локальную, передающуюся на руки  или ноги человека.

По направлению действия вибрации подразделяют в соответствии с направлением ортогональных осей координатXо, Yо,Zо  для общей вибрации и  Xл, Yл, Zл  для локальной вибрации.

По временной характеристике различают постоянную вибрацию (контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза) и непостоянную вибрацию.

Основные параметры вибрации: амплитуда колебания (м) – величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия, период колебания (с) – время между двумя последовательно одинаковыми состояниями системы, частота (Гц), связанная с периодом известным соотношением, виброскорость (м/с), виброускорение (м­2/с)

 

6.3.2. Воздействие вибрации на здоровье человека.

Общая вибрация более опасна, чем локальная, так как она вызывает сотрясение всего организма. Вначале появляются головные боли, нарушения сна, утомляемость. При длительном воздействии вибрации развивается вибрационная болезнь: нарушается деятельность нервной системы, сосудов,  органов зрения, слуха, вестибулярного аппарата, возникают головокружение, сонливость, заболевания желудка (т.к. под действием вибрации усиливается выделение желудочного сока), идет разрушающее  поражение суставов.

Особенно опасна общая вибрация при совпадении частот внешних воздействий с собственными частотами колебаний органов человека (явление резонанса), т.к. амплитуды колебаний резко возрастают и может быть механическое повреждение этих органов. Для органов брюшной полости и грудной клетки собственные частоты лежат в пределах 6-9 Гц, для головы – 25-30 Гц, для глаз – 60-90 Гц.

Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, вызванная нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата.

Общей вибрации подвергаются машинисты электропоездов, водители землеройной и сельскохозяйственной техники, операторы насосных и компрессорных станций, энергетических установок.

Локальная вибрация вызывает ухудшение кровоснабжения рук и, как следствие, отложение солей, деформацию и снижение подвижности суставов. Более всего страдают кистевой, локтевой и плечевой суставы, но, кроме того, воздействие идет на весь организм: появляются боли в области сердца и пояснице. Локальной вибрации подвергаются работающие с ручным механизированным инструментом. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8-10 лет, при воздействии высокочастотной вибрации (выше 125 Гц) – через 5 и менее лет.

 

 

 

6.3.3.Нормирование производственных вибраций

 

Различают гигиеническое и техническое нормирование вибраций. Гигиенические нормативы – ограничивают параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих, исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни. Технические – ограничивают параметры вибрации не только с учетом указанных требований, но и исходя из достижимого на сегодняшний день для данного типа оборудования уровня вибрации.                                                            

Гигиенические нормативы вибрационной нагрузки на рабочих местах устанавливаются в ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования», санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.556 – 96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». Документы устанавливают  классификацию вибраций, методы гигиенической оценки, нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц виброопасных профессий, требования к обеспечению вибробезопасности и к вибрационным характеристикам машин.

При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости или виброускорения. Но, поскольку абсолютные значения виброскорости изменяются в очень широких пределах, на практике используется логарифмический  уровень виброскорости:

Lv =20lg V/ Vo  (дБ)      

 где V- измеренное значение виброскорости, м/с,

 Vo=5 *10-8 м/с – наименьшее  значение виброскорости, которое начинает  ощущать человек.

Спектр частот вибрации разбивается на октавные полосы со среднегеометрическими частотами:

·        для общей вибрации  1,2,4,8,16, 31,5.63.

·        для локальной 1,2,4,8,16, 31,5, 63,125,250,500,1000.

Вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каждой октавной полосе отдельно для общей и локальной вибрации.

Общая  вибрация нормируется с учетом свойств  источника ее возникновения и делится на категории:

Категория 1 —транспортная вибрация, воздействующая на опера­тора на рабочих местах самоходных и прицепных машин и транспор­тных средств при их движении по местности, агрофону и дорогам, в том числе при их строительстве;

Категория 2 —транспортно-технологическая вибрация, воздейст­вующая на человека-оператора на рабочих местах машин с ограничен­ной подвижностью при перемещении их по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, про­мышленных площадок и горных выработок;

Категория За—технологическая вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. (108,99,93,92,92,92)

Категория 3б — вибрация на рабочих местах работников умствен­ного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом.

Нормируемыми  параметрами вибрационной нагрузки являются средние квадратичные значения  виброскорости и их логарифмические уровни для локальных вибраций в октавных полосах частот, для общей вибрации в октавных или треть октавных полосах

Гигиенические нормы вибраций по ГОСТ 10.1.012-90

                                                                                                       Таблица 10.1.

 

     Вид вибрации

 

Допустимый уровень виброскорости, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

 

 

1

2

4

8

16

31,5

63

125

250

500                                                    

1000

Общая транспортная:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вертикальная

132

123

114

108

107

107

107

-

-

-

-

горизонтальная

122

117

116

116

116

116

116

-

-

-

-

Транспортно-технологическая

'

 

117

108

102

101

101

101

-

-

-

-

Технологическая

 

_

108

99

93

92

92

92

-

-

-

-

В производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрацию

_

100

91

85

84

84

84

-

-

-

-

В служебных помещениях,  здравпунктах, конструкторских бюро, лабораториях

 

91

82

76

75

75

75

-

-

-

-

Локальная вибрация

 

 

115

109

109

109

109

109

109

109

 

 

6.3.4. Способы снижения производственных вибраций.

Существует несколько основных направлений борь­бы с вибрацией:

1.   снижение вибраций воздействием на источник возбуждения,

2.   отстройка от режима резонанса,

3.   вибродемпфирование,

4.   динамическое гашение колебаний

5.   виброизоляция.

Борьба с вибрацией в источнике ее возникновения предполагает конструирование и проектирование таких машин и технологических процессов, в которых динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями были бы исклю­чены или снижены. Так, замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерно вращающимися, а также механизмами с гидроприводами в значительной мере способствует снижению вибрации. Применение специальных видов зацепления и чистоты поверхности шестерен позволяют снизить уровень виб­рации на 3—4 дБ. К снижениювибрации приводит замена ковки  и штамповки прессованием, клепки – сваркой.

Отстройка от режима резонанса достигается либо изменением характеристик системы (массы и жесткос­ти), либо изменением угловой скорости.

Вибродемпфирование — это снижение вибрации объек­та путем превращения  энергии механических колебаний в тепловую энергию. Увеличения потерь энергии возможно достичь разными приемами: использованием материалов с большим внутренним трением; использо­ванием пластмасс, дерева, резины; нанесением на вибрирующие поверхности слоя  уп­руго-вязких материалов, обладающих большими поте­рями на внутреннее трение (рубероид, фольга, мастики, пластические материалы и др.).

Виброгашение — это способ снижения вибрации пу­тем введения в систему дополнительных реактивных импедансов (сопротивлений). Чаще всего для этого вибриру­ющие агрегаты устанавливают на массивные фундаменты. Одним из способов увеличения реактивного сопротивле­ния является установка виброгасителей. Наибольшее рас­пространение получили динамические гасители.

В этом случае подбираются гасители с массой m и жесткостью q, собственная частота которых f0 настроена на основную частоту f агрегата, имеющего массу М и жесткость Q.

 


                   

Рис.10.1. Схема динамического гасителя

 

Колебания виброгасителя в каждый момент времени находятся в противофазе с колебаниями агрегата.

Виброизоляция — это способ уменьшения вибрации путем установки упругих элементов(амортизаторов) между источником вибрации и защищаемым объектом. Применяются резиновые, пружинные, пневматические, гидравлические, полимерные амортизаторы.

 Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи, который показывает, какая часть динамической силы, возбужденной в источнике, передается основанию, и определяется по формуле:

где  - частота вынужденных колебаний источника вибрации, Гц,

 - частота собственных колебаний виброизолированной системы. Гц.

Из формулы видно, что чем ниже собственная частота  по сравнению с вынужденной, тем выше эффективность виброизоляции.

При   вынуждающая сила полностью передается основанию. При    наступает резонанс, сопровождающийся резким усилением вибрации. При  режим резонанса не осуществляется и при дальнейшем увеличении  частоты вынужденных колебаний передача вибрации снижается.

Частота собственных колебаний системы, установленной на амортизаторы, рассчитывается по формуле:

где    q  - жесткость амортизаторов, Н/м,

m – масса виброизолированной машины, кг,

 g  - ускорение свободного падения,

 - статическая осадка амортизаторов, определяемая экспериментально.

Из формулы видно, что чем больше  статическая осадка амортизаторов, тем ниже собственная частота и эффективнее виброизоляция.  Однако это обстоятельство противоречит экономическим и в ряде случаев техническим требованиям, т.к. приводит к сложным и дорогостоящим конструкциям виброизоляторов с большими габаритами, а система на таких виброизоляторах приобретает слишком большую подвижность. Поэтому необходим разумный компромисс между гигиеническими, техническими и экономическими требованиями.  Т.о., существует оптимальное соотношение между собственной и вынужденной частотой колебаний системы. Оно составляет , что соответствует КП=1/8 –1/15.

Эффективность виброизоляции определяется по формуле:

 

Для защиты от  локальной вибрации применяются специальные средства инди­видуальной защиты (рукавицы, перчатки, виброзащитные прокладки).

В целях профилактики вибрационной болезни для работающих с вибрирующим оборудованием рекомендуется специальный режим труда. Так, суммарное время работы в контакте с вибрацией не должно превышать 2/3 рабочей смены. При этом продолжительность одноразового непрерывного воздействия вибрации не должна превышать для ручных машин 15-20мин.

И, наконец, бороться с вибрацией можно исключением контакта с вибрирующим объектом, что обеспечивается использованием ограждений, сигнализации. 

 

 

 

 

6.4.ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

План лекции:

 

6.4.1.Основные световые величины и параметры, определяющие зрительные условия работы

6.4.2. Системы и виды производственного освещения

6.4.3. Основные требования к производственному освещению

6.4.4. Нормирование производственного освещения

6.4.5. Электрические источники света

6.4.6.Светильники

6.4.7. Расчет производственного освещения

 

 

 

 

Правильно спроектированное и выполненное освещение производственных помещений обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности.

От условий освещения в значительной степени зависят сохранность зрения человека, состояние его центральной нервной системы и безопасность на производстве, а также производительность труда и качество продукции.

Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда. Так, при выполнении операции точной сборки увеличение освещенности с 50 до 1000 лк позволяет получить повышение производительности труда на 25% и даже при выполнении работ малой точности, не требующих большого зрительного напряжения, увеличение освещенности рабочего места повышает производительность труда примерно на 5 %.

 

 

 

 

 

 

6.4.1. Основные световые величины и параметры, определяющие зрительные условия работы.

Освещение характеризуется различными качественными и количественными показателями.  К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость.

Световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемого человеком как свет, характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм).

Сила света J – пространственная плотность светового потока, отношение светового потока dФ, исходящего из источника и равномерно распределяющегося внутри элементарного телесного  угла d, к величине этого угла J=dФ/d, измеряется в канделах (кд).

Освещенность Е – поверхностная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока, падающего на поверхность, к ее площади,   Е=dФ/dS, измеряется в люксах (лк).

Яркость  L  поверхности в данном направлении – отношение силы света, излучаемой поверхностью в этом направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению, L= dI/dS cos, измеряется в кд на м2.

 Коэффициент отражения  характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток и определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.

К основным качественным показателям относятся коэффициент пульсации, показатель ослепленности и дискомфорта, спектральный состав света. Для оценки условий зрительной работы существуют такие характеристики как фон, контраст объекта с фоном, видимость объекта.

Освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы, который определяется следующими параметрами:

- объект различения – наименьший размер рассматриваемого предмета, отдельная его часть или дефект, которые необходимо различить в процессе работы ( например, при чертежных работах – толщина самой тонкой линии).

- фон – поверхность, прилагающая непосредственно к объекту различения, на котором он рассматривается, характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности. При коэффициенте отражения более 0,4 фон считается светлым, 0,2-0,4 – средним и менее 0,2 – темным.

- контраст объекта с фоном – характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта и фона.

К= (Lо-Lф)/Lф

Контраст объекта с фоном считается большим при значениях К более 0,5, средним при К=0,2-0,5, малым при значениях К менее 0,2.

 

6.4.2. Система и виды  производственного освещения.

При освещении производственных помещений используют:

- естественное освещение, создаваемое светом неба,

- искусственное освещение, осуществляемое электрическими лампами, 

- совмещенное, при котором  в светлое время суток недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

В спектре естественного света в отличие от искусственного гораздо больше необходимых для человека ультрафиолетовых лучей, для естественного освещения характерна высокая рассеянность света, весьма благоприятная для зрительных условий работы.

Естественное освещение подразделяют на:

 - боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных стенах,

-  верхнее, осуществляемое через аэрационное и зенитные фонари,

-  комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое.

 По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух систем общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное.

Систему комбинированного освещения рекомендуется применять при выполнении точных зрительных работ.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на следующие виды: рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, дежурное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях. когда внезапное отключение рабочего освещения  и связанное с этим нарушение нормально обслуживания оборудования могут  вызвать пожар, взрыв или другую чрезвычайную ситуацию.

Эвакуационное освещение предусматривается для эвакуации людей при аварийном отключении рабочего освещения в местах, опасных для прохода людей.

В нерабочее время, совпадающее с темным временем суток, во многих случаях необходимо обеспечить минимальное искусственное освещение для несения дежурств охраны. Для охранного освещения площадок и дежурного освещения помещений выделяется часть светильников рабочего или аварийного освещения.

 

6.4.3. Основные требования к производственному освещению

Каждое производственное помещение имеет определенное назначение, поэтому устраиваемое в нем освещение должно учитывать характер возникающих зрительных задач.

1. Освещенность на рабочем месте должна соответствовать зрительному характеру работ. Согласно нормам (СНиП 23-05-95), все виды работ условно разбиты на 8 зрительных разрядов в зависимости от размера наименьшего различимого объекта:

Увеличение освещенности повышает яркость объектов, что улучшает их видимость и сказывается на росте производительности труда. Однако имеется предел, при котором дальнейшее увеличение освещенности не дает эффекта, поэтому необходимо улучшать качественные характеристики освещения.

2. Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочем месте и в пределах окружающего пространства. Предпочтительнее использовать комбинированную систему естественного освещения или общее искусственное освещение. Светлая окраска потолка, стен и производственного оборудования способствует выполнению данного требования .

3. На рабочем месте должны отсутствовать резкие тени. Особенно недопустимы движущиеся тени, способствующие увеличению травматизма.

4. В поле зрения должна отсутствовать прямая и отраженная блесткость (приводящая к ослеплению зрения).

Показатель ослепленности (Р) - критерий оценки слепящего действия осветительной установки, характеризующий снижение видимости при наличии ярких источников света в поле зрения

 

где V1 и V2 - видимость соответственно при экранированных и открытых источниках света в поле зрения работающих.

Видимость (V)- определяется числом пороговых    контрастов    в действительном контрасте объекта с фоном Кдейств, характеризует способность глаза воспринимать объект

 

5. Величина освещенности должна быть постоянной во времени и равномерна по площади (Е(T) = const, E(S) = const). Коэффициент пульсации освещенности (Kn) - критерий оценки глубины колебаний светового потока газоразрядных ламп при питании с переменным током 50 Гц.

6. Следует выбрать оптимальную направленность светового потока, что позволяет, в одних случаях, рассмотреть внутренние поверхности деталей, в других - различить рельефность элементов рабочей поверхности. Оптимальный угол падения лучей = 60° к нормали поверхности, при этом видимый контраст объекта, с фоном максимален.

7. Следует рационально выбрать тип источника света (ламп) по спектральному составу для обеспечения правильной цветопередачи.

8. Все элементы осветительных установок - светильники,   электро проводники, групповые щитки, трансформаторы и т.п. должны быть электро безопасными, а также не должны быть причиной возникновения пожара и взрыва.

9. Осветительная установка должна быть проста, надежна и удобна в эксплуатации.

                 

 

                        6.4.4. Нормирование производственного освещения.

Искусственное освещение регламентируется нормами СНиП 23-05-95. В действующих нормах проектирования производственного освещения задаются как количественные, так и качественные характеристики искусственного освещения.

Нормируемый показатель для искусственного освещения  – величина минимальной освещенности  Ен(лк). 

Освещенность нормируется в зависимости от системы освещения  и характеристики зрительной работы по точности, которая,  определяется наименьшим размером объекта различения, соотношением контраста и фона и характеристиками фона. Различают восемь разрядов и четыре подразряда работ в зависимости от степени зрительной напряженности (например, работа средней точности – разряд IV подразряд б – малый контраст, средний фон).

Система комбинированного освещения имеет нормы освещенности выше, чем для общего освещения. Для исключения частой переадаптации зрения из-за неравномерной освещенности в помещении при системе комбинированного освещения необходимо, чтобы светильники общего освещения создавали не менее  10 % нормированной освещенности, т.е. доля общего освещения в комбинированном  должна быть не менее 10 %.

В некоторых случаях нормативные значения повышаются на одну ступень:

- при выполнении точных работ в течение всего рабочего дня.

- при повышенной опасности травматизма,

- при работе подростков.

Для оценки достаточности искусственного освещения необходимо провести измерение освещенности на рабочем месте и сравнить полученное значение с нормативным.

Естественное освещение характеризуется тем, что  создаваемая освещенность изменяется в чрезвычайно широких пределах. Эти изменения обусловливаются временем дня, года и метеорологическими факторами: характером облачности и отражающими свойствами земного покрова. Поэтому естественное освещение нельзя количественно задавать величиной освещенности. В качестве нормируемой величины для естественного освещения принята относительная величина – коэффициент естественной освещенности КЕО, который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке внутри помещения Ев к одновременному значению наружной освещенности Ен, создаваемой светом полностью открытого небосвода.

                      е = 100Евн %

Т.о., КЕО оценивает размеры оконных проемов, вид остекления и переплетов, их загрязнение, т.е. способность системы естественного освещения пропускать свет. Естественное освещение регламентируется нормами СНиП 23-05-95. Нормируемое значение КЕО с учетом  района расположения здания на территории РФ следует рассчитывать по формуле:

                 eN = ен*m

где ен – значение КЕО, определенное по СНиПу 23-05-95 с учетом характеристики зрительной работы и системы освещения,

m – коэффициент светового климата, определяемый в зависимости от района расположения здания на территории РФ и ориентации световых проемов относительно сторон света.

Для каждого производственного помещения строится кривая значений КЕО в характерном сечении (поперечный разрез посередине помещения перпендикулярно плоскости световых проемов), которая характеризует светотехнические качества помещения.


       а)                               б)                                в)                              г)

Рис.11.1.  Схема распределения КЕО по разрезу помещения

а) одностороннее боковое освещение, б) двустороннее боковое освещение,

в) верхнее освещение,  г) комбинированное освещение

 

При одностороннем  боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности  на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, а при двустороннем освещении – в точке посередине помещения. При  верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение КЕО на уровне рабочей поверхности.

                

  6.4.5. Электрические источники света.

В качестве источников света для освещения промышленных предприятий применяют газоразрядные лампы и лампы накаливания.

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения и пока еще являются распространенными источниками света. Это объясняется их преимуществами. Преимущества – удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть, просты в изготовлении. Недостатки – низкая световая отдача, малый срок службы, в спектре преобладает желто-красная часть. Они искажают цветопередачу, поэтому их нельзя применять при работах, требующих различения цветов.

В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

Основные преимущества газоразрядных ламп – большая световая отдача, длительный срок службы. От газоразрядных ламп можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом пары металлов или инертные газы, в атмосфере которых происходит разряд.

Основные недостатки:

– пульсация светового потока, что может привести к стробоскопическому эффекту (вместо одного объекта видны изображения нескольких, искажается скорость и направление движения).

- применение сложных пусковых механизмов для включения ламп, т.к. напряжение при зажигании у них значительно выше напряжения сети.

- длительный период разгорания (10-15 мин).

-                     газоразрядные лампы могут создавать радиопомехи, исключение которых требует специальных устройств.

    

 

                                   

  6.4.6. Светильники

Создание в производственных помещениях качественного и эффективного освещения невозможно без применения рациональных светильников. Светильник представляет собой источник света и осветительную арматуру, предназначенную для перераспределения излучаемого источником светового потока в требуемом направлении, предохранения глаз работающего от слепящего действия ярких элементов источника света, защиты источника от механических повреждений, воздействия окружающей среды и эстетического оформления помещения.

 

Характеристики светильников:

- кривая силы света в полярной системе координат - характеризует светильник с точки зрения распределения световой энергии

 

 

 

 

 

 

 


Рис.11.2. Кривые илы света светильника:

1 – широкая, 2 – равномерная, 3 – глубокая

- угол защиты - угол между горизонталью и линией, соединяющей нить накала (или поверхность лампы)  с. противоположным краем отражателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 11.3. Защитный угол светильника:

а) – с лампой накаливания, б) – с люминесцентной лампой.

 

КПД - отношение фактического светового потока светильника к световому потоку лампы

По распределению светового потока различают светильники прямого, рассеянного, отраженного света.

По конструктивному исполнению - открытые, закрытые, пыленеп­роницаемые, влаго- и взрывозащищенные.

По назначению - светильники общего и местного освещения.

6.4.7.  Расчет производственного  освещения

Основной задачей светотехнических расчетов является: для естественного освещения определение необходимой площади световых проемов, для искусственного освещения - потребной мощности электрической осветительной установки для создания  заданной освещенности.

При естественном боковом освещении требуемая площадь световых проемов (м2):

                 

где:  Sп - площадь пола помещения;

ен - нормированное значение КЕО;

kз - коэффициент запаса, определяется с учетом запыленности помещения, расположения стекол (наклонно, вертикально, горизонтально) и периодичности очистки;

hо- световая характеристика окон;

kзд- коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями;

tо  - общий  коэффициент светопропускания, определяется в зависимости от коэффициента светопропускания стекол, потерь света в переплетах, слоя его загрязнения, наличия несущих и солнцезащитных конструкций перед окнами,

r1  - коэффициент, учитывающий   влияние отраженного света, определяется с учетом геометрических размеров помещения и коэффициентов отражения стен, потолка, пола.

 

При проектировании искусственного   освещения необходимо выбрать  тип источника света, систему освещения, вид светильника, целесообразную высоту установки светильников и размещение их в помещении, определить число светильников и мощность ламп, необходимых для создания нормированной освещенности.

Расчет искусственного освещения осуществляют следующими методами:

1. метод светового потока;

2. точечный метод;

Метод коэффициента использования светового потока применим для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности. Световой поток лампы (или группы ламп светильника) определяется выражением:

                                       

где       Ен освещенность в соответствии с нормами,

S - площадь помещения, м2,

z - коэффициент минимальной  освещенности, равный отношению Еср/Еmin , значения которого для ламп накаливания и дуговых ртутных ламп -1,15, для  люминесцентных ламп –1,1,

k - коэффициент запаса (1.4...1.8),

N - количество светильников,

 - коэффициент использования светового потока - зависит от типа лампы, типа светильника, коэффициента отражения стен и потолка, высоты подвеса светильника и индекса помещения i.

Индекс помещения определяется по формуле:

                                            

где А и В – длина и ширина помещения, м,

Нр – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.

Определив световой поток одной лампы Фл, подбирают по справочнику ближайшую стандартную лампу и определяют  электрическую мощность всей осветительной системы.

Допускается отклонение  потока выбранной лампы  от расчетного на величину  от       -10%   до +20%, в противном случае выбирают другую схему расположения светильников.

Точечный метод  применяют для расчета любой системы освещения при произвольно-ориентированных рабочих поверхностях. В основу метода положено уравнение, связывающее освещенность и силу света (закон сохранения энергии для светотехники).

                                      

где - сила света в направлении от источника на данную точку рабочей поверхности, кд,

r – расстояние от светильника до расчетной точки, м,

- угол между нормалью рабочей поверхности и направлением светового потока от источника.

 

Для практического использования вводят коэффициент запаса и производят замену г на Нр/cos(), тогда

                                  

Данные о распределении силы света приводятся в светотехнических справочниках.

Определив освещенность от условной лампы, подсчитывают необходимый поток лампы для создания освещенности в соответствии с нормами

                             [лм]

Подбирают ближайшую стандартную лампу,   обеспечивающую рассчитанный световой поток и рассчитывают суммарную электрическую мощность всей системы освещения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.5.ОСНОВЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.

 

План лекции:

6.5.1.Общие представления о процессе горения. Виды горения.

6.5.2.Пожарные свойства веществ и материалов.

6.5.3. Классификация помещений по пожаровзрывоопасности.

6.5.4. Огнетушащие вещества.

 

В соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей. С учетом этого определения разрабатывают профилактические мероприятия и систему пожарной защиты. Нормативная вероятность возникновения пожара принимается равной не более 10-6 в год.

Пожар - это неконтролируемое горение вне специального очага, создающее угрозу жизни и здоровью людей, а также наносящее материальный ущерб.

Опасными факторами пожара являются: - повышенная температура воздуха и предметов;

открытый огонь и искры;

токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода;

взрывы;

повреждение зданий и сооружений.

По среднестатистическим данным ежегодно на пожарах погибает от 0,6 до 10 чел. на каждые 100 тыс. населения и в 10-15 раз больше получают увечья и травмы.

Для успешной борьбы с пожарами и разработки целенаправленных противопожарных мероприятий необходимо знать структуру пожаров, причины и обстоятельства, способствующие их возникновению и развитию. Статистический учет пожаров позволяет накапливать и анализировать необходимую информацию о пожарах.

6.5.1. Общие представления о процессе горения. Виды горения

Горение - это химический процесс соединения горючего вещества с окислителем, сопровождающийся интенсивным выделением теплоты и излучением света.

Представление о механизме горения основывается на тепловой теории самовоспламенения и цепной теории окисления, разработанных советскими учеными Н. Н. Семеновым, Я. Б. Зельдовичем и др. Тепловая теория горения определяет условие возникновения процесса горения. Таким условием является превышение скорости выделения теплоты химической реакцией горения над скоростью отвода теплоты в окружающую среду. Если это условие обеспечивается, то происходит саморазогрев горючей смеси и скорость реакции увеличивается. И наоборот, превышение скорости отвода теплоты над скоростью ее выделения приводит к затуханию процесса горения.

Для возникновения горения требуется наличие трех факторов: горючего вещества, окислителя (обычно кислород воздуха) и источника зажигания (импульса). Окислителем может быть не только кислород, но  хлор, фтор, бром, йод, окислы азота и т.п.

В  зависимости от свойств горючей смеси горение бывает гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении исходные вещества имеют одинаковое агрегатное состояние (горение газов). Горение   твердых и жидких веществ является гетерогенным.

Горение дифференцируется по скорости распространения пламени:

- дефлаграционное (порядка 10 м/с)

- взрывное (порядка 100 м/с)

- детонационное (порядка 1000 м/с)

Пожарам свойственно дефлаграционное горение. Детонационное горение чаще возникает при горении газов в длинных трубопроводах и вызывает наиболее сильные разрушения производственного оборудования.

Наибольшая скорость горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая - при объемном содержании кислорода в воздухе 14 %. При дальнейшем уменьшении содержания кислорода горение большинства веществ невозможно.

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов.

Вспышка - быстрое сгорание горючей смеси без образования повышенного давления газов.

Возгорание - возникновения горения от источника зажигания.

Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорание - горение, возникающее при отсутствии внешнего источника зажигания.

Самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв - чрезвычайно быстрое горение, при котором происходит выделение энергии и образование сжатых газов, способных производить механические разрушения.

Горение различных веществ имеет особенности. Горение газов является гомогенным и может носить характер взрывного или детонационного горения. При горении жидкости происходит ее испарение и сгорание паровоздушной смеси над поверхностью жидкости. Определяющим является процесс испарения жидкости, который зависит от ее физико-химических свойств, теплового процесса в ней и т. п. Процесс горения паров не отличается от горения газов. Горение твердых веществ - гетерогенно-диффузионное. Как правило, оно сопровождается плавлением, разложением и испарением с выделением газо- и парообразных продуктов, которые образуют с воздухом горючую смесь.

Повышенную пожарную опасность имеет пыль. Причем с увеличением дисперсности пыли возрастает ее химическая активность, снижается температура самовоспламенения,  что повышает ее пожарную опасность. Скорость горения высокодисперсной пыли приближается к скорости горения газа. Взрывоопасной является не только взвешенная, но и осевшая пыль, так как при воспламенении она переходит во взвешенное состояние, что приводит к вторичным взрывам.

6.5.2. Пожарные свойства веществ и материалов

ГОСТ 12.1.044-84 ССБТ "Пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов, номенклатура показателей и методы их определения" устанавливает номенклатуру показателей пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов, их применяемость, а также методы их определения.

Показатели пожаро- и взрывоопасности используют при категорировании помещений и зданий, при разработке систем для обеспечения пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-85 ССБТ и ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ.

Применяемость показателей пожаро- и взрывоопасности определяется агрегатным состоянием вещества. При этом различают: газы, жидкости, твердые вещества и материалы и пыли. Рассмотрим некоторые основные показатели, определяющие пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов.

Горючесть - способность вещества или материала к горению.

По горючести вещества материалы подразделяются на три группы:

Негорючие - вещества и материалы, не способные гореть на воздухе.

Трудногорючие - вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления.

Горючие - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

На практике группу горючести используют при определении категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности оборудования и помещений.

Температура вспышки - самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения.

Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости, а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности ведения процессов.

В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости относят к легковоспламеняющимся (ЛВЖ) и горючим (ГЖ).

К ЛВЖ относят жидкости с температурой вспышки не более 61°С.

Согласно ГОСТ 12.1.017-80 ЛВЖ подразделяются на 3 разряда.

Особо опасные ЛВЖ - это горючие жидкости с tвсп = от -18°С и ниже (ацетон, диэтиловый эфир, изопентан).

Постоянно опасные ЛВЖ - tвсп от -18°С до +23°С (бензол, толуол, этиловый спирт, этилацетат и др.)

Опасные при повышенной температуре ЛВЖ - tвсп от 23°С до 61°С  (хлорбензол, скипидар, уайтспирит и др.)

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Температура самовоспламенения горючих веществ очень разнообразна, например, для твердых веществ она находится в пределах 30-670°С. У большинства древесных пород эта температура равна 280-470°С.

Явление, когда вещество загорается только за счет выделения теплоты от химических, биологических или физических процессов, происходящих в нем самом, называется самовозгоранием. Вещества могут самовозгораться от воздействия на них воздуха, воды или смешения друг с другом.

Температура самовозгорания - самая низкая температура, при которой происходит воспламенение вещества за счет выделения теплоты от процессов, происходящих в нем самом без подвода тепла извне.

При соприкосновении с воздухом к самовозгоранию склонны каменный уголь, торф, сульфиды железа, желтый фосфор, порошки цинка, аммония, железа; при соприкосновении с водой - карбиды кальция и щелочных металлов, калий, натрий, рубидий, цезий; в группу веществ, самовозгорающихся при смешивании, входят газообразные, жидкие и твердые окислители: галоиды, азотная кислота, марганцовокислый калий, селитра и т.д.

На практике часто создаются условия, когда скорость горения достигает огромных величин, и горение превращается в тепловой взрыв.

Взрыв - это чрезвычайно быстрое, определяемое долями секунды горение, сопровождающееся выделением большого количества тепла, раскаленных газообразных продуктов и образованием большого давления.

Сила взрывной волны чрезвычайно велика, и взрывы вызывают большие разрушения. Взрыв сопровождается также звуковой волной.

Для возникновения взрыва какой-либо смеси необходимо три условия:

1. Определенная концентрация паро- или газовоздушной смеси.

2. Импульс, способный нагреть вещество до температуры самовоспламенения (пламя, удар, адиабатическое сжатие и т.д.).

3. Замкнутый объем.

Основными показателями пожаровзрывоопасности горючих газов (ГГ) и пыли являются нижний (НПВ) и верхний (ВПВ) концентрационные пределы воспламенения (взрываемости), выраженные в объемной доле компонента в смеси (%) или в массовых концентрациях (мг/м3).

Нижний предел взрыва Пн  - выраженная в процентах минимальная концентрация пара, газов или пыли в воздухе, которая способна воспламениться и  дать взрыв.

Верхний предел взрыва Пв - выраженная в процентах максимальная концентрация пара или газа,  выше которой смесь перестает быть взрывчатой.

Промежуточные концентрации, лежащие между нижним и верхним пределами взрыва, являются взрывчатыми и определяют диапазон взрыва того или иного вещества. Пределы взрыва не являются неизменными и находятся в большой зависимости от давления смеси, температуры и запаса энергии начального импульса.

Пределы взрываемости некоторых газов при нормальном атмосферном давлении:                     Пн,%       Пв,%

бензин           1,1      5,4

ацетилен       1,5      82,0

Н2                   4,1      75,0

СО                  12,8    75,0

СН4                5,0      16,0

Большую пожарную опасность на производстве представляет пыль. Взвешенная в воздухе  (аэрозоль),  она способна образовывать взрывчатые смеси, а пыль, осевшая из воздуха) на оборудовании и конструкции здания (аэрогель), может тлеть и гореть. Пожаровзрывоопасность пылевых смесей характеризуется температурой самовоспламенения аэрогеля и нижним концентрационным пределом взрываемости Пн.

                                               Пн,г/м3

Алюминиевый порошок   58,0

Канифоль                             5,0

Цинковая пыль                   800

Эбонитовая пыль               7,6

Сахарная пыль                   15

Поскольку достижение очень больших концентраций пыли во взвешенном состоянии практически нереально, термин "верхний предел воспламенения" к пыли не применяется.

 

6.5.3. Классификация помещений по пожаровзрывоопасности.

Пожарная опасность производственных зданий определяется пожарной опасностью технологического процесса и  конструктивно-планировочными решениями здания. Исходя из пожароопасных свойств веществ и условий их применения или обработки строительные нормы и правила все производства и склады делят на пять категорий по взрыво- и пожароопасности (ОНТП-24-86).

Последовательной проверкой принадлежности помещения к категориям от высшей (А) к низшей (Д) определяют категорию помещения.

К взрывопожарной категории А отнесены помещения, связанные с применением горючих газов, ЛВЖ с tвсп £ 28°С, при условии, что они могут  образовывать взрывоопасные  смеси в объеме, превышающем 5 % от объема помещения, помещения, в которых применяются вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

К взрывопожарной категории Б отнесены помещения, в которых обращаются горючие пыли или волокна, ЛВЖ с tвсп >28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме превышающем 5 % от объема помещения.

К пожароопасной категории В отнесены помещения, в которых обращаются горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или одним и другим только гореть.

К категории Г отнесены помещения, в которых обращаются негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии,  горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.

К категории Д отнесены помещения, в которых обращаются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

 

Пожарная безопасность здания в значительной мере определяется степенью его огнестойкости, которая зависит от возгораемости и огнестойкости основных конструктивных элементов здания. В свою очередь разрушения в значительной степени зависят от конструктивных материалов, использованных при строительстве зданий.

Строительные материалы по показателю возгораемости разделяются на  три группы (СНиП 2.01.02 - 85):

- несгораемые – материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются;

- трудносгораемые - материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или  обугливаются и продолжают гореть при наличии источника огня;

- сгораемые -  материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры  воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

 Производственные здания цехов машиностроительных предприятий чаще выполняют из несгораемых материалов, сохраняющих постоянную массу при действии огня: металла, бетона, кирпича, гипсовых и гипсоволокнистых плит. Для небольших производств могут использоваться здания из трудносгораемых и сгораемых материалов. К трудносгораемым материалам относят материалы, которые горят только в присутствии источника огня: древесина, пропитанная огнезащитными составами, гипсовые и бетонные материалы, содержащие органический заполнитель, и др.

Основой пожарной характеристики здания служит его огнестойкость, т.е. способность здания сохранять эксплуатационные свойства при воздействии огня. Огнестойкость здания оценивается пределом огнестойкости.

Предел огнестойкости - это время в часах от начала воздействия огня на конструкцию до момента появления признаков потери огнестойкости (потеря несущей способности, образование в конструкции сквозных трещин и т. п.). Сгораемые конструкции не имеют пределов огнестойкости.

В зависимости от величины предела огнестойкости основных строительных конструкций и пределов распространения огня по этим конструкциям здания и сооружения по огнестойкости подразделяются на пять степеней. Для зданий I степени огнестойкости необходимо, чтобы предел огнестойкости несущих стен, стен лестничных клеток, колонн был не менее 2,5 ч, лестничных площадок - не менее 1 ч, наружных стен из навесных панелей, перегородок и покрытий - не менее 0,5 ч. Для зданий II степени огнестойкости соответственно 2; 1 и 0,25 ч, а для зданий V степени огнестойкости величина минимального предела огнестойкости всех конструкций не нормируется.

6.5.4. Огнетушащие вещества.

В практике тушения пожаров наибольшее распространение получили следующие принципы прекращения горения:

1.   изоляция очага горения от воздуха  или снижения  путем разбавления воздуха негорючими газами концентрации кислорода до значения, при котором не может происходить горение,

2.   охлаждение очага горения ниже определенных температур

3.   интенсивное торможение скорости химических реакций  в пламени,

4.   механический срыв пламени в результате воздействия на него сильной струи газа или воды

5.   создание условий огнепреграждения, при которых пламя распространяется через узкие каналы.

На предприятиях широко применяю установки водяного, пенного, газового и порошкового пожаротушения. Тушение пожаров водой является наиболее распространенным и дешевым средством

Огнетушащая способность воды обусловливается охлаждающим действием, разбавлением горючей среды образующимися при испарении парами и механическим воздействием на горящее вещество, т.е. срывом пламени. Охлаждающее действие воды определяется значительными величинами ее теплоемкости и теплоты парообразования. Разбавляющее действие, приводящее к снижению содержания кислорода в окружающем воздухе, обусловливается тем, что объем пара в 1700 раз превышает объем испарившейся воды.

Наряду с этим вода обладаем свойствами, ограничивающими область ее применения.

Так, при тушении водой нефтепродукты и многие другие горючие жидкости всплывают и продолжают гореть на поверхности, поэтому вода оказывается малоэффективной при их тушении. В таких случаях огнетушащий эффект воды может быть повышен путем подачи ее в распыленном состоянии.

Вода, содержащая различные соли и поданная компактной струей, обладает значительной электропроводностью, поэтому ее нельзя применять для тушения оборудования под напряжением.

Пена, применяемая для тушения пожара, представляет собой массу пузырьков газа, заключенных в тонкие оболочки жидкости. Растекаясь по горящей поверхности, пена изолирует ее от пламени, вследствие чего прекращается поступление паров в зону горения и охлаждение верхнего слоя. По составу пена может быть химической или воздушно-механической. Химическая пена образуется при смешивании растворенной в воде щелочи с кислотой. Разрушаясь при нагревании, она выделяет углекислый газ,   который снижает концентрацию кислорода в зоне горения. Воздушно-механическая пена представляет собой коллоидную систему, состоящую из пузырьков воздуха, оболочки которых состоят из воды и специального пенообразующего вещества. Пожаротушащий эффект основан на охлаждении очага пожара и на изоляции зоны горения от доступа воздуха.

В установках газового пожаротушения используют инертные газы (углекислый, азот, аргон, фреоны и др). Огнетушащее действие основано на понижении концентрации кислорода и охлаждении очага пожара.

Для ликвидации небольших загораний, не поддающихся тушению водой и другими огнетушащими средствами, используют порошковые составы (хлориды щелочных металлов, углекислый натрий, поташ и т.п.). Огнетушащее действие порошков основано на том, что они, расплавляясь, образуют плотную пленку, изолируя зону горения.

В качестве первичных средств пожаротушения наибольшее распространение получили различные огнетушители: химические пенные (ОХП), углекислотные (ОУ), порошковые (ОПС) специальные углекислотно-бромэтиловые (ОУБ) . В углекислотных используется сжиженная двуокись углерода,  при быстром испарении которой образуется снегообразная масса, снижающая концентрацию кислорода и охлаждающая зону горения.  Газовые и порошковые огнетушители предназначены для тушения различных материалов и электроустановок, пенные  - для тушения ЛВЖ, ГЖ, твердых материалов, кроме металлов и установок под напряжением, углекислотно-бромэтиловые  - для тушения металлов и установок под напряжением. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

План лекции:

6.6.1. Источники и характеристики электромагнитных полей.

6.6.2. Воздействие электромагнитных полей на человека.

6.6.3. Нормирование электромагнитных полей.

6.64. Защита от электромагнитных излучений.

6.6.5. Виды и физическая природа ионизирующих излучений.

6.6.6. Физика радиоактивности.

6.6.7. Биологическое воздействие ионизирующих излучений.

6.6.8. Нормирование ионизирующих излучений.

 

6.6.1. Источники и характеристики электромагнитных полей.

В промышленности широко применяются электромагнитные поля, как постоянные так и переменные. Их применяют для термообработки материалов, для получения плазменного состояния вещества, для радиовещания и телевидения.

Применение новых технологических процессов значительно улучшает условия труда, однако устройства генерирующие электромагнитные поля, обусловили возникновение новых проблем по защите персонала от их воздействия. Опасность электромагнитных полей, постоянных магнитных и электростатических полей усугубляется тем, что они не обнаруживаются органами чувств.

К неионизирующим излучениям и полям относят электромагнитные излучения радиочастотного и оптического диапазонов, а также условно - статические электрические и постоянные магнитные поля.

К ЭМИ радиочастотного диапазона относят ЭМП с частотой от 3 до 3*1012 Гц. В соответствии с международным регламентом радиосвязи в этом диапазоне выделяют 12 частотных поддиапазонов. Отметим несколько основных: 2 диапазон – СНЧ (30-300 Гц), 8 диапазон –УВЧ (30-300 МГц), 10 диапазон – СВЧ (3-30 ГГц).

Электростатические и постоянные магнитные поля широко используются в народном хозяйстве.  СЭП применяются для газоочистки, сепарации различным материалов, нанесения лакокрасочных и полимерных покрытий. Постоянные магниты используются в приборостроении, в фиксирующих устройствах подъемного оборудования, в медицинской практике.

Основными источниками излучения электромагнитной энергии радиочастот в окружающую среду служат антенные системы радиолокационных станций (РЛС), радио- и телерадиостанций, в том числе систем мобильной радио­связи, воздушные линии электропередачи и другие.

Электромагнитные поля промышленной частоты (ЭМП ПЧ)  являются частью сверхнизкочастотного диапазона, наиболее распространенной как в производственных условиях, так и в условиях быта. Диапазон промышленной частоты в нашей стране  -  50 Гц. Основными источника­ми ЭМП ПЧ являются различные типы производственного и бытового элек­трооборудования переменного тока, в первую очередь, подстанции и воз­душные линии электропередачи сверхвысокого напряжения.

Электромагнитные излучения (ЭМИ) распространяются в виде элек­тромагнитных волн, основными характеристиками которых являются: длина волны , м; частота колебаний f, Гц; скорость распространения v, м/с. В свободном пространстве скорость распространения ЭМИ равна скоро­сти света с = 3*108 м/с, при этом указанные выше параметры связаны ме­жду собой соотношением:  = c/f.

Область распространения электромагнитных волн от источника излучения условно подразделяют на три зоны: ближнюю (имеющую радиус менее 1/6  длины  волны),  промежуточную и дальнюю (расположенную  на расстоянии более 1/6 длины волны  от источника). В ближней и промежуточной зоне волна еще не сформирована, поэтому интенсивность ЭМП в этих зонах оценивается раздельно напряженностью электрической Е (В/м)  и магнитной Н (А/м) составляющих поля.

В дальней зоне воздействие ЭМП оценивается плотностью потока энергии     

П=Е*Н (Вт/м2)

6.6.2. Воздействие электромагнитных полей на человека.

Электрическое поле воздействует на человека следующим образом: в электрическом поле атомы и молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются, полярные молекулы ориентируются по направлению распространения электромагнитного поля. В электролитах, которыми являются жидкие составляющие тканей, крови и т.п., после воздействия внешнего поля появляются ионные токи.

Переменное электромагнитное поле вызывает нагрев тканей человека.

Избыточная теплота отводится до известного предела путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции. Однако начиная с величины П=10 мВТ/см2, называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты, и температура тела повышается, что наносит вред здоровью.

Наиболее интенсивно электромагнитные поля воздействуют на органы с большим содержанием воды. Перегрев же особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или с недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок),  так как  кровеносная система выступает в роли системы водяного охлаждения.

Электромагнитные поля оказывают воздействие на ткани человека при интенсивности поля, значительно меньшей теплового порога. Они изменяют ориентацию клеток или цепей молекул в соответствии с направлением силовых линий электрического поля, ослабляют биохимическую активность белковых молекул, нарушают функции сердечно-сосудистой системы и обмена веществ.

Основным параметром, характеризующим биологическое действие электрического поля промышленной частоты, является электрическая напряженность. Магнитная составляющая заметного влияния на организм не оказывает, т.к. напряженность магнитного поля промышленной частоты не превышает 25 А/м, а вредное биологическое действие проявляется при напряженности 150-200 А/м.

Магнитное поле характеризуется двумя величинами – индукцией и напряженностью. Индукция – это сила, действующая в этом поле на проводник единичной длины с единичным током. В системе СИ единица измерения индукции – Тесла (Тл). Напряженность – это величина, характеризующая поле независимо от свойств среды. Вектор напряженности совпадает с вектором индукции. Единица измерения напряженности в системе СИ - Ампер на метр (А/м). Результаты исследований свидетельствуют о чувствительности к биологическому действию ПМП практически всех физиологических систем человеческого организма. ПМП увеличивает латентные периоды реакций человека на свет и звук, снижает количество эритроцитов и гемоглобина в крови, вызывает различные сердечно-сосудистые, эндокринные и обменные нарушения в организме.

В нашей стране установлен предельно допустимый уровень ПМП для производственных условий – 8 кА/м, что соответствует 10 мТл.  Для сравнения ПМП Земли имеет напряженность 10 А/м.

Воздействие электростатического поля на человека связано с протеканием через него слабого электрического тока (несколько микроампер). При этом электротравм никогда не наблюдается, однако возможны механические травмы вследствие рефлекторной реакции на прохождение тока. Основная опасность электростатического поля состоит в возможности искрового разряда. Ток, создаваемый при этом, имеет небольшие значения, однако он может привести к воспламенению горючих жидкостей.

Нормирование уровней напряженности ЭСП осуществляют в соответствии с ГОСТ 12.1.045-84 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах. ПДУ напряженности ЭСП – 60 кВ/м в течение 1 часа. При напряженности менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется.

 

6.6.3. Нормирование электромагнитных полей.

Для предупреждения заболевания, связанных с воздействием  радиочастот, установлены предельно допустимые значения напряженности и плотности потока энергии на рабочем месте персонала и для населения.

Согласно ГОСТ 12.1.006-84, напряженность ЭМП в диапазоне частот 60 кГц -300 МГц на рабочих местах персонала не должна превышать установленных предельно допустимых уровней:

по электрической составляющей, В/м:

50 - для частот  от 60 кГц до 3 МГц.

20 - для частот свыше 3 МГц до 30 МГц,

10 - для частот свыше 30 МГц до 50 МГц,

5 - для частот свыше 50 МГц до 300 МГц,

по магнитной составляющей, А/м:

5 - для частот от 60 кГц до 1,5 МГц.

0,3 - для частот свыше 30 МГц до 50 МГц.

Предельно допустимая плотность потока энергии (ППЭ) определяется по формуле:

ППЭ=W/T,

Где W - нормированное значение допустимой энергетической нагрузки на организм, равное 2 Вт/м­­­­2  для всех случаев облучения, Т- время пребывания в зоне облучения.

Для электростатических полей согласно ГОСТ 12.1.045-84 устанавливается допустимая напряженность поля на рабочих местах по формуле:

Е=60/ t  кВ/м,

В течение рабочей смены разрешается работать без специальных мер защиты при напряженности 20 кВ/м.

Для электрического поля промышленной частоты в соответствии с ГОСТ 12.1.002-84 предельно допустимый уровень напряженности электрического поля, пребывание в котором не допускается без применения специальных средств защиты, равен 25 кВ/м.   При напряженности поля  свыше 20 кВ/м до 25 кВ/м  время пребывания персонала в поле не должно превышать 10 минут.

Согласно стандарту допускается пребывание персонала без специальных средств защиты в течение всего рабочего дня в электрическом поле напряженностью до 5 кВ/м. В интервале от 5 кВ/м до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания Т(ч) определяется по формуле:

Т=50/Е -2,

где Е - напряженность воздействующего поля в контролируемой зоне, кВ/м.

При нахождении персонала в течение рабочего дня  в зонах с различной напряженностью ЭП приведенное время пребывания вычисляют по формуле:

Тпр= 8(tЕ1Е1   +tЕ2/ ТЕ2 + …+  tЕnЕn), 

где tЕ1, tЕ2, tЕn, ТЕ1, ТЕ2, ТЕn - фактическое и допустимое время пребывания в зонах с напряженностью Е1, Е2, Еn.

 

 

6.6.4. Защита от электромагнитных излучений

При несоответствии интенсивности излучений требованиям норм применяются следующие способы и средства: защита временем и расстоянием, уменьшение параметров излучения в самом источнике, экранирование источника излучения или рабочего места, применение средств индивидуальной защиты.

Защита временем предусматривает ограничение времени пребывания человека в рабочей зоне, если интенсивность облучения превышает норму, установленные при условии облучения в течение смены, и применяется, когда нет возможности снизить интенсивность облучения до допустимых пределов другими средствами.

Защита расстоянием применяется, когда нет возможности ослабить интенсивность облучения другими методами, в том числе и сокращением времени пребывания человека в опасной зоне. Этот вид защиты основан на быстром уменьшении интенсивности поля с расстоянием, что хорошо видно из формул:

в ближней зоне ()

                                ,

где I  - ток в проводнике, А, f – частота, Гц;

в дальней зоне

,

где S- плотность потока мощности,  P- мощность излучения, Вт,  G- коэффициент усиления антенны.

Оценим мощность облучения мозга при пользовании мобильным телефоном. Приняв Р=1 Вт, G=1, R=0,1м, получим

= 8 Вт/м2

Допустимый уровень облучения пользователя сотового телефона не должен превышать 1 Вт/м2.

Очевидно, что рассчитанная плотность потока энергии превышает предельно допустимый уровень. Для уменьшения последствий можно рекомендовать не прижимать телефон к уху, прикладывать во время беседы то к одному, то к другому уху, сократить время разговора до 2-3 минут.

Уменьшение излучения непосредственно в самом источнике достигается за счет применения специальных устройств – поглотителей мощности. Поглотители мощности представляют собой линии, частично заполненные поглощающими материалами, в которых энергия излучения преобразуется в тепловую. Заполнителями служат: чистый графит или графит в смеси с песком, цементом, резиной, пластмассы, порошковое железо, дерево, вода и т.п.

Экранирование источника или рабочего места является наиболее эффективным и распространенным методом. Экраны бывают отражающие и поглощающие. Защитное действие отражающих экранов обусловлено тем, что экранируемое поле создает  в экране вихревые токи, наводящие в нем вторичное поле, по амплитуде почти равное, а по фазе противоположное экранируемому полю. Результирующее поле очень быстро убывает в экране, проникая в него на незначительную величину.

На расстоянии равном длине волны, ЭМП в проводящей среде почти полностью затухает, поэтому для эффективного экранирования толщина стенки экрана должна быть примерно равна длине волны в металле. Глубина проникновения ЭМП  высоких и сверхвысоких частот очень мала (например, для меди – десятые  и сотые доли миллиметра), поэтому толщину экрана выбирают по конструктивным соображениям. При частоте 50 Гц электромагнитная волна проникает в медь на глубину нескольких сантиметров, и даже экран из ферромагнитного материала должен иметь толщину не менее 4-5 мм.

Эффективность экранов оценивают в децибелах , дБ.

 В ряде случаев применяют сетчатые экраны, которые позволяют производить осмотр и наблюдение экранируемых установок, вентиляцию и освещение экранированного пространства. Сетчатые экраны обладают худшими экранирующими свойствами по сравнению со сплошными. Их применяют, когда необходимо ослабить плотность потока энергии на 20-30 дБ (в 100-1000 раз).

Все экраны должны заземляться.

Поглощающие экраны выполняют в виде тонких резиновых ковриков, листов поролона или волокнистой древесины, пропитанной специальным составом,  ферромагнитных пластин.

Средства индивидуальной защитыкомбинезоны и халаты из металлизированной ткани, защитные очки с металлизированными стеклами, металлизированная каска, специальная обувь, перчатки, покрытые токопроводящей тканью.

 

6.6.5. Виды и физическая природа ионизирующих излучений.

К ионизирующим излучениям относятся корпускулярные (альфа, бета, нейтронные) и электромагнитные или фотонные (гамма, рентгеновские) излучения, способные при взаимодействии с веществом создавать в  нем заряженные атомы и молекулы – ионы.

Энергию частиц ионизирующего излучения измеряют во внесистемных единицах – электрон-вольтах, эВ.  1 эВ=1,6*10-19 Дж.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде. Чем больше энергия частиц, тем больше полная ионизация,  вызываемая ею в веществе. Энергия альфа-частиц, испускаемых различными радионуклидами, лежит в пределах 2-8 МэВ. Пробег альфа-частиц достигает 8-9 см в воздухе, а в живой ткани – несколько десятков микрометров. Обладая сравнительно большой массой, альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обуславливает их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию, составляющую в воздухе  на  1 см пути  25-60 тыс. пар ионов.

Бета-излучение - поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде.  Энергия бета-частиц достигает 3-3,5 МэВ. Максимальный пробег в воздухе 1800см, а в живых тканях 2,5 см. Ионизирующая способность бета-частиц ниже (100 пар ионов на 1 см пути), а проникающая способность выше, чем альфа-частиц, так как они обладают значительно меньшей массой.

Нейтронное излучение -  поток нейтронов. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они взаимодействуют только с ядрами атомов. Энергия нейтронов в зависимости от вида (тепловые, промежуточные, быстрые, релятивистские)  достигает 20 МэВ.

Гамма-излучение – электромагнитное излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Энергия находится в пределах 0,01-3 МэВ.

Гамма-излучение обладает наибольшей проникающей способностью и наименьшим ионизирующим действием. Прохождение фотонного излучения через вещество вообще не может быть охарактеризовано понятием пробега. Ослабление потока электромагнитного излучения в веществе подчиняется экспоненциальному закону. Особенность экспоненциальных кривых состоит в том, что они никогда не пересекаются с осью абсцисс. Это значит, что какой бы ни была толщина слоя вещества, нельзя полностью поглотить поток фотонного излучения, а можно только ослабить его интенсивность в любое число раз.

Рентгеновское излучение возникает в среде, окружающей источник бета-излучения, в рентгеновских трубках, в ускорителях и т.п. Энергия фотонов  не более 1 МэВ.

Так же как и гамма-излучение, рентгеновское излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием.

      6.6.6.Физика радиоактивности

Согласно планетарной модели атома, ядро атома состоит из положительных протонов и нейтральных нейтронов. Вокруг ядра вращаются по своим орбитам отрицательно заряженные электроны. Заряд ядра равен суммарному заряду электронов, т.е. атом электрически нейтрален.

Ядра атомов одного и того же элемента всегда содержат одинаковое число протонов, но количество нейтронов может быть разным.

Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента и называются изотопами. Чтобы отличать их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное  сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Например, уран-238 содержит 92 протона и 238-92=146 нейтронов, а уран-235 – 92 протона и 143 нейтрона. Протоны и нейтроны имеют общее название нуклоны.

Полное число нуклонов называется массовым числом А и является мерой стабильности ядра. Чем ближе расположен элемент к концу таблицы Менделеева, тем больше А, тем больше нейтронов в ядре и тем менее устойчивы эти ядра.

Ядра всех изотопов образуют группу нуклидов. Некоторые нуклиды стабильны, т.е. при отсутствии внешних воздействий не претерпевают никаких превращений. Большинство же нуклидов нестабильно, они все время превращаются в другие нуклиды. Электроны располагаются на орбитах в строгой последовательности, на ближайшей к ядру может находиться не более 2 электронов, на следующей не более 8 , на третьей  - 16, далее - 32 и т.д.

Энергия атома дискретна. Переход из одного состояния в другое происходит скачкообразно с излучением или поглощением строго фиксированной порции энергии – кванта.

Электроны могут переходить с одной орбиты на другую и покидать атом.

Испускание ядром двух протонов и двух нейтронов – это альфа-излучение, испускание электрона  - бета-излучение.

Если нестабильный нуклид оказывается перевозбужденным, он выбрасывает порцию чистой энергии, называемую гамма-излучением. Как и в случае с рентгеновским излучением, при этом не происходит испускание каких-либо частиц.

Процесс самопроизвольного распада нуклида называется радиоактивным распадом, а сам такой нуклид – радионуклидом.

Уровень нестабильности радионуклидов неодинаков: одни распадаются очень быстро, другие очень медленно. Время, в течение которого, распадается половина всех радионуклидов данного типа, называется периодом полураспада. Например,  период полураспада урана-238 равен 4,5 млрд. лет, а протактиния-234 – чуть больше минуты.

Активность А радиоактивного вещества – число спонтанных ядерных превращений в этом веществе в единицу времени.

Единица измерения активности – Беккерель (Бк). 1 Бк равен одному ядерному превращению в 1 секунду. Кюри (Ки) – специальная единица активности 1Ки=3,7*1010 Бк.

Для оценки  действия ИИ введены различные дозовые характеристики.

Для характеристики источника излучения по эффекту ионизации применяют экспозиционную дозу рентгеновского и гамма излучения. Экспозиционная   доза Х –полный заряд ионов одного знака в единице массы  воздуха. Единица измерения  -Кулон на килограмм (Кл/кг). Специальная единица – Рентген 1Р=2,6*10-4 Кл/кг.

Поглощенная доза D – средняя энергия, поглощенная в единице массы вещества.

Единица измерения в системе СИ Грей. 1Гр=1 Дж/кг. Специальная единица – рад. 1Гр=100 рад.

Величина поглощенной дозы зависит от свойств излучения и поглощающей среды. В условиях электронного равновесия экспозиционной дозе в 1 Р соответствует поглощенная доза  0,88 рад.

В связи с тем, что одинаковая доза различных видов излучения вызывает в живом организме различное биологическое действие, введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза Н – величина, введенная для оценки радиационной опасности хронического облучения излучением произвольного состава, и определяемая как произведение поглощенной дозы D на средний коэффициент качества излучения k.

Н=D*k

Для гамма- и бета-излучения k.=1, для альфа-излучения k=20, т.е. при одной и той же поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее, чем бета- и гамма-излучение.

Единица измерения эквивалентной дозы –Зиверт (Зв).  Специальная единица – бэр. 1Зв=100 бэр.

Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы, отнесенные к единице времени, носят название мощности соответствующих доз.

Следует учитывать, что чувствительность разных органов тела  к излучениям неодинакова. Например, при одинаковой эквивалентной дозе  возникновения рака легких более вероятно, чем щитовидной железы. Поэтому дозы облучений  органов и тканей следует учитывать с разными взвешивающими коэффициентами. Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения для организма. Эта доза тоже измеряется в Зивертах.

 

6.6.7. Биологическое воздействие ионизирующих излучений.

Чем больше происходит в веществе актов ионизации под воздействием излучения, тем больше биологический эффект.

Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменения в химическом составе значительного числа молекул приводят к гибели клеток.

Кроме этого, под влиянием излучений в живой ткани происходит расщепление вода на  атомарный водород Н­­­ и гидроксильную группу ОН, которые, обладая высокой химической активностью, вступают в соединение с другими молекулами ткани и образуют новые химические соединения, не свойственные здоровой ткани. В результате нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ нарушаются.

Необходимо различать внешнее и внутреннее облучение. Под внешним облучением понимается такое воздействие излучения на человека, когда источник радиации расположен вне организма и исключена возможность попадания радиоактивных веществ внутрь организма. При внешнем облучении наиболее опасны гамма-, рентгеновское и нейтронное облучения.  Внешнее облучение имеет место при работе на рентгеновских аппаратах и ускорителях, при работе с радиоактивными веществами, находящимися в герметичных капсулах.

При работе с радиоактивным веществом интенсивному облучению могут подвергаться руки, поражение которых может быть хроническим или острым. Первые признаки хронического поражения обнаруживаются не сразу, они проявляются в сухости кожи, трещинах на ней, ее изъязвлении, ломкости ногтей, выпадении волос. При остром лучевом ожоге кистей рук  наблюдаются отеки, пузыри и омертвение тканей, долго не заживающие лучевые язвы, на месте образования которых возможны раковые заболевания.

Жесткие рентгеновские и гамма-лучи могут привести к летальному исходу, не вызвав при внешнем облучении изменения кожных покровов.

Альфа- и бета-частицы, обладая незначительной проникающей способностью, вызывают при внешнем облучении только кожные поражения.

Внутреннее облучение происходит при попадании радиоактивного вещества внутрь организма при вдыхании загрязненного воздуха, через пищеварительный тракт (при приеме пищи, питье,  курении) и в редких случаях через кожу.

При попадании радиоактивного вещества внутрь организма человек подвергается непрерывному облучению до тех пор, пока радиоактивное вещество не распадется или не выведется из организма в результате физиологического обмена. Это облучение очень опасно, т.к. вызывает долго не заживающие язвы, поражающие различные органы.

Человек постоянно подвергается облучению естественным фоном излучения, состоящим из космического излучения и излучения естественно распределенных природных радиоактивных веществ (на поверхности земли, в приземной атмосфере, в продуктах питания, в воде и т.д.). Естественный фон внешнего излучения на территории наше страны создает мощность эквивалентной дозы 0,36-1,8 мЗв/год, что соответствует мощности экспозиционной дозы 40-200 мР/год. Кроме естественного облучения, человек облучается и другими источниками, например при производстве рентгеновских снимков черепа –0,8 –6 Р, позвоночника – 1,6 –14,7 Р, флюорографии – 0,2-0,5 Р, грудной клетки при рентгеноскопии – 4,7 – 19,5 Р, желудочно-кишечного тракта при рентгеноскопии – 12 –82 Р, зубов – 3 – 5 Р.

Однократное облучение в дозе  25-50 бэр приводит к незначительным скоропроходящим изменениям в крови, при дозах облучения 80-120 бэр появляются начальные признаки лучевой болезни, но смертельный исход отсутствует. Острая лучевая болезнь развивается при однократном облучении 270-300 бэр, смертельный исход возможен в 50% случаев. Смертельный исход в 100 % случаев наступает при дозах 550-700 бэр

 

6.6.8.Нормирование ионизирующих излучений

Действие ионизирующих излучений вызывает неблагоприятные для здоровья человека эффекты, которые проявляются либо у облу­ченного лица, либо у его потомства. В первом случае последствия облучения называются соматическими, а во втором — генетически­ми или наследственными.

Для обеспечения радиационной безопасности в нашей стране ус­тановлены ограничения облучения до пределов, считающихся при­емлемыми.

Условия безопасной работы с радиоактивными веществами регламентированы Нормами радиационной безопасности НРБ-96, Гигиеническими нормативами ГН 2.6.1.054-96.

Для достижения целей защиты населения устанавливаются ос­новные пределы допустимых доз (ПД), т.е. наибольшее значение ин­дивидуальной эквивалентной дозы за год, которая при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет в состоянии здоровья пер­сонала (категория А) неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами (для населения – 70 лет).

                                                                                                                           

 

Дозовые пределы облучения

Таблица 13.1.

Нормируемые величины

Дозовые пределы, МЗв

Лица из персонала (группа А)

Лица из населения

Эффективная доза

20 МЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 МЗв в год.

1 МЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 МЗв в год.

 

При авариях допускается доза облучения в 2 раза выше указан­ной, а в отдельных случаях в 5 раз за год на протяжении всей тру­довой деятельности.

Помимо дозовых пределов облучения нормы устанавливают допустимые уровни мощности дозы при внешнем облучении всего тела от техногенных источников для помещений постоянного пребывания лиц из персонала 10 мкГр/ч, для жилых помещений  - 0,1мкГр/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

План лекции:

6.7.1.Действие электрического тока на организм человека.

6.7.2.Факторы, влияющие на степень тяжести поражения электрическим током.

6.7.3. Классификация помещений по степени опасности поражения людей электрическим током.

6.7.4. Основные причины поражения людей электрическим током.

6.7.1.Действие электрического тока на организм человека.

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

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

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

Биологическое действие тока проявляется как раздражение и возбуж­дение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными су­дорожными сокращениями мышц, в том числе легких и сердца. В результате могут возникать различные нарушения вплоть до полного прекращения дея­тельности органов кровообращения и дыхания.

Электрический ожог - самая распространенная электротравма. Ожоги бывают двух видов: токовый или контактный и дуговой. Токовый ожог обусловлен прохождением тока через тело человека и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.

Различают четыре степени ожогов: I- покраснение ко­жи; II - образование пузырей; III - омертвение всей толщи кожи; IV - обуг­ливание тканей. Тяжесть поражения организма обуславливается площадью обожженной поверхности тела.  Токовые ожоги возникают при напряжениях не выше 1-2 кВ и являются в большинстве случает ожогами I  и II степени.  При более высоких напряжениях между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга (большая энергия и температура выше 3500 град.), которая причиняет дуговой ожог, как правило, III  или IV степени.

Электрические знаки - четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшейся действию тока. Знаки бывают также в виде царапин, ран, порезов или ушибов, бородавок, кровоизлияний в кожу и мозолей. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и лечение их заканчивается благополучно.

Металлизация кожи - это проникновение в верхние слои кожи мель­чайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это может произойти при коротких замыканиях, отключениях ру­бильников под нагрузкой и т.п. Металлизация сопровождается ожогом ко­жи, вызываемым нагревшимся металлом.

Электроофтальмия - поражение глаз, вызванное интенсивным излуче­нием электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ульт­рафиолетовые лучи. Кроме того, возможно попадание в глаза брызг рас­плавленного металла. Защита от электроофтальмии достигается ношением защитных очков.

Механические повреждения возникают в результате резких непроиз­вольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, крове­носных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. К этому же виду травм следует отнести ушибы, переломы, вызван­ные падением человека с высоты, ударами о предметы в результате непро­извольных движений или потери сознания при воздействии тока. Механиче­ские повреждения являются, как правило, серьезными травмами, требую­щими длительного лечения.

Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма про­ходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В зависимости от исхода воздействия тока на организм электрические удары условно делятся на сле­дующие четыре степени: I - судорожное сокращение мышц без потери соз­нания; II - судорожное сокращение мышц, потеря сознания, но сохранение дыхания и работы сердца; III - потеря сознания и нарушение сердечной дея­тельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV - клиническая смерть, то есть отсутствие дыхания и кровообращения. Причинами смерти в результате поражения электрическим током могут быть: прекращение рабо­ты сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

Электрический шок - своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная ре­акция организма на сильное раздражение электрическим током, сопровож­дающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить полное выздоровление как результат своевременного лечебного вмешательства или гибель организма из-за пол­ного угасания жизненно важных функций.

 

6.7.2. Факторы, влияющие на степень тяжести поражения электрическим током.

 Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов:

величины тока и напряжения;

электрического сопротивления человека;

продолжительности воздействия электрического тока;

пути тока через тело человека;

рода и частоты электрического тока;

условий внешней среды.

Основным фактором, обуславливающим исход поражения электри­ческим током, является сила тока, проходящего через тело человека. Напряжение,  также влияет на исход поражения, но лишь постольку, поскольку оно определяет значение то­ка.

Ощутимый ток - электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздражения. Пороговый ощутимый ток - 0,6-1,5 мА.

Неотпускающий ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через тело человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговый неотпускающий ток составляет 10-15 мА.

Фибрилляционный ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Пороговый фибрилляционный ток составляет 100 мА. Фибрилляционный ток может достичь 5 А. При токе свыше 5 А происходит мгновенная остановка сердца.

Тело человека является проводником электрического тока, неодно­родным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется, главным образом, сопротивлением кожи.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15-20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних систем и органов тела составляет всего 300-500 Ом. В качестве расчетной величины при переменном токе промыш­ленной частоты принимают активное сопротивление тела человека равным 1000 Ом. В действительности сопротивление тела человека не является по­стоянной величиной. Оно зависит от ряда факторов, в том числе от состоя­ния кожи, состояния окружающей среды, параметров электрической цепи и других. Повреждение рогового слоя (порезы, царапины, ссадины) снижают сопротивление тела до 500-700 Ом, что увеличивает опасность поражения человека током. Такое же влияние оказывает увлажнение кожи водой или потом.

 С уве­личением силы тока и времени его прохождения сопротивление тела чело­века падает, так как при этом усиливается местный нагрев кожи, что приво­дит к расширению ее сосудов, к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потоотделения. С ростом напряжения, приложенного к телу человека, сопротивление кожи уменьшается в десятки раз, приближаясь к сопротивлению внутренних тканей (300-500 Ом).

На сопротивление тела человека влияют и другие факторы, хотя и в значительно меньшей степени. Так, у женщин, как правило, сопротивление кожи меньше, чем у мужчин, у детей меньше, чем у взрослых, у молодых меньше, чем у пожилых. Это объясняется тем, что у одних людей кожа тоньше, у других – грубее.

Уменьшение или увеличение парциального давления кислорода соответственно снижает или повышает сопротивление тела человека. Следовательно, в закрытых помещениях, где парциальное давление кислорода меньше, опасность поражения током выше при прочих равных условиях, чем на открытом воздухе.

Существенное влияние на исход поражения оказывает длительность прохождения тока через тело человека.  Чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением времени воздействия тока на живую ткань повышаются его значения, накапливаются последствия воздействия тока на организм и повышается вероятность возникновения фибрилляции сердца.

Рост тока с увеличением времени его действия объясняется уменьшением сопротивления тела человека.

Последствия воздействия тока на организм выражаются в нарушении функций центральной нервной системы, изменении состава крови, местном разрушении тканей организма под влиянием выделяющейся теплоты, нарушении работы сердца и легких. Очевидно, что с увеличением времени воздействия тока эти отрицательные факторы накапливаются, а губительное воздействие их на состояние организма усиливается.

Опасность поражения током вследствие фибрилляции сердца зависит от того, с какой фазой сердечного цикла совпадает время прохождения тока через область сердца. Каждый цикл сердечной деятельности состоит из двух периодов: одного, называемого диастолой, когда желудочки сердца, находясь в расслабленном состоянии, заполняются кровью, и другого, называемого систолой, когда сердце, сокращаясь, выталкивает кровь в артериальные сосуды. Чувствительность сердца к электрическому току неодинакова в разные фазы его деятельности. Наиболее уязвимым сердце оказывается в фазе Т  кардиоцикла, продолжительность которой 0,2 секунды, когда заканчивается сокращение желудочков и они переходят в расслабленное состояние. Поэтому, если во время фазы Т через сердце проходит ток, то при некотором его значении возникает фибрилляция сердца. Если же время прохождения тока не совпадает с фазой Т, то вероятность возникновения фибрилляции резко уменьшается.

При длительности прохождения тока, равной времени кардиоцикла ( 0,75-1с) или превышающей его, ток встречается со всеми фазами, в том числе с наиболее уязвимой фазой Т. Это весьма опасно для организма. Если же время прохождения тока меньше длительности кардиоцикла на 0,2 с и более, то вероятность совпадения момента прохождения тока с фазой Т и, следовательно, опасность поражения резко уменьшаются. Это обстоятельство используется в быстродействующих установках защитного отключения, где время срабатывания менее 0,2 с.

Путь прохождения тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и другие. Влияние пути тока на исход поражения определяется также сопротивлением кожи на различных участ­ках тела. Возможных путей тока в теле человека, которые называются также петлями тока, достаточно много. Наиболее часто встречающиеся петли тока: рука -рука, рука - ноги, и нога - нога. Наиболее опасны петли голова - руки и голова - ноги, но эти петли возникают относительно редко.

Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного,  т.к. пороговые значения возрастают в 4-5 раз. Это по­ложение справедливо лишь для напряжений до 250-300 В. При более высо­ких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный (с частотой 50 Гц).

Для переменного тока играет роль также и его частота. С увеличени­ем частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что приводит к увеличению тока, проходящего через человека, а следовательно повышается опасность поражения. Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 100 Гц.

Установлено, что физически здоровые и крепкие люди легче перено­сят электрические удары. Повышенной восприимчивостью к электрическо­му току отличаются лица, страдающие болезнями кожи, сердечно­-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными бо­лезнями и т.п.

Состояние окружающей воздушной среды, а также окружающая об­становка могут существенным образом влиять на опасность поражения то­ком. Сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы, разрушающее дей­ствующие на изоляцию электроустановок, а также высокая температура ок­ружающего воздуха, понижают электрическое сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения его током.

 

6.7.3. Классификация помещений по степени опасности поражения людей  электрическим током

 

В соответствии с действующими ПУЭ все помещения по степени опасности поражения людей электрическим током делятся на три категории: помещения без повышенной опасности, повышенной опасности и особо опасные (табл.14.1).

                                                                                     Таблица 14.1

Класс помещения

 

Характеристика помещения

Помещение без повышенной опасности

Помещения, в которых отсутствуют условия, характеризующие помещения с повышенной опасностью или особо опасные (см. ниже).

 

Помещения с повышенной опасностью

Помещения, характеризуемые наличием в них только одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

- сырости (относительная влажность воздуха в помещении длительно превышает 75%);

- токопроводящей пыли;

- токопроводящих полов (металлических, кирпичных и т.п.);

- высокой температуры - жаркие помещения, температура воздуха в которых постоянно или периодически (более 1 суток) превышает +35°С;

- возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий и т.п. с одной стороны, и металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

 

Помещения особо опасные

Помещения, характеризуемые наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

- особой сырости (относительная влажность воздуха в помещении близка к 100%);

- химически активной или органической среды, действующей разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования;

- одновременно двух и более условий, характеризующих помещения с повышенной опасностью.

 

                                                                                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К помещениям без повышенной опасности могут быть отнесены обычные жилые комнаты, конторы, лаборатории, а также некоторые производственные помещения.

К помещениям повышенной опасности относят цехи по механической обработке металлов, лестничные клетки различных зданий с токопроводящими полами и т.п.

К особо опасным помещениям относится большая часть производственных помещений, в том числе цехи электростанций, машиностроительных и металлургических заводов,водонасосные станции, помещения аккумуляторных батарей, гальванические цехи и т.п. Сюда же относятся и участки работ на земле под открытым небом или под навесом.

 

6.7.4. Основные причины поражения людей электрическим током

Причины несчастных случаев от электрического тока многочисленны и разнообразны. Основными из них являются:

1)  случайное прикосновение к открытым токоведущим частям, находящимся под напряжением. Это может происходить, например, при производстве каких-либо работ вблизи или непосредственно на частях, находящихся под напряжением: при неисправности защитных средств, посредством которых пострадавший прикасался к токоведущим частям; при переноске на плече длинномерных металлических предметов, которыми можно случайно прикоснуться к неизолированным электропроводам, расположенным на доступной в данном случае высоте;

2)  появление напряжения на металлических частях электрооборудования (корпусах, кожухах, ограждениях и т.п.), которые в нормальных условиях не находятся под напряжением. Чаше всего это может происходить вследствие повреждения изоляции кабелей, проводов или обмоток электрических машин и аппаратов, приводящего, как правило, к замыканию на корпус;

3)  появление напряжения на отключенных токоведущих частях в ре­зультате ошибочного включения отключенной установки; замыкания между отключенными и находящимися под напряжением токоведущими частями; разряда молнии в электроустановку и других причин

4)  электрическая дуга, которая может образоваться в электроустановках напряжением свыше 1000 В между токоведущей частью и человеком при условии, если человек окажется в непосредственной близости от токоведущих частей;

5)  возникновение шагового напряжения на поверхности земли при замыкании провода на землю или при стекании тока с заземлителя в землю (при пробое на корпус заземленного электрооборудования);

6)  прочие причины, к которым можно отнести такие, как: несогласованные и ошибочные действия персонала, оставление электроустановок под напряжением без надзора, допуск к ремонтным работам на отключенном оборудовании без предварительной проверки отсутствия напряжения и неисправности заземляющего устройства и т.д.

Все случаи поражения че­ловека током в результате электрического удара возможны лишь при замы­кании электрической цепи через тело человека, то есть при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует не­которое напряжение.

Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения.

Напряжение прикосновения 20 В считается безопасным в сухих помещениях, т.к. ток, проходящий через тело человека будет ниже порогового неотпускающего и человек, получивший электрический удар, сразу оторвет руки от металлических частей оборудования.

В сырых помещениях безопасным считается напряжение 12 В.

Напряжением шага называется напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека. Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается и на расстоянии, пример­но равном 20 м, может быть принято равным нулю. Поражение при шаговом напряжении усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек может упасть, после чего цепь тока замыкается на теле через жиз­ненно важные органы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

7.1.КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

План лекции:

7.1.1. Понятие о чрезвычайных ситуациях и их классификация

7.1.2. Чрезвычайные ситуации военного времени

7.1.3. Устойчивость функционирования объектов экономики в условиях чрезвычайных ситуаций

 

7.1.1.Понятие о чрезвычайных ситуациях и их классификация

Чрезвычайная ситуация (ЧС) - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которая может повлечь или повлекла за собой человечес­кие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, а также значительные материальные потери и нарушение ус­ловий жизнедеятельности.

По характеру источника ЧС делятся на: природные, техногенные, биолого-социальные и военные.

Природная ЧС - это обстановка на определенной территории или ак­ватории, сложившаяся в результате возникновения источника природной ЧС, который может повлечь или повлек за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей и (или) окружающей природной среде, значитель­ные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Источниками природных ЧС могут быть:

- опасные геологические процессы - землетрясение, вулканическое из­вержение, оползень, карст, просадка в грунтах, подработка берегов;

- опасные, гидрологические явления и процессы - подтопление, русловая эрозия, цунами, сель, наводнение, затор, снежная лавина;

- опасные метеорологические явления и процессы - ураган (сильный ве­тер), смерч, пыльная буря, сильные осадки;-туман, заморозок, засуха, су­ховей, гроза;                                         

- природные пожары - ландшафтный, степной, лесной.

Ежегодно от природных опасностей в среднем погибает около 70 000 человек, в том числе от наводнений до 50 000 человек, землетрясений - по­рядка 15 000 человек, извержений вулканов - около 4 000 человек. Наибо­лее разрушительными в современной истории человечества явились землетрясения в Китае 1956 года (г. Сиань, погибло 830 000 человек) и 1976 года (провинция Хэбей, погибло 650 000 человек, ранено 800 000 жителей).

Специалистами в качестве основных причин возникновения чрезвы­чайных ситуаций природного характера в РФ указываются:

увеличение антропогенного воздействия на окружающую природную среду;

аномальные изменения некоторых параметров биосферы, атмосферы, гидросферы и литосферы;

повышенная урбанизация территорий, размещение объектов хозяйст­венной деятельности и населенных пунктов в зонах потенциальной природ­ной опасности;

отсутствие или неудовлетворительное состояние сооружений инженерной защиты территорий;

свертывание мероприятий, направленных на предупреждение и предотвращение опасных природных явлений.

Техногенная ЧС – это состояние, при котором в результате возникновения источника техногенной ЧС на объекте, определенной территории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу насе­ления, народному хозяйству и окружающей среде. Применительно к техно­генной ЧС часто используется термин авария. Авария - это опасное техно­генное происшествие, создающее на объекте, территории или акватории уг­розу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению зданий, соору­жений, оборудования и транспортных средств, нарушению производствен­ного или транспортного процесса, а также к нанесению ущерба окружаю­щей природной среде. Крупная авария с человеческими жертвами является катастрофой.

К ЧС техногенного характера относятся:

-         транспортные аварии (согласно данным Международной организации труда (МОТ) и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в мире на долю транспортного травматизма приходится 38% общего числа несчаст­ных случаев с летальным исходом);

-         пожары, взрывы (угроза взрывов);

-         аварии с выбросом (угрозой выброса) радиоактивных веществ;

-         аварии с выбросом (угрозой выброса) химических опасных веществ;

-         аварии с выбросом (угрозой выброса) биологических опасных веществ;

-         внезапное обрушение зданий, сооружений;

-         аварии на энергетических системах;

-         аварии в коммунальных системах жизнеобеспечения;

-         аварии на очистных сооружениях;

-         гидродинамические аварии.

Биолого-социальная ЧСэто состояние, при котором в результате воз­никновения источника биолого-социальной ЧС на определенной территории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, суще­ствования сельскохозяйственных животных и произрастания растений, воз­никает угроза жизни и здоровью людей, широкого распространения ин­фекционных болезней, потерь сельскохозяйственных животных и растений.

Различают:

эпидемии - массовое, прогрессирующее во времени и пространстве в пределах определенного региона распространение инфекционных болезней людей, значительно превышающее обычно регистрируемый на данной тер­ритории уровень заболеваемости;

эпизоотии - одновременное прогрессирующее во времени и простран­стве в пределах определенного региона распространение инфекционной бо­лезни среди большого числа одного или многих видов сельскохозяйствен­ных животных, значительно превышающее обычно регистрируемый на дан­ной территории уровень заболеваемости;

эпифитотии - массовое, прогрессирующее во времени и пространстве инфекционное заболевание сельскохозяйственных растений и/или резкое увеличение численности вредителей растений, сопровождающееся массовой гибелью сельскохозяйственных культур и снижением их продуктивности.

По масштабу распространения ЧС классифицируются в зависимо­сти от количества людей, пострадавших в этих ситуациях, людей, у которых оказались нарушены условия жизнедеятельности, размера материального ущерба, а также границы зон распространения поражающих факторов ЧС. По совокупности этих показателей чрезвычайные ситуации подразделяются на локальные, местные, территориальные, региональные, федеральные и трансграничные.

В частности, к локальной относится чрезвычайная ситуация, в ре­зультате которой пострадало не более 10 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности не более 100 человек, либо материальный ущерб состав­ляет не более 1 тыс. минимальных размеров оплаты труда и зона чрезвы­чайной ситуации не выходит за пределы территории объекта производст­венного или социального назначения.

К федеральной относится чрезвычайная ситуация, в результате кото­рой пострадало свыше 500 человек, либо нарушены условия жизнедея­тельности свыше 1 000 человек, либо материальный ущерб составляет свы­ше 5 млн минимальных размеров оплаты труда и зона чрезвычайной ситуа­ции выходит за пределы более чем двух субъектов Российской Федерации.

К трансграничной относится чрезвычайная ситуация, поражающие факторы которой выходят за пределы Российской Федерации, либо чрезвы­чайная ситуация, которая произошла за рубежом и затрагивает территорию Российской Федерации.

Ликвидация локальной ЧС осуществляется силами и средствами ор­ганизации, местной ЧС - силами и средствами органов местного самоуправ­ления, территориальной ЧС - силами и средствами органов исполнительной власти субъекта Российской Федерации, региональной и федеральной ЧС -силами и средствами органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, оказавшихся в зоне чрезвычайной ситуации. Ликвидация транс­граничной ЧС осуществляется по решению Правительства Российской Фе­дерации в соответствии с нормами международного права и международ­ными договорами Российской Федерации. К ликвидации чрезвычайных си­туаций могут привлекаться Вооруженные Силы Российской Федерации, войска гражданской обороны Российской Федерации, другие войска и воин­ские формирования в соответствии с законодательством Российской Феде­рации.

Основными поражающими факторами ЧС являются:

механические (динамические) - взрывная волна, метательное действие, вторичные снаряды, придавливание разрушенными конструкциями зданий, шахт, обвалы, оползни, ураганы, смерчи, наводнения и т.п.;

химические: ядовитые вещества - аммиак, хлор, пропан, кислоты, ще­лочи и другие сильно действующие ядовитые продукты, попадающие в ат­мосферу, воду, продукты питания и воздействующие на человека через ор­ганы дыхания, кожные покровы, желудочно-кишечный тракт;

радиационные - излучения на объектах, использующих ядерное горю­чее и радиоактивные изотопы;

термические - высокие и низкие температуры;

биологические - бактериальные средства, токсины и т.п.

 

7.1.2. Чрезвычайные ситуации военного времени

Наша страна последовательно и настойчиво проводит миролю­бивую политику, направленную на предотвращение войны, на раз­витие равноправного и взаимовыгодного сотрудничества между го­сударствами.

Вместе с тем следует учитывать, что быстрые и глубокие изме­нения в развитии военной техники на основе последних достижений науки делают весьма трудным контроль за ограничением новейших средств вооруженной борьбы, радиус действия которых практически неограничен. Это представляет потенциальную угрозу безопасности России, особенно принимая во внимание рост международного тер­роризма. Поэтому рассмотрение ситуаций, которые могут сложить­ся в ходе вооруженной борьбы, представляет практический интерес с целью предотвращения и смягчения их последствий для отдельного человека, трудовых коллективов, объектов экономики, отдельной территории и государства в целом.

Наиболее опасная ситуация может сложиться при применении оружия массового поражения (ОМП), к которому можно отнести ядерное, химическое и бактериологическое (биологическое) оружие, а также оружие, основанное на новых принципах поражения (радио­логическое, лучевое, инфразвуковое и др.).

Ядерное оружие— это совокупность ядерных боепри­пасов, средств их доставки к цели и средств управления, являющаяся оружием массового поражения (ОМП).

Ядерные боеприпасы могут выполняться в виде боеголовок для ракет, авиабомб, артиллерийских снарядов, мин, торпед и т.д. Их действие основано на использовании внутриядерной энергии, выде­ляющейся при цепных реакциях деления некоторых изотопов урана и плутония или при термоядерных реакциях синтеза легких ядер изо­топов водорода (дейтерия и трития) в более тяжелые, например, ядра изотопов гелия.

Поражающее действие ядерных боеприпасов зависит от мощнос­ти и вида взрыва, расстояния от центра взрыва, среды, в которой происходит взрыв, а также от времени года, погоды, высоты над уровнем моря и т.п.

Мощность ядерных боеприпасов измеряется тротиловым эквива­лентом — массой тротила, энергия взрыва которого эквивалентна энергии взрыва данного ядерного боеприпаса. Тротиловый эквива­лент выражается в тоннах, килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт).

При ядерном взрыве в атмосфере возникают следующие пора­жающие факторы: воздушная ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, электромагнитный импульс и радиоактив­ное заражение местности — только при наземном взрыве.

Воздушная ударная волна— это область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Источниками возникновения ударной волны являются высокое давление в области взрыва (миллиарды атмосфер) и температура, достигающая миллионов градусов.

Раскаленные газы, стремясь расшириться, сильно сжимают и на­гревают окружающие слои воздуха, в результате чего от центра взрыва распространяется волна сжатия, т.е. ударная волна. Вблизи центра скорость распространения воздушной ударной волны в не­сколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением рас­стояния от центра взрыва скорость снижается, и ударная волна трансформируется в звуковую.

При встрече с преградой создается нагрузка торможения, кото­рая усиливает разрушающее действие воздушной ударной волны.

Для характеристики разрушений зданий, сооружений приняты че­тыре степени разрушения:

1. полные разрушения — уничтожаются все основные элементы здания, в том числе и несущие конструкции. Подвальные помещения могут частично сохраняться;

2. сильные разрушения — уничтожаются несущие конструкции и перекрытия верхних этажей, деформируются перекрытия нижних этажей. Использование зданий невозможно, а восстановление неце­лесообразно;

3. средние разрушения — разрушаются крыши, внутренние пере­городки и частично перекрытия верхних этажей. После расчистки часть помещений нижних этажей и подвалы могут быть использо­ваны. Восстановление зданий возможно при проведении капиталь­ного ремонта;

4. слабые разрушения — разрушаются оконные и дверные за­полнения, кровля и легкие перегородки. Возможны трещины в сте­нах верхних этажей. Здание может эксплуатироваться после текуще­го ремонта.

При оценке воздействия воздушной ударной волны