Теоретические и практические основы безопасности в системе "человек - среда обитания - машины - чрезвычайные ситуации"

      1. Теоретические и  практические основы  безопасности в  системе "человек  - среда обитания - машины - чрезвычайные  ситуации"

      Вопросы лекции

      1.1 Система "человек - среда обитания" и основы взаимодействия в  ней

      1.2 Основные понятия БЖД. Предмет  и задачи дисциплины БЖД

      1.3 Показатели безопасности технических  систем: отказ, вероятность отказа

      1.4 Идентификация (качественный анализ) опасностей

      1.5 Квантификация (количественный анализ) опасностей

      1.6 Общие методы защиты от опасностей 

     1.1 Система «человек — среда обитания» и основы взаимодействия в ней 

     Человек существует в процессе жизнедеятельности (10), состоящем из его непрерывного взаимодействия со средой обитания (29) в целях удовлетворения своих потребностей. Понятие «жизнедеятельность» шире понятия «деятельность» (9), поскольку включает в рассмотрение не только трудовой процесс человека, но и условия его отдыха, быта и миграции в окружающей среде.

     Человек всегда осуществляет деятельность в  определенной среде. Среда состоит  из множества элементов, которые  обладают определенными свойствами, воздействующими на человека. В свою очередь и человек представляет сложноорганизованный объект. Таким образом, деятельность можно определить как системный процесс взаимодействия человека с окружающей средой.

     Деятельность  носит системный характер. Под системой понимается совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и образующих некую целостность. К элементам системы относятся как материальные тела, так и всевозможные связи, свойства, знания, качества, отношения, информация. Во всех системах, связанных с деятельностью, человек является обязательным элементом по определению. Система обладает качествами, которых нет у образующих ее элементов. Это свойство систем называется эмерджентностъю (42).

     Под системным подходом (28) понимается рассмотрение целого как объективно существующей иерархии организованных и взаимодействующих систем.

     Системы, в которых определенные функции  выполняет человек, называются эргатическими (от греч. ergon — работа; деятельность как специфическое свойство, присущее только человеку). Примеры таких систем: «человек - окружающая среда», «человек - машина», «человек - рабочее место», «человек - производственная среда» и т. п. В эргатических системах человеку принадлежит приоритетное, центральное место. Известный психолог Б. Ф. Ломов назвал это принципом антропоцентризма. Изучение деятельности объективно связано с анализом элементов эргатических систем.

     Для этого необходимо большие системы  разделить на мелкие, выделив в  них необходимые для анализа объекты, связи, отношения, качества. Этот процесс называется декомпозиция.

     Варианты декомпозиции системы «человек – производственная среда» приведены на рисунке 1.1 Стрелками показано взаимодействие между человеком и окружающими элементами. Нетрудно видеть, что каждый из приведенных на рисунке 1.1 элементов по своей природе системен и при необходимости может быть подвергнут дальнейшему процессу декомпозиции. Степень детализации зависит от целей и задач декомпозиции.

     Основным  принципом существования и развития всего живого является принцип обязательности внешнего воздействия: «Живое тело развивается и существует лишь при наличии внешних воздействий на него». Саморазвитие живого тела невозможно.

     Непрерывное взаимодействие человека с окружающей его средой свидетельствует о том, что человек и среда обитания образуют постоянно действующую систему «человек – среда обитания» и именно в процессе этого взаимодействия человек реализует свои физиологические и социальные потребности. Естественная природная среда обитания самодостаточна и может существовать и развиваться без участия человека, а все иные среды обитания, созданные человеком, самостоятельно развиваться не могут и без участия человека обречены на старение и разрушение.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 1.1 – Декомпозиция системы «человек - производственная среда»

 

     В XX в. на Земле возникли зоны повышенного антропогенного и техногенного влияния на природную среду, что привело к частичной, а в ряде случаев и к полной ее региональной деградации. Этим изменениям во многом способствовали следующие эволюционные процессы:

     – рост численности населения на Земле (демографический взрыв) и его  урбанизация (34);

     – рост потребления и концентрации энергетических ресурсов;

     – интенсивное развитие промышленного  и сельскохозяйственного производства;

     – массовое использование средств  транспорта;

     – рост затрат на военные цели и ряд  других процессов.

     Все вышеуказанные факторы способствовали созданию новой среды оитания  человека – техносферы (31).

     В современном мире для человека характерны два полярных вида среды обитания: природная (биосфера (6)) и техносферная (производственная (24), селитебная (27) и бытовая (7)).

     Для описания безопасности жизнедеятельности (4) человека в техносфере характерен второй вид среды обитания.

     Современную структуру Вселенной можно представить в виде четырех взаимодействующих систем, схематически показанных на рисунке 1.2. 
 
 
 
 
 
 
 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 1.2 – Современная схема взаимодействия человека со средой обитания

     Взаимодействие  человека со средой обитания основано на передаче между элементами системы потоков масс веществ и их соединений, энергий всех видов и информации.

     Взаимодействие  человека со средой его обитания непрерывно по времени и основано на существовании потоков вещества, энергии и информации между элементами системы.

     Изменяя потоки  в среде обитания, можно  получить ряд характерных ситуаций взаимодействия в системе «человек − среда обитания»: комфортное (15); допустимое; опасное; чрезвычайно опасное (38).

     Комфортные  и допустимые потоки не оказывают  негативного влияния на здоровье человека, а опасные и чрезвычайно опасные – угрожают человеку потерей здоровья или летальным исходом.

     Человеку  эти потоки необходимы для удовлетворения своих потребностей в пище, воде, воздухе, солнечной энергии, информации об окружающей среде и для выделения  в жизненное пространство потоков  механической и интеллектуальной энергии, потоков масс в виде отходов биологического процесса, потоков тепловой энергии и др.

     Для техносферы характерны потоки всех видов  сырья и энергии, многообразие потоков продукции; потоки отходов (выбросы в атмосферу, сбросы в водоемы, жидкие и твердые отбросы, различные энергетические воздействия).

     Техносфера  способна также создавать спонтанно  значительные потоки масс и энергий при взрывах и пожарах, при разрушении строительных конструкций, авариях (1) на транспорте и т. п.

     Обмен потоками вещества и энергии характерен и для процессов, происходящих без участия человека. Естественная среда обеспечивает поступление на нашу планету потоков солнечной энергии, что создает, в свою очередь, потоки растительной и животной массы в биосфере, потоки абиотических веществ (воздух, вода и др.), потоки энергии различных видов, в том числе и при стихийных явлениях.

     Социальная  среда потребляет и генерирует все  виды потоков, характерные для человека как личности; кроме того, социум создает информационные потоки при передаче знаний, управлении обществом, сотрудничестве с другими общественными формациями. Социальная среда создает потоки всех видов, направленные на преобразование естественного и техногенного миров, формирует негативные явления в обществе, связанные с курением, потреблением алкоголя, наркотиков и т. п.

     Характерные потоки масс, энергий и информации жизненного пространства следующие.

     Потоки  в естественной среде: солнечное излучение, излучение звезд и планет; космические лучи, пыль, астероиды; электрическое и магнитная поля Земли; круговороты веществ в биосфере в экосистемах, в биогеоценозах; связанные с атмосферными, гидросферными и литосферными явлениями, в том числе и со стихийными и др.

     Потоки  в техносфере: сырья, энергии; продукции отраслей экономики; отходы экономики; информационные; транспортные; световые (искусственное освещение); при техногенных авариях и др.

     Потоки  в социальной среде: информационные (обучение, государственное управление, международное сотрудничество и т. п.); людские (демографический взрыв, урбанизация населения); наркотических средств, алкоголя и др.

     Потоки, потребляемые и выделяемые человеком в процессе жизнедеятельности: кислорода, воды, пищи и иных веществ (алкоголь, табак, наркотики и т. п.); энергии (механической, тепловой, солнечной и др.); информации; отходов процесса жизнедеятельности и др.

     Воздействие любого потока на человека в каждой точке земного пространства определяют его параметры − интенсивность (I) и длительность экспозиции (τ).

Е = (х, y, z) = f (I, τ),

(1.1)

     где Е − фактор воздействия в точке пространства с координатами х, у, z.

     Интенсивность потоков определяют по следующим  формулам.

     Для потоков вещества

Iв = G/(F*τ), г/(м2 * с).

(1.2)

     Для потоков энергии 

Iэ = Q/(F*τ), Дж/(м2 * с) или Вт/м2.

(1.3)

     Для потоков информации

Iи = И/τ, бит/с.

(1.4)

     В этих формулах: G – масса вещества, г; F –  площадь поперечного сечения потока, Q – количество энергии в потоке, Дж; И – количество информации в двоичных знаках.

     Потоки  энергии и информации воздействуют на человека непосредственно, поэтому их влияние оценивают величинами I_э и I_и, а потоки веществ практически всегда воздействуют на человека через изменение концентрации этих веществ в жизненном пространстве. В этом случае допустимое количество i-го вещества G_i, которое можно ввести в объем помещения из условия отсутствия в нем недопустимого загрязнения i-м веществом, определяют по формуле

Gi≤(ПДКi – Cфi)*V

(1.5)

     где ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го вещества в помещении;

              Сфi – фоновое (начальное) загрязнение помещения i-м веществом.

     Реализованные в среде обитания человека опасности  неизбежно сопровождаются потерей  здоровья и гибелью людей. В качестве показателей негативного влияния опасностей, в той или иной мере отражающих уровень опасности среды обитания страны или региона, используют:

• младенческую смертность (число смертей детей в возрасте до одного года из 1000 новорожденных) от внешних причин ;
• детскую смертность, определяемую как численность умерших в возрасте до 15 лет от внешних причин;
• смертность населения в трудоспособном возрасте от внешних причин;
• сокращение продолжительности жизни людей;
• продолжительность жизни людей пенсионного возраста.

     Для оценки этих потерь на объектах экономики, в условиях города, региона или  в быту используют следующие абсолютные показатели, численность:

• N_с погибших от внешних факторов за год;
• N_тр пострадавших от воздействия травмирующих факторов за год;
• Nз получивших региональные или профессиональные заболевания от воздействия вредных факторов.