Защита населения и объектов от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность
R = Nчс / Nо ≤ Rдоп,
где R – риск, Nчс – число чрезвычайных событий в год, Nо – общее число событий в год, R – допустимый риск.
Среди многих определений этой характеристики опасности наиболее употребляемым является следующее. Риск – это количественная оценка опасности объекта или явления, т. е. это потенциальный ущерб, который может быть количественно определен следующим образом:
• сочетание (произведение) вероятности наступления идентифицированного опасного случая и величины связанного с ним потенциального ущерба (OHSAS 18001:1999);
• сочетание (произведение) вероятности наступления опасного события и тяжести травмы или ущерба для человеческого здоровья, вызванных этим событием (ILO-OSH 2001);
• сочетание (произведение) вероятности нанесения ущерба и тяжести этого ущерба (ГОСТ Р 51898-02):
R ($) = P × C ($).
Иными словами, количественная оценка опасности – это отношение числа тех или иных неблагоприятных последствий при реализации опасности к их возможному числу за определенный период.
Теоретические предпосылки и практические примеры дают возможность сделать заключение о том, что уровень неблагоприятных последствий при реализации опасности может быть разным. В связи с этим, определяя риск, необходимо указывать и класс последствий для конкретных объектов техносферы и конкретного человека, на которые могут распространяться последствия реализации опасности.
При формальном подходе риск можно определить как частоту реализации опасности. Однако по существу эти понятия (риск и частота реализации опасности) различны. Это связано с тем, что применительно к проблеме обеспечения безопасности, в плане прогнозирования возможного числа неблагоприятных последствий, необходимо решать задачу с позиций теории вероятности.
При анализе степени опасности различают индивидуальный и социальный риск.
Индивидуальный риск характеризует степень реализации конкретной опасности для отдельного индивидуума (табл. 1.4).
Таблица 1.4. Индивидуальный риск смертельного исхода, обусловленный различными причинами (в год)
Социальный риск – это степень реализации конкретной опасности для социальной группы населения. Иными словами, социальный риск – это зависимость между частотой реализации опасностей и числом пострадавших при этом людей.
В настоящее время выделяют следующие основные методологические подходы к оценке степени риска:
• инженерный, опирающийся на статистику, расчет частоты реализации опасности, вероятностный анализ безопасности, построение «дерева опасности».
• моделированный, основанный на построении моделей воздействия негативных факторов, возникающих при реализации опасности, на отдельного человека, социальные, профессиональные группы и т. п.;
• экспертный, при котором вероятность реализации различных событий определяется на основе опроса специалистов, т. е. экспертов;
• социологический, который основывается на опросе населения. Перечисленные методы отражают разные аспекты риска.
Поэтому для получения обобщенной оценки опасности через характеристику «риск» их необходимо применять в комплексе.
Вышеизложенное показывает, что такой подход к оценке степени опасности позволяет получить численные значения этого явления. Вследствие этого переход к понятию риск открывает принципиально новые возможности для повышения безопасности производственной деятельности.
Традиционно безопасность производственных процессов базируется на принципе обеспечения 100 % безопасности, что является идеальным с позиций гуманности. Однако, как показывает практика, такая концепция неверна, так как обеспечить абсолютную безопасность (нулевой риск) в действующих производственных системах невозможно. Исходя из этого, в современных условиях концепция абсолютной безопасности практически не применяется, используется так называемая концепция приемлемого (допустимого) риска (в Республике Беларусь действует только в области радиационной, промышленной и пожарной безопасности), суть которой заключается в обеспечении риска такого низкого уровня опасности, который приемлет общество в данный период времени. Ее основные положения следующие:
• любые объекты, процессы, явления потенциально опасны для человека.
• любая деятельность потенциально опасна для человека;
• ни в одном виде деятельности нельзя добиться абсолютной безопасности;
• безопасность любой системы может быть доступна с любой степенью вероятности (<1), не исключающей при этом существования объекта.
Приемлемый риск сочетает в себе технические, экономические, социальные и политические аспекты и представляет компромисс между показателем уровня безопасности и возможностью его достижения.
Необходимость введения приемлемого риска связана в основном с экономическими затратами, направленными на повышение безопасности технических систем. Затрачивая чрезмерные средства на повышение безопасности, можно нанести ущерб социальной сфере, например снизить расходы на оказание медицинской помощи.
Таким образом, в основе управления риском лежит логический метод сравнения затрат и получаемого положительного эффекта от снижения риска. При этом при увеличении затрат на реализацию объекта, которые направлены на повышение его безопасности, технический риск снижается, но одновременно растет уровень социального риска.
Международная методика оценки риска неблагоприятного влияния факторов окружающей среды на состояние здоровья человека включает следующие этапы:
• идентификация опасности: на данном этапе определяются цель, задачи исследования и конкретные пути их решения;
• оценка экспозиции: устанавливаются дозы и экспозиции, интенсивность фактора, частота, продолжительность воздействия в прошлом, настоящем и будущем;
• установление зависимости «доза – эффект»: выявляется зависимость показателей здоровья от уровня экспозиции;
• характеристика риска: анализ полученных данных, расчет рисков для отдельного человека и групп людей, сравнение рисков с допустимыми (приемлемыми) уровнями. Цель этапа – выявление тех рисков, которые должны быть устранены или снижены до возможно более низкого уровня;
• управление риском: передача всех полученных данных органам, отвечающим за управление риском, которые обязаны разработать мероприятия по снижению или предотвращению риска и контролируют при необходимости состояние здоровья населения;
• оповещение о риске: распространение информации о риске, в том числе широкое обсуждение полученных результатов, оповещение о существующих рисках, их источниках и эффективной профилактике на государственном, региональном и индивидуальном уровнях.
Суммарный риск достигает минимума при определенном соотношении между экономическими инвестициями в техническую и социальную сферы. Этот эффект компромисса учитывается при выборе уровня приемлемого риска.
В некоторых странах, например в Голландии, показатели приемлемого риска установлены в законодательном порядке. Так, максимально приемлемым уровнем индивидуального риска гибели обычно считается его значение, равное величине 10–6 в год. Пренебрежительно малым считается индивидуальный риск гибели человека, равный 10–8 в год.
1.6. Принципы определения допустимого уровня воздействия негативных факторов на состояние здоровья
Взаимодействие функциональных схем организма человека с внешней средой выражается в динамическом изменении его энергетического и материального баланса, т. е. изменении гомеостаза.
Гомеостаз — это относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивости основных физиологических функций организма человека.
Иными словами, риск вредного влияния на состояние здоровья – это вероятность получения отрицательного эффекта, ухудшающего состояние здоровья у отдельного человека или группы людей, подвергающихся воздействию неблагоприятного фактора.
При воздействии неблагоприятного фактора в организме в конечном счете через реализацию ряда процессов формируется адекватная ответная реакция.
Благодаря приспособительным механизмам физические и химические параметры гомеостаза, определяющие жизнедеятельность организма, меняются в сравнительно узких пределах, несмотря на значительные изменения внешних условий. Поэтому при оценке воздействия негативных факторов на человека следует учитывать уровень и характер изменений функционального состояния и возможностей организма, его потенциальных резервов, адаптивных способностей и возможности развития последних.
Также следует учитывать, что уровень воздействия (экспозиция) внешнего раздражителя может быть различным. Для его оценки используется параметр интенсивности количества энергии, поступающей в единицу времени через единицу площади поверхности тела человека.
При малых интенсивностях воздействия внешнего раздражителя человек воспринимает информацию, поступающую извне, в естественном виде. Он видит, осязает окружающий мир, слышит его звуки, вдыхает аромат различных запахов. Таким образом обеспечивается адекватное восприятие окружающего мира. При высоких интенсивностях воздействия внешнего раздражителя в организме человека проявляются нестандартные биологические эффекты в виде, например, неприятных ощущений.
В том случае, если негативные факторы окружающей среды по ограниченным максимальным уровням действуют в течение небольших промежутков времени и с достаточно длительными перерывами, то нестандартные нежелательные эффекты, не сказываются на состоянии здоровья человека. Однако высокие уровни воздействия внешних негативных факторов в течение длительного времени могут вызывать отрицательные последствия, которые в большинстве случаев приводят к соматическим и генетическим изменениям в организме человека. Причем, при увеличении экспозиции (по частоте, интенсивности, продолжительности) риск вредного влияния на состояние здоровья возрастает.
Исходя из этого, при оценке влияния опасных и вредных факторов на БЖД человека основной задачей является установление степени воздействия факторов окружающей среды и трудового процесса на характер и уровень изменений функционального состояния организма, его потенциальных резервов, возможностей механизма адаптации.
По характеру воздействия на состояние здоровья возникающие эффекты можно разделить на непосредственные и опосредованные.
Влияние производственных факторов на состояние здровья:
• непосредственное (отравления, травмы, ожоги);
• отдаленное (опосредованное) – возникает через определенный, иногда длительный, промежуток времени или даже после прекращения воздействия (онкогенного, мутагенного и тератогенного действия вещества); формирование необратимых патологоческих изменений в органах и системах (например, склерозировании); ускорения процессов старения и сокращения продолжительности жизни).
При оценке допустимости воздействия вредных факторов на организм человека исходят из биологического закона субъективной количественной оценки раздражителя Вебера – Фехнера, выражающего связь между изменением интенсивности раздражителя и силой вызванного ощущения: реакция организма прямо пропорциональна относительному приращению раздражителя:
DL = a × dR/R,
где DL – элементарное ощущение организма; а — коэффициент пропорциональности; dR — элементарное приращение раздражителя.
Интегрируя данное выражение и принимая а = 10 lg, получают уровень ощущения раздражителя (дБ):
L = 10 lg(R/R0),
где R0 – пороговое значение ощущений, т. е. минимальная энергия раздражителя, характеризующая начало ощущения.
На базе закона Вебера – Фехнера построено нормирование вредных факторов. Для того чтобы исключить необратимые биологические эффекты, воздействие факторов ограничивается предельно допустимыми уровнями (ПДУ), предельно допустимыми концентрациями (ПДК), предельно допустимыми дозами (ПДД).
Так, для производственной сферы предельно допустимая концентрация — это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности рабочего дня, но не более 40 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Например, применительно к характеристике воздуха по запыленности и загазованности используется показатель ПДК вредного вещества. При оценке шумовой обстановки – ПДУ звука, для оценки допустимости работы в условиях ионизирующих излучений – ПДД.
Как правило, степень вредности негативного воздействия фактора непосредственно зависит от длительности его действия на организм человека. В связи с этим значения ПДУ для производственной сферы и окружающей среды, в которой человек находится более длительное время, отличаются друг от друга.
При определении значения ПДУ для конкретного негативного фактора приходится делать выбор между вероятностью ущерба состоянию здоровья человека и экономическим эффектом от установления более высокого значения ПДУ.
При установлении ПДУ воздействия негативных факторов руководствуются следующими принципами:
• приоритет здоровья человека перед другими эффектами (технической достижимостью, экономическими требованиями и т. п.);
• пороговость всех типов действия негативных факторов по отношению к здоровью человека;
• первичность разработки и внедрения профилактических мероприятий по сравнению с моментом появления опасного или вредного фактора в производственном процессе.
1.7. Роль человека в процессе обеспечения безопасности жизнедеятельности
Человек в системах безопасности выполняет троякую роль:
• является объектом защиты;
• выступает средством обеспечения безопасности;
• сам может быть источником опасности.
Последняя особенность обусловлена как ошибками, свойственными людям, так и продуктами жизнедеятельности человека.
Таким образом, звенья системы «человек – производственная среда» органически взаимосвязаны. Чтобы эта система эффективно функционировала и не приносила ущерба состоянию здоровья человека, необходимо обеспечить совместимость характеристик среды и человека. При этом в первую очередь следует учитывать антропометрические, биофизические, энергетические, информационные, психологические, социальные и технико-эстетические оценки.
Антропометрическая совместимость предполагает учет размеров тела человека, возможности обзора внешнего пространства, положения (позы) работника в процессе производственной деятельности. При решении этой задачи определяют объем рабочего места, зоны досягаемости для конечностей работника, расстояние до приборного пункта и др. Сложность обеспечения этой совместимости заключается в том, что антропометрические показатели у людей разные.
В целях обеспечения безопасности деятельности размеры тела человека необходимо учитывать в следующих случаях:
• при определении оптимальной высоты от уровня пола или рабочей площадки зон наблюдения за работой аппаратуры, включая, например, операционное поле при выполнении хирургической операции;
• при расположении по высоте и фронту органов ручного управления аппаратурой, например наркозной, и особенно расположением аварийных выключателей;
• при выборе формы и размеров органов управления.
Для правильного использования антропометрических данных человека при проектировании машин применяют методы сомографии или моделирования. Метод сомографии заключается в конструировании схематических изображений человеческого тела в разных положениях в зависимости от операций, которые он должен выполнять. В основе метода моделирования лежит использование моделей человеческой фигуры.
Более обстоятельно вопросы антропометрии рассматриваются в эргономике, изучающей законы оптимизации рабочих условий.
Биофизическая совместимость подразумевает создание такой окружающей среды, которая обеспечивает приемлемую работоспособность и нормальное физиологическое состояние человека, что напрямую связано с вопросами безопасности.
Особое значение имеет терморегулирование организма человека, которое зависит от параметров микроклимата. Теплообмен осуществляется благодаря теплопроводности, конвекции, тепловому испарению и теплоизлучению.
Биофизическая совместимость учитывает также требования организма к виброакустическим характеристикам среды, освещенности и другим физическим параметрам.
Энергетическая совместимость предусматривает согласование органов управления аппаратурой с оптимальными возможностями человека в отношении прилагаемых усилий, затрачиваемой мощности, скорости и точности движений.
Силовые и энергетические параметры человека имеют определенные границы. Для приведения в действие сенсомоторных устройств (рычагов, кнопок, переключателей и т. п.) могут потребоваться очень большие или чрезвычайно малые усилия. В первом случае человек будет уставать, что может привести к нежелательным последствиям в управляемой системе. Во втором случае возможно снижение точности работы системы, так как человек не почувствует сопротивление рычагов.
Возможности двигательного аппарата представляют определенный интерес при конструировании защитных устройств и органов управления.
Информационная совместимость имеет особое значение в обеспечении безопасности.
В сложных системах человек обычно непосредственно не управляет физическими процессами. Зачастую он удален от места их выполнения на значительные расстояния. Объекты управления могут быть невидимы, неосязаемы, неслышимы. Человек видит лишь показания приборов, экранов, мнемосхем, слышит сигналы, свидетельствующие о ходе процесса. Все эти устройства называются средствами отображения информации. При необходимости работник пользуется рычагами, ручками, кнопками, выключателями и другими органами управления, в совокупности образующими сенсомоторное поле. Средства отображения информации и сенсомоторные устройства – это так называемая модель машины (комплекса). Через нее человек осуществляет управление самыми сложными системами. Чтобы обеспечить информационную совместимость, необходимо знать характеристики органов чувств человека. Например, человек не может одновременно следить за показаниями десяти или более мониторов, отражающих характер производственного процесса, и корректировать их параметры и т. д.
Психологическая совместимость связана с учетом психических особенностей человека. Так, проблемы аварийности и травматизма на современных производствах невозможно решить только инженерными методами. Опыт свидетельствует, что в основе аварийности и травматизма лежат не инженерно-конструкторские дефекты, а организационно-психологические причины, например низкий уровень профессиональной подготовки по вопросам безопасности; допуск к опасным видам работ лиц с повышенным риском травматизации; выполнение работ в состоянии утомления или других психических состояниях, снижающих надежность (безопасность) деятельности.
Среди особых психических состояний, имеющих значение для психической надежности работника, необходимо выделить пароксизмальные расстройства сознания, психогенные изменения настроения, состояния, связанные с приемом психически активных средств (стимуляторов, транквилизаторов, алкогольных напитков).
Социальная совместимость предопределена биосоциальной сущностью человека. Решая вопросы социальной совместимости, учитывают отношения человека к конкретной социальной группе и социальной группы к конкретному человеку.
Социальная совместимость органически связана с психологическими особенностями человека. Поэтому часто говорят о социально-психологической совместимости, которая особенно ярко проявляется в экстремальных ситуациях в изолированных группах. Но знание этих особенностей позволяет лучше понять аналогичные феномены, которые могут возникнуть в обычных ситуациях.
Технико-эстетическая совместимость заключается в обеспечении удовлетворенности человека от общения с техникой, цветового климата, самого процесса труда.
Для решения многочисленных и чрезвычайно важных технико-эстетических задач привлекаются художники-конструкторы, дизайнеры.
1.8. Принципы и методы обеспечения безопасности жизнедеятельности человека
Принцип – это идея, основное положение, которое реализуется в процессе разработки.
Метод является способом достижения цели. Причем выбор применяемого метода должен осуществляться исходя из общих закономерностей исследуемого явления, процесса, события, которые оказывают влияние на уровень БЖД человека.
Для организационной, конструктивной, материальной реализации выбранных принципов и методов с учетом БЖД используются средства обеспечения безопасности.
Таким образом, принципы, методы и средства – это логическая последовательность алгоритма обеспечения безопасности жизнедеятельности. Выбор их вида зависит от конкретных условий деятельности человека, уровня опасности проектируемого объекта, стоимости такого объекта и многих других критериев. В настоящее время разработан ряд принципов обеспечения безопасности, которые классифицируются по нескольким признакам (табл. 1.5).
Таблица 1.5. Классификация принципов обеспечения безопасности
Принцип нормирования заключается в установлении параметров опасных и вредных факторов производственной среды, соблюдение которых обеспечивает защиту человека от соответствующей опасности.
Этот принцип реализуется установлением безопасных предельно допустимых концентраций вредных веществ (ПДК), предельно допустимых выбросов (ПДВ), предельно допустимых уровней шума, вибрации, излучений (ПДУ), предельно допустимых доз (ПДД), норм переноски и подъема тяжести, продолжительности суточной трудовой деятельности человека и т. п.
Принцип слабого звена заключается в том, что в проектируемую или анализируемую систему или объект в целях обеспечения безопасности вводится дополнительный элемент, который реагирует на изменение соответствующего параметра системы, тем самым предотвращая появление конкретной опасности.
Этот принцип реализуется, например, введением в соответствующие элементы системы предохранительных клапанов, разрывных мембран, защитного заземления, автоматических выключателей и т. п.
Принцип информации заключается в своевременной подаче и усвоении персоналом информации, выполнение требований которой обеспечивает соответствующий уровень безопасности.
Принцип информации реализуется через обучение, инструктажи, цвета и знаки безопасности, предупредительные надписи, маркировку блоков оборудования и др.
Принцип классификации заключается в разделении объекта или системы на классы и категории по признакам, связанным с конкретными опасностями.
Примерами реализации этого принципа являются устройство санитарно-защитных зон, категорирование производств (помещений) по взрывопожарной опасности (А, Б, В, Г, Д) и др.
В производственной среде, в системе «человек – машина» существуют две характерные зоны:
• гомосфера – пространство (рабочая зона), где находится человек в процессе рассматриваемой деятельности;
• ноксосфера – пространство, в котором постоянно существуют или периодически возникают опасности.
Исходя из определения этих зон, следует, что совмещение гомосферы и ноксосферы недопустимо с позиций безопасности человека.
Обеспечение безопасности достигается следующими тремя основными методами:
• метод А заключается в пространственном и (или) временном разделении зон гомосферы и ноксосферы. Этот метод может быть реализован применением средств дистанционного управления, автоматизации, роботизации производственных процессов и др.;
• метод Б – заключается в нормализации состояния ноксосферы. Он реализуется путем исключений опасностей. Так, мероприятия, защищающие человека от шума, газа, пыли, опасности травмирования и другие средства коллективной защиты, являются примерами реализации этого метода;