1 МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (национальный исследовательский университет) «МАИ» КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по курсу «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ» к.т.н., доц. Курбатов Б.Е. Москва 2020 2 К у р б а т о в Б. Е. Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций.-М.: 2020.192 с. Данный конспект является основным учебным пособием по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности», читаемой на технических факультетах МАИ. © Московский авиационный университет) «МАИ», 2020 © Б.Е.Курбатов, 2020 институт (национальный исследовательский 3 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................5 1.1. Эволюция концепций БЖД .......................................................................13 1.2. Потенциальные опасности и риск жизнедеятельности........................17 1.3. Принципы, методы и средства обеспечения БЖД .................................20 II. СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА .....................................................................25 2.1. Характеристики среды обитания ..........................................................25 2.2. Экологический кризис ..............................................................................28 2.3. Оценка качества окружающей среды ....................................................32 III. ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ.....................................................................34 3.1. Классификация и нормирование неблагоприятных факторов среды ....34 3.2. Нормирование содержания вредных веществ ........................................37 3.2.1 Нормирование атмосферных загрязнений ............................................38 3.2.2. Нормирование качества воды ...............................................................41 3.2.3. Нормирование загрязнения почв ...........................................................43 IV ЗАЩИТА СРЕДЫ ОБИТАНИЯ........................................................................45 4.1. Организация санитарно-защитных зон..................................................45 4.2. Мероприятия по защите атмосферы.....................................................46 4.3. Мероприятия по защите водного бассейна ............................................56 4.4. Мероприятия по защите почв.................................................................59 V. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ.........................................69 5.1. Обеспечение требуемого микроклимата ................................................69 5.2. Организация рационального освещения .................................................77 5.4. Защита от электрического тока ...........................................................99 VI. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ .................................................................... 106 6.1. Физические основы процесса горения .................................................. 106 6.2. Критические условия, необходимые для возникновения горения........ 108 6.3. Оценка пожарной опасности и огнестойкости ...................................... 109 6.4. Противопожарная защита...................................................................... 113 6.5. Тушение пожаров .................................................................................. 116 ПРИЛОЖЕНИЯ .................................................................................................... 122 Производственный травматизм в России вдвое выше, чем в Европе.................. 122 Концепция приемлемого риска ............................................................................ 123 О выборе допустимого индивидуального риска .................................................. 126 Демографический взрыв в современном мире..................................................... 135 Пределы биосферы ............................................................................................... 138 Хладоны: виды и свойства ................................................................................... 139 Озон в атмосфере.................................................................................................. 143 Огромная озоновая дыра накрыла Россию........................................................... 148 Что произойдет в результате глобального потепления? ...................................... 149 Какие города затопит в результате глобального потепления .............................. 153 Парниковый эффект ............................................................................................. 156 4 В чем суть Парижского соглашения по климату и почему оно важно?.............. 161 Безводный мир ..................................................................................................... 163 Очистка аэрозолей от пыли.................................................................................. 173 Классы предприятий (для справки) ..................................................................... 185 ГН 2.1.6.695-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.............................................. 187 Определение несчастного случая на производстве и профессионального заболевания .......................................................................................................... 188 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ................................................. 192 5 ВВЕДЕНИЕ Взаимодействие человека со средой обитания носит устойчивый двусторонний характер и является объективным условием развития общества. Человек непрерывно воздействует на биосферу и преобразует ее в техносферу1. Преобразования происходят под действием антропогенной нагрузки на природу в целом и на ее отдельные компоненты, во-первых, на все живые организмы (растения, животные, микроорганизмы и др.) и, во-вторых, на основные экологические составляющие неживой среды (атмосферу, воду, почву, источники энергии, климат и т.п.). Расширение техносферы кроме положительных сопровождается и негативными результатами. К ним в первую очередь относятся: • нанесение ущерба жизни и здоровью человека; • деградация природной среды; • возникновение техногенных аварий, катастроф и других ЧС. Безопасность жизнедеятельности (БЖД) как наука возникла для защиты человека от внешних негативных воздействий антропогенного, техногенного и естественного происхождения в любых условиях его обитания: в производственной и непроизводственной (бытовой и природной) среде. Неблагоприятные факторы (НФ) могут возникать как в обычных условиях среды, так и при чрезвычайных ситуациях. Логично поэтому, что БЖД объединила решение проблем жизнедеятельности, изучаемых в охране труда, промышленной экологии и гражданской обороне единой концепцией безопасности. Такой подход позволяет сформировать общую стратегию и принципы обеспечения безопасности человека и среды обитания. БЖД Охрана труда Охрана окружающей среды Защита человека от ЧС Обеспечение безопасности труда Защита природных сред Профилактика ЧС Сохранение жизни и здоровья человека Рациональное природопользование Ликвидация последствий ЧС Рис. 1. Структура и цели БЖД Теоретически БЖД должна формировать такие условия, при которых полностью исключено возникновение и воздействие НФ. Однако на практике создать 1 Техносфера является частью биосферы, созданной человеком для наиболее полного удовлетворения его жизненно важных социально-экономических потребностей 6 такие условия, во-первых, невозможно по техническим и экономическим причинам и, во-вторых, в этом нет необходимости, т.к. до определенного уровня эти факторы безвредны и безопасны для человека и биосферы. Основная цель БЖД, которой является защита человека в среде обитания от негативных факторов и достижение комфортных условий жизнедеятельности, достигается формированием и поддержанием допустимых уровней воздействия факторов на человека и среду. Цели БЖД обеспечиваются решением ряда задач таких как: • идентификация опасностей, распознание и количественная оценка факторов, неблагоприятно влияющих на человека и среду; • выявление и анализ источников возникновения НФ; • количественная оценка и нормирование НФ на основе реакций человека и среды для определения их допустимых величин в нормальных и чрезвычайных ситуациях (ЧС); • разработка принципов, методов и средств предупреждения и защиты от воздействия НФ на человека и среду обитания; • ликвидация отрицательных последствий воздействия НФ; • совершенствование правовых и организационных основ обеспечения БЖД. Объектом изучения БЖД является комплекс негативных явлений и процессов в системе «человек — техносфера». Объективно развиваясь, техносфера стала представлять для человека серьезную опасность. С 1979 года ежегодный экономический ущерб от техногенных аварий превышает ущерб от природных катастроф. Проблемы безопасности человека в техносфере и охраны окружающей среды стали сравнимы с проблемами сохранения мира — число техногенных аварий и катастроф в мире ежегодно увеличивается на 10%, в РФ этот показатель составляет 30%. На территории РФ более 200 тыс. км магистральных трубопроводов, около 6000 технически сложных наземных объектов повышенной опасности: газораспределительные, компрессорные и насосные станции, резервуарные парки. В настоящее время в государственном реестре зарегистрировано более 170 тыс. опасных производственных объектов, из них более 9,5 тыс. объектов чрезвычайно высокой и высокой опасности. В 2016 г. только в системе Минпромторга России функционировало свыше 4 тыс. потенциально опасных объектов. Для многих из них выработаны проектные ресурсы и сроки службы, что увеличивает уровень риска возникновения ЧС на этих объектах. Износ технологического оборудования и систем защиты значительно повышает угрозу попадания вредных и токсичных веществ и промышленных отходов в окружающую среду. По данным федеральных органов исполнительной власти, степень износа производственных фондов в отраслях промышленности составляет от 35% до 70%, систем защиты - от 20% до 70%. В зоны возможного риска при авариях на опасных объектах и природных бедствиях могут попасть свыше 90 миллионов россиян, или 60% населения страны. Годовой 7 экономический ущерб (прямой и косвенный) от ЧС различного характера может достигать 1,5 - 2% ВВП — от 675 до 900 млрд. руб. По мировой статистике устойчивый приоритет для всех возрастных групп имеют смертность от болезней системы кровообращения, далее от новообразований, а затем от внешних причин2, в которых большую долю составляют несчастные случаи (НС). Эта же тенденция наблюдалась и в СССР. Однако в силу социальноэкономического кризиса с 1995 г. смертность среди мужчин от внешних причин в РФ вышла на второе место. Она составила 205,5 на 100 тыс. чел (от сердечнососудистых заболеваний — 813,1, от новообразований —204,3). Эта тенденция наблюдалась до 2010 г. и стала меняться с повышением качества жизни. Однако на региональном уровне она сохраняется. В 2018 г. на заседании Госсовета отмечалось, что в Дальневосточном федеральном округе на первом месте среди причин смертности вместе с сердечно-сосудистыми заболеваниями стоят внешние причины (смертность от сердечно-сосудистых заболеваний по РФ составляет 30,2%, а от внешних причин, например, в Амурской области - 36%, Республике Саха (Якутия) - 35%, Сахалинской области - 33%, Чукотке - 34%. По уровню смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и от заболеваний костно-мышечной системы Россия занимает первые места в мире3, по онкологическим и нервно-психиатрическим заболеваниям - входит в число мировых лидеров. На начало 2007 года смертность в России в два-три раза превышала показатели европейских стран. От заболеваний умирают главным образом пожилые люди, а от НС — трудоспособные люди молодого и среднего возраста: у мужчин в возрасте от 15 до 36 лет НС в техносфере вообще являются главной причиной смерти. Наибольшее количество НС с участием трудоспособного населения происходит в ДТП и на производстве. За год в РФ происходит почти 200 тыс. ДТП с большим количеством жертв (29191 чел. в 2013 г., 28829 в 2014 г., 20308 в 2016 г.). В 2014 г на 1000 чел. приходилось 19 погибших. Для примера, в Литве - 9, Италии - 6, Испании - 4, Швеции - 3. В РФ в 2004 г. на производстве произошло свыше 90 тысяч НС, при этом погибли 4924 чел. Эта закономерность носила устойчивый характер (за 2004 2008 гг. погибло 22,6 тыс. человек), но стала меняться в результате совершенствования нормативных правовых актов, усиления кадрового потенциала, повышения компетенций специалистов по охране труда и активизации мер по снижению числа НС, и, особенно, создания базы лучших отраслевых практик по организации работ по охране труда и недопущению несчастных случаев на 2 Причины, вызванные различными внешними воздействиями — ДТП, отравления алкоголем, убийства и самоубийства, случайные падения и утопления, НС, вызванные воздействием дыма, огня и пламени 3 Ученые из Лозаннского университета подготовили для Всемирной организации здравоохранения доклад по статистике сердечно-сосудистых заболеваний в 34 странах мира начиная с 1972 года. Россия заняла первое место по смертности от этих недугов, опередив прежнего лидера - Румынию 8 производстве. Также с 2014 г. начал действовать Закон N 426-ФЗ «О специальной оценке условий труда», в соответствии с которым все работодатели до 2018 г. обязаны были провести аттестацию рабочих мест. Если рабочие места признаны вредными или опасными, работодатель должен платить дополнительные страховые взносы в Пенсионный фонд для формирования досрочной пенсии работника. В результате всех этих мероприятий общее количество НС на производстве, например, в 2015 г. составило 43,2 тыс., что в два раза ниже, чем в 2005 г., а смертность снизилась на 27%. Следствием высокого травматизма на производстве являются большие ежегодные экономические потери РФ. Так по данным Минздравсоцразвития и Минтруда от неблагоприятных условий труда они составили около 1,94 трлн. руб. в 2012 г. (4,3% от ВВП), 1,36 трлн. руб. в 2014 г. (1,7% от ВВП), 1,53 трлн. руб. в 2016 г. (1,8 % от ВВП). Существенно влияние негативных экологических факторов техносферы на качество жизни и смертность населения. Каждый год в мире в результате загрязнения атмосферного воздуха и воздуха помещений умирает 7 - 8 млн. чел4. В докладе Всемирной организации здравоохранения (2007 г.) показано, что 54 человека из тысячи россиян ежегодно погибает по экологическим причинам, а смертность от воздействия факторов окружающей среды в России достигает 20 % от общей смертности и составляет 493 тыс. человек в год. Экологическая ситуация в РФ и сейчас характеризуется высоким уровнем антропогенного воздействия на природную среду и значительными экологическими последствиями прошлой экономической деятельности 5. По ряду направлений нагрузка на природу достигла критических значений. В 2012 г в 40 субъектах РФ более 54 % городского населения находилось под воздействием недопустимого загрязнения атмосферного воздуха. Очень высок объём сточных вод, сбрасываемых без очистки или недостаточно очищенных. Сохраняется тенденция к ухудшению состояния почв. Интенсивно развиваются процессы, ведущие к потере плодородия сельскохозяйственных угодий и к выводу их из хозяйственного оборота. Более 100 млн. га. площадей охвачены опустыниванием. Возрастает количество отходов, которые не вовлекаются во вторичный хозяйственный оборот, а направляются на размещение. При этом условия хранения и захоронения отходов не соответствуют требованиям экологической безопасности. В итоге ежегодный экономический ущерб в РФ доходит до 6 % ВВП, а с учётом последствий для здоровья людей - и до 15%6 Заседание Государственного совета по вопросу об экологическом развитии Российской Федерации в интересах будущих поколений 27 декабря 2016 года 5 Основы государственной политики в области экологического развития России на период до 2030 года 4,6 9 10 11 Общая экологическая карта Подмосковья http://vasilkovo.net/upload/iblock/4c7/4c7dce0218a3b1eaa74ad68db49b9d64.jpg 12 Экологическая карта Москвы 13 I. СОСТОЯНИЕ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЖД 1.1. Эволюция концепций БЖД Долгое время (практически до конца 70-х гг. XX в.) безопасность человека и среды обитания строилась на принципах концепции «нулевого риска» или «абсолютной безопасности». Основу концепции «нулевого риска» составляет представление о том, что вполне реально создать среду обитания и средства защиты, которые гарантированно полностью обеспечат безопасность при любом развитии неблагоприятной ситуации. Существует, однако, много причин, по которым эта концепция не может быть реализована, и, главным образом, из-за появления новых негативных техногенных факторов и непрерывного видоизменения существующих (сложность), а также непостоянства характеристик техносферы и ситуаций, при которых они реализуются (подвижность). Под сложностью техносферы понимается разнообразие и степень изученности действующих в ней негативных техногенных факторов. Степень изученности влияет на эффективность защитных мероприятий и, соответственно, на исход развития неблагоприятной ситуации. По степени изученности негативных факторов техносферы ее сложность можно оценить как: низкую, когда факторы техносферы известны, полностью исследованы, а последствия их воздействия не подвергаются сомнению (например, абсолютно известны дозовые пределы воздействия на биологические объекты различных видов излучения, концентрационные пределы многих вредных веществ, пороговые величины электрического тока, пороги акустического воздействия и т.д.); среднюю, когда факторы недостаточно известны и не полностью изучены, поэтому существует определенный риск их негативного воздействия на человека и среду (такие факторы связаны, например, с использованием сотовой связи, генетически модифицированной продукции и т.д.). высокую, когда факторы неизвестны, но объективно существуют и могут сопровождать пока не открытые природные и антропогенные процессы и явления. Степень изученности факторов среды постоянно возрастает, однако всегда будет существовать неопределенность, связанная с постоянным развитием и углублением процесса научного познания. Например, открытия деления урана (О. Ганн в 1938 г.), сверхтекучести гелия (П. Капица в 1938 г.), спонтанного деления тяжелых атомных ядер (Г. Флеров, К. Петржак в 1940 г.), лазера (Ч. Таунс, Н. Басов и А. Прохоров в 1955 г.), сверхпроводимости (Д. Бардин в 1957 г.) были сделаны только в 20 веке. В 2004 г. А. Геймом и К. Новоселовым подтверждено существование графена, который является вторым по прочности материалом 14 (после карбина). Планируется его использовать в электронике (в сверхтонких и сверхбыстрых транзисторах), композитах, электродах и т. д. В 2013 г. П. Хиггс и Ф. Энглер получили Нобелевскую премию за открытие бозона Хиггса, элементарной частицы, которая придает массу всем прочим частицам . Достижением 2016 г. стало открытие гравитационных волн, существование которых предсказывал А. Эйнштейн. Все это свидетельствует о непрерывности процесса познания и связанного с этим появления новых процессов, технологий, материалов и, соответственно, новых факторов негативного воздействия на человека и среду. Подвижность техносферы — это скорость, с которой в ней происходят изменения. Например, быстрые изменения происходят в авиационно-космической промышленности, производстве компьютеров, в биотехнологии и сфере телекоммуникаций. Менее заметны изменения в металлургии, горнодобывающих отраслях, производстве пищевых продуктов и т.д. По состоянию техносферы ее подвижность характеризуется как: низкая, когда объекты техносферы и их характеристики длительное время практически не меняются; т.к. в этих изменениях нет необходимости; высокая, когда для удовлетворения возрастающих потребностей общества необходимы постоянные изменения и преобразования объектов техносферы и их характеристик. Подвижность и сложность формируют неопределенность техносферы. При этом степень неопределённости зависит от относительного количества и качества информации о ней. Если информации мало, и она не точна, то среда становится неопределенной. Соответственно, труднее прогнозировать развитие неблагоприятной ситуации и принимать эффективные меры защиты. Исходя из характеристик подвижности и сложности техносферы можно выделить четыре типа состояния техносферы (см. табл.): Основные типы состояния техносферы (по неопределенности). Степень подвижности техносферы низкая (факторы не меняются) высокая (факторы постоянно меняются) Табл. Степень сложности техносферы низкая средняя высокая Факторы изучены Факторы изучены Факторы не недостаточно изучены Ситуация полной Ситуация определенности умеренной неопределенности Ситуация абсолютной Ситуация Ситуация неопределенности умеренной умеренно неопределенности высокой неопределенности 15 полной определенности. Степень сложности и подвижности среды малы, преобладают условия определенности, риск деятельности минимальный, т.к. ситуация наиболее проста и исход ее предсказуем; умеренной неопределенности. Степень сложности среды средняя, а подвижность среды низкая. Либо подвижность среды высокая, но она компенсируется низкой сложностью. Условия риска существуют, но дальнейшее изучение факторов позволяет прогнозировать исход ситуации и минимизировать риск; умеренно высокой неопределенности. Доминирует высокая подвижность среды при средней степени сложности. Условия риска существуют, он высокий, но исход ситуации еще прогнозируем. Риск деятельности возрастает, однако он снижается по мере изучения факторов; абсолютной неопределенности. Степень сложности среды наибольшая. Изза неизученности факторов техносферы независимо от ее подвижности риск деятельности наибольший. Такая ситуация характерна в начальный период использования неизученных процессов, ее исход практически не прогнозируется. Практический анализ показывает, что, в основном, несчастные случаи, аварии, катастрофы и другие негативные явления имеют место при воздействии на человека: 1. известных факторов или процессов, но в новых условиях и ситуациях, когда сложно обеспечить абсолютную безопасность развивающейся ситуации; 2. недостаточно изученных факторов в стандартных условиях (примером может быть негативное влияние сотовой связи на функционирование бортовых систем ЛА); 3. известных факторов в стандартных ситуациях, но при невозможности полного исключения неблагоприятного развития ситуации из-за недостаточности или повреждения средств защиты. Ситуации воздействия на человека (особенно в производственных условиях) новых, неизученных факторов маловероятны по определению (невозможно воздействие того, что на практике не используется). Рассмотренные ситуации отличаются по степени вероятности неблагоприятного исхода, но каждая из них характеризуется тем, что неблагоприятный исход возможен, что свидетельствует об ограниченности концепции «нулевого риска» и часто исключает абсолютную безопасность. В настоящее время концепция получает дальнейшее развитие. Ее актуализация произошла при постановке более реальной цели производственной безопасности в рамках методологии Vision Zero, а именно снижения травматизма со смертельным исходом, а не травматизма вообще. Основой этого подхода является положение о том, что несчастные случаи на производстве и профессиональные заболевания не являются ни предопределёнными, ни неизбежными - у них всегда есть причины. 16 Концепция нулевого травматизма Vision Zero возникла в 1990-е г. в Швеции с первоначальной задачей полностью исключить дорожные аварии со смертельным исходом. Положительные результаты стали основой для внедрения этой концепции в охране труда (Финляндия, затем Германия) особенно в горнодобывающих отраслях. В 2014 г. она была впервые анонсирована на конгрессе по Безопасности и охране труда в Германии, и затем в 2017 г. после многолетних исследований представлена на конгрессе Международной Ассоциации соцобеспечения (МАСО) по безопасности и охране труда в Сингапуре. Многолетний анализ ситуаций с несчастными случаями на рабочих местах показал, что каждый несчастный случай можно было предотвратить. Поэтому сформировалась новая стратегия европейской охраны труда, связанная с разработкой превентивных мер по предотвращению производственного травматизма. Важной составляющей стратегии является учет настроения человека и формирование благоприятного психологического климата как элемента рабочей среды. Психологическое состояние человека и его настроение прямо отражаются на производительности и результатах работы. Анализ статистики и ситуаций с происшествиями показал, что все больше травм происходит от неправильной организации труда и состояния «ментального здоровья» человека. Люди в состоянии стресса на работе более склонны попадать в аварии и пр. Данная концепция была принята в Сингапуре как национальная стратегия на государственном уровне. Есть положительные результаты ряда компаний из Германии, которые раньше всех вошли в эту программу. Так, угольный концерн RAG уже добился отсутствия смертельных случаев на производстве. В 2017 г. РФ также присоединилась к международному движению Vision Zero. Дальнейшее совершенствование принципы безопасности получили с развитием концепции разумно достижимого уровня безопасности или «приемлемого риска», т.е. такого риска, который общество может принять на данном этапе своего развития. Принимается, что объективно существует «фоновый риск», т.е. вероятность того, что человек погибнет в результате несчастного случая или иного неестественного события. Такой подход предусматривает возможность аварии и, соответственно, это позволяет предвидеть и предупредить ее. Уровень приемлемого риска зависит от степени развитости общества, его технических и экономических возможностей, социального запроса, политической воли и т.д. Он определяется объемом затрачиваемых ресурсов, которые общество может выделить для решения проблем безопасности. Вместе с тем, ресурсы любого общества ограничены, поэтому необходим компромисс между требуемым уровнем безопасности и возможностями его достижения. Увеличение затрат на безопасность снижает технический риск, но одновременно повышает социальноэкономический риск из-за недофинансирования промышленности, социальной сферы и т.д. 17 Из этого следует основной принцип концепции приемлемого риска «настолько низко, насколько это достижимо в пределах разумного» (принцип ALARA — as low as reasonably achievable). Это означает, что приемлемым будет такой уровень опасности, с которым на данном этапе развития общества можно смириться при условии, что показатели смертности, травматизма или инвалидности людей не влияют на безопасность предприятия, отрасли экономики, общества или государства. 1.2. Потенциальные опасности и риск жизнедеятельности Важным положением и развитием концепции «приемлемого риска» является аксиома о том, что потенциальная опасность деятельности является объективным свойством процесса взаимодействия человека со средой обитания. Закономерно, что любое новое позитивное действие неизбежно создает в техносфере новую потенциальную опасность, даже при активном и постоянном стремлении человека к безопасности. Таким образом, использование средств защиты ограничивает, но не ликвидирует опасность деятельности, а позитивные результаты деятельности всегда связаны с негативным воздействием на человека и среду обитания. Возникновение и развитие неблагоприятной ситуации носит вероятностный характер. Исход развития зависит от уровня неопределенности техносферы и связан, например, с такими причинами как, организация трудового процесса, эффективность средств защиты, информированность человека о характере ситуации, его поведенческие реакции и т.д. Очевидно, что для реализации опасной ситуации одновременно и полностью должны быть выполнены все необходимые условия, к которым относятся: 1. возможность негативного и неконтролируемого развития ситуации, приводящая, например, к нештатному или аварийному режиму работы оборудования, механизмов, неуправляемости процессов и т.д.; 2. наличие потенциально опасного (например, опасная перегрузка машин и механизмов, электрический ток опасной величины, опасное избыточное давление, опасная гравитационная масса груза и др.) или вредного параметра (например, шум, вибрация, электромагнитное поле, радиация и другие факторы среды, превышающие допустимый для человека уровень;. 3. возможность взаимодействия (контакта) человека с опасным или вредным фактором при недостаточности необходимых средств защиты. 18 Снижение риска реализации опасной ситуации (управление риском) в в большей степени связано с исключением или ограничением контакта, т.к. гарантировать полную исправность оборудования и исключить потенциально опасные факторы невозможно. В зависимости от организации трудового процесса вероятность контакта различна. Примем, что НФ действует в некоторой зоне, называемой ноксосферой (О), а человек находится в зоне, называемой гомосферой (Ч). Возможно четыре ситуации взаимодействия и, соответственно, варианта ситуаций потенциального риска для человека 1. Безопасная ситуация — зоны О и Ч разделены во времени или пространстве. Эта ситуация характерна при дистанционном управлении, наблюдении и т.п.; 2. Ситуация локальной или кратковременной опасности — зоны О и Ч частично совмещены, например, при осмотре, наладке оборудованиz и т.д. Вероятность неблагоприятного исхода в ситуации локальной опасности существует, но она мала из-за кратковременности взаимодействия; 3. Опасная ситуация — зоны О и Ч полностью совмещены, поэтому опасная ситуация может быть реализована в любой момент и в любом месте опасной зоны. 4. Условно безопасная ситуация — зоны О и Ч совмещены, но человек обеспечен защитными средствами, исключающими взаимодействие. Опасность реализуется только при нарушении функциональной целостности средств защиты. оО Ч I О Ч II О Ч III О Ч IV Рис.1. Возможные варианты ситуаций потенциального риска Критерием реализации опасности является риск. Когда последствия воздействия тех или иных НФ уже известны, то количественная оценка риска R представляет собой отношение числа нежелательных последствий к их максимально возможному числу за определенный период. Например, риск гибели жителя России от внешних причин, которые вызваны не болезнями, а различными внешними воздействиями (ДТП, пожары, несчастные случаи на производстве, утопления; отравления; падения и др.), при условии, что число погибших по статистике за 2016 год составило 167543, а население — 146544700 человек определится как R = n/N = 167543/146544700= 1143-4 Общая смертность в 2016 г. составила 1891015 человек, поэтому риск смерти от всех причин составил R = n/N =1891015/146544700=1,2910-2 19 Это индивидуальный риск, т.е. риск, характеризующий опасность определенного вида деятельности для отдельного человека. В некоторых странах индивидуальные риски установлены в законодательном порядке. Например, в Нидерландах концепция «приемлемого риска» была принята в 1985 году в качестве государственного закона. По этому закону приемлемый риск, связанный с техносферой не превышает 10–8 (вероятность разрушения дамб, защищающих от моря большую часть территории этой страны), недопустимой считается вероятность смерти более 10–6. Это значение установлено из условия, что риск смерти в результате техногенных опасностей не должен превышать 1% от минимальной вероятности смерти на протяжении всего периода жизни человека. За основу был принят риск смерти индивидуума в возрасте 10-15 лет, который согласно статистическим данным составляет 10-4 в год и является минимальным на протяжении всей его жизни (см. Приложение). Для РФ, по некоторым оценкам, величина минимального риска <10–6, а недопустимого риска >10–4, т.е. на два порядка выше, чем в Нидерландах. Риск профессиональной деятельности является социально обоснованным. Многие виды профессиональной деятельности связаны с постоянным воздействием негативных факторов трудового процесса и среды. Снизить их уровень до безопасных величин сложно, а необходимость данных видов деятельности очевидна, например, труд летчиков, космонавтов, сталеваров, шахтеров и т.п. Вследствие этого данный риск должен быть регламентирован. Во многих странах в практической деятельности положения концепции приемлемого риска (но в иной форме) используются давно. Так, в СССР наличие риска профессиональной деятельности было основанием для компенсации за тяжелую и вредную работу. Так, в СССР в приказе Наркомздрава от 28 мая 1939 г. в особую вредную категорию были выделены работники противочумных учреждений, затем (в 1940 г.) противолепрозных учреждений и работающие с ядовитыми веществами, эпидемиологи (в 1946 г.). В 1955 г. в списке появились рабочие профессии — газосварщики и газорезчики, машинисты экскаваторов, в 1956 г. лица, работающие с радиоактивными веществами, стеклодувы, работники предприятий химико-фармацевтической промышленности и т.д. Приказом Минздрава СССР от 20 марта 1961 г. был утвержден список производств, цехов, профессий и должностей с вредными условиями труда. Согласно ст. 224 ТК РФ работникам, занятым на работах с тяжелыми, вредными или опасными условиями труда, предоставляются дополнительные гарантии и компенсации для уменьшения воздействия вредных факторов. В зависимости от уровня риска профессиональная деятельность, делится на четыре категории: особо опасная (R10-2), опасная (10-3R10-2), относительно безопасная (10-4R10-3), безопасная (R10-4). В промышленно развитых странах уровень приемлемого риска профессиональной деятельности находится в интервале 15×10-4. 20 Важной проблемой обеспечения безопасности является управление риском, и, главным образом, промышленным. Для того чтобы управлять риском, необходимо точно понимать ситуацию и прогнозировать ее развитие. Количественные методы анализа риска создают базу для эффективного управления риском. Анализ риска предусматривает: идентификацию опасностей промышленного объекта, т.е. выявить, что может произойти; оценку вероятности аварии, т.е. как часто она может случиться; прогнозирование последствий аварии, т.е. к чему она может привести. Для эффективного решения проблем промышленной безопасности и охраны труда разрабатывается соответствующая система менеджмента. Ее основой является ГОСТ 12.0.230-2007 «Система стандартов безопасности труда. Системы управления охраной труда. Общие требования». Он полностью соответствует международному стандарту OHSAS 18001:2007 «Системы менеджмента здоровья и безопасности» для сертификации систем менеджмента промышленной безопасности и охраны труда. Основной целью стандарта OHSMS 18001 является предотвращение и контроль возможных опасностей на рабочем месте, обеспечение постоянного процесса совершенствования системы менеджмента для сокращения рисков промышленных опасностей. OHSAS 18001 был специально разработан совместимым со стандартами систем менеджмента ISO 9001:1994 и ISO 14001, чтобы облегчить интеграцию систем менеджмента качества, безопасности и здоровья персонала. 1.3. Принципы, методы и средства обеспечения БЖД Принципы БЖД определяют основные научно-методические, инженерные и организационные подходы к построению системы обеспечения безопасности человека и сохранения биосферы. Существует большое количество принципов БЖД, имеющих разновеликий характер - от общих, носящих концептуальное значение, до частных, необходимых при решении практических задач. Выделим в первую очередь глобальные принципы взаимовлияния человека и биосферы, необходимые для устойчивого развития человечества, и принципы формирования системы безопасности человека в техносфере. Возросшее влияние человека на природу привело к деградации биосферы и, соответственно, ухудшению качества жизни. Существующие технологические возможности решения экологических проблем ограничены и при сохранении негативных тенденций нынешнего развития существует прямая угроза существованию цивилизации. Устойчивость системы «человек-биосфера» зависит от характера производства и потребления в промышленно развитой части мира. Дисбаланс этих процессов к середине 20 века стал очевиден. Нарастающие проблемы дальнейшего развития человечества, связанные с глобальными нарушениями в биосфере, были обозначены на Стокгольмской конференции ООН (1972 г.). В 1987 г. всемирная комиссия ООН 21 по окружающей среде и развитию декларировала необходимость новой модели, ведущей к устойчивому развитию. В докладе комиссии отмечается, что «сохранение видов живой природы важно не только с экономической точки зрения; мы все зависим от биосферы, без которой не может сохраниться наша жизнь». На конференции ООН в Рио-де-Жанейро (1992 г) отмечалось, что существующая экономическая система не учитывает экологические ценности, что проблемы окружающей среды и экономики не могут рассматриваться по отдельности. Для достижения устойчивого развития защита окружающей среды должна составлять неотъемлемую часть процесса развития и не может рассматриваться в отрыве от него. Новая модель развития отходит от экономического стереотипа, который рассматривает неограниченный рост как прогресс, и в основу разработки экологической стратегии государствам мирового сообщества рекомендовалось положить концепцию устойчивого развития, под которым понимается одновременное решение проблем экономического развития и экологии. На конференции была принята Декларация, включающая 27 межгосударственных принципов устойчивого развития, часть из которых регулируют взаимоотношения стран в области сохранения природной среды. По своему содержанию эти принципы частично основаны на идее экобиоцентризма, когда сбережение как можно большего числа видов живых существ и участков дикой природы происходит без особой при этом пользы для человека и что ограничивает права и интересы человека Эти принципы определяют обязанности стран по обеспечению устойчивого развития и повышения благосостояния людей, регулируют взаимоотношения стран в области охраны окружающей среды, определяют права человека в части обеспечения жизнедеятельности. К ним в частности относятся такие как: 1. Люди имеют право на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой; 2. Право на развитие должно быть реализовано, чтобы обеспечить справедливое удовлетворение потребностей нынешнего и будущих поколений; 3. Государства имеют суверенное право разрабатывать собственные ресурсы, но без ущерба окружающей среде за пределами их границ; 4. В тех случаях, когда существует угроза серьезного или необратимого ущерба, отсутствие научной определенности не может быть причиной для отсрочки принятия эффективных мер по предупреждению ухудшения состояния окружающей среды; 5. Тот, кто загрязняет окружающую среду, должен нести и финансовую ответственность за загрязнение; 6. Устойчивое развитие требует научного понимания проблем и наращивания национального потенциала в этой области. Государства должны обмениваться научно-техническими знаниями, распространять и передавать новые и новаторские технологии; 7. Для достижения устойчивого развития защита окружающей среды должна составлять неотъемлемую часть процесса развития и не может рассматриваться 22 в отрыве от него. Государства уведомляют друг друга о стихийных бедствиях, чрезвычайных ситуациях, которые могут привести к неожиданным вредным последствиям для окружающей среды в этих государствах, или деятельности, имеющей негативные трансграничные последствия. На конференции ООН Рио+20 (2012 г.) был признан «огромный масштаб утери биологического разнообразия в мире и деградации экосистем, что подрывает усилия по обеспечению глобального развития» и то, что «необходимо охранять биоразнообразие, укреплять взаимосвязи естественной среды обитания и повышать жизнестойкость экосистем». Принципы экобиоцентризма были подтверждены и получили дальнейшее развитие. Было отмечено, что «экосистемы Земли — это наш дом и ряд стран признают права природы в контексте поощрения устойчивого развития. Для обеспечения правильного баланса между экономическими, социальными и экологическими потребностями нынешнего и последующих поколений необходимо постараться достичь гармонии с природой». Для организации эффективных систем безопасности человека в техносфере реализуются большой комплекс принципов различного уровня, учитывающих все возможные виды среды и условия жизнедеятельности. По современным представлениям они подразделяются на ориентирующие, управленческие, организационные и технические. Наиболее важными из них в практической деятельности являются технические принципы, которые связаны с использование конкретных технических решений. К ним относятся принципы: • защиты расстоянием; принцип справедливый для процессов, переноса вещества или энергии, когда интенсивность воздействия убывает с расстоянием; • защиты изоляцией, экранированием, герметизацией, ограждением; принципы полного или частичного отделения ноксосферы от человека; • защиты количеством; принцип количественного уменьшения негативного фактора в источнике; • слабого звена; принцип, состоящий в запланированном разрушении части оборудования в случае возникновения аварийной ситуации; (электрические предохранители, предохранительные клапаны, разрывные мембраны, предохранительные муфты и т.п.); • защиты блокировкой; принцип автоматического предотвращения попадания человека в опасную зону (автоматические двери, заслонки, створки и т.п.) и организационный принцип защиты временем, когда регламентируется время воздействия на человека негативных факторов и устанавливаются рациональные режимы труда и отдыха. Необходимыми также являются ориентирующие принципы, дающие общее направление поиска решений в области безопасности (принципы нормирования негативных воздействий, системности, классификации, стандартизации и т.п.), 8. 23 управленческие (контроля, ответственности, плановости, иерархичности, обязательности обратной связи, стимулирования деятельности, направленной на повышение безопасности и т.д.). На практике при организации комплекса защиты все эти принципы взаимосвязаны и дополняют друг друга. Принципы реализуются с помощью методов, исключающих или снижающих негативное воздействие НФ до допустимого уровня. К этим методам в приоритетном порядке относятся: 1. А-метод, состоящий в пространственном или временном разделении гомосферы и ноксосферы, т.е. обеспечении безопасной ситуации (дистанционное управление, автоматизация процессов, блокировка или отключение техники и т.д.); 2. Б-метод, основанный на совершенствовании ноксосферы путем обеспечения безопасных характеристик или приведения этих характеристик в соответствие с характеристиками человека; 3. В-метод, состоящий в повышении защитных свойств человека при помощи соответствующих средств защиты и информированности человека об опасности ноксосферы (обучение, применение индивидуальной защиты). Приоритетность реализации методов требует в первую очередь совершенствования организации производства и только затем применения индивидуальных средства защиты. В реальных условиях используется комбинация названных методов. Важным условием обеспечения безопасности на производстве является использование средств защиты работников. Средства защиты работающих в зависимости от характера их применения подразделяют на средства коллективной (СКЗ) и средства индивидуальной защиты (СКЗ. СКЗ предназначены для одновременной защиты двух и более работающих от воздействия негативных факторов производственной среды, поэтому они классифицируются в зависимости от вида НФ (например, механических, химических и биологических факторов, от шума, вибрации, поражения электрическим током, различных видов излучений, повышенных и пониженных температур и т.д.). СИЗ предназначены для защиты одного работающего. СИЗ классифицируются в зависимости от защищаемых органов (например, средства защиты рук, головы, глаз, органов дыхания, кожи и т.д.). Для этого используются специальная одежда и обувь, рукавицы и перчатки, каски, респираторы, очки, щитки, наколенники, наушники и вкладыши, предохранительные пояса, диэлектрические коврики, очистители кожи, мази, растворы и т.д. Индивидуальные средства должны соответствовать требованиям эргономики и обеспечивать нормальные условия для работы. Невыполнение этих требований создает неудобства, ведет к дискомфорту и поэтому может стать причиной отказа от применения СИЗ. Для устранение этих недостатков традиционные СИЗ меняются на 24 современные варианты, повторяющие удобную каждодневную одежду. Обычно индивидуальные средства дополняют коллективные. Они используются самостоятельно только в отдельных случаях, например, при ЧС, когда невозможно использовать СКЗ. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Как оценить сложность техносферы? Как оценить подвижность техносферы? Как оценить неопределенность техносферы? Причины эволюции от концепции «нулевого риска» к концепции «приемлемого риска». Базовые принципы концепции «приемлемого риска». Виды и характер взаимодействия ноксосферы и гомосферы. Необходимые условия для реализации опасной ситуации. Оценка и виды риска жизнедеятельности. Значение межгосударственных принципов. Основные методы обеспечения БЖД и важность приоритетного подхода при их реализации. 25 II. СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА 2.1. Характеристики среды обитания Среда обитания или окружающая среда ОС — это окружающий человека природный и созданный им материальный мир, однако часто под термином ОС понимается только окружающая природная среда; в таком значении он используется в международных соглашениях. ОС является неотъемлемой составной частью биосферы. Биосфера — это область распространения жизни на Земле. Она включает населенную организмами верхнюю часть земной коры (литосферы), воды рек, озер, водохранилищ, морей, океанов (гидросферу) и нижнюю часть атмосферы (тропосферу). По определению Вернадского «пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни». По современным представлениям это поле ограничено в вертикальном пределе высотой — 6...7 км (хлорофилоносные растения). Нижний предел ограничен дном океана (около 11 км) и изотермой 100°С в литосфере (около 3...4 км) 11. Априори, среда обитания всегда существуют факторы негативного воздействия на человека. При этом они меняется, т.к. под действием процессов различного происхождения постоянно видоизменяется сама среда обитания. На протяжении многих веков изменения происходили по естественным причинам и протекали медленно. Как следствие, виды негативных факторов (таких как климатические, атмосферные осадки, грозы, землетрясения, стихийные явления, контакты с дикими животными и т.д.) и уровни их воздействий мало менялись. С середины 19 века начался активный рост воздействия человека на среду обитания. Результатом этого является постоянное преобразование биосферы в техносферу. Преобразования происходят под действием антропогенной нагрузки на природу в целом и на ее экологические компоненты (атмосферу, воду, почву, источники энергии) и биологические элементы (продуценты, консументы, редуценты). Природная среда значительно преобразована человеком. Уже более 60 % суши занимают антропогенные ландшафты. Отрицательным следствием преобразований является появление новых негативных факторов (шум, вибрации, излучения различного вида, загрязнения среды и т.п.) прямого или косвенного, немедленного или отдаленного воздействия на жизнедеятельность человека, его здоровье, трудоспособность и потомство. В 20 веке чрезмерное развитие техносферы и нагрузка на природу привели к частичной или полной региональной деградации биосферы. Этим изменениям во многом способствовали: 11 У разных авторов эти оценки несколько отличаются 26 высокие темпы роста численности населения на Земле (демографический взрыв) и его урбанизация; интенсивное развитие промышленного производства и рост потребления энергетических ресурсов; интенсификация сельскохозяйственного производства на основе химизации; массовое использование средств транспорта; рост затрат на военные цели; аварии, катастрофы, военные учения, испытания, войны и ряд других процессов. В настоящее время очевидно, что техносфера оказывает губительное влияние на окружающую человека среду. Следовательно, безопасность человека связана с решение задач по охране природы путем совершенствования техносферы, снижения ее негативного влияния до допустимых уровней. Влияние человека на среду обитания носит разнообразный характер. При этом масштабные изменения могут происходить под действием факторов, имеющих непропорционально малую величину. Даже незначительная антропогенная нагрузка может менять, например, баланс энергетических процессов и качество круговоротов, происходящих в биосфере. На энергетический обмен в биосфере влияют различные и в том числе антропогенные факторы. Более 30% солнечной энергии отражается верхними слоями атмосферы в космическое пространство, еще 8% — пылью, взвешенной в атмосфере. Более 10% поглощается водяным паром, озоном и другими многоатомными газами и только 52% энергии достигает Земли. Из них только около 1% солнечной энергии поглощается зелеными растениями (продуцентами) и превращается в значительную часть биомассы экосистемы. Приток солнечной энергии влияет на продуктивность или скорость продуцирования биомассы, которая является пищей для растительноядных, т.е. консументов. Из приведенного баланса, очевидно, что даже незначительное изменение состава атмосферы, например, за счет выбросов пыли и многоатомных газов, что и происходит, например, при горении, может повлиять на качество и скорость продуцирования биомассы Изменение содержания химических элементов, входящих в состав тела человека влияет на состояние организма. Уровень этого влияния зависит от того, насколько содержание того или иного элемента отклоняется от оптимального его значения. Тело человека на 98% состоит из кислорода О (70%), углерода С (18%) и водорода Н (10%). Большая часть О и Н входит в состав воды. Вторая группа состоит из 10 элементов, которые вместе составляют 1,5% (азот N, натрий Nа, магний Mg, кремний Si, фосфор Р, сера S, калий К, кальций Са, железо Fe, хлор Cl). Влияние элементов первой группы из-за их большого содержания менее ощутимо. Во второй группе выделяются так называемые «лимитирующие элементы». При их недостатке или отсутствии ограничивается, или прекращается 27 рост живого вещества. Этот эффект подчиняется закону или принципу минимума Ю. Либиха — жизнеспособность организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологический потребностей и определяется не всеми элементами, а только тем из них, значение которого ближе всего к минимально допустимому. Образно этот закон представляют в виде «бочки Либиха». Суть в том, что вода при наполнении начинает переливаться через наименьшую дощечку (клёпку), которая будет определять уровень воды в бочке. Длина остальных досок не имеет значения, и чтобы увеличить уровень, нужно увеличить высоту наименьшей дощечки. В наибольшей степени к лимитирующим элементам относится фосфор Р. Круговорот фосфора относится к осадочным круговоротам. Содержание Р в земной коре не превышает 1%. Основными источниками неорганического Р являются изверженные или осадочные породы. Круговорот фосфора в природе несовершенен. На суше он протекает при минимуме потерь, но в водоемах потери существенны. Значительные количества фосфатов попадают в моря. Фосфаты, отложенные на дне глубоководных зон, которые занимают 85% общей площади океанов, выключаются из биосферы и не участвуют в круговороте. Органический фосфор, осевший на небольшой глубине приливно-отливных и прибрежных зон, может быть возвращен в круговорот после окисления и минерализации, но вследствие недостатка кислорода (из-за небольшой скорости его диффузии) процесс разложения замедлен и большая часть минерализованного фосфора теряется в виде нерастворимых соединений. Осадочные породы Растворение Р в континентальных водах Водные растения (живое вещество) Живые организмы (рыбы и птицы) Донные нерастворимые комплексы Рис.2. Круговорот фосфора Р в воде Деятельность человека приводит к загрязнению воды и существенному замедлению скорости диффузии кислорода к донным осадкам (например, пленка нефтепродуктов на поверхности воды снижается скорость диффузии на порядки). Ежегодный вынос фосфора в Мировой океан составляет 1,4107 т, скорость обратного процесса переноса птицами и с продуктами рыбного промысла 28 составляет 105 т в год. Поскольку запасы фосфора малы и круговорот его чувствителен к воздействию техногенных факторов среды, то их неблагоприятные изменения могут привести к серьезным и необратимым последствиям. 2.2. Экологический кризис Для современного этапа развития общества характерно малоэффективное использованием ресурсов. На 1 человека в год расходуется более 20 т сырья. Из них только 2% превращаются в полезный продукт, а 98% составляют отходы. В основном это неиспользуемые отходы, т.е. вторичные ресурсы, для которых пока отсутствуют возможности для переработки. Это создает чрезмерную антропогенную нагрузку на среду и способствует возникновения кризисных явлений. Из среды изымаются природные элементы, а возвращаются не свойственные ей соединения, т.е. нарушается естественное соотношение действующих химических элементов. Ежегодно 5,2 млн. чел. (из них 4 млн. детей) умирают от заболеваний, вызванных неправильным удалением сточных вод и твердых отходов. К 2025 г. объем и расходы на удаление отходов возрастут в 4...5 раз. Ежегодно образуется более 200 тыс. м 3 радиоактивных отходов и отработанного ядерного топлива. Под экологическим кризисом понимается та стадия взаимоотношений между обществом и природой, когда предельно обостряются противоречия между экономикой и экологией, т.е. экономическими интересами общества и ресурсноэкологическими возможностями биосферы. Это процесс не только усиления воздействия человека на природу, но и резкого увеличения влияния природы на общественное развитие. Кризис не следует путать с экологической катастрофой. Кризис — это обратимое состояние, которое характеризуется качественным преобразованием биосферы и обновлением живого вещества. К глобальным последствиям экологического кризиса, связанным с кризисом редуцентов, относятся нарушение парникового эффекта и разрушение озонового слоя. Теоретическое обоснование парникового эффекта в 1827 г. дал Ж.Фурье. Главную роль в тепловом состоянии Земли играет излучение Солнца (99,8%). Прямое излучение относительно беспрепятственно проходит через атмосферу к поверхности Земли. В результате земная поверхность нагревается и становится источником обратного теплового излучения. Нагрев происходит по причине того что, в атмосфере присутствуют парниковые многоатомные12 газы: солнечная энергия поступает к поверхности Земли в видимом диапазоне, а отражается от поверхности – в длинноволновом инфракрасном; парниковые газы и пыль обладают высокой прозрачностью в видимом диапазоне и большим поглощением в инфракрасном, т.е. они пропускают прямое и задерживают обратное излучение. 12 В состав молекулы входит три и более трех атомов. 29 Такое взаимодействие приводит к нагреву парниковых газов и повышению температуры атмосферы, которое зависит от концентрации газов в атмосфере. Увеличение содержания газов ведет к тому, что отраженная энергия задерживается в атмосфере в больших количествах. Последствием этого процесса является рост температуры атмосферы — по прогнозам Газ Формула Вклад, (%) через 100 лет средняя H2O Водяной пар 36 – 72 % температура в Арктике CO2 достигнет 4-5С, к 2030 г. она Диоксид углерода 9 – 26 % может повыситься на 1,5...4,5С. CH4 Метан 4–9% Площадь льдов Арктики за O3 Озон 3–7% последние 100 лет уменьшилась на 20%, а толщина льда за последние 40 лет уменьшилась вдвое. Исчезает шельфовый лед в Антарктиде— за 40 лет на 50 км отодвинулась граница шельфа. Это особенно опасно, т.к. шельф как барьер сдерживает полярные льды от сползания в океан. К 2050 г. Земля может остаться без полярных льдов, что опасно для островных стран и территорий, расположенных ниже уровня моря. Так, прогнозируемое повышение уровня моря к 2100 г. на 2 м приведет к затоплению 5 млн. км2 суши, а это 30% всех урожайных земель планеты (см. Приложение). «Парниковый эффект» заметен и на региональном уровне. Интенсивное поступление в атмосферу от антропогенных источников (ТЭС, транспорт, 30 промышленность), указанных выше газов и пыли, создает вокруг городов зоны радиусом до 50 км с повышенными на 1...5 температурами. Эти купола хорошо видны из космоса. Парниковый эффект проявляется в основном в приземном слое. В 1997 г. был принят Киотский протокол, устанавливающий квоты на выбросы для государств и регламентирующий снижение выбросов парниковых газов (в том числе на 5% СО2 к 2013 г.). Однако ожидаемый эффект не был достигнут. Основная причина в том, многие страны отказались от его исполнения из-за ограничений в их развитии и наращивании темпов экономики. Неучастие в протоколе США (с 30% выбросов), Канады, активно развивающихся стран (Китая, Индии и др.) сделало его реализацию малоэффективной В декабре 2016 г. было принято Парижское соглашение, заменяющее Киотский протокол, срок действия которого истечет в 2020 году. Это соглашение предусматривает, что обязательства по сокращению вредных выбросов в атмосферу берут на себя все государства независимо от степени их экономического развития. Документ не предусматривает количественных обязательств по снижению или ограничению выбросов CO2, и каждая из стран будет самостоятельно определять свою политику в этой сфере (см. Приложение). Прогнозируемый подъем уровня Мирового океана 31 Озоновый слой располагается на высотах от 7...8 км на полюсах и 17...18 км на экваторе до 50 км. Наибольшая плотность озона наблюдается на высотах 20...22 км. Концентрация озона здесь в 10 раз выше, чем у поверхности Земли. Толщина озонового слоя Земли измеряется в единицах Добсона (DU). 1 DU – это толщина слоя газа, равная 10 мкм при нормальном атмосферном давлении. Средняя толщина озонового слоя Земли равна 300 DU, т.е. сжатый под давлением в 1 атмосферу стратосферный озон образовал бы слой, толщиной 3 мм. Озоновый слой поглощает ультрафиолетовое излучение, гибельное для живых организмов. Исследования озонового слоя английскими учеными показывают, что в 1957 г. он еще был стабильным, к 1979 г. произошли ощутимые изменения. В начале 80-х годов впервые отмечены озоновые дыры. Так называют обширные пространства в озоносфере с пониженным до 50% содержанием озона. Темпы расширения озоновых дыр к концу 80-х г.г. составили 4% в год. Первоначально они располагались над Антарктикой (по размеру выходят за контуры материка) и Арктикой. В 1987 г. площадь антарктической озоновой дыры была больше площади США (см. Приложение). Следствием разрушения озонового слоя явилось увеличение заболеваний раком кожи. Толщина озонового слоя 09.02.2020 (в единицах Добсона) http://exp-studies.tor.ec.gc.ca/clf2/e/ozoneworld.html Разрушение слоя происходит при взаимодействии озона с вредными примесями, которые попадают в высокие слои атмосферы. Основной причиной возникновения озоновых дыр является использование в промышленности, в холодильниках, в аэрозольных упаковках хладонов — веществ, которые содержат галогены. В конце 80-х г. в среду выбрасывалось до 1 млн. тонн в год хладонов. Они содержатся и в 32 ракетном топливе. Если учесть, что носитель выбрасывает на высотах до 50 км около 180 т соединений хлора, а одна молекула Cl разрушает до 105 молекул озона, то один запуск сопровождается разрушением 0,3% озона. Время жизни хладонов в атмосфере достигает 100 лет, поэтому без эффективной защиты к 2050 г. может разрушиться 10 % слоя. 2.3. Оценка качества окружающей среды Качество окружающей среды по отношению к здоровью человека и состоянию экосистем определяют нормативы, которые устанавливают предельно допустимые уровни воздействия, гарантирующие экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающие рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов. Для обеспечения необходимого качества окружающей среды устанавливаются: санитарно-гигиенические нормативы качества окружающей среды; экологические нормативы допустимого воздействия на окружающую среду при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, 1. Нормативы качества окружающей среды необходимы для оценки состояния окружающей среды и обеспечения ее качества, гарантирующего сохранение здоровья человека, естественных экологических систем, генетического фонда растений, животных и других организмов. Они не связаны с конкретными источниками вредного воздействия и не регулируют их поведение. К ним относятся: нормативы, установленные в соответствии с химическими показателями состояния окружающей среды, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных химических веществ и др.; нормативы, установленные в соответствии с физическими показателями состояния окружающей среды, в том числе с показателями уровней радиоактивности и тепла; нормативы физических воздействий и др., нормативы санитарных и защитных зон, предельно допустимых уровней (ПДУ) радиационного воздействия и др.; нормативы, установленные в соответствии с биологическими показателями состояния окружающей среды, в том числе видов и групп растений, животных и других организмов, используемых как индикаторы качества окружающей среды, а также нормативы предельно допустимых концентраций микроорганизмов; 2. Нормативы допустимого воздействия на окружающую среду, которые регламентируют требования непосредственно к источнику вредного воздействия, например, от конкретного предприятия, ограничивая его деятельность определенной пороговой величиной для предотвращения негативного воздействия на окружающую среду. К ним относятся: 33 Нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов, которые устанавливаются для стационарных, передвижных и иных источников воздействия на окружающую среду; Нормативы образования отходов производства и потребления и лимиты на их размещение, которые устанавливаются в целях предотвращения негативного воздействия на окружающую среду в соответствии с законодательством; Нормативы допустимых физических воздействий (количество тепла, уровни шума, вибрации, ионизирующего излучения, напряженности электромагнитных полей и иных физических воздействий) на окружающую среду, которые устанавливаются для каждого источника такого воздействия исходя из нормативов допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду, нормативов качества окружающей среды и с учетом влияния других источников физических воздействий; Нормативы допустимого изъятия компонентов природной среды, которые установлены в целях сохранения природных и природноантропогенных объектов, обеспечения устойчивого функционирования естественных экологических систем и предотвращения их деградации; Нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду устанавливаются для субъектов хозяйственной и иной деятельности в целях оценки и регулирования воздействия всех стационарных, передвижных и иных источников воздействия на окружающую среду. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Границы среды обитания. 2. Составляющие антропогенной нагрузки, приводящие к деградации биосферы. 3. Принцип минимума Либиха, суть и значение лимитирующих элементов. 4. Причины несовершенства круговорота фосфора в воде. 5. Содержание понятия «экологический кризис». 6. Причины возникновения парникового эффекта. 7. Влияние антропогенных факторов на парниковый эффект и последствия их воздействия.. 8. Мероприятия по ограничению выбросов парниковых газов. 9. Механизм разрушения озонового слоя. 10. Мероприятия по ограничению выбросов озоноразрушающих веществ. 11. Структура системы нормативов оценки качества окружающей среды. 34 III. ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ 3.1. Классификация и нормирование неблагоприятных факторов среды На протяжении жизни человек в основном подвергается негативному воздействию неблагоприятных факторов важнейшей составляющей среды обитания — техносферы. Человек постоянно создает, развивает и пребывает в ней. Это позволяет выделить и классифицировать неблагоприятные факторы среды обитания как факторы техносферы. Среди НФ в зависимости от последствий воздействия на человека принято выделять опасные ОФ и вредные факторы ВФ. ОФ — фактор среды обитания, способный при определенных условиях привести к травме или любому другому внезапному, резкому ухудшению здоровья человека. ВФ — фактор ы обитания, способный при определенных условиях вызвать сред при длительном воздействии на человека или оказать негативное заболевание воздействие на его потомство. Важно отметить, что фактор является вредным или опасным только при превышении допустимого для человека уровня, т.е. когда его воздействие приводит к неблагоприятному исходу. Более точное представление о неблагоприятных производственных факторах дает рабочая (производственная) среда, в которой они наиболее сконцентрированы. Для этих условий они определены конкретнее: Опасный фактор рабочей среды — фактор среды и трудового процесса, который может быть причиной острого заболевания или внезапного резкого ухудшения здоровья, смерти. Вредный фактор рабочей среды — фактор среды и трудового процесса, воздействие которого на работника может вызывать профессиональное заболевание или другое нарушение состояния здоровья, повреждение здоровья потомства. В соответствии с руководством Р2.2.2006-05 вредные факторы подразделяются на 5 групп. 1. Факторы рабочей среды: физические, во-первых, объединяющие энергетические процессы и, вовторых, характеризующие состояния воздушной среды. К первой подгруппе относятся: ионизирующее и неионизирующее излучение (ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное, лазерное, микроволновое, радиочастотное, низкочастотное); статические, электрические и магнитные поля; шум, инфра- и ультразвук, вибрация (локальная, общая); освещенность (отсутствие естественной освещенности, недостаточная освещенность, повышенная ультрафиолетовая радиация). 35 Во вторую подгруппу входят: параметры микроклимата (температура, относительная влажность, подвижность воздуха); атмосферное давление Р; пыли и аэрозоли преимущественно фиброгенного действия и т.п.; 2. химические, которыми являются токсичные вещества в различном агрегатном состоянии, а также некоторые вещества биологической природы (антибиотики, витамины, гормоны, ферменты); 3. биологические, источниками которых являются живые организмы (патогенные микроорганизмы, продукты их жизнедеятельности, препараты, содержащие живые клетки и споры микроорганизмов, белковые препараты); Факторы трудового процесса: характеризующие тяжесть физического труда (физическая динамическая нагрузка, масса поднимаемого и перемещаемого груза, стереотипные рабочие движения, статическая нагрузка, рабочая поза, наклоны корпуса, перемещение в пространстве); 5. характеризующие напряженность труда (интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные нагрузки, монотонность нагрузок, режим работы). Человек и среда подвергаются воздействию этих факторов практически постоянно, поэтому основным методом обеспечения БЖД является снижение этого воздействия до допустимого регламентируемого уровня, т.е. реализация Б-метода (обеспечение безопасных характеристик и приведение их в соответствие с характеристиками человека). Очевидно, норме, т.е. пределу допустимого воздействия НФ соответствует некоторое предельное состояние организма без патологических последствий. Для исключения необратимых явлений устанавливаются гигиенические нормативы — безопасные или предельно допустимые уровни ПДУ и концентрации ПДК неблагоприятных факторов среды. Основными принципами при нормировании того или иного фактора или процесса являются: отсутствие прямого или косвенного вредного и неприятного действия на человека, сохранение работоспособности, нормальное самочувствие и настроение; недопустимость привыкания к вредному воздействию; отсутствие воздействия на биосферу (растительность, климат, состояние атмосферы, вод и почвы) и бытовые условия жизни. Вопрос о приемлемом (допустимом) уровне воздействия фактора связан с оценкой времени воздействия и наступления последствий воздействия. Уровень воздействия и время воздействия связаны друг с другом. Время проявления последствий воздействия разного рода факторов на организм в значительной мере определяется резервной мощностью его защитных 4. 36 систем и зависит от уровня воздействия факторов. Постоянное воздействие фактора будет допустимым, если в течение всей жизни и сам человек, и его потомки не будут испытывать негативных последствий. Для производственных условий гигиенические нормативы — это такие уровни вредных производственных факторов, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа не должны вызывать отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Приемлемый уровень воздействия основан на представлении о наличии порогов восприятия биологическим объектом того или иного фактора. Пороговость действия факторов устанавливается в зависимости от состояния человека и изменений биологических процессов в объектах биосферы (например, наступление рефлекторных реакций человека или фотосинтез в растениях). Разные объекты биосферы (включая человека), а также органы человека неодинаково воспринимают воздействие НФ. Это ведет к дифференцированию нормирования по объектам и выбору наиболее чувствительного показателя. Так, если неприятный запах ощущается при концентрациях, не оказывающих вредного воздействия на среду, то нормирование осуществляется с учетом порога обоняния. Если вещество оказывает на среду вредное воздействие при концентрациях меньших, чем на человека, то принимается порог действия этого вещества на среду. Основой для нормирования вредных факторов, является закон ВебераФехнера. Он описывает связь функционального состояния организма (ФСО) с уровнем воздействия НФ — реакция организма (сила ощущения) dL прямо пропорциональна относительному приращению раздражителя (света, звука, давящего груза и т.п.) dL=a(dR/R) или после интегрирования L=k lg R/R0 где R0 - минимальная сила раздражителя или порог ощущения, a и k — константы, определяемые данной сенсорной системой (Приложение). Совокупность факторов трудового процесса и производственной среды формируют условия труда, которые, воздействую на человека, вызывают соответствующее им функциональное состояние организма (ФСО). Условия труда устанавливаются в зависимости от того, насколько параметры производственной среды и трудового процесса отклоняются от действующих гигиенических нормативов. Исходя из величины гигиенических критериев условия труда делятся на 4 класса: оптимальные (1 класс) – при которых обеспечивается минимальная напряженность организма, сохраняется здоровье работающих и создаются предпосылки для поддержания высокого уровня работоспособности; допустимые (2 класс) – при которых уровни факторов среды и трудового процесса не превышают норм, а возможные изменения ФСО 37 восстанавливаются во время отдыха и не оказывают неблагоприятного воздействия в ближайшем и отдаленном периоде на состояние здоровья работающих и их потомство. Возможно некоторое напряжение отдельных органов, например, при изменении в допустимых пределах параметров микроклимата, концентраций вредных веществ; вредные (3 класс) – характеризуются наличием вредных факторов, превышающих допустимые нормы и оказывающих неблагоприятное воздействие на организм человека и/или его потомство. Вредные условия подразделяются на 4 степени вредности (от 3.1 до 3.4) по тому, насколько превышены гигиенические нормативы и по тяжести последствий (от обратимых изменений до выраженных форм профессиональных заболеваний); опасные или экстремальные (4 класс) – уровень факторов создает угрозу жизни при воздействии в течение смены (или ее части), высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных поражений. 3.2. Нормирование содержания вредных веществ Для ограничения воздействия вредных веществ применяют гигиеническое нормирование их содержания в различных средах. Характеристикой содержания вредных веществ ВВ служит концентрация, т.е. его масса в единице объема или массы (для воздушной среды — мг/м3, для воды — мг/л, для почвы — мг/кг). Концентрация ВВ определяет уровень их воздействия на человека и среду. Вещество является вредным только тогда, когда его содержание в среде превышает некоторую критическую концентрацию, после которой проявляется отрицательное воздействие. Для этого устанавливается предельно допустимая концентрация ПДК. ПДК вредного вещества — это максимальная концентрация ВВ в среде, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду вредного действия (включая отдаленные последствия). Таким образом, вредным является вещество, для которого объективно существует ПДК. Критерием безвредного взаимодействия его с человеком и другими объектами биосферы является условие сФ/ПДК 1, где сФ — фактическая концентрация вещества. Для того чтобы установить ПДК, необходима объективная оценка воздействия ВВ на организм. Тяжесть воздействия зависит от концентрации ВВ и того, какие органы подвергаются воздействию. ВВ попадают в организм: через дыхательные пути (ингаляция). Этот путь опасен из-за частоты (80...90% всех случаев профзаболеваний) и тяжести поражения организма, т.к. через разветвленную легочную ткань (100...120 м2) ВВ поступают непосредственно в кровь и разносятся по всему организму; 38 через желудочно-кишечный тракт (перорация). ВВ могут поступать в кровь уже из полости рта (цианиды, фенолы). Кислая среда желудка и слабощелочная среда кишечника могут повышать токсичность некоторых соединений. Например, сульфат свинца переходит в более растворимый хлорид свинца; через неповрежденные кожные покровы (перкутация) при ее загрязнении пылью и растворами, а также при наличии в воздухе газов и паров, способных растворяться в поту и жировом слое кожи, всасываться и поступать в кровь; при повреждении кожи (инъекция) при уколах, укусах насекомых, змей и т.п. Последовательное превышение ПДК ведет к негативному нарастанию функциональных изменений организма. Объективным пределом изменений является смертельный исход. При этом содержание ВВ характеризуется абсолютной токсичностью. Показателями абсолютной токсичности являются средние летальные L дозы и концентрации, при которых в группе испытуемых животных погибает 50%. Такое соотношение принято потому, что защитные свойства животных в группе различны и 100%-я гибель не может быть объективным критерием. Разделение на дозы D и концентрации С связано с различным агрегатным состоянием ВВ и их дифференцированным воздействием на организм. Дозы характеризуют воздействие ВВ при введении их в желудок или нанесении на кожу, а концентрации — через дыхательные пути. Таким образом, показателями абсолютной токсичности являются: DL50Ж — средняя летальная доза при введении в желудок, мг/кг; DL50К — средняя летальная доза при нанесении на кожу, мг/кг; CL50 — средняя летальная концентрация при дыхании в течение 2...4 часов, мг/м3. 3.2.1 Нормирование атмосферных загрязнений Концентрация загрязняющего вещества должна соответствовать ПДК в любых местах пребывания человека (природной, бытовой, производственной). Это означает, что для каждого вредного вещества устанавливается несколько предельно допустимых концентраций в воздушной среде. Поэтому нормирование атмосферных загрязнений осуществляется раздельно для воздушной среды вне помещений и внутри помещений. Для ограничения и регулирования источников загрязнения устанавливается предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу. а). Нормирование загрязнений воздушной среды вне помещений. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест ПДКНМ регламентируются списком Минздрава N3086-84, в соответствии с которым устанавливаются (см. Приложение): 39 Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДКМР) — концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных реакций в организме человека. ПДКMР, предупреждает появление запахов, изменение биоэлектрической активности головного мозга, раздражающее действие и рефлекторные реакции у населения, а также острое влияние на здоровье при кратковременном воздействии в период подъемов концентраций Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКСС) — это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. ПДКCC, предупреждает общетоксическое, канцерогенное, мутагенное и другие влияния при длительном поступлении атмосферных загрязнений в организм. В любом случае ПДКMРПДКCC. Для оценки влияния на среду регламентируются также ПДК атмосферных загрязнений для растений. В этом случае порогом является минимальное изменение скорости фотосинтеза под влиянием загрязнений. ПДКР — это концентрация газа, при которой после 5 мин действия наблюдается уменьшение фотосинтеза более чем на 10%. В соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-2014 устанавливается предельно допустимый выброс ПДВ вредных веществ в атмосферу. ПДВ — это выброс вредных веществ в атмосферу, устанавливаемый для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что приземная концентрация этих веществ от данного источника и от совокупности прочих источников (с учетом перспективы развития) не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДКНМ, т.е. СПДВ + СФ ПДКНМ, где СПДВ — концентрация вредного вещества в приземном слое, создаваемая расчетным источником и СФ — фоновая концентрация от прочих источников ПДВ устанавливается отдельно для крупных источников (промышленных предприятий, ТЭС), для групп неорганизованных выбросов и мелких одиночных источников (вентиляционные выбросы, выбросы энергоустановок), для автотранспортных средств с бензиновым и дизельным ДВС, авиатранспорта в летных условиях и при стендовых испытаниях ГТДУ и т.д. б). Нормирование загрязнений воздушной среды внутри помещений. Для обеспечения чистоты воздуха гигиеническим законодательством установлены несколько видов ПДК, различающиеся по продолжительности действия на организм. Нормам должна соответствовать воздушная среда всего объема помещения (бытовые, жилые и др. объекты) и рабочих зон производственных помещений. Рабочей зоной является пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или 40 временного пребывания работающих. К постоянным относят места, где работающий находится более 50% всего или более 2 часов непрерывно. На практике главным образом используются: предельно допустимая концентрация ВВ в воздухе рабочей зоны (ПДКРЗ) — это концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных) работе по 8 часов или другой продолжительности рабочего дня, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Среднесменная предельно допустимая концентрация (ПДК СС) — предельная концентрация, усредненная за 8-часовую рабочую смену. Максимальная предельно допустимая концентрация (ПДК М) — максимальная концентрация, возникающая при ведении технологического процесса. В зависимости от показателей токсиметрии (ПДК и показателей абсолютной токсичности CL50, DL50Ж, DL50К) и характера воздействия на организм в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ устанавливаются классы опасности ВВ: чрезвычайно опасные (ртуть металлическая, свинец и его соединения и т.д.); высокоопасные (эпихлоргидрин, бензол, окислы азота, серная кислота и т.д.); умеренно опасные (фенол, фторопласт-4, спирты и т.д.); малоопасные (ацетон, бензин, керосин, оксид углерода и т.д.). Классы вредных веществ по степени опасности Норма для класса вредности Показатель токсиметрии 1-го 2-го 3-го 4-го ПДК, мг/м3 0,1-1,0 1,1-10 0,1 10 DL50Ж, мг/кг 15-150 151-5000 15 50000 DL50К, мг/кг 100-500 501-2500 100 2500 500-5000 5001-50000 50000 500 CL50, мг/м3 Одно и то же вещество может соответствовать различным классам по этим показателям. Определяющим при этом является тот, который соответствует наибольшей опасности. По характеру воздействия (в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ) ВВ подразделяются на группы: общетоксические, вызывающие отравление всего организма, поражение его важнейших систем (ЦНС, кровеносная система), патологическое изменение печени и почек; раздражающие, вызывающие раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, глаз, легких, кожных покровов; 41 сенсибилизирующие, действующие как аллергены; мутагенные, приводящие к нарушению генетического кода, изменению наследственной информации; канцерогенные, вызывающие в основном злокачественные опухоли; репродуктивные, влияющие на детородную функцию. Во многих случаях наблюдается комбинированное воздействие нескольких ВВ, т.е. одновременное или последовательное действие при одном и том же пути поступления ВВ в организм. К ним относятся: аддитивное — суммарный эффект равен сумме эффектов действующих компонентов. Такой эффект дают вещества однонаправленного действия, т.е. те, которые имеют одинаковый характер воздействия и влияют на одни и те же органы и системы организма или вызывают одинаковый эффект. В этом случае гигиеническим критерием безвредного воздействия токсичной смеси является условие с1/ПДК1 + с2/ПДК2 +…+ сn/ПДКn 1 где с - концентрации компонентов смеси; потенцированное — компоненты усиливают воздействие одного из них. Это действие по эффекту больше аддитивного. Например, алкоголь повышает опасность отравления ртутью, анилином и т.п. Потенцирование отмечено при совместном действии сернистого ангидрида и хлора. антагонистическое — компоненты ослабляют воздействие друг друга, поэтому суммарный эффект меньше аддитивного; независимое — комбинированный эффект не отличается от изолированного действия каждого яда. Преобладает эффект наиболее токсичного вещества. 3.2.2. Нормирование качества воды В соответствии с СанПиН 4630–88 установлены две категории водоемов: I— водоемы питьевого и культурно-бытового назначения (водоснабжение, купание) II— водоемы рыбохозяйственного назначения. Состав и свойства воды водных объектов I категории должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии 1 км выше ближайшего по течению, а в непроточных водоемах — в радиусе одного километра от пункта водозабора. 42 Параметры водоемов II категории должны соответствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем выпуске (наличие течений), а при отсутствии рассеивающего выпуска — не далее 500м от места выпуска. Вредные и ядовитые ВВ разнообразны по составу и воздействию на организм, поэтому их нормируют по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПВ), под которым понимают наиболее вероятное неблагоприятное воздействие вредного вещества. При нормировании качества воды в водоемах I категории используются 3 вида ЛПВ: санитарно-токсикологические, которые устанавливают микробиологические и паразитологические показатели воды, а также характеризующие безвредность ее химического состава на организм человека; общесанитарные, отражающие возможность естественного самоочищения воды от загрязнений; органолептические, (воспринимаемые органами чувств): придающие воде соответствующие температуру, прозрачность, цвет, запах, вкус, жесткость. Для водоемов II категории дополнительно используются еще 2 вида ЛПВ — токсикологические и рыбохозяйственные, соблюдение которых обеспечивает следующие условия: нет гибели рыб и кормовых организмов; не наблюдается постепенное исчезновение тех или иных видов рыб и замена кормовых организмов на малоценные; не происходит порчи товарных качеств рыбы и т.д. Наименьшая концентрация из используемых ЛПВ является допускаемой расчетной ПДК для анализируемого вещества. Установление ПДК базируется на пороговых концентрациях, при которых не наблюдается функциональных изменений и рефлекторных реакций. На практике водоемы загрязнены одновременно несколькими веществами. Гигиеническое нормирование проводится с учетом комбинированного действия, при этом эффекты действия ВВ одной группы (по ЛПВ), находящихся на уровне, близком к ПДК суммируются, т.е. комбинированное действие имеет, в основном, аддитивный эффект. Наличие загрязнений влияет на состояние равновесия водных экосистем, однако до определенных интенсивностей поступления ВВ происходит самоочищение водоемов. Этот процесс зависит от интенсивности физикохимических и биологических процессов восстановления, гидродинамических параметров потока, его температуры и т.д. Один из факторов, определяющих эффективность самоочистки — это разбавление чистой водой, поэтому для 43 уменьшения нагрузки на естественный процесс восстановления необходима предварительная искусственная очистка сточных вод. Необходимая степень очистки может быть определена (при наличии течения) из балансового уравнения расхода ВВ: mcСТ+Qc0=(m+Q)cПДК m, c где m — расход сточных вод; Q— расход воды в Q, водоеме; сСТ, с0— концентрации ВВ в стоке и c выше него. Таким образом, допустимая концентрация ВВ (Q+m), cПДК в стоке составит cCТcПДК+Q(cПДК-с0)/m В соответствии с. санитарными правилами сток ограничивается или полностью запрещается в случаях: если этого можно избежать, используя рациональную технологию, безводные процессы и системы повторного и оборотного водоснабжения; если сточные воды содержат ценные отходы, которые можно утилизировать; если сточные воды содержат сырье, реагенты и продукцию предприятий в количествах, превышающих технологические потери; если сточные воды содержат вещества, для которых не установлены ПДК. СТ 3.2.3. Нормирование загрязнения почв Нормирование состоит в установлении гигиенических критериев, предотвращающих химическое загрязнение почвы. Химическое загрязнения почвы — изменение ее химического состава, возникшее под прямым или косвенным воздействием фактора землепользования (промышленного, сельскохозяйственного, коммунального), вызывающее снижение ее качества и возможную опасность для здоровья населения (МУ 2.1.7.730-99). Основным нормируемым критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДКП) химических веществ в почве. ПДКП— это концентрация ВВ (в мг на кг почвы) в пахотном слое почвы, которая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы. По своей величине ПДКП существенно отличаются от концентраций для воздуха и воды из-за того, что поступление ВВ в организм человека происходит, в основном, через контактирующие с почвой среды — воздух, воду, растения, поэтому ПДКП химического вещества в почве представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве. Используемые при ее обосновании критерии отражают возможные пути воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. 44 Обоснование ПДКП базируется на 4 основных показателях вредности, устанавливаемых экспериментально: транслокационный характеризует переход вещества из почвы через корневую систему в растение (в зеленую массу и плоды); миграционный водный характеризует способность перехода вещества из почвы в грунтовые воды и водоисточники; миграционный воздушный характеризует переход вещества из почвы в атмосферный воздух; общесанитарный характеризует влияние загрязняющего вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность. При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания вещества по каждому показателю вредности. Наименьший из обоснованных уровней содержания является лимитирующим и принимается за ПДКП. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. Чем отличаются друг от друга опасные и вредные факторы Факторы рабочей среды и трудового процесса Принципы нормирования вредных факторов Значение закона Вебера-Фехнера как основы нормирования вредных факторов Содержание понятия «предельно допустимая концентрация» Какое вещество можно назвать вредным? Показатели абсолютной токсичности Показатели для оценки чистоты воздуха населенных мест Что такое рабочая зона? Показатели для оценки чистоты воздуха рабочей зоны Как установить класс опасности вещества? Виды и характер комбинированного воздействия нескольких вредных веществ. В каких зонах обеспечивается соответствие нормам для водоемов I и II категории? Виды лимитирующих показателей вредности и определение на их основе ПДК воды Из каких условий определяется необходимая степень очистки воды? Основные показатели вредности почвы и определение на их основе ПДК П 45 IV ЗАЩИТА СРЕДЫ ОБИТАНИЯ Для того чтобы оценить загрязнение среды обитания и выявить основные источники загрязнений необходимо раскрыть содержание понятие «загрязнение». В широком смысле загрязнение означает привнесение в среду новых, не характерных для нее в данное время физических, химических и биологических компонентов или превышение их среднемноголетнего уровня. Поэтому существуют загрязнение вредными веществами, акустическое, энергетическое, биологическое и др. виды загрязнений. 4.1. Организация санитарно-защитных зон В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» важной составляющей комплексной защиты среды обитания и здоровья человека является обязательная организация санитарно защитных зон СЗЗ вокруг промышленных источников. К ним относятся объекты, для которых уровни создаваемого загрязнения за пределами промплощадки превышают ПДК и/или ПДУ и/или вклад в загрязнение жилых зон превышает 0,1 ПДК. СЗЗ предназначена для того, чтобы воздействия любых промышленных источников (выделяющих ВВ, создающих шум, вибрации, электромагнитные поля и иные вредные факторы), достигающие жилой застройки, не превышали установленных гигиенических нормативов. В зависимости от мощности, условий эксплуатации, концентрации источников загрязнения, характера и интенсивности загрязнений промышленные предприятия подразделяются на 5 классов. На практике санитарная классификация предприятий учитывает в первую очередь источники загрязнения атмосферного воздуха и, частично, акустического воздействия. В соответствии с классами предприятий устанавливаются следующие параметры СЗЗ: Параметры санитарно-защитных зон Класс предприятия Параметры — I II III IV V Ширина, м 500 300 100 50 1000 1000 Площадь 40 50 60 насаждений, % Для повышения эффективности очистки СЗЗ озеленяются газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, такими как акация белая, клен яснолистный, культурные формы хвойных деревьев, тополь и др. Ширина полосы озеленения со стороны жилого массива должна составлять не менее 20 м при ширине зоны до 100 м и не менее 50 м в других случаях. 46 Воздействие прочих физических факторов также учитывается при организации СЗЗ. Размеры СЗЗ устанавливаются для всех объектов, являющихся источниками неблагоприятных физических факторов, с учетом места расположения источников и характера создаваемого ими шума, инфразвука и других физических факторов. Так для защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями (ВЛ) электропередачи и превышающего 1 кВ/м, на территории вдоль трассы высоковольтной линии устанавливаются санитарные разрывы. Границы санитарных разрывов зависят от напряжения в ВЛ: Границы санитарных разрывов ВЛ Напряжение ВЛ, кВ 330 500 750 1150 Границы санитарных разрывов по обе 20 30 40 55 стороны от ВЛ, м СЗЗ устанавливаются также в местах размещения передающих радиотехнических объектов для ограничения воздействия электромагнитных излучений радиочастотного диапазона. СЗЗ не может быть использована для расширения промышленной или жилой территории, а также для размещения объектов лечебного, социально-культурного и бытового назначения общего пользования. Допускается размещение объектов более низкого класса вредности, чем основное производство — гаражей, складов, стоянок, административных зданий и других подразделений этого предприятия. При планировании СЗЗ учитываются требования пожарной безопасности (пожарные проезды и разрывы) и возможности полива, особенно при выбросах свинца (например, при производстве аккумуляторов). 4.2. Мероприятия по защите атмосферы В настоящее время в атмосфере планеты насчитывается более 500 новых для среды вредных веществ (пары плавиковой, серной, хромовой и др. минеральных кислот, органические растворители и т.п.). Токсические вещества в атмосфере и годовые выбросы Выбросы, млн.т/год Доля антропогенных примесей от общих, % Вещество естественные антропогенные в среднем в городах пыль 3700 1000 27 12 СО 5000 304 5,7 45 СnНm 2600 88 3,3 15 NO 770 53 6,5 10 SO 650 100 13,3 18 CO2 485000 18300 3,6 — 47 Источники загрязнения среды подразделяются на естественные и антропогенные. Обычно выделение в среду природных веществ и энергии создает безопасный естественный фон (фоновые концентрации, естественный фон излучений и т.п.). Поэтому большая часть естественных источников не загрязняет среду. В основном источниками загрязнений являются антропогенные, хотя доля их в суммарном поступлении в среду может быть незначительной (например, при нарушении естественных круговоротов и балансов). Естественные источники загрязнения — вулканические извержения, пылевые бури, эрозия почв, лесные и степные пожары, выделение природного метана, химические и биологические процессы, создающие превышение фоновых концентраций. Для защиты атмосферы, реализуется комплекс последовательных мероприятий, ограничивающих поступление в среду ВВ. К ним относятся: архитектурно-планировочные; технологические; газоочистка и пылеулавливание; рассеивание выбросов. а) архитектурно-планировочные мероприятия В основном они связаны с оптимизацией взаиморазмещения промышленных предприятий и районов жилой застройки на стадии выбора строительных площадок. Предварительный выбор обеспечивает снижение воздействие загрязнений при постоянстве валового выброса и экономию средств на газоочистку и организацию СЗЗ. Эти мероприятия состоят в следующем: предприятия высокого класса вредности не должны располагаться в зонах с повышенным потенциалом загрязнений (т.е. с предельной величиной СФПДК); предприятия с большим выбросом вредных веществ не размещаются в местах застоя воздуха (в низинах, котлованах, в зонах с температурными инверсиями); площадки жилой застройки должны быть ниже площадок предприятий для того, чтобы выбросы не попадали в приземный слой застройки; производственные здания и сооружения располагаются за чертой населенных пунктов, с подветренной стороны от них и с учетом розы ветров, обеспечивающей рассеивание загрязнений вне жилой застройки; расположение зданий на промплощадке должно способствовать сквозному проветриваванию и соответствовать принципу зонирования (от менее к более вредному по направлению ветра); мелкие выбросы объединяются в централизованные, что увеличивает разрывы между местами выброса и забора чистого воздуха, а также сокращает расходы на вентиляционное оборудование; 48 воздухозабор организуется вдали от источников загрязнений — мест возможных аварий технологического оборудования, коммуникационных коридоров, зон слива и розлива продуктов производства, хранилищ токсичных веществ, вентиляционных выбросов и т.п. в) технологические мероприятия Радикальной защитой атмосферного воздуха является создание замкнутых технологических процессов, при которых отсутствуют выбросы, а также производств с безотходной технологией. Вместе с тем эти принципы не могут быть реализованы во всех сферах деятельности. Менее радикальными, но обеспечивающими допустимые санитарные условия жизнедеятельности являются: создание технологических схем, уменьшающих загрязнение среды; замена вредных веществ безвредными или менее вредными (например, перевод котельных с твердого топлива и мазута на газ); перепрофилирование или ликвидация производства; очистка сырья от вредных примесей (например, удаление серы из топлива); замена сухих способов переработки пылящих материалов (например, замена сухого помола на мокрый в цементной промышленности) и герметизация гидро-и пневмотранспорта для пылящих материалов; замена пламенного горения электрическим нагревом, что ведет к ликвидации продуктов сгорания; замена периодических процессов непрерывными, что исключает залповые выбросы (открытие люков, дренаж). г) газоочистка и пылеулавливание Вредные вещества поступают в воздух в различных агрегатных состояниях. Это пары, газы, твердые и жидкие частицы. Пары и газы образуют с воздухом газои парообразные смеси, а механические частицы — аэрозоли. В зависимости от вида очищаемой среды методы очистки подразделяются на две группы — механическое улавливание для очистки аэрозолей и физикохимическое связывание и преобразование ВВ в газо-и парообразных смесях. Очистка аэрозолей от механических примесей Для очистки от механических примесей используются механические и физические методы. Механические методы. Наличие у частиц массы и размера позволяет создать или контролируемую траекторию движения или условия для улавливания частиц. Для осаждения массивных частиц в первую очередь используется естественная сила гравитации. В гравитационных пылеуловителях, например, пылеосадительной камере бункерного типа под действием силы тяжести частицы 49 пыли осаждаются из горизонтально движущегося потока запыленного газа. Для этого необходимо создать соответствующий (ламинарный) режим движения загрязненного воздуха в аппарате с учетом размера частиц, их плотности и т. д. Улавливаются плотные крупнодисперсные частицы размером ≥50 мкм. Они используются в качестве устройств предварительной очистки газов, например, для отделения крупных частиц и разгрузки аппаратов последующих ступеней. Интенсификация пылеулавливания частицам искусственно создают силы инерции путем резкого изменения направления движения потока или его раскручивания, когда возникает центробежная сила. Инерционное осаждение основано на том, что частицы пыли и воздух ввиду значительной разности плотностей обладают различной инерцией. Частицы при изменении направления потока, двигаясь по Более 90 % от общего числа применяемых в промышленности пылеуловителей составляют циклоны. В них осаждение частиц происходит под действием центробежной силы при вращательнопоступательном движении загрязненного воздушного потока через входной патрубок 2. Центробежная сила отбрасывает частицы пыли к стенкам корпуса циклона 1, затем они опускаются по стенкам и выпадают в бункер 4, а очищенный 50 газ через расположенный выхлопной патрубок 3 выбрасываются в атмосферу. Используются для удаления золы из дымовых газов и сухой (древесной, асбоцементной, металлической) пыли с размером частиц 25–30 мкм из воздуха. Ими улавливается более 80 % от общей массы уловленной всеми аппаратами пыли. Фильтрование состоит в зацеплении и удерживании частиц пыли в узких извилистых каналах и порах фильтровального материала или улавливании их слоем пыли, накапливающейся со временем на поверхности фильтра («вторичный» пористый слой). Высокая эффективность очистки объясняется соизмеримостью размеров пор и осаждаемых частиц. Для фильтрации твердых частиц используются зернистые слои (гравий, керамзит и др.), а также гибкие, полужесткие и жесткие пористые материалы (ткани, пенополиуретан, вязанные, тканные и проволочные сетки, пористая керамика и т.п.). Фильтрация используется для очистки как от крупно—, так и от мелкозернистых частиц с =0,05...0,5 мкм. Для повышения качества очистки фильтровальные поверхности смачиваются (обычно маслом). Со временем поверхность загрязняется, поэтому необходима замена или регенерация фильтра (промывка, продувка, встряхивание и т.п.). Фильтрация жидких частиц осуществляется туманоуловителями и отличается только сбором жидкости при ее стекании и видами регенерации; При применении тканевых пылеуловителей степень очистки воздуха может составлять 99% и более. Тканевые пылеуловители по форме фильтрующей поверхности выполняют рукавными и рамочными. В качестве фильтрующего материала применяют хлопчатобумажные ткани, фильтр-сукно, капрон, шерсть, нитрон, лавсан, стеклоткань и различные сетки. Повышение эффективности механической очистки заключается в смачивании поверхности элементов пылеулавливающих аппаратов водой или 51 другой жидкостью, или распыливании воды в рабочей зоне, что способствует задержанию частиц пыли. Физические методы очистки связаны с осаждением частиц в электрическом поле. В электрическом поле происходит ионизация молекул воздуха электрическим разрядом и электризация взвешенных в нем частиц пыли. Они получают заряд и, двигаясь к электродам противоположного знака, осаждаются на них. Активная зона электрофильтров состоит из осадительных электродов 1 (плоских полотен, набранных из пластинчатых элементов специального профиля) и коронирующих электродов 2 (трубчатых рам, в которых натянуты коронирующие элементы). По принципу удаления частиц электрофильтры подразделяются на сухие, в которых улавливаемые твердые частицы удаляются с электродов встряхиванием и мокрые, в которых частицы смываются с электродов жидкостью. Мокрыми являются и фильтры, которыми улавливаются туманы минеральных масел, пластификаторов и др. жидких частиц. Сухие электрофильтры используются для удаления сухой пыли, а мокрые применяют для очистки газов от паров кислот: серной, соляной, азотной. Эффект очистки составляет 97–99 %. Очистка смесей от газо- и парообразных примесей Для очистки используются адсорбция, абсорбция и термическая нейтрализация: 1. Адсорбция13 на поверхности твердого вещества (адсорбента). Этот метод основан на физических и химических свойствах ряда веществ с ультратонкой структурой селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности токсичные компоненты смеси. Явление адсорбции обусловлено наличием сил притяжения между молекулами адсорбента и токсичными компонентами на границе раздела соприкасающихся фаз. Когда эти силы превосходят силы притяжения со стороны очищаемого газа, молекулы адсорбированного вещества переходят на поверхность адсорбента. Адсорбция особенно эффективна при очистке смесей с большими концентрациями ВВ. В зависимости от природы сил притяжения адсорбция может быть физической или химической. Причиной физической адсорбции является наличие сил межмолекулярного сцепления (вандерваальсовы силы). Физическая адсорбция характеризуется высокой скоростью и способностью адсорбентов к регенерации, 13 Сорбция — поглощение твёрдым телом или жидкостью 52 т.е. регенерированный адсорбент может использоваться многократно. Свойством поглощения паро- и газообразных примесей обладают твердые активные вещества, такие как активированные угли и глинозем, активированный оксид алюминия, ионообменные смолы, синтетические цеолиты, силикагели и др. В основе химической адсорбции лежит химическое взаимодействие между адсорбентом и адсорбируемым веществом с образованием нового поверхностного соединения. Происходит поглощение и химическое связывание газо-и парообразных примесей твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых соединений. Особенностями химической адсорбции являются необратимость, высокая теплота адсорбции, увеличение скорости адсорбции с повышением температуры ; 2. Абсорбция основана на способности жидкостей растворять газы или химически взаимодействовать с ними, т.е. существует физическая и химическая абсорбцию (хемосорбция). При физической абсорбции происходит физическое растворение абсорбируемого компонента в растворе, которое не сопровождается химической реакцией. Например, для удаления из выбросов аммиака, хлористого и фтористого водорода применяют воду. Для многократного использования раствор подвергают регенерации, при этом извлекают из него абсорбированный компонент. При химической абсорбции абсорбируемый компонент вступает в химическую реакцию с поглотителем, образуя новые химические соединения в жидкой фазе. Хемосорбция обеспечивает более полное извлечение компонентов из газовых смесей. Так для удаления ароматических углеводородов используют серную кислоту. Химические поглотительные растворы также многократно используются после регенерации. Количество газов, которое может раствориться в жидкости, зависит от свойств газов и жидкости, а также от условий растворения: температуры жидкости и парциального давления газа над жидкостью. Хемосорбция используется для удаления из выбросов сероводорода и окислов азота. 3. Термическая нейтрализация основана на способности горючих токсичных компонентов газообразных выбросов окисляться при наличии свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси до менее токсичных веществ. Этот метод эффективен при больших концентрациях и объемах выбросов. Термическая нейтрализация используются только для обработки выбросов, которые включают токсичные компоненты органического происхождения, но не содержат галогены, серу и фосфор, т.к. при этом продукты сгорания во много раз превышают исходный газовый выброс по токсичности. Нейтрализация разделяется на три вида: прямое сжигание (дожигание) в пламени, термическое и каталитическое окисление. 53 Прямое сжигание применимо только когда большая часть энергии, необходимой для сгорания, сосредоточена в очищаемой смеси (больше 50% общей теплоты сгорания). Простейший метод — сжигание в газовом факеле токсичных газов, концентрация которых близка к нижнему пределу воспламенения. эффективность очистки 0,9 ... 0,99, если время пребывания вредных веществ в высокотемпературной зоне превышает 0,5 с. Возможно также факельное сжигание, которое используется для высокотемпературного окисления горючих компонентов очищаемых газовых выбросов (преимущественно легковоспламеняющихся газов) в открытом пламени. Термическое окисление используют в двух случаях: при высокой температуре очищаемых газовых выбросов, но при дефиците кислорода, когда концентрация горючих примесей недостаточна для обеспечения теплоты, необходимой для поддержания пламени и самостоятельного горения. В этих случаях дожигание проводят, соответственно, либо с подмешиванием свежего воздуха или кислорода, либо поток отходящих газов подогревают в теплообменнике, после чего пропускают через рабочую зону, в которой сжигают природный или какой-либо другой высококалорийный газ. Каталитическое окисление используют для превращения токсичных компонентов в безвредные или менее вредные вещества в присутствии катализаторов. Использование катализаторов позволяет снизить энергию активации14 и преодолеть энергетический барьер после которого начинается химическая реакция. При прохождении газообразных отходов через слой катализатора, их температура доходит до уровня необходимого для осуществления реакции, и они сгорают под действием кислорода, обычно присутствующего в потоке загрязненного газа. Катализатор позволяет, во-первых, увеличить скорость реакции окисления (иногда до нескольких долей секунды) и, во-вторых, проводить преобразования при более низких температурах реакции (по сравнению с высокотемпературным окислением), что позволяет резко сократить габариты оборудования. Катализаторами служат платиновые металлы, оксиды железа, меди, хрома, кобальта, цинка, марганца и др. Этими веществами обрабатывается носитель катализатора, помещаемого внутрь аппарата-реактора. Основным критерием 14 минимальное количество энергии, которое требуется сообщить системе, чтобы произошла реакция 54 выбора катализатора является его долговечность и активность, о которой судят по производительности каталитического процесса. Этот способ нейтрализации эффективен для обезвреживания органических соединений и оксида углерода, очистки толуола в выбросах цехов окраски. Степень очистки достигает 0,98. Каталитические методы используются для нейтрализации выхлопных газов автотранспорта. Использование, например, оксида алюминия позволяет очистить воздух от угарного газа, углеводородов, окислов азота. Каждый из рассмотренных методов имеет свою область применения. В ряде случаев он может быть единственно возможным. Эти методы имеют и свои характерные недостатки: гравитационные пылеуловители малопроизводительны и имеют большие габариты; из-за абразивного воздействия высокоскоростных твердых частиц велик износ элементов в инерционных пылеуловителях; вода в мокрых аппаратах может при контакте с некоторыми видами пылей менять свои химические свойства и явиться причиной загрязнений водоемов; срок службы фильтров ограничен из-за износа при работе и регенерации; со временем возрастает гидравлическое сопротивление и уменьшается производительность фильтров; тепловой режим в электрофильтрах ограничен по условиям взрывоопасности очищаемой смеси; при сжигании газов, содержащих фосфор, галогены, серу образуются продукты по токсичности во много раз превышающие исходную смесь; при термической нейтрализации возможно образование более вредного компонента, чем в исходном веществе, а также образование оксидов азота при избытке воздуха и высокой температуре пламени (до 1300 оС); присутствие железа, свинца, кремния и фосфора сокращает срок службы многих катализаторов или подавляет их активность. д. Рассеивание выбросов в атмосфере Для многих промышленных и бытовых объектов наряду с очисткой наиболее эффективной мерой является организованный выброс в воздушную среду ВВ. Этот метод иногда является единственно возможным (например, пока нет рентабельных методов очистки от сернистого ангидрида и окислов азота, образующихся при работе ТЭС). Загрязняющие выбросы отводятся на большую высоту и благодаря непрерывному турбулентному движению атмосферы ВВ уносятся и рассеиваются далеко от жилой застройки. Некоторые ВВ на большой высоте конденсируются, вступают в реакции с другими веществами, входят в естественные круговороты. 55 В зависимости от высоты выбросов источники могут быть затененными, которые располагаются в аэродинамической тени здания на высоте 2,5 НЗД. и незатененными. К ним относятся, например, высокие трубы, удаляющие загрязнения на высоту более 2,5 НЗД (НЗД – высота здания около трубы). По организации выброса источники подразделяются на точечные и линейные: точечные сосредоточены в одном месте и могут быть затененными и незатененными; линейные имеют большую протяженность в направлении, перпендикулярном ветру. Это обычно затененные аэрационные фонари, одиночные выбросы и окна, рассредоточенные вдоль фасада или крыши здания, шоссе и т.д. Рассмотрим организацию выбросов через наиболее распространенные на практике точечные (незатененные высокие трубы и затененные) и линейные источники – аэрационные фонари. По мере удаления от незатененной высокой трубы формируются 3 зоны загрязнения приземного слоя атмосферы: Дымовой факел НТ С 1 2 3 Рис. 4. Характерные зоны загрязнения зона переброса, характеризующаяся относительно небольшими концентрациями ВВ; 2. зона задымления с максимальным содержанием ВВ. В зависимости от метеорологических условий длина зоны L=10-49НТ. Наиболее опасна для человека и окружающей среды; 3. зона постепенного снижения уровня загрязнений Основное влияние на рассеивание оказывает высота трубы НТ, при расчете которой учитывается гигиеническое условие для предельно допустимого выброса СПДВ + СФ ПДКНМ. Минимальная высота НТ для рассеивания выбросов, имеющих температуру выше температуры среды, определяется по формуле: AMFmn , 3 H Т QT ПДК СФ где А— коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия подъема; М— масса ВВ, выбрасываемого в единицу 1. 56 времени; F— коэффициент, учитывающий скорость оседания частиц; m и n — коэффициенты, учитывающие условия выхода смеси; Q— расход смеси из трубы; Т— разность между температурами среды и смеси. Значительная часть ВВ поступает в атмосферу из низких затененных источников. Если для незатененных источников важно определить Нmin, то для затененных основным расчетным параметром является концентрация ВВ от затененных источников (труб, аэрационных фонарей и т.п.) в приземном слое Для затененных труб на здании высотой НЗД C MT 530M(Ek) D Г Н ЗД где — коэффициент скорости ветра; Е, k— коэффициенты, зависящие от геометрических параметров здания; D— диаметр горловины трубы; Г— вертикальная скорость струи на выходе. Для аэрационного фонаря CМФ 0,29km 2 0,14q H ЗД 3 2,9kQ 1 3 где q— количество теплоты в уходящем воздухе на 1 погонный метр фонаря; m— количество ВВ, выбрасываемых на 1 погонный метр. За источниками выбросов ВВ осуществляется постоянный мониторинг. В соответствии с ГОСТ 17.2.3.01-86 предусмотрены стационарный, маршрутный и передвижной посты наблюдения за состоянием атмосферы. Максимальное удаление от объекта составляет 20 км по направлению ветра от источника. В период неблагоприятных метеорологических условий наблюдения проводятся через каждые 3 ч. 4.3. Мероприятия по защите водного бассейна В настоящее время на промышленные и хозяйственно-бытовые нужды в мире потребляется более 5400 км3 воды в год, что составляет ~12% речного стока пресной воды (мировой сток — 45 тыс. км3/год, СНГ — 4 тыс. км3/год). Большая часть использованной речной воды возвращается в гидросферу в виде возвратных сточных вод. Отрицательным следствием водопотребления являются то, что даже при самой совершенной очистке все растворенные минеральные вещества и до 10% органических ВВ остаются в очищенных сточных водах. Это вода может быть пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой водой. На разбавление стоков расходуется уже около 20% ресурсов пресной воды. Проблема заключается также в наличии безвозвратных потерь, достигающих 10%. Например, безвозвратное водопотребление при орошении составляет ~60%. При сохранении темпов роста потребления воды на 1…2% в год и ежегодного прироста безвозвратного водозабора на 4…5%, а также с учетом роста населения и объемов хозяйственной деятельности к 2100 году человечество может исчерпать 57 все пресные воды. Уже сейчас потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира (793,5 млн. чел. не имеют доступ к безопасной питьевой воде). Мероприятия по защите водного бассейна связаны с: уменьшением или полным прекращением сброса сточных вод; рациональной организацией стоков и водозаборов; очисткой до необходимого уровня сбрасываемых сточных вод. а) Ограничение стока. По ГОСТ 17.1.1.01-77 система водопотребления должна быть с оборотом воды. При повторном использовании после очистки 9095% воды поступает в систему оборотного водообеспечения. Использование оборота воды позволяет снизить степень очистки до допустимой величины и уменьшить расходы на очистку. Наиболее радикальным является создание бессточных производств с использованием комплексной очистки и обезвреживания стоков. Практически в большинстве случаев используется ограничение стока. б) Очистка сточных вод. Обычно загрязнение происходит механическими (твердыми и жидкими), растворенными и органическими примесями. Соответственно этому подразделяются и способы очистки. Очистка от твердых частиц производится с помощью: процеживания на решетках и волокноуловителях частиц размером до 25 мм; отстаивания в песколовках и отстойниках частиц размером до 0,25 мм, которые оседают под действием силы тяжести или всплывают с воздушными пузырьками (аэрируемые песколовки); отделения примесей в поле действия центробежных сил с помощью гидроциклонов и центрифуг; фильтрования на зернистых и пористых материалах и т.д. Методы отличаются по производительности, степени очистки, размеру улавливаемых частиц, возможности регенерации и т.д. Очистка от жидких частиц маслопродуктов в зависимости от их состава и концентрации осуществляется в основном путем: отстаивания частиц при всплытии в воде и удаления маслосборным устройством. Отстойники используются также для осаждения твердых частиц; отделения маслопродуктов с помощью центробежной силы в гидроциклоне; очистки флотацией за счет интенсификации всплытия маслопродуктов воздушными пузырьками, к которым прилипают частицы масла; фильтрования за счет адсорбции частиц на поверхности фильтра и т.д. Очистка от растворимых примесей основана на использовании физикохимических процессов. Основными методами являются: экстракция — процесс распределения загрязняющего вещества в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. 58 Этот метод используется при высоких концентрациях ВВ, представляющих техническую ценность. В обрабатываемую воду вводится экстрагент, образующийся при этом экстракт выделяется, а затем производится восстановление экстрагента и повторное использование его в процессе очистки. Так, для очистки воды от фенола в качестве экстрагента используется бензол, а эффективность извлечения фенола достигает 80...95%. сорбция также используется для выделения ценных примесей. В качестве сорбентов используются природные пористые материалы— зола, торф, силикагели, алюмогели, активированные угли. Процесс сорбции обратим, поэтому примеси могут повторно использоваться в производстве. нейтрализация предназначена для очистки от кислот, щелочей, а также солей металлов. Для этого используется взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод, нейтрализация реагентами, фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, мел и др.). Этот процесс используется как для очистки, так и для предупреждения коррозии материалов водоотводящих систем и очистных сооружений. коагуляция — процесс разрушения коллоидных частиц с образованием из «осколков» крупных агрегатов (хлопьев), которые механически удаляются из стока. В качестве коагулянтов используются соли аммония, железа, магния. Эффективность очистки достигает 90...95%. Из-за образования большого объема хлопьевидного осадка (до 20% от объема воды) этот метод применяется для очистки незначительных стоков. Аналогичен процесс электрокоагуляции, когда разрушение частиц происходит за счет воздействия тока. ионообменные методы основаны на обмене между ионами растворенного вещества и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы (ионита). Эти методы позволяют также выделить из воды металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей. озонирование — применяется для очистки от тяжелых металлов, цианидов, сульфидов за счет окисления их озоном и перевода в нетоксичные компоненты. Очистка от органических примесей осуществляется биологическими методами, которые реализуются в естественных и искусственных сооружениях: естественные методы включают почвенные методы очистки в фильтрующих колодцах, траншеях, полях и в биологических прудах. Вода фильтруется слоем почвы. Накопленная микробиологическая пленка с органическими примесями окисляется, образуя минеральные соединения. искусственные сооружения отличаются от естественных принудительной подачей компонентов для интенсификации биологической очистки. Для этого используются биологические фильтры с принудительной подачей воздуха и наличием в качестве фильтровальных материалов шлака, щебня, керамзита, пластмасс и т.п., аэротенки, в которых фильтром является активный ил, а 59 окисление осуществляется сжатым воздухом, окситенки, отличающиеся от аэротенков подачей газообразного кислорода. 4.4. Мероприятия по защите почв Защита почв представляет собой комплекс разносторонних мероприятий, назначение которых следует из видов антропогенного воздействия. К ним в основном относятся: эрозия (ветровая и водная); вторичное засоление и заболачивание; опустынивание; загрязнение и др. Более половины общей площади сельскохозяйственных угодий РФ подвержено этим процессам. Площадь нарушенных земель, утративших свою хозяйственную ценность или оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, составляет более 1 млн. га. Эрозия представляет собой разрушение и унос верхнего плодородного слоя грунта и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Это естественный процесс, который усугубляется антропогенными факторами, подразделяется на промышленную (техническую), ирригационную, пастбищную и т.д. Эрозия нарушает почвенные процессы, оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова и во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др. Наиболее распространенной в РФ является водная эрозия – смыв плодородных слоев с наклонных поверхностей (от 1). Ей подвержены 31% сельскохозяйственных угодий. Ежегодно речной водой смывается 24×10 9 т земли. Только на Кубани потери составляют около 7 млн. т земли, поэтому на равнине сооружаются заградительные валы высотой до 5 м. К настоящему времени их общая длина составляет около 900 км. Существенной частью водной эрозии является ирригационная, возникающая вследствие нарушения правил полива. Ветровая эрозия особенно опасна для иссушенных почв. В РФ она затрагивает около 34% территории страны. В результате ветровой эрозии ежегодно до 5×108 т пыли попадает в атмосферу. Только общая масса пыли в зоне Арала достигает 9×107 т в год. Пыльные бури безвозвратно уносят верхний слой почвы. В наиболее катастрофичных условиях они способны развеять до 500 т/га. Так, в 1928 г. пострадало около 400 тыс. км2 земель от Дона до Днепра. При скорости ветра около 10 м/с был разрушен слой почвы до 12 см. Шлейфы пыли переносятся на сотни километров и негативно влияют на атмосферный воздух, водоемы, пыль с химическими компонентами удобрений ухудшает здоровье человека. 60 Засоление почв – это избыточное накопления в почве более 0,25% от ее массы солей, вредных для растений, которые снижают качество и количество урожая. Как правило, это происходит в условиях орошаемого земледелия. По данным ООН засоление является глобальной проблемой человечества: засоленные почвы занимают в мире около 25% всей поверхности суши. Различают первичное или природное засоление и вторичное, вследствие деятельности человека. Естественное (капиллярное) засоление – это процесс накопления соли в поверхностном слое почвы, происходящий при восходящем движении влаги из близко залегающих грунтовых вод. На этот процесс влияют климат (сухой, влажный), рельеф, свойства почвы (дренированность), глубина залегания грунтовых вод и их засоленность и т.д. Вторичное засоление в первую очередь связано с неправильным режимом орошения и возникает или из-за избыточных поливов, которые повышают уровень соленых грунтовых вод, или использовании для полива сильно минерализованной водой. Площадь засоленных почв в РФ достигает 40 млн. га или 25%. Также на вторичное засоление влияет несоблюдение агротехнических мероприятий и правил водопользования на почвах, склонных к засолению. Помимо этого, источниками засоления являются горнодобывающие и угольные предприятия. Их работа сопровождается значительными притоками воды в горные выработки, загрязнению водоносных горизонтов минеральными солями, что приводит к нарушению их гидрологического режима и ухудшению качества подземных вод. При добыче 1 т угля образуется около 3т очень минерализованной воды, которая затем откачивается на поверхность и повышает уровень подземных вод на 2…4 м. Эрозия и засоление почв являются весомыми факторами, влияющими на процесс опустынивания. Его усугубляют климатические изменения, дефицит водных ресурсов, вырубка деревьев, активизирующая водную и ветровую эрозию, нарушение системы дренажа, выпас скота, биологическая гибель почвы, когда изза токсического заражения исчезает флора и т.д. Опустынивание земель в разной степени наблюдается на территории РФ площадью более 100 млн. га. Охрана почв заключается в защите их от эрозии (водной и ветровой); засоления и заболачивания; загрязнения промышленными и коммунальными отходами; предотвращении сокращения земель сельскохозяйственного назначения. Для защиты почвы от эрозии (водной и ветровой) используются: укрепление почвенного покрова; организация рациональных севооборотов; пылезащитные насаждения (ветроломы); водозадержание и водопоглощение на полях; оптимизация расположения полей и дорог; гидротехнические сооружения (дамбы, канавы, валы); террасирование склонов и т.д. При уклоне до 2поверхностный сток существенно снижается посевом растений полосами, поперечными стоку или высаживанием их по контуру участка. 61 Основные мероприятия против засоления связаны с повышением эффективности использования воды и снижением потерь. Должны быть исключены примитивные методы поливов, дождевание и др. Более перспективным является использование прогрессивных технологий капельного (локального) увлажнение, подземное орошение через перфорированные трубы и др. Для подачи поливной воды используются водонепроницаемые оросительные каналы (облицованные или в закрытых трубопроводах). От засоления и заболачивания также используется мелиоративные мероприятия, например, дренаж почвы, рекультивация нарушенного почвенного покрова и т.д. Общая площадь загрязненных земель, находящихся в обороте в РФ, составляет около 75 млн. га. Загрязненные нефтяными, химическими и др. отходами земли теряют природную ценность. Объекты горнодобывающих отраслей (карьеры, терриконы, отвалы), крупные строительные, промышленные и др. объекты меняют природные ландшафты, отрицательно влияют на окружающую природную среду и человека. Комплекс мероприятий по защите от загрязнений почвы называется санитарной охраной почвы. Восстановление почв и нарушенных территорий обеспечивается рекультивацией. Рекультивация осуществляется последовательно, по этапам. Предварительный этап рекультивации (технический) связан с планировкой поверхности, формированием искусственного ландшафта с помощью засыпки карьеров и выработанных подземных пространств, устройства водоемов в глубоких карьерах, разборки терриконов и т.п. Далее укладывается плодородный слой почвы и проводится биологическая рекультивация. Создается растительный покров, восстанавливается продуктивность нарушенных земель; формируется зеленый ландшафт; создаются условия для обитания животных, растений, микроорганизмов и т.д. Актуальной и требующей скорейшего решения проблемой в РФ является загрязнение почв твердыми коммунальными отходами ТКО15. В результате прошлой хозяйственной и иной деятельности накоплено свыше 30 млрд. т. отходов. Значительная их часть исключена из хозяйственного оборота. За год в стране образуется около 4 млрд. т. отходов производства и потребления, из них 55…60 млн. т. всего или 400 кг ТКО на каждого жителя. Только 7…9% ТКО поступает на переработку, остальное вывозится на полигоны и несанкционированные свалки. Из-за этого сокращается площадь продуктивных сельскохозяйственных угодий — около 15 тыс. только санкционированных объектов размещения ТБО занимают территорию общей площадью примерно 4 млн. га. и являются источником потенциальной угрозы жизни и здоровью 17 млн. чел. Ежегодно эта территория увеличивается на 300…400 тыс. га. 15 Федеральным законом № 458-ФЗ (2014 г.) вводится понятие твердые коммунальные отходы» вместо ранее используемого понятия «бытовые отходы» 62 Очевидно, что решение этой проблемы связано с повышением уровня переработки ТКО. С этой целью в настоящее время начинается создание отрасли промышленности по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов производства и потребления16, позволяющей минимизировать количество захораниваемых отходов, максимально обеспечив при этом: ресурсосбережение; повторное вовлечение в хозяйственный оборот утилизируемых компонентов отходов в качестве сырья, материалов, изделий; превращение отходов во вторичное сырье для изготовления новой продукции и получения энергии. Процесс утилизации ТКО содержит три основные составляющие: 1. сортировку и вторичную переработку отходов (рециклинг); 2. сжигание (термическая переработка); 3. захоронение (депонирование). Структура составляющих утилизации ТКО в разных странах мира показывает, что решение проблемы уменьшения объемов отходов связано с увеличением доли переработки и сжигания. Рециклинг. – повторное использование или возвращение в хозяйственный оборот полезных отходов. Подразделяется на механический, химический и термический. 16 Стратегия развития промышленности по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов производства и потребления на период до 2030 года 63 Предварительным этапом переработки ТКО является их сортировка. В РФ этот процесс трудоемкий и малоэффективный из-за отсутствия организованной системы раздельного сбора ТКО. Например, в Москве не более 8% жителей имеют доступ к инфраструктуре раздельного сбора мусора. Традиционно многоквартирные дома, где живет более 70% населения, оборудованы мусоропроводами, которые препятствуют переходу на раздельный сбор мусора. Несовершенство законодательства приводит к тому, что даже разделенный мусор вывозится оператором в одном контейнере. Ранее до 2018 г. для установки баков для разделения мусора требовалась отдельная лицензия. Другая причина отсутствия сортировки – высокая стоимость переработки в сравнении с низкой стоимостью захоронения. В ЕС захоронение 1 т. ТКО обходится в 1000 евро, в РФ – всего в 15. Поэтому доля вторично переработанных ТКО составила в 2016 г. только 8,9%. По этим и другим причинам основная сортировка смешанных ТКО осуществляется на мусоросортировочных и мусороперерабатывающих заводах. Первоначально смешанные отходы поступают на конвейер, где, как правило, вручную отделяется мусор, который может нарушить работу оборудования (камни, металлические, керамические и др. фрагменты), и разделяют на разные г руппы (стекло, текстиль, металл, пластмассу, бумага и картон). Механический рециклинг является первым этапом получения вторичного сырья и включает все процессы, связанные с очисткой, измельчением и прессованием отходов. На этапе механического рециклинга ТКО промывают, дробят и после прессования отправляются на переработку: из пластиковых бутылок получают вторсырье для изготовления волокна (ПЭТ – гранулы), стекло используется в производстве керамической сантехники, кирпичей, плитки, абразивов и др., бумага используется либо по первоначальному назначению, либодругих целей (например, получения компоста) и т.д. для Ручная сортировка малоэффективна на предприятиях с большими объемами переработки. В этих условиях перспективным является использование комбинации ручного труда и автоматизации и сортировки. Такая линия включает систему конвейеров с сепараторами различного типа (барабанными, дисковыми, воздушными, оптическими, магнитными и т.д.), сортировочными платформами идругим оборудованием для отделения как мелкой, балластной фракции ТКО, так и большинства видов вторичных материалов. Например, автоматическая сортировочная линия с оптическим сканированием объектов включает в свой состав комплекс высокотехнологичного оборудования, которое обеспечивает спектральный анализ излучения, отраженного от поверхности материала. Сенсоры оптического определения полезных фракций ТКО используются при помощи облучения потока отходов волной определенной длины и последующего спектрального анализа. В данной технологии существует огромное количество вариантов, которые подбираются под индивидуальную морфологию отходов, что 64 позволяет отбирать большое количество фракций не только по материалу, но и по цвету, влажности, плотности, степени загрязнения, химическому составу и т.д. Комплекс автоматической сортировки предполагает только контроль персонала за работой оборудования. В зависимости от состава оборудования мусороперерабатывающий комплекс позволяет переработать до 90% мусора. Полученное вторичное сырье путем химического и термического рециклинга преобразуется в полезный продукт. Химический рециклинг заключается в том, что однородные виды сырья обрабатываются химическими реагентами. В результате получается готовый продукт, который используется для производства лакокрасочных материалов, композитов, обмоток для кабелей, дорожных покрытий, добавок в цемент и наполнителей для объемных пластиков и т.д. Термический рециклинг осуществляется с помощью пиролиза — процесса бескислородного сжигания в инертной атмосфере. При помощи пиролиза можно получить вторичное альтернативное углеводородное сырье и топливо. В процессе пиролиза выделяется большое количество энергии – больше, чем при сжигании мазута или газолина. Достоинством процесса является выделение незначительного количества токсичных газов, которые легко нейтрализуются. Одной из форм механического рециклинга является переработка отходов и сноса зданий. Как правило, он предполагает переработку строительства бетона, железобетона и кирпича, т.к. эти материалы в наибольшем количестве составляют строительные отходы, из бетонных отходов получаются щебень ипесок, которые затем используются для реставрации дорог, для производства нового бетона или при рекультивации (засыпки оврагов, болот и т.д.). Старый асфальт, щепа древесины, стальная арматура – все эти материалы, после переработки также могут быть использованы в строительстве, при материалов и т.д. производстве новых Мусоросжигание можно разделить на две отдельных процесса: с получением энергии (тепловой или электрической) или без нее. Мусоросжигание значительно уменьшает объемы ТКО, поэтому пока ему нет альтернативы. Даже с учетом дополнительных расходов на дымоулавливание и нейтрализацию выбросов, в мировой практике сжигание имеет большой удельный вес – во многих развитых странах продолжают сжигать отходы (в основном для получения энергии). К их числу относятся Япония (78%), Нидерланды (65%), Германия (61%), Швейцария (50%) и т.д. Вместе с тем из-за опасности загрязнения атмосферы; высокого выхода золы и шлаков (около 30% по массе) наблюдается тенденция на сокращение сжигания. Из-за различия морфологического состава ТКО, качества предварительной подготовки и др. в российских условиях сжигание не дает таких результатов как, например, в Швейцарии. Особенно это относится к отходам, уже накопленным на 65 полигонах за предыдущие годы. Для того чтобы уменьшить вредные выбросы, отходы должны быть хорошо очищены. Сжигание смешанных отходов является недопустимым, т.к. сопровождается выделением диоксинов, вызывающих рак и бесплодие, а некачественно разделенного – чрезвычайно опасным. Мусоросжигательный завод Шпиттелау, Вена. Для увеличения доли рециклинга и сжигания по программе «Чистая страна» к 2022 г. будут построены пять заводов по переработке отходов в энергию (четыре в Московской области и один в Татарстане). Это позволит к 2023 г. сократить объем ТКО в МО на 30%, а в Казани — до «нулевого захоронения». Увеличится количество производственно-технических комплексов по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов с шести до 226 единиц. Количество мусоросортировочных комплексов ТКО вырастет с 60 в 2016 г до 310 в 2030 г. К 2025 г. доля вторично переработанных ТКО должна составить 50%, а к 2030 г. — до 80%. Захоронение Важным условием эффективной утилизации является организация современных полигонов ТКО, предназначенных для изоляции и обезвреживания промышленных отходов. Основное обязательство полигона – это гарантирование санитарно-эпидемиологической безопасности населения. При выборе участка для строительства полигона учитываются климатогеографические и почвенные особенности, геологические и гидрологические условия местности. На территории зон санитарной охраны водоисточников, а также зон курортов и местах массового отдыха населения создавать сооружения для утилизации мусора запрещено. 66 Укладка в основании полигона ТКО геомембраны На полигоне недопустимо сжигание отходов. Технологические процессы вовремя эксплуатация полигона должны предусматривать предотвращение загрязнения грунтовых и поверхностных вод, атмосферного воздуха, почв, превышения уровня шума и т.д. В процессе эксплуатации полигона проводится санитарный и производственный контроль. Для повышения эффективности полигонов в последнее время внедряется технология глубокого прессования ТКО после сортировки отходов, которая может стать основой построения экологически безопасной и высокодоходной системы утилизации ТКО. Отходы прессуются в кипы, укладываются на автопоезд и транспортируются на полигон. На полигоне кипы укладываются в пласты высотой примерно в 5,0 м (5 тюков) и каждый последующий пласт покрывается небольшим слоем земли. 67 68 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Содержание понятия «загрязнение среды обитания». 2. Какие характеристики влияют на параметры СЗЗ, и какие параметры СЗЗ нормируются? 3. Содержание и цель архитектурно-планировочных мероприятий. 4. Содержание и цель технологических мероприятий. 5. Виды очистки воздуха от твердых частиц. 6. Специфика очистки воздуха от газо-и парообразных примесей 7. Классификация источников загрязнения в атмосферу 8. Что рассчитывается для затененных и незатененных источников? 9. Методы очистки воды от растворимых примесей. 10. Методы очистки воды от органических примесей. 69 V. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ Создание рациональных условий труда – важная задача, решение которой необходимо для защиты здоровье работающих, повышения безопасности и производительности труда. Для большого числа помещений качество производственной среды зависит от микроклиматических и акустических условий, условий освещения, а безопасность – от качества защиты от поражения электрическим током. 5.1. Обеспечение требуемого микроклимата а. Микроклимат помещений и теплообмен человека со средой Микроклимат помещений — это климат внутренней среды данных помещений, который определяется совместно действующими на организм человека температурой tВ,С, относительной влажностью В,% и скоростью движения воздуха В, м/с, а также температурой окружающих поверхностей tп,С (ГОСТ 12.1.005-88). Микроклимат определяет характер и интенсивность теплового взаимодействия человека со средой, его физическое и психологическое состояние. Жизнедеятельность организма связана с постоянным выделением тепла QЧ. В зависимости от степени физического напряжения в организме выделяется от 85 (в состоянии покоя) до 500 Дж/с (при тяжелой работе). Тепловыделение организма QЧ зависит от тяжести физической работы. По общим энергозатратам работы подразделяются на 3 категории: легкие физические (кат.I, энергозатраты составляют до 172 Дж/с); средней тяжести (кат.II, 172...293 Дж/с); тяжелые физические (кат.III, более 293 Дж/с). Для поддержания температуры организма и физиологических процессов на нормальном уровне (tВН=36,5С) необходим постоянный тепловой баланс между организмом и окружающей средой, когда QЧ соответствует интенсивности теплоотдачи из организма QЧ=QТО. При нарушении этого баланса происходит либо перегрев, либо переохлаждение организма и, как следствие, потеря трудоспособности, сознания и тепловая смерть. Выполнение, например, работ средней тяжести (ходьба) при полной теплоизоляции приводит к повышению температуры внутренних органов через 1 час на 5С. Даже в состоянии покоя эта температура повышается на 1,2С. В некотором диапазоне колебания температуры безвредны из-за компенсаторных защитных реакций системы терморегуляции. Этот диапазон зарегистрирован от 25 до 43С. Тепловое взаимодействие человека со средой осуществляется в процессе сложного тепломассообмена, т.е., во-первых, за счет составляющих теплообмена: конвекции из-за омывания тела воздухом qК; теплопроводности через одежду qТ; 70 излучения с поверхности открытых частей тела и одежды qИ во-вторых, за счет составляющих массообмена: испарения влаги с поверхности кожи и в выдыхаемом воздухе qП; нагрева вдыхаемого воздуха qД. КОНВЕКЦИЯ qK=f(tB,B) ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ qT=f(tB) ИЗЛУЧЕНИЕ qИ=f(tП) ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА QЧ ИСПАРЕНИЕ ВЛАГИ qП=f(В,В) НАГРЕВ ВОЗДУХА qД=f(tВ) Количество теплоты, отдаваемой организмом различными путями QЧ, зависит от величины того или иного параметра микроклимата и условий теплообмена. Так, величина qК тем больше, чем ниже температура среды tВ и выше скорость В. При повышении tВ до температуры кожных покровов (зимой 27,5С, летом 31С) теплоотдача прекращается. Дальнейшее ее увеличение приводит к нагреву тела. Величина qТ зависит от площади и теплопроводности одежды и температуры окружающей среды. Уменьшение коэффициента теплопроводности ткани, увеличение ее толщины и площади, а также повышение температуры среды ведет к снижению теплоотдачи. Излучение организмом теплоты происходит в направлении окружающих поверхностей, имеющих более низкую температуру, чем поверхности открытых участков кожи и одежды. Величина qИ зависит от излучающих свойств, температуры, площадей поверхностей теплообмена и их взаиморасположения. В зависимости от физической нагрузки и параметров среды с поверхности кожи и легких выделяется разное количество влаги. В комфортных условиях в состоянии покоя 40 г/час, при tВ=30С 120 г/час. Повышение нагрузки до тяжелой увеличивает влагоотделение до 570 г/час. При испарении 1 л воды из организма выводится 2257 КДж тепловой энергии. Кроме того, величина qП зависит от скорости В и влажности воздуха В. Величина qД меняется в зависимости от физической нагрузки, влияющей на легочную вентиляцию (т.е. объем вдыхаемого в единицу времени воздуха), и разности температур между вдыхаемым и выдыхаемым воздухом. б. Влияние параметров микроклимата на человека Переносимость человеком температуры и его теплоощущения зависят от взаимного воздействия на организм температуры, влажности и скорости воздуха. Чем больше В, тем меньше интенсивность испарения влаги с поверхности кожи и легких и тем быстрее при повышенной температуре среды и (или) тепловыделении 71 организма QЧ наступает перегрев. Особенно неблагоприятна среда c tВ30C, т.к. при этом почти вся теплоотдача из организма регулируется влагоотделением. Недостаточная влажность из-за интенсификации испарения приводит к охлаждению организма, пересыханию и растрескиванию слизистой, что способствует загрязнению болезнетворными микроорганизмами. Помимо этого, пониженная влажность влияет на водно-солевой обмен. Допустимо снижение массы тела на 2...3% из-за испарения влаги. Обезвоживание на 6% ведет к нарушению умственной деятельности, снижению остроты зрения, а на 15...20% — к смертельному исходу. Потеря солей лишает кровь способность удерживать воду и ведет к нарушению работы сердечно-сосудистой системы. При дефиците воды уменьшается содержание углеводов и жиров в организме, разрушаются белки. Ощущаемая повышенная температура смягчается увеличением скорости воздуха или снижением влажности и наоборот. Эти примеры показывают, что для оценки теплового ощущения надо учитывать сочетание параметров микроклимата. в. Гигиеническое нормирование параметров воздушной среды В соответствии с СанПиН 2.2.4.3359-16 параметры микроклимата должны обеспечивать и поддерживать оптимальный или допустимый тепловой баланс человека с окружающей средой при всех возможных видах деятельности, условиях теплообмена и характере тепловыделений в помещении. Нормы устанавливаются для всех регулируемых параметров микроклимата и чистоты воздуха, действующих на человека в течении 8-ми часовой смены. При этом учитываются: период года — теплый, со среднесуточной температурой наружного воздуха tВ˃10С или холодный c tВ≤10C; категория тяжести работ. При нормировании отдельно устанавливаются оптимальные и допустимые параметры микроклимата, которые обеспечивают комфортное или нормальное функционирование организма, в первом случае без напряжения системы терморегуляции, а во втором — при ее участии, но без дискомфортных ощущений, ухудшения самочувствия и снижения работоспособности. Для примера в таблице приведены оптимальные нормы микроклимата для теплого периода года. Категория работ по уровням энергозатрат, Вт Iа (до 139) Iб (140-174) IIа (175-232) IIб (233-290) III (более 290) Температура воздуха, C 22-24 21-23 19-21 17-19 16-18 Температура поверхностей, C 21-25 20-24 18-22 16-20 15-19 Относительная влажность воздуха, % 60-40 60-40 60-40 60-40 60-40 Скорость движения воздуха, м/с 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 72 В реальных производственных условиях температура может отличаться от нормируемых значений и в этих случаях от возможного перегревания или охлаждения работающих используется защита временем. При этом учитывается характер теплового режима, когда температура может быть неизменной или меняться в течении рабочей смены. Например, работник может находиться в разных зонах своего рабочего места при разных значениях температуры воздуха или в одной зоне, но при меняющейся температуре. В связи с этим введено понятие среднесменной температуры воздуха Тв, которая для 8-ми часовой смены определяется как Тв=∑tвi τi/8 , где tвi – температура воздуха в i-ой зоне; τi – время работы в i-ой зоне. Время пребывания на рабочих местах (непрерывно или суммарно за рабочую смену) ограничивается, а среднесменная температура воздуха не должна выходить за нормируемые величины температуры для соответствующих категорий работ. Для оценки сочетанного воздействия температуры воздуха, скорости его движения, влажности и теплового облучения (вне зависимости от периода года) используется интегральный показатель — тепловая нагрузка среды (ТНС-индекс). Особенно актуально это в случаях, когда скорость движения воздуха не превышает 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения — 1200 Вт/м2. ТНС-индекс определяется на основе величин температуры смоченного термометра аспирационного психрометра и температуры внутри зачерненного шара. Температура смоченного термометра tвл отражает влияние влажности и скорости движения воздуха, а температура внутри зачерненного шара tш — температуры воздуха и температуры поверхностей. ТНС-индекс рассчитывается по уравнению: ТНС = 0,7 tвл + 0,3 tш При отклонении параметров микроклимата от гигиенических нормативов он может быть нагревающим или охлаждающим. Нагревающий микроклимат — сочетание параметров микроклимата, при котором нарушается теплообмен человека с окружающей средой и происходит накопление тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (>0,87 кДж/кг) и/или увеличение доли потерь тепла испарением пота (>30%) в общей структуре теплового баланса, появляются общие или локальные дискомфортные теплоощущения (слегка тепло, тепло, жарко). Охлаждающий микроклимат — сочетание параметров микроклимата, при котором изменение теплообмена организма приводит к образованию общего или локального дефицита тепла в организме (0,87 кДж/кг) в результате снижения температуры «ядра» и/или «оболочки» тела (температура «ядра» и «оболочки» 73 тела — соответственно температура глубоких и поверхностных слоев тканей организма) Помимо регулирования микроклимата для нормализации воздушной среды необходимо обеспечение чистоты воздуха в рабочей зоне. Гигиеническим законодательством установлены несколько видов ПДК, различающиеся по продолжительности действия на организм и по контролю за их соблюдением. На практике главным образом используются: предельно допустимая концентрация ВВ в воздухе рабочей зоны (ПДКРЗ) — это концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных) работе по 8 часов или другой продолжительности рабочего дня, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Среднесменная предельно допустимая концентрация (ПДКСС) — предельная концентрация, усредненная за 8-часовую рабочую смену. Максимальная предельно допустимая концентрация (ПДКМ) — максимальная концентрация, возникающая при ведении технологического процесса. г. Мероприятия по нормализации воздушной среды в помещениях К основным мероприятиям относятся: исключение образования вредных веществ, избыточного тепла и влаги и (или) попадания их в объем помещения; удаление людей из зоны выделения вредных веществ; организация вентиляции помещения. Вентиляция— это организованный обмен воздуха между объемом помещения и наружной средой. Задачей вентиляции является обеспечение нормируемых параметров микроклимата и чистоты воздуха. По способу перемещения воздуха вентиляция разделяется на естественную, механическую и смешанную. Естественная вентиляция осуществляется с помощью аэрации и дефлекторов. Аэрация обеспечивается ветровым и (или) тепловым напором. Чистый воздух подается извне в рабочие зоны. В теплый период года для этого открываются нижние проемы, а в холодный — верхние. При наличии ветра на подветренной стороне здания возникает зона разряжения, в которую из помещения через проемы удаляется загрязненный воздух. Удаление происходит через верхние проемы, т.к. нагреваясь в рабочей зоне теплый загрязненный воздух поднимается вверх. 74 Аэрационный фонарь Интенсивность воздухообмена зависит от периода года, наличия или отсутствия ветра. Для примера на рисунке показана схема организации аэрации для теплого периода года при наличии ветра. теплый период Ветер н 1 уровень проема п 2 3 1 2 3 =0 н + + холодный период 0 п + + н + =0 п + + н + + - 0 п + + - н + - п + + - При расчете аэрации определяется площадь проемов. Расчет проводится раздельно для теплого и холодного периода. Максимальные размеры принимаются для теплого периода, как самого неблагоприятного для аэрации. Достоинство аэрации в том, что большие объемы воздуха перемещаются без затрат энергии. В горячих цехах она является основным способом защиты от избытков теплоты. Недостатки аэрации: малая эффективность в теплый период года и при безветрии; отсутствие обработки подаваемого и удаляемого воздуха. Дефлекторы — это специальные насадки различного типа, которые устанавливают на вытяжные воздуховоды. Принцип работы состоит в организации зоны разряжения, куда будет выходить воздух из помещения. 75 В простейшем дефлекторе поток воздуха омывает цилиндрический кожух, из-за чего внутри него появляется небольшое разрежение. На рис: 3 1 — вытяжной воздуховод 2 — диффузор 3 — кожух 4 — защитный колпак Другим способом для 1 создания зоны разряжения является ускорение ветрового потока, проходящего между двумя конусными «тарелками» дефлектора. Ветер 4 Дефлекторы применяются для удаления загрязненного воздуха из помещений сравнительно небольших объемов. Механическая вентиляция по организации воздухообмена подразделяется на общую и местную. Общая вентиляция выполняется в виде приточной, вытяжной и приточновытяжной для вентиляции всего помещения. Все эти виды представлены на схеме наиболее э ей. 2 1 3 4 а) 11 в) 6 9 10 8 5 7 б) а) Приточная часть (вентиляция): 1 — приточная шахта; 2 — фильтр для очистки от пыли; 3 — калорифер; 4 — приточный вентилятор; 5 — приточные насадки. б) Вытяжная часть (вентиляция): 6 — вытяжные насадки; 7 — вытяжной вентилятор; 8 — устройство для очистки воздуха; 9 — вытяжная шахта. в) Рециркуляционная часть: 10 — рециркуляционный воздуховод; 11 — воздушные клапаны. 76 При рециркуляции часть воздуха, удаляемого из помещения, после соответствующей обработки снова подается в помещение. Рециркуляция используется в помещениях без выделения ВВ или при выделении ВВ 4 класса опасности, если их концентрация в подаваемом воздухе не превышает 0,3 ПДК. К таким в основном относятся помещения ВЦ, компьютерные классы и т.п. Во всех остальных случаях используется или приточная (поз. 1-5), или вытяжная (поз. 6-9), или приточно-вытяжная вентиляция (без рециркуляции). Местная вентиляция предназначена для удаления ВВ или тепла непосредственно из зоны их выделения, что предотвращает распространение по всему объему помещения. Подразделяется на 3 вида: укрытия, изолирующие зону выделения ВВ от остального пространства рабочей зоны. К ним относятся отсосы, внутри которых находится источник. Это вытяжные шкафы и камеры, фасонные укрытия и витрины; устройства открытого типа, которые находятся за пределами зоны действия источника. Это зонты, панели, бортовые отсосы; устройства, использующие сдув ВВ в зону действия отсоса (активированный отсос) Все эти устройства относятся к вытяжным. В отдельных случаях используется местная приточная вентиляция это воздушные и тепловые души и завесы. Организация вентиляции основана на определении воздухообмена (расхода воздуха), обеспечивающего нормируемые параметры среды. 1. Для устройств местной вытяжной вентиляции определяется расход воздуха, удаляемого из рабочих зон LМ, м3/ч. Наиболее просто оценить LМ для укрытий. При работе вентилятора внутри укрытия создается разряжение, из-за чего ВВ не могут попасть в воздух рабочей зоны. LМ=3600 F, м3/ч , где F — площадь рабочего проема, м 2; — скорость воздуха в проеме, рекомендуемая в зависимости от класса опасности ВВ и типа укрытия. Для устройств открытого типа LМ определяют, исходя из условия организации течения ВВ так, чтобы в зоне дыхания его концентрация не превышала ПДК. Соответствующие методики и расчетные формулы приведены в справочниках. 2. Для общеобменной вентиляции определяется расход чистого приточного воздуха LПР, исходя из разбавления воздуха рабочей зоны до установленных нормами величин параметров микроклимата или ПДК ВВ. Рассмотрим случай, когда в рабочей зоне выделяется один из влияющих на чистоту воздуха или микроклимат компонентов, например, ВВ. Интенсивность выделения составляет G, мг/ч. Общее решение дает схема общеобменной вентиляции, дополненной местной При равномерном распределении ВВ по объему величина LПР определится из балансовых уравнений: 77 расхода воздуха — LПР=LВ+LМ; расхода ВВ — LПРСПР+G=LВСВ+LМСРЗ, где LВ — расход воздуха, удаляемого общеобменной вентиляцией; СПР, СВ, СРЗ — концентрация ВВ, соответственно, в приточном, вытяжном и воздухе рабочей зоны. При этом СРЗПДК. В предельном случае в расчетах принимается СРЗ=ПДК. Совместное решение этих уравнений относительно LПР дает расчетную СВ LМ CПР LПР G СРЗ Lпр LМ LВ G LМ (с рз –спр ) в пр При отсутствии местной (LМ=0) и наличии только общеобменной вентиляции, например в машинном зале ВЦ, получим G Lпр в пр Аналогично решается эта задача при выделении избыточного тепла и влаги и влиянии их на параметры микроклимата. Вместо G подставляются или избытки явного тепла Q, или влаги W, соответственно, вместо С — температуры t,C или удельное влагосодержание d, г/кг. Для ориентировочных расчетов, когда неизвестны вид и количество выделяющихся ВВ, величину LПР определяют по кратности воздухообмена n, которая показывает сколько раз в течение часа меняется воздух в помещении LПР=Vn, м3/ч, где V — объем помещения, м3. Полный расчет вентиляционной системы дополняется определением напора вентилятора PV. Напор вентилятора должен преодолеть общее сопротивление вентиляционной системы Р Р=РТ +РМ , где РТР — потери на трение воздуха о стенки воздуховодов; РМ — местные сопротивления, возникающие при деформации воздушного потока при его сужении, расширении, поворотах и т.д. Величины РТР и РМ являются функциями скоростного напора 2/2 и соответствующих коэффициентов трения и местных сопротивлений. Данные по коэффициентам приводятся в справочной литературе. 5.2. Организация рационального освещения Зрение обеспечивает около 80% информации об окружающей среде. По статистике из-за плохого освещения происходит примерно 5% несчастных случаев на производстве, еще в 20% оно является косвенной причиной травматизма. 78 Глаз воспринимает электромагнитные волны, переизлучаемые предметами, и преобразует это раздражение в зрительные образы. Та часть электромагнитного излучения, которая вызывает зрительное ощущение, называется светом. Это излучение с длиной волны от 380 до 760 нанометров (1нм=10 -9 м). Качество зрительного ощущения зависит от условий освещения. 1. Показатели и виды освещения Световой поток Ф — поток лучистой энергии, воспринимаемый человеком как свет. Измеряется в люменах (лм); Сила света I — пространственная плотность светового потока, определяемая как отношение светового потока dФ, исходящего от источника, к величине телесного угла d17, в котором он излучается I=dФ/d Единица измерения кандела (кд); Освещенность Е — поверхностная плотность светового потока, определяемая как отношение светового потока dФ, падающего на элемент поверхности dS, к площади этого элемента Е=dФ/dS Единица измерения люкс (лк); Яркость L — поверхностная плотность силы света в данном направлении L=dI/(dSCos), где — угол, характеризующий направление света. Единица яркости — кандела на кв. метр (кд/м2). Яркость L=30 тыс. кд/м2 является слепящей (яркость 40 кд/м2 имеет лист белой бумаги, освещенный лампой мощностью 60 Вт); Контраст К — различие в яркости или цвете предметов; Коэффициент отражения — характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток =ФОТР/ФПАД , где ФОТР, ФПАД — соответственно отраженный и падающий световой поток. Производственное освещение бывает естественным, искусственным и совмещенным. а) Естественное освещение обусловлено прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода. По устройству делится на три вида: боковое (одностороннее и двухстороннее) через световые проемы в стенах; верхнее через аэрационные и световые фонари в кровле; 17 Телесный угол – часть пространства, ограниченная некоторой конической поверхностью (частными случаями Т.У. являются трехгранные и многогранные углы). Т.У. измеряется отношением площади S той части сферы с центром в вершине конической поверхности, которая вырезается этим Т.У., к квадрату радиуса сферы. Единицей измерения Т.У. является стерадиан. Полная сфера образует Т.У. равный 4π стерадиан. 79 комбинированное (боковое и верхнее). б) Искусственное освещение создается искусственными источниками света. По назначению делится на: рабочее освещение, в обязательном порядке устраиваемое во всех помещениях, предназначенных для работы, прохода людей, движения транспорта; аварийное, устраиваемое для продолжения работ при внезапном отключении рабочего освещения, составляет до 5% от рабочего, но не менее 2 лк внутри помещений; эвакуационное, устраиваемое на путях эвакуации при аварийном отключении рабочего освещения; Кроме того, существуют специальные виды освещения, например, охранное и дежурное. Искусственное освещение по устройству бывает общим и комбинированным: при общем освещении светильники размещены равномерно (равномерное освещение) или в местах расположения оборудования (локализованное освещение); при комбинированном освещении к общему добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах. в) Совмещенное освещение представляет собой дополнение естественного освещения искусственным при недостаточном по нормам естественном освещении. Искусственные источники света по принципу получения светового потока условно можно разделить на несколько групп: 1. Накаливания, в которых свет излучается проводником, накаленным до температуры свечения, протекающим через него электрическим током. Для нагрева используется тугоплавкий вольфрам с наивысшей среди металлов температурой плавления (3683 K). К таким источникам относятся, например, лампы накаливания общего назначения, в колбе которых для повышения долговечности используются инертные газы (аргон, криптон) и галогенные лампы накаливания, содержащие в газе-наполнителе добавки галогенов (бром, хлор, фтор, йод). Это повышает время жизни лампы до 2000—4000 ч. 2. Газоразрядные, использующие для генерации света электрического разряда между электродами, помещенными в колбу, наполненную инертными газами, парами металлов и редкоземельных элементов. Дуговой разряд вызывает свечения газообразных наполнителей (паров ртути, натрия). Подразделяются на газоразрядные лампы высокого и низкого давления. Обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Пример: 80 ртутные, металлогалогенные и натриевые лампы. На сегодняшний день последние обладают наибольшей эффективностью. 3. Люминесцентные также является газоразрядными источниками света, но световой поток вызывается обычно свечением люминофора, нанесенного на внутреннюю поверхность стеклянной колбы, под воздействием ультрафиолетового излучения разряда в парах ртути. Срок службы люминесцентных ламп может до 20 раз превышать срок службы ламп накаливания. Наиболее распространённой разновидностью подобных источников является ртутная люминесцентная лампа. 4. Светодиодные. Светодиод - это полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Принцип действия светодиода основан на свойствах p-n-перехода. Световой поток возникает в зоне соединения двух разнородных полупроводниковых пластин с разными типами проводимости (от электронной n-области к дырочной pобласти). После того как через них пропущен электрический ток, дырки и электроны двигаются навстречу в сторону p-n-перехода. На границе перехода происходит обмен (рекомбинация) с выделением световой энергии в виде фотонов. Светодиоды работают от низкого напряжения и, соответственно, потребляют мало электроэнергии (снижение составляет до 75%). Они также обладают высокой световой отдачей (до 110 лм/Вт) и превращают практически всю энергию в световой поток. 5. Смешанные, в которых одновременно происходит и люминесценция, и тепловое излучение. Представителем этого класса источников света является, например, дуга высокой интенсивности, в которой свечение дуги обусловлено явлением электролюминесценции редкоземельных элементов, поступающих из фитиля анода в межэлектродное пространство, а свечение раскаленного анода является тепловым излучением. Однако не все из указанных источников (из-за большого энергопотребления, малой эффективности, недостаточной цветопередачи и т.п.) применяются в производственных условиях. Для освещения производственных помещений в соответствии СП 52.13330 «СНиП 23-05-95» рекомендуемыми источниками света для систем общего и комбинированного освещения являются: 1. ЛЛ - люминесцентные лампы типов: КЛЛ - компактные; ЛБ - белого света; ЛД - дневного света; ЛДЦ дневного света с улучшенной цветопередачей; ЛЕЦ - естественного света с улучшенной цветопередачей; ЛТБ —тепло-белого света; ЛТБЦ тепло-белого света с улучшенной цветопередачей, ЛТБЦЦ - тепло-белого света с высококачественной цветопередачей; ЛХБ - холодно-белого света; 81 2. 3. 4. 5. МГЛ - металлогалогенные лампы; НЛВД - натриевые лампы высокого давления; Ртутные лампы высокого давления СД-светодиоды. В производственных условиях применение ламп накаливания общего назначения для освещения ограничивается. Не допускается применение для освещения ламп накаливания общего назначения мощностью 100 Вт и более. 2. Требования к производственному освещению Основное требование заключается в том, что освещенность на рабочих местах должна соответствовать характеру зрительной работы, который определяется следующими параметрами: объект различения — рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, которые требуется различать в процессе работы фон — поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различия, на которой он рассматривается. Оценка фона производится в зависимости от величины коэффициента отражения ; Коэффициент отражения Характеристика фона 0,4 светлый 0,20,4 средний 0,2 темный контраст объекта с фоном К, который характеризуется соотношением яркостей объекта и фона К=LФ-LО/LФ, где LФ и LО — яркость фона и объекта В зависимости от величины К используются три характеристики контраста Величина контраста К Характеристика контраста 0,5 большой 0,20,5 средний 0,2 малый Восприятие визуальной информации зависит от способности глаза приспосабливаться к условиям среды. Основными в этом процессе являются способность к аккомодации и адаптации. Аккомодация состоит в способности глаза настраиваться на резкость, меняя с помощью глазных мышц форму хрусталика и фокусное расстояние. В расслабленном состоянии цилиарной мышцы точка ясного видения находится на расстоянии 5 м и более. Это свидетельствует о том, что работа с объектами на меньшем расстоянии требует мышечной нагрузки, поэтому частая или постоянная аккомодация из-за необходимости различать объекты на разном расстоянии ведет к усталости. 82 Адаптация — это способность зрения приспосабливаться к различной освещенности. Это явление хорошо ощущается при резком переходе из освещенной зоны в темную. Если в поле зрения находятся объекты или зоны с разной освещенностью, то для их восприятия глаз также должен переадаптироваться. Частая переадаптация приводит к усталости глаза. Для уменьшения утомляемости зрительного анализатора освещение должно соответствовать следующим требованиям: 1. Распределение яркости в поле зрения (на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства) должно быть равномерным; 2. На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени; 3. В поле зрения должна отсутствовать повышенная яркость (блесткость), нарушающая функции зрения; 4. Величина освещенности должна быть постоянной во времени; 5. Световой поток должен иметь оптимальную направленность. Наибольшая видимость достигается при падении света на рабочую поверхность под углом 60к ее нормали; 6. Для обеспечения правильной цветопередачи необходимо чтобы спектральный состав света был близким к солнечному. 3. Нормирование производственного освещения Для создания здоровых условий зрительной работы все рассматриваемые в процессе ее выполнения объекты должны быть хорошо различимы. Это условие обеспечивается, если можно рассмотреть наименьший из объектов при расположении объекта на расстоянии не более 0,5 м от глаз работающего. Очевидно, что необходимая для этого освещенность будет зависеть также от контраста и фона, на котором рассматривается объект, т.е. от характера зрительной работы. Нормирование осуществляется в соответствии с СП 52.13330.2016. При нормировании необходимо учесть характер зрительной работы и вид системы освещения (искусственное, естественное или совмещенное), от которого зависит, какие параметры необходимо нормировать. Нормирование искусственного освещения состоит в установлении величины средней освещенности Е на рабочем месте (обычно на условной рабочей 18 19 поверхности , , т.е. там, где осуществляется зрительная работа), соответствующей характеру зрительной работы. С этой целью при нормировании Условная рабочая поверхность — условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола 19 Минимальная освещенность на рабочих местах не должна отличаться от нормируемой средней освещенности более чем на 10 % 18 83 учитываются минимальный размер объекта различения d, фон и контраст объекта с фоном К. По размеру объекта различения все зрительные работы дифференцируются на 8 разрядов, от наивысшей точности (с объектами менее 0,15 мм) до грубых (более 5 мм) и таких, когда размер объекта не имеет значение, например, при общем наблюдении. Если объект различения расположен на расстоянии более 0,5 м от глаз работающего разряд устанавливается с учетом 20 углового размера объекта различения . В зависимости от соотношения между характеристиками фона и контраста каждый разряд подразделяется на 4 подразряда. Помимо освещенности непосредственно на рабочем места, важно организовать световой климат всего пространства помещения. При неподвижном фиксированном взоре центральное зрение (5°) позволяет четко различать объекты на рабочем месте, периферическое (боковое) зрение обеспечивает восприятие окружающего пространства. При большой разнице освещенности рабочего места и окружающего пространства процесс адаптации глаз затрудняется, поэтому необходимо обеспечить баланс освещенности центрального и периферического полей. С этой точки зрения самым гигиенически обоснованным является общее равномерное освещение, которое минимизирует процесс адаптации. По этой же причине местное освещение как автономный вид на производстве использовать запрещено. Указанные обстоятельства учитываются при нормировании искусственного освещения следующим образом: 1. при организации общего равномерного и локализованного освещения нормируется средняя освещенность условной рабочей поверхности; 2. при организации комбинированного освещения нормируется, во-первых, общая освещенность на рабочих поверхностях, создаваемая всеми источниками света (с учетом местных источников), и, во-вторых, средняя освещенность, создаваемая системой общего освещения; Если освещение создается солнечным светом полностью (естественное) или с добавлением искусственного (совмещенное), нормирование состоит в установлении величины коэффициента естественной освещенности (КЕО). Естественное освещение формируется под воздействием ряда факторов: метеорологических условий, времени дня, прозрачности атмосферы, запыленности окон, на него влияет время года и т.д. Случайный характер факторов приводит к тому, что уровень освещенности в помещении может бесконтрольно меняться в течение светового дня в десятки раз. На практике при таких условиях нормирование абсолютной величины освещенности (как в случае организации Определяется отношением минимального размера объекта различения d к расстоянию от этого объекта до глаз работающего l. 20 84 искусственного освещения) затруднено. По этой причине, а также потому, что источником освещения являются световые проемы принято использовать характеристику, отражающую их способность пропускать световой поток в помещение. В строительной светотехнике для этого используют коэффициент естественной освещенности. КЕО (е) — это выраженное в процентах отношение естественной освещенности ЕВ, создаваемой в расчетной точке (обычно на условной рабочей поверхности) внутри помещения, к одновременно измеренному значению наружной освещенности ЕН, создаваемой светом полностью открытого небосвода е = (ЕВ/ЕН)×100%. Как следует из приведенной формулы, КЕО является относительной величиной и не зависит от условий естественного освещения. Его величина зависит только от светопропускания оконного проема — от его размеров и потерь, создаваемых остеклением и конструкцией проема (вид переплетов и остекления, степень загрязнения стекол, потери в несущих конструкциях и т.п.). Нормированное значение КЕО для производственных помещений устанавливается аналогично величине искусственной освещенности Е в соответствии с разрядами (но без подразрядов) зрительной работы. Таким образом учитывается характер зрительной работы. Для того чтобы установить нормированное значение КЕО необходимо учесть ряд факторов: Неравномерность освещенности небосвода по сторонам горизонта приводит к тому, что при изменении положения плоскости проема (по сторонам горизонта) естественная освещенность в помещении будет меняться. Из-за разных ресурсов светового климата (освещенности небосвода), зависящих от специфики и географической широты местности, при одинаковых показателях светопропускания и положения плоскости проема, в разных регионах РФ естественная освещенность в помещении будет меняться (особенно с юга на север). Величина КЕО меняется в помещении от наибольшей в зоне оконного проема до минимальной в зоне с наименьшей естественной освещенностью. Для учета этих особенностей методология нормирования КЕО состоит в том, что нормы устанавливаются для заданного «эталонного» района РФ, а для всех других случаев используются поправочный коэффициент светового климата СN, учитывающий ориентацию проема и территориальные особенности естественного освещения. С этой целью вся территория РФ делится на 5 групп административных районов по ресурсам светового климата. В качестве основной выбирается первая группа районов (с запада на восток Смоленская, Тульская, Владимирская, Московская, Рязанская, Калужская, Свердловская, Новосибирская, 85 Тюменская области, частично Хабаровский край и др.). Нормируемый для этой группы КЕО является основным ен, указанным в нормативных документах. Его величина устанавливается таким образом, чтобы параметры световых проемов обеспечивали необходимую естественную освещенность в помещении, соответствующую характеру зрительной работы. Для любой другой группы используется величина КЕО, которая с учетом специфики естественного освещения данной местности составляет eN=eн×СN, где eн — нормированное значение КЕО для 1 группы; СN — коэффициент светового климата; N — номер группы, (N=1…5). Для того чтобы обеспечить естественным освещением все зоны помещения, нормированное значение КЕО необходимо установить для наиболее темной его точки. В большинстве случаев минимальное значение КЕО в помещениях глубиной до 6,0 м при одностороннем боковом освещении нормируется в точке, расположенной на условной рабочей поверхности на расстоянии 1,0 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов. При двустороннем боковом освещении минимальное нормируемое значение КЕО должно быть обеспечено в точке, расположенной на рабочей поверхности в центре помещения (между оконными проемами). Для помещений общественных зданий, а также сопутствующих им производственных помещений используется также нормирование параметров естественного, искусственного и совмещенного освещения в зависимости от назначения помещения. Это, например, кабинеты, рабочие, проектные и конструкторские комнаты, помещения для работы с видеотерминалами, офисы и другие помещения в административных зданиях КБ и НИИ. 4. Основы расчета и проектирования освещения Основными задачами светотехнических расчетов являются: при естественном освещении — определение требуемой площади световых проемов; при искусственном — определение потребной мощности осветительной установки. Проектирование естественного освещения начинается с предварительного расчета площади световых проемов. Общая площадь световых проемов (окон S 0 или световых фонарей SФ), необходимая для обеспечения нормированного значения КЕО еН главным образом зависит от площади помещения SП и определяется в зависимости от устройства освещения как: 86 (при боковом освещении); (при верхнем освещении), где SП — площадь пола; 0 и Ф — световая характеристика окна или фонаря; К зд — коэффициент, характеризующий затенение окон от противостоящих зданий; К З — коэффициент запаса, характеризующий уменьшение светового потока из-за запыления; 0 — общий коэффициент светопропускания проема; r 1 и r2 — коэффициенты, учитывающие повышение КЕО от отраженного света; К ф — коэффициент, учитывающий тип фонаря; Величины S позволяют определить необходимое количество световых проемов с заданными размерами (или наоборот). При проектировании естественного освещения в первую очередь определяется значение геометрического КЕО ег, который не учитывает потери светового потока, создаваемые остеклением и конструкцией проема (незаполненный световой проем). В расчете принимается освещенность, создаваемая рассеянным светом небосвода (без учета освещенности прямыми лучами солнца). Наиболее точным методом его определения является графоаналитический метод Данилюка (СП 23-102-2003). Суть метода состоит в делении полусферы небосвода на участки (площадки) с равной световой активностью, т.е. создающих равные световые потоки, и дальнейшим определением количества участков «видимых» в световом проеме из заданной точки помещения. Для этого полусфера делится на 10000 участков (100 меридианами и 100 параллелями) таким образом, чтобы площади горизонтальных проекций этих участков были равны между собой. Этим достигается равенство световой активности. На практике для определения количества видимых участков используются два графика, представляющие собой пучок радиус-векторов, приходящих в центр полусферы небосвода, совмещенный с заданной точкой, от границ участков. График 1 используется для определения количества участков по высоте n1, график 2 — по ширине светового проема n2. Очевидно, что доля светового потока (от общего потока всего небосвода), проходящего в помещение через световой проем, соответствует доле площади небосвода (от общей его площади) или количеству участков, видимых из заданной точки помещения через проем. Т.к. каждый участок создает 0,01% от общей освещенности небосвода, то геометрический КЕО составит ег=0,01 n1 n2, где N – количество участков, видимых через проем из заданной точки помещения. 87 Расчетное значение КЕО зависит от потерь, создаваемых остеклением и конструкцией проема ер= ег СN q r0 τ0 MF где СN – коэффициент светового климата; q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба; r0 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО благодаря отраженному свету; τ0 – общий коэффициент светопропускания, зависящий от светопропускания материала, потерь света в переплетах, несущих конструкциях, солнцезащитных устройствах и т.п.; MF – коэффициент эксплуатации, зависящий от запыленности воздуха в помещении. Расчетное значение КЕО должно быть не менее нормируемого значения ен, приведенного в нормах: ер> ен. Для эффективного использования естественного света небосвода в течение светового дня значения КЕО и нормированные величины искусственной освещенности Ен корректируются по критической наружной освещенности Ен = 0,01 ерЕкр, где ер – расчетный коэффициент естественной освещенности; Екр – критическая наружная освещенность, т.е. освещенность, при которой обычно включают или выключают искусственное освещение. Для светоклиматического районирования РФ принята величина Екр=5000 лк. Проемы считаются правильно спроектированными если время использования естественного освещения в помещении составляет 85-90% светового дня, т.е. когда величина наружной освещенности превышает Екр. Для расчета искусственного освещения используются 3 метода расчета: Метод светового потока или коэффициента использования предназначен для расчета общего освещения горизонтальных поверхностей. Световой поток группы из N светильников, необходимый для обеспечения нормируемой освещенности Е, составляет Ф ЕSzk , где S — площадь освещаемого помещения; z — коэффициент минимальной освещенности; k — коэффициент запаса светильников; — коэффициент использования светового потока светильников. Коэффициенты z и k учитывают, соответственно, пульсации светового потока и его уменьшение при эксплуатации от износа и запыления. Коэффициент зависит от типа светильников, коэффициентов отражения стен, пола и потолка, от 88 размеров помещения. Его величина показывает долю светового потока, поступающего на освещение горизонтальных поверхностей. По полученному значению светового потока Ф выбирается ближайшая стандартная лампа и определяется мощность осветительной установки. Точечный метод позволяет определить освещенность любой точки на произвольно расположенной в пространстве поверхности (горизонтально, вертикально или наклонно). Из-за большой трудоемкости точечный метод используется, когда невозможно применить метод светового потока. На практике точечный метод применяется для дополнительного расчета местного освещения в системе комбинированного. В основу точечного способа положено уравнение, связывающее освещенность и силу света Е=I×dΩ/dS. Это следует из формул I=dФ/dΩ и Е=dФ/dS. По определению телесный угол dΩ=dS×cosα/r2, где — угол между нормалью рабочей поверхности и направлением светового потока, r – расстояние от источника до точки А. Таким образом освещенность точки А dΩ составит EА= I×cosα /r2. Hp r α n Это уравнение называется законом освещенности для точечных источников или законом обратных квадратов. Обычно на практике задается высота подвеса Hр=r/cosα, поэтому величина EА, определенная с учетом коэффициента запаса k составит E A I Cos3 (kH р2 ) , Метод удельной мощности применяется для ориентировочных расчетов. Этот метод позволяет определить мощность каждой лампы для создания нормируемой освещенности Р А р S N , где р — удельная мощность, Вт/м2 (р — это отношение мощности осветительной установки к площади помещения S); N — количество ламп. Величины Р приведены в светотехнических справочниках в зависимости от типа светильников, требуемого уровня освещенности, схемы расположения светильников, площади помещения и других параметров помещения и осветительной установки. Проектирование искусственного освещения связано с реализацией нескольких этапов: выбор типа источников света. Например, для предотвращения стробоскопического эффекта не следует использовать люминесцентные 89 лампы или использовать источники с малой цветовой температурой для работы, требующей высокого цветоразличения. выбор системы освещения. Наиболее экономична комбинированная система, но в гигиеническом отношении система общего освещения более совершенна, т.к. минимизирует адаптацию и усталость глаз. Выбор зависит от конкретных условий деятельности; выбор типа светильников с учетом характеристик светораспределения, обеспечивающих максимальный коэффициент использования светового потока , ограничения прямой блесткости, по экономическим показателям, условиям среды (в том числе взрыво-и пожароопасности); выбор схемы расположения светильников для общего освещения) и предварительное определение их количества; определение нормируемой освещенности. Для общего и комбинированного освещения величина Е устанавливается в зависимости от характера зрительной работы, кроме того, для комбинированной системы нормами задается распределение Е между общим и местным освещением в виде доли общего освещения в системе комбинированного; расчет параметров осветительной установки и определение ее мощности. Для получения оптимальных параметров возможна корректировка схемы и количества светильников. Если директивно выбраны тип и мощность источников, то необходимое количество светильников N определяется по формуле для расчета светового потока Ф. 1. Характеристики шума Шум — это звук, оказывающий неблагоприятное воздействие на здоровье и работоспособность человека. Звук как физическое явление — это колебания упругой (обычно воздушной) среды в диапазоне слышимых частот от 20 до 20000 Гц. Ниже и выше расположены, соответственно, инфразвуковой и ультразвуковой диапазоны, неслышимые человеком. Звук характеризуется энергией или мощностью W, которая создается источником звука, звуковым давлением Р, интенсивностью звука I и его частотой f и др. параметрами. Звуковая мощность W, Вт – это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство. Звуковое давление Р возникает в упругой среде при прохождении через нее звуковой волны. Частицы упругой среды, колеблясь относительно положения равновесия, создают в каждой точке звукового пространства переменное по времени давление. Разность между мгновенным значением этого давления и первоначальным давлением в невозмущенной среде называется звуковым давлением Р. Единица измерения — паскаль (Па). 90 Интенсивность (или сила) звука I является важнейшей характеристикой энергетического переноса звуковых колебаний. Интенсивность звука— это поток энергии, переносимый звуковой волной в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Величина I также зависит от звукового давления Р и параметров среды: плотности , кг/м3; скорости распространения в ней звука с, м/с I=Р2(×с), Вт/м2 Слуховое восприятие человеком звука зависит от его частоты f. Одинаковое изменение высоты звука происходит при увеличении частоты в одинаковое число раз (независимо oт начальной частоты). Эта зависимость соответствует логарифмическому закону. Исходя из этого, в акустических расчетах для удобства анализа влияния частоты принято разбивать весь звуковой диапазон на октавные полосы (октавы). Октавная полоса — это полоса частот, в которой верхняя граничная частота fВ равна удвоенной нижней частоте fН, т.е. fВ=2fН. Из этого следует, что среднегеометрическая частота В качестве основной в каждой октаве принимается ее среднегеометрическая частота, Таким образом, весь слышимый частотный диапазон (начиная с частоты 22,5 Гц) разбивается на девять октав со среднегеометрическими частотами — 31,5, 63, 1258000 Гц. Перечисленные характеристики являются физическими. Диапазон их изменения очень велик, поэтому они практически не используются для расчетов. В реальных условиях Р и I меняются от порога слышимости до болевого порога, соответственно, в 108 и 1016 раз. Это первое ограничение, второе состоит в характере восприятия звука. В соответствии с общебиологическим законом Вебера-Фехнера сила ощущения звука пропорциональна относительному приращению его энергии. Указанные обстоятельства позволяют ввести удобную для расчетов логарифмическую величину, характеризующую уровень интенсивности звука LI LI=10lgI/I0, где I0 — интенсивность опорного звука на пороге слышимости (I0=10-12 Вт/м2), для измерения звука —уровень звукового давления LP=20lgP/P0, где Р0 — опорное звуковое давление на пороге слышимости P0= 20 мкПа. По аналогии с уровнями интенсивности и звукового давления для оценки мощности акустических источников используются уровень мощности LW LW=10lgW/W0 , где W0 — мощность опорного звука на пороге слышимости (W0=10-12 Вт). 91 Величины I0, Р0 и W0 таковы, что при стандартных условиях среды LI, LP и LW численно равны (LP = LI = LW). Их называют уровнем шума. Единица измерения уровня шума — децибелл (дБ), 2. Действие шума на человека Восприятие человеком шума зависит от его уровня звукового давления и частоты. Они влияют на громкость и высоту (тон) ощущаемого звука. Увеличение давления приводит к повышению громкости, а частоты — к повышению тона. На рис. показана область слышимых человеком звуков по частоте (20…20000 Гц) и уровню (от порога слышимости до болевого), а также приведены стандартные кривые равной громкости. Каждая кривая характеризуется одинаковой громкостью во всем диапазоне слышимых частот. Из характера кривых следует: если два звука, имеют одинаковый уровень звукового давления, но разную частоту, то они будут восприняты как разные по громкости; звуки равной громкости, но с разной частотой имеют разный уровень звукового давления. Начиная с 20 Гц чувствительность слуха увеличивается, достигая максимума на средних частотах (1000 … 4000 Гц), затем она уменьшается. Чтобы слышать низкие и высокие тона так же громко как средние, необходимо увеличивать их звуковое давление. Звуки, превышающие по уровню болевой порог 120 дБ при 1000 Гц, вызывают боли и повреждения слухового аппарата. С учетом специфики слуха человека, громкость звука оценивают, приводя ее к фиксированной частоте, которой принята частота 1000 Гц. Единица измерения уровня громкости звука фон. 1 фон — это разность уровней громкости двух звуков с любой частотой, для которых равные по громкости звуки с частотой 1000 Гц отличаются по уровню звукового давления на 1 дБ, т.е. на частоте 1000 Гц шкала уровня звукового давления и громкости совпадают. 92 Т.к. слух человека имеет разную чувствительностью на разных частотах, для инструментальной оценки уровня громкости широкополосного шума, который состоит из звуков с разными частотами, используется стандартная частотная характеристика А, которую в соответствии с ГОСТ 17187-2010 должны иметь шумомеры. Она необходима для приведения в соответствие измеряемого шума к частотной характеристике чувствительности человеческого уха. Для частотной коррекции вводятся поправки (табл). Корректированный уровень называется уровнем звука с частотной коррекцией А с единицей измерения дБ(А) (или дБА). Частота, Гц Поправка Δ, дБА 31,5 -39,4 Стандартные значения поправок LАi 63 125 250 500 1000 2000 -26,2 -16,1 -8,6 -3,2 0 1,2 4000 1,0 8000 -1,1 Корректированный по шкале А уровень звукового давления в дБА в i-й октавной полосе частот вычисляется как LpAi = Lpi LАi. Для того, чтобы определить суммарный корректированный уровень шума с любым спектром Lp,A, необходимо вычислить уровень интенсивности общего звука, сила которого сложена из сил звуков всех октав этого спектра. Исходя из принципа энергетического суммирования, сила или интенсивность общего звука при известных корректированных по шкале А девяти октавных уровнях звукового давления LpAi определится как I=I1+I2+...+I9. Т.к. Ii=I0×100,1LpAi получим суммарный корректированный уровень или уровень звука А , дБА В производственной среде всегда действует множество источников, поэтому важнейшая задача в акустических расчетах связана с оценкой суммарного уровня шума от множества работающих источников. Если в расчетную точку попадает шум от N одновременно работающих источников, то интенсивность общего звука составит I=I1+I2+...+IN Суммарный уровень шума при этом составит L 10lg 10L 10 10L2 10 ... 10LN 10 В частном случае для N одинаковых источников (L1= L2=…= Li) L=10lgN+Li При последовательной работе на протяжении некоторого времени Т нескольких источников разной мощности определяется эквивалентный 93 (усредненный по времени действия) уровень шума, т.е. такой, которым бы обладал условный источник, непрерывно действующий это время LЭКВ 10lg (T 10L T 10 T2 10L2 10 ... TN 10LN 10 Шум оказывает комплексное воздействие на человека: Длительное воздействие шума с уровнем более 80 дБА приводит к частичной потере слуха (тугоухости или профессиональной глухоте). Шум воздействует на центральную и вегетативную нервные системы, что ведет к значительному изменению в функциональном и психологическом состоянии человека. Постоянное воздействие интенсивного шума приводит к увеличению физических и психологических усилий на 1020% при выполнении одной и той же работы. Установлено повышение на 1015% общей заболеваемости рабочих шумных производств. Раздражающее действие шума способствует повышению производственного травматизма. Шум может маскировать предупредительные сигналы, например, при аварийной ситуации, когда она сопровождается изменением акустических характеристик аварийного оборудования. 3. Классификация шумов В соответствии с СанПиН 2.2.4.3359-16 шумы классифицируются по спектральным и временным характеристикам. В зависимости от характера спектра шумы бывают: широкополосными, не содержащими выраженных тонов; тональными, в спектре которых имеются выраженные дискретные тоны, например, когда уровень звукового давления в одной из 1/3-октавных полос превышает уровни на соседних не менее чем на 10 дБ; По временным характеристикам шумы подразделяются на: постоянный, уровень которого за 8-часовой рабочий день или за время измерения изменяется не более, чем на 5 дБА непостоянный, уровень которого за 8-часовой рабочий день, рабочую смену или за время измерения изменяется более, чем на 5 дБА; импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых событий, каждый длительностью менее 1 с, отличающиеся по уровню не менее чем на 7 дБА. 94 4. Нормирование шума В практике оценки и нормирования шума на рабочих местах в зависимости от конкретных условий (времени и частоты) используются пять различных характеристик уровня звукового давления (рис). В соответствии с СанПиН 2.2.4.3359-16 нормируются следующие показатели шума на рабочих местах: эквивалентный уровень звука A за рабочую смену Lp,Aeq,8h; максимальные уровни звука A, измеренные с временными коррекциями; пиковый уровень звука. Превышение любого из этих параметров является недопустимым. Эквивалентный уровень звука A за рабочую смену Lp,Aeq,8h – это такой эквивалентный уровень звука A, который за время действия 8 ч, вызывал бы такое же вредное действие, как фактически действовавшие на человека шумы различного уровня и продолжительности в течение 8 ч рабочего дня. Рассчитывается по формуле: 0,1 L K 1 Lp, Aeq,8 h 10lg T 10 p, Aeq,Ti i 0 i где Ki - поправка на характер шума, равная 5 дБ в случае тонального и (или) импульсного шума (применяется при Lp,Aeq,Ti > 75 дБА, во всех других случаях принимается K = 0 дБ); 95 Нормативным эквивалентным уровнем звука А на рабочих местах является 80 дБА. В некоторых случаях допускается эквивалентный уровень шума на рабочих местах до 85 дБА при выполнении комплекса мероприятий, направленных на минимизацию рисков здоровью работающих. Работы в условиях воздействия эквивалентного уровня шума выше 85 дБА не допускаются. Негативное воздействие шума усиливается при физическом и умственном напряжении, поэтому необходимо уменьшать его уровень соответственно степени этого напряжения. В табл. представлены эквивалентные уровни звука на рабочих местах с учетом напряженности и тяжести трудового процесса. Эквивалентные уровни звука А с учетом напряженности и тяжести трудового процесса, дБА Предельно допустимые эквивалентные уровни звука, дБА Категории тяжести трудового процесса Категории напряженности трудового процесса легкая и средняя тяжелый труд тяжелый труд 2 физическая 1 степени степени нагрузка Напряженность легкой и 80 75 75 средней степени Напряженный труд 1 степени 70 65 65 Напряженный труд 2 степени 60 Напряженный труд 3 степени 50 Максимальные уровни звука A, измеренные с временными коррекциями, не должны превышать 110 дБА и 125 дБА соответственно. Пиковый уровень звука не должен превышать 137 дБА. 5. Распространение шума в акустической среде Закономерности распространения шума позволяют выявить возможности уменьшения его воздействия на человека. Основной задачей акустического анализа является оценка уровня шума на рабочем месте, т.е. в расчетной точке РТ рабочего помещения. В СНиП 23-03-2003 приведена полная методика анализа. Шум, достигающий расчетной точки РТ, складывается из прямой IПР и отраженной составляющей IОТР. Проведем анализ для 2-х характерных случаев: для открытого пространства, когда отсутствует отражение, т.е. при IОТР=0; для помещения при наличии отраженной составляющей IОТР0. 1. Источник выделяет в среду звуковые волны с акустической мощностью W. Средняя интенсивность в РТ, находящейся на расстоянии r от источника при равномерном распространении в неограниченном пространстве составляет IСР=W/4r2=W/S 96 Так как, во-первых, реальный источник излучает энергию в среду неравномерно и, во-вторых, в среде существуют преграды, отражающие звук, то фактическая величина I должна быть скорректирована фактором направленности Ф и коэффициентом ослабления k I=WФ/Sk Разделим обе части уравнения на I0 и прологарифмируем при I0=W0/S0. Т.к. численно I0=W0, то величина S0= 1. Она носит название единичной сферы и имеет площадь 1 м2 10 lg 10 lg I0 W0 S k Учитывая, что S0=1, окончательно получим LРТ=LW+10lg(Ф/S)-10lgk 2. При работе источника в помещении звуковые волны многократно отражаются. Возникает зона отраженного звука, которая может увеличить уровень шума на 1015 дБ. Интенсивность отраженных звуковых волн выражается уравнением IОТР=4W/B, где В — постоянная помещения, зависящая от его размеров и коэффициентов звукопоглощения внутренних поверхностей =IПОГЛ/IПАД Т. к. поверхности имеют разные коэффициенты , то вводится средний коэффициент звукопоглощения СР и эквивалентная площадь помещения А СР=iSiSОГР, А=СРSОГР, где SОГР — общая площадь ограждающих поверхностей в помещении. Величина В зависит от СР и А В=А/(1-СР) Таким образом, суммарная интенсивность шума в РТ составит I=IПР+IОТР=WФ/Sk+4W/B После деления на I0 и логарифмирования уравнения для I получим (при k=1) LРТ=LW+10lg(Ф/S+4/B) Рассмотренные случаи являются предельными, но реально в объеме одного и того же помещения существуют зоны с преимущественным влиянием прямого или отраженного звука. На практике при анализе расчетного случая производится предварительная оценка того, в какой зоне помещения находится расчетная точка. Вокруг источника образуется поле прямого звука (поле бегущих волн Френеля). На расстоянии называемом граничным радиусом rГР его мощность становится равной мощности отраженного поля (реверберирующее поле Фраунгофера). В простейшем случае rГР В Ф 4 Величина телесного угла зависит от положения источника. Максимальная его величина в неограниченном пространстве составляет 4π стерадианов. Если источник расположен на плоскости, например на полу или небольшом расстоянии 97 от него, излучение происходит в полупространство и =2π. При расположении источника у стены излучение происходит в четверть пространства, поэтому =π. 6. Методы и средства защиты от шума Анализ полученных для LРТ зависимостей показывает, что существуют следующие возможности и методы для уменьшения уровня шума в РТ: 1. Уменьшение уровня звуковой мощности источника LW; 2. Правильная ориентация источника шума относительно РТ по фактору направленности Ф; 3. Размещение источника шума на необходимом расстоянии, т.е. выбор оптимальной S; 4. Уменьшение уровня прямого звука за счет ослабления его на пути распространения, т.е. увеличение k путем звукоизоляции; 5. Уменьшение уровня отраженного звука за счет увеличения В, т.е. улучшения звукопоглощающих характеристик помещения. К организационно-техническим мероприятиям относятся также ремонт, смазка и др. регламентные работы, а также ограничение и запрещение проведения шумных работ, например, в ночное время. Все эти мероприятия относятся к коллективным методам защиты. Рассмотрим основные инженерно-технические методы, которыми являются звукопоглощение и звукоизоляция, позволяющие уменьшить уровни прямого или отраженного звука в заданной точке помещения. Использование того или иного метода зависит от того, в какой зоне (прямого или отраженного звука), определяемой граничным радиусом rгр, находится заданная точка. Звукопоглощение достигается увеличением постоянной помещения В, для чего необходимо увеличивать эквивалентную площадь А и (или) средний коэффициент звукопоглощения СР. С этой целью используются: увеличение действительной площади поверхности ограждений SОГР, например, за счет использования ломанных или гофрированных конструкций; увеличение СР размещением на поверхности ограждений звукопоглощающих облицовок; увеличение SОГР и СР установкой в объеме помещения штучных объемных звукопоглотителей. Величину снижения шума в помещении в результате мероприятий по звукопоглощению определяют по формуле: L=10lgB2/B1, где В1, В2 — постоянные помещения до и после акустической обработки. Акустическая обработка проводится в том случае, если величина среднего коэффициента звукопоглощения СР на частоте 1000 Гц акустически необработанного помещения не превышает 0,25. 98 В качестве поглощающих используются волокнисто-пористые материалы: войлок, вата, фетр, акустическая штукатурка, стекловолокно, вспененные плиты и т.п. Падающие на эти материалы звуковые волны вызывают колебания воздуха в узких каналах, трение его о развитую поверхность этих каналов и, как следствие, — необратимые термодинамические потери. Коэффициент звукопоглощения этих материалов колеблется от 0,7 до 1,0 (на частоте 1000 Гц). Установка звукопоглощающих облицовок снижает шум на 6...8 дБ в зоне отраженного звука. Звукоизоляция достигается созданием герметичной преграды на пути распространения звуковой волны. Звукоизолирующие свойства ограждения характеризуются коэффициентом звукопроницаемости =IПР/IПАД (1), где IПР — интенсивность звука, прошедшего за ограждение. Звукоизоляция ограждения выражается величиной R=10lg 1/ и зависит от его размеров, массы, жесткости и от частоты шума. Для однослойного ограждения принято выделять 3 характерных диапазона звукоизоляции: В I диапазоне звукоизоляция определяется жесткостью ограждения и резонансными явлениями. Так как частота собственных колебаний ограждения обычно меньше нормируемого диапазона частот (до 45 Гц), расчет R для I диапазона не проводят. Во II диапазоне звукоизоляция подчиняется закону массы R=20lg(m0f)-47,5 , дБ, где m — масса 1 м 2 ограждения. Из формулы следует, что звукоизоляция тем больше, чем тяжелее или толще ограждение. Эффект от установки ограждения наиболее ощутим на высоких частотах. R, Дб В III диапазоне происходит ухудшение звукоизоляции из-за волнового совпадения продольной составляющей звуковой волны с собственными изгибными колебаниями ограждения. Но даже если масса ограждения в выбранном частотном диапазоне по расчету является достаточной, из-за проявления резонансных явлений в конструкции необходимая звукоизоляция может не достигаться. Эффективным решением является создание многослойных перегородок с использованием специальных звукоизолирующих материалов Помимо рассмотренных коллективных методов защиты от шума в ряде случаев, когда невозможно уменьшить шум до нормируемых величин, используются индивидуальные средства. К ним относятся: 99 вкладыши — конусные тампоны из ультратонкого волокна или жесткого материала (снижение шума на 520 дБ); наушники — наиболее эффективны на высоких частотах (снижение шума на 2040 дБ при f=10008000 Гц); шлемы — эффективны при высоких уровнях шума (больше 120 дБ), когда звуковые колебания действуют непосредственно на мозг человека. 5.4. Защита от электрического тока Практически вся деятельность человека связана с использованием электрического тока. По тяжести и частоте поражения электрический ток является одним из наиболее опасных производственных факторов. 1. Характер воздействия электрического тока Проходя через тело человека, электрический ток вызывает: термические ожоги и нагрев тканей; электролитическое разложение крови и других жидких компонентов организма; биологическое возбуждение тканей и нарушение биоэлектрических процессов. Воздействие тока приводит к местным и общим электротравмам. Местные травмы представляют собой: ожоги от протекания тока (токовые или контактные) или от воздействия электрической дуги (дуговой); металлизация из-за проникновения в кожу частиц расплавленного металла; знаки в виде бледных пятен диаметром до 5 мм на поверхности кожи; офтальмия из-за воспаления наружных оболочек глаза от действия дуги; механические повреждения от судорожного сокращения мышц. Общие электротравмы или электрические удары по тяжести делятся на четыре степени: I степень — судорожное сокращение мышц без потери сознания; II степень — сокращение мышц с потерей сознания, но сохранившимся дыханием и работой сердца; III степень — то же, но с нарушением сердечной деятельности или дыхания; IV степень — клиническая смерть (длительность клинической смерти составляет обычно 45 мин); Исход воздействия тока зависит от значения и длительности протекания тока через тело человека; рода, частоты и напряжения тока; пути прохождения тока; индивидуальных свойств человека. Величина тока является главным поражающим фактором. Наиболее характерные значения величины тока составляют: 100 пороговый ощутимый ток промышленной частоты (f=50 Гц) — 0,61,5 мА; пороговый неотпускающий ток, вызывающий судороги мышц рук, которые человек не в состоянии преодолеть — 1015 мА; ток, влияющий на мышцы грудной клетки, затрудняющий или приводящий к остановке дыхания — 25…50 мА при длительном воздействии; фибрилляционный ток, оказывающий непосредственное влияние на сердечную мышцу. При длительности протекания более 0,5 с уже вызывает остановку или фибрилляцию сердца, составляет 100 мА. Длительность протекания тока влияет на исход поражения, так как со временем из-за увлажнения кожи уменьшается сопротивления тела и резко возрастает сила тока. Наиболее опасным является путь прохождения тока, затрагивающий жизненно важные органы (сердце, легкие, спинной мозг). Род и частота. Наиболее опасны переменные токи с частотой 20...100 Гц. Вне этого диапазона опасность поражения заметно снижается. Характерные величины при постоянном токе составляют: 67 мА — ощутимый ток; 5070 мА — пороговый неотпускающий ток; до 300 мА — фибрилляционый ток. Повышение напряжения тока (свыше 50 В) приводит к пробою рогового слоя кожи и снижению ее сопротивления. 2. Анализ опасности прикосновения к электросети Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) при напряжении до1000 В применяются трехфазные сети: а) трехпроводная с изолированной нейтралью; б) четырехпроводная с заземленной нейтралью. Степень опасности прикосновения зависит от вида прикосновения и вида электрической сети. Прикосновения могут быть одно — и двухфазными в трехфазных сетях, а также одно — и двухполюсными в однофазных сетях. Наиболее опасны двухфазные и двухполюсные прикосновения, т.к. человек оказывается под номинальным напряжением UН. Ток в этом случае составляет IЧ= UН/ RЧ , где UН — линейное напряжение (UН = 3 U Ф ), RЧ —сопротивление тела человека (RЧ= 1000 Ом). Различают 2 режима однофазного включения человека в сеть: при нормальном режиме работы установки; при аварийном режиме, когда одна из фаз замкнута на землю. 101 3. Анализ опасности электрического замыкания на землю Замыкание на землю — это случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или проводящими элементами оборудования, не изолированными от земли. При этом происходит растекание тока в земле, в зоне растекания. Зоной растекания считается зона, за пределами которой электрический потенциал может быть принят равным нулю (потенциал земли). Потенциал точки А, находящейся в зоне растекания на расстоянии X от места замыкания, определяется по формуле А I , 2х где IЗ — ток замыкания на землю, — удельное сопротивление грунта, Омм. В зоне растекания тока человек может оказаться под разностью потенциалов, например, на расстоянии шага. Напряжение, возникающее при этом, называется напряжением шага U Ш А Б 2x(x l Ш ) . Для обеспечения безопасности по ГОСТ 12.1.038—82 производится нормирование токов, напряжения и общего времени прикосновения, как при нормальном, так и аварийном режиме работы электроустановки U и I при нормальном режиме U, В I, мА не более переменный f=50 Гц 2,0 0,3 переменный f=400 Гц 3,0 0,4 постоянный 8,0 1,0 При t25C и 75 % U и I принимаются в 3 раза меньше. Род и частота тока , мин 10 в сутки Величины U и I нормируются для аварийного режима для установок напряжением до 1000 В с любым режимом нейтрали и выше 1000 В с изолированной нейтралью. 4. Основные меры защиты от поражения током К ним относятся: обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения; электрическое разделение сети с помощью разделяющих трансформаторов; применение безопасного малого напряжения (не выше 42 В); 102 повышение класса электротехнических изделий от поражения электрическим током (например, путем использование двойной или усиленной изоляции токоведущих частей оборудования); защитное заземление и зануление; защитное отключение; применение специальных электрозащитных средств Рассмотрим некоторые наиболее распространенные способы защиты. Защитное заземление ЗЗ — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип действия ЗЗ основан на снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет увеличения потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого к потенциалу заземленного оборудования. Область применения ЗЗ — трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали. Типы заземляющих устройств: выносное — характеризуется тем, что его заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено оборудование. Применяется при малых значениях тока замыкания для установок до 1000 В; контурное — характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещаются по контуру площадки, на которой находится оборудование. Этим обеспечивается выравнивание потенциалов основания и оборудования. Согласно ПУЭ сопротивление ЗЗ в любое время года не должно превышать: 4 Ом — в установках до 1000 В, если при этом мощность источника тока больше 100 кВА и менее, то сопротивление допускается не более 10 Ом; 0,5 Ом в установках свыше 1000 В с заземленной нейтралью; 250/IЗ, но не более 10 Ом в установках свыше 1000 В с изолированной нейтралью. Зануление применяется в качестве защиты при замыкании на корпус в сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Занулением называется преднамеренное соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип действия зануления состоит в превращении замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание, т.е. замыкание между фазным и нулевым проводом. Возникающий при этом большой ток обеспечивает срабатывание защиты (плавких предохранителей, автоматических выключателей). 103 1 — корпус оборудования 2 — аппараты для защиты R0 — сопротивление заземления нейтрали RП — сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника Для снижения опасности при обрыве нулевого проводника он заземляется повторно. Защитное отключение применяется дополнительно тогда, когда другие виды защиты малоэффективны. Представляет собой автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Время срабатывания устройств защитного отключения УЗО не более 0,2 с. УЗО реагируют на опасное изменение параметров электрической цепи и по этому признаку подразделяются на УЗО, реагирующие на напряжение корпуса относительно земли и оперативный постоянный ток. УЗО, реагирующие на напряжение корпуса относительно земли. 1— корпус 2— автоматический выключатель КО — катушка отключающая РН — реле напряжения RЗ — сопротивление защитного заземления RВ — сопротивление вспомогательного заземления Этот вид УЗО используется как дополнение к заземлению или занулению. При аварийном замыкании на корпус вначале проявится защитное свойство заземления (зануления), в результате чего напряжение корпуса будет ограничено пределом UК. При нарушении работы заземления и повышении напряжения (UUК) реле максимального напряжения замыкает контакты и на отключающей катушке появляется 104 питание. Втягивается сердечник УЗО, в результате чего установка отключается от сети. В качестве чувствительного элемента в УЗО может использоваться дифференциальный трансформатор тока, содержащий тороидальный сердечник. Пока ток утечки отсутствует, т.е. нет пробоя, повреждения изоляции, или прямого прикосновения человека к токоведущим частям, токи в фазном L и нулевом N проводниках нагрузки Н равны I1=I2+Iут (Iут=0) и наводят в магнитном сердечнике одинаковые магнитные потоки Ф1=Ф2, в результате чего ток во вторичной обмотке ток равен нулю и не вызывает срабатывания чувствительного элемента ЧЭ – магнитной защелки. При возникновении утечки Iут ≠0, например, прикосновения человека к фазному проводнику, баланс токов и магнитных потоков нарушается, во вторичной обмотке появляется ток небаланса Iр, который вызывает срабатывание защелки, воздействующей в свою очередь на механизм расцепителя и контактную систему. УЗО, реагирующие на оперативный постоянный ток Для автоматического контроля изоляцию сети и защиты человека при прикосновении его к токоведущей части применяются УЗО, реагирующие и срабатывающие при превышении безопасного уровня тока утечки. 1 — автоматический выключатель; 2 — источник постоянного тока; КО — катушка отключения выключателя; ДТ — дроссель трехфазный; Д — дроссель однофазный; Т — реле тока; R1, R2, R3 — сопротивления изоляции фаз RЗМ — сопротивление замыкания фазы на землю КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К разделу 5.1 11. Параметры микроклимата помещения. 12. Структура и формы теплового взаимодействия человека с внутренней средой помещения. 13. Какие формы теплового взаимодействия человека доминируют в теплый, а какие в холодный период года? 14. Оценка комплексного воздействия параметров микроклимата на человека. 105 15. 16. 17. 18. 19. 20. Факторы, влияющие на нормирование параметров микроклимата. Что такое вентиляция и на какие виды она подразделяется? Виды механической вентиляции В чем преимущества рециркуляции? Виды и назначение местной вентиляции. Методология определения расхода приточного воздуха для вентиляции. К разделу 5.2 21. Основные показатели освещения. 22. Требования к производственному освещению и их смысл. 23. Почему в производственных условиях не используется автономное местное освещение. 24. Нормирование производственного освещения и его специфика по видам освещения. 25. Нормирование коэффициента естественной освещенности. 26. Задачи светотехнических расчетов. 27. Методы расчета искусственного освещения. К разделу 5.3 1. Физические характеристики шума и их взаимосвязь. 2. Соответствие восприятия звука закону Вебера-Фехнера. 3. Закономерность сложения шума от нескольких источников. 4. Влияние частоты на восприятие звука. 5. Методы нормирования шума. 6. Какие факторы и как влияют на распространение шума? 7. Учет отраженного шума при оценке уровня шума в расчетной точке. 8. Метод звукопоглощения, суть и область применения. 9. Метод звукоизоляции, суть и область применения. К разделу 5.4 1. Основные поражающие факторы электрического тока. 2. Виды прикосновения человека к электрической сети 3. Как возникает шаговое напряжение? 4. Принцип действия защитного зануления. 5. Принцип действия защитного заземления. 6. Принцип действия защитного отключения. 106 VI. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Пожарная безопасность является важной составляющей общей безопасности. а ее обеспечение — одной из основных функций государства. В соответствии с законом РФ № 69-ФЗ "О пожарной безопасности" (ред. от 30.12.2015) пожарная безопасность представляет собой состояние защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров и заключается в создании таких условий, которые уменьшают возможность возникновения пожара, минимизируют материальные потери и вероятность гибели людей при его возникновении. Реализация комплекса этих задач связана, во-первых, с профилактикой и, вовторых, с использованием эффективных средств обнаружения и тушения пожаров. 6.1. Физические основы процесса горения Пожар — неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства. Неконтролируемость связана, во-первых, с тем, что процесс не управляется (как, например, в камере сгорания двигателя, топке и даже в костре) и, во-вторых, происходит вне специального очага (как например, в огневом стенде). Прекращение пожара, уменьшение его масштабов и ущерба требует организации специальных условий, которые реализуются при использовании профилактических мероприятий и средств пожаротушения. Они, прежде всего, связаны с критическими условиями возникновения процесса горения и закономерностями развития пожара. Исходным условием возникновения процесса горения является одновременное наличие в некоторой зоне окислителя О, горючего вещества Г и теплового импульса И ОГИпроцесс горения Далее процесс переходит в устойчивую стадию, когда тепло непрерывно поступает из зоны горения. Дополнительным условием развития пожара является наличие путей П распространения процесса горения, т.е. увеличение его масштаба ОГИПпожар Рассмотрим составляющие этого процесса: 1. Окислителями могут быть хлор Сl, бром Br, фтор F, сера S, но в большинстве случаев это кислород воздуха О. 2. Горючими являются любые вещества, способные гореть самостоятельно. По агрегатному состоянию они делятся на твердые Т, жидкие Ж, газообразные Г, пыли и волокна П. Независимо от этого горение происходит в газовой фазе. Твердые вещества под воздействием тепла или разлагаются, или 107 сублимируются21, жидкости — испаряются, газы непосредственно смешиваются с воздухом и образуют горючую смесь. Поэтому в дальнейшем изложении постоянно упоминается газообразная смесь, а не исходные горючие вещества ТЕПЛОТА ИЗ ЗОНЫ ГОРЕНИЯ ГОРЮЧЕЕ ВЕЩЕСТВО ТВЕРДОЕ ПЛАВЛЕНИЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ИСПАРЕНИЕ ЖИДКОЕ ГАЗООБРАЗНОЕ ИСПАРЕНИЕ СМЕШЕНИЕ ПАРА ИЛИ ГАЗА С КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА 3. Тепловой импульс может иметь разную физическую природу. Инициирование процесса горения может осуществляться, во-первых, вынужденно от внешнего теплового источника, во-вторых, путем самовоспламенения: вынужденное зажигание от внешнего источника происходит при контакте горючего с поверхностью источника, нагретой до температуры зажигания. К внешним источникам относятся открытое пламя, искры, раскаленные предметы и т.д. самовоспламенение — это явление резкого увеличения скорости экзотермической реакции окисления, приводящей к нагреву горючей смеси и возникновению горения при отсутствии внешнего источника зажигания. Самовоспламенение происходит из-за аккумуляции тепла в материале, когда, во-первых, в его объеме выделяется тепло экзотермических химических или микробиологических реакций и, во-вторых, тепловыделение становится больше теплоотвода в окружающую среду. Это характерно для хорошо теплоизолированных систем. Источниками, приводящими к самовоспламенению, могут быть биологический нагрев при разложении или окислении, нагрев при воздействии влаги, например, на щелочные металлы, или светового излучения и т.д. 21 Сублимация или возгонка — переход вещества из твёрдого состояния в газообразное без пребывания в жидком состоянии. 108 6.2. Критические условия, необходимые для возникновения горения К ним относятся концентрационные и тепловые условия. Существует область концентраций горючего в окислителе СГ, когда смесь способна не только загораться от внешнего источника воспламенения, но и распространять пламя. Эта область ограничена соответствующими пределами — максимальной и минимальной концентрациями горючих газов и паров в воздухе, выше и ниже которых даже при наличии источника смесь не воспламеняется. Нижний концентрационный предел распространения пламени НКП — это такая объемная или массовая Т концентрация горючего в смеси с окислителем, ниже которой смесь становится неспособной к распространению пламени. ТИ Верхний концентрационный предел распространения пламени ВКП — это такая объемная или массовая концентрация горючего в смеси с окислителем, выше которой смесь становится неспособной к распространению пламени. НКП ВКП СГ Область воспламенения меняется в зависимости от состава и давления горючей смеси, мощности или температуры источника воспламенения ТИ. При увеличении давления и (или) мощности источника область воспламенения расширяется. Наличие окислителя и горючего даже в их оптимальном (стехиометрическом) соотношении может не иметь видимых признаков горения. В реакцию вступают только молекулы, обладающие взаимной энергией активации Е, достаточной для преодоления сил отталкивания. Также важным условием является наличие в смеси необходимой доли активных молекул, при которой происходит разогрев горючей смеси и ее сгорание. Скорость реакции W в этом случае описывается законом Аррениуса и имеет вид W=Ae- E/RT Энергия молекул и доля активных частиц возрастает при увеличении температуры смеси T. При вынужденном зажигании необходимые тепловые условия создаются в ограниченном объеме, прилегающем к поверхности источника, при самовоспламенении— во всем объеме смеси, т.к. тепло выделяется медленно и смесь нагревается практически равномерно. Тепловые условия выполняются при достижении критических температур, соответствующих характеру воспламенения. Температура самовоспламенения tC— это минимальная температура, при нагреве до которой в горючей смеси происходит самоускорение экзотермической реакции окисления, приводящее к возникновению пламенного горения. 109 Температура воспламенения tВ— это температура горючего, при которой оно выделяет горючие газы и пары с такой скоростью, что после их воспламенения от внешнего источника возникает устойчивое горение. Очевидно, что при этом скорость образования активных молекул соответствует скорости реакции W. Для жидких горючих веществ температуре воспламенения предшествует температура вспышки tВСП. Это самая низкая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуется смесь, способная вспыхивать от источника, но скорость ее образования недостаточна для последующего горения. По температуре вспышки классифицируются горючие жидкости. Установлены две категории: легковоспламеняющиеся жидкости ЛВЖ— жидкости с tВСП не выше 61С; горючие жидкости ГЖ— жидкости с tВСП61С. 6.3. Оценка пожарной опасности и огнестойкости В соответствии с Федеральным законом от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ (ред. от 13.07.2015) в основу пожарно-технической классификации строительной продукции – зданий, конструкций и строительных материалов – положена их оценка: по пожарной опасности, т.е. свойствам, способствующим возникновению опасных факторов пожара и его развитию; по огнестойкости, т.е. свойствам сопротивляемости воздействию пожара и распространению его опасных факторов. Анализ пожарной опасности состоит в определении количества и пожароопасных свойств веществ и материалов, условий их воспламенения, характеристик строительных конструкций, зданий и сооружений, возможности распространения пожара и оценке опасности для людей и т.д. а). Строительные материалы характеризуются только пожарной опасностью и подразделяются на 5 классов. Класс пожарной опасности определяется следующими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, токсичностью, дымообразующей способностью. Пожароопасные свойства в первую очередь связаны с горючестью веществ и материалов, т.е. с их способностью к горению. В соответствии с ГОСТ 30244-94 твердые строительные материалы делятся на негорючие (НГ) и горючие (Г)22. Негорючие вещества и материалы, не способны к самостоятельному горению в воздухе, а горючие— способны самовозгораться, возгораться от источника зажигания и поддерживать развитие горения. 22 Не строительные материалы могут быть также трудногорючими 110 Горючие материалы в зависимости от температуры дымовых газов, интенсивности горения и продолжительности самостоятельного горения подразделяются в свою очередь на четыре группы горючести Г1 — Г4. Воспламеняемость материалов определяется временем воспламенения при заданных величинах поверхностной плотности теплового потока. Распространение пламени оценивается по длине распространения пламени по поверхности и критической поверхностной плотности теплового потока, а также времени воспламенения образца. Коэффициент дымообразования – показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества (материала). Показатель токсичности продуктов горения – отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50% подопытных животных. б). Строительные конструкции характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью. Основной характеристикой строительной конструкции является способность сохранять несущие и/или ограждающие функции в условиях пожара, которая оценивается пределом огнестойкости. Предел огнестойкости — это время, в течение которого строительная конструкция сопротивляется воздействию огня или высокой температуры пожара до возникновения одного или последовательно нескольких предельных состояний по огнестойкости, к которым относятся: потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций (R); потеря целостности в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя (Е); потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных для данной конструкции значений (I); Предел огнестойкости окон устанавливается только по времени наступления потери целостности (Е). Обозначение предела огнестойкости состоит из буквы, обозначающей соответствующее предельное состояние (R, E, I) и цифры, соответствующей времени достижения первого по времени состояния в минутах, например: R 120— предел огнестойкости 120 мин— по потере несущей способности; RE 60— предел огнестойкости 60 мин— по потере несущей способности и потере целостности, независимо от того, какое из двух предельных состояний наступит ранее; 111 REI 30— предел огнестойкости 30 мин— по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности, независимо от того, какое из трех предельных состояний наступит ранее. Если же для конструкции нормируются различные пределы огнестойкости по различным признакам наступления предельного состояния, то обозначение состоит из нескольких частей. Например, R 120/EI 60 или R 120/E90/I 60. Пожарная опасность конструкций устанавливается в зависимости от последствий воздействия пламени на конструкцию, в том числе таких как: наличия теплового эффекта от горения материалов конструкции; наличия пламенного горения газов, выделяющихся при термическом разложении материалов конструкции; размеров повреждения конструкции; пожарной опасности материалов, из которых выполнена конструкция. По пожарной опасности в соответствии с ГОСТ 30403-2012 строительные конструкции подразделяются на четыре класса: К0 (непожароопасные); К1 (малопожароопасные); К2 (умереннопожароопасные); КЗ (пожароопасные). в). Огнестойкость конструкций влияет на огнестойкость здания. Особое внимание уделяется несущим элементам здания, которые, обеспечивают общую устойчивость и геометрическую неизменяемость здания при пожаре. К ним относятся несущие стены, рамы, колонны, балки, ригели, фермы, перекрытия и др. К данным конструкциям предъявляются наиболее высокие требования по огнестойкости, но только в отношении потери ими несущей способности. По пределам огнестойкости строительных конструкций назначается степень огнестойкости зданий и сооружений. В соответствии со СНиП 21.01-97 здания делятся на 5 степеней огнестойкости: I - V в зависимости от значений пределов огнестойкости основных строительных конструкций, и пределов распространения огня по ним. Для I характерно наличие основных строительных конструкций с высоким пределом огнестойкости (от R 120, REI 120 до RE 30). Наименее огнестойкая— V степень— пределы огнестойкости для нее даже не устанавливаются (для V они менее 15 мин). г). Важным средством предотвращения пожаров и взрывов является пожарная профилактика, которая основана на оценке взрывопожарной и пожарной опасности производств. Такая оценка позволяет назначать мероприятия организационного и технического характера. В соответствии со сводом правил СП 12.13130.2009 производства категорируются в зависимости от объемнопланировочных решений помещений, вида находящихся в помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, а также исходя из и характеристик проводимых в них технологических процессов. 112 Взрывопожароопасные помещения выделяются в отдельные категории по избыточному давлению взрыва, т.к. этот параметр существенно влияет на развитие пожара в здании (см. табл.). Определение категорий помещений осуществляется путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от наиболее опасной (А) к наименее опасной (Д). Разделение помещений на категории В1-В4 осуществляется в зависимости от количества и способа размещения пожарной нагрузки в указанном помещении и его объемно-планировочных характеристик, а также от пожароопасных свойств пожарной нагрузки Категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности Категория помещения А взрывопожароопасная Б взрывопожароопасная В1-В4 пожароопасные: Г Д Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении Горючие газы, ЛВЖ с температурой вспышки не более 28С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазообразные смеси, при воспламенении которых в помещении развивается расчетное избыточное давление взрыва, превышающее 5 кПа, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, при котором расчетное избыточное давление взрыва, превышает 5 кПа Горючие пыли или волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28С горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пыле- или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся не относятся к категории А или Б. Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии Под пожарной нагрузкой понимают количество теплоты, отнесенное к единице поверхности пола, которое может выделиться в помещении при пожаре. 113 Общая пожарная нагрузка в помещении g состоит из постоянной и временной пожарных нагрузок. В постоянную включаются горючие вещества и материалы, находящиеся в строительных конструкциях. Временную составляют вещества и материалы, необходимые в производстве, например, технологическое и другое оборудование, мебель, материалы, находящиеся в складах и т.п. Временную и постоянную пожарную нагрузку определяют по формулам j M Q i g В i 1 S k MQ i i , g П i 1 S i 2 , МДж/м , где Мi— масса i-го вещества или материала, кг; Qi— количество теплоты, выделяемое при сгорании 1 кг i-го вещества или материала, МДж/кг; S— площадь размещения пожарной нагрузки, м 2; j, k— число видов веществ и материалов временной и постоянной пожарной нагрузки. Категории пожароопасных помещений и зданий Категории Удельная пожарная нагрузка, МДж/м2 Способ размещения В1 В2 В3 В4 более 2200 1401-2200 181-1400 1-180 не нормируется при Q0,64gH2 устанавливается кат. В1 при Q0,64gH2 устанавливается кат. В2 на любом участке пола площадью 10 м2 Примечание:Н— минимальное расстояние от поверхности нагрузки до перекрытия, м Указанные выше характеристики относятся непосредственно к материалам, конструкциям, зданиям, т.е. объектам производственной среды. Однако известно, что гибель людей происходит на ранних стадиях пожара и в основном от воздействия продуктов сгорания. Для оценки воздействия пожара на человека выделяются следующие критические значения опасные факторы пожара ОФП: температура среды 70С; тепловое излучение 500 Втм2; содержание оксида углерода СО 0,1%(об); содержание диоксида углерода СО2 6%(об); содержание кислорода О2 17%(об); показатель ослабления света дымом 2,4 6.4. Противопожарная защита Противопожарная защита осуществляется за счет мероприятий и использования эффективных средств тушения. профилактических 114 Основные профилактические мероприятия: исключение или уменьшение мощности источников воспламенения; уменьшение объема горючих веществ в производственном помещении, регулирование и автоматический контроль за их количеством; использование веществ и материалов с пониженной пожарной опасностью; использование горючих веществ под защитой (герметизация в среде инертного газа, при безопасных температурных условиях); введение специальных добавок, снижающих пожарную опасность веществ; организация преград на пути распространения пожара (огнепреградители, противопожарные стены, перегородки и т.д.); организация противопожарных разрывов между зданиями и сооружениями; организация беспрепятственной и безопасной эвакуации людей; организация противодымной защиты зданий; организация контроля за накоплением в воздухе горючих газов и паров; использование эффективных систем противопожарной сигнализации. Для профилактики используются также многообразные инженернотехнические решения, например: Огнепреградители. Известно, что пламя не может проникнуть в каналы (щели, отверстия и т.п.) размером меньше критического (тушащего), Это связано с тем, что теплота, необходимая для распространения фронта пламени по горючей смеси, частично расходуется на нагрев стенок канала. Для каждой смеси горючего газа с воздухом имеется критическая величина канала, например, для смеси ацетилена dКР=0,85 мм, водорода 0,89 мм, метана 3,5 мм и т.д. Этот эффект используется для предотвращения проскока пламени из зоны горения в зону с взрывоопасной средой, например, с помощью ее ограждения перфорированной перегородкой. Противопожарные преграды (стены, перегородки, перекрытия, двери и т.д.) предназначены для предотвращения распространения пожара в примыкающие к ним помещения в течение нормируемого времени. Противопожарные стены опираются на фундамент, возводятся на всю высоту здания, пересекая все конструкции и этажи, и возвышаются над кровлей не менее чем на 0,6 м. Предел огнестойкости противопожарных стен и перекрытий достигает REI 150, внутренних стен — до REI 45, противопожарных дверей, ворот и люков — до EI 60, перегородок— до EI 45, окон— до E 60. Противопожарные разрывы используются для предупреждения распространения пожара с одного здания на другое. Величины разрывов устанавливаются исходя из опасности теплового излучения пожара, зависящего от пожароопасных свойств материалов, из которых выполнены строительные конструкции, т.е. от огнестойкости зданий. 115 Величины противопожарных разрывов, м Степень Противопожарный разрыв при огнестойкости огнестойкости 2-го здания 1-го здания I и II III I и II 9 9 III 9 12 IV 12 15 степени IV 12 15 18 Система пожарная сигнализация (СПС) представляет собой комплекс технических средств для оперативного обнаружения загорания, оповещения о месте его возникновения и формирования управляющих сигналов для систем оповещения о пожаре и автоматического пожаротушения. Функциями СПС (по ГОСТ 26342-84) являются получение, обработка, передача и представление в заданном виде потребителям при помощи технических средств информации о пожаре на охраняемых объектах. Кроме этих функций СПС должна формировать команды на включение автоматических установок пожаротушения и дымоудаления, систем оповещения о пожаре, технологического, электротехнического и другого инженерного оборудования объектов. Основными элементами любой системы пожарной сигнализации являются: 1. пожарные извещатели (датчики), размещаемые в защищаемых помещениях; 2. приемно-контрольные приборы (ПКП) или контрольные панели, предназначаемые для приема подаваемых от извещателей сигналов о пожаре и автоматической подачи тревоги; 3. источники питания, обеспечивающих питание системы электрическим током от сети и от аккумуляторных батарей; 4. оповещатели (звуковые, речевые, световые); 5. шлейфы (линии связи), соединяющие извещатели с ПКП. 116 В зависимости от типа датчиков, извещающих о пожаре СПС подразделяются на тепловые, реагирующие на повышение температуры в помещении, дымовые, реагирующие на появление дыма, световые, реагирующие на появление пламени и комбинированные. По способу идентификации зоны пожара можно выделить три основных типа приемно-контрольные приборов (ПКП): с неадресной сигнализацией. При срабатывании извещателя его номер и помещение на станции не указываются, инициируется только номер шлейфа. Источник сигнала определяется визуально по встроенному в извещатель светодиоду или выносному устройству индикации, что очень неудобно; с адресной сигнализацией. Формирование сигнала также производится самим извещателем, но в шлейфе сигнализации реализуется протокол обмена, позволяющий определить, какой именно извещатель сработал. В каждом датчике расположена схема установки адреса. Таким образом, система определяет конкретное место формирования сигнала о пожаре, что повышает оперативность реагирования противопожарных систем и служб; с адресно-аналоговой сигнализацией. В этом случае ПКП являются центром сбора телеметрической информации, поступающей от извещателей. Так, по показаниям тепловых датчиков станция постоянно контролирует температуру воздуха в местах их установки, по показаниям дымовых — концентрацию дыма. По характеру изменения этих параметров именно ПКП (в данном случае это станция пожарной сигнализации), а не извещатели, как в случае адресных систем, формирует сигнал о пожаре. Это позволяет существенно повысить достоверность определения очага возгорания. 6.5. Тушение пожаров Тушение пожара и проведение спасательных работ обеспечивается комплексом конструктивных, инженерно-техническими и других мероприятий. В соответствии с СНиП 21-01-97 и НПБ 88-2001 к ним относятся: устройство пожарных проездов и подъездных путей; устройство средств доставки пожарных подразделений и пожарной техники на этажи и кровлю зданий; устройство противопожарного водопровода и других водопитателей; противодымная защита путей следования пожарных внутри здания; оборудование зданий и помещений установками, обеспечивающими эффективное тушение пожара и т.д. Эффективность пожаротушения зависит от используемых средств и способов тушения. Выбор средств пожаротушения зависит от физико-химических свойств горючих материалов и использования их в конкретных условиях. Для тушения пожара нельзя использовать вещества, бурно реагирующие с горючим или 117 окислителем. Например, нельзя применять воду для тушения щелочных металлов и веществ, выделяющих при взаимодействии с ней горючие газы и тепло. Известны случаи длительного горения кип хлопка, опущенных в воду. Эти случаи подтверждают тот факт, что не существует универсальных средств тушения. Каждое из известных средств имеет свою область применения и недостатки, которые ее ограничивают. Для прекращения процесса горения необходимо обеспечить условия, не превышающие рассмотренные выше критические условия возникновения процесса горения. Именно эти условия определяют основные способы тушения. Рассмотрим основные средства, обоснованное использование которых, позволяет обеспечить высокую эффективность пожаротушения. СПОСОБЫ ПРЕКРАЩЕНИЯ ПОЖАРА ХИМИЧЕСКИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ОХЛАЖДЕНИЕ до tt В Охлаждение веществами с большой теплоемкостью Охлаждение перемешиванием горючих веществ РАЗБАВЛЕНИЕ до сГНКП ИЗОЛЯЦИЯ Подача в зону горения негорючих газов Изоляция негорючим материалом или веществом Подача в зону горения негорючих компонентов Изоляция за счет противопожарных разрывов Подача в зону горения охлажденных продуктов сгорания Изоляция взрывной волной или продуктами взрыва ИНГИБИРОВАНИЕ Подача в зону пожара веществ, содержащих галогены Водяное тушение. Это наиболее распространенный способ. Эффект тушения достигается за счет охлаждения зоны пожара благодаря большой теплоемкости воды (2,2 мДж/кг). При тушении в помещениях дополнительный эффект создается за счет разбавляющего и изолирующего действия водяных паров. При испарении из 1 л. воды образуется 1700 л. пара, благодаря чему горючая смесь, образующаяся в объеме помещения, оказывается сильно разбавленной. Вода применяется при тушении твердых горючих и тлеющих материалов, а также горючих жидкостей с температурой кипения tКИП выше 80С. При тушении на открытом пространстве вода подается в виде сплошных струй, которые обладают большой ударной силой и большим расстоянием подачи. В помещении 118 вода подается в виде распыленных капель. Это дает большой эффект тушения за счет интенсивного испарения воды из-за развитой поверхности теплообмена. Огнетушащая эффективность воды повышается за счет введения различных добавок, которые в зависимости от вида пожара понижают температуру замерзания, уменьшают растекаемость или повышают смачивающую способность. Использование, например, смачивателей повышает проникающую способность воды, особенно в пористые и волокнистые материалы. Наиболее существенные недостатки водяного тушения: сравнительно высокая температура замерзания; непроизводительные потери и ущерб от действия воды значительная электропроводность (особенно с добавками); взаимодействие с некоторыми веществами, связанное с выделением горючих газов и тепла. Тушение газами используется для создания в защищаемом объекте среды, не поддерживающей горение (объемное тушение). Этот способ эффективен при тушении пожаров в помещениях. Помимо объемного тушения используется и тушение в локальных зонах при струйной подаче газа. При поступлении в горючую смесь газа, не поддерживающего горение, меняются концентрационные ВКП пределы воспламенения. По мере увеличения концентрации инертной газа СИ нижний предел возрастает, а верхний— снижается. В определенной точке (точка флегматизации) оба предела сливаются. Содержание инертной примеси в этой точке СИ называется флегматизирующей Ф концентрацией Ф. Для различных инертных примесей характерны свои величины Ф. На практике для тушения достаточно огнетушащей концентрации газа, которая меньше чем флегматизирующая и составляет 2/3Ф. Наибольшее применение имеет диоксид углерода СО2. Это связано с тем, что он может храниться в сжиженном виде при приемлемом давлении (3,6×103 КПа при 0С) и имеет высокий коэффициент газообразования (1 л сжиженной СО2 переходит в 506 л газа при 0С). Дополнительно к эффекту разбавления при использовании СО2 добавляется охлаждение зоны горения. Для большинства горючих веществ огнетушащая концентрация СО2 составляет 2030%. Когда в состав горючего входит кислород, щелочные, щелочноземельные металлы, а также при горении тлеющих материалов СО2 использовать нельзя. В этих случаях используется азот N, аргон Ar или другие газы. 119 Наиболее существенным достоинством этого способа тушения является полное отсутствие отрицательного воздействия на материалы и оборудование, в том числе электронное, электро- и радиооборудование. Недостатки газового тушения связаны с большими расходами и, соответственно, запасами газа. Объемное тушение в помещениях нельзя проводить в присутствии людей, не защищенных спецодеждой. Этот способ имеет ограничение по дальности при подаче газа в виде струи. Тушение галоидоуглеводородными составами основано на ингибировании пламени. Данные составы (хладоны) являются предельными углеводородами (в основном метан CH4, и этан C2H6), в которых атомы водорода полностью замещены атомами галогенов (фтор F, хлор Cl, бром Br, йод I). По существующим представлениям ингибирование происходит в несколько этапов. Сначала происходит связывание активных центров горения молекулами ингибитора, затем из получаемых негорючих комплексов снова выделяется молекула ингибитора. Чем быстрее проходит восстановление, тем меньше молекул ингибитора необходимо для тушения. Поэтому огнетушащие концентрации ингибиторов существенно меньше, чем у инертных газов. Например, ее величина для хладона 114В2 (тетрафтордибромэтан С2F4Br2) составляет 1,9%. Хладоны имеют высокую плотность, как в жидкой, так и в газообразной фазах, что обеспечивает возможность проникновения капель глубоко в пламя, а также удержание паров около очага горения. Низкие температуры замерзания дают возможность применения при минусовых температурах. Хладоны обладают хорошими диэлектрическими свойствами, поэтому их можно применять для тушения электрооборудования. Основные недостатки связаны с негативным воздействием на среду и человека. Некоторые, особенно хлоросодержащие, хладоны разрушают озоновый слой, поэтому их использование ограничено Монреальской конвенцией. Хладоны действуют на организм как слабые наркотические яды, но продукты их термического разложения более токсичны и при этом обладают высокой коррозионной активностью. Это также ограничивает применение хладонов Тушение порошковыми составами. Обычно это мелкоизмельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживаемости. Отличаются универсальностью действия, обеспечивая тушение материалов, которые невозможно тушить другими средствами. Порошки можно использовать для реализации как физических, так и химических способов тушения. Различают порошки общего и специального назначения: Порошки общего назначения используются для тушения обычных органических горючих веществ (древесина, резина, пластики, бензин и т.д.). Тушение этих материалов достигается созданием порошкового облака. Порошки специального назначения предназначены для тушения щелочных, щелочноземельных металлов, алюминий— и литийорганических 120 соединений и других веществ. Тушение обеспечивается при изоляции горящей поверхности от окружающего воздуха. Механизм тушения объясняется действием следующих факторов: разбавлением горючей смеси газообразными продуктами разложения или непосредственно порошковым облаком; охлаждением зоны горения в результате затрат тепла на нагрев частиц порошка, их испарение и разложение в пламени; эффектом огнепреграждения, достигаемым при прохождении пламени через узкие каналы, как бы создаваемые порошковым облаком; ингибированием химических реакций. Эффективность порошка определяется его огнетушащими и эксплуатационными свойствами, в основном слеживаемостью. Недостатками порошкового тушения являются высокая стоимость, трудности при хранении, сильное запыление помещений, возможность повторного воспламенения из-за незначительного снижения температуры в зоне пожара. Пенное пожаротушение используется в основном для тушения твердых и жидких горючих, не взаимодействующих с водой. Огнетушащее действие пены состоит в изоляции горючего от кислорода воздуха, охлаждении зоны пожара за счет жидкой фазы, разбавлении горючего. В зависимости от способа получения пены подразделяются на химическую, образующуюся в результате химической реакции, и механическую. Для получения химической пены используются огнетушители, которые из-за малой эффективности применяют редко. Большее распространение имеет механическая пена, для получения которой используется специальная аппаратура. Эта пена образуется механическим путем на сетках, которые орошаются водным раствором пенообразователя и продуваются газом. В зависимости от используемого газа пена бывает воздушно-механической, газонаполненной и др. Параметрами, влияющими на эффективность тушения, являются стойкость S, изолирующее действие и кратность К. Под кратностью понимают отношение объема пены к объему, содержащемуся в нем, жидкой фазы. По кратности пена подразделяется на низкократную (К30), средней кратности (30К200), высокократную (К200). Преимущество высокократной пены состоит в ее способности проникать в тоннелях и каналах на значительные расстояния и большую высоту, заполнять большие объемы. Это обусловлено малым содержанием в ней воды и большой стойкостью. Стойкость пены характеризует ее способность противостоять процессу разрушения и оценивается временем выделения из пены 50% жидкой фазы. Изолирующее действие характеризует способность пены препятствовать образованию горючей смеси. Этот параметр необходим в основном для выбора параметров тушения жидких горючих. Оценивается временем, в течение которого 121 пары горючего проходят через слой пены определенной толщины и образуют над ним горючую смесь, способную воспламеняться. В зоне пожара пена от нагрева активно разрушается. Предельные условия, когда интенсивность подачи пены в зону пожара равна интенсивности ее разрушения, характеризуются критической интенсивностью подачи IКР. Если подача больше критической, то происходит накопление пены и, соответственно, тушение пожара. Для того чтобы обеспечить эффективное тушение, интенсивность подачи должна превысить критическую. Обычно она составляет 2,3IКР. Для повышения эффективности тушения может использоваться комбинация перечисленных средств. Например, высокократную газонаполненную пену можно использовать для доставки инертного газа непосредственно в зону пожара. В этом случае обеспечивается дальность подачи, недоступная при газовом тушении. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Признаки пожара. 2. Условия возникновения горения и пожара. 3. В чем состоит сходство процессов горения различных по агрегатному состоянию горючих веществ? 4. В чем разница между воспламенением и самовоспламенением? 5. Концентрационные пределы воспламенения. 6. Как по закону Аррениуса происходит воспламенение? 7. Может ли температура вспышки быть меньше 0ᵒС? 8. Комплексный подход к оценке пожарной опасности производственных объектов. 9. Предел огнестойкости строительных конструкций и зданий. 10. Категорирование помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. 11. Какие факторы влияют на категорирование пожароопасных помещений. 12. Профилактика пожаров. 13. Основные физические и химические способы тушения. 14. Механизм тушения пожара водой. 15. Механизм тушения пожара газами. 16. Механизм тушения пожара галоидоуглеводородами. 17. Тушение пожара пенами 122 ПРИЛОЖЕНИЯ В приложении собраны статьи, обзоры и другие информационные материалы, более полно раскрывающие содержание актуальных проблем, обозначенных в конспекте лекций. Ознакомление с этими и подобными материалами (они в большом количестве имеются, например, в Интернете, частично они упомянуты в данных материалах) не является обязательным при подготовке к экзамену. Производственный травматизм в России вдвое выше, чем в Европе http://life.ru/news/4105 По условиям охраны труда Россия резко уступает странам Евросоюза. Об этом сообщил заместитель министра здравоохранения и социального развития Александр Сафонов на Всероссийском съезде специалистов по охране труда. По его словам, экономические потери России от неблагоприятных условий труда каждый год составляют 4% от ВВП. Заболеваемость По официальной статистике Минздравсоцразвития РФ, с 2003 по 2008 гг. было зарегистрировано примерно 45 тысяч профзаболеваний, то есть в год примерно выявляется 9-12 тысяч. Однако, как сообщили LIFE.RU в пресс-службе Минздравсоцразвития, официальная оценка случаев профзаболеваний в США за 2003 год - 430 тысяч, а за последние 5 лет эта цифра сократилась в 2 раза, а в Германии и Франции в год регистрируется - 20-25 тысяч профзаболеваний. Травматизм Если по цифрам профзаболеваний Россия в более выгодном положении, то уровень травматизма, повлекшего смерть, у нас выше. По данным Минздрава уровень смертельного травматизма в стране составляет 12 случаев на 100 тысяч работающих, что в два с половиной выше, чем в США и странах Евросоюза. Средняя продолжительность жизни в России составляет 66 лет, а это на 12 лет ниже, чем в США, и на 11,5 лет меньше, чем в Евросоюзе. В России из-за болезней в среднем теряется до 10 рабочих дней на одного работающего, тогда как в странах Евросоюза этот показатель составляет 7,9 дня. С учетом общего количества работников, занятых в экономике, потери рабочего времени, по экспертным оценкам, составляют около 700 млн. рабочих дней. 123 Смертность Неутешительна и общая статистика смертности трудоспособного населения страны. 30% россиян сегодня умирают в трудоспособном возрасте, в течение года порядка 200 тысяч получают травмы, а еще 180 тысяч погибают из-за причин, так или иначе связанных с их работой. Также, по оценкам экспертов, из-за опасных условий труда досрочно на пенсию уходят 37 % россиян. В свою очередь неблагоприятная демографическая ситуация приводит к дефициту рабочей силы. Концепция приемлемого риска http://ohrana-bgd.ru/bgdobsh/bgdobsh1_39.html Традиционный подход к обеспечению безопасности базируется на концепции «абсолютной безопасности». Ее суть сводилась к стремлению сделать технику и техносферу абсолютно безопасной для людей и предполагала внедрение всех мер защиты, которые практически осуществимы. Однако сейчас люди пришли к пониманию, что абсолютная безопасность недостижима или связана с огромными, подчас неоправданными для общества финансовыми затратами. Кроме того, требование абсолютной безопасности, подкупающее своей гуманностью, оборачивается трагедией для людей, потому что обеспечить нулевой риск в действующих системах невозможно, и человек должен быть ориентирован на возможность возникновения опасной ситуации. Поэтому в промышленно развитых странах начиная с конца 70-х -начала 80-х гг. XX в. в исследованиях, связанных с обеспечением безопасности, начался переход от концепции абсолютной безопасности к концепции приемлемого (допустимого) риска, суть которой заключается в снижении опасности до такого низкого уровня, который приемлет общество в данный период времени. К настоящему моменту сложились представления о величинах приемлемого (допустимого) и неприемлемого риска. Приемлемым риском называется такой уровень опасности, с которым на данном этапе развития общества можно смириться. Это такой низкий уровень смертности, травматизма или инвалидности людей, который не влияет на показатели безопасности предприятия, отрасли экономики или государства. Неприемлемый риск - максимальный риск, выше которого необходимо принимать меры по его устранению. Неприемлемый риск имеет вероятность реализации негативного воздействия более 10 -3, приемлемый — менее 10-6. При значениях риска от 10-3 до 10-6 принято различать переходную область значений риска. Для факторов, которые приводят к отдаленным опасным последствиям и не 124 Определение приемлемого риска Разработаны социально-приемлемые для общества в целом и отдельного человека критерии безопасности техники: 1. 2. для общества - математическое ожидание ущерба не более 1% общественных затрат на создание, эксплуатацию и уничтожение объекта; для индивидуума из населения - вероятность смерти или тяжелой травмы не выше бытовой или от случайных поражающих факторов; 125 3. для индивидуума из персонала, обслуживающего объект - не выше, чем для менее опасных профессий. Принцип приемлемого риска получил известность как принцип ALARA (аббревиатура от as low as reasonably achievable, т.е. «настолько низко, насколько это достижимо в пределах разумного»). Политика приемлемого риска базируется на нескольких принципах: 1. 2. 3. 4. 5. формировании качественно новой цели безопасности: от цели политики абсолютной безопасности, ориентированной только на совершенствование технических систем, к цели, ориентированной на улучшение состояния здоровья каждого человека, общества в целом и качества окружающей среды; разработке методов количественной оценки факторов опасности, основанных на методологии изучения риска; разработке методов количественной оценки безопасности, основанных на показателях состояния здоровья человека и качества окружающей среды; разработке методов определения приемлемого баланса между опасностями и выгодами от той или иной деятельности, основанных на оценке социальных предпочтений, экономических возможностей и экологических ограничений последних, т. е. методов определения приемлемого риска, переориентации системы контроля за состоянием безопасности: от контроля, сконцентрированного, главным образом, на факторах опасности, к контролю за воздействием этих факторов на человека и окружающую его среду, сохраняя при этом и контроль за факторами опасности. Степень внедрения этой концепции в практическую деятельность сегодня различна в разных странах и в некоторых из них уже введена в законодательство. Например, в Нидерландах эта концепция в 1985 г. была принята парламентом страны в качестве государственного закона. Согласно ему, вероятность смерти в течение года для индивидуума от опасностей, связанных с техносферой, более 10 -6 считается недопустимой, а менее 10-8 -пренебрежимой. «Приемлемый» уровень риска выбирается в диапазоне 10 -6-10-8 в год, исходя из экономических и социальных причин. Нидерланды следует рассматривать как пример страны, где наиболее широко используются вероятностные методы в практической деятельности по обеспечению безопасности населения от риска при эксплуатации промышленных объектов. В других странах (страны ЕС, США, Канада, Япония) масштабы использования концепции «приемлемого» риска в законодательстве более 126 ограниченны, но во всех этих странах существует тенденция к ее все более полному применению. При сопоставлении уровней имеющих место в нашей стране рисков со значениями, которые принято считать приемлемыми и неприемлемыми в промышленно развитых странах, видно, что риски уже на уровне величины 10 -3 являются неприемлемыми для целого ряда стран. Таким образом, показатели России по реализовавшимся индивидуальным рискам, к большому сожалению, оказываются значительно выше, чем уровни неприемлемых рисков в промышленно развитых странах. Существует уровень риска, который можно считать пренебрежимо малым. Если риск от какого-то объекта не превышает такого уровня, нет смысла принимать дальнейшие меры по повышению безопасности, поскольку это потребует значительных затрат, а люди и окружающая среда из-за действия иных факторов все равно будут подвергаться почти прежнему риску. С другой стороны, есть уровень максимального приемлемого риска, который нельзя превосходить, каковы бы ни были расходы. Между двумя этими уровнями лежит область, в которой и нужно уменьшать риск, отыскивая компромисс между социальной выгодой и финансовыми убытками, связанными с повышением безопасности. В рамках концепции приемлемого риска рост уровня жизни всех членов общества ограничен, так как при ее реализации не учитываются выгоды (общественная полезность) от прогрессивных технологий, которые на первых порах могут быть сопряжены с повышенным риском для тех, кто их реализует. Это приводит к их отторжению общественностью. Но новые технологии в итоге осваиваются человечеством как средство для выживания и дальнейшего повышения уровня жизни членов общества. Поэтому в качестве регулятора безопасности людей наряду с концепцией приемлемого риска должна использоваться концепция оправданного риска, согласно которой приемлем тот риск, который общественно оправдан. При этом непосредственно рискующие члены общества, безопасность которых на данном этапе развития науки и техники не может быть обеспечена на приемлемом уровне, получают социально-экономические компенсации от общества. О выборе допустимого индивидуального риска Суворова В.В., Мартынюк В.Ф., Грудина С.А. http://www.anaopa.ru/public3.htm В соответствии с названием индивидуальный риск – это частота поражения отдельного индивидуума в результате воздействия исследуемых факторов опасности [1]. 127 Для выбора уровней допустимого индивидуального риска известны следующие подходы его оценки. Один из самых известных методов определения допустимого индивидуального риска принят в Голландии: при этом допускают, что риск смерти в результате техногенных опасностей не должен превышать 1 % от минимальной вероятности смерти на протяжении всего периода жизни человека. За основу был принят риск смерти индивидуума в возрасте 10-15 лет, который согласно статистическим данным по возрастной смертности составляет 10-4 в год и является минимальным на протяжении всей его жизни. Основываясь на этих данных, для предельно-допустимого уровня индивидуального риска принято значение 10 -6 в год. Отметим, что Комитет по здравоохранению и промышленной безопасности (HSE) Великобритании в качестве нижней границы индивидуального риска использует величину риска 6×10-6 в год. Именно эти значения риска, полученные в благополучных с точки зрения промышленного развития и культуры промышленной безопасности странах, используются в качестве ориентира и у нас, в России. Если использовать подход, принятый в Голландии (1% от минимальной вероятности смерти на протяжении всего периода жизни), то уровень индивидуального приемлемого риска для России составит 5×10-6 в год (минимальная вероятность смерти в 2002 г. для мужчин в возрасте от 10 до 14 лет составила 6×10-4, а для женщин - 10-6) [2]. В последние годы в России отмечается тенденция увеличения смертности от всех причин, в том числе и от несчастных случаев (табл. 1) [2]. Смертность населения России, тыс. человек в год Причины смертности Всего, в том числе от несчастных случаев, отравлений и травм. Из них от: отравлений алкоголем самоубийств убийств Таблица 1 Средн за 19901985 1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2002 гг. 1625,3 1656,0 2203,8 2082,2 2015,8 1988,7 2144,3 2225,3 2254,9 2332,3 2100,4 197,6 198,3 348,5 307,2 274,9 274,0 300,2 318,7 331,6 339,3 299,2 23,5 16,1 43,5 35,2 27,9 26,1 29,9 37,2 41,1 44,7 32,5 44,6 15,0 39,2 21,1 61,0 45,3 57,8 39,1 55,0 35,0 51,8 33,6 57,3 38,2 56,9 41,1 57,3 42,9 55,3 44,3 54,6 37,8 128 Всего на 1131,9 100000 чел., в том числе от несчастных случаев, отравлений и 137,6 травм. Из них от: отравлений 16,4 алкоголем самоубийств 31,1 10,5 убийств 1116,7 1496,4 1417,7 1376,0 1361,1 1472,4 1535,1 1564,4 1627,9 1440,9 133,7 236,6 209,2 187,7 187,5 206,1 219,9 230,1 236,8 205,3 10,8 29,5 24,0 19,1 17,8 20,5 25,7 28,5 31,2 23,0 26,4 14,3 41,4 30,7 39,4 26,6 37,6 23,9 35,4 23,0 39,3 26,2 39,3 28,3 39,7 29,8 38,6 30,9 37,5 25,97 Учитывая, что наше общество сохраняет высокую толерантность к несчастьям, в России целесообразно пользоваться менее жестким критерием, предложенным В. Маршаллом [3]: «Значение риска, составляющее 1/10 от риска несчастного случая со смертельным исходом для 10-летнего ребенка, следует рассматривать как максимально допустимое», тогда для России значение допустимого индивидуального риска составит 5×10-5 в год. Другим подходом к выбору уровня приемлемого индивидуального риска являются существующие уровни риска, с которыми общество, так или иначе, мирится. Это значение риска является приемлемым, по крайней мере, для конкретного вида опасности. Хотя совершенно не очевидно, что для другого вида опасности общество согласится с таким же уровнем риска. Из статистических данных, приведенных в табл. 1,2, видно, что наряду с ростом частоты смерти от всех причин, наблюдается устойчивый рост смертности от несчастных случаев. Всего от несчастных случаев, отравлений и травм в стране в последнее время ежегодно гибнет около 340 тыс. человек, что соответствует индивидуальному риску 2,4х10 -3, что почти на порядок превышает аналогичный показатель для развитых стран. Численность пострадавших и индивидуальный риск гибели россиян от различных причин Таблица 2 1997 год Причина гибели Самоубийства Дорожнотранспортные происшествия (ДТП) Отравления некачественным алкоголем Убийства Число погибших, чел. 55 000 2002 год 3,7х10-4 Число погибших, чел. 55 300 27 000 1,8х10-4 33 243 2,3x10-4 27 900 1,9х10-4 44 700 3,0х10-4 35 000 2,4х10-4 44 300 3,0х10-4 Индивидуальный риск, 1/год Индивидуальный риск, 1/год 3,8х10-4 129 Пожары Несчастные случаи на производстве (НС) Природные чрезвычайные ситуации (ЧС) 13 795 0,9х10-4 19 906 1,4х10-4 4 734 1,7х10-4 3 920 1,4х10-4 139 9,5х10-7 331 2,3х10-6 Смертельный травматизм на производстве составляет около 4 тыс. человек в год (табл. 3) и его уровень является высоким по сравнению с другими странами, представляющим свои данные в Международную организацию труда [4]. Так, динамика изменения показателей травмирования в России и США (рис. 1) свидетельствует о том, что на протяжении последнего десятилетия в обеих странах он остается практически на одном уровне [4]. В то же время видно, что с 1980 г. наблюдается постоянное снижение числа пострадавших при несчастных случаях на производстве и стабилизация частоты несчастных случаев со смертельным исходом (на 2001 г. в России – 0,15 на 1000 работающих, в США – 0,04 на 1000 работающих). Если рассматривать отдельно по отраслям экономики России, то уровень смертельного травматизма составляет (на 1000 работающих в 2002 г.): в угольной промышленности – 0,34; в рыбоводстве – 0,28; в лесном хозяйстве – 0,28; в строительстве – 0,32; на транспорте – 0,16; в сельском хозяйстве – 0,2 [5]. О стабильности условий труда на производстве свидетельствуют и малые изменения уровня профессиональных заболеваний (рис. 2) [2]. Производственный травматизм в России Таблица 3 Год 1975 1980 1985 1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Общее количество несчастных случаев Всего, тыс. На 1000 работающих 689 10,8 570 8,4 456 6,5 432 6,6 271 5,5 213 6,1 185 5,8 158 5,3 153 5,2 152 5,1 145 5,0 128 4,5 Количество несчастных случаев со смертельным исходом Всего, тыс. На 1000 работающих 11766 0,185 12349 0,183 9819 0,142 8393 0,129 6789 0,138 5378 0,155 4734 0,148 4296 0,142 4259 0,144 4404 0,149 4368 0,150 3920 0,138 130 Рис. 1. Показатели смертельного травматизма в промышленности России и США 131 Рис. 2. Показатели профессиональных заболеваний в России На опасных производственных объектах, подконтрольных Ростехнадзору, где возможны серьёзные аварии, смертельный травматизм не превышает уровня 450 человек в год (рис.3). При этом и для них наблюдается тенденция снижения уровня аварийности и травматизма (рис. 3) [6]. Вообще же в России вклад производственного травматизма не превышает 0,1 % от общего числа смертельных несчастных случаев от внешних причин. Рис. 3. Аварийность и смертельный травматизм на опасных производственных объектах При этом постоянный рост числа несчастных случаев (при сокращающемся населении страны) обеспечивается исключительно ростом числа несчастных случаев в быту (табл. 2) [2,5, www.vniipo.ru, www.gibdd.ru, www.gai.ru, www.mchs.gov.ru]. Так, ежегодно от убийств гибнет около 38 тыс., от самоубийств – 55 тыс., от причин, связанных с употреблением алкоголя – 33 тыс. (табл. 1). 132 Промежуточное положение между бытовым и производственным травматизмом занимают потери при пожарах. Пожары дают значительный вклад в численность жертв несчастных случаев в России. По числу погибающих за год (19 тыс.) наша страна занимает второе место после Индии, а по удельным показателям Россия стоит на первом месте, на порядок превышая остальные страны [7]. При этом резкое увеличение количества жертв пожаров произошло в начале XXI века (рис. 4) (www.vniipo.ru). Рис. 4. Численность погибших при пожарах в России Третий подход, который можно учитывать при выборе уровня приемлемого индивидуального риска – это разница в восприятии добровольных и вынужденных опасностей (осознание необходимости подвергать себя риску). При прочих равных условиях приемлемые уровни добровольного и вынужденного риска отличаются на порядок величины [3]. К примеру, то, что добыча угля, скажем, опасна, не подвергается сомнению, но эта деятельность считается добровольной, тогда как риск, связанный с ядерной энергетикой, считается вынужденным, то есть навязываемым проживающему вблизи ядерных объектов населению. И, наконец, последнее, при выборе индивидуального приемлемого риска можно учитывать эмоциональное восприятие некоторых видов опасностей, вплоть до фобий. Широко известны фобии, связанные с атомной промышленностью. Однако другие несчастья, масштаб которых несопоставимо больше по отрицательным последствиям промышленной деятельности, не привлекают такого общественного внимания. К примеру, ежегодно на Земном шаре около 0,5 млн. человек подвергается укусам ядовитых змей (www.kp.ru/daily/23359/32047/). Только в Индии от укусов змей умирает 75 тыс. человек, что в тридцать раз превышает число жертв тигров, леопардов, пантер и других хищных животных вместе взятых (www.tv.46info.ru/announcement/?id=435). В то же время ряд опасностей, уровень которых незначителен, сильно переоцениваются общественным сознанием. В качестве экзотического примера 133 можно привести гибель от акул. В среднем каждый год в мире фиксируется от 70 до 100 нападений акул на людей, в результате которых гибнут от 5 до 15 человек (в 2000 году - 10 человек). Другой пример переоценки опасности – терроризм. Несмотря на резонанс, вызванный террористическими актами последних лет, риск оказаться жертвами теракта относительно невелик. Так, за последние 10 лет количество жертв терактов среди гражданского населения России составило около 2 тысяч человек, что соответствует индивидуальному риску 1,4х10 -6 (www.kp.ru/daily/23359/32047/). Для выбора уровня приемлемого индивидуального риска авторы предлагают воспользоваться логарифмической шкалой, представленной на рис. 5. Здесь в логарифмическом масштабе расположены частоты F гибели от следующих событий: теракты (Т), пожары (П), производственный травматизм (Тр), дорожнотранспортные происшествия (ДТП), убийства (У), самоубийства (С), все несчастные случаи, отравления и травмы (НС), все причины (Г). Разброс частот этих событий охватывает диапазон соответственно от 1,4х10 -6 до 1,4х10-2. Для выбора приемлемого риска приведены также значения минимального риска смерти на протяжении всей жизни М, 0,1М и 0,01М. Исходя из приведенных критериев для РФ можно рекомендовать следующие диапазоны допустимого риска (рис. 5): Рис. 5. Логарифмическая шкала для выбора допустимого индивидуального риска – уровень приемлемого индивидуального риска в диапазоне 5х10 -6 - 5х10-5 в год соответствует 1 - 10 %-ному диапазону минимального риска смерти на протяжении всей жизни. При этом вынужденный приемлемый риск (риск, которому подвергаются лица, несвязанные непосредственно с деятельностью 134 объекта) следует выбирать из меньших значений в этом диапазоне, а добровольный риск может быть приемлемым для больших значений из указанного диапазона. Интервал выбора приемлемого риска обозначен на рис. 5 желтым цветом – интервал индивидуального риска 5х10 -5 - 2,5х10-4 следует рекомендовать для выбора уровня контролируемого риска. Данный диапазон обозначен на рис. 5 синим цветом. Наибольшее значение этого интервала близко к риску гибели в дорожно-транспортных происшествиях – по-видимому, максимальному уровню риска, которому согласится подвергать себя большинство индивидуумов, осознавая опасность с одной стороны и выгоды использования транспорта с другой. При этом рассуждения, касающиеся добровольности восприятия риска, справедливы и для условий выбора контролируемого риска. Такой подход позволяет выбрать уровень допустимого индивидуального риска так, что большинство существующих рисков (хотя и не все) будут меньше контролируемых. Однако для чрезвычайно опасных видов деятельности – езды на мотоциклах, альпинизма, испытаний самолетов, полетов в космос и т. д. – следует искать уровень допустимого индивидуального риска за пределами предложенных диапазонов с учетом того, что в этих условиях основным критерием выбора является эмоциональный. Выводы. В наглядном виде предложены интервалы рисков, которые можно рекомендовать для выбора уровней допустимого индивидуального риска. Для обоснования указанных интервалов использовались статистические данные об уровнях риска от существующих опасностей, подходы к нормированию допустимого риска, а также учитывались особенности восприятия риска населением. Список использованной литературы: 1. В.Ф. Мартынюк, М.В. Лисанов, Е.В. Кловач, В.И. Сидоров Анализ риска и его нормативное обеспечение. // Безопасность труда в промышленности. 1995. № 11 2. Российский статистический ежегодник М.: Госкомстат, 2003. 3. В. Маршалл под ред. д.х.н. Чайванова Б.Б., к. ф.-м. н. Черноплекова А.Н. Основные опасности химических производств. – М.: Мир, 1989. 4. Yearbook of Labour Statistics. – International Labour Office Geneva, 2003. 5. Национальный доклад «Состояние условий и охраны труда в российской федерации в 2002 году и меры по их улучшению» Министерства труда и социального развития, М., 2003. 6. Государственный доклад «О состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр Российской Федерации в 2003 году», Госгортехнадзор России 7. Н.Н. Брушлинский. Анализ мировой пожарной статистики и ее роль в обеспечении пожарной безопасности на планете. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 1998. 135 Демографический взрыв в современном мире Очерк из готовящейся к переизданию книги «Географическая картина мира» В.П. Максаковский http://geo.1september.ru/2001/19/7.htm Механизм демографического взрыва в развивающихся странах изучен демографами детально и всесторонне. Он стал закономерным следствием демографической ситуации, сложившейся в странах Азии, Африки и Латинской Америки в начале второй половины ХХ в. Для этой ситуации характерны две главные отличительные черты. Во-первых, после завоевания политической независимости эти страны получили возможность более широко использовать мировые достижения медицины, в частности в предупреждении различного рода заболеваний, особенно эпидемических. Благоприятно повлияли на снижение показателя смертности также первые успехи молодых государств в сфере экономического и культурного развития. В результате коэффициент смертности за очень короткое время снизился примерно в два раза, причем до этого история не знала подобного сокращения смертности за столь короткий срок. Во-вторых, в отличие от смертности, рождаемость сохраняется на высоком и даже очень высоком уровне, так как продолжается традиционное демографическое поведение населения. Ныне из 145 млн. детей, ежегодно появляющихся на свет, 125 млн. рождаются в развивающихся странах. Именно такое несовпадение во времени (несинхронность) изменений в процессах рождаемости и смертности привело к возникновению небывалого до тех пор демографического взрыва в большинстве стран мира. Конечно, третью демографическую революцию середины ХХ в. можно сравнивать со второй демографической революцией эпохи промышленных переворотов. Но при этом нельзя не видеть, что, несмотря на определенное сходство, между ними существуют очень большие различия, причем не только количественные, о которых уже говорилось, но в какой-то мере и качественные. Демографический подъем в Европе XVIII—XIX вв. был обусловлен прежде всего изменениями в социально-экономической сфере, а в ХХ в. в развивающихся странах он, напротив, сильно опережал социально-экономическое развитие. Такой период «бури и натиска» продолжался в странах Азии, Африки и Латинской Америки примерно два-три десятилетия. В это время внутренняя дифференциация среди них в этом отношении прослеживалась относительно слабо. Но когда в 80-х годах общие темпы прироста населения стали постепенно замедляться, различия между странами и группами стран начали проявляться более отчетливо. Ныне по характеру воспроизводства населения все развивающиеся страны можно подразделить на три подгруппы. 136 Первую подгруппу формируют страны, где еще в полной или почти в полной мере проявляется пик демографического взрыва. Для них по-прежнему характерны очень высокая рождаемость и очень высокий естественный прирост населения. На одну женщину в этих странах приходится в среднем от 6 до 8 детей, а среднегодовой темп прироста населения составляет от 2 до 3,5%. Таблица 1 Развивающиеся страны с наиболее высокими показателями воспроизводства населения в 1995—2000 гг. Общий Суммарный Среднегодовой Страна коэффициент коэффициент темп прироста рождаемости, ‰ рождаемости* населения,% Афганистан 53,4 6,9 2,9 Уганда 51,1 7,3 2,8 Нигер 50,2 6,9 3,2 Сомали 50,0 7,0 3,2 Эфиопия 48,2 7,0 2,5 Гвинея 48,2 5,8 2,4 Ангола 47,7 6,4 3,3 Малави 47,7 6,7 2,5 Йемен 47,7 7,7 3,7 Либерия 47,5 6,8 3,1 Мали 47,4 7,3 2,4 Палестина 46,7 8,1 ... Сьерра-Леоне 46,5 6,2 3,0 Буркина-Фасо 45,9 6,9 2,7 Конго (Киншаса) 44,9 5,2 2,6 Лаос 44,2 6,0 3,1 Оман 44,1 6,9 3,3 Руанда 42,6 6,2 2,1 Бурунди 42,5 6,6 2,8 Конго (Браззавиль) 42,5 5,2 2,8 Мозамбик 42,5 6,5 2,5 Замбия 42,4 6,5 2,3 Нигерия 42,3 6,3 2,8 Бенин 42,0 7,1 2,8 Того 41,9 7,1 2,6 * Среднее число детей на одну женщину к концу детородного периода Анализ табл. 1 позволяет сделать вывод о том, что большинство перечисленных в ней стран относятся к категории наименее развитых стран мира, расположенных в Тропической Африке и Юго-Восточной Азии. Согласно 137 статистике ООН, среднегодовой прирост населения для всей этой группы стран в 1995—2000 гг. составлял 2,4%, а в некоторых из них был и того выше. Неудивительно, что к 2000 г. общая численность населения наименее развитых стран мира возросла уже до 650 млн чел. Помимо наименее развитых, к первой подгруппе относятся и многие другие развивающиеся страны Африки, Азии, а отчасти также Латинской Америки и Океании. Всего в мире в конце 90-х годов насчитывалось 36 стран, в которых при современном уровне естественного прироста удвоение численности населения должно произойти за 25 лет или даже еще быстрее. В Африке таких стран 19. В Ливии и Того удвоение населения там может произойти за 19 лет, Сан-Томе и Принсипи -20, Нигер, Чад и Свазиленд -за 21 год. В зарубежной Азии таких стран 11, а среди них особо выделяются Палестина (удвоение может произойти за 15 лет в Секторе Газа и за 21 год на Западном берегу р. Иордан), Оман (18), Йемен и Мальдивы (за 21 год). В Латинской Америке в группу стран с ожидаемым удвоением населения за 25 лет и менее попадают Гватемала, Гондурас и Никарагуа, а в Океании — Вануату, Соломоновы Острова и Маршалловы Острова. Таблица 2 Развивающиеся страны, в которых происходит снижение показателей прироста населения Общий Суммарный Среднегодовой Страна коэффициент коэффициент темп прироста рождаемости, ‰ рождаемости* населения,% Латинская Америка Бразилия 22 2,9 1,4 Чили 19 2,5 1,4 Азия Вьетнам 19 3,5 1,2 Индия 27 3,4 1,9 Индонезия 24 2,8 1,5 Иран 24 3,0 1,8 Ливан 23 2,5 1,6 Турция 22 2,7 1,6 Шри-Ланка 19 2,3 1,3 Африка Марокко 24 3,6 1,8 Тунис 25 3,4 1,4 138 Пределы биосферы http://www.ecoloresult.ru/resels-484-1.html Биосфера – это организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная жизнью. Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. Из этих определений вытекают несколько совершенно конкретных понятий, раскрывающих сущность биосферы. 1. Биосфера – не просто одна из существующих оболочек Земли, подобно литосфере, гидросфере, атмосфере. В.И. Вернадский предельно лаконично указывает ее основное отличие – это организованная оболочка. И чтобы понять суть биосферы, нужно понять, как и кем она организована, в чем состоит организованность биосферы. 2. Биосфера имеет определенные пределы; то есть некоторые конечные размеры, в рамках которых она может быть выделена и научно изучена. Следовательно, выявив главную движущую силу развития биосферы – живое вещество,- необходимо установить те пространственные и временные ограничения (пределы), которые накладываются на деятельность живого вещества. 3. Пределы биосферы связываются с полем существования живого. Но любое поле может сохраняться и поддерживаться лишь при условии сохранения определенных физических или химических параметров, показателей его состояния. Значит должны быть установлены некоторые необходимые и достаточные параметры для физического сохранения «полей жизни» в биосфере и самой биосферы. На протяжении миллиарда лет существования биосферы организованность создается и сохраняется деятельностью живого вещества – совокупности всех живых организмов. Форма же деятельности живого, его биогеохимическая работа в биосфере, заключается в осуществлении необратимых и незамкнутых круговоротов вещества и потоков энергии между основными структурными компонентами биосферной целостности: горными породами, природными водами, газами, почвами, растительностью, животными, микроорганизмами. Этот непрерывающийся процесс круговоротного движения составляет один из краеугольных камней учения о биосфере и носит название биохимической цикличности. Изучение биохимических циклов как незамкнутых круговоротов помогает более глубоко проникнуть в суть процессов организованности биосферной оболочки. Каждое последующее состояние биосферы не повторяет предшествующее. Вовлечение в миграционные циклы приводит к непрерывному обновлению биосферы, способствует ее прогрессивному эволюционному развитию, усложнению живого вещества, возрастанию многообразия живых организмов. Вопрос о пределах биосферы В.И. Вернадским связывается с сохранением пределов жизни. Представления о них претерпевают коренные изменения 139 буквально с каждым новым днем развития науки. Еще вчера мы были убеждены, что температура кипения в 100 С невозможна для жизни какого – либо живого существа. Сегодня же впечатляют все новые открытия мира термофильных организмов, обнаруженных в вулканических жерлах, гейзерах и подводных изменениях, для некоторых из них стоградусная температура «холодновата» для нормального деления клеток (размножения), они живут и при температуре +250 С и даже при +250 С. Есть сведения о возможности перенесения бактериями температуры абсолютного нуля (-273 С). Велика пластичность жизни, но все же пределы ее объективно существуют, и они определяют пределы развития биосферы, ее структуру и функции. Верхняя граница биосферы охватывает всю тропосферу и ограничивается озоновым слоем (23-25км), который своеобразным экраном защищает все живое от губительного воздействия ультрафиолетовой радиации. Нижняя граница очень изрезана; биосфера включает всю гидросферу суши и Мировой океан, на материках проникает в среднем в земную кору до глубин 16 км. Здесь она сопрягается с областью “былых биосфер”, - так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосферы прошлых геологических периодов. Это накопление известняков, углей, горючих сланцев, остаточных горных пород. Былые биосферы – документированное доказательство геологически вечного развития биосферы. В большом геологическом цикле движения вещества ископаемые остатки биосфер прошлого выходят на дневную поверхность, разрушаются, захватываются живыми организмами в новые биогенные циклы круговорота, затем снова выходят из него и опускаются в глубокие горизонты земной коры, где подвергаются метаморфизации, переплавке, и где отдают запасенную в них солнечную энергию. Так длится миллиарды лет, сколько существует биосфера. Возраст биосферы приближается к геологическому возрасту Земли как планы Солнечной системы. Хладоны: виды и свойства http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=817 Хладоны - насыщенные фторуглероды или полифторуглеводороды (часто содержат также атомы Cl, реже Br). Представляют собой газы или летучие жидкости. Хладоны нетоксичны, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом, не реагируют с большинством металлов. Хлорсодержащие хладоны при УФ облучении выделяют атомарный хлор, который взаимодействует с молекулами озона. ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ Хладоны, являясь инертными, негорючими, простыми в производстве и хранении, получили широкое распространение как охлаждающие жидкости в промышленных и бытовых холодильных агрегатах и кондиционерах; распылители 140 (пропелленты) в аэрозольных баллончиках различного назначения; как вспениватели в производстве пенопластов и пенополиуретанов; инертные растворители; реагенты для сухого травления при изготовлении интегральных схем; чистящие средства. Некоторые хладоны применяют для синтеза фтормономеров и других органических продуктов. Бромсодержащие хладоны используют в огнетушащих составах в качестве ингибиторов пламени и флегматизаторов горения углеводородов. В 1974 году американскими учеными была опубликована теория, согласно которой, на озоновый слой существенное влияние оказывают хлор- и бромсодержащие вещества - хладоны (хлорфторуглероды - ХФУ), или фреоны (по торговым маркам крупнейшего производителя подобных веществ американской компании DuPont). В марте 1985 года была принята Венская конвенция об охране озонового слоя, а в сентябре 1987 года - Монреальский протокол, предусматривающий полное прекращение производства развитыми странами озоноактивных хладонов (R11, R12, R113, R114, R115) к 1 января 1996 года и бромсодержащих галонов (12B1, 13B1 и 114B2) к 1 января 1994 года. Развивающимся странам была предоставлена десятилетняя отсрочка. В настоящее время участниками Венской конвенции и Монреальского протокола являются 175 стран, то есть практически все страны мирового сообщества. В этой связи во всем мире начался процесс разработки новых, экологически безопасных хладонов обладающих необходимыми эксплуатационными свойствами и разрушающимися в атмосфере с образованием малоактивных веществ. Крупные западные компании, такие как DuPont, Great Lakes, ICI и др., начали поиск альтернативных озонобезопасных веществ и разработку технологий их производства. Следующим этапом стало создание опытно-промышленных производств этих веществ, а затем и организация крупномасштабных мощностей по выпуску указанных соединений. DuPont завершил переход на озонобезопасные вещества еще в 1988 году и стал доминировать на рынке хладонов. К 1999 году общий объем производимых в США озонобезопасных хладонов составил 21,1 млн. метрических тонн по углеродэквиваленту (данные IPCC Special Report on emission Scenarios, Fenhann /2000). Россия, будучи правопреемницей СССР, приняла на себя все обязательства в отношении Венской конвенции и Монреальского протокола, а также Лондонской поправки к нему. Однако, в результате возникшей сложной экономической ситуации не смогла обеспечить их выполнение к 1 января 1996 года. Производство ОРВ в России было прекращено с 20 декабря 2000 года. Крупнейших предприятия в Перми, Волгограде и других регионах, производившие озоноразрушающие хладоны, остановили их производство. В то же время в России, начиная с 2001 года, стал наблюдаться устойчивый рост в основных отраслях промышленности, 141 потребляющих хладоны, и потребление озонобезопасных хладонов существенно возросло. Этот рост будет наблюдаться и в последующие годы. В таблице ниже представлена хронология принятия соглашений по охране озонового слоя. Хронология принятия соглашений по охране озонового слоя Год 1974 1985 1987 Событие Появление первых обоснований (американскими учеными) влияния озоноразрашающих веществ (ОЗР) Принятие Венской конвенции, ее ратификация СССР Монреальский протокол по веществам, разрушающий озоновый слой (принят СССР в 1988 году) 1990 Лондонская поправка к Монреальскому протоколу 1992 Копенгагенская поправка к Монреальскому протоколу 1997 Монреальская поправка к Монреальскому протоколу 1999 Пекинская поправка к Монреальскому протоколу Резюме Сокращение производства ОРВ в США Данная конвенция не накладывала никаких обязательств и носила рамочный характер Сохранение на уровне 1987 года производства наиболее распространенных ХФУ - хладонов 11, 12, 113, 114, 115 - и сокращение их производства к 1993 году на 20% Добавление в список ОРВ метилхлороформа, четыреххлористого углерода и бромхлоруглеродов (галонов). Кроме того, в соответствии с Лондонской поправкой, СССР должен был прекратить производство ОРВ к 1 января 1996 года Расширен список веществ, регулируемым Монреальским протоколом. Добавлены галогенизированные растворители и переходных химических веществ гидрохлорфторуглеродов Создание глобальной системы лицензирования экспорта и импорта ОРВ. Россия в соответствии с поправкой, обязана прекратить производство хладонов и галонов в 2000 году и поэтапно осуществлять конверсию на озонобезопасные вещества Введены меры регулированя поэтапного сокращения производства ГХФУ, ХФУ и галонов для развивающихся стран 142 Свойства хладонов, используемых для пожаротушения Название Химическое название Формула Озонораз рушающи й потенциа 23 л Потенциа л глобальн ого потеплен 24 ия Класс опасн ости Хладоны метанового ряда Являются одним из наиболее распространенных типов этих веществ. Несмотря на то, что производство многих из них давно не ведется, их запасы до сих пор используются в в пожаротушащих составах. Хладон ТрифторбромCF3Br 13,2 5600 4 13B1 метан Хладон ДифторхлорCF2ClBr 3 2,2 4 12B1 бромметан Хладон ДифторбромCF2BrH 0,74 1,1 4 22B1 метан Хладон ФтордихлорCFCl2Br 11B1 бромметан Примечание. Большая часть таких хладонов имеет высокий озоноразрушающий потенциал и высокий потенциал глобального потепления. Однако большая их часть имеет низкий – четвертый – класс опасности Хладоны этанового ряда . Хладон 125 Хладон 114B2 Хладон 124B1 23 Пентафторэтан 1,1,2,2Тетрафтордибромэтан 1,1,1,2Тетрафторбром этан CF2HCF3 0 CF2BrCF2Br CF3CFBrH 0,7-1,2 3200 4 6,2 4 4 Вред, нaнoсимый фреoнaми oзoнoвoму рaзряду oценивaется дoзoй oзoнoрaзрушaющегo пoтенциaлa, кoтoрый рaвен 0 для oзoнoбезoпaсных хлaдaгентoв (R-410A, R-407C, R-134a) и дo 13 у oзoнoрaзрушaющих (R-10, R-110). 24 Потенциал глобального потепления (ПГП) (англ. Global warming potential, GWP ) — коэффициент, описывающий воздействие излучающей способности одной единицы массы данного ПГ относительно соответствующей единицы диоксида углерода за заданный период времени 143 Озон в атмосфере. И.А.Павлова, http://www.planet.elcat.kg/?cont=wclim&id=2 Озон содержится в атмосфере до высот 100 км, но в ничтожно малом количестве (до 0,001 %), однако без него жизнь на земле была бы совсем не такой, какой мы наблюдаем её сейчас. Молекула озона О3 образуется соединением молекулы О2 и атома О, когда они вместе встречаются еще с одной молекулой М, которой может быть любая частица, в том числе и молекула азота N2. Она 144 необходима, чтобы поглотить энергию, которая выделяется при образовании О 3. Нижняя граница слоя атмосферы, где образуется большое количество озона, находится на высоте 10–15 км, а верхняя – на высоте около 50 км. Этот слой называется озоносферой. Максимум концентрации молекул озона соответствует высоте около 25 км, однако, даже здесь имеется не более 5–10 молекул озона на миллион молекул воздуха. Озон, образующийся выше 8–12 км, часто называют стратосферным озоном, чтобы отличить его от тропосферного озона, который образуется в результате других процессов в приземном слое атмосферы. Количество тропосферного озона не превышает 10% от общего содержания озона в атмосфере. Общее содержание озона в вертикальном столбе атмосферы, если его привести к нормальному давлению (760 мм. рт. ст.) и температуре (0°С), и собрать в слой, то высота этого слоя составит около 3 мм. Рис. 1. Озоновый слой в атмосфере Однако озоносфера почти полностью поглощает губительные для всего живого ультрафиолетовые лучи Солнца. Под ультрафиолетовой радиацией УФ Солнца понимается радиация в диапазоне длин волн от 0,4 до 0,01 мкм (см. рис. 2). 145 Рис. 2. Спектральные диапазоны полного или частичного поглощения солнечного излучения атмосферой. По воздействию на живые клетки её делят на три части: УФ-А (0,4–0,315 мкм), УФ-В (0,315–0,380 мкм) и УФ-С (короче 0,28 мкм). УФ-С губителен для живого организма даже в небольших дозах, вследствие разрушения молекул белка, к счастью, УФ-С полностью поглощается озоносферой и не доходит до земной поверхности. УФ-В доходит до земли лишь в небольших дозах, более всего у земли наименее опасного УФ-А. В целом воздействие УФ на человека можно свести к следующему: 1) распаду белка; 2) канцерогенное действие; 3) ослабление иммунной системы; 4) ожог или даже рак кожи; 5) глазные (катаракта) и инфекционные заболевания 6) аллергические заболевания; 7) мутагенное действие. Озоновый слой охватывает всю Землю, но его толщина сильно меняется, возрастая от экватора к полюсу. Озон образуется в течение всего года в стратосфере над экваториальным поясом. Благодаря переносу его воздушными течениями он перемещается в направлении полярных широт. На планете четко выделяется тропическая область недостаточно малого содержания озона в зоне от 35° с. ш. до 35° ю. ш., где средняя приведенная толщина слоя О 3 около 2,6 мм. К северу и югу от нее толщина слоя больше – 3,5 мм. Кыргызстан находится на границе комфортной и недостаточной зон содержания озона. Озон испытывает значительные вариации в течение года, причем они минимальны над тропиками и максимальны в высоких широтах. Максимальные значения содержания озона на всех широтах наблюдается в конце зимы и весной, минимальные - осенью и начале зимы. С увеличение широты происходит сдвиг времени наступления максимума на более поздние месяцы. Так, в Алма-Ате максимум толщины слоя озона наблюдается в феврале, в Санкт-Петербурге – в марте, на о. Диксон – в мае. 146 Рис. 3. Толщина озонового слоя. Единица измерения, в которой выражается «толщина» озонового слоя, это единица Добсона или DU, 100 DU = 1 мм. На процессы разрушения озонового слоя, как выяснилось, может существенное влияние оказывать человек. В середине семидесятых годов, стало известно, что некоторые вещества могут вызывать уменьшение содержания стратосферного озона. Это - фреоны (газы, используемые в холодильниках и аэрозольных баллончиках) и продукты, возникающие при полетах высотной авиации, при запусках ракет, а также многие другие азотистые вещества, используемые на поверхности земли. Фреоны и другие азотистые вещества, высвобожденные около земной поверхности, медленно поднимаются и в конце концов через 10-20 лет достигают верхней границы озонового слоя, где оказываются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца. К сожалению, под действием которого молекулы этих веществ расщепляются с образованием хлора и азота, которые с свою очередь могут реагировать с озоном и уменьшать его содержание в атмосфере. В 1985 г. английские ученые опубликовали статью, в которой утверждалось, что каждой весной, начиная с 1980 г., над Антарктидой образуются значительные области уменьшения общего содержания озона. Этот результат журналисты превратили в сенсацию, объявив о существовании «озоновой дыры» над Антарктидой. Это название в последующие годы укоренилось не только в 147 популярной литературе, но стало широко использоваться в научных статьях. Однако, термин этот условный, т.к. речь идет не о каких-то областях в атмосфере, где вообще отсутствует озоновый слой, единственный защитник живого на Земле от губительной ультрафиолетовой радиации Солнца, а рассматривается явление весеннего уменьшения содержания озона над Антарктидой. Сегодня принято аномалии озона относить к «озоновым дырам», если дефицит озона превышает 30%. Причина образования озоновой дыры над Антарктидой связана, прежде всего, с систематическим увеличением в стратосфере Земли окислов хлора, и других озоноразрушающих веществ. Глубина и пространственные размеры этой дыры имеют тенденцию к увеличению. Так, в первой половине 90-х годов площадь озоновой дыры составляла 15 млн. кв. км и продолжительность её существования изменялась в пределах 32-63 дня, в 1995 году она превышала 20 млн. кв. км и продолжительность составляла 71 день. В конце 1999 года появилась информация о том, что площадь озоновой дыры достигла 25 млн. кв. км, и периферия её располагается уже у берегов Новой Зеландии. При этом было зарегистрировано самое минимальное количество озона (начиная 1985 года), и которое уменьшилось примерно в три раза по сравнению с уровнем озона над Антарктидой в 70-х годах. В октябре 2000 года, новозеландские ученые посчитавшие современные размеры озоновой дыры (29,53 млн. кв. км), указали, что в зону её действия уже попал город Пунта-Аренас (Чили), а в скором, отдельные сегменты озоновой дыры начнут угрожать Аргентине, Австралии и ЮАР (см. рис 2). Сейчас площадь озоновой дыры сравнима с размерами Северной Америки. Пока, ученые не решаются говорить об уменьшении размеров озоновой дыры. Скорее, они заявляют о её стабилизации, т.к. уже третий год (1999-2001 гг.) дыра не превосходит границ 30 млн. кв. км. При сохранении современного уровня выбросов разрушающих озон веществ в атмосферу размер озоновой дыры начнет уменьшаться только через 50-60 лет. В последние годы области дефицита озона были зарегистрированы и над Северным полушарием. Площадь этих областей существенно меньше антарктической озоновой дыры и они могут наблюдаться над различными регионами Северного полушария, их принято называть локальными озоновыми дырами. Одна из таких локальных озоновых дыр наблюдается над Центральной Азией, которая первый раз бала замечена в августе 1984 г. В дальнейшем, она наблюдалась в апреле 1985 г., в апреле 1988 г., с апреля по июнь 1990 г., в апреле 1992 г., с января по июнь 1993 г., с февраля по июнь 1995 г., с марта по май 1997 г. Максимальное истощение озонового слоя над горным регионом Центральной Азии было зарегистрировано в апреле 1997 года и составило 18%. Эти данные были получены в результате многолетних, круглогодичных, ежесуточных 148 наблюдений параметров атмосферы над горным регионом Центральной Азии. Наблюдения проводились на уникальной научной станции Иссык-Куль, которая расположена на берегу озера Иссык-Куль, в 10 км западнее города Чолпон-Ата. Рис. 2. "Озоновая дыра" над Антарктидой. Приведенные данные свидетельствуют, о том, что в конце ХХ столетия не только в Южном, но и в Северном полушарии, в том числе и над нашим регионом, появление озоновых дыр с дефицитом озона в 10–40%, т.е. в 2,5–9 раз превышающий максимальный уровень естественных колебаний, стало обыденным явлением. Проблема утраты озонового слоя может привести к возрастанию ультрафиолетовой радиации Солнца, что будет оказывать влияние не только на все население планеты, но и на все живое на Земле. Огромная озоновая дыра накрыла Россию http://regnum.ru/news/accidents/2067517.html МОСКВА, 29 Января 2016, 14:31 — REGNUM 27 января огромная озоновая дыра накрыла северную Евразию от Атлантики до Тихого океана. Большая часть пришлась на территорию России. Центр аномалии расположен на севере Западной Сибири. Как сообщил ИА REGNUM старший научный сотрудник геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, доктор геолого-минералогических наук Владимир Сывороткин, «потери озона достигают здесь 50%, то есть мы имеем дело с озоновой дырой антарктических масштабов. В Москве потери озона — 22%, в Санкт-Петербурге — 35%!» Разрушение озонового слоя принесло аномальное тепло и низкое давление, еще раз подтверждая концепцию, согласно которой изменение концентрации озона в атмосфере является главным фактором погодных (и климатических) аномалий. 149 Гражданам важно знать, что «в зимнее время, когда люди тепло одеты, и тело закрыто от солнечных лучей, увеличившийся поток биологически активного ультрафиолета (БАУ) опасен в первую очередь для глаз. Особенно, если небо чистое, то есть отсутствует сплошная облачность, которая существенно ослабляет поток БАУ. Самая опасная ситуация — солнечный день и снежный покров, который за счет отражения увеличивает опасное излучение. Усиливаться поток ультрафиолета может и за счет переотражения от краев облаков через разрывы в сплошной облачности». Необходимо быть бдительными, беречь в ближайшие дни свои глаза и особенно детей от прямого солнечного света. Лучше начинать день с просмотра озоновых карт. Что произойдет в результате глобального потепления? http://kalachnadonu.ucoz.ru/publ/klub_ljuboznatelnykh/ehto_interesno/chto_proizojdet_v_rezultate _globalnogo_poteplenija/11-1-0-409 Учёные ведущих мировых научных центров уже много лет пытаются предсказать последствия глобального потепления. Самое страшное из них – таяние 150 ледников, которое приведет к повышению уровня воды в мировом океане и, следствие, затоплению ряда территорий, в том числе и крупных городов. как Циф ры каждый год называются разные. Одни утверждают, уже через несколько д что есятков лет под воду уйдет чуть ли не временных мегаполисов. половина со Дру ие уверены, что опасаться ни нам, ни нашим детям и внукам нечего г последствия человечество ощутит только через сотни лет.– серьёзные И все-таки страх перед новым всемирным потопом с каждым годом становится всё более реальным – вспомните хотя бы масштабное наводнение в Европе, паводок на Дальнем Востоке ипоследствия урагана "Сэнди" в Нью-Йорке. Прогноз научных сотрудников Потсдамского института изучения климатических изменений (Германия) гласит: к 2100 году уровень Мирового океана повысится на 0,75 — 1,5 метра в связи с таянием континентальных льдов. В эт ом случае уже через 100 лет под воду уйдет Венеция, еще через 50 (к 2150-му) — Лос-Анджелес, Амстердам, Гамбург, Санкт-Петербург, а там и до других крупных мегаполисов недалеко. Про ноз российских учёных был изложен в принятой Правительством г ой доктрине и является, п ожалуй, самым оптимистичным в мире. Но, Климатическ тем не менее, министр природных ресурсов РФ Юрий Трутнев, представляя проект документа, сообщил, что реальная за для наших городов есть уже в столетней перспективе. угро За редыду щий век уровень воды поднялся на 10 см, тогда как при п уровня океана ещё на столько же уже к 2050-2070 годам может быть повышении затоплена значител ьная часть территории Санкт-Петербурга и почти весь Ямал . При росте на 20 с м под угрозу затопления попадают части Архангельской и Мурманской област ей и ряд других территорий страны. Прогноз Научного комитета по антарктическим исследованиям: уровень мирового ок еана может подняться на 1,4 метра к 2100 году. Последствия для россиян ученые не просчитывали, но если наши алисты даже 10 см считают критической цифроспеци при повышении почти на полтора метра! й, представьте, что произойдет Сов ршенн государства (Мальдивские острова ев Индийскоо точно в небытие уйдут островныедет затоплена Калькутта, а Лондону, Нь ю-Йоркм океане или Тувалу в Тихом), буимерно по 15о миллиардов долларов на защитуу и Шанхаю придётся потратить пртали американцы для себя). Беженцами с танут 1от наводнений (такую цифру насчипейцев, и если вторые еще могут найти себе 00 млн жителей Азии, 14 млн евро то первые, скорее всего, "хлынут" в Россию. место в незатопленных районах, Прогноз Всемирного фонда дикой природы (WWF) оказался довольно расплывчатым – точных цифр учёные не называют, но говорят, что к концу XXI 151 века последствия глобального потепления будут угрожать затоплением крупным городам, в том числе Санкт-Петербургу, Шанхаю, Гонконгу и Калькутте. Российские эксперты, впрочем, комментируя доклад сообщили, что готовы ручаться за безопасность Санкт-Петербурга головой – по их подсчётам уровень мирового океана при сохранении нынешних темпов за 100 лет повысится на 30 сантиметров, и городу на Неве ничего не угрожает. Интересно, почему тогда их коллеги, писавшие национальную доктрину, переживают даже из-за 10 см? Прогноз National Geographic – один из самых пессимистичных. Правда, рассчитан он на неопределенный срок, но темпы таяния ледников из года в год растут, так что тысяча лет вполне может сократиться до 2-3-х столетий. По расчётам учёных, при полном таянии ледников уровень мирового океана поднимется приблизительно на 65 метров, а средняя температура на планете вырастет с 14 до 26 градусов. В этом случае в Северной Америке затопит Флориду, берег Мексиканского залива и большую часть Калифорнии. В Латинской Америке под воду уйдет Буэнос-Айрес, а также прибрежные Уругвай и Парагвай. В Европе будут уничтожены стихией Лондон, Венеция, Нидерланды и большая часть Дании. Но больше всех пострадает, считают учёные, Россия, из-за разлива Чёрного и Каспийского морей. Под воду уйдет вся Волго-Ахтубинская пойма вместе с Волгоградом, а также частично Астраханской, Ростовской областями и республикой Калмыкия. На севере России в зону затопления попадут СанктПетербург, Петрозаводск и другие города поменьше. 152 Существует сервис, позволяющий определить высоту любой точки Земли и оценить перспективы ее затопления ( http://www.vhfdx.ru/karta-vyisot, http://ur4nww.qrz.ru/karta_vusot/index.htm) 153 Какие города затопит в результате глобального потепления https://helionews.ru/52741 Где не стоит строить семейный дом «на века» и заранее выкупать место на кладбище: города и страны, которые уйдут под воду в результате изменений климата на Земле Ученые ведущих мировых научных центров уже много лет пытаются предсказать последствия глобального потепления. Самое страшное из них – таяние ледников, которое приведет к повышению уровня воды в мировом океане и, как следствие, затоплению ряда территорий, в том числе и крупных городов. Цифры каждый год называются разные – одни говорят, что уже через несколько десятков лет под воду уйдет чуть ли не половина современных мегаполисов. Другие уверены: опасаться ни нам, ни нашим детям и внукам нечего – серьезные последствия человечество ощутит только через сотни лет. И всетаки страх перед новым всемирным потопом с каждым годом становится все более реальным – вспомните хотя бы масштабное наводнение в Европе, паводок на Дальнем Востоке и последствия урагана Сэнди в Нью-Йорке. Прогноз научных сотрудников Потсдамского института изучения климатических изменений (Германия) гласит: к 2100 году уровень Мирового океана повысится на 0,75 — 1,5 метра в связи с таянием континентальных льдов. 154 В этом случае уже через 100 лет под воду уйдет Венеция, еще через 50(к 2150-му) — Лос-Анджелес, Амстердам, Гамбург, Санкт-Петербург, а там и до других крупных мегаполисов недалеко. Но России, в данном случае, угрожает не столько вода, сколько беженцы из других стран – по подсчетам ученых, если вода поднимется на метр, свое место жительства будут вынуждены сменить 72 миллиона китайцев. И куда им бежать, как не в Россию, как думаете? Прогноз российских ученых был изложен в принятой Правительством Климатической доктрине и является, пожалуй, самым оптимистичным в мире. Но, тем не менее, министр природных ресурсов РФ Юрий Трутнев, представляя проект документа, сообщил, что реальная угроза для наших городов есть уже в столетней перспективе. За предыдущий век уровень воды поднялся за 10 см, тогда как при повышении уровня океана еще на столько же уже к 2050-2070 годамможет быть затоплена значительная часть территории Санкт-Петербургаи почти весь Ямал. При росте на 20 см под угрозу затопления попадают части Архангельской и Мурманской областей и ряд других территорий страны. Прогноз Научного комитета по антарктическим исследованиям: уровень мирового океана может подняться на 1,4 метра к 2100 году. Последствия для россиян ученые не просчитывали, но если наши специалисты даже 10 см считают критической цифрой, представьте, что произойдет при повышении почти на полтора метра! Совершенно точно в небытие уйдут островные государства (Мальдивские острова в Индийском океане или Тувалу в Тихом), будет затоплена Калькутта, а Лондону, Нью-Йорку и Шанхаю придется потратить примерно по 15о миллиардов долларов на защиту от наводнений (такую цифру насчитали американцы для себя). Беженцами станут 100 млн жителей Азии, 14 млн европейцев, и если вторые еще могут найти себе место в незатопленных районах, то первые, скорее всего, «хлынут» в Россию. Прогноз Всемирного фонда дикой природы (WWF) оказался довольно расплывчатым – точных цифр ученые не называют, но говорят, что к концу XXI века последствия глобального потепления будут угрожать затоплением крупным городам, в том числе Санкт-Петербургу, Шанхаю, Гонконгу и Калькутте. Российские эксперты, впрочем, комментируя доклад сообщили, что готовы ручаться за безопасность Санкт-Петербурга головой – по их подсчетам уровень мирового океана при сохранении нынешних темпов за 100 лет повысится на 30 сантиметров, и городу на Неве ничего не угрожает. Интересно, почему тогда их коллеги, писавшие национальную доктрину, переживают даже из-за 10 см? 155 156 Парниковый эффект http://ru.wikipedia.org/wiki Количественное определение парникового эффекта Парниковый эффект — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Следует отличать парниковый эффект в атмосфере от такового в парниках, где он имеет совершенно иной механизм. Количественно величина парникового эффекта ΔТ определяется как разница между средней приповерхностной температурой атмосферы планеты ТS и её эффективной температурой ТЕ. Парниковый эффект существенен для планет с плотными атмосферами, содержащие газы, поглощающие в инфракрасной области и пропорционален плотности атмосферы. Следствием парникового эффекта является также сглаживание температурных контрастов как между полярными и экваториальными зонами планеты, так и между дневными и ночными температурами (см. таблицу 1, температуры даны в °К, Т max - средняя максимальная температура (полдень на экваторе), T min - средняя минимальная температура). Природа парникового эффекта Парниковый эффект атмосфер обусловлен их различной прозрачностью в видимом и дальнем инфракрасном диапазонах. На диапазон длин волн 400— 1500 нм (видимый свет и ближний инфракрасный диапазон) приходится 75 % энергии солнечного излучения, большинство газов не поглощают в этом диапазоне; рэлеевское рассеяние в газах и рассеяние на атмосферных аэрозолях не препятствуют проникновению излучения этих длин волн в глубины атмосфер и достижению поверхности планет. Солнечный свет поглощается поверхностью планеты и её атмосферой (особенно излучение в ближней УФ- и ИК-областях) и разогревает их. Нагретая поверхность планеты и атмосфера излучают в дальнем 157 инфракрасном диапазоне: так, в случае Земли ( ) 75 % теплового излучения приходится на диапазон 7,8—28 мкм, для Венеры ( ) — 3,3—12 мкм. Атмосфера, содержащая газы, поглощающие в этой области спектра (т. н. парниковые газы — Н2О, СО2, СН4 и пр. - см. Рис. 1), существенно непрозрачна для такого излучения, направленного от её поверхности в космическое пространство, т.е. имеет в ИК-диапазоне большую оптическую толщину. Вследствие такой непрозрачности атмосфера становится хорошим теплоизолятором, что, в свою очередь, приводит к тому, что переизлучение поглощённой солнечной энергии в космическое пространство происходит в верхних холодных слоях атмосферы. В результате эффективная температура Земли как излучателя оказывается более низкой, чем температура её поверхности. Рис. 1. Прозрачность атмосферы Земли в видимом и инфракрасном диапазонах (поглощение и рассеивание): 158 1. 2. 3. Интенсивность солнечной радиации (слева) и инфракрасного излучения поверхности Земли (справа) - даны спектральные интенсивности без учёта и с учётом поглощения Суммарное поглощение и рассеивание в атмосфере в зависимости от длины волны Спектры поглощения различных парниковых газов и рэлеевское рассеяние. Влияние парникового эффекта на климат Земли Ещё в 1827 году французский физик Жозеф Фурье предположил, что атмосфера земли выполняет функцию своего рода стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, не давая ему при этом испариться обратно в космос. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам второстепенного значения, каковыми являются, например, водяные испарения и углекислый газ. Они пропускают видимый и «ближний» инфракрасный свет, излучаемый солнцем, но поглощают «далекое» инфракрасное излучение, имеющее более низкую частоту и образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами. Если бы этого не происходило, Земля была бы примерно на 30 градусов холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней практически замерла. Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект - это устоявшийся, сбалансированный процесс, увеличение концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата. Количество CO2 в атмосфере неуклонно растет вот уже более века из-за того, что в качестве источника энергии стали широко применяться различные виды ископаемого топлива (уголь и нефть). Кроме того, как результат человеческой деятельности в атмосферу попадают и другие парниковые газы, например метан, закись азота и целый ряд хлоросодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в меньших объёмах, некоторые из этих газов куда более опасны с точки зрения глобального потепления, чем углекислый газ. Деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмосфере. Увеличение концентрации парниковых газов приведет к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности земли. Любое изменение в способности Земли отражать и поглощать тепло, в том числе вызванное увеличением содержания в атмосфере тепличных газов и аэрозолей, приведет к изменению температуры атмосферы и мировых океанов и нарушит устойчивые типы циркуляции и погоды. Тем не менее, ведутся ожесточенные споры вокруг того, какое конкретно количество этих газов вызовет потепление климата и в какой степени, а также как скоро это произойдет. Даже когда изменение климата действительно происходит, в этом трудно быть стопроцентно уверенным. Мировые средние температуры могут 159 сильно колебаться в пределах нескольких лет и десятилетий - причем по естественным причинам. Проблема в том, что считать средней температурой, и на основании каких критериев судить, действительно ли она изменилась в ту или другую сторону. В конце восьмидесятых - начале девяностых годов XX века несколько лет подряд среднегодовая глобальная температура была выше обычной. Это вызвало опасения в том, что вызванное человеческой деятельностью глобальное потепление уже началось. Среди ученых существует консенсус, что за последние сто лет среднегодовая глобальная температура поднялась на 0,3 - 0,6 градусов Цельсия. Однако среди них нет согласия в том, что именно вызвало это явление. Трудно с уверенностью сказать, происходит глобальное потепление или нет, так как наблюдаемый рост температуры все ещё находится в пределах естественных температурных колебаний. Неопределенность в вопросе глобального потепления порождает скепсис по поводу грозящей опасности. Возможные последствия глобального потепления климата Eсли сохранится тенденция глобального потепления, это приведет к изменению погоды и увеличению количества осадков, что, в свою очередь, приведет к подъему уровня мирового океана. Ученые уже отметили изменения в картине выпадения осадков. Они подсчитали, что в США и бывшем СССР последние 30-40 лет выпадает осадков на 10 процентов больше, чем в прошлом. В то же время, количество осадков над экватором сократилось на те же десять процентов. Дальнейшее изменение в системе выпадения осадков окажет огромное воздействие на сельское хозяйство, смещая зоны возделывания культур в северные районы Северной Америки и Евразии. Наиболее благоприятные условия для выращивания культур сложатся в сельскохозяйственных регионах России и обильные осадки будут выпадать в Северной Африке, где засуха продолжается с 1970-го года. Кроме того, повышение температуры увеличит испарение влаги с поверхности океана. Это приведет к увеличению выпадения осадков на 11 процентов. Последствия потепления климата будут ощущаться на Северном и Южном полюсах, где увеличившаяся температура приведет к подтаиванию ледников. По расчетам ученых увеличение температуры на 10 градусов по Цельсию, вызовет повышение уровня мирового океана на 5-6 метров, что приведет к затоплению многих прибрежных территорий во всем мире. Встреча в Киото и торговля квотами на выбросы тепличных газов 160 Так как предполагаемое потепление климата, вызванное человеческой деятельностью, на 50% происходит в результате потребления энергии, напрашивается вывод о том, что для того, чтобы предотвратить кризис, надо изменить практику этого потребления. По мнению Агентства по охране окружающей среды США, мировое сообщество должно предпринять серьёзные меры. Если опасения, связанные с потеплением климата, оправдаются, то плата за бездействие будет намного выше, чем затраты на предотвращение кризиса. По мнению экологов, наиболее действенными будут такие меры, как повышение эффективности энергопользования и переход к альтернативным видам топлива (отказ от ископаемых видов топлива, таких как нефть и уголь) Хотя мировое сообщество сделало большой шаг вперед в повышении эффективности использования энергии после нефтяного эмбарго 1973 года, ему ещё предстоит огромная работа в этой области. В 1980 году более 100 миллионов тонн CO2 было выброшено в атмосферу в восточной части Северной Америки, Европе, западной части СССР и крупных городах Японии. Выбросы CO2 развитых стран в 1985 году составили 74% от общего объёма, а доля развивающихся стран составила 24%. Ученые предполагают, что к 2025-му году доля развивающихся стран в производстве углекислого газа возрастет до 44%. В последние годы Россия и страны бывшего СССР значительно сократили выбросы в атмосферу CO2 и других тепличных газов. Это прежде всего связано с переменами, происходящими в этих странах, и падением уровня производства. Тем не менее, ученые ожидают, что в начале двадцать первого века Россия достигнет прежних объёмов выброса в атмосферу тепличных газов. В декабре 1997 года на встрече в Киото (Япония), посвященной глобальному изменению климата, делегатами из более чем ста шестидесяти стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить выбросы CO 2. Киотский протокол обязывает тридцать восемь индустриально развитых стран сократить к 2008-2012 годам выбросы CO2 на 5% от уровня 1990 года: Европейский союз должен сократить выбросы CO2 и других тепличных газов на 8%. США - на 7%. Япония - на 6%. Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Суть его заключается в том, что каждая из стран (пока это относится только к тридцати восьми странам, которые взяли на себя обязательства сократить выбросы), получает разрешение на выброс определенного количества тепличных газов. При этом предполагается, что какие-то страны или компании превысят квоту выбросов. В таких случаях эти страны или компании смогут купить право на дополнительныe выбросы у тех стран или компаний, выбросы которых меньше выделенной квоты. 161 Таким образом, предполагается, что главная цель - сокращение выбросов тепличных газов в следующие 15 лет на 5% - будет выполнена. Тем не менее, переговоры по вопросу сокращения выбросов тепличных газов идут очень сложно. Прежде всего, конфликт существует на уровне официальных лиц и бизнеса с одной стороны и неправительственного сектора - с другой. Неправительственные экологические организации считают, что достигнутое соглашение не решает проблемы, так как пятипроцентное сокращение выбросов тепличных газов недостаточно для того, чтобы остановить потепление, и призывают сократить выбросы как минимум на 60%. Кроме того, конфликт существует и на уровне государств. Такие развивающиеся страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, присутствовали на встрече в Киото, но не подписали соглашение. Развивающиеся страны вообще с настороженностью воспринимают экологические инициативы индустриальных государств. Аргументы просты: основное загрязнение тепличными газами осуществляют развитые страны ужесточение контроля на руку индустриальным странам, так как это будет сдерживать экономическое развитие развивающихся стран. В любом случае проблема глобального потепления климата - яркий пример того, какие механизмы, подчас, включены в решение экологической проблемы. Такие компоненты, как научная неопределенность, экономика и политика нередко играют в этом процессе ключевую роль. В чем суть Парижского соглашения по климату и почему оно важно? https://www.bbc.com/russian/features-40118229 Парижское соглашение предусматривает обязательство сократить выбросы углекислого газа в атмосферу. Выполнение соглашения обсуждалось на саммите "Большой семерки" в Италии в минувшую субботу. В чем суть Парижского соглашения, чем оно важно и каковы его основные положения? В общих чертах Выработанное в Париже в декабре 2015 года соглашение по климату впервые в истории объединило усилия всех мировых держав по сдерживанию климатических изменений. Его одобрили 195 стран, что позволило обозревателям назвать его историческим. Оно пришло на смену действовавшему до того момента Киотскому протоколу от 1997 года, установившему квоты по выбросу парниковых газов только для нескольких развитых стран, однако США вышли из этого соглашения, а ряд других стран не выполнили договоренности. 162 Договор вступил в силу в ноябре 2016 года. Каковы его ключевые положения? Не позволять средней температуре на планете расти выше 2˚С по отношению к показателям доиндустриальной эпохи, а по возможности снизить ее до 1,5˚С. Начать в период с 2050-2100 гг ограничивать выброс парниковых газов, получаемых в результате промышленной деятельности человека, до уровня, который деревья, почва и Мировой океан могут переработать естественным образом. Пересматривать в сторону увеличения каждые пять лет вклад каждой отдельной страны по снижению вредных выбросов в атмосферу. Развитые страны должны выделять средства в специальный климатический фонд для помощи более бедным государствами на борьбу с последствиями климатических изменений (например, стихийные бедствия или подъем уровня океана) и переход на использование возобновляемых источников энергии. Что осталось в соглашении, а что пришлось убрать? Самое главное - это удержать рост температуры на Земле в пределах 2˚С по отношению к показателям доиндустриальной эпохи - показатели выше этого, по мнению ученых, приведут к необратимым последствиям. К сожалению, мы уже на полпути к этому сценарию, поскольку средние температуры выросли, по сравнению с ХIX веком, почти на 1˚С, в связи с чем многие страны выступали за введение более жесткого ограничения - до 1,5˚С; в числе этих стран были те, которые расположены в низменностях и, соответственно, находятся в зоне риска затопления в случае повышения уровня моря. В результате в окончательный текст соглашения включено обещание стремиться ограничить рост средних температур на планете до 1,5˚С. В то же время впервые в подобное соглашение включен долгосрочный план по скорейшему снижению выбросов парниковых газов и достижению баланса между возникающими в результате деятельности человека парниковыми газами и их поглощением морями и лесами - ко второй половине ХХI века. "Если удастся договориться и выполнить эти договоренности, это будет означать снижение сальдо выброса парниковых газов до нуля в течение нескольких десятилетий. Это находится в русле представленных нами научных выкладок", - так прокомментировал Джон Шенхубер, директор научноисследовательского Института климатических изменений в Потсдаме. Некоторые называют это соглашение слишком невнятным, поскольку целый ряд первоначальных целей пришлось во время переговоров смягчить. 163 "Парижское соглашение - это только первый шаг в долгом пути, и какие-то его части меня огорчают и расстраивают, хотя все же это какой-то прогресс", отметил директор Greenpeace International Куми Найду. Что по поводу денег? Этот вопрос на переговорах был одним из самых сложных. Развивающиеся страны говорят, что им необходима финансовая и технологическая помощь, чтобы сразу перескочить на безуглеродную экономику. В настоящий момент им пообещали выделять до 2020 года 100 млрд долларов в год - но это меньше, чем рассчитывали получать многие из них. Парижское соглашение обязывает развитые страны поддерживать финансирование этой суммы в 100 млрд долларов ежегодно до 2020 года, и, оттолкнувшись от нее же, договориться к 2025 году о продолжении финансирования этого процесса. Что дальше? Лишь отдельные положения Парижского соглашения обязательны к исполнению. Национальные стратегии по сокращению парниковых газов имеют добровольную основу; к тому же переговоры как раз споткнулись на вопросе о том, когда необходимо будет их пересмотреть в сторону ужесточения. Договор обязывает участников пересмотреть достигнутый прогресс в 2018 году, а в дальнейшем проводить подобную оценку каждые пять лет. Как полагают аналитики, Парижское соглашение - это только начальный этап внедрения энергосберегающих технологий, и сделать придется еще очень много. Безводный мир https://tjournal.ru/p/waterworld-without-costner Пресная вода является одним из самых важных ресурсов как для человеческой деятельности, так и для жизни на нашей планете в целом. Её доступность больше прочих факторов сказывалась при формировании очагов цивилизации, а первые культуры (индская, египетская, месопотамская и китайская) и строились вокруг рек. Возможности развития любого государства до XIX столетия прямо зависели от способности обеспечить своих жителей водой, и это правило снова обретает свою актуальность в связи с тем, как стремительно меняется климат. Около 71% поверхности Земли покрыто водой, но только 2,5% из них пригодны для потребления. При этом доступными сейчас являются лишь 40% запасов пресной воды: около 69% приходится на ледники, 30% — грунтовые воды и только 0,3% — на реки и озера. 164 На данный момент на Земле проживают свыше 7 миллиардов человек, из которых более миллиарда испытывает постоянный дефицит пресной воды. К 2025 году минимум 14% людей будут находиться в зоне абсолютного недостатка воды, а к 2030 больше половины человечества будет проживать в зонах высокого стресса (с возможностью снабжения от 1000 до 1700 кубометров воды в год на человека), обусловленного как перебоями в водоснабжении, так и повсеместным снижением качества воды. На каждого человека хватает 5–6 тысяч кубометров воды в год, в то время как необходимый минимум составляет около 1700 кубометров. Это означает, что сложившийся кризис во многом является следствием неравномерного распределения как пресной воды, так и населения. Эта неравномерность всё сильнее проявляется в разных частях света. Так, за последние три года в Европе возрос недостаток воды, американский штат Калифорния столкнулся с сильнейшей за сотни лет засухой, а три месяца назад в бразильском Сан-Паулу засуха вынудила местных жителей бурить скважины в подвалах и подземных парковках в надежде добраться до грунтовых вод. Помимо неравномерного использования ресурсов, плотности заселения и несовершенных систем доставки воды, всё более значимым фактором становится и 165 повышение температуры. В свое время ведущими климатологами была определена «точка невозвращения», после преодоления которой серьезные изменения климата становились бы необратимыми. Большинство специалистов поддерживают доктора Джеймса Хансена, обозначившего в качестве такой «точки» уровень концентрации углекислого газа в атмосфере, превышающий 350 частей на миллион. За последний год этот показатель составил от 395 до 405 частей на миллион. Специалисты из World Resource Institute опубликовали в конце августа этого года исследование, дающее представление о том, насколько серьёзным водный кризис станет к 2040 году. В состоянии полноценного водного кризиса окажутся более тридцати государств, включая многие развитые страны. Значительно уменьшится соотношение пресной воды: повышение температуры ведет к ускоренному таянию ледников, реки и озера иссыхают и загрязняются, а запас грунтовых вод уменьшается (по данным NASA, 13 из 37 крупнейших водоносных слоев последние десять лет восполняются с меньшей скоростью, нежели вода из них расходуется, и тенденция далее будет только усиливаться). При этом, общая численность людей на планете продолжит расти, преодолев по прогнозам отметку в 9 миллиардов человек уже через 30 лет. Опыт прошлого Для понимания того, как можно решать усугубляющуюся проблему доступности пресной воды, следует вкратце ознакомиться с историей водоснабжения, которую можно свести к трем основным «революциям». 166 Первая из них произошла в Древнем Риме. Вечный город быстро развивался, и в какой-то момент водных ресурсов в черте города стало не хватать для поддержания этого роста. Тогда инженерная мысль привела к появлению первой системы водоснабжения, которая проработала почти два тысячелетия, позволяя городам вмещать миллионы людей. Сохранившийся римский акведук в испанском городе Сеговия Второй прорыв связан с появлением парового двигателя, который позволил доставлять воду в города при помощи давления. Новые возможности почти сразу вызывают в больших городах проблемы с канализацией: продукты жизнедеятельности одного города загрязняли воду для жителей расположенных ниже по течению реки населенных пунктов, что быстро стало приводить к вспышкам заболеваний вроде холеры или брюшного тифа, не говоря о зловонии, царившем в наиболее крупных городах XIX столетия. Большинство городов справлялось с этой проблемой выбором другого источника воды, но не у каждого города существовала такая возможность. Решение было предложено в 80-х годах XIX столетия инженерами Массачусетского технологического института: воду попробовали фильтровать через песок, что в итоге остановило распространение вызывающих брюшной тиф бактерий. Этот метод вместе с добавлением хлора решили проблему распространения болезней через воду, а средняя продолжительность жизни людей в городах с водоснабжением второго поколения выросла на 15 лет. 167 Но главная причина, которая привела ко второй революции, очистившей воду для потребления, никуда не исчезла. Отходы продолжали поступать прямо в водоемы, и к середине XX века над жизнью в озерах и реках нависла серьезная угроза. К 40-м годам уже существовали различные технологии очистки, но многие города всё еще обходились без них — в одних странах на это попросту не хватало средств, а в других, где городские бюджеты формировались не на федеральном уровне, местные власти не рассматривали эту проблему как приоритетную. Комплекс очистительных сооружений в Антверпене (Бельгия) Третья революция назрела к 70-м годам XX столетия, когда в передовых странах стали активно внедрять очистительные системы. К примеру, в США с этим прямо связан принятый в 1972 году Закон о чистой воде (Clean Water Act), по которому федеральные власти брали на себя до трех четвертей расходов по внедрению очистительных сооружений. Не отставал от западных стран и СССР, положения о необходимости защиты водных ресурсов которого даже нашли свое отражение в Конституции 1977 года. Перспективы К настоящему моменту сложилась необходимость в четвертой революции, которая позволит исправить несовершенство сегодняшней системы за счет внедрения новых технологий. В конце концов, сегодня около четверти подаваемой пресной воды теряется на пути к потребителю. 168 Отсюда можно выделить первое направление — оптимизацию. В странах Евросоюза об этом задумались еще в 2012 году, когда при содействии крупных конгломератов появился исследовательский проект ICeWater (ICT Solutions for Efficient Water Resources Management). Инженеры проекта придумали систему умной водной сети, собирающую данные в режиме реального времени. Эта информация поступает далее в дата-центр для анализа и нахождения проблемных участков. Её решили протестировать в наиболее проблемных странах Евросоюза — Италии и Румынии, теряющих в своих сетях более трети подаваемой воды. Свыше 100 датчиков уже установлены в Милане и румынском городе Тимишоара, а система ICeWater стала давать первые результаты, позволяя делать даже точные прогнозы потребления в пределах кварталов. Другой европейский проект запустился в мае этого года в испанской Алмерии. URBANWATER фокусируется на оптимизации водоснабжения в черте самих городов вплоть до уровня конкретных домохозяйств. Похожие шаги предпринимаются в США. Так, благодаря коллаборации IBM, фонда озера Джордж и политехнического института Ренсселера был запущен Jefferson Project: в мире появилось первое «умное» озеро. Директор проекта Рик Рильеа осматривает визуализацию озера вместе с инженером IBM Гэрри Колэром (фото Feauter Photo Service for IBM) Суть эксперимента достаточно проста — озеро «пичкается» всевозможными сенсорами, данные с которых обрабатываются и далее используются для создания точнейших прогнозов. Это позволило в реальном 169 времени предсказывать то, как на источник воды повлияет определенная погода, различные загрязнения, увеличение популяции какого-либо вида и другие факторы (например, как много соли для дорог смоет в озеро продолжающийся дождь, или как скоро поселившиеся в водоеме водоросли вида Caulerpa taxifolia нанесут непоправимый ущерб экосистеме). В итоге такая модель должна помочь региональным или федеральным властям осуществлять действия по защите источника от нежелательного воздействия в кратчайшие сроки. Все вышеперечисленные системы могут произвести четвертую революцию для стран Европы и США, однако подобный подход вряд ли поможет существенно смягчить кризис водоснабжения на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Южносуданская девочка набирает грязную воду рядом с высохшим колодцем (фото Hannah McNeish / AFP) Второй способ — это экономия. Ограничительные меры на употребление воды встречались в прошлом практически постоянно, и даже в развитых странах почти каждый житель старше 40 лет сталкивался с сезонными кампаниями по сохранению воды. К примеру, более 10 лет назад в американском штате Аризона появились «водные банки», где собирается вода для фермеров, городов и иных пользователей, которые могут получить её в периоды нехватки водных ресурсов на поверхности. Подобную практику теперь пытаются воплотить и в Калифорнии, где управление грунтовыми водными ресурсами оказалось на достаточно низком уровне. 170 В апреле 2015 года власти этого штата были вынуждены впервые в истории Калифорнии ввести обязательные ограничения, чтобы сократить уровни употребления воды в городах на 25% к концу года. При этом, в четыре раза больше воды используется в сельском хозяйстве, а фермеры выкачивают грунтовые воды, однако власти решили не распространять ограничения на аграриев как минимум до 2020 года. Беженцы-рохинджа собирают воду в Мьянме (фото Soe Zeya Tun / Reuters) Еще один вариант, которым люди занимались с древних времен — сбор дождевой воды. Учитывая, что акцент на дождевой воде может снизить нагрузку на грунтовые источники, это направление активно продвигается местными властями во многих странах. Так, сбор дождевой воды в индийском штате Тамилнад стал вовсе обязательным для каждого здания. За пять лет применения этой политики, в столице штата зафиксировали увеличение запасов воды и улучшение её качества, а практику стали перенимать другие штаты Индии. Похожий метод закреплен на законодательном уровне Бермудских и Виргинских островов, где системы сбора дождевой воды стали обязательным элементом для всех строящихся жилых домов. У этого способа есть множество плюсов, главные из которых — это простота и низкие затраты на конструирование подобных систем. С другой стороны, климатические изменения стали серьезно менять устоявшиеся погодные модели, что осложняет выбор наиболее оптимальных мест для сбора дождевой 171 воды. Чаще всего это требует повсеместности внедрения. Но законодательные меры для этого требуются не всегда, что демонстрирует пример Китая и Бразилии, где эта практика стала широко распространяться и без давления властей. Противоположный подход используется в некоторых американских штатах, где такой сбор по умолчанию является незаконным, обязуя желающих получать разрешение у властей (например, в штате Колорадо). Десалинационный комплекс в Карлсбаде (Калифорния, США), крупнейший в западном полушарии (фото Gregory Bull / AP) Физический дефицит воды вынуждает нас искать способы получения пресной воды из новых источников, и одним из самых важных направлений для этого является опреснение (или десалинация). Человечество уже использует на практике несколько разных методов, начиная с вакуумной дистилляции и заканчивая обратным осмосом. Но высокая энергозатратность применяемых сейчас методов и цены на возведение опреснительных комплексов позволяют воспользоваться ими лишь обеспеченным странам, и потому распространение они получили только в некоторых западных странах и на Ближнем Востоке (к примеру, самая большая опреснительная система сейчас работает в Саудовской Аравии). Лишь менее 1% от всей потребляемой нами воды является продуктом десалинации, в то время как достаточно велико количество регионов с недостатком водоснабжения, вызванным экономическими причинами: если странам экваториальной Африки не хватает средств даже на импорт воды, то доступные 172 сегодня десалинационные установки становятся для них куда менее привлекательным решением. Но в последние годы учеными уделяется особое внимание новым методам опреснения. Так, в прошлом месяце нидерландскими учеными был представлен проект Fource, целью которого стало частичное опреснение солоноватых вод (то есть вод с содержанием от 0,5 до 30 граммов соли на литр). Такая вода все еще не будет пригодной для питья, но сможет удовлетворить нужды аграрного сектора. О том, насколько экономически выгодной будет представленная основателями Fource технология «емкостной деионизации» (или CapDI) — сказать пока тяжело. Но направление вызывает большой интерес, так как испытания показали возможность десалинации от 80% до 90% обрабатываемой воды, что превышает показатели активно применяемого метода обратного осмоса. А команда американских и немецких ученых пару лет назад представила чип, позволяющий проводить безмембранную десалинацию с использованием слабого тока. Первые опыты позволили сократить содержание соли на 25%, но специалисты надеются, что в будущем им удастся значительно увеличить этот показатель. Интерес представляет и концепция пустынных IBTS-теплиц (Integrated Biotectural System). По задумке, в таких теплицах можно будет и жить, и заниматься фермерством, добывать электроэнергию за счет солнечного света или ветра, и, что самое главное, опреснять морскую или же солоноватую грунтовую воду. Дополнительно концепция включает возможность получения воды из атмосферы. Протагонист Star Wars Люк Скайуокер рос и работал на влагодобывающей ферме Энергозатраты такой системы должны составить 0,45 киловатт-часов на кубометр воды, что в десятки раз лучше показателей наиболее экономных опреснителей, работающих в настоящее время в Дубае или австралийском Перте. Эту концепцию хочет воплотить в Египте группа компаний LivingDesert. Встречаются и более радикальные методы, вроде продвигаемого Биллом Гейтсом аппарата под названием Omni Processor. Созданная американской компанией Janicki машина должна напрямую перерабатывать отходы из канализации в пригодную для питья воду, но в плане её получения инженерами 173 Janicki не предлагается ничего нового — выпариваемая из отходов влага фильтруется по принципу обратного осмоса. Концепция вызывает скепсис у многих экспертов, но к её тестированию уже приступили в Сенегале. Изменения могут затронуть и мировую экономику, прежде всего, в связи с развитием водного рынка. Резкое сокращение объемов доступной воды приведет к тому, что для большинства стран наиболее выгодным экономически решением будет закупать воду, а не внедрять современные системы или строить десалинационные комплексы. Это создаст совсем другой уровень спроса, а водой могут начать торговать также, как сейчас нефтью. Одним из крупнейших экспортеров пресной воды может стать Россия. Некоторые эксперты также называют в числе потенциальных крупных экспортеров и Канаду, но экспорт последней будет, скорее всего, ограничен небольшими поставками в США. Здесь основная загвоздка заключается в том, что для поставок воды в таких объемах требуется построение огромной инфраструктуры из каналов, резервуаров и прочих элементов. Подобные шаги уже предприняты в ряде стран, включая Китай и Ливию, но как показывает практика — для преодоления логистических сложностей необходима значительная консолидация политической воли. Имеющиеся и только разрабатываемые технологии расширяют арсенал по борьбе с кризисом водоснабжения и его последствиями, и каждая страна по-своему будет комбинировать эти решения. Но изменения, прежде всего, в отношении к воде, затронут в той или иной степени всех. Очистка аэрозолей от пыли Курбатов Б.Е. Пылевое загрязнение атмосферы. Постоянная интенсификация промышленного производства ведет за собой увеличение технологических процессов, при которых в атмосферу выбрасывается огромное количество пылегазовых смесей. В условиях ужесточения экологического законодательства реконструкция действующих и установка новых систем очистки газовых выбросов приобретает большую актуальность, а внедрение современных технологий очистки газов становится одной из приоритетных задач для реорганизации промышленных предприятий России. Выбросы в воздушную среду образуют вредные аэрозоли. Аэрозолями называются дисперсные системы, состоящие из твердых или жидких аэрозольных частиц (дисперсной фазы), взвешенных в воздушной (дисперсионной) среде. 174 Аэрозоли с твердыми частицами, образовавшиеся при измельчении твердых материалов, например при дроблении руд, механической обработке металлов и т.п. или при распылении порошков называются пылями. Аэрозоли с твердыми частицами, образовавшимися при горении или возгонке, в результате конденсации паров, например при плавке металлов и их сварке, при химических и фотохимических реакциях называются дымом. Аэрозоли с жидкими частицами – это туманы. Они образуются в результате объемной конденсации перенасыщенных паров жидкостей или при диспергировании жидкостей. Аэрозоли в большинстве случаев опасны для организма и вызывают специфические заболевания. В зонах сильного загрязнения воздуха промышленными предприятиями в 1,5…3 раза больше людей страдает от заболеваний органов дыхания, болезней органов чувств, от аллергических реакций. В российских городах, имеющих алюминиевые заводы и крупные предприятия чёрной металлургии, население чаще страдает от онкологических заболеваний – в частности, от рака лёгких. У детей дошкольного и младшего школьного возраста, проживающих на территориях так называемых «свинцовых городов», нередко обнаруживается задержка психического развития. Основным источником свинца в почве и в атмосфере в настоящее время являются предприятия цветной металлургии. Рис. 1. Уровень смертности от загрязнения воздуха на 1 млн. человек Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются электроэнергетика, цветная и чёрная металлургия, нефтедобыча и нефтепереработка, угольная, газовая промышленность, а также машиностроение. 175 Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Рис. 2. Доли отраслей промышленности в загрязнении воздуха РФ На объекты энергетики приходится 26,8% всех выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (рис. 2). 70% электроэнергии в РФ вырабатывается на ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности. При сжигании угля воздух загрязняется сернистым и серным ангидридами, фторидами, токсичными примесями мышьяка, диоксида кремния и т.д. Металлургические комбинаты насчитывают большое число вредных производств для подготовки руды, производства кокса, чугуна, стали, проката и т.д. Мощности современного комбинаты рассчитаны на выпуск от 10 до 14 млн. т металла. При выработке 1 т чугуна образуется от 0,4 до 0,65 т доменных шлаков, в воздух выбрасываются 4,5 кг пыли, 2,7 кг сернистого газа, 0,6 кг марганца. Основная доля выбросов (более 60%) в металлургии приходится на 25 агломерационные фабрики , входящие в состав металлургического завода или горно-обогатительного комбината. Агломерационная фабрика является основным поставщиком в атмосферу пыли, более 30% всех пылевых выбросов от общих выбросов пыли по комбинату. Состав их сложен, в них встречается до 30 химических элементов. Основные из них F, F203 SiO, AL203, CaO, MgO, MnO и др. 25 Агломерация (слипание частиц) является процессом подготовки железорудного сырья для металлургического производства чугуна. 176 Удельный выход твердых отходов на 1 т проката в целом по черной металлургии составляет: шлаки – 500-1000 кг, шламы – 80-120 кг, сухая пыль – 80120 кг, окалина – 30-40 кг. Суммарно отходы предприятия черной металлургии превышают объем выпуска черных металлов в 2…4 раза. Значительны выбросы и в цветной металлургии. Образующиеся шлаки, отличаются разнообразием и большими объемами, чем при производстве чугуна (на 1 т при выплавке никеля – до 15 т, меди – 10…30 т). При электролизе А12О3 в алюминий при температуре до 950°С выбросы содержат соединения фтора. Гидрофторид и твердые фториды представляют собой наиболее опасные вещества в этом процессе. Удельный выброс соединений фтора может достигать 15-20 кг на 1 т выпущенного алюминия. Пылеулавливание Аэрозоли содержат частицы различных размеров, поэтому для правильного выбора способа пылеулавливания необходимы, прежде всего, сведения о дисперсном составе пыли. Под дисперсным составом понимают распределение частиц аэрозолей по размерам. Он показывает, во-первых, из частиц какого размера состоит данный аэрозоль, и, во-вторых, массу или количество частиц соответствующего размера. По дисперсности пыли подразделяются на 5 классов: 26 I — очень крупнодисперсная пыль с характерным медианным размером d>150·мкм; II — крупнодисперсная пыль с d= 40...150 мкм (например, мелкозернистый песок, синтетические моющие средства); III — среднедисперсная пыль, у которой размер d= 10...40 мкм; IV—мелкодисперсная пыль с d= 1...10 мкм (например, сахарная пудра); V — очень мелкодисперсная пыль с d< 1 мкм. Универсальных пылеулавливающих устройств, эффективно задерживающих любой вид пыли при различных ее концентрациях, не существует. Считается, что устройство очистки должно обладать эффективностью улавливания пыли более 95%. Эту эффективность для частиц крупных и «тяжелых» частиц можно обеспечить осаждением под действием гравитационной или инерционной силы. Более мелкие частицы эффективно улавливаются, например, с помощью фильтрации и т.д. В соответствии с ГОСТ 12.2.043-80 «Оборудование пылеулавливающее. Классификация» аппараты очистки в зависимости от размеров улавливаемых частиц и эффективности их улавливания разделены на пять классов (табл. 1). 26 Определяется из условия, что количество частиц крупнее или мельче указанного размера составляет 50% 177 Классификация пылеуловителей по размерам эффективно улавливаемых частиц Таблица 1. Размер эффективно Класс Группа пыли по Эффективность улавливаемых частиц пылеуловителя дисперсности пылеуловителей, % пыли, мкм I >0,3…0,5 V < 80 IV 99,9 - 80 II >2 IV 92 - 45 III 99,9 - 92 III >4 III 29 - 80 II 99,9 - 99 IV >8 II 99,9 - 95 I > 99,9 V >20 I >99 Для очистки применяются следующие способы отделения взвешенных частиц от воздуха: осаждение в гравитационном поле, осаждение под действием сил инерции, осаждение в центробежном поле, фильтрование, осаждение в электрическом поле, мокрая очистка и др. Гравитационное осаждение. Частицы пыли осаждаются из потока загрязненного воздуха под действием силы тяжести. Для этого необходимо создать соответствующий (ламинарный) режим движения загрязненного воздуха в аппарате с учетом размера частиц, их плотности и т. д. Инерционное осаждение. Инерционное осаждение основано на том, что частицы пыли и воздух ввиду значительной разности плотностей обладают различной инерцией. Частицы при изменении направления потока, двигаясь по инерции, отделяются от воздушной среды. Осаждение под действием центробежной силы. Происходит при криволинейном движении загрязненного воздушного потока. Под действием возникающих центробежных сил частицы пыли отбрасываются на периферию аппарата и осаждаются. Эффект зацепления (фильтрование). Частицы пыли, взвешенные в воздушной среде, задерживаются в узких извилистых каналах и порах при прохождении воздушного потока через фильтровальные материалы. Мокрая очистка. Смачивание поверхности элементов аппаратов водой или другой жидкостью способствует задержанию частиц пыли на данной поверхности. Осаждение в электрическом поле. В электрическом поле происходит ионизация молекул воздуха электрическим разрядом и электризация взвешенных в 178 нем частиц пыли. Они получают заряд и, двигаясь к электродам противоположного знака, осаждаются на них. Пылеулавливающие аппараты Оборудование, применяемое для очистки газов, подразделяется на основное (аппараты, в которых непосредственно происходит процесс очитки газов) и вспомогательное (средства для подачи загрязненного воздуха и удаления уловленного продукта, средства контроля и автоматизации т. д.). Основное пылеулавливающее оборудование классифицируется по различным признакам, например, по способу очистки и размеру эффективно улавливаемой пыли. По способу действия ГОСТ 25199-82 «Оборудование пылеулавливающее. Термины и определения» разделяет пылеуловители на две группы: оборудование, где улавливание происходит мокрым способом, и оборудование, где улавливание происходит сухим способом (рис. 3). Пылеулавливающие аппараты носят названия соответствующие основному механизму отделения частиц. Рис.3 Классификация пылеулавливающих аппаратов по ГОСТ 25199-82 Соответственно способам отделения частиц от воздуха (гравитационному, инерционному и др.) подразделяется и пылеулавливающее оборудование для сухой очистки. В табл. 2 приведены некоторые виды оборудования, в которых реализуются эти способы. Каждый аппарат используются для улавливания пыли 179 определенного класса, Этим определяется преимущественная область применения аппарата. Номенклатура и область целесообразного применения конкретных пылеуловителей, рекомендуемых для очистки Таблица 2. Тип пылеуловителя Гравитационны й Инерционный Фильтрационн ый Электрический Вид аппарата Класс эффективно с-ти Классификационн ая группа аэрозолей по дисперсности I I II IV V I I + + - Пылеосадительные камеры V (произвольной конструкции) Циклоны большей пропускной способности: одиночные циклоны ЦН-15, V + + ЦН-24 групповые циклоны ЦН-15 V + + Циклоны высокой эффективности: одиночные циклоны СКЦНIV - + + 34 мокропленочные циклоны V - + + ЦВП, ВТИ-ПСП скоростные промыватели III - + + СИОТ Струйные, мокрые: ПВМ III - - + ПВМК, ПВМС, ПВМБ II - - + капельные, типа Вентури II - - + КМП Рукавные пылеуловители II - - + CMЦ-101, СМЦ-166Б, ФВК (ГЧ-1БФМ), ФРКИ Сетчатые капроновые, V + - металлические сетки для улавливания волокнистой пыли Уловители туманов масел и II - - маслянистых жидкостей УУП - - - - - - - - - - + + + - + - - - + + 180 Пылеосадительные камеры. Простейшим сепаратором твердых взвешенных частиц является пылеосадительная камера, в которой запыленный поток перемещается с малой скоростью, делающей возможным гравитационное осаждение частиц пыли. Пылеосадительные камеры по устройству бывают с горизонтальными или наклонными полками, с вертикальными перегородками, лабиринтные и т.д. Они используются в качестве устройств предварительной очистки, что позволяет разгрузить аппараты последующих ступеней. Инерционные пылеуловители. Большую группу составляют центробежные пылеуловители, в которых частицы осаждаются из закрученного потока при отбрасывании на стенки цилиндрической камеры. Такое устройство называется циклоном. Существуют жалюзийные пылеотделители, в которых частицы отделяются при повороте потока, проходящего через жалюзийную решетку. Фильтрующие аппараты. В фильтрационных сепараторах очистка воздуха от пыли, сажи, капельной влаги происходит при прохождении загрязненного потока через слой пористого материала. К ним относятся фильтры: тканевые, из волокнистых материалов, кассетные, с насыпным слоем зернистого материала, из пористой пластмассы, керамики, металлокерамики и других материалов. Электрофильтры. Все электрофильтры в зависимости от того, какую форму имеют осадительные электроды, делятся на две основных группы: трубчатые устройства и пластинчатые устройства. Система очистки воздуха может содержать аппараты нескольких типов, соединенных в последовательную цепочку для повышения эффективности пылеулавливания. Пылеулавливающее оборудование, в котором отделение пыли от воздушного потоки осуществляется последовательно в несколько ступеней, отличающихся по принципу действия, конструктивным особенностям и способу очистки, относят к комбинированному пылеулавливающему оборудованию. Циклоны В качестве аппаратов первой ступени очистки, как правило (табл. 2), используют сухие пылеуловители. К ним относятся все аппараты, в которых отделение частиц примесей от воздушного потока происходит механическим путем за счет сил гравитации, инерции. Наиболее распространенным методом сухой очистки газов от взвешенных веществ является инерционная очистка в центробежном поле. В качестве устройств, которые обеспечивают высокую эффективность очистки, используются циклоны (рис. 4). Они составляют наиболее массовую группу среди всех видов пылеулавливающей аппаратуры, применяются во всех отраслях промышленности, в черной и цветной металлургии для выделения из технологических газов грубой пыли, т.е. для предварительной очистки перед аппаратами тонкого 181 пылеулавливания. Самостоятельно циклоны единственной ступени очистки, когда требуется относительно невысокая степень очистки газов с размерами частиц более 10 мкм. применяются и в качестве Принцип действия и общие сведения Выделение частиц пыли из газового потока происходит за счет центробежных сил, возникающих при вращении запыленного потока в циклоне и при изменении направления потока при выходе в выхлопную трубу. Вращение потоку сообщается путем ввода его в аппарат с большой скоростью либо через улиточный вход, либо по касательной к стенке корпуса или с помощью закручивающего устройства. Корпус циклона бывает либо цилиндрическим с конической нижней частью, либо полностью коническим. Пыль, выделяемая при вращении потока на стенки корпуса, далее выводится в бункер через пылевыпускное отверстие в суженном конце конической части, а очищенный Рис. 4. Схема циклона газ выходит через выхлопную трубу, концентрически установленную в корпусе. Наибольшее распространение получили циклоны конструкции НИИОгаза, которые совершенны и способны с достаточной эффективностью улавливать частицы пыли размером более 10 мкм. Они подразделяются на цилиндрические серии ЦН и конические типов СДК-ЦН-33 и СК-ЦН-34. Цилиндрические (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24) отличаются один от другого углом наклона входного патрубка (цифры обозначают угол его наклона к горизонтали, перпендикулярной оси циклона). Они имеют удлиненную цилиндрическую часть; отношение диаметра выхлопной трубы d к диаметру циклона D составляет 0,59. Циклон типа ЦН-15У (укороченный) характеризуется меньшей высотой. Наиболее эффективным является циклон типа ЦН-11, однако для него характерно наибольшее гидравлическое сопротивление. Для очистки газов от абразивной пыли рекомендуют использовать конические циклоны типа СДК-ЦН-33 и 34, которые различаются по высоте, длине конической части, имеют спиральный входной патрубок и малое отношение 182 диаметров выхлопной трубы к корпусу циклонов - соответственно 0,33 и 0,34. Эти циклоны работают с достаточной эффективностью при небольшой скорости газового потока и поэтому меньше подвержены истиранию пылью. Параметры эффективности циклонов при производительности (Q = 3660 м3/ч) и потере давления (ΔР = 1500 Па) Табл. 3 Тип циклона Диаметр D, м Средний Скорость Коэффициент Степень размер потока в гидравлического очистки частиц δη|=50 корпусе V, сопротивления η, % мкм м/сек ξ ЦН - 24 0,45 6,26 6,3 80 62,6 ЦН - 15У 0,55 5,17 4,3 170 68,0 ЦН - 15 0,54 3,81 4,4 163 74,1 ЦН - 11 0,60 3,64 3,6 250 75,2 СДК - ЦН - 33 0,75 2,42 2,3 600 82,6 СК-ЦН-34 0,87 2,35 1,7 1150 84,1 СК - ЦН- 34М 1,09 2,05 1,1 2800 85,7 РИСИ 0,67 2,2 3,0 237 84,7 СИОТ 0,93 2,64 1,5 1400 82,7 ВЗП 0,44 1,55 6,6 50 85,3 ВЗП- М 0,61 1,31 3,5 190 90,7 Примечание. Эффективность рассчитана для пыли со средним размером частиц 850=10 мкм Эффективность улавливания частиц пыли в циклонах прямо пропорциональна скорости воздуха и обратно пропорциональна диаметру аппарата, поэтому процесс предпочтительно проводить при больших скоростях и небольших диаметрах. Однако увеличение скорости может приводить к уносу пыли из циклона и резкому увеличению гидравлического сопротивления. Поэтому эффективность циклона увеличивают за счет уменьшения диаметра аппарата. В промышленности принято разделять циклоны на высокоэффективные и высокопроизводительные. Первые эффективны, но требуют больших затрат на осуществление процесса очистки; циклоны второго типа имеют небольшое 183 гидравлическое сопротивление, но хуже улавливают мелкие частицы. Удачным вариантом являются циклоны со встречными закрученными потоками (ВЗП). В табл. 3 даны сравнительные характеристики циклонов. Наилучшими характеристиками обладают циклоны типа ВЗП. Они отличаются высокой степенью очистки и небольшим гидравлическим сопротивлением ξ. Пылеуловитель циклон ВЗП Аппараты ВЗП появились как новая ступень в развитии инерционных пылеуловителей. Основные преимущества пылеуловителей ВЗП связаны с высокой улавливающей способностью и малыми потерями давления. Пылеуловитель циклон ВЗП работает по принципу центробежной сепарации частиц из загрязненной воздушной среды. Схема работы показана на рис. 4а. Очищаемый воздух подают в устройство по двум патрубкам. В нижний патрубок 1 поступает первичный поток, объем которого составляет 1/3 от общего объема газа. Вторичный поток поступает в верхний патрубок 2, его объем составляет соответственно 2/3 от общего объема очищаемого газа. Первичный и вторичный потоки вводятся в сепарационную камеру 3 через завихрители: первичный – через завихритель восходящего закрученного потока, который выполнен в виде многозаходного винта, вторичный – через тангенциальный (улиточный) завихритель нисходящего потока. Проходя через завихрители, воздушные потоки закручиваются в одну и ту же сторону навстречу друг другу. Первичный поток движется снизу вверх вдоль оси сепарационной камеры. У стенки камеры сверху вниз движется вторичный поток, в который всасывается восходящий первичный поток. Пыль под действием центробежной силы отбрасывается к стенке и смывается нисходящим верхним потоком через кольцевую щель в бункер пылеуловителя 4 (рис. 5б). Очищенный воздух через центральный выхлопной патрубок выводится из пылеуловителя. Первичный восходящий поток за счет подпора уменьшает вертикальную скорость вторичного потока, опускающегося сверху. Результатом является большее время пребывания и, соответственно, пробега частиц в сепарационной камере без потери центробежной скорости. Это дает возможность более мелким частицам также переместиться к стенке камеры в зону смывания вторичным потоком. Таким образом, механизм закручивания потоков дает очевидные преимущества: более эффективно используется объем сепарационной камеры как по высоте (сепарация происходит по всей высоте), так и по поперечному сечению (потоки как бы вложены друг в друга); по эффективности улавливания тонкой дисперсной фазы (менее 5 мкм) аппараты ВЗП сравнимы с тканевыми фильтрами; по сравнению с традиционными циклонами аппараты ВЗП имеют значительно меньшие габариты и массу. 184 Эффективность пылеуловителя ВЗП - 96-99%, гидравлическое сопротивление 1-1,5 КПа. Пылеуловитель ВЗП применяется для удаления песчаной, глиняной и цементной пыли, пыли рудных и нерудных материалов, силикатной и асбестовой пыли, перечисленных выше пылей в отработанных дымовых газах. В состав газоочистной установки помимо перечисленных элементов входит устройство для подачи запыленного воздуха (например, центробежный или радиальный вентилятор, поз. 6 на рис. 5б). Его основное назначение обеспечить подачу очищаемого воздушного потока в циклон с необходимым расходом и напором. Рис. 5 Пылеуловитель циклон ВЗП а) Схема работы б) Элементы газоочистной установки 1, 2 – подводящие патрубки; 3 – сепарационная камера циклона: 4. – бункер пылесборник; 5. – выхлопная труба для отвода чистого воздуха; 6. – вентилятор Расход определяет скорость потока V в сепарационной камере, которая не должна быть меньше 3…4 м/сек. При движении воздушного потока в циклоне 185 возникает гидравлическое сопротивление и соответствующие ему потери давления ΔР. Эти потери преодолеваются напором, который создает устройство для подачи запыленного воздуха. Величина гидравлического сопротивления и объемный расход очищаемого газа определяют мощность (N) привода устройства для подачи газа к циклону. Классы предприятий (для справки) Металлургические, машиностроительные и металлообрабатывающие предприятия и производства Класс I — санитарно - защитная зона 1000 м. 1. Комбинат черной металлургии с полным металлургическим циклом более 1 млн. т/год чугуна и стали. Большие мощности требуют дополнительного обоснования необходимой сверхнормативной минимальной санитарно - защитной зоны. 2. Предприятия по вторичной переработке цветных металлов (меди, свинца, цинка и др.) в количестве более 3000 т/год. 3. Производство по выплавке чугуна непосредственно из руд и концентратов при общем объеме доменных печей до 1500 м3. 4. Производство стали мартеновским и конверторным способами с цехами по переработке отходов (размол томасшлака и т.п.). 5. Производство по выплавке цветных металлов непосредственно из руд и концентратов (в т.ч. свинца, олова, меди, никеля). 6. Производство алюминия способом электролиза расплавленных солей алюминия (глинозема). 7. Производство по выплавке спецчугунов; производство ферросплавов. 8. Предприятия по агломерированию руд черных и цветных металлов и пиритных огарков. 9. Производство глинозема (окиси алюминия). 10. Производство ртути и приборов с ртутью (ртутных выпрямителей, термометров, ламп и т.п.). 11. Коксохимическое производство (коксогаз). Класс II — санитарно - защитная зона 500 м. 1. Производство по выплавке чугуна при общем объеме доменных печей от 500 до 1500 м3. 2. Комбинат черной металлургии с полным металлургическим циклом мощностью до 1 млн. т/год чугуна и стали. 3. Производство стали мартеновским, электроплавильным и конверторным способами с цехами по переработке отходов (размол томасшлака и пр.) при выпуске основной продукции в количестве до 1 млн. т/год. 186 4. Производство магния (всеми способами, кроме хлоридного). 5. Производство чугунного фасонного литья в количестве более 100 тыс. т/год. 6. Производство по выжигу кокса. 7. Производство свинцовых аккумуляторов. 8. Производство самолетов, техническое обслуживание. 9. Предприятия автомобильной промышленности. 10. Производство стальных конструкций. 11. Производство вагонов с литейным и покрасочным цехами. Класс III — санитарно - защитная зона 300 м. 1. Производство цветных металлов в количестве от 100 до 2000 т/год. 2. Предприятия по вторичной переработке цветных металлов (меди, свинца, цинка и др.) в количестве от 2 до 3 тыс. т/год. 3. Производство по размолу томасшлака. 4. Производство сурьмы пирометаллургическим и электролитическим способами. 5. Производство чугунного фасонного литья в количестве от 20 до 100 тыс. т/год. 6. Производство цинка, меди, никеля, кобальта способом электролиза водных растворов. 7. Производство металлических электродов (с использованием марганца). 8. Производство фасонного цветного литья под давлением мощностью 10 тыс. т/год (9500 т литья под давлением из алюминиевых сплавов и 500 т литья из цинковых сплавов). 9. Производство люминофоров. 10. Метизное производство. 11. Производство санитарно - технических изделий. 12. Предприятия мясомолочного машиностроения. 13. Производство шахтной автоматики. 14. Шрифтолитейные заводы (при возможных выбросах свинца). 15. Производство кабеля голого. 16. Производство щелочных аккумуляторов. 17. Производство твердых сплавов и тугоплавких металлов при отсутствии цехов химической обработки руд. Класс IV — санитарно - защитная зона 100 м. 1. Производство по обогащению металлов без горячей обработки. 2. Производство кабеля освинцованного или с резиновой изоляцией. 3. Производство чугунного фасонного литья в количестве от 10 до 20 тыс. т/год. 187 4. Предприятия по вторичной переработке цветных металлов (меди, свинца, цинка и др.) в количестве до 1000 т/год. 5. Производство по выплавке чугуна при общем объеме доменных печей менее 500 м3. 6. Производство тяжелых прессов. 7. Производство машин и приборов электротехнической промышленности (динамомашин, конденсаторов, трансформаторов, прожекторов и т.д.) при наличии небольших литейных и других горячих цехов. 8. Производство приборов для электрической промышленности (электроламп, фонарей и т.д.) при отсутствии литейных цехов и без применения ртути. 9. Предприятия по ремонту дорожных машин, автомобилей, кузовов. 10. Производство координатно - расточных станков. 11. Производство металлообрабатывающей промышленности с чугунным, стальным (в количестве до 10 тыс. т/год) и цветным (в количестве до 100 т/год) литьем, без литейных цехов. 12. Производство металлических электродов. 13. Шрифтолитейные заводы (без выбросов свинца). 14. Полиграфические комбинаты. 15. Фабрика офсетной печати. 16. Типографии с применением свинца. Класс V — санитарно - защитная зона 50 м. 1. Производство котлов. 2. Предприятия пневмоавтоматики. 3. Предприятие металлоштамп. 4. Предприятие сельхоздеталь. 5. Типографии без применения свинца (офсетный, компьютерный набор). ГН 2.1.6.695-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест Предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества в атмосферном воздухе населенных мест - гигиенический норматив, утверждаемый постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации по рекомендации Комиссии по государственному санитарноэпидемиологическому нормированию при Минздраве России. ПДК загрязняющего вещества в атмосферном воздухе - концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущие поколения, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни. 188 Названия индивидуальных веществ в алфавитном порядке приведены, где это было возможно, в соответствии с правилами Международного союза теоретической и прикладной химии, ИЮПАК (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) и обеспечены номерами Chemical Abstracts Service (CAS) для облегчения идентификации веществ. Величины ПДК приведены в мг вещества на 1 м3 воздуха (мг/м3). Настоящий перечень помимо традиционных разделов (названий веществ, значений максимальной разовой и среднесуточной ПДК, класса опасности веществ) включает лимитирующий показатель вредности, в соответствии с которым обоснована ПДК. Лимитирующий (определяющий) показатель вредности характеризует направленность биологического действия вещества: рефлекторное (рефл.) и резорбтивное (рез.). Под рефлекторным действием понимается реакция со стороны рецепторов верхних дыхательных путей - ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т.п. Указанные эффекты возникают при кратковременном воздействии вредных веществ, поэтому рефлекторное действие лежит в основе установления максимальной разовой ПДК (ПДКм.р.). Под резорбтивным действием понимают возможность развития общетоксических, гонадотоксических, эмбриотоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и длительности ее вдыхания. С целью предупреждения развития резорбтивного действия устанавливается среднесуточная ПДК (ПДКс.с.). Некоторые красящие вещества (красители), не оказывая на уровне низких концентраций ни рефлекторного, ни резорбтивного действия, при их осаждении из воздуха могут придавать необычную окраску объектам окружающей среды, например, снегу, тем самым создавая у человека ощущение опасности или санитарно-гигиенического дискомфорта. В связи с этим для красителей в качестве лимитирующего устанавливается санитарно-гигиенический показатель (сан.-гиг.), который позволяет при соблюдении ПДК избежать появления необычной окраски объектов окружающей среды. Определение несчастного случая на производстве и профессионального заболевания http://trudprava.ru/base/accident/464 Несчастный случай на производстве - это событие, в результате которого застрахованное лицо получило увечье или иное повреждение здоровья при исполнении им обязанностей по трудовому договору и в иных установленных законом случаях как на территории страхователя, так и за ее пределами либо во время следования к месту работы или возвращения с места работы на транспорте, предоставленном страхователем, и которое повлекло необходимость перевода 189 застрахованного на другую работу, временную или стойкую утрату им профессиональной трудоспособности либо его смерть. Это определение из Федерального закона от 24 июля 1998 года № 125-ФЗ «Об обязательном социальном страховании от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний». Более развернутое определение можно обнаружить в Трудовом кодексе РФ (ст. 227). Несчастный случай - событие, в результате которого пострадавшими были получены: - телесные повреждения (травмы), в том числе нанесенные другим лицом; - тепловой удар; - ожог; - обморожение; - утопление; - поражение электрическим током, молнией, излучением; - укусы и другие телесные повреждения, нанесенные животными и насекомыми; - повреждения вследствие взрывов, аварий, разрушения зданий, сооружений и конструкций, стихийных бедствий и других чрезвычайных обстоятельств; - иные повреждения здоровья, обусловленные воздействием внешних факторов, повлекшие за собой необходимость перевода пострадавших на другую работу, временную или стойкую утрату ими трудоспособности либо смерть пострадавших. Указанные события, для того чтобы считаться несчастным случаем на производстве, должны произойти при исполнении пострадавшим лицом трудовых обязанностей или выполнении какой-либо работы по поручению работодателя (его представителя), а также при осуществлении иных правомерных действий, обусловленных трудовыми отношениями с работодателем либо совершаемых в его интересах: - в течение рабочего времени на территории работодателя либо в ином месте выполнения работы, в том числе во время установленных перерывов, а также в течение времени, необходимого для приведения в порядок орудий производства и одежды, выполнения других предусмотренных правилами внутреннего трудового распорядка действий перед началом и после окончания работы, или при выполнении работы за пределами установленной для работника продолжительности рабочего времени, в выходные и нерабочие праздничные дни; - при следовании к месту выполнения работы или с работы на транспортном средстве, предоставленном работодателем (его представителем), либо на личном транспортном средстве в случае использования личного транспортного средства в производственных (служебных) целях по распоряжению работодателя (его представителя) или по соглашению сторон трудового договора; 190 - при следовании к месту служебной командировки и обратно, во время служебных поездок на общественном или служебном транспорте, а также при следовании по распоряжению работодателя (его представителя) к месту выполнения работы (поручения) и обратно, в том числе пешком; - при следовании на транспортном средстве в качестве сменщика во время междусменного отдыха (водитель-сменщик на транспортном средстве, проводник или механик рефрижераторной секции в поезде, член бригады почтового вагона и другие); - при работе вахтовым методом во время междусменного отдыха, а также при нахождении на судне (воздушном, морском, речном) в свободное от вахты и судовых работ время; - при осуществлении иных правомерных действий, обусловленных трудовыми отношениями с работодателем либо совершаемых в его интересах, в том числе действий, направленных на предотвращение катастрофы, аварии или несчастного случая. В настоящее время круг ситуаций, попадающих под определение «несчастный случай на производстве», четко очерчен Федеральным законом от 24 июля 1998 года №125-ФЗ «Об обязательном социальном страховании от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний», а обеспечение во всех остальных случаях наступления у работника временной нетрудоспособности регулируется Федеральным законом от 29 декабря 2006 года №255-ФЗ «Об обеспечении пособиями по временной нетрудоспособности, по беременности и родам граждан, подлежащих обязательному социальному страхованию» и иными нормативными актами. Профессиональное заболевание - это хроническое или острое заболевание застрахованного лица, являющееся результатом воздействия вредного (вредных) производственного (производственных) фактора (факторов) и повлекшее временную или стойкую утрату профессиональной трудоспособности. Под острым профессиональным заболеванием (отравлением) понимается заболевание, являющееся, как правило, результатом однократного (в течение не более одного рабочего дня, одной рабочей смены) воздействия на работника вредного производственного фактора (факторов), повлекшее временную или стойкую утрату профессиональной трудоспособности. Под хроническим профессиональным заболеванием (отравлением) понимается заболевание, являющееся результатом длительного воздействия на работника вредного производственного фактора (факторов), повлекшее временную или стойкую утрату профессиональной трудоспособности. (1) Таким образом, Федеральный закон от 24 июля 1998 года №125-ФЗ «Об обязательном социальном страховании от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний» и Постановление Правительства РФ от 15.12.2000 г. №967 связывают профессиональное заболевание у застрахованного в 191 качестве страхового случая, который влечет возникновение обязательств страховщика осуществлять обеспечение по страхованию, с двумя видами заболевания: 1) возникающими внезапно и протекающими остро; 2) проявляющимися периодически, по истечении определенного срока трудовой деятельности в виде хронической патологии, формирующейся медленно в зависимости от длительности и меры воздействия на организм вредного патогенного фактора. Возникновение как острого, так и хронического профессионального заболевания возможно лишь при условиях труда, которые характеризуются наличием на рабочем месте вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормативы и способных оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье работника (застрахованного). (2) Разъяснение понятия «вредный производственный фактор» дано в Трудовом кодексе РФ (ст. 209) – это: производственный фактор, воздействие которого на работника может привести к его заболеванию. Не все вредные производственные факторы могут вызвать профессиональное заболевание, а лишь те из них, которые характеризуются определенным уровнем содержания вредного вещества на рабочем месте, интенсивностью и длительностью его воздействия на работающего в условиях производства. Констатация сведений о вредных производственных факторах и выводы в отношении их возможности при однократном или длительном воздействии вызвать профессиональное заболевание должны согласовываться с положениями Руководства по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса Р 2.2.2006-05, утвержденного Роспотребнадзором 29 июля 2005 года. Факт утраты трудоспособности из-за несчастного случая или профзаболевания устанавливается и подтверждается медицинской организацией в соответствии с Порядком выдачи листков нетрудоспособности, утвержденном Приказом Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 1 августа 2007 г. №514. 192 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Курбатов Б.Е. Охрана труда: Конспект лекций. М.: Изд-во УРАО. 2000.-56 с.: ил. 2. Голованова Т.В., Курбатов Б.Е. Безопасность жизнедеятельности. Учеб. пособие.- М.: Доброе слово, 2004.- 208 с. 3. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/ Под общ. ред. С.В.Белова- 2-е изд.- М.: Высш. шк., 1999.- 448 с.: ил. 4. Охрана труда в машиностроении/ Под ред. Е.Я.Юдина, С.В.Белова- 2-е изд.- М.: Машиностроение, 1983.- 432 с.: ил. 5. Справочная книга по охране труда в машиностроении/ Г.В.Бектобаев, Н.Н.Борисова, В.И.Коротков и др.; Под общ. ред. О.Н.Русака- Л.: Машиностроение. ЛО,1989.- 541 с.: ил. 6. Охрана труда в вычислительных центрах/ Ю.Г.Сибаров, Н.Н.Сколотнев, В.К.Васин, В.Н.Нагинаев.- М.: Машиностроение, 1990.- 192 с.: ил. 7. СанПиН2.2.2.542-96. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы.- М.: Госкомсанэпидемнадзор России, 1996. 8. Руководство Р2.2.2006-05. Гигиенические критерии оценки и классификации условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса: Руководство-М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2005-192с. 9. Бурлак Г.Н. Безопасность работы на компьютере. Уч. пособие.-М.: Финансы и статистика, 1998.- 144 с.: ил. 10. Интернет-ресурсы 1. © К у р б а т о в Б. Е. Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций.-М.: 2020.- 192 с. с приложением и ил. Редакция от 11.02.20
